亚热带丘岗区雨养水稻初探

亚热带丘岗区降水丰沛,全年降水总量大于蒸发量,以试区为例,平均年降水量是蒸发量的1.32倍,每年4-7月下旬降水在时间上的分布较为均匀,降水频数大,8-10月底,则会出现水分亏缺,降水频数少,时间上分布不匀,对于第一季水稻的生产,耕灌雨养（天灌）与传统的灌溉方式在产量形成方面没有多大的差异,最大减产率仅为传统灌溉方式总产量的6.68%,晚稻则会造成大量减产,减产率达20.98%,因此,考虑到在广大的亚热带丘岗区水分调蓄的特殊性,可针对区域内具体的水分条件适时插秧,充分利用天然降水完成第一季水稻的生产,第二季则可种植旱地作物以避开季节性干旱,这样既可以缓解水资源紧缺的矛盾,又可以节约因水稻灌溉带来的大量人力、物力和财力。     

不同水分管理模式对水稻生长及光合特性的影响

模拟不同地区、地形水资源状况的多样性，设置4个不同的水分灌溉处理，研究不同水分管理模式对水稻生长及光合特性的影响。结果如下：天灌水稻受到干旱胁迫。天灌水稻分蘖少且成穗率低，叶片短而窄，比叶面积小，叶面积指数低，光合速率低，产量低下。湿灌可基本维持水稻的正常生长。湿灌水稻的成穗率较高，叶片较大，光合速率较高，有较高的产量水平。淹灌不利于水稻生长。淹灌水稻根系活力较低，叶片披垂率较高，光合速率低于湿灌。配灌水稻的叶片长而宽，叶面积指数高，光合速率最高，产量最高。荧光诱导结果表明天灌处理和湿灌处理的水稻热耗散较高，而配灌处理和淹灌处理的水稻是通过发出更多的荧光来释放过量的光能。〖     

马尾松树轮早材、晚材年表对气候因子响应的敏感性分析

为探究亚热带地区树木年轮早材、晚材宽度指标用于气候变化分析的敏感性差异,及全球气候变暖背景下亚热带不同地区马尾松径向生长可能受到的影响。在马尾松(Pinus massoniana)主要分布区的大致西缘、南缘、中心区、北缘和东缘5个典型的亚热带地区建立起马尾松早材、晚材宽度指标的树轮年表,与各地记录的标准化降水蒸发指数、降水、月均温、月最高温、月最低温5个气候因子多年的单月值及多月值数据进行相关分析。结果发现:(1)所有地点的马尾松早材年表和晚材年表的平均敏感度均较高(0.185～0.273),可用于气候重建工作。(2)同一样区早材和晚材年表的相关性较高,但早材对气候的敏感性高于晚材年表。(3)马尾松树轮宽度对气候要素的响应在不同的地域存在一定的差异与联系。生长季早期的气温升高会对西缘、南缘、中心区和东缘样区马尾松的径向生长产生有利影响,但在较为干旱的北样区,马尾松径向生长则易受到升温造成的水分抑制作用。(4)在不区分上一年或当年条件下,夏季的降水对5个样区马尾松径向生长具有高湿制约作用,秋冬季降水对马尾松径向生长具有有利作用。     

西南地区极端降水的时空变化特征

西南地区是我国山地灾害最为严重的区域之一，而短时极端降水则是山地灾害成灾演化的关键控制因素。以西南地区1960~2011年110个气象站的逐日降水量资料为基础，通过建立起超门限峰值序列(POT)，结合GIS空间分析技术与线性倾向估计、Mann Kendall趋势检验、Morlet小波分析等方法，研究了西南地区极端降水事件的时空变化规律。结果发现：20世纪60年代以来，西南地区极端降水频数有增加趋势，速率为0017/10 a，极端降水量在总降水量中所占的比重不断增加，增幅为0.638%/10a；西南地区极端降水频数的变化在年代际间存在显著的区域增减差异，增加的区域主要呈现出斑块状分布，而减少的区域则呈现出较明显的条带状分布；云南西南部、贵州大部和四川盆地中部3个区域是极端降水频发区，而川滇交界处的元谋-会理一带和四川盆地北部山区则较少发生极端降水；季风期极端降水频数呈现出明显的增加趋势，速率为0031次/10 a，非季风期极端降水频数则呈现出减少的趋势，速率为-0014次/10 a；季风期和年极端降水频数均没有明显的突变年份，非季风期存在3个突变点，分别是1969、1983和1994年；季风期与年极端降水存在27、15和7 a时间尺度上的周期性振荡，非季风期的周期性振荡则主要集中在27和12 a时间尺度上     

