科尔沁沙地混生小叶锦鸡儿和人工杨树光合特性及其对气候的响应

利用LI-6400光合作用仪野外原位测定混生的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和人工杨树(Populus spp.)的光合特性,通过对比分析这两种天然和人工植物干旱时期与降水后光合特性的差异及其与生理环境因子的关系,揭示其对干旱和降水的适应特性和响应机制。结果表明：① 干旱时期,两种混生植物的净光合速率(P_n)、蒸腾速率([T_r)和气孔导度(G_s)大幅下降,出现明显的“午休”现象,且峰值提前,降水后小叶锦鸡儿“午休”现象消失;② [G_s和光合有效辐射(PAR)是影响小叶锦鸡儿和人工杨树Pn的主要生理和环境因子,干旱时期,小叶锦鸡儿光合特性主要受气孔调节作用的影响,降水后主要受环境因子(PAR)的影响;人工杨树不论在干旱时期还是降水后,其光合生理特性都相对较为稳定,且主要受PAR的影响;③ 小叶锦鸡儿通过保持较低的气孔开放程度,维持较低的Tr和较高的水分利用效率(WUE),以适应干旱环境,人工杨树则通过较高的P_n、T_r和较低的WUE避免干旱胁迫的影响;降水后,小叶锦鸡儿光合特性的变化较人工杨树显著,对降水的响应更加强烈。混生群落中,小叶锦鸡儿和人工杨树对干旱和降水的适应机制明显不同,小叶锦鸡儿对环境变化的适应性更强。     

黑龙江省大豆生长季干旱时空格局

为精细化诊断大豆生长季干旱,提高干旱评估的准确性,采用连续无有效降水日数指标来表征干旱,以累积的干旱持续天数将干旱分为5个等级,即无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱;并以干旱强度、干旱频率和干旱范围三因子分析1971-2016年间大豆生长季的干旱时空特征。研究表明,1971-2016年间,在大豆生长季,松嫩平原西部的平均干旱强度最强,其中松嫩平原西南部干旱日数超过了90 d,但三江平原东北角和黑河中部干旱强度气候倾向率高于2.5 d·10a^-1,有明显的增强趋势,而牡丹江东南部干旱强度气候倾向率低于-2.5 d·10a^-1,有较强的减少趋势;松嫩平原西部中度以上干旱频率超过90%,松嫩平原西南部重度以上干旱频率超过50%。1971-2016年中,1976年、1979年、1982年、1989年、1999年、2001年、2004年和2007年约56%~77%的气象观测站点表现为重度以上干旱,长达3个月的时间大豆处于干旱缺水状态,且2007年干旱范围和强度表现最典型。大豆生长季逐日干旱频率动态变化均以“V”形为主要特征,逐日干旱频率从大豆播种出苗期约60%~90%降低至开花结荚期40%以下,但鼓粒-成熟期又上升至40%~80%;从大豆安全性种植角度来评价地域差异,黑龙江省中部好于东部,东部好于西部,西部的北部好于西部的南部。     

河北坝上地区马铃薯产量变异的气候决定因子分析

河北坝上地区马铃薯主要在雨养条件下种植,年际间产量具有很大的变异。基于2010—2017年连续8 a的马铃薯生育期数据、产量数据和生育期内的气象数据,探讨了坝上地区马铃薯产量变异的气候决定因子,并分析了1961—2017年马铃薯生长季气候因子的变化。结果表明:1961—2017年坝上地区马铃薯生长季内总辐射平均每10 a下降66 MJ·m~(-2);最低温度和最高温度平均每10 a分别升高0.5℃和0.4℃;生长季内总降水无显著变化趋势,但年际间具有很大的波动性。试验年份马铃薯产量在8 250～24 500 kg·hm~2之间,变异系数为27.8%。生长季内总辐射对马铃薯产量具有一定的促进作用,但不显著(P0.05);出苗～薯块形成期(R~2=0.31,P0.05)和薯块形成～薯块膨大期(R~2=0.52,P0.01)两个阶段的最高温度对马铃薯产量产生了显著的负影响;薯块膨大～成熟期的最大连续无有效降水日数决定了马铃薯产量变异的68%。薯块膨大～成熟期的最大连续无有效降水日数和有效降水、薯块形成～薯块膨大期的最高温度和总辐射共同可以决定坝上地区马铃薯产量变异的82%。马铃薯生育期内降水总量不是坝上地区马铃薯产量变异的决定因子,有效降水及分配情况与马铃薯产量相关性更大,未来持续升温的气候情境下坝上地区雨养马铃薯产量提升应从提高降水有效性和培育耐高温品种两方面制定措施。     

