黄河流域气候水分盈亏时空格局分析

以中国气象局整编的1961~2001 年的气象资料为数据基础,采用联合国粮食及农业组织(FAO)1998 年推荐使用的Penmanmonteith模型,并以GIS技术为手段进行黄河流域气候水分盈亏的时空分布格局分析。结果表明：黄河流域干旱缺水是一种普遍现象,气候水分盈亏量在空间上总的变化规律表现为自南向北、自东向西气候水分亏缺量呈逐渐增大趋势,大部分地区全年气候水分亏缺量介于200~600 mm之间;就季节分布而言,水分亏缺的主要时期在春季和初夏,亏缺量一般在180~300 mm之间;就典型站点气候水分盈亏量逐月变化而言,存在着区域差异。研究结果和结论对区域充分发挥水分利用效率、发展高效节水农业具有重要意义。     

浅谈黄土高原的干旱

一、干旱的概念什么叫干旱?现在还没有一个公认的完善的定义.通常可把干旱泛指为水分不能满足需要的现象.我认为,对于植物或农作物生长而言.干旱是植物水分收支不协调,收入不能满足需要从而影响生长繁殖的现象,可以是降水变化引起的短期缺水,也可以是常年水分亏缺,使植物不能正常生长.也就是说,干旱是土壤——植物——大气连续系中植物水分胁迫的综合体现.干早不一定成旱灾,但旱灾必然由水分亏缺所引起,旱灾不     

内蒙古退化草原植被对禁牧的动态响应

草原退化是内蒙古生态环境恶化的突出表现。在内蒙古典型草原地带,选定有代表性的羊草＋大针茅草原放牧退化演替变型———冷蒿群落实行封育禁牧,在自然恢复演替过程中（１９８３～１９９４年）进行动态监测。根据连续１１年监测的数据,阐述了植被恢复演替的动态响应,划分了群落恢复进程的四个阶段：冷蒿优势阶段、冷蒿＋冰草阶段、冰草优势阶段、羊草优势阶段。群落生产力由１９８３年的７４ｇ／ｍ２跃升到１９９３年的２１７ｇ／ｍ２,其中羊草是增产最高的种群。退化群落中的土壤水分与养分资源对生产力的恢复没有限制影响。植物种群拓植能力与退化群落资源过剩成为恢复演替的趋动和保证因素。经过１０余年的恢复,虽然群落生产力已接近于原生群落,但是从群落结构和稳定性来看,还未完全达到顶极群落状态。退化群落经过５年封育即可以恢复合理利用。     

河南省夏玉米生长季水分供需时空变化特征

水分条件是制约河南夏玉米高产稳产的重要因素,本文利用河南省夏玉米生长季30个农业气象观测站1961～2011年逐日气象观测资料,计算不同生育阶段夏玉米需水量和水分亏缺量,分析其近50a的水分供需条件时空变化特征。结果表明：夏玉米各生育阶段需水量呈显著的下降趋势;各生育阶段之间水分亏缺量没有显著的年际变化。分析各生育阶段水分供需情况,水分亏缺量为正值表明水分供给不足,为负值表示水分有盈余,出苗一拔节期夏玉米水分亏缺量以负值为主,拔节一抽雄期正负交替各占一半,抽雄一乳熟期和乳熟-成熟期以正值为主。空间分布上,夏玉米各生育阶段需水量与各地海拔高度呈显著负相关,全生育期负相关系数为0．799;各阶段水分亏缺量也有一定的相似性,水分亏缺地区主要分布在豫西和豫西北大部,水分较充足的地区主要分布在漯河、南阳、驻马店等地。     

山东禹城地区夏玉米生长与环境因子关系的初步分析

20世纪 80年代中期以后 ,水分利用效率成为旱地农业和节水农业中的研究热点之一 ,但已有研究多侧重气候、土壤、品种因素对水分利用效率的影响 ,以及农艺措施对水分利用效率的改善 ,且多将水分利用效率作为衡量农业生产合理性的指标 ,对水分利用效率的机理缺乏深入研究 ,特别在土壤 植物系统水分动力学、蒸腾 光合优化调控关系、根 冠关系以及水分利用效率生理学等与改善水分利用效率有关的基础研究方面工作薄弱 ,理论上尚无较大突破。对农作物的生理因子与环境因子之间关系 ,大部分研究工作立足于建立环境因子与作物生理因子之间的定量关…     

