Effect of Covering-soil Thickness on Crop Growth on Bare Rock nd Gravel Land in an Ecological Restoration Project

To study the mechanism by which the thickness of covering soil effects crop growth in an ecological restoration project of bare rock and gravel land, the physiological characteristics of summer maize were observed during 2010-2015. This experiment was set up on exposed rock land, which had been covered by soil with six different thicknesses: 30 (C30), 40 (C40), 50 (C50), 60 (C60), 80 (C80) and 100 cm (C100). During the experiment, soil physical properties and the physiological traits and yields of crops were recorded. The results indicated several effects. 1) With the same thickness level, soil bulk density of the covering soil increased in successive planting years. There was a logarithmic relationship between soil bulk density and covering thickness. There was also a strong algorithmic relationship between covering thickness and sedimentation coefficient (R²=0.91). 2) The thickness of covering soil had a significant influence on both the height of summer maize, and soil and plant analyzer development (SPAD) values. In each treatment, the growth rates of the crops during the jointing and booting stages were higher than that in the booting to grain filling stage. After two years of land-use, the mean height of the crop in the C50 treatment was 8.16%, 3.32%, 3.31%, 9.86% and 7.55% higher than that for the C30, C40, C60, C80 and C100 treatments, respectively. The differences between treatments were significant (p < 0.05). SPAD values were highest at the heading stage. The highest value for the C50 treatment was 298.41 after two years of land-use. 3) Soil thickness significantly affected yields and the water use efficiency (WUE) of summer maize. The highest average crop yield and WUE value during the experimental period for the C50 treatment were 4614.12 kg hm^-2 and 13.57 kg hm^-2 mm, respectively. For the C50 treatment the multi-year average water use efficiency was significantly higher than that of the other treatments in 2010-2015. In conclusion, a soil thickness of 50 cm covering the bare exposed rock was adequate as a tillage layer for the crop, and all crop growth indexes in this treatment were better than for other soil thicknesses. The results provide a scientific basis for the land remediation and ecological restoration of bare rock and gravel land. At the same time, for Africa, where one-third of the land is desert, arable land resources are relatively scarce and agricultural ecology is fragile, can serve as a significant reference to improve the ecological environment, develop arable land resources and increase agricultural income.     

夏季黄河流域降水气候特征及其与大气环流的关系

本文基于1958—2015年夏季黄河流域55个观测站降水量和NCEP/NCAR再分析1高度场等资料,使用MannKendall突变检验、合成分析和Monte Carlo检验等气候统计方法,分析了黄河流域58年夏季降水量的气候变化特征,以及导致其变化的大气环流成因。58年期间,黄河流域夏季降水量总体呈减少趋势,尤其在河套北部有显著性减少趋势,其主要原因是欧亚中高纬度等压面升高、西风带减弱所致;1975年和1996年是黄河流域夏季降水的两个明显年代际气候变化转折点,在1958—1975年期间,黄河流域夏季降水量年际变化大,异常偏多和偏少年出现频次较高,期间欧亚中高纬度及其以南包括黄河流域地区高度场偏低,主要受高空低压系统和较强冷空气影响;在1976—1995年期间,黄河流域大部降水偏多,其主要环流成因为乌拉尔山阻塞高压发展、贝加尔湖到东北亚一带受负高度距平控制高空槽加深,同时,来自南方的暖湿气流输送增强;到1996—2015年最近20年间,乌拉尔山北部环流高度场偏低、里海至贝加尔湖再到东北亚一带高度场一致偏高,黄河流域一带西风带强度和冷空气势力均较弱,流域受高压影响导致大部区域降水偏少。不同时期黄河各流域段降水量与中高纬度阻塞高压以及与西北太平洋副热带高压的相关关系分析进一步说明了上述结论。     

市域脑卒中疾病与气象因素的关系及预测

为了帮助医疗机构合理调配医务力量、床位和医疗药物,同时也帮助脑卒中高危人群及时采取干预措施,降低发病风险。本文对某市[1]四家医院2013—2016年脑卒中的就诊病例进行数据分析,将日就诊人数分为6个等级。然后,调取相应时段当地的逐日气象资料,采用支持向量机(SVM)和随机森林(RF)方法分别建立了日就诊人数预测模型和日就诊人数与气象因素的关系模型。研究结果表明:(1)脑卒中的日就诊人数为不平衡数据,这种数据特征将导致传统的预测模型正确率较低;(2)通过不断调整SVM预测模型的初始权重,经历了4次优化之后,使得日就诊人数的预测正确率从52.46%上升到94.56%;(3)随机森林模型的结果显示,影响脑卒中发病率的三大气象因素分别是最高气温、最低气温和平均气温。基于机器学习模型的脑卒中疾病与气象因素的研究成果,提高了医疗气象统计模型的预报准确率,具有较高的应用和推广价值。     