河北坝上地区不同降水年型下马铃薯耗水特征

基于2010-2017年连续8年的马铃薯生育期和产量数据、以及生育期内气象和土壤数据,利用作物-土壤水分平衡公式的方法,揭示坝上地区马铃薯在不同降水年型下不同生育阶段的耗水特征。结果表明：研究区马铃薯生育期内降水量在260~449 mm之间,其中25%的试验年份为干旱年份;不同生育阶段的耗水量在25~182 mm之间,其中播种~出苗阶段和薯块形成~薯块膨大阶段在湿润年型下耗水量最大,出苗~薯块形成阶段在干旱年型下耗水最多,薯块膨大~成熟阶段在正常年型下耗水最多;薯块形成~薯块膨大阶段的日耗水量显著高于其他阶段,干旱、正常和湿润年型下该阶段的日耗水量分别为3.6、3.9 mm和4.7 mm。2010-2017年马铃薯产量8 250~24 500 kg·hm^-2,水分利用效率32~135 kg·hm^-2·mm^-1,其中干旱年型下马铃薯水分利用效率最高,显著高于其他年型;另外薯块膨大~成熟阶段耗水量的增加对马铃薯产量具有显著的正效应。坝上地区在马铃薯薯块膨大~成熟阶段增加灌溉并且在其他阶段进行适当的干旱胁迫对提升该地区的马铃薯产量具有重要的意义。     

近60 a来内蒙古极端降水时空变化及其影响

基于内蒙古地区41个气象站点1958-2017年的逐日降水数据,采用世界气象组织等推荐的9个极端降水指数,运用线性趋势分析、克里金插值法、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析和主成分分析等方法研究了内蒙古地区近60a来极端降水时空变化、周期规律和气象灾害效应。结果表明:内蒙古地区近60a来出现了干燥化趋势,即伴随着降水量的减少,各极端降水指数出现不同程度的下降趋势,以20世纪60年代和21世纪初下降最为明显。各极端降水指数倾向率在空间上大体呈现出从东西部向中部递减的规律,大都以集宁、呼和浩特、通辽和新巴尔虎右旗为低值中心。各极端降水指数的最大概率突变年为1995年,此后出现了不显著下降的趋势。各极端降水指数均存在3~5 a、14~17 a、20 a左右的周期变化。除连续无雨日数外,各极端降水指数与年降水量之间均存在较好的相关性。内蒙古极端降水变化导致该区旱灾与风灾增多加重,草原沙漠化加强,洪灾与低温冻害减少减轻,应有针对性地采取措施加强旱灾与风灾预防。     

厄尔尼诺现象对西藏5月降水的影响

利用1979—2017年NOAA海温距平场数据、NCEP/DOE风场和大气可降水量场数据以及PREC/L降水数据对厄尔尼诺现象影响西藏5月降水进行了分析。结果表明,厄尔尼诺发生年,中南半岛700hPa出现反气旋环流差值,形成下沉气流,大气可降水量偏少,西藏降水偏少;拉尼娜发生年,中南半岛700 hPa出现气旋环流差值,形成上升气流,大气可降水量偏多,西藏降水偏多。     

梭梭林下土壤结皮发育对降水入渗动态的影响

研究梭梭林下土壤结皮发育对降水入渗、土壤水分动态的影响,旨在掌握梭梭林地管理和促进林下植被发育的关键技术。结果表明:1）土壤结皮发育对各层土壤含水率的变化具有显著影响（P<0.05）,0~0.5 cm土层土壤含水率的变化随土壤结皮发育逐渐增大,而其余土层逐渐减小。随土壤深度增加,无结皮沙地（NSC）和物理结皮沙地(PSC)土壤含水率先增加后减小,生物结皮沙地(BSC)逐渐减小。2）土壤结皮发育对林下土壤水分动态产生显著影响（P<0.05）,随着土壤结皮的发育,0~0.5 cm土层土壤水分波动幅度逐渐增强,而其余土层则逐渐减弱,表现为NSC>PSC>BSC。NSC和PSC样地水分波动频度较大,BSC样地没有明显的波动。3）高强度降水下(区间降水39 mm),三者降水的入渗强度和入渗深度较大,而中（区间降水19 mm）、轻（区间降水8 mm）强度降水下,NSC和PSC样地产生轻微的浅层入渗,BSC样地保持在稳定的水平,表现为NSC>PSC>BSC,可知梭梭林下土壤结皮发育对降水的截留作用逐渐增强,限制了降水的入渗,但在稳定深层土壤水分和限制深层土壤蒸发方面具有积极的作用。     

气候变化背景下石羊河下游径流特征

利用近50年石羊河下游蔡旗水文站径流观测资料和该站上游凉州、古浪、乌鞘岭、永昌4个气象站气温、降水、蒸发量观测数据,运用累计距平、Mann-Kendall(M-K)突变检验、Morlet小波分析和皮尔逊相关系数法分析气候变化背景下石羊河下游径流量的变化特征。结果表明,石羊河的径流变化存在2年、4年、22年变化周期,其中以22年时间尺度径流的变化最为明显,径流量在该尺度上表现为丰水期-枯水期-丰水期-枯水期-丰水期交替变化,截至2017年,径流量表现持续增加趋势。流域内气温、蒸发量呈上升趋势,降水量变化趋势平稳,三者变化周期较一致,在2年、3年、4年、5年、20年、22年等年际和年代际尺度上,径流量变化与气温、蒸发量变化呈显著负相关关系,且时间尺度越大相关性越强;降水量在年际和多时间尺度上对径流量变化有一定影响,但2-5年时间尺度上无明显相关性,20年、22年时间尺度上却呈显著负相关关系,说明石羊河径流量变化可能还与除气候变化外的人类活动等其他因素有很大关系。