自然-社会水循环模型估算平原-丘陵-湿地区水稻种植潜力

自20世纪中叶以来在平原-丘陵-湿地区随着井灌水稻热的兴起,水稻种植面积急剧扩大甚至超过此类地区水稻种植潜力,引起了湿地面积萎缩、地下水水位下降和水质恶化等问题。为解决这些问题,该文构建自然-社会二元水循环模型揭示人类影响下的平原-丘陵-湿地区水循环机理,进而推算适宜的水稻种植面积。首先,利用数值法构建了基于栅格的分布式水文模型,然后在此模型中嵌入人类活动影响模型从而构建了二元水循环模型。根据水稻种植潜力阈值抽取河道水量极值、地下水最大埋深、地下水最大降深和最大地下水开采量等因素与旱田作物种类组合了18种情景模式。在满足控制阈值条件下,依据多年平均日降雨、蒸发和情景模式利用二元模型计算了各种情景的水田种植潜力,由潜力分析得:18种模式地下水最大埋深在5.17～7.49 m之间,地下水最大降深在1.67～3.73 m之间;水田处最大坡度范围0.028～0.053;河道引水量占河道水量的50%～70%;地下水开采比例在79%～112%间;水稻种植潜力为28.36万hm~2～54.12万hm~2,来自旱地面积为21.05万hm~2～40.32万hm~2,来自未利用地面积为5.68万hm~2～11.09万hm~2。以情景模式17为例在水田生育期内对河道生态需水量、地下水水位和旱地作物蒸发等进行了检验,验证得到:整个水稻生育期内分区流域地下水埋深均小于7.12m,开发水田的分区流域基流比最小值为33.45%,分区流域旱田平均蒸发与1990年土地类型情景下的分区流域旱田平均蒸发的比值大部分位于0.98～1.05,说明水稻生育期内情景17对河道水量和地下水水位的影响在控制范围内,对旱田蒸发影响比较小,因此情景模式17的水稻种植潜力是可行的。研究可为描述平原-丘陵-湿地区的水文循环过程和推求水田开发潜力提供依据。     

农户土地承包经营权退出意愿影响因素及退出模式研究

农村土地承包经营权退出的战略价值日益凸显,使得探索农村土地承包经营权退出的实践应运而生。为考查影响农户土地承包经营权退出决策的因素,基于河南省郑州市、周口市607份农户问卷,采用Logistic模型从农户个体特征、资源禀赋、土地承包经营权退出能力及预期风险水平、认知状况角度对不同样本区域农户的土地承包经营权退出意愿影响因素进行实证分析,并对可能存在的内生性问题进行了讨论;同时,为考察各地土地承包经营权退出实践的适用度,系统分析了研究区农户在"平罗模式""梁平模式""内江模式"和"成都模式"4种模拟情景下的退出意愿和模式选择取向。结果显示:1)农户土地承包经营权退出意愿受农户自身状况、资源禀赋、土地承包经营权退出能力及风险预期、认知水平的影响显著。变量性别、住宅与最近县城间距离、常年居住地、城镇定居计划、收入来源分化、土地重要性感知等显著正向影响农户土地承包经营权退出意愿,变量受教育程度、家庭总人数、预期风险程度、种地意愿等显著负向影响农户土地承包经营权退出意愿。2)区域发展非均衡性下,影响典型农村和城乡接合部区域农户土地承包经营权退出意愿的因素不尽相同。3)在运用CMP方法控制可能存在的内生性问题后,变量风险程度预估对农户土地承包经营权退出意愿的影响依然显著。4)研究区农户对四川内江和重庆梁平的土地承包经营权退出模式接受度较高,而对宁夏平罗和成都温江区的退出模式接受度较低。     

基于知识元的突发灾害事故动态情景模型

针对非常规突发灾害事故情景建模中信息资源丰富但来源众多、异质特性明显及微观分析不足等问题,研究采用知识元表示法,从突发灾害事故的情景状态、应急救援活动、孕灾环境及承灾体4个角度进行描述,结合灾害事故演变不确定性、自组织性的特点,构建了基于动态贝叶斯网络的灾害事故动态情景模型。利用青岛"11·22"输油管道泄漏爆炸事故,验证了基于知识元和贝叶斯网络的非常规突发灾害事故动态情景模型的科学性和有效性。结果表明:动态情景模型的情景演化路径与实际管道泄漏事故演化的顺序基本相同。研究结果可为制定非常规突发灾害事故的预防方案提供一定的参考依据。     