基于定量化植物防御效应的臭氧通量模型的优化

继SUM06、AOT40之后,基于气孔臭氧累计吸收通量（AFstY）的研究方法被广泛应用于臭氧风险评估中.然而通量模型中的阈值Y并不能很好地代表植物对臭氧的抗氧化能力以及自我修复能力,如何动态模拟植物自身的防御机制对于提高臭氧风险评估的准确性尤为重要.本文基于前人的研究成果探讨如何定量化植物对臭氧的防御效应,运用光合定量方法动态模拟伤害阈值并计算臭氧有效吸收通量,运用SODA模型从气孔吸收和质外体解毒两个方面探讨细胞内抗坏血酸对臭氧原生质膜通量的影响,旨在为臭氧通量模型研究开辟一个新的视角,并为后续的臭氧胁迫效应研究打下基础.     

ERA5再分析数据适用性初步评估

利用山东省及周边地区10个站点的地面和高空观测资料对ERA5再分析资料的适用性进行了初步评估。结果表明：再分析的海平面气压和2 m温度与实况资料的相关性明显优于2 m相对湿度和10 m风场;高空温度和相对湿度在对流层中低层的适用性要好于高层,而位势高度和风场在中高层适用性较好;海平面气压再分析与实况的相关有着最明显的季节变化,2 m温度、2 m相对湿度和10 m风速则在部分站点有较明显的季节变化,而10 m风向的相关系数更多地表现出站点之间的差异,高空要素的适用性,季节和区域差异不明显。另外,对比发现,ERA5的适用性总体上要优于ERA-Interim再分析资料,地面和对流层低层的相对湿度、风场提高更为明显。     

冬季北大西洋涛动与中国北方极端低温相关性的年代际变化

本文基于中国地面气温日值网格数据集（V2.0）,采用滑动相关和相关分析等方法,揭示了冬季北大西洋涛动（NAO）对中国北方极端低温影响的事实,进一步证实了东北后冬（1、2月）冷日（夜）与同期NAO相关性的年代际变化。研究发现:在20世纪80年代中期前,东北后冬冷日（夜）频发,与NAO的相关性较好,而在80年代中期后东北后冬冷日（夜）少发,与NAO的相关性减弱。其中,1月在1969~1988阶段,东北冷日（夜）与NAO的相关性最好,相关区域显著,相关系数可达-0.68（-0.66）,而在1989~2009阶段二者相关性最弱,相关区域不显著。进一步分析发现,在不同年代际背景下,NAO引起的大气环流异常是导致东北1月冷日（夜）与1月NAO相关性年代际变化的重要原因。相关性较好的年代,NAO引起的环流异常有利于冷涡等天气系统维持在贝加尔湖到东北一带,使东北地区气温偏低,冷日（夜）频发;相关性较弱的年代,不利于冷空气南下,使东北地区气温偏高,冷日（夜）少发。     

