基于Budyko假设的金溪流域径流变化归因分析

[目的]探究金溪流域径流变化特征及其原因,对于水库运行调度及水资源管理具有重要指导作用。[方法]基于1982—2015年流域气象水文数据以及植被NDVI数据,采用线性回归法、Mann-Kendall突变检验及滑动T突变检验法分析径流变化特征,进一步采用Budyko水热耦合平衡方程计算各影响因子对流域径流变化的贡献率。[结果]金溪流域年径流深、降雨量均呈不显著上升趋势,变化速率分别为3.89 mm/a, 8.43 mm/a。潜在蒸散发量呈显著上升趋势,变化速率为1.17 mm/a。通过突变检验可将金溪流域径流序列分为基准期1982—2002年和变化期2003—2015年。金溪流域径流变化归因分析表明：下垫面变化对径流变化的贡献率为123.55%,潜在蒸散发的贡献率为33.83%,降雨贡献率为-57.38%,流域下垫面变化主要源于植被情况显著改善,其中NDVI在基准期上升速率为0.005/10 a,在变化期上升速率为0.024/10 a。[结论]导致金溪流域径流变化的主要源于植被情况的显著改善,金溪流域径流变化的归因分析为金溪流域的水资源利用提供了理论支持。     

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。     

基于GIS和RS的中国西北NDVI变化特征及其与气候变化的耦合性

整合遥感和地理信息技术,对中国西北地区近25 a来NDVI时空变化特征及其与气候变化的耦合关系进行了研究,结果表明：高寒草甸和落叶针叶林的NDVI增加趋势较明显,线性倾向率p=0.2%/10 a。枯黄期推后导致NDVI明显增加,线性倾向率达0.27%/10 a;青藏高原、天山南脉的春季气温和北疆、汉中地区的秋季气温上升较明显,半湿润和半干旱过渡地区降水变幅较大;江河源地区NDVI和气温的相关系数达到0.6,河西-阿拉善、南疆等干旱地区NDVI和降水的相关性较高,相关系数为0.65。夏、秋季汉中、祁连和天山     

交让木叶绿素荧光特性的研究

对不同季节交让木叶片叶绿素荧光参数的日变化进行了测定.结果表明,交让木各叶绿素荧光参数在春季和秋季的日变化幅度小.夏季8:00~18:00,F0(最小荧光)和NPQ(非光化学淬灭系数)呈现先升后降的规律,最大值分别出现在12:00和14:00,而Fm(最大荧光)、Fm′(光适应下的最大荧光)、Fv(可变荧光)、Fv/Fm (PS Ⅱ最大光能转换效率)、Fm/F0(电子传递效率)、Fv/F0(PS Ⅱ潜在活性)则呈现先降后升的规律,12:00出现最小值.冬季8:00~16:00,F0日变化幅度较小,而Fm、Fm′、Fv、Fv/Fm、Fm/F0、Fv/F0的日变化则呈现先升后降的单峰曲线,最大值出现在12:00~14:00之间,而NPQ在一天中的变化情况则正好相反,最小值出现在12:00~14:00.春季和秋季的Fv/Fm、Fm/F0和Fv/F0明显高于夏季和冬季,表明交让木在春季和秋季叶片PSⅡ光能转化效率、电子传递效率和潜在活性都明显高于夏季和冬季.交让木夏季和冬季叶片的NPQ参数明显高于春季和秋季,表明交让木叶片在夏季和冬季吸收的光能有较大比例用于耗散而保护自身的光合机构.     

无患子果实发育动态及内含物含量变化

对无患子果实生长发育动态及果肉内含物含量变化进行研究,结果表明,无患子果实纵径、横径、侧径、鲜质量等性状发育进程呈现明显的S型生长曲线特征;以果实生长发育时期为横轴(x),分别以果实纵径、横径、侧径、鲜质量的均值为纵轴(y),构建的果实生长发育数学模型表明,无患子果实生长各性状与果实发育时期高度相关,数学模型可以正确地反映无患子果实生长发育动态变化规律。对无患子果实脱落规律、果肉含水量、可溶性糖含量、皂苷含量变化规律等综合分析表明,10月下旬,无患子果实发育成熟,生长性状趋于稳定,果肉含水量和可溶性糖含量从峰值下降至相对较低水平,而果肉皂苷含量相对较高,因此提出该时期为无患子果实采摘的适宜时期。     

