气候变化对宝鸡地区植被覆盖时空演变的影响

植被覆盖变化及其对气候因子的响应研究是一个长期、复杂的动态过程,本研究基于MODIS NDVI数据和宝鸡气象局11个气象站点的气候因子（气温、降水量）数据,运用趋势和相关分析法等探讨宝鸡地区近13年植被覆盖的时空变化规律及与年均温和年降水量之间的相互关系,为区域农业发展和生态文明建设工作提供了理论支撑。结果表明：（1）宝鸡地区近13a年均NDVI以0.025/10 a的速度上升,较快于三北防护林工程区1982—2006年植被覆盖的增速(0.007/10 a),且出现2001—2002年、2003—2004年两次高恢复期;（2）多年NDVI高值区集中于太白河和湑水河之间的太白县南部地区。千河沿岸及渭河流域宝鸡段的宝鸡市、宝鸡县、凤翔、岐山南北沿岸的“带状”地区,植被覆盖最低;（3）全区植被覆盖与气温较显著正相关像元占15.016% (P<0.05),与降水量较显著正相关像元占16.872% (P<0.05),相关性均较好。     

X波段双偏振多普勒雷达降水观测

以X波段双偏振雷达的多种参数为依据,综合使用雷达及相关雨量站的降水观测资料,从基本组成及雷达工作方式2 个方面简述了X波段双偏振多普勒雷达,并针对2014 年8 月9 日内蒙古地区的一次对流性降水天气过程,着重分析X波段双偏振多普勒雷达降水观测。结果表明：（1）在流性雷暴云降水过程中,大部分冰晶类将会在6~8 km融化为小雨滴,或以冻滴的形式存在;（2）强雷暴云天气发生时,在强雷暴云中上层的存在大部分的小粒子,并无大量的水成物粒子存在。该研究不仅能够探索雷达对降水进行定量估测的能力,还能够通过提升X波段双偏振雷达降水观测的适用性,以期为今后X波段双偏振多普勒雷达在降水观测中的应用提出一定的参考依据。     

芒果皮渣多糖提取工艺优化及其抗氧化活性研究

以芒果皮渣为原料,采用热水浸提法,在单因素试验的基础上,通过响应面法优化芒果皮渣多糖的提取工艺,同时分析芒果皮渣多糖的最佳沉淀条件,并利用清除ABTS+·、DPPH·和·OH能力评价其体外抗氧化活性。结果表明,芒果皮渣多糖的最佳提取及醇沉工艺条件为:浸提温度98℃,浸提时间4 h,料液比1∶40(g/mL),在此条件下芒果皮渣多糖提取率为9.29%。芒果皮渣多糖最佳醇沉工艺为:浸提次数3次,浸提液浓缩5倍,4倍体积95%乙醇醇沉6 h。体外抗氧化试验表明,芒果皮渣多糖对ABTS+·、DPPH·和·OH均有一定的清除效果,随着芒果皮渣多糖质量浓度的增加清除能力逐渐增强,当多糖浓度为1.0 mg/mL时,其对ABTS+·、DPPH·和·OH的清除率分别达到42.58%、92.37%和41.59%,此时还原力为1.49。     

近三十年来厦门市气候的变化

依据厦门市1971—2004年34年的基本气象资料,研究分析了该市年均气温和年降水量的年际变化特征,并确定了各自的气候突变点,据此分析了该市的气候类型。结果表明：（1）从20世纪80年代以来,该市年均气温以每年0．0631℃的速度在升高,年均气温出现2个气候突变点,分别为1981和1998年;（2）年降水量多年变化趋势不明显,呈随机变化,年降水量出现2个气候突变点,分别为1977和1990年;（3）34年的气候类型分为暖湿、暖干、冷湿和冷干4种类型。     