湖北省双季稻生长季降水及洪涝变化特征

利用1961～2008年湖北省双季稻区常规气象站资料，统计计算了双季稻产区在早晚稻生长季的降水量、暴雨量、暴雨日数以及洪涝发生次数，揭示了近50 a来双季稻区降水及洪涝的变化特征。结果显示：湖北省双季稻区在早晚稻生长季的降水量都有弱的增加趋势，尤其是鄂东北局部和江汉平原南部；在水稻抽穗扬花至成熟期间，早稻暴雨量大部有不显著的增加趋势，而晚稻则大部为弱减少趋势。早稻生长季内洪涝的发生次数总体呈增加趋势，局部地区严重洪涝发生次数加大；晚稻生长季洪涝总次数有略减少趋势，重度以上洪涝发生很少，但呈略增加趋势     

鄱阳湖流域水文效应对气候变化的响应

以鄱阳湖流域为研究区,以地表 地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具,探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000～2008年为模拟期,以流域河道日径流量来率定（2000～2005年）与验证模型（2006～2008年）并取得了满意的模拟效果。基于此,假定未来气候变化情景方案,通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明,径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性,而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下,水文变量均与气温变化近似呈线性关系;在气温情景一定条件下,水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少,气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱;气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著,表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用     

淠河流域不同强度等级降水变化研究

淠河流域降水时空变率大,深入分析不同强度等级降水的特征和变化,对于全面揭示研究区气候变化、合理有效利用水资源、防治洪旱灾害具有十分重要的意义。基于淠河流域12个气象站1958~2012年逐日降水资料,分析年、季不同级别降水量(频次)的变化特点,以及主汛期(5~9月)连续3d最大降水量的概率分布。结果表明,淠河流域小雨量(频次)四季分布比较均匀,级别越高,降水频次越少,分布越集中,夏季暴雨多发。淠河流域年总降水量增加趋势不显著,总降水频次则显著减少。夏季各级别降水量(频次)均呈增加趋势,其中暴雨增加最显著,冬季总降水频次无明显趋势变化,小雨、中雨量增加显著,春、秋季总降水频次和小雨频次的减少趋势极其显著。淠河流域暴雨量、暴雨频次均在1968年发生增多突变,小雨频次在1975年有极显著减少突变,年总降水量有增多突变,总降水频次则有减少突变。自20世纪70年代后期以来,研究区主汛期连续3d极端强降水出现概率加大,不同重现期极值增大,洪涝灾害风险加剧。     

太湖流域粮食生产对耕地利用变化动态响应分析及预测

认识耕地利用与粮食生产的耦合作用规律是确保粮食安全和可持续发展的基础。基于模型模拟、GIS和多目标情景模拟等方法,在定量分析粮食生产对耕地利用变化动态响应基础上,分析流域粮食生产变化的关键驱动要素及粮食增产潜力,为流域耕地利用动态调控和粮食安全问题解决提供参考。结果表明:(1)1985～2015年流域耕地利用与粮食生产变化空间集聚性显著,耕地量变、耕地利用结构和方式变化幅度分别为39.2%、23.6%和19.3%,上述变化导致粮食减产44.1%;(2)1985～2015年耕地量变对流域粮食减产贡献率为50.7%,耕地利用方式变化和耕地量变则分别以43.4%和76.3%的贡献率成为前后15年粮食减产的主要驱动因素。集聚在流域北部56.8%的区域受耕地量变影响显著;太湖东南24.3%的区域和杭州-桐乡-嘉善一线等18.9%的区域分别受耕地利用方式和结构变化影响较大。随时间变化,耕地量变影响加剧,粮食减幅增加;(3)未来耕地数量持续减少,粮食安全压力较大,低-中-高方案变动下耕地量变影响范围缩小53.5%,耕地利用方式和结构影响区分别增加了2倍和1.25倍,粮食增产区由5.4%增加到54.1%。不同区域粮食生产对耕地利用变化响应的时空差异显著,未来响应变化敏感区将是流域粮食增产潜力区和耕地利用关键调控区。     

