气候适宜度国内外研究进展及展望

简要概述了国外在气候适宜度方面的研究现状,回顾了我国在气候适宜度方面的研究历程,将气候适宜度研究划分为3个阶段:研究的起步阶段、初步发展应用阶段及应用研究升温阶段。从气候适宜度模型的改进、气候适宜度应用的延伸及气候适宜度模型的发展3个方面介绍了我国在气候适宜度方面的主要成果和进展;从气候变化对农业的影响角度及气候适宜度研究存在的薄弱环节等方面,提出立足作物生长模型的气候适宜度模型研究、立足特色农业的气候适宜度研究、立足气候变化的气候适宜度研究、立足不同理论的气候适宜度模型研究和气候适宜度评价指标研究等方面将是未来气候适宜度研究的重点和热点。     

基于GIS的吉林省农业生态适宜度评价

依据模糊数学综合评价原理,利用GIS技术及前人经验,配合实地调查,收集到1975—2004年吉林省各地的降水、气温、土壤等数据,结合当地的地理位置情况,组织专家为评价因子给分,并通过模糊数学,计算各地区适宜度。研究表明:玉米的最佳适宜区在吉林省的中部和南部;适宜区主要分布在吉林省的中部,吉林市、辽源等地;次适宜区集中在吉林省西北部的大部分地区以及延边、白山大部分地区;非适宜区主要在吉林省西北部。     

甘肃省县级行政区水资源适宜度指标评价

通过建立全省87县级行政区水资源丰度指标评价体系,对水资源适宜度进行研究,得出县级行政区水资源适宜度结论,为全省主体功能区划定提供水资源可利用量指标的直接参考依据。     

科尔沁沙地人工固沙林土壤水分与植被适宜度探讨

依据水量平衡原理,分析不同密度、不同树龄人工小叶锦鸡儿固沙植被区土壤水分及蒸散量变化特点。结果表明:人工固沙小叶锦鸡儿林地土壤水分状况随着树龄增大和栽植密度的加大而不断恶化,流动沙丘和天然植被区土壤水分状况优于人工植被区;蒸散量与同期降水量之间存在显著正相关。1m×1m密度4年生植被区和2m×2m密度成龄植被区土壤含水量高于凋萎湿度,生长末期土壤贮水量有较多节余,土壤水分能够满足植物生长需求,建议小叶锦鸡儿固沙林幼年期采用1m×1m密植,其后通过间伐,成龄期保持2m×2m密度,为科尔沁沙地人工固沙植被建设提供科学依据。     

基于连续分形理论的土壤非饱和水力传导度的研究

土壤的孔隙是具有连续分形性质的物理结构,根据土壤孔隙分形结构建立了非饱和水力传导度模型。模型包括综合系数、分形维数和临界体积比3个参数,综合系数为不同土壤基质势对应的非饱和水力传导度与饱和传导度之间的水力联系,与土壤质地有关;分形维数反映土壤孔隙结构对于非饱和水力传导度的作用,土壤不同尺寸孔隙之间的连通性则通过临界体积加以描述。模型具有较为明确的物理解释。将模型应用于5种不同土壤的结果表明,所提出的非饱和水力传导度模型具有较好的模拟效果。     

沙区植物生态位构建的数学模型及其应用研究

生态位构建理论是对生态位研究的新进展.以沙区植物梭梭为研究对象,从进化生态学角度探讨了沙区植物生态位构建机理,扩展了生态位构建的概念,建立了沙区植物种生态位的n维"超体积"构建模式、构建作用的动力学模型及适宜度计测公式.实例分析表明:梭梭的生态位构建作用主要表现在干旱环境的适应性特征上,它能改变和营建局部环境,其多枝的形态结构与叶面生理代谢特征,能有效地截留降水、富集养分在根部土壤中发育为肥岛.计算结果显示,在种植密度梯度上,随着营林密度的减少,其构建动力和适宜度呈上升趋势,试验条件下密度为518株*hm-2时具有最大的构建动力和最高适宜度值,这为梭梭人工林营建提供了定量依据.     