全球1.5℃和2.0℃升温对中国小麦产量的影响研究

采用部门间影响模式比较计划（ISI-MIP）的气候模式,确定全球升温1.5℃和2.0℃出现的时间,并结合农业技术转移决策支持系统（DSSAT）模型模拟小麦的产量,最终选取4套数据对比研究中国小麦区温度和降水变化特征以及各区域小麦产量变化趋势,综合评价了不同升温情景对中国小麦产量的影响。结果表明：(1)在全球升温1.5℃和2.0℃背景下,我国小麦生育期内温度相对于工业革命前分别升高1.17℃和1.81℃。两种升温情景下我国春麦区升温幅度大于冬麦区升温幅度。春麦区中新疆春麦区升温幅度最大,西北春麦区升温幅度最小;冬麦区中温度变化最大和最小的麦区分别为西南冬麦区和黄淮冬麦区。(2)在全球升温1.5℃和2.0℃情景下,我国小麦生育期内降水相对于历史时段(1986—2005年)分别增加9.1%和11.3%。从各麦区来看,两种升温情景下春麦区降水增加幅度略大于冬麦区的增加幅度。所有麦区中只有新疆春麦区降水低于历史时段降水。春麦区降水增加幅度最大的麦区为北部春麦区。冬麦区中降水增加较大的麦区为北部冬麦区和黄淮冬麦区,降水增加较小的麦区为华南冬麦区和西南冬麦区。(3)两种升温情景下,我国小麦单产相对于历史时段(1986—2005年)平均减产分别为5.2%和4.6%,两种升温情景对中国小麦产量并没有显著的差异。在全球升温大背景下我国春小麦主要呈现增产趋势,冬小麦主要呈现减产趋势。减产幅度较大的麦区为华南冬麦区和青藏春麦区,增产幅度最大的麦区为西北春麦区。从各麦区产量减产面积比例上看,我国各麦区减产面积所占比例趋势为从北向南由多变少再变多,其中华南冬麦区减产面积所占比例最大,北部冬麦区最小。     

南极长城站和中山站降水形态变化特征的研究

利用南极长城站1985—2015年和中山站1989—2015年的天气现象记录和日平均气温资料,分析两站降水、降雨和降雪日数的长期变化特征及其变化趋势,并讨论了长城站降水形态变化与当地气温和阿蒙森低压变化的联系。结果表明：长城站降水日数较多,年总降水日数为236~343 d,有增加的趋势,变化速率为4.51 d/10a;其中降雨日数为74~185 d,降雪日数为157~282 d,增加的速率分别为2.68 d/10a和1.25 d/10a。而中山站年降水日数较少,年总降水日数为104~173 d,有减小的趋势,变化速率为-1.30 d/10a,中山站全年气温几乎都在0℃以下,降雨稀少,降雪为主要的降水形态。长城站年平均气温和降雨日数与总降水日数的比值（雨日比）显著正相关,在增温速率较大的秋季（3—5月),雨日比也显著增加(4.36%/10a)。降水形态受气温的影响很大,随着气温升高,长城站年降水日数中降雨日数的比重增加。秋季阿蒙森低压经向中心的东移有利于暖湿气流吹向南极半岛,也促进了降雨的发生。     

城镇化对湿地的影响研究进展

湿地是人类生存和发展的主要环境之一,城镇化进程严重影响了湿地生态系统。从城镇化对湿地的景观格局、水文、生物多样性影响方面综述了城镇化对湿地生态系统影响的研究进展。研究发现城镇化改变了湿地的景观格局,使湿地面积不断减少,景观破碎化,湿地异质性增大,连通性降低。城镇化改变了湿地的水文条件,使天然调蓄能力减弱,径流系数增强,洪峰流量增大,水土流失加重,河网和水系结构特征改变,水质受到严重影响。城镇化降低了湿地生物多样性,使物种丰富度和分布降低,珍稀物种因丧失生境而灭绝,生物入侵增强,进而导致种群组成和生态系统的功能发生变化。最后提出了在全球变化背景下城镇化对湿地影响研究的新方向及其保护措施建议。     

中国历史时期土地覆被数据集地理空间重建进展评述

重建长时间序列具有空间属性的土地覆被数据集,对研究历史时期土地利用/土地覆被变化及其气候和生态效应具有重要意义。近年来,国内外学者就定量重建中国区域历史土地覆被数据集进行了积极探索。但由于历史时期土地利用数据来源多元、重建方法多样、验证方式各异等原因,不同学者的重建结果迥异,其中重建方法是导致差异形成的重要原因之一。本文从重建思路、假设和方法、结果验证等方面对覆盖中国区域的主要空间数据集进行了综合评述,结果表明：①基于历史记录的还原法和基于地理空间模型的重建法是历史土地覆被空间重建的主要方法,而根据建模过程,后者又可进一步分为“自上而下”的配置模型和“自下而上”的演化模型法。②基于数量重建进行空间重建是当前历史土地覆被数据集重建的主流,在缺少充分、客观历史数据的条件下,对基础数据、分布控制因素和限制因子进行合理假设是取得合理结果的重要条件。③为提高研究成果的解释力,需要对重建结果进行检验,直接验证法虽较为准确,但受时空尺度限制,具有显著的局限性,间接验证法可作为有效的补充。