放牧对锡林郭勒典型草原退化影响初探

文章利用1952-2006年实际调查资料对围封和放牧条件下典型草原地上生物量、植物群落组成、数量特征、土壤含水量等进行对比分析,结果表明:与围封样地比较,放牧草场土壤下层水分明显减少,0～100cm土层水分减少12.5mm;植被生产能力下降,羊草和针茅的高度分别下降4.2％和5.2％,生物量减少14.9％和32.1％,群落总生物量下降29.2％,LAI减小22.2％.群落组成结构发生变化,多样性指数降低14.8％,退化现象比较明显.     

干旱和复水对羊草碳氮分配的影响

植物的碳氮营养及其相互关系是最重要的基本生物过程之一,阶段性干旱对植物碳氮分配的影响研究甚少。实验以中国北方草原的典型植物羊草为材料,研究不同干旱持续期复水对羊草碳氮含量、分配及其相互关系的影响。结果表明:短期和中期干旱使植株生物量、氮素水平和单株总氮量增加,但长期干旱使之降低。水分处理对碳含量的影响不显著。干旱后复水降低了各器官特别是绿叶的碳氮比。中度持续干旱的氮素利用率(NUE)最高、短期干旱最低。羊草各器官氮素绝对量占整株的百分比从大到小依次为:绿叶、根茎、根、枯叶和茎鞘,其中叶片的氮素总量占植株的一半以上;随着干旱持续期的增加,氮素对根部的投资亦加大。羊草受到适当干旱驯化后复水引发的超补偿作用可促进羊草植株生长、提高氮素水平,并在一定程度上通过碳氮分配的调节作用来适应于阶段性的干旱胁迫。     

气候变化对雨养冬小麦水分利用效率的影响估算

研究气候变化对雨养冬小麦水分利用效率的影响规律,可为农业适应气候变化提供科学依据。通过构建代表站雨养冬小麦产量和土壤水分变化量的模拟方程,分析水分利用效率的历史变化,并结合两种区域气候模式PRECIS和REGCM4.0输出的4种不同气候变化情景资料,估算未来2021—2050年雨养冬小麦水分利用效率的可能变化。结果表明:1981—2010年甘肃、山西和河南代表站的雨养冬小麦水分利用效率呈二次曲线变化趋势,最大值出现在2003年前后。4种气候变化情景的模拟结果均显示:2021—2050年冬小麦全生育期耗水量明显增加,各代表站不同情景平均增加6.2%;产量有增有减,平均产量变化率为1.4%;水分利用效率平均减小3.8%,且变率减小。区域气候模式PRECIS估算的水分利用效率的减小量A2情景大于B2情景,REGCM4.0模式估算的水分利用效率的减小量RCP8.5情景大于RCP4.5情景。整体来看,RCP气候情景对雨养冬小麦水分利用效率的负面影响更大。     

景观植被生态系统水平衡模拟与分析

景观或区域的水平衡状况是全球变化的重要指标。本研究建立了一个空间显式景观过程模型,模拟了长白山自然保护区的水循环过程,并对水分收入、支出和平衡的总体状况、季节动态和空间分布格局进行了分析。整个保护区单位面积上水分盈余0.225±0.255 m.a-1,总计盈余4.379×108m3.a-1,但空间变异相当大。阔叶红松林的水分有略微亏缺,其他类型植被生态系统每年均有不同程度的水分盈余。从总面积上看,云冷杉林每年的水分盈余最多(可达1.696×108m3.a-1),占整个保护区的40.56%。整个保护区6月水分亏缺最严重,7~8月水分盈余最多,3~4月盈余较多。阔叶红松林除3月外,其他各月的水分亏缺均最多或次多,其中7~8月的水分盈余最少。降水量对水分收入、水分支出和水平衡季节动态的影响均最大。总的来说,年水分盈余的空间分布随海拔升高呈明显增加的趋势。气象因子均对水平衡的空间分布有极显著影响,气温和总辐射较高的地带,水分盈余较少,甚至出现水分亏缺;而降水量、相对湿度和风速较高的地带,水分盈余也较多。水分收入与叶面积指数(LAI)呈极显著负相关关系;而水分支出与LAI呈极显著正相关关系,主要受蒸腾量的影响。     