广东省发达社会水资源持续利用情景指标体系研究

根据广东省水资源特点,在实地调查研究国内外发达国家与地区的用水水平及水资源保障情况的基础上,运用情景分析法对广东省发达社会水资源持续利用情景进行了描述分析,在此基础上运用层次分析法构建了水资源持续利用情景指标体系及其实现状态预断评价模型与障碍因子诊断模型。     

农村土地整治项目CO2排放及减排政策下的情景模拟

[目的]揭示农村土地整治的CO_2排放效应,为土地整理的碳排放研究提供科学参考。[方法]在项目预算书编制的基础上,采用IPCC清单法,估算农村土地整治项目的 CO_2排放量,分析影响CO_2排放的关键因子,模拟不同政策情景下农村土地整治项目CO_2排放的变化情况。[结果]项目的 CO_2排放总量约5.50×105t,灌溉与排水工程所占比例最大;水泥是最主要的碳源,占总排放量的92.07%,碳源材料的CO_2排放量直接取决于该类材料的CO_2排放系数及消耗量,间接取决于各单项工程的工程量和工程结构;随着相关节能减排政策力度的加大,减排量也会随之增多。[结论]应在土地整治规划设计中贯彻绿色、低碳、环保的设计理念,重视土地整治的生态效应;加大对水泥、电力、钢铁等能源密集型行业的节能减排力度,严格执行国家减排政策。     

水稻灌溉需水量对气候变化响应的模拟

气候变化会导致作物耗水过程改变,从而影响灌溉需水。研究水稻灌溉需水对气候变化的响应规律,有助于合理制定应对气候变化的灌溉策略,保障水资源可持续利用和粮食安全。该文基于1961-2010年气象数据和HadCM3大气环流模式A2和B2两种情景下的统计降尺度模拟结果,利用经田间试验资料验证后的水稻模型ORYZA2000,模拟淹水灌溉和间歇灌溉两种灌溉处理下、历史和未来情景下水稻灌溉需水对气候变化的响应规律。结果表明:过去50年,间歇灌溉和淹水灌溉模式下水稻耗水量呈现显著上升趋势,而水稻灌溉需水量和产量都呈现下降趋势,分别由降水增加和气温升高、辐射下降导致的生育期缩短引起;未来气候情景下,间歇灌溉和淹水灌溉模式下水稻耗水量在未来3个时期(2020s,2050s和2080s)均呈现不同程度的增加;耗水量的显著增加和降水的减少导致了未来3个时期水稻灌溉需水量的明显增加;受持续增温的减产效应影响,水稻产量在未来3个时期呈现减少趋势,且降幅逐渐变大。     

用统计降尺度模型预测川中丘陵区参考作物蒸散量

区域蒸散量(evapotranspiration)预测对精准灌溉预报与农田水分管理意义重大。该文利用川中丘陵区11个气象站点1961-2013年逐日气象资料,采用FAO-56 Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(reference evapotranspiration,ET0),基于Hadley Centre Coupled Model version 3(HadCM3)的输出和统计降尺度模型(statistical downscaling model,SDSM)分别对A2(高温室气体排放)、B2(低温室气体排放)情景下川中丘陵区2014-2099年ET0进行预测,并使用Mann-Kendall检验和反距离加权插值法对1961-2099年ET0的时空演变特征进行分析。结果表明:基准期(1961-2010年)川中丘陵区ET0整体呈现明显下降趋势,空间上呈现出东北部、西北部和东南部相对较大、中部相对较小的差异;与基准期相比,A2、B2情景下未来2020 s(2011-2040年)、2050 s(2041-2070年)和2080 s(2071-2099年)川中丘陵区ET_0月和年均值都呈增大趋势;A2情景下3个时期ET0将分别增加7.9%、10.9%和16.7%,B2情景下ET_0将分别增加7.1%、4.9%和12.8%;A2、B2情景下3个时期川中丘陵区ET_0空间分布均呈现西北部和南部较大、中部较小的空间差异,且3个时期的ET0相对变化率显示中部及其偏北、偏南区域ET_0增幅相对较大,北部和南部增幅相对较小。因此,未来川中丘陵区ET0的上升可能导致水资源短缺与季节性干旱进一步加剧。该研究可为川中丘陵区水资源优化管理和灌溉制度制定提供科学参考。     

