不同气候条件下潮土微生物群落的变化

针对气候变化的背景研究农田土壤微生物对气候变化的响应机制是调控农田土壤养分循环的理论基础。本研究基于设置在3个气候带(冷温带海伦、暖温带封丘和中亚热带鹰潭)的潮土移置试验,利用磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法研究了移置第6年土壤微生物群落的变化特征。结果表明,在3种气候条件下潮土移置6年后土壤部分理化性质显著变化,土壤有机质含量表现为冷温带最高而中亚热带最低;在种植玉米的不同施肥处理中,土壤中微生物总PLFAs、革兰氏阳性细菌(G+)、革兰氏阴性细菌(G-)、细菌和放线菌PLFAs含量均表现为海伦封丘鹰潭,真菌/细菌比值在冷温带最低;PLFA图谱的主成分分析显示气候条件显著影响了土壤微生物的群落结构,海伦和封丘位于PC1正轴,而鹰潭位于负轴,受气候影响较大的特征PLFA包括18:1ω7c、16:1ω5c、16:0、18:0和18:2ω6,9c;逐步回归分析显示温度、降雨和土壤有机质是影响微生物群落的主要因子。总体上,气候条件的变化在短期内(6年)改变了土壤微生物的群落结构,可以影响农田生态系统的生物地球化学循环。     

不同气候和土壤条件下秸秆腐解过程中养分的释放特征及其影响因素

农田土壤中秸秆腐解伴随氮磷钾养分的释放是重要的生物地球化学过程,也是秸秆还田替代化肥养分的基础。了解不同农区秸秆分解过程中的养分释放动态,揭示秸秆、气候和土壤条件的交互作用机制,是制定秸秆还田合理措施的理论基础。基于寒温带-暖温带-中亚热带的黑土、潮土、红壤互置试验平台,研究了小麦、玉米秸秆在3年腐解过程中养分释放过程和影响因素。结果表明,秸秆中养分释放速率的大小顺序为KPN;秸秆中氮素和磷素在寒温带以及在红壤和潮土中表现为先富集再释放特征,在暖温带、中亚热带以及黑土中表现为直接释放特征;秸秆中钾素均表现为直接快速释放特征,在腐解0.5 a平均释放率达89.5%。气候和土壤条件主导了氮磷的释放,其相对平均贡献率分别为19.5%和15.2%。在腐解后期(2~3 a)气候、土壤和秸秆因素对养分释放的贡献率30%,说明土壤生物因素可能起了主导作用。     

基于DCCA方法分析气候变化对四川省粮食产量的影响

选取四川省23个气象台站1961-2012年的年气温距平、降水量距平数据等气象资料以及四川省粮食产量数据,应用非线性时间序列的去趋势互相关分析（DCCA）方法对四川省粮食产量与年平均气温和年平均降水量两个主要气候因子的相关性及其随时间变化特征进行分析。结果表明：四川省粮食产量与年平均气温和年平均降水量这两个主要气候因子之间均表现出强烈的长期持续的正相关性特征,标度不变区间在52a以上。进一步对1990-2012年气候变化对四川省粮食产量的影响进行DCCA滑移分析,结果显示,尽管受到区域性气候暖干化趋势的影响,四川省粮食产量出现不稳定波动现象,但粮食产量整体受气候变化的影响程度在逐渐减弱,这可能得益于近年来四川省农业资金及科技力度的大幅投入。     

