典型岩溶断陷盆地农作物生态需水研究——以蒙自地区为例

从合理调控生态用水角度出发,探讨典型岩溶断陷盆地区农作物生态需水问题。根据蒙自断陷盆地的岩溶地貌特征,分别选取位于盆地、坡面和高原面的大洼子、朵古、牛耳坡3个观测点,利用Penman-Monteith公式、作物系数（FAO推荐）及同期有效降雨量,估算3个观测点2018年的参考蒸散量、生态需水量以及不同作物生长所需的人工灌溉水量。结果表明:（1）大洼子、朵古及牛耳坡的参考蒸散量分别为1 346.10 mm、1 200.00 mm、1 064.30 mm,远大于同期降水量,均呈现出蒸发旺盛的特点,加大了作物对于水分的需求;同时三者的参考蒸散量表现出较为明显的时空差异,使得3个观测点的农业种植条件存在差异;（2）大洼子种植的水稻、小麦、花生、油菜、大豆、马铃薯、葡萄等作物的生态需水定额均远大于大洼子同期的有效降水,在大洼子种植的作物均需要大量人工浇灌才能正常生长,而农作物的种植与其种植条件匹配度不高;（3）朵古及牛耳坡种植的玉米、万寿菊的生态需水定额与同期有效降水之间的差值较小甚至完全满足,表明玉米、万寿菊在高原山区的种植是与当地种植条件相匹配的;而种植在朵古及牛耳坡的苹果、烤烟的生态需水定额与同期有效降水之间的差值较大,表明在高原山区大量种植苹果及烤烟对于人工浇灌要求较高;（4）研究区大部分农作物在生长发育阶段内所需的水分主要依靠人工灌溉,与本地降水分布规律匹配度不高,区内农业结构与种植模式有待调整。在岩溶断陷盆地内要种植耗水较少,对热量要求较高的作物,山区则需要发展具有生态保护和经济效益的作物,但种植的重点区域仍是盆地区。      

The potential information in the temperature difference between shadow and sunlit of surfaces and a new way of retrieving the soil moisture

The thermal inertia and plant water stress index are often adopted to estimate soil moisture available for crops or plants. However, it is not very easy to obtain two temporal temperatures for thermal inertia model and air temperature for the plant water stress mode. Shadows of ground objects are often referred to noise on visible and near infrared remote sensing. But the difference of temperature between shadows and sunlit contains rich information concerning with heat-water status for soil. This paper presented a new way to excavate just by temperature difference usually between shadow and sunlit surface. Experiments validated the ideal. We can adopt thermal camera to measure the differences in the field measurements. However, we must use inversion based on multianglar thermal infrared remote sensing data in airborne and spaceborne. An inverting model was also presented by using Monte-Carlo and the least square method. Results show that this way is feasible.     

基于CMIP5模式的黑河流域潜在蒸散量预估

蒸散发是干旱内陆河流域水资源的主要耗散途径。预估黑河流域未来潜在蒸散量（ET₀）可为气候变化条件下流域水资源的优化管理提供基础数据支撑。使用1960—2014年黑河流域气象数据,采用FAO-56Penman-Monteith公式计算流域潜在蒸散量;基于同期NCEP（美国环境预报中心）再分析资料及2006—2100年CMIP5中CNRM-CM5模式的RCP4.5、RCP8.5路径预测数据,经统计降尺度模拟与偏差校正,预估了流域未来潜在蒸散量;通过旋转经验正交函数将流域各划分为3个子区,进行子区及全流域Mann-Kendall未来趋势分析。结果显示：（1）NCEP再分析资料与流域潜在蒸散量建立的逐步回归降尺度模型模拟效果好,经CNRM-CM5模式模拟及偏差校正,适宜于预估黑河流域未来潜在蒸散量。（2）预估RCP4.5路径流域2021—2050年、2071—2100年年均潜在蒸散量较1971—2000年分别增加3.49%、6.11%,RCP8.5路径分别增加4.64%、10.07%,RCP8.5路径增幅高于RCP4.5路径。（3）利用旋转经验正交函数可将两种路径流域未来蒸散量划分为3个子区,RCP4.5、RCP8.5路径黑河流域Ⅰ区潜在蒸散量各为不显著、显著的下降趋势,两种路径下Ⅱ区、Ⅲ区及全流域均为显著上升趋势。     

