秸秆覆盖下的夏玉米蒸散、水分利用效率和作物系数的变化

农业用水占华北水资源的70%以上,提高农业用水的效率对华北水资源安全具有重要意义。在节水农业研究中,利用农艺节水提高农田水分利用效率是节水农业的重要组成部分,其中减少农田无效棵间蒸发耗水和优化供水制度是主要的农艺节水措施。夏玉米是华北太行山山前平原的主要作物之一,一般在冬小麦收获前的5～7天套种在其中,以延长夏玉米的生育期。随着联合收割机的广泛应用,冬小麦收获后的秸秆直接覆盖夏玉米,对夏玉米的农田蒸散特别是苗期的蒸散产生影响;夏玉米生长在6～9月的雨季,一般年份降水能够满足夏玉米的需水要求,但夏季降水的分布变异较大,再加上近6年来的夏季干旱,使灌水对夏玉米的高产至关重要。为了提高夏玉米的农田水分利用效率,本研究的目的是建立秸秆覆盖下的夏玉米优化供水制度和研究秸秆覆盖对减少棵间无效耗水的影响及秸秆覆盖下的夏玉米作物系数的变化,为制定秸秆覆盖下的夏玉米优化供水制度提供依据。2年的实验结果显示,秸秆覆盖下的夏玉米产量在8000kg/ha,总蒸散量在390mm,水分利用效率在2.2kg/m3。干旱年份,夏玉米在灌四水的条件下产量最高,再增加灌水量,产量减少。水分利用效率随着灌水量的增加有所递减。     

科尔沁沙地农田玉米耗水规律研究

首先采用波文比-能量平衡法分析了科尔沁沙地农田玉米(Zeamays L.)不同发育阶段晴天的能量分配特征,在此基础上估算了玉米的蒸散量,并对估算结果和蒸渗仪测定结果进行比较,最后运用作物蒸散量和参考作物蒸散量计算了玉米的作物系数。结果表明:①在玉米的整个生长过程中,能量交换以水分蒸散耗热为主;②根据试验年份的降雨分布情况,该地区的自然降水不能满足玉米对水分需求,玉米各生育阶段水分亏缺比较严重;③科尔沁地区玉米4个生长阶段(苗期、营养期、生殖期、成熟期)的作物系数分别为0.52、0.90、1.13和0.64;④波文比能量平衡法可以较准确的估算玉米农田晴天时的蒸散量。     

区域中的水分状况分析

水分状况在很大程度上影响着区域内农业生态系统的生产力.本文以干湿线为基础分析了水分状况在区域中的动态变化.应用干湿线可以确定农作物的最佳生长区域、水分不足区不同作物生长期所需补充的田间灌溉用水量.并可作为区域农田用水灌溉的决策依据.     

山西省气候湿润状况与农业发展方向问题

水分是一个重要的气候资源,也是进行气候区划的重要依据。国内外都很重视水分资源的研究工作。本文根据多年实测资料,探讨山西地区气候湿润状况与农业发展方向的关系。一个地方的湿润状况,不但取决于当地的水分收入,而且还决定于它的水分支出。降水量是主要的水分收入项,可能蒸散是主要的水分支出项。所以一般都采用可能蒸散与降水量之比,即干燥度;或用降水量与可能蒸散之比,即湿润指数来表示一个地方的湿润状况。降水量资料是较易取得的,一般记录年代也较长,一直是我国常用的表示湿润状况的方法之一。一般地说,降水较多的地区比降水较少的地区来得     

黄淮海平原主要作物农田水分盈亏

黄淮海平原地势平坦,土层深厚,人口密集,农业生产潜力很大,这里热量资源丰富,日照时间长,但降水较少,水资源不足,而且季节分配不均,年际变化大,因此,旱涝灾害频繁,本文试图通过农田水分盈亏及农业旱涝分析,为合理利用水资源提供科学依据。一、作物需水量平衡各要素的计算和分析1.作物需水量(E_T)农田潜在蒸发蒸腾量又叫最大可能蒸散。对于某一作物而言,它就是作物需水量。彭曼指出农田蒸发力与同一气象条件下的自由水面蒸发(E。)有简单的线性关系:     