气候变化对非洲水资源和农业的影响

尽管非洲是世界上温室气体排放总量或人均排放量最少的地区,但在承受气候变化造成的恶劣影响方面首当其冲。气候变化已经给非洲的水资源、农业、生物多样性、人类健康和国家安全等带来诸多严重影响,粮食生产和水资源一直是非洲长期面临的两大难题,也是深受气候变化影响的两大领域还较欠缺,需要在未来的研究中进一步加强,以探寻减缓气候变化对非洲水资源和农业不利影响的有效途径。本文系统梳理了气候变化对非洲水资源系统和农业生产影响的研究成果和不足,以期为非洲气候变化影响评估工作提供一定参考和借鉴。已有的观测结果表明,气候变化导致非洲许多山脉冰川面积正在大范围缩减、大部分地区降水量有所减少,降雨的年际间分布也更为不稳定,通过水文模型的模拟预测,未来气候变化将进一步影响降水量和非洲部分地区河流的径流量,导致非洲水资源供给压力加大。同样,气候变化也给非洲农业生产带来了巨大的挑战,无论是观测结果分析,还是统计模型和作物模型等对不同气候情景和时间尺度下非洲农业的模拟研究,都显示气候变化对非洲农业以负面影响为主,导致非洲干旱加剧、生长季改变和粮食产量下降,并可能危及非洲的粮食安全。然而,现有研究结果还存在较多不确定性,其主要集中在未来气候情景数据、研究方法、数据的质量和数量等方面。与世界其它地区相比,非洲气候变化影响研究无论是研究的深度和广度都     

黄河流域干旱时空变化特征及其气候要素敏感性分析

利用黄河流域102个气象站点1961-2013年气象数据,选用相对湿润度指数作为干旱指标,探讨年尺度和季节尺度干旱的时空分布特征,并尝试利用偏导数方法计算分析相对湿润度指数的气候要素敏感性及其与气候要素间的相关关系。结果表明：黄河流域上游旱情比中游和下游地区偏重,春夏秋冬各季分别处于中旱、轻旱、中旱和特旱状态,全年尺度处于特旱程度,季节和全年尺度的相对湿润度指数均呈现从西北到东南递增的变化趋势,春季、秋季和全年尺度特旱区域主要分布在陕西、山西、宁夏北部以及内蒙古地区,而气象干旱减缓的站点主要分布在黄河流域上游地区,干旱增强的站点主要分布在黄河流域东南部。相对湿润度指数对太阳辐射和相对湿度呈正向敏感,对温度和风速呈负向敏感。上游和中游地区夏季相对湿润度指数最敏感要素分别为太阳辐射和平均温度,全流域春季、秋季、冬季和全年尺度对相对湿度最敏感。全流域春季和夏季与相对湿润度指数相关性最强的要素均为相对湿度,上游和下游地区秋季的主控要素为太阳辐射,上游、中游和下游地区冬季则分别与温度、风速和风速相关性最强。全年尺度上,上游、中游和下游地区相对湿润度指数变化的主控要素则为太阳辐射、相对湿度和相对湿度。     

新疆阿勒泰地区20cm蒸发皿蒸发量的变化特征

利用新疆阿勒泰地区7个气象台站1964-2001年连续38a的20cm口径蒸发皿资料,运用线性趋势法、Mann-Kendall法对该地区蒸发皿蒸发量的年代际变化趋势和突变情况进行了研究。结果表明:整个地区平均而言,20世纪70年代的年平均蒸发皿蒸发量最高,此后逐年代下降,大部分站点的年代际变化趋势与全区一致,东部有两站不同;夏季平均蒸发量最大、春季次之,冬季最少;除冬季外,平均季蒸发量与年变化一致。年平均及春、夏、秋季蒸发皿蒸发量呈波动变化状态,冬季呈显著的上升趋势。空间分析表明,夏秋季大部分站的蒸发皿蒸发量呈显著下降趋势,个别站呈显著上升趋势;冬季大部分站呈显著上升趋势,春季大部站变化不明显。突变检测表明,该地区年及夏秋季蒸发皿蒸发量80年代中期有一次明显的突变,春、冬季突变不明显。各站及不同季节趋势变化和突变时间的不同步,表明气候变化在不同的地区和季节会有不同的体现。     

陇东黄土高原典型站苹果生长对气候变化的响应

利用西峰、崆峒两地连续24a的苹果物候观测资料(1984-2007年)、产量资料(1986-2007年)和1961-2007年的气象观测资料,分析陇东黄土高原苹果生育进程等对气候变化的响应。结果显示,分析期内,随着气候变化,当地苹果的叶芽开放、开花等生育期提前,成熟期推迟,生长周期延长;生育期气象条件呈现出向暖干化发展的趋势,以花期变化最为明显;影响崆峒苹果产量的主要气象因子为4月份最低气温、1月上旬降水、6月上旬日照时数以及7-8月最低气温,在气候变化条件下,这些因子的变化各不相同,对苹果产量的影响有利有弊。未来在苹果生产中,应调整布局、加强田间管理以应对气候变化的影响。     