Temporal divergence in cropping pattern and its implications on geospatial drought assessment

Time series data on cropping pattern at disaggregated level were analysed and its implications on geospatial drought assessment were demonstrated. An index of Cropping Pattern Dissimilarity (CP-DI) between a pair of years, developed in this study, proved that the cropping pattern of a year has a higher degree of similarity with that of recent past years only and tends to be dissimilar with longer time difference. The temporal divergence in cropping pattern has direct implications on geospatial approach of drought assessment, in which, time series NDVI data are compared for drought interpretation. It was found that, seasonal NDVI profiles of drought year and normal year did not show any anomaly when the cropping patterns were dissimilar and two normal years having dissimilar cropping pattern showed different NDVI profiles. Therefore, it is suggested that such temporal comparisons of NDVI are better restricted to recent past years to achieve more objective interpretation.     

矿山开采对辽宁柴河流域生态环境的影响

通过辽宁铁岭地区柴河流域的多介质采样研究，系统阐述了铅锌矿开采对流域地球化学特征和生态地球化学特征的改变，揭示了元素迁移转化规律，以及对矿区居民的影响。矿山开采造成其下游土壤、水、水系沉积物中Ca、Mg、Cd、Hg、Pb、Zn和s等元素的高度积累，受河流沉积作用影响而表现出纵向和垂向上的有规律变化。土壤、水、水系沉积物等介质中的重金属积累通过河流活动对生态环境构成影响，造成不同种植区域农作物籽实中含量的差异性。重金属元素通过进食和饮水等生理活动进入人体，在头发中聚集，使矿区居民头发中cd等重金属含量高于辽宁其他地区。     

1989-2009年河南省农作物地理集聚及其演化机制

以河南省17 种农作物为对象,采用1989-2009 年的地市级数据,对农作物的集聚特点、专业化格局及其演化机制进行分析。研究结果表明:河南省农作物的集聚水平低且整体增长缓慢,尤其是遍在农作物;部分农作物有分散化的趋向,而水稻的集聚程度一直很高,较大程度上影响了河南省农作物整体的集聚水平;经济作物的集聚与区域专业化程度均高于粮食作物,且分布格局变化不大,仍集聚于研究时段初始时的优势区域;蔬菜类作物专业化程度较低,其空间分布与城市化水平高度相关,不断向郑汴地区集聚;水果类作物不断向豫西山地尤其是三门峡市集中,而部分水果类作物如葡萄、桃等则出现分散化的趋势。总体来说,各市域间农作物结构相似度高,分工与专业化生产初现雏形。在此基础上,构建了基于演化经济地理学的“稳定—变化—选择—适应”过程分析框架,对河南省农作物集聚与专业化格局的形成演化机制进行阐释。     

电磁驻波法地球物理勘探

讨论了电磁波垂直于地层传播时,与反射电磁波干涉产生的驻波,并得出在地面形成波腹与波节的条件。测定波腹频率,就可以根据文中给出的推导方程,计算出地层厚度,以及地层底界面两侧介质电磁参数的相对大小。指出了至少有4个自然电磁波源辐射电磁波,可供人们进行电磁驻波法地球物理勘探使用。     

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。     

作物发育模式重构及基于甘蔗的模拟检验

发育进程是作物的生理年龄,发育模式是作物生长模型的时间指针。但目前的发育模式只关注某时段（日）气象条件对作物发育的影响,其准确率也难以满足作物生长模拟的需求。根据作物发育速率不仅与气象条件有关、还与其所处发育期有关的理论假设,重构发育进程模式,并利用1980—2019年我国甘蔗发育实测数据进行模式适应性分析,比较传统模式与重构模式的模拟能力。结果表明：重构模式中,发育单位日序模式和温度日序模式对甘蔗发育进程的适应性均较好,尤其在后期温度不断降低的发育进程以及低温年型的模拟中,其适应能力明显优于传统模式。重构及传统模式模拟能力从强到弱依次为发育单位日序模式、温度日序模式、响应适应模式、发育单位模式、发育单位温度修正模式、热量单位模式,均方根误差计算的模拟能力值依次为4.3,3.9,3.7,3.3,3.0,2.8。     

春玉米观测地段土壤水分变化规律分析

通过建立来宾县春玉米观测地段土壤水分变化模型,分析作物地段土壤水分变化规律,可为农业气象服务提供分析依据。