甘肃省农田水分平衡及其时空分布规律

采用农田水量平衡模型,以县域为基本单元,对甘肃省1961～2001年10种作物逐月天然状态下农田水分平衡时空分布规律进行了研究。结果表明:天然状态下,甘肃省多年平均农田需水量为121.06×10⁸m3;亏水量为43.28×10⁸m3;盈水量为0.62×10⁸m3,降水不能满足作物生长需求。在25%、50%、75%三种降水保证率下,作物的亏水总量分为35.99×10⁸m3、42.93×10⁸m3、49.85×10⁸m3,盈水量分别为0.61×10⁸m3、0.11×10⁸m3、0.00×10⁸m3。农田水分亏缺是甘肃省农田水分平衡的主要特征。对大多数作物而言,亏水量集中于夏季,10种作物夏季亏水总量占全年亏水总量的60.2%。全生育期棉花水分盈亏的稳定性最强,水量盈亏变异系数为6.9%,麻类最差,变异系数高达43.6%。全省天然状态下,农田亏水量由东南向西北、高山向河谷递增,农田盈水量由东南向西北递减,农田水分满足率与农田水分盈亏波动性具有从东南向西北递减的趋势。     

西北地区县域农业水资源平衡问题研究

水土资源不匹配和水资源时空分布不均的自然本底,加之人口大量增加和经济高速发展的驱动,使得西北地区农业水资源供需矛盾十分突出。论文系统分析了县域单元农业水资源平衡的两个层次及其计算方法,并对西北地区314个县域单元进行了实证研究。天然状态下农田水量平衡模型计算结果表明:西北地区各个县域单元降水均不能满足各种作物的水分需求,亏水为水量平衡的首要特征。就各省而言,新疆为亏水量最高的省份,其多年平均作物亏水量达628.02mm,陕西最小,其值为87.51mm。人工状态下水土资源平衡模型结果表明:受灌溉水平的影响,西北地区各个县域单元水量平衡差异明显。各省份中,新疆水土资源利用处于水少地多的超量承载状态,其它各省灌水量略有盈余,灌溉面积的扩大尚有一定潜力。     

中国西北地区近47a日照时数的气候变化特征

利用中国西北地区135个测站1961—2007年1—12月日照时数资料,采用EOF、REOF、趋势分析、Mann-Kendall分析、相关分析等方法,分析了47 a来西北地区日照时数的时空分布特征及其变化规律。结果表明:西北地区的日照时数从东南向西北减少,甘青新交界区是西北地区日照的高值区。冬季日照最少,夏季最多,春季多于秋季。西北地区大部分地方日照时数显著减少,全区平均减少速率为19.92 h/10 a,1980年发生突变。新疆西南部和青海南部日照时灵敏有明显增多趋势,甘南—陇中—宁南—陇东—陕中日照时数不显著增多。将西北地区日照时数分为7个不同类型区域:即西北地区东部区、新疆中北部区、新疆西南区、海西北高原区、祁连山区、青南高原和河西走廊区。西北地区东部和新疆中北部的日照时数为单峰型,河西走廊、祁连山区、新疆西南部的日照时数呈双峰型分布,青海高原的日照时数呈三峰型分布。在气候变暖的背景下,西北地区相对湿度增加,云量增多,是造成大部分地方日照减少的主要原因。     

西北地区近50年日照时数和风速变化特征

利用中国西北地区(甘肃、宁夏、青海、陕西以及新疆地区)1960-2009年112个观测站日照时数、风速和气温等资料,分析了近50 a中国西北地区日照时数和风速的年、季节、月的时空变化特征以及风速和气温的相关性。研究表明:近50 a来西北地区日照时数大部分地区表现为显著的减少趋势,平均每10 a减少13.6 h,1981年发生突变;空间分布上以新疆中部地区、关中平原和秦巴山地减少最为突出,季节上以夏、冬两个季节的减少趋势最显著。该区年平均风速也呈明显减少趋势,平均每10 a减少0.09 m·s^-1,其西部地区的减少率大致高于东部地区的减少率,以新疆大部分地区、青海大部分地区以及河西走廊减少最为明显;并且风速与平均气温、平均最高气温、平均最低气温有一定的相关性。     