近40年广西右江河谷甘蔗生长季干旱时空特征

利用百色、田阳、田东和平果气象观测站1971~2013a历年实测的逐日降水量资料以及平果站1990~2013a甘蔗发育期观测资料,采用水分盈亏指数表征甘蔗干旱状况,通过分析甘蔗生长季及各发育期水分盈亏指数的时空演变特征研究得出广西右江河谷近40a甘蔗生长季干旱时空特征。结果表明,右江河谷甘蔗生长季的水分均亏缺,平均水分盈亏指数为-0.27,其中甘蔗生长季及茎伸长-成熟期以右江区和田阳县水分亏缺最多,平果县水分亏缺最少。近40年右江河谷甘蔗生长季及各发育期水分盈亏指数的变化呈下降趋势,其中生长季水分盈亏指数的降速为0.02~0.03/10a。右江河谷各县区的水分盈亏指数随着年代的增长而变小,最大值均出现在70年代,最小值均出现在21世纪,说明21世纪以来干旱有所加剧。研究结果可为调整右江河谷甘蔗合理种植布局、制定科学灌溉用水调配计划提供参考依据。     

干旱胁迫对甘肃中部春小麦生理性状及灌水利用效率的影响

为研究干旱胁迫对春小麦生长发育阶段生理性状和灌水利用效率的影响,以高产优质抗旱春小麦新品种‘定丰18号’和‘定丰19号’为材料,对其分蘖期到成熟期进行正常供水(WW)、轻度土壤干旱(MD)和重度土壤干旱(SD) 3种不同水分处理,研究3种处理对小麦叶片水势、光合速率、籽粒灌浆速率、产量构成因素以及灌水利用效率的影响。结果表明,与WW处理比较,MD和SD处理显著降低了叶片水势(p <0. 05),MD处理通过夜间恢复其叶片水势可达到正常水平,SD处理不能恢复; SD处理显著抑制了叶片光合作用,MD处理与WW处理无显著差异(p> 0. 05);与WW处理相比,MD处理籽粒灌浆速率、粒重、穗粒数、千粒重和产量显著增加,而SD处理则显著降低(p <0. 05),不同处理间容重无显著差异(p> 0. 05)。两个不同小麦品种的两年试验结果基本一致,适度的水分亏缺有利于小麦增产,从而可提高其灌水利用效率。     

荒漠草原造林气候生态效应研究

本项目利用荒漠草原地区现有林片网，采用平行对比观测法，应用实测资料计算分析了荒漠草原地区不同结构的片状防护林对造林区内草地小气候以及牧草的群落结构、生长发育状况，水分利用状况，载畜量和土壤肥力等方面的影响。结果表明，造林明显地改善了造林区域内的小气候条件，引起了群落优势种的更替，即由以小叶锦鸡儿、冷蒿、针茅、隐子草为主要优势种变为以羊草为主要优势种的群落，草群高度和盖度显增大。主要牧草种的出苗或返青期提早1－2天，生长速率增大53－250％。水分利用率提高100－150％，鲜草增产100－200％，载畜量增加100－200％。造林区域为0－10cm土壤有机质含量增加4－88．9％，0－30cm土壤全氮量降低1．1－36．3％。造林结构以密度为1．5×1．5m或2×3m郁闭度为0．3－0．65的片林，其气候生态效应最佳。     

