1990-2010年中国耕地变化对粮食生产潜力的影响

1990年以来,在国家生态环境保护工程实施、经济快速增长等因素的影响下,中国耕地数量与空间格局发生了巨大变化,对粮食生产潜力造成了巨大影响。本文采用GAEZ模型,结合中国气象、地形、土壤等因素,定量分析了中国耕地粮食生产潜力空间特征以及1990-2010年中国耕地变化对粮食生产潜力的影响。主要结论如下：① 2010年全国耕地粮食生产潜力总量为10.55亿t,全国耕地平均粮食生产潜力为7614 kg/hm²。中国耕地粮食生产潜力存在显著的空间差异,总体表现为东部高而西北部较低的趋势,并且高值区主要分布在长江中下游地区和华南区。② 1990-2010年的20年间,中国耕地粮食生产潜力变化表现出明显的时空差异,总体呈现南减北增、总量减少的基本特征。新增耕地粮食生产潜力的重心逐步由东北向西北转移。耕地粮食生产潜力总量净减少297万t,占2010年全国实际粮食总产量的0.29%。③ 在1990-2000年与2000-2010年两个时期,耕地变化对耕地粮食生产潜力影响差异明显。前10年,耕地粮食生产潜力总量净增加1011万t,主要集中在东北平原区和北方干旱半干旱区;后10年,耕地粮食生产潜力总量净减少1308万t,主要集中在长江中下游地区和黄淮海平原区。从总体看,近20年来耕地粮食生产潜力总量增加主要是由林、草地和未利用土地开垦所导致,而耕地粮食生产潜力总量减少主要是由城市扩展和退耕还林还草所导致。     

北疆地区参考作物蒸散量时空变化特征

为明确北疆地区在全球气候变暖背景下合理的灌溉制度,利用北疆地区22个气象站49 a(1962~2010年)的逐日气象资料,运用Penman-Monteith公式计算北疆地区1962~2010年的参考作物蒸散量ET0(reference crop evapotranspiration),并用Mann-Kendall方法对其进行突变检验,基于Arc GIS9.3空间分析功能模块对北疆参考作物蒸散量进行了空间变化分析。结果表明:研究区域的ET0在1983年发生向下突变,ET0在时间分布上整体呈下降趋势,主要受该地区相对湿度和风速的影响;ET0从北疆的东北部和西南部向中间逐渐升高,东南部和西部表现略高,具有明显的区域差异;4~10月ET0对全年ET0的分布具有显著影响。     

Dynamic analysis of evapotranspiration based on remote sensing in Yellow River Delta

Evapotranspiration (ET) is an important parameter for water resource management. Compared to the traditional ET computation and measurement methods, the ET computation method based on remote sensing has the advantages of quickness, precision, raster mapping and regional scale. SEBAL, an ET computation model using remote sensing method is based on the surface energy balance equation which is a function of net radiance flux, soil heat flux, sensible heat flux and latent heat flux. The former three fluxes can be computed through the parameters retrieved from remote sensing image, then the latent heat flux can be obtained to provide energy for ET. Finally we can obtain the daily ET. In this study SEBAL was applied to compute ET in the Yellow River Delta of China where water resource faces a rigorous situation. Three Landsat TM images and meteorology data of 1999 were used for ET computation, and spatial and temporal change patterns of ET in the Yellow River Delta were analysed.     

广东实际蒸散发与潜在蒸散发的关系研究

利用广东86个气象站1961-2008年的观测资料,采用高桥浩一郎经验公式、Penman公式分别计算了广东省6个子区域1961-2008年实际蒸散发(Actual Evapotranspiration)Ea和潜在蒸散发(Potential Evapotranspiration)Ep,并定量化分析了供水条件变化下Ea与Ep的关系,对它们的理论从属性进行了判定。结果表明,广东省年实际蒸散发量远低于潜在蒸散发量,全省平均Ea为791.0 mm/a,Ep为1 034.1 mm/a,多数子区域Ea不足Ep的3/4,Ea的变异性明显高于Ep。随降水量R的增加,粤东沿海、珠三角、粤北、粤中、粤西南5个子区域Ea增加趋势明显,粤东Ea随R的变化趋势不明显;除粤东外,各子区域的Ep与降水量呈显著负相关关系;随着R的增加,全省平均Ea呈明显的增加趋势,Ep则呈明显的下降趋势。通过对降水量R与实际蒸散发Ea、潜在蒸散发Ep的联合回归方程R-E回归系数的T检验,判定粤东沿海、珠三角、粤北、粤中、粤西南5个子区域Ea与R和Ep与R的关系满足理论意义上的完全互补相关;粤东Ea与R和Ep与R关系不明确。     

退化羊草草原的群落蒸发蒸腾

草原群落蒸发蒸腾是一个由多种因素综合影响的复杂问题。本文在天然羊草草原上,以畜群点为中心由外向内,选择退化程度不同的放牧空间梯度系列替代退化演替时间梯度系列,用土柱称重法进行群落蒸发蒸腾观测,深入分析了羊草草原退化群落蒸发蒸腾的变化规律。得出:天然羊草草原在土壤供水较为充足的情况下,随着放牧强度的增加,群落生物量减少,盖度减少,蒸腾减少,蒸发增加,但蒸散减少不明显。     