数据同化算法在青藏高原高寒生态系统能量—水分平衡分析中的应用

位于青藏高原腹地的多年冻土地带,其冻融过程中的土壤含水量和土壤冻结深度的变化对气候强烈响应并产生显著的陆面能—水平衡变化,进而又对全球气候产生较大的反馈作用。为了能准确模拟这种变化,选取青藏高原多年冻土分布区的风火山左冒孔流域（长江源）进行了相关的野外数据采集和试验,以考虑土壤冻融影响的水—热耦合陆面过程模型——SHAW为动力学约束框架,验证集合卡尔曼滤波算法在改进模型对土壤冻融过程中土壤水分和冻土深度的计算效果。基于试验点的数据同化计算结果表明：数据同化方法可以融合观测信息显著提高水—热耦合模型对土壤冻融过程中状态变量（土壤水分和冻深）的模拟,并进而改善模型对其它相关能量—水分变量的计算,为在高寒冻土地区利用多源信息进行融合监测提供了理论依据。     

高原地区农作物水热指标与特点的研究进展

通过对作物农业气象条件鉴定、作物农业气象试验研究、作物生态气候适应性分析和作物农业气候区划以及农业气象灾害调查记载对比评估分析等手段, 整理和总结了髙原地区7种粮食作物、6种经济作物、6种特色作物、7种瓜果作物和4种中药材等共计30种农作物水热指标以及冬小麦和春小麦土壤水分指标. 高原地区作物水热指标具有4个明显特点, 釆用不同积温界限值来确定不同作物属性热量指标, 喜凉、中性、喜温和喜热作物分別釆用≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃和≥15 ℃积温界限值作热量指标. 不同温度带作物适宜的热量指标差异明显, 有随温度带愈冷凉作物热量指标呈偏低的趋势. 不同水分气候区作物水分指标差异较大, 有随湿润度增加作物水分指标呈递减的趋势. 作物水热指标随气候变化而发生缓慢变化, 气候变暖使作物全生长期延长, 对同一熟性品种而言, 需要热量指标比变暖前有提高趋势; 气候变干使作物水分指标有增加趋势. 农作物水热指标是衡量作物适生种植的重要标准, 是引种、作物布局、栽培管理、髙产优质安全生产的重要科学依据, 是气象为农业服务必不可少的基础资料, 也是服务工作的前提.     

中国全新世气候适宜期东亚夏季风时空变迁

本文据湖面、花粉和风成堆积等地质资料，分析１２０００年以来主要由夏季风决定的降水或湿度状况的时空分布，并运用数值模拟结果计算夏季(７月)降水增量、有效降水和季风强度指数。两者的结果一致表明，全新世适宜期有效降水增量的峰值在中国中、东部具有明显的穿时性，即以东亚夏季风降水或有效湿度为标志的全新世气候适宜期盛期在各地的出现时间并不相同，东北、西北和华北三区偏早，长江中下游区稍晚，华南区最晚，而西南区又偏早。作者对导致这种穿时性的轨道驱动力和季风锋面移动的机理进行了初步分析，对于尚待深入研究的问题也有简要讨论。     

中小型原水河渠污染事故危害度应急评价模型

为了对中小型原水河渠污染事故危害影响程度进行综合评价,利用污染事故案例样本资料,在提出原水污染事故危害度概念基础上,归纳影响中小型原水河渠污染事故危害度的直接与间接影响因素,应用粗糙集理论与方法,对间接影响因素进行重要性分析、冗余约简及重要度权重计算,综合直接与间接影响因素的作用,构建中小型原水河渠污染事故的应急评价模型。以成都市原水河渠为例,设计模拟污染事故情景,对所构建模型进行分析,结果表明,模型能够反映中小型原水河渠污染事故的危害影响程度。所构建模型适用于中小型原水河渠污染事故的应急评价,可为应急响应决策提供支撑信息。     

非充分灌溉制度设计优化模型

研究了缺水地区冬小麦灌溉问题.分析了作物模型,作物水分影响函数,并以农作物产量最大为目标,提出了非充分灌溉制度优化设计二维动态规划模型和相应的动态规划逐次逼近(DPSA)求解方法.针对山东省临沂市小埠东灌区的实际情况进行研究,求得了冬小麦三个典型年不同供水水平的最优灌溉制度、排水过程及相应产量.实例表明,模型及方法是合理的.     