我国水稻生产中不同类型技术要素投入的时空变化及门限效应分析

基于1978～2016年我国大陆30个省(市、自治区)的面板数据,分析了我国水稻生产中的农业机械技术要素投入和农业灌溉技术要素投入的时空变化,采用面板门限回归模型,实证分析了两类技术对我国水稻生产的影响.结果 表明:农业机械技术要素投入增幅大于农业灌溉技术要素投入,且二者均增加的省份主要位于北方,其中东北增幅最大,减少的省份主要位于南方,其中华南降幅最大;农业机械技术要素投入和农业灌溉技术要素投入对我国水稻生产的影响均具有相同的双门限效应,门限值为1981和1989年,但两类技术影响水稻生产的演进路径不尽相同,农业机械技术要素投入经历了从最初与水稻生产实际不匹配而导致过剩到对水稻增产作用逐渐增强的阶段,而农业灌溉技术要素投入对水稻产量的影响一直是正向且影响程度不断增强.因此,差异化实施农业生产技术要素发展政策,是提高农业技术效用水平、保障国家粮食安全的重要途径.     

红壤稻田系统水分和养分转换效益研究

田间模拟施肥和水分管理模式的定位试验结果表明：施肥和水分管理模式显著地影响水分和养分的转化和生产效益。单施N的产量效应为4.5 kg/kg,而NP或NPK配施养分的产量效应分别为8.8 kg/kg和8.0 kg/kg;有机物料循环的增产率为56.5%;在有机物循环的基础上配施NPK化肥最大的增产率可达79.8%。常规灌溉年需水量为5 838 m3/hm2,田间水分分配为：蒸散占1/2,翻耕整地占1/6,植物构成占1/21,田间渗漏占1/14,其它环境耗水(维持)占1/5。晚稻灌溉占全年的71%,7～9月是灌溉需水高峰期,占全年灌溉量的68%。生产灌溉效率：生物量3.67 kg/m3,精谷量1.48 kg/m3。双季稻生产的灌溉,以早稻保持水层灌溉,晚稻按需配额灌溉的模式比较适宜。     

上海市降雨变化与灾害性降雨特征分析

降雨是引发城市内涝的关键因素，与公众安全密切相关，分析其特征，能够为内涝防治提供一定参考和依据。上海地区气候条件复杂，深受暴雨、台风等水情灾害影响。依据国家基本气象站-宝山站数据，对上海市近40 a降雨变化和灾害性降雨特征进行了分析。结果表明上海年均降雨量以509 mm/10 a的速率递增。同时，降雨天数的减少较为显著，以3 d/10 a的速率递减。从降雨量和降雨强度的角度，灾害性降雨多为暴雨和短历时强降雨。上海年均暴雨天数为3 d，但雨量可占全年的1/5，大范围暴雨通常由台风引起。近年来，高于排水标准的短历时强降雨出现频次有增多的趋势。汛期作为灾害性降雨的高发期，可作为城市防涝的重点     

基于模糊集合分析的汛期分期方法及其应用

在模糊集合分析理论及一般方法的基础上,充分考虑汛期的发展变化具有的模糊性、随机性和过程性,以及降雨径流响应过程的特征,以汛期正向累计雨量序列及反向累计雨量序列为基础,重新构造出一新的累计雨量序列,并作为汛期划分研究的基本研究对象,提出了出入汛最高标准（ASMAX）的概念以及消除出入汛标准影响的处理方法。最后对于桥水库控制区域汛期的分期规律进行了实际应用研究,研究结果表明：于桥水库控制流域汛期开始于6月11日,结束于9月18日,其中主汛期开始于7月21日,结束于8月4日。这基本符合海河流域主汛期在“七下八上”的统计规律。也表明累计雨量序列在一定程度上可以反应出汛期所具有的过程性,更适合汛期的分期分析。〖     

苏州城市化进程对降雨特征影响分析

城市化的发展过程中，城市下垫面的改变以及人类的生产生活共同作用使大气边界层的特性发生变化，从而影响了城市地区的降雨。位于太湖流域平原水网地区的苏州城市化发展迅速。在分析了苏州城市化发展进程的特点及1953~2000年降雨时间序列特征基础上，采用同时期城区（苏州站）与郊区（望亭站）雨量横向对比、城市化发展不同时期同一站雨量纵向对比的方法，研究了城市化对该地区降雨量、降雨年内分配、降雨发生次数等的影响。通过研究发现：城市化对年雨量、汛期雨量和最大日雨量都有不同程度的增加作用，其中对最大日雨量的影响最显著；受城市化影响，降雨年内分配有集中的趋势；城市化使不同类型降雨发生次数均增加，其中对暴雨发生次数的影响最大。     