荒漠绿洲湿地水分来源及植物水分利用策略

水分是干旱区不同景观界面间的水分循环过程与水力联系的主体,维持着干旱区湿地生态系统的结构与功能。为量化水分来源及其对植物水分的贡献率,以河岸灌木湿地和草地盐沼湿地为研究对象,通过测定降水、径流、地下水、土壤水和植物水中δD、δ¹⁸O组成,利用多源线性混合模型分析水分来源对荒漠植物水分利用的贡献率。结果表明：（1） 黑河流域荒漠绿洲湿地年均降水量104.6 mm,约占蒸散量（604.47 mm）的17.03%,具有明显的季节性分布特征。地下水位与土壤含水量的波动取决于河流距离,离河道较近的河岸灌木湿地地下水深度及土壤含水量随季节波动较小,而离河道较远的草地盐沼湿地则变化很大。（2） 当地大气降水线δD=6.33δ¹⁸O+4.04 （R²=0.931）,斜率和截距均略小于全球大气降水线则符合黑河流域湿地整体降水少而蒸散量大的特点。黑河径流δD和δ¹⁸O均值分别为-43.80‰±12.09‰和-8.65‰±23.33‰,地下水为-50.98‰±13.18‰和-9.74‰±25.49‰,土壤水为 -42.07‰±6.89‰和-7.22‰±2.49‰,植物水为-51.84‰±14.46‰和-8.50‰±24.13‰。（3） 地表蒸发是荒漠绿洲湿地土壤氢、氧同位素富集的主要原因。地下水和河水分别是草地盐沼湿地与河岸灌木湿地的主要水分来源,贡献率分别约为61%和50%,表明湿地植物相比于干旱区脉冲式降水更依赖较为稳定的水源。（4） 植物根系深度和毛细根分布是决定荒漠绿洲湿地植物水分利用策略的重要因素。     

以水为中心的农业生态研究——悼念黄秉维先生逝世一周年

本文概略地论述了黄秉维先生开拓以水为中心的农业生态研究的学术思想，理论渊源和方法论特征；追忆其为懈追求付诸实施的实践活动。在华北平原建立农业生态系统试验站，开展以水为中心的农业生态研究，为获取可靠数据，实验力求严谨精确，具有原创性和综合性；试验性质具有明确应用目标的基础研究。从20世纪70年代末以来，在北京和栾城农业生态系统试验站开展了下列研究：微气象学方法研究农田物质能量交换；农田净辐射与热量平衡；水分传输及其驱动力机制；气孔行为与环境因素联系；作物生态模拟和模型；瞬态作物群体光能利用率与水分利用率；水势、冠层温度与气孔活动判别土壤水分亏缺，作物水分胁迫机制及其确定与利用等，在一系列重要方面均作了尝试并取得显著进展，为中国北方农业节水及发展节水农业、旱作农业奠定了理论基础与实践途径。     

华北平原蒸散和GPP格局及其对气候波动的响应

华北平原水资源不足影响农业和经济的可持续发展,威胁国家的粮食安全。有效地预测区域的蒸散量和用水效率是合理配置农业和生态用水的前提。本文发展了一个基于遥感植被指数的蒸散和植被生产力模型,利用MODIS遥感信息模拟了华北平原2000-2009 年的蒸散和第一性生产力(GPP)。结果表明,年和生长季累积蒸散和GPP的分布具有纬度地带性,冬小麦季则更为明显。水分盈亏分析表明,降水显著低于蒸散的地区主要分布在黄河流域以北,南部地区降水有盈余。年尺度上,黄河以北地区水分亏缺0~300 mm;在小麦生长发育期,几乎全区水分亏缺0~400 mm;在玉米生长发育期,黄河以北地区水分亏缺0~100 mm。此外,蒸散和GPP的年际变化明显,既受气候波动的影响,也受植被的动态响应调节。     