基于多光谱与高光谱遥感数据的冬小麦叶面积指数反演比较

近年来,高光谱遥感数据广泛应用于农作物叶面积指数(LAI)反演。与常用的多光谱遥感数据相比,高光谱数据能否提高农作物LAI反演的精度和稳定性还存在争议。针对这一问题,该研究利用实测冬小麦冠层高光谱反射率数据,构造了不同光谱分辨率和波段组合的5种光谱数据。基于ACRM(a two-layer canopy reflectance model)模型、2套参数化方案及上述5种光谱数据,对冬小麦LAI进行反演,分析光谱分辨率、高光谱数据波段选择、模型参数不确定性3方面因素对LAI反演精度与稳定性的影响。研究结果表明:当波段选择适宜、模型参数不确定性较小且光谱数据分辨率较高时,LAI反演精度与稳定性更高,提高光谱分辨率对LAI反演精度的改进作用随光谱分辨率的升高而降低;反之,当高光谱数据波段选择不当或者模型参数不确定性较大时,提高光谱数据的分辨率并未提高LAI反演精度。该研究解释了"高光谱遥感数据能否提高植被参数反演精度"问题,为进一步发挥高光谱数据在农作物LAI反演中的潜力提供了科学参考。     

滴灌条件下积盐范围内混种耐盐草及盐分变化趋势的研究

以pH=7.9的水作为灌溉水源,土壤含水率、土壤密度及滴头流量不同的条件下,对土壤湿润体的变化过程进行试验,确定湿润峰及积盐范围,在积盐范围内混种盐角草和猪毛菜。测定土壤酸碱度及易溶盐离子总量的减少量,并积盐范围内混种的盐角草和猪毛菜与普通土壤中栽培的盐角草和猪毛菜的盐含量进行对比。结果表明,盐角草吸走部分Na＋、Cl...     

CO2浓度升高与补充灌溉对中国半干旱地区春小麦田间生态系统边缘效应的影响研究

试验研究表明,在春小麦全生育期进行补充灌溉和升高CO2浓度能够有效提高田间生态系统边缘效应。与没有CO2浓度升高比较,当CO2浓度升高40~160μmol/mol时,春小麦田间生态系统边缘效应的面积增加1.8~3.6 m2。在春小麦全生育期补充灌溉60 mm与补充灌溉30 mm比较,田间生态系统边缘效应有显著变化。特别是将CO2浓度升高与补充灌溉进行组合,较没有CO2浓度升高与补充灌溉比较,春小麦田间生态系统边缘效应面积提高了300%~500%。同时研究还表明,在春小麦全生育期CO2浓度升高与补充灌溉可以显著提高春小麦田间生态系统边缘效应系数。CO2浓度升高与补充灌溉进行组合较没有CO2浓度升高与补充灌溉比较,边缘效应系数提高4.0~6.7。因此,CO2浓度升高与补充灌溉组合对提高春小麦边缘效应有显著作用。     

中国退耕还林工程驱动下的滇东南喀斯特山区近八年土地利用变化研究——以文山县为例

以滇东南喀斯特山区的文山县为例,分析其2000~2008年间退耕还林工程驱动下的土地利用变化状况,结果表明,近8年来,文山县土地利用变化基本特点表现为耕地、园地、林地及建设用地面积均有所增加,荒草地及裸地等未利用土地面积明显减少;退耕还林工程的成效较为明显,林地面积有所增加,部分陡坡耕地得以实现生态退耕,但也有部分良田好地被生态退耕而转为林地、园地和荒草地,且退耕总量主要是＜25°缓坡耕地,与国家耕地保护政策显著不符。尤其应当看到的是,林地的增加量和增幅远远低于耕地的增加量和增幅,同时,一边实施生态退耕、一边又毁林开垦、且毁林开垦量明显大于生态退耕量的现象应当引起重视。     

未来气温和降水变化对山西冬小麦产量的影响

【目的】冬小麦是山西省重要的粮食作物,气候变化对冬小麦产量影响显著。利用模型模拟评估气候变化对山西省冬小麦产量的影响,为山西省冬小麦种植规划提供重要科学依据。【方法】利用山西省 2017—2018 年气象资料和 2018 年县级冬小麦产量数据,采用 DNDC 区域模拟方法,对山西省冬小麦种植区单产进行模拟和验证;模拟未来 8 种气候变化情景（温度上升 1、2℃,降水减少 20%、10% 以及温度和降水耦合）对冬小麦产量产生的影响。【结果】DNDC 模型可以较好模拟出山西省冬小麦产量整体水平（4 335.6 kg/hm2）,总体平均误差为 4.63%,空间上的模拟误差主要由于山西省地形和气候差异导致。【结论】未来气候变化背景下,不同程度的增温对产量的影响不一,在温度平均升高 1℃情况下,山西省冬小麦单产下降 4.60%,而气温上升 2℃情景下,单产增加 16.44%;降水减少 10% 和 20% 情景下,产量均降低,说明水分依然是制约冬小麦产量的重要因子;但在增温和降水减少的耦合作用下产量增加 7.41%~15.84%。未来还需根据山西省种植特点,从轮作角度评估气候变化对农业的影响。