垃圾填埋场覆盖层灌溉处理渗滤液的试验研究

在模拟的填埋场封场覆盖层上灌溉处理不同强度的渗滤液稀释液,研究其水量减量和主要污染物COD和NH3-N的去除效果。结果表明：一个生长季内,灌溉水量负荷12 mm/d条件下,裸土覆盖层的水量减量负荷均为7 mm/d左右,狗牙根覆盖层的水量减量负荷为7.7~11 mm/d,渗滤液原液灌溉处理时为7.7 mm/d;而灌溉渗滤液的强度从低到高,狗牙根生物量先增大后减小,狗牙根覆盖层的水量减量负荷与其生物量正相关;裸土覆盖层的COD去除率为65 %左右,NH3-N去除率为70 %~93 %;狗牙根覆盖层的COD去除率为68 %~93 %,NH3-N去除率为89 %~99 %; NH3-N的去除途径主要是转化为硝态氮和被植物吸收。渗滤液覆盖层灌溉处理有良好的水量减量和主要污染物去除效果,且有植被时效果更佳,表明填埋场封场覆盖层灌溉处理渗滤液是可行的。     

云南不同量级降雨下的降雨侵蚀力特征分析

为研究云南省及5个子区域年降雨侵蚀力和各量级降雨侵蚀力的时空变化特征,基于云南120个站点近43a逐日降水资料,利用Man-Kendall趋势检验、Morlet连续复小波变换分析等方法进行系统分析。结果表明:各区域大雨侵蚀力在年降雨侵蚀力中起主导作用;年内各月降雨侵蚀力滇西北基本以大雨侵蚀力为主,其余区域干季以中雨侵蚀力为主,雨季以大雨侵蚀力为主;各量级降雨侵蚀力表现出降雨量级越大,季节性越强,集中程度越高的特征;各区域中雨侵蚀力相对变化呈减少趋势,其余量级降雨侵蚀力变化趋势以减居多;暴雨侵蚀力相对变化程度最强,大雨和中雨侵蚀力相对较缓;滇西北年降雨侵蚀力、大雨和中雨侵蚀力以9a左右时间尺度为主震荡周期,其余区域主震荡周期多为18~21a左右,暴雨侵蚀力主震荡周期在各区域存在一定差异。     

Influence of rainfall characteristics on elimination of aerosols of cesium, strontium, barium and tellurium deposited on grassland

This work is aimed at quantifying foliar transfer of cesium, strontium, barium and tellurium under the influence of rainfall characteristics (intensity, frequency and time elapsed between contamination and first rainfall). Grassland boxes were contaminated by dry deposition of multi-element aerosols of (137)Cs, (85)Sr, (133)Ba and (123m)Te. They were grown in a greenhouse under controlled conditions. The treatments consisted of mowing and applying rainfalls (8 and 30 mmh(-1)) at different times after the contamination. At a leaf area index of 5.9+/-1.9, interception of the aerosols was similar for the 4 radionuclides (83.8+/-5.9%). Dew produced significant radionuclide accumulation in the base of the vegetation and transfer to the soil. For moderate intensity, an early (2 days after contamination) first rainfall was as efficient, in terms of leaf wash-off, as a longer rainfall occurring later (6 days after contamination). For early rainfalls, eliminated activities were comparable because the influence of rain intensity was compensated by rain duration. However, for late rainfalls, wash-off efficiency increased with rainfall intensity. Total transfer factors (TTF) were determined on whole grass immediately after 4 rainfalls and at harvest. After 4 medium intensity rainfalls, rain frequency did not influence total transfer factors (TTF) of strontium, barium and tellurium (about 0.2, 0.3 and 0.35 Bq kg(fresh weight)(-1) by Bq m(-2), respectively). Cesium TTF value was lower in the case of a weekly rain (0.1 against 0.2 Bq kg(fresh weight)(-1) by Bqm(-2)). TTF values were similar for twice-a-week rainfalls, whatever their intensity. They were higher for weekly rains of high intensity (between 0.3 and 0.75 Bq kg(fresh weight)(-1) by Bqm(-2) against 0.1-0.35 Bq kg(fresh weight)(-1) by Bq m(-2), depending on the radionuclides). TTF values attested that wash-off was more efficient when rainfalls lasted longer. Field loss on the top of the leaves was well described by an offset exponential model. The half-lives varied with rainfall characteristics from 4 days for cesium, strontium and barium to 20 days for tellurium. The offset value varied between 0% for tellurium (high intensity rainfalls) and 14% for cesium (medium intensity rainfalls).     