Impact of bushfire and climate variability on streamflow from forested catchments in southeast Australia

Abstract

This paper quantifies the impacts of bushfire and climate variability on streamflow from three southeast Australian catchments where bushfires occurred in February 1983. Three hydrological models (AWRA-L, Xinanjiang and GR4J) were first calibrated against streamflow data from the pre-bushfire period and then used to simulate runoff for the post-bushfire period with the calibrated parameters. The difference in simulated streamflow between pre- and post-bushfire periods provides an estimate of the impact of climate variability on streamflow. The impact of bushfire on streamflow is quantified by removing the climate variability impact from the difference in mean annual observed streamflow between post- and pre-bushfire periods. For the first 15 years after the 1983 bushfires, the results from hydrological models for the three catchments indicate that there is a substantial increase in streamflow; this is attributed to initial decreases in evapotranspiration and soil infiltration rates resulting from the fires, followed by logging activity. After 15 years, streamflow dynamics are more heavily influenced by climate effects, although some impact from fire and logging regeneration may still occur. The results show that hydrological models provide reasonably consistent estimates of bushfire and climate impacts on streamflow for the three catchments. The models can be used to quantify relative contributions of forest disturbance (bushfire, logging and other forest management) and climate variability. The results presented can also help forest managers understand the relationship between bushfire and climate variability impacts on water yield in the context of climate variability.     

基于农作物食用安全的土壤重金属风险阈值

采用单项超标指数法对德兴铜矿区土壤和农作物重金属含量进行评价,发现土壤中与农作物中的重金属超标不一致,尤其是Pb、Cd在土壤中不超标或超标很少,但在农作物中超标极其严重。为了解决土壤超标与农作物超标不匹配问题,依据国家食品卫生标准,提出基于农作物安全的土壤重金属风险阈值方法,给出德兴地区农田土壤重金属超标风险阈值。该方法解决了国家标准评价时出现的超标界限偏差和考虑土壤使用情况单一的问题。很好地为德兴铜矿地区水稻和小白菜种植地点的选择和超标土壤的治理提供科学依据,更加灵活地应用于农业生产过程中。     

2001—2010年青藏高原干湿格局及其影响因素分析

基于RFE2.0模型和Penman-Monteith模型,采用潜在蒸散降水比分析了2001—2010年青藏高原生长季(5—9月)干湿气候的时空变化格局,并对其影响因素进行了探讨。结果表明:(1)干旱和半干旱区占整个青藏高原区域的67%,主要集中在高原中部及中部以北;(2)2001—2010年有25%的区域在逐渐变干,北部干旱程度总体上在逐渐减轻,南部及东南部有变干倾向;(3)降水是导致高原区域干湿气候空间格局差异的主要因素,高原干湿气候对潜在蒸散变化的敏感性最强。     

氢氧稳定同位素技术在生态系统水分耗散中的应用研究进展

氢氧稳定同位素作为水的"DNA",对于研究水分的传输和转化具有重要的意义,而水分耗散是水循环的重要组成部分。简单介绍氢氧稳定同位素在水分耗散研究中应用的主要原理和比较新的一些技术方法,主要对其在森林、草原生态系统和农田生态系统中蒸散发分离,植物水分来源区分、叶片水同位素富集和水分利用效率等方面做较为详细的归纳总结和探讨,最后指出国内此类研究仍然存在的问题和可能的发展方向,以期对未来氢氧稳定同位素技术在水分循环和水分耗散方面的应用研究有借鉴作用。     

联合机载PLMR微波辐射计和MODIS产品反演黑河中游张掖绿洲土壤水分研究

土壤水分是气候、水文学研究中的重要变量,微波遥感是获取区域地表土壤水分的重要手段,而L波段更是微波土壤水分反演的最优波段。依托HiWATER黑河中游绿洲试验区的地面观测及机载PLMR微波辐射计亮温数据,利用微波辐射传输模型L-MEB,并将MODIS地表温度产品(MOD11A1)和叶面积指数产品(MYD15A2)作为模型及反演中的先验辅助信息,借助LM优化算法,通过PLMR双极化多角度的亮温观测,针对土壤水分、植被含水量(VWC)和地表粗糙度这3个主要参数,分别进行土壤水分单参数反演、土壤水分与VWC或粗糙度的双参数反演以及这3个参数的同时反演。通过对不同反演方法的比较可以得出结论,多源辅助数据及PLMR双极化、多角度信息的应用可以显著降低反演的不确定性,提高土壤水分反演精度。证明在合理的模型参数和反演策略下,SMOS的L-MEB模型和产品算法可以达到0.04 cm3/cm3的反演精度,另外无线传感器网络可以在遥感产品真实性检验中起到重要作用。