农田生态系统二氧化碳通量与群体水分利用率研究

本文利用二氧化碳分析系统,配合波文比装置,测定了夏玉米农田群体二氧化碳浓度差及农田小气候特征,并计算了农田冠层瞬时的二氧化碳通量和群体水分利用率。结果表明,夏玉米群体二氧化碳通量、二氧化碳浓度差及群体水分利用率存在明显的日、季节变化规律。其中水分利用率呈“Ｌ”型曲线,上午８时左右达到一天的峰值。拔节后随着作物生长发育水分利用率逐渐增大,灌浆后期由于群体光合能力下降、呼吸消耗增强而逐步下降。太阳总辐射、二氧化碳浓度、空气饱和差及土壤水分等环境因素以不同机制及过程影响水分利用率。在生产实际中,可通过秸秆覆盖、喷灌等措施降低蒸腾驱动势,提高水分利用率。     

黄淮海平原冬小麦生长期旱情分析

黄淮海平原降水较少且年际、季际变化大,因此水分供应状况成为该区作物,特别是以冬春季为主要生育期的冬小麦的主限制因素。鉴于作物实际蒸散量与潜在蒸散量关系依赖于作物生长状况和土壤水分的事实,提出反映作物缺水状况的干旱指标———作物水分胁迫指数（ＣＷＳＩ）。计算黄淮海平原冬小麦生长期间的ＣＷＳＩ,并分析其在自然降水条件及适量灌溉条件下的时空分异规律     

近44 年来青藏高原夏季降水的时空分布特征

利用1961-2004 年青藏高原97 个站点的夏季逐日降水数据,通过累积距平、相关分析、回归分析、经验正交函数分解、功率谱方法等,结合GIS 的空间分析功能,分析了夏季 降水的时空分布特征。结果表明：在青藏高原年降水量比较少的地区,夏季降水占全年降水的比例较高,夏季降水与全年降水的相关性也较强;夏季降水相对变率最大的地区位于青藏 高原西北的最干旱地区,最小的地区是三江源区;夏季降水趋势增加和减少的站点分别为54 个和43 个,通过较显著检验的站点占总数的18.6%;在2000m 以下的站点中,海拔和夏季降水气候倾向率存在较强的正相关,相关度达0. 604 (显著性0.01);1961-1983 年和1984-2004 年两个时间段相比,除了3000~3500m 海拔范围外,其余海拔范围夏季降水气候倾向率都表现为增加;夏季降水可大致分为三种类型场：高原东南部类型场、高原东北部类型场和三江 源类型场,高原东南部类型场和高原东北部类型场表现出南北变化相反的降水特点,分界线大致沿着35^oN 线;在90%的置信概率下,三种类型场分别表现出5.33 年、21.33 年和2.17 年的潜在周期;4500 m 以上海拔范围的站点夏季降水周期通过很显著检验(α = 0.01),站点海拔和降水周期存在-0.626 的高相关度;在三江源地区,3500 m 以上的站点夏季降水周期随海拔升高而减小,3500 m 以下的夏季降水周期随海拔高度升高而增加。     

1961—2017年华北地区降水气候特征分析

基于华北地区1961—2017年的均一化降水数据，从降水量、降水强度、降水日数和降水量贡献率等方面揭示了华北地区降水的气候特征。结果表明：1961—2017年华北地区年降水量以3.2 mm/10a的速率减少，其主要原因是夏季降水的减少。空间上，降水量大值区的降水趋势变化呈减少特征；降水强度呈增大趋势，降水的时间分布更加集中；小雨、暴雨和大暴雨及以上量级降水日数和贡献率呈减小趋势，而中雨和大雨则有所增加；分析各等级降水对华北地区空间分布的贡献率，小雨事件对华北地区西部降水的贡献最主要，大雨、暴雨和大暴雨对华北东南部地区降水量的贡献最为主要，这进一步解释了小雨、暴雨和大暴雨及以上量级降水量的减少造成了华北地区西部和东南部地区降水总量的下降。华北地区降水气候特征研究可为区域气候变化以及暴雨、干旱等灾害应对提供科学支撑。     