Simulating site-specific impacts of climate change on soil erosion and surface hydrology in southern Loess Plateau of China

Proper spatial and temporal treatments of climate change scenarios projected by General Circulation Models (GCMs) are critical to accurate assessment of climatic impacts on natural resources and ecosystems. The objective of this study was to evaluate the site-specific impacts of climate change on soil erosion and surface hydrology at the Changwu station of Shaanxi, China using a new spatiotemporal downscaling method. The Water Erosion Prediction Project (WEPP) model and climate change scenarios projected by the U.K. Hadley Centre's GCM (HadCM3) under the A2, B2, and GGa emissions scenarios were used in this study. The monthly precipitation and temperature projections were downloaded for the periods of 1900–1999 and 2010–2039 for the grid box containing the Changwu station. Univariate transfer functions were derived by matching probability distributions between station-measured and GCM-projected monthly precipitation and temperature for the 1950–1999 period. The derived functions were used to spatially downscale the GCM monthly projections of 2010–2039 in the grid box to the Changwu station. The downscaled monthly data were further disaggregated to daily weather series using a stochastic weather generator (CLIGEN). The HadCM3 projected that average annual precipitation during 2010–2039 would increase by 4 to 18% at Changwu and that frequency and intensity of large storms would also increase. Under the conventional tillage, simulated percent increases during 2010–2039, compared with the present climate, would be 49–112% for runoff and 31–167% for soil loss. However, simulated soil losses under the conservation tillage during 2010–2039 would be reduced by 39–51% compared with those under the conventional tillage in the present climate. The considerable reduction in soil loss in the conservation tillage indicates the importance of adopting conservation tillage in the region to control soil erosion under climate change.     

内蒙古气候变化及其对主要农作物的影响

了解气候变化对内蒙古种植业结构的影响,是有效制定应对措施和政策的重要依据。本文以全区4个主要产粮区为代表,利用近50a的气候资料和近27a作物生育期资料,分析了当地气候变化特征及其对主要作物物候期和种植面积的影响。结果表明：近50a来,内蒙古主要农业区温度明显升高,≥10℃积温增加了350-570℃.d,河套灌区和大兴安岭东麓地区增温幅度大于阴山北部丘陵区和科尔沁地区。东西部地区的降水量变化差别较大,科尔沁和大兴安岭东麓地区生长季降水量减少了44.0mm和55.0mm,河套灌区和阴山北部丘陵区则增加了10.4mm和2.4mm。玉米春季物候期提前,秋季物候期推后,物候期延长了10-20d,大兴安岭东麓延长最为明显;春小麦和大豆则由于温度升高加快了发育进程,表现为全生育期缩短;马铃薯全生育期变化不明显,但可收期普遍延迟。玉米、马铃薯种植面积扩大,春小麦种植面积减小,玉米种植界限向北延伸等与气候变暖的关系密切。     

四川省土壤温度状况空间分布特征

土壤温度状况(STR)在现代土壤系统分类中是确定土壤分类单元的重要诊断特性。利用四川省160个气象站点的多年年均和月均地面气候资料与数字高程模型数据,分析不同气象因子与地形因素对土壤温度(土温)的影响,然后以显著影响的因子为辅助变量,采用回归克里格法预测四川省STR的空间分布,依据中国土壤系统分类高级与基层分类划分标准中有关STR的定量诊断指标,对四川省STR及其空间分布特征进行分析。结果表明,气温、经度、纬度与海拔对土温有显著影响,在高级分类划分标准下,四川省STR以热性、温性、寒性为主,部分区域为永冻、冷性、高热;在基层分类划分标准下,四川省STR以热性、温性、冷性为主,部分地区为高寒性、近寒性、亚寒性、高热性。四川省STR分析为四川土壤系统分类与土壤资源的合理利用提供了科学依据。