GFDL-ESM2M气候模式下京津冀地区未来潜在蒸散量时空变化

为探究未来潜在蒸散量时空变化特征,该研究以京津冀地区为例,基于美国GFDL提供的GFDL-ESM2M全球气候模式,得到京津冀地区92个格点2000-2050年的平均气温、最高气温、最低气温、太阳总辐射、平均相对湿度和近地面平均风速,应用Penman-Monteith公式计算京津冀地区未来92个格点的逐日潜在蒸散量(ET0),分析其时空分布特征及其与气象要素的相关关系。结果表明:未来年ET0总体呈增加趋势,RCP8.5情景下ET0上升速度最快,且随着时间推移增幅越来越大。夏季ET0增长速度最快,其次为春季、秋季与冬季,意味着未来ET0季节差异将愈加明显,可能出现更为严重的季节性干旱。ET0空间分布呈由西南向东北逐渐递减趋势,其中中部地区增速最快,增长趋势由中部向南北递减。不同气候情景下平均气温均呈逐年上升趋势,风速、太阳总辐射略微上升,而相对湿度下降。ET0与太阳总辐射的相关系数最大,呈由东北向西南递增趋势,其次为最高气温,呈由西北向东南递增趋势。ET0与相对湿度变化呈显著负相关,相关系数绝对值呈东北向西南递增趋势,ET0与风速相关度不明显。该研究可为农业需水预测与灌溉管理、科学应对气候变化提供基础支撑。     

基于氧同位素的玉米农田蒸散发估算和区分

农田蒸散发(evapotranspiration,ET)的估算和区分是土壤-植物-大气连续体中的重要研究内容,是农业水资源高效利用的重要基础。该研究分析了土壤水、蒸发水汽、蒸腾水汽和大气背景混合水汽氧同位素组成分布特征,并采用2种同位素的方法对玉米农田蒸散发进行估算和区分:1)结合Keeling plot和Craig-Gordon模型的同位素方法(Iso-CG);2)基于土壤水同位素守恒和水量平衡的方法(Iso-WB)。结果表明,在玉米生育期内Iso-WB方法与Iso-CG方法所计算的玉米蒸腾比例分别为0.64~0.91和0.52~0.91,平均值分别为0.80和0.78。玉米蒸散发总量在前期、中期和后期均值分别为3.95、5.30和4.98 mm/d。通过比较参数并与前人研究结果对比分析,表明采用Iso-CG方法估算区分ET相对精确,采用Iso-WB方法计算蒸散发要求的测量精度相对较高,计算误差较大。该研究成果不仅为玉米农田制定灌溉制度及提高用水效率提供了理论依据,而且对深入探索氧同位素水文学领域具有重要意义。     

基于地基激光雷达监测不同地表覆盖条件的土壤侵蚀试验研究

土壤侵蚀量是土壤退化风险评估的重要指标,地基激光雷达(TLS)为土壤侵蚀量动态监测提供新技术手段,但野外不同地表覆盖条件对监测精度的影响尚不明确。基于2019年11月和2021年7月在鹰潭红壤生态实验站获取的地表裸露、石块、稀疏象草、马尾松、马尾松+石块,马尾松+稀疏象草等不同地表覆盖条件的6个径流小区两期TLS数据,运用移动曲面拟合滤波和反距离加权插值方法估算土壤侵蚀量,结合实测侵蚀量数据评价TLS精度,并探讨不同地表覆盖条件下TLS的最小变化识别度(minLOD)。研究表明,TLS监测精度与土壤侵蚀量呈正相关关系,更适用于中等强度以上或长时间发生明显侵蚀的土壤侵蚀区监测。不同地表覆盖条件下minLOD为4～60 mm,TLS监测相对误差(RE)依次为：地表裸露(RE=–9.4%)<马尾松+石块(RE=12.6%)<石块(RE=15.5%)<稀疏象草(RE=–18.9%)<马尾松(RE=23.4%)<马尾松+稀疏象草(RE=–25.2%);地表覆盖条件不仅影响土壤侵蚀强度、地表粗糙度,也产生点云滤波及空间插值误差,进而影响TLS识别minLOD准确度和土...     

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。     

黄河三角洲植被演替过程种群生态位变化研究

对黄河三角洲天然湿地陆生植被和水生植被两种演替序列的种群生态位宽度和生态位重叠进行了调查研究。结果表明: 陆生植被经过翅碱蓬群落、碱蓬柽柳群落、柽柳群落、白茅群落的演替过程, 每个阶段优势种的生态位宽度都较大。翅碱蓬群落阶段优势种翅碱蓬的生态位宽度达9.99, 碱蓬柽柳群落阶段碱蓬的生态位宽度为9.72, 柽柳群落阶段柽柳的生态位宽度为9.20, 白茅群落阶段白茅的生态位宽度为9.31。水生植被的演替序列为眼子菜金鱼藻群落(沉水植物)阶段、浮萍水鳖群落(浮水植物)阶段、芦苇水烛群落(挺水植物)阶段和杞柳芦苇群落(湿生植物)阶段, 沉水植物阶段优势种眼子菜的生态位宽度为8.62, 浮水植物阶段优势种浮萍生态位宽度为9.23, 挺水植物阶段优势种芦苇的生态位宽度为8.59, 湿生植物阶段优势种杞柳生态位宽度为7.45。生态位宽度计测结果较好地对应着各种群在群落中的地位和作用, 生态位宽度在演替系列中的动态也较好地反映了种群在群落演替过程的数量动态。各演替阶段生态位重叠计算结果表明, 各阶段种群间的生态位重叠值低, 每一阶段内种群间有较高的生态位重叠     