DNDC模型耦合遥感技术的保护性耕作下土壤有机碳模拟

不同耕作措施会改变土壤有机碳储量,影响农田生态系统的碳收支。揭示自实行保护性耕作以来农田土壤有机碳的响应规律,对增加土壤碳库具有重要意义。该研究基于遥感反演技术耦合DNDC模型,从县域和栅格尺度,精细刻画保护性耕作下2000－2020年吉林省土壤有机碳密度（soil organic carbon density,SOCD）的空间分布格局,并模拟不同秸秆还田情景下SOCD增长潜力。结果表明：1）20 a间土壤有机碳储量增加了6.12×10⁸ t,增量主要与耕地面积扩大相关。县域尺度SOCD在4.46～98.09 t/hm²,栅格尺度SOCD在3.34～139.2 t/hm²,呈现中高北低的格局。2）保护性耕作对表层土的影响更大,0～10 cm土层的SOCD增长率最高达0.44%,>10～20 cm土层增长率最高为0.09%。3）吉林西南及中部具有巨大的SOCD增长潜力,达0.24～0.57 t/hm²。研究结果可为保护性耕作政策制定提供科学参考。     

气候变化情景下基于MaxEnt的麦瘟病在全球及中国的适生性分析

麦瘟病是小麦生产上的一种毁灭性真菌病害, 过去仅在南美洲流行?2016年该病害在亚洲的孟加拉国首次出现, 给世界尤其我国小麦生产带来重大潜在威胁?本研究基于麦瘟病当前在全球(包括孟加拉国)的分布数据和生物气候数据, 采用MaxEnt生态位模型和ArcGIS软件, 预测了当前气候条件下麦瘟病在全球特别是在我国的潜在适生区, 以及RCP2.6?RCP4.5?RCP6.0和RCP8.5 4种气候变化情景下2030s?2050s和2070s麦瘟病在中国潜在适生区分布范围, 进而以刀切法分析了影响其分布的主要气候因子, 并采用ROC对预测结果进行检验?结果表明, 在当前和未来不同气候情景下, 麦瘟病在中国的中风险和高风险区面积将呈增加趋势, 未来情景下与当前气候情景下相比, 中风险和高风险区的面积比例增加范围为0.08%~1.63%, 其中温度和湿度条件对麦瘟病的潜在分布区影响最大?此研究结果对于我国麦瘟病的检疫和防控提供了技术支撑?     

未来气候情景下西藏地区的干湿状况变化趋势

旱灾是西藏地区重要的气象灾害之一,每年均有不同程度的发生,对农牧业生产的影响极大,气候变化背景下开展西藏地区干湿状况变化趋势的预测研究对于预防和减轻该区干旱所造成的损失具有重要意义。选取区域气候模式PRECIS输出的未来A2气候情景（2011-2050年）以及基准气候条件（1961-1990年）逐日资料,利用联合国粮农组织（FAO）推荐的Penman-Monteith方法计算了参考作物蒸散量,基于湿润指数,按照中国气候区划中的干湿指标把西藏分为干旱、半干旱、半湿润、湿润4个气候区,预估了西藏地区2011-2050年干湿状况时空变化趋势。结果表明：与基准气候条件相比,未来A2气候变化背景下,除零星地区外,2011-2050年西藏地区降水量、参考作物蒸散量均呈增加趋势,且参考作物蒸散量增加的幅度小于降水量增加的幅度,但地区间差异都很显著;未来40a西藏气候总体上呈暖湿化趋势,干旱、半干旱区的缩小趋势非常明显,且年平均气温上升的幅度远远大于湿润指数增加的幅度,环境水热要素相对提高,干旱化程度在逐步减小,较利于生态环境的改善;但是,不同气候区在不同时段干湿状况变化趋势不同。2021-2030年干旱、半干旱地区的缩小趋势以及湿润、半湿润的扩大趋势都很明显;2031-2040年、2041-2050年,干旱、湿润区的缩小趋势以及半干旱、半湿润的扩大趋势均很明显。