博州不同级别降水及极端降水事件的时空变化

根据1961—2005年新疆博州（博尔塔拉蒙古自治州的简称,下同）4站逐日降水资料,用阈值检测方法计算出博州地区极端降雨（雪）的阈值,并用气候趋势系数、Kendall-τ秩次相关以及滑动t检验等分析了博州地区不同量级降水日数以及极端降水日数的变化特征。研究表明,博州地区极端降水阈值与年平均降水量的空间分布基本一致：山区大,盆地小,地区间差异极大。3—10月一日降水量≤0.2 mm的微量降雨日数大范围减少;年降水量增加的方式在不同子区域是不同的：①对于年平均降水量仅有100 mm左右的艾比湖一带而言,主要体现在中雨、小雪次数的增加上,其他量级的雨雪日数及强度增加趋势不显著,这种增量对干旱区而言很小,无法改变干旱区的本质。②博河上游地区夏半年主要体现在小雨、大雨次数的增加以及中雨强度的增加上,冬半年主要体现在小雪、大雪或极端降雪日数的增加以及大雪、暴雪强度的增加上。虽然博河上游地区大雨次数显著增加,但强度显著降低。这种增加方式导致博河上游地区冬季牧区易出现雪灾,夏季易出现洪灾。③博河中游地区主要体现在小雪、中雪、大雪（或极端降雪）、中雨频次以及小雨强度的增加上,而且一日降水量≤0.2 mm的微量降雨日数的减少趋势大于其他量级降雨总次数的增加趋势。降水日的这种变化方式在该区域气候显著偏暖的气候背景中,极易造成春夏阶段性极端干旱事件频发。     

新疆天山山区夏季降水日变化特征及其与海拔高度关系

天山山区是新疆干旱区降水最为充沛的区域,已有针对该区域降水的研究大多使用日降水及以上尺度资料,降水日变化特征分析相对较少.基于天山山区11个国家气象站2012—2018年夏季(6—8月)逐小时降水资料,分析降水特征量(包括降水量、降水频次和降水强度)的日变化特征,揭示降水与海拔高度的关系.结果表明:总降水量和总降水频次...     

2005—2017 年拉萨小时降水变化特征

利用拉萨站 2005—2017 年汛期（5～9 月）逐时地面观测资料，分析了拉萨逐年小时降水（降 水量、降水频次和降水强度）的变化特征，结合谐波分析方法讨论了小时降水的日循环信号，最后 对比了不同时长和等级的小时降水出现频次及其对总降水的贡献。结果表明：（1）拉萨逐年汛期 小时降水以“单峰型”结构为主，峰值出现在夜间。（2）拉萨汛期小时降水变化为全日周期，其中盛 夏（7～8 月）期间的日循环信号最强。（3）拉萨汛期降水按持续时间可分为：短历时（1～3 h）、中历 时（4～6 h）和长历时（＞6 h）3 种类型，其中短（长）历时降水出现频次最多（少），但其贡献率最小 （大），短历时降水的日峰值出现在下午到前半夜，而中历时和长历时降水的日峰值出现在后半 夜。（4）各等级小时降水中小雨（3＞r≥1）和中雨（r≥3）对降水总量的贡献率明显大于微雨（1＞r≥ 0.1），随着降水等级的上升，夜雨概率增大。     

北江流域汛期降水结构变化特征

选取北江流域18雨量站1961—2017年逐日降水数据,采用降水发生率、降水贡献率指标,利用Mann-Kendall法进行变化趋势检验,分析流域汛期（3—8月）不同历时、不同等级降水结构的时空变化特征,结果表明：1）汛期降水发生率随降水历时的增加大致呈指数形式递减,其中1~4 d历时降水发生率合计69.88%;降水贡献率随降水历时的增加而先增加后减小、到≥10 d历时又显著增加。降水贡献率的空间差异主要表现为历时2~4 d与历时≥10 d在北部与东南部反向变化。2）降水发生率随降水等级的增加而减小,其中小雨发生率约占65%;西部大雨贡献率偏高;东南部暴雨贡献率偏高,其中清远、佛冈站约为39%。3）中短历时（1~6 d）降水发生率呈不显著下降趋势,而贡献率呈不显著上升趋势;长历时（≥7 d）降水发生率、贡献率均呈显著下降趋势。各等级降水变化趋势方面,小雨、中雨发生率、贡献率不显著下降,大雨、暴雨发生率、贡献率不显著上升。     