冀北地区近50 a马铃薯需水量及水分盈亏时空变化特征

为高效利用水资源,提高农业生产效益,根据联合国粮农组织(FAO)推荐的参考作物蒸散计算方法和相关作物系数法,利用河北省马铃薯主要种植区域(冀北地区)23个地面气象站的资料,计算了冀北地区近50a(1969—2018年)马铃薯生育期内的需水量和缺水量,并分析了马铃薯生育期内降水量、有效降水量、需水量、缺水量变化趋势,以及不同区域不同生育期马铃薯需水量、缺水量的变化特征。结果表明:1)近50 a冀北地区马铃薯生育期内降水量、有效降水量年际变化可分为2个阶段:1969—2003年呈减少趋势,气候倾向率分别为–15.68 mm·(10a)~(–1)、–6.61 mm·(10a)~(–1);而2004—2018年呈显著增加趋势,气候倾向率分别为60.07 mm·(10a)~(–1)、9.68 mm·(10a)~(–1)。近50 a平均降水量、有效降水量分别为356.5 mm和148.6 mm;空间上均呈自西向东逐渐递减的带状特征。2)近50a马铃薯生育期需水量和缺水量年际变化也表现出1969—2003年减少、2004—2018年增多的趋势,且需水量多的年份缺水量也多,近50 a平均需水量和缺水量分别为497.8 mm、349.1 mm;空间分布上均呈自坝上高原向坝下山地增多特点,且需水量大的地区缺水量也多。3)马铃薯块茎膨大期需水量最多,期间也是缺水量最多的时期。研究结果显示1969—2018年冀北地区马铃薯生育期内水资源一直处于严重亏缺状态,在生产中需充分考虑马铃薯需水量对气象要素变化的响应,加强水分管理,确保水资源高效利用。     

绿色屋顶降雨径流削减效果监测与过程模拟

选择平面、斜面、绿色、滞蓄4种不同形式屋顶,采用"液位计+三角堰"的径流测量方法,开展降雨径流对比监测。结果表明,相比平面与斜面屋顶平均径流系数(分别为0.68和0.84),绿色与滞蓄屋顶平均径流系数分别为0.41和0.43,均明显有所减小,并且数值相差不大,反映出相近的径流总量削减效应。比较分析绿色与滞蓄屋顶降雨径流过程,2类屋顶径流过程接近,产流后水流运动机制相似,均受上部积水水头作用影响,并以孔流(孔隙、孔口)形式出流,可以采用相似的水库概念模型进行简化模拟。根据土壤水饱和下渗理论,考虑到绿色屋顶基质层厚度有限,推导建立了描述绿色屋顶饱和产流后降雨径流过程的基本方程,并应用于模拟绿色屋顶降雨径流过程。结果表明,径流过程计算值与实测值间决定系数值为0.85、Nash-Sutcliffe效率系数值为0.84,初步验证了模型的合理性。研究成果有助于深入认识绿色屋顶对降雨径流的削减效应与出流机制。     

TRMM在海河流域南系的降水估算精度评价及其对SWAT模型的适用性

准确估算区域降水对水文过程评价和水资源管理意义重大。为评估TRMM 3B42V7降水产品在海河流域南系的估算精度及其在土壤和水评估模型(Soil and Water Assessment Tool,SWAT)中的适用性,利用28个气象站降水观测数据(2007-2016年)和101个雨量站观测数据(2010-2016年)开展研究。研究表明:站点尺度上,3B42V7降水产品对月降水估算的均方根误差小于15 mm,平均误差小于8.5 mm;在湿润季节的估算精度更好。流域尺度上,日降水估算精度较差,相关系数小于0.6。分区尺度上,3B42V7能够很好地捕捉到不同等级降水强度,但对微量降雨有所低估;山区和平原的年降水量均出现高估现象,平原区较为突出;此外,3B42V7能够较好地捕捉到研究区内极端降水的时间和空间分布。分2种情景进行水文模拟,利用月平均流量对模型进行校准和验证,在情景Ⅰ中,验证期模拟结果较好,决定系数在0.56~0.96之间,纳什效率系数在-11.09~0.94之间。TRMM 3B42V7可为海河流域及其类似区域的水资源管理提供参考。     