陆生植物对全球环境变化的适应

全球环境变化对陆地生态系统产生了深刻影响,而陆生植物对环境变化具有一定的适应机制。在生理过程中,信号物质能够对植物的生理过程进行调节,植物会主动积累或合成小分子物质以减轻逆境的伤害。在个体水平上,植物通过调节同化物在不同器官中的分配来适应环境条件的变化;植物对水氮资源的权衡利用可以使其适应不同的资源环境条件;由于对非结构碳水化合物的奢侈利用,植物生长不会受碳供应的限制。植物生理生态过程中的适应机制会影响陆地生态系统的碳收支。只有在综合分析的基础上建立整合植物适应机理的数学模型,才能准确预测环境变化对陆地生态系统的影响。     

近30年阿克苏绿洲水面蒸发趋势及影响因素

通过分析阿克苏站近30年的观测资料,研究阿克苏绿洲20cm口径蒸发皿、E-601蒸发器和20m2蒸发池水面蒸发量的变化趋势,计算各蒸发器皿蒸发量之间的折算系数,分析气象要素对水面蒸发量的影响。结果表明:近30年各蒸发器皿蒸发量的变化均呈下降趋势,在1996年以后下降趋势较为显著。分析水面蒸发与气象要素的相关关系,得到水面蒸发量与水汽压差、气温、和风速有较好的相关关系,其中影响水面蒸发的主要因子是水汽压差。实测的20m2蒸发池水面蒸发量与Penman-Monteith模式计算的参考作物蒸散量进行比较,结果表明两者的数值非常接近,年际变化趋势也基本一致。     

改性玉米芯制备太阳能界面蒸发体及其性能分析

针对天然生物质材料应用于海水淡化领域,蒸发效率较低、材料容易降解等问题,采用多巴胺对天然玉米芯进行改性处理,以改性玉米芯为基底,在其表面包覆炭黑-纤维素薄膜,制备了一种集光热转换、输水、隔热于一体的太阳能界面蒸发体。对改性玉米芯蒸发体的光学吸收性能、输水性能、接触角进行表征,并搭建了室内蒸发试验和户外蒸发试验系统,测试了改性玉米芯的蒸发性能,与天然玉米芯相比,改性玉米芯蒸发体的蒸发速率相对未改性的提升了约10.4%。对改性玉米芯蒸发体进行了30次循环试验,蒸发体均保持稳定的蒸发速率,整个循环测试中蒸发速率波动不超过1%。并且,长期工作后,蒸发体表面没有盐分沉积,没有出现材料软化、降解现象。改性玉米芯蒸发体在海水环境中能够保持良好、稳定的蒸发性能,且能够有效降低海水中的Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等离子浓度,达到世界卫生组织所规定的饮用标准中的相应限值。改性玉米芯蒸发体的制备方法简单、成本低廉、蒸发性能稳定,为扩展生物质材料在海水淡化领域的应用提供了有效途径。     

麦棉套作方式下小麦棵间蒸发量研究

测定了不同麦棉套作方式下的小麦棵间蒸发量,分析了麦棉套作小麦棵间蒸发日变化规律,研究了不同生育阶段的棵间蒸发量与耗水量,并建立了麦棉套作小麦棵间蒸发与单作小麦棵间蒸发比值与叶面积指数和株高的复合函数关系.     

黄土地区不同埋深条件下潜水蒸发的研究

为分析黄土地区潜水蒸发的规律,建立适宜于本地区的数学模型。采用地中渗透仪对自然条件下的潜水蒸发进行了模拟试验,根据宝鸡峡灌区扶风县段家乡试验场地连续5年的观测资料,分析了黄土地区不同地下水埋深的蒸发蒸腾规律。结果表明,潜水蒸发量与埋深呈负相关关系,潜水蒸发量与埋深关系曲线以埋深1.0m为界,埋深小于1.0 m时曲线较陡,即埋深小于1.0 m时的潜水蒸发量大,且随埋深的变化较大;地下水埋深大于1.0 m时,潜水蒸发量小,且随埋深变化较小;裸地和玉米、小麦生育期潜水蒸发的极限埋深分别为4.5,5.3和6.3 m。最后还以5年实测资料为依据建立了潜水蒸发的指数型数学模型。