1961—2016年中国昼夜降水变化的时空格局

全球气候变暖背景下中国降水量变化的区域差异显著。基于1961—2016年期间,全国763个观测台站白昼和夜间的降水观测数据,分别从昼夜降水量、降水日数、降水强度以及对总降水量的贡献率等四个方面,解读中国九大流域昼夜降水变化的时空格局。结果表明：① 昼夜降水量变化的流域差异显著,可归纳为四种类型：昼夜同增型、昼夜同减型、昼增夜减型和昼减夜增型。② 流域总降水量变化与昼夜降水量密切相关。淮河流域降水量减少是由白昼降水量（-0.72 mm/a）减少所致,而黄河流域降水量减少则是由夜间降水量（-0.21 mm/a）减少所致。③ 干旱区、半干旱区及半湿润区的流域,昼夜大雨的雨量要高于昼夜暴雨;湿润区的流域,则表现为昼夜暴雨的雨量要高于昼夜大雨,尤其是珠江流域和东南诸河流域。④ 从全国尺度来看,白昼大雨、夜间大雨和暴雨对总降水量的贡献率超过10%,而白昼暴雨的贡献率约10%。湿润区流域昼夜暴雨对总降水量的贡献率高于昼夜大雨对总降水量的贡献率,而干旱区-半干旱区流域则相反。研究结果有助于深化认识全球变暖对区域日降水循环的影响。     

站点密度对泥石流当日雨量和前期有效雨量计算的影响

研究气象站点密度在当日雨量和前期有效雨量因子内插中的影响程度,对提高对这2个因子的内插精度有重要的意义。本文针对我国东南地区87个泥石流灾害点和207个站点的降水资料,建立站点密度在5%~100%间变化的空间采样方案,采用反距离加权法(IDW)计算不同站点密度下泥石流灾害点的当日雨量和前期有效雨量。利用分位数方法对站点密度与当日雨量和前期有效雨量的关系进行分析,结果表明:诱发泥石流灾害的当日雨量和前期有效雨量的内插值,均随着气象站点密度的降低呈减少趋势;前期有效雨量的内插值相对于当日雨量的内插要稳定一些。在站点密度大于5%的情况下内插的前期有效雨量可以保持60%以上的雨量值,而当日雨量只大于30%。     

全球降雨计划GSMaP与IMERG卫星降雨产品在陕西地区的精度评估

以中国气象局提供的地面降雨观测资料为参考,利用相关系数、均方根误差和相对偏差,降雨误报率、命中率和关键成功指数等6种不同的统计分析指标,从年、季、月、日4种不同的时间尺度对两种高分辨率卫星降雨产品(IMERG和GSMaP)在陕西省的精度进行了对比和评价,并对二者在监测强降雨过程中的表现进行了对比分析.结果表明:(1)在...     

1961—2015年中国降水面积变化特征研究

基于中国0.5°×0.5°逐月与逐日降水量网格数据集，采用线性趋势、克里金插值（Kriging）、森斜率等方法，分析1961—2015年中国3个自然区的降水量和降水面积的变化特征。结果表明：（1） 中国1961—2015年年均和季节平均降水量呈现由东南沿海向西北内陆递减的空间分布特征，中国一半以上的地区年均和四季降水量呈增加趋势。（2） 日变化特征上，东部季风区、西北干旱区和青藏高寒区均以小雨和中雨为主，其日降水面积多年平均值分别为：1 112.75×10³ km²、52.65×10³ km²，1 380.57×10³ km²、92.83×10³ km²，1 253.9×10³ km²、34.3×10³ km²，暴雨和大暴雨占的面积较小；三个区域不同等级日降水面积年内变化均符合二次函数曲线，三个区小雨日平均降水面积年际变化均呈略微减少趋势，青藏高寒区和西北干旱区大雨、暴雨和大暴雨均呈略微增加趋势，大暴雨整体波动较大。（3） 季节变化特征上，三个区四季均以小雨为主，暴雨和大暴雨所占面积较少。春季和秋季三个区小雨降水面积均呈减少趋势，春季和夏季三个区暴雨降水面积均呈增加趋势，冬季三个区中雨和大雨降水面积呈增加趋势。（4） 东部季风区春季和秋季，西北干旱区年均和四季，青藏高寒区春季、秋季和冬季不同等级降水量对应的降水面积均符合负指数分布规律。km²