干旱及灌溉对冬小麦根系和产量的影响研究

在郑州农业气象试验站开展不同程度干旱、灌溉试验,研究了不同水分条件对冬小麦根系活力、形态及产量的影响。结果表明,干旱条件下,冬小麦根系活力和根直径均有明显的降低,根长有明显增加,土壤下层所占根系总体积比例增大,且随着发育期的推进,下层根系所占比例呈现增大的趋势,水分利用效率有明显提高;随着干旱程度的增加,上述变化趋势更加明显。在灌溉量相同的情况下,越冬期灌溉,有利于冬小麦根系活力和根直径增加,但不利于根系的向下伸展;返青期和拔节期灌溉有利于根系向下伸展、水分利用效率提高、理论产量增加,但不利于根系活力和直径的增加;拔节期灌溉,可适当增大灌溉量,减少灌溉次数,以提高水分利用效率。综合根系形态和活力、水分利用效率及产量,在冬小麦干旱持续发生条件下,在返青期、孕穗期灌水600 m~3·hm~(-2)左右,可根据干旱程度适当增减灌水量,重旱条件下适当增加灌水次数,少量多灌缓解旱情,而重大干旱年份灌水困难条件下可只在拔节期灌水600 m~3·hm~(-2),以实现产量的减损和节水效果。     

基于作物模型的河南省旱稻干旱风险评估

采用作物模型与数理统计相结合的方法,利用长期历史气象资料,以作物模型和地理信息系统技术为工具,系统分析了河南地区旱稻生育期水分盈亏情况。以模型模拟的雨养条件下实际蒸散量相对于潜在条件下的蒸散量(即需水量)的亏缺率,即水分亏缺指数,以雨养条件下产量相对于潜在产量的损失率(即灾损指数)作为产量灾损强度评价指标,从受旱程度和产量损失两个角度构建干旱风险评估模型,进行干旱风险评估。结果表明:河南省旱稻生育期集中在6—9月,水分亏缺最多的阶段为出苗—穗分化阶段,水分亏缺指数变化在0.50~0.60,其次是开花—成熟阶段和穗分化—开花阶段,水分亏缺指数变化在0.11~0.43;全生育期水分亏缺指数在0.36~0.50。出苗—穗分化阶段干旱发生的风险最大,其次是开花—成熟阶段,穗分化—开花阶段的最小。河南旱稻生育期干旱风险呈现为由东南向西北逐渐升高的分布,其中三门峡、济源西部一带风险最高,洛阳南部和南阳西北部一带最低,黄河以北大部地区和豫东、豫南地区风险居中。     

广西右江河谷旱作灌溉需水量变化特征

利用百色、田阳、田东和平果气象观测站1971~2013年历年实测的逐日降水量资料以及平果站1990~2013年甘蔗、1994~2013玉米发育期观测资料,采用美国农业部土壤保持局推荐的有效降水量计算法,对右江河谷甘蔗、玉米旱作各生育期需水量、水分盈亏、灌溉需水量情况以及变化规律进行分析。结果表明,右江河谷各县区甘蔗以及除平果外大部分县区玉米的全生育期平均水分条件是亏缺的,甘蔗全生育期水分亏缺主要由茎伸长-成熟期缺水引起,该生育期阶段多年平均灌溉需水量为220mm;玉米全生育期水分亏缺则主要由播种-出苗及乳熟-成熟期缺水引起,其中以播种-出苗期缺水最多,该发育阶段多年平均灌溉需水量为30mm。近40年来,右江河谷甘蔗各生育期有效降水量和水分盈亏指数的变化呈减少和下降的趋势,灌溉需水量的变化则呈增加趋势;大部分县区玉米除乳熟-成熟期外,其余各生育期有效降水量和水分盈亏指数的变化呈微弱减少和下降趋势,灌溉需水量的变化则呈微弱增加趋势。     

水分胁迫/复水对谷子光合特性及产量影响

以谷子品种大金苗为研究对象,采用遮雨棚控水的大田试验方法,比较孕穗开花期和灌浆期水分胁迫/复水对叶片光合特性及产量影响,分析光合速率的限制因素,阐述光合速率、水分利用效率与产量的协同关系。结果表明:水分胁迫会导致谷子光合速率和产量下降,水分利用效率提高,随胁迫增强和持续时间延长,光合速率和产量下降幅度增大;水分胁迫后复水后,光合性能有所恢复,光合作用可产生补偿效应,水分胁迫越强和持续时间越长,补偿效应越低;轻度和持续时间短的水分胁迫,光合速率降低主要由气孔因素决定,随胁迫增强和持续时间延长,非气孔限制逐渐成为光合速率下降的主要原因;与孕穗开花期相比较,灌浆期水分胁迫对光合速率的影响更大且复水后光合性能恢复能力更低,光合速率与产量的协同关系更明显,产量对灌浆期水分胁迫更敏感。     