斥水性土壤水分入渗试验和模型

为研究斥水性土壤水分入渗规律,并探寻适用于斥水性土壤水分入渗的数学模型,以妫水河流域亲水性和斥水性土壤为研究对象,开展室内一维垂直土柱入渗试验;分别采用Kostiakov分段函数、Fourier级数、一阶Gaussian函数以及Gaussian分段函数对斥水性土壤入渗率进行拟合。试验结果表明:亲水性土壤入渗率随时间呈单调减小变化趋势,斥水性土壤入渗一段时间后累积入渗量会出现翘尾现象,入渗率为先增大后减小的单峰曲线。模型图形分析表明: Kostiakov分段函数入渗率在拐点处同时存在一个极大值和极小值,Fourier级数存在多个波峰,一阶Gaussian函数不能反映入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象,因而均难以真实反映斥水性水分入渗过程。忽略水分开始快速入渗过程,Gaussian分段函数模型不仅能够反映入渗率在拐点前的单调增以及拐点后的单调减过程,同时也能够体现入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象。     

土壤水分与溶质运移机制的分形理论研究进展

土壤中水分和溶质运移一直是土壤-水环境系统中的研究热点,也是目前仍未得到很好解决的问题.将分形理论应用于土壤水分溶质运移机制的研究,探讨其领域中的众多复杂问题,是一种全新的思路和方法.在对土壤结构定量化的分形表征进行简要阐述的基础上,重点介绍了分形理论在水分特征曲线和水力传导度等土壤水分运动基本参数的分形模型、土壤水分运移过程模拟、土壤溶质运移的非费克现象、弥散度的尺度效应以及溶质运移机制研究方面所取得的一系列成果,并就分形理论今后在土壤水分、溶质运移研究中的应用作了展望.     

岱海沉积记录的季风/干旱过渡区全新世适宜期特征*

岱海两支岩芯独立的高分辨率代用指标序列揭示了季风/干旱过渡区全新世适宜期的气候环境特征。研究表明,在约7.9~3.5kaB.P.期间,岱海流域出现植被繁盛、生产力相对增强和降水丰富的状况,显示气候条件相当适宜;而在约10.0~7.6kaB.P. 期间,流域气候以相对干燥为特征。这与早先认为的岱海流域全新世初期为适宜期,且降水丰富的结果明显不同。比较岱海与鄂尔多斯-内蒙古高原中部其他湖沼记录,季风/干旱过渡区的气候适宜期基本集中在约8~3kaB.P.的全新世中期,尽管各记录在适宜期的起止时间、表现特征上存在一些差异。这些差异的产生,一方面可能体现了不同的局地地形、植被、水文条件等对区域水热条件的不同反馈,另一方面则可能暗示不同的沉积序列、测年材料之间难以进行精细的对比。沉积序列的连续性、稳定性及高分辨率、测年材料的适用性是进行全新世气候、环境特征研究的前提。     

水资源约束下的阿克苏河流域适宜绿洲规模分析

阿克苏绿洲是中纬度干旱区典型的绿洲灌溉系统,制定绿洲适宜发展规模、明确适宜耕地面积,可为实现绿洲的生态稳定与可持续管理提供科学依据。以中国西北干旱区的阿克苏河流域为研究对象,基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡法,借助典型绿洲结构模型,计算了阿克苏绿洲的适宜耕地面积。结果表明：2010-2015年阿克苏灌区的作物需水量高达740.3 mm,较20世纪60年代的539.6 mm增加了37.2%;考虑到山区来水和下泄塔里木河干流的水量要求,阿克苏绿洲的可用水量为42.6×10⁸ m³;阿克苏河流域绿洲已处于不稳定状态,耕地面积超过了水资源承载能力。计算得出绿洲适宜规模为12 430 km²,与现有水平相当。基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡算法计算的阿克苏绿洲的适宜耕地面积分别为4 674 km²和4 211 km²,需要在当前耕地水平上退耕18%至26%。     