干旱区不同降雨模式对藻结皮覆被区土壤碳释放的影响

[目的]探究干旱区不同降雨模式对藻结皮覆被区土壤碳释放的影响,为精确估算干旱区生态系统土壤碳释放量提供科学依据。[方法]以乌兰布和沙漠为例,通过人工增雨和改变降雨频率来模拟全球气候变化,对藻结皮覆被区土壤碳释放量进行长期野外监测。[结果]降雨能够刺激藻结皮覆被区土壤呼吸速率迅速大幅度提升,并在1 h内达到峰值,12 h左右降至较低水平。但随着干湿交替次数的不断增大,土壤再湿润后所产生的呼吸脉冲逐渐减弱,最后1次降雨与第1次相比土壤呼吸峰值降低了40%～60%。在降雨后16 h累积碳释放量、总碳释放量都随着降雨量的增大而增大,但当降雨量增大到一定程度后,其对土壤碳释放量的促进作用不再明显。就单次降雨而言,低频率、大雨量的降雨事件所引起的碳释放量明显高于高频率、小雨量的降雨事件。但总降雨量一致的情况下,则是高频率的小降雨事件所释放的总碳量最高,其次为低频率的大降雨事件,正常降雨频率下最小。[结论]气候变化所引起的降雨量增加和降雨频率的变化将会增加藻结皮覆被区的碳排放量,在预测碳收支时,也应将藻结皮的碳排放量变化作为考虑因素之一。     

京津冀地区植被NDVI动态变化及其与气候因子的关系

[目的] 探究气候变化对植被覆盖变化的驱动机制,可为揭示区域乃至全球植被覆盖动态变化及其与气候变化之间的响应机制提供依据。[方法] 以MODIS NDVI,SRTM DEM,降水和气温为数据源,运用Theil-Sen Median趋势分析法、Mann-Kendall显著性检验法、R/S分析法和Pearson相关分析法等数学分析方法,结合ANUSPLIN气象插值模型,研究2001—2019年京津冀地区植被NDVI时空演变特征及预测未来变化趋势,并探究植被NDVI与降水和气温最大相关关系及时滞效应。[结果] ①2001—2019年京津冀地区植被NDVI整体呈波动上升趋势,上升速率为0.002 2/a,且未来植被NDVI呈改善趋势的面积略小于呈退化趋势的面积;②降水和气温对京津冀地区植被生长以正向促进作用为主,且降水对植被生长的作用强度高于气温;③植被NDVI对降水变化的滞后期略长于气温,京津冀地区植被生长受前3月的降水和前1月的气温影响最大。[结论] 在林业生态工程实施背景下,2001—2019年京津冀地区植被覆盖整体呈改善态势,尤以西北部为著;植被NDVI与降水和气温相关关系呈现出明显的地域差异,且植被生长相对降水和气温变化存在一定的滞后效应。     

人工模拟增雨对油蒿种子形态性状和比叶面积的影响

【目的】研究油蒿的种子大小和比叶面积对不同增雨处理的响应,探明两者之间的关系,以期揭示油蒿植物功能性状对降水量变化的响应机制和演变趋势。【方法】根据内蒙古磴口县多年平均降水量,在植物生长季5—9月设计4个增雨梯度(25%,50%,75%和100%),对天然油蒿灌丛进行增雨试验,利用Winseedle种子和针叶图象分析软件系统,对比了油蒿种子表型形态特征和比叶面积对降水增多的响应,同时通过相关分析研究了油蒿种子大小与比叶面积的关系。【结果】不同增雨量对油蒿种子长度、宽度、体积、表面积及千粒重均有显著影响,在100%增雨处理下种子各性状指标达到最小值,其中种子宽度、体积、表面积与增雨量呈极显著负相关(P<0.01)。种子长度和千粒重与增雨量呈显著负相关(P<0.05),种子长宽比与增雨量的相关性不显著(P>0.05)。不同增雨量对油蒿比叶面积的影响差异性显著(P<0.05),且随着雨量的增加,比叶面积不断增大。种子大小与比叶面积呈负相关关系,但均未达到显著水平(P>0.05)。【结论】降水增加后油蒿种子会先增加后减小来适应环境变化,通过油蒿种子、比叶面积两大植物功能性状组合对增雨量处理响应的研究体现了荒漠植物应对未来气候变化的生存策略和适应机制。