气候变化对安徽省主要农作物水分供需状况的影响

利用安徽省78个气象台站1961-2009年的气象资料和作物资料,对农田水分供需状况进行探讨。结果表明：安徽省一季稻本田生长期总需水量自北向南逐渐增加,同时降水充足,沿淮和淮河以南的绝大部分地区多数年份农田水分供给充足有余;而冬小麦全生育期需水量与一季稻相反--自北向南逐渐减少,这主要受冬半年气温、风速和相对湿度的综合影响,加之降水量普遍不足,冬小麦主产区农田水分供应不能满足小麦生长需要,尤其需水关键期的水分亏缺十分严重。     

土壤水分条件对内蒙古典型草原水汽和二氧化碳通量的影响研究

本文基于2007年和2008年生长季内蒙古羊草和大针茅草原湍流观测资料,分析了两种典型草原下垫面生长季的不同土壤水分条件下水汽和二氧化碳通量交换特征及其控制因子。主要结果如下:（1）在植被生长峰值期,日尺度上,干旱条件下土壤湿度是潜热通量的主要控制因子,而土壤水分条件较好时潜热通量主要受净辐射控制。（2）与大针茅草原相比,羊草草原叶面积指数较大,水分条件较好时,其潜热通量平均值更大,CO₂吸收能力更强,吸收CO₂更多;但在土壤水分胁迫出现时,羊草草原叶面的气孔闭合度急剧增加,大针茅草原的潜热通量、和CO₂吸收反而更大,表现出更为耐旱的植被特性。（3）地表导度可以用来解释土壤水分条件对羊草和大针茅草原碳水通量的影响。     

安徽省冬小麦水分盈亏特征及其对产量的影响

利用安徽省1971—2010年的气象资料和冬小麦产量资料,采用水分盈亏指数分析了安徽省冬小麦全生育期和关键期（孕穗至乳熟期）水分盈亏的时空变化特征,以及旱涝对产量的影响。结果表明：冬小麦全生育期和关键期水分盈亏指数基本呈纬向分布,合肥以北水分亏缺明显,江淮南部及其以南地区水分供应基本充足,越往南水分盈余程度越大,总体来看缺水程度关键期大于全生育期;近40年冬小麦水分盈亏指数的时间变化趋势不明显,但年际波动大,旱涝灾害风险增加。干旱主要发生在沿淮淮北地区,涝渍在江淮及其以南地区发生频率较高,典型旱涝年平均减产率分别为4.2%和12.4%;造成冬小麦减产10%的中度旱灾风险北部大于南部,中度涝灾风险南部大于北部。南部涝渍风险和造成的产量损失明显大于北部的干旱,水分偏多的南部地区要尽量减少冬小麦的种植。     

川井沙地及其周边小规模沙被范围和特征的研究

文章以内蒙古巴彦淖尔市乌拉特中旗川井沙地及其周边小规模沙被为研究对象,明确了川井沙地的范围、气候类型和植被类型。研究显示:川井沙地总面积4222.90 km2,属于大规模沙被,其主体部分(74.2%)位于川井苏木境内,属半干旱气候,地带性植被是荒漠草原;川井沙地大部分区域沙层厚度小于50 cm,以平沙被、物理沙堆和植物沙包为主要表面形态,缺乏较高大的沙丘;最常见的植被类型是小针茅-藏锦鸡儿-蒙古葱群落、沙生针茅+克氏针茅群落、沙生针茅-藏锦鸡儿群落。研究还发现:半干旱区地表一定程度的风积沙化,有利于保存水分、聚积养分和植物生长;草原管理与利用方式对沙物质的聚积和侵蚀影响较大,过度利用会造成侵蚀作用加强,细粒物质丧失,甚至丧失沙物质(去沙化),发生更为严重的退化(砾石化等草原退化过程);灌木是荒漠草原的固有成分,其正常的生长有利于维持荒漠草原生态位的多样化和群落生物量的稳定性,有利于牲畜在干旱时和冬春季度过“饥荒”;灌木的发育过程往往与其下沙被覆盖相关,灌丛及沙物质的萎缩或缺失都是区域退化的反映。