60年来我国主要粮食作物适宜生长区的时空分布

模拟作物适宜生长区的时空分布是分析气候变化对作物生长影响、提高作物生长适应能力的重要内容。选择影响主要粮食作物(小麦、玉米和水稻)生长的气候要素,结合地表土壤和地面高程要素与农业观测站数据,模拟和分析1953—2012年主要粮食作物适宜生长区的变动,评估气候变化下作物的适应能力。研究发现:(1)60年来3种粮食作物适宜生长区对气候变化响应程度从大到小依次是小麦、水稻和玉米。(2)同一时空尺度上,主要粮食作物适宜生长类型区在南方农区较北方农区多样化,在山地较盆地多样化,在高原较平原多样化。(3)小麦生长适应气候变化的能力在多数农区略有上升。玉米生长的适应能力在北方和南方农区分别略微提高和下降。水稻生长的适应能力在长江中下游区、西南区和华南区相对稳定,在黄淮海区和东北区分别下降和提高。(4)60年来,主要粮食作物综合生长适应气候变化的能力在黄淮海区和长江中下游区下降,在其余农区升高。(5)玉米和水稻适宜生长区分别与播种面积和作物产量显著相关,这为模拟未来不同气候情景下二者适宜生长区的分布提供了可行性。小麦适宜生长区与播种面积和产量均不显著相关,未来需要考虑更多因素精准识别小麦适宜生长区,以便更为有效地提高小麦生长对气候变化的适应能力。     

不确定度连续传递模型及其在化学测量中的应用

提出了一个较为新颖的化学测量中的数据处理模型——不确定度连续传递模型,并就此模型在应用上与以往的一些数据处理方法进行了比较。在不确定度计算、方法检出限计算、相对偏差允许限计算、实验室之间测量数据比对考核等方面均取得了满意的结果。     

云南丽江旅游气候舒适度分析

利用丽江1954-2009年的月气温、降水、相对湿度、风速、日照时数等影响旅游气候舒适度的气象资料, 对其进行年际、年内变化规律分析. 在计算其温湿指数THI、风效指数K和着衣指数ICL的基础上, 构建了一个新的综合气候舒适度评价模型, 分析计算了丽江市综合旅游气候舒适度, 划分出适宜于旅游的季节分布. 结果表明: 该地3-11月均较适宜旅游, 其中最佳旅游舒适期为5-9月; 2000年以来, 气温升高、风速降低、降水量减少、湿度下降的暖干趋势, 有利于吸引更多的游客, 并增加了游客在出游期间的舒适度; 冬春季节气温的升高, 使得全年中适宜旅游的时间在增加, 对旅游业发展有促进作用.     

鲁西北平原农田耗水规律与测定方法比较

利用中国科学院禹城综合试验站的大型蒸渗仪观测数据,分析了近20年来鲁西北平原典型农作物(冬小麦和夏玉米)的耗水规律。20年数据平均结果,冬小麦、夏玉米耗水量分别为457.6mm和411.7m,冬小麦平均日耗水量1.97mm,耗水量最大值6mm,夏玉米平均日耗水量3.18mm,最大耗水量4.8~6.0mm。夏玉米的耗水量有下降的趋势,可能为气候变化所致。同时,利用2年的同步观测数据对比了大型蒸渗仪与涡度相关法的测定结果,涡度相关法的优点是能较好地反映耗水量变化规律、数据的随机离散程度小、时间分辨率高,但其测定结果偏低,观测方法或异常数据的处理方法有待改进,订正后有望获得较好的结果。     

冬小麦水分生产函数Jensen模型敏感指数的研究

根据冬小麦返青后田间水量平衡估算出田间作物实际腾发量和最大腾发量,由此,对水分生产函数Jensen分阶段连乘模型中的敏感指数进行了拟合分析。研究表明,Jensen模型中的敏感指数与作物生长阶段以及该阶段长短占总生长期的比例有关,但冬小麦返青后各阶段的敏感指数的累计值可以表示为时间t的一元函数,且与阶段划分无关,由该函数可得到任一阶段的敏感指数值。分析结果还表明,Jensen模型可以较好地反映作物田间耗水量与产量的关系。