汉江流域1956~2016年汛期降水时空演变格局

基于汉江流域96个雨量站点1956~2016年长系列降水数据，采用数理统计法诊断了汉江流域汛期降水时空演变特征。研究发现汉江流域汛期面平均降水历年总体变化趋势不显著，但在1989年存在较强跳跃性，并伴随有22 a、8 a和3 a主周期震荡；受流域气候及地形影响，流域汛期降水空间分布不均。流域上游西南区和汉江下游等地常成降水中心，易形成“辐射型”、“南北型”和“东北-西南型”3种空间分布模态，方差贡献率分别为41.1%、12.4%和7.6%；近年来流域西南部汉中、安康、神农架地区及汉江下游天门、仙桃一带局地降水显著上升，流域东北部商州、凤镇一带及唐白河流域局地降水显著下降，汛期降水“东北-西南型”分布模态日渐走强。流域降水时空分布及演变特性直接关系到流域水资源合理开发与利用，进一步加深了对汉江流域降水要素变化规律的认识，研究成果对流域洪涝灾害应对、雨洪资源利用及水资源优化配置具有参考借鉴价值。     

基于Hydrus-1D模型的太湖流域农田系统水分渗漏和氮磷淋失特征分析

在土壤水分长期定位观测基础上,应用Hydrus-1D模型对太湖流域典型稻麦轮作农田土壤水分渗漏进行动态模拟,并结合深层土壤溶液取样及氮磷浓度测定,分析了当前耕作方式下农田水分渗漏和氮磷淋失特征。结果表明,土壤水渗漏与降雨、灌溉及前期土壤含水率有关;麦季深层渗漏量小但持续时间长,而稻季单次渗漏量大却持续时间短。模拟时段内铵态氮和可溶解性总磷的淋失主要发生在稻季,淋失量分别为2.62、0.49 kg/hm²,分别占稻麦轮作期总淋失量的96.0%、96.0%,而硝态氮淋失主要发生在麦季,淋失量为57.97 kg/hm²,占总淋失量的80.2%;无机氮淋失的主要形态为硝态氮,其淋失量占总淋失量的96.4%。综合看来,硝态氮应作为主要阻控对象,以减少农田面源污染对地下水及太湖水体的污染风险。此外,氮磷淋失在6、7月份即休耕期和水稻生长早期容易达到峰值,应得到重视。     

Effect of water harvesting on growth of young olive trees in degraded Syrian dryland

Olive (Olea europaea L.) is a drought-tolerant tree which is usually grown in areas with a Mediterranean climate that receive >350 mm of annual rainfall. However, olive growing in Syria has recently expanded into drier areas (200–300 mm annual rainfall) where irrigation resources are limited. This study, carried out between November 2002 and October 2005, aimed to investigate the response of a little known Syrian drought-tolerant olive variety (Qaisi) to water harvesting and limited summer irrigation (200 l per tree) in an arid area (average annual rainfall of 210 mm) with Mediterranean climate in Syria. Soil moisture and growth of four-year-old trees were monitored regularly. Olive leaves were sampled at different stages to determine water content, specific mass, and N content. Stomatal conductance was also measured in 2005. Our results showed that water harvesting and summer irrigation improved soil moisture content, leaf water content (up to 36% higher in Sep. 2003), leaf N content (up to 45% higher in Aug. 2003), leaf stomatal conductance (up to 55% higher in Apr. 2005), and relative trunk growth rate. Water harvesting was most successful in wet years, although the water storage capacity was not enough to retain all harvested water. This study indicated that it is possible to grow drought-tolerant olive varieties in arid areas under little or no irrigation, but proper water and nutrient management should be considered for sustainable growth.