中国西北地区东部沙尘暴区划研究

利用西北地区东部98个气象站的沙尘暴日数、持续时间资料,采用经验正交分解(EOF、REOF)、滑动t检验、Mann-Kendall突变检验及小波变换,对其时空分布规律进行了诊断分析。结果表明:整个区域沙尘暴日数大致呈北多南少型分布;受大尺度气候异常的影响,全区一致的沙尘暴异常是该区域最主要的表现形式。西北地区东部沙尘暴日数空间异常可分为4个沙尘暴气候区:河西走廊—阿拉善区、鄂尔多斯—乌兰布和区、柴达木—茶卡寒旱区、陕甘宁黄土高原区。河西走廊—阿拉善区沙尘暴频次最高,陕甘宁黄土高原区频次最少;近40多年来西北地区东部沙尘暴日数呈减少的态势;沙尘暴日数在20世纪80年代中期到末期发生气候突变,突变起源于沙漠及相邻地区,并由外围沙漠区向中间地带传播。沙尘暴持续时间最长的不是高频区河西走廊—阿拉善区,而是鄂尔多斯—乌兰布和区,最短的也不在频次最低的陕甘宁黄土高原区,而在柴达木—茶卡寒旱区;沙尘暴高发的河西走廊—阿拉善区、鄂尔多斯—乌兰布和区,持续时间没有发生明显的突变,这两个区域20世纪80年代中期以后沙尘暴持续时间变率增大;90年代以后沙尘暴持续时间有增长的趋势。     

中国西北及青藏高原沙尘天气演变特征

利用西北地区及青藏高原177 个气象站1971~2006 年的观测资料,分析了该区域发生的不同等级的沙尘(浮尘、扬沙、沙尘暴)的空间分布特征、移动规律和变化趋势.结果表明,12 月~翌年2 月,沙尘暴和扬沙发生的中心位于高原西南部;3 月,除高原西南部外,在河西走廊及其东部也出现沙尘暴和扬沙;4~5 月,高原西南部沙尘暴和扬沙的日数迅速减少,发生区北移到35ºN~40ºN 的区域.南疆和河西走廊及其东部,是春季浮尘的高发区.从12 月到4 月,沙尘暴和扬沙的高发区是逐渐向北和向东移动的;而浮尘的高发区主要在南疆,不随月份的变化而移动.近36a 来,沙尘的影响范围和发生日数,均呈显著减小的趋势.易于发生沙尘天气的区域,同时也是沙尘发生日数减小趋势最为显著的区域.     

河西走廊东部冬春季积雪对沙尘天气的影响

利用河西走廊东部5个气象站1961─2007年逐月积雪深度、积雪日数和沙尘天气的常规观测资料,分析了河西走廊东部冬春季积雪深度、积雪日数和春夏季沙尘日数的时空变化特征,进而探讨河西走廊东部冬春季积雪与春夏季沙尘天气的关系. 结果表明:受海拔高度、地理位置以及天气系统等影响,河西走廊东部积雪从东南向西北递减,高海拔地区的积雪多于低海拔地区;沙尘日数从西北向东南递减,低海拔地区的沙尘日数明显多于高海拔地区. 河西走廊东部冬春季积雪与春夏季沙尘日数呈显著负相关. 积雪深度与沙尘日数的负相关性高于积雪日数与沙尘日数的负相关性;冬春季积雪对春季沙尘的影响大于对夏季沙尘的影响;山区积雪与沙尘日数的相关性高于平原区积雪与沙尘日数的相关性.      

自然条件下石羊河终闾湖泊模拟研究

石羊河流域史前曾存在大面积的终闾湖泊---猪野泽。自西汉开拓河西以后的两千多年以来,受人类活动影响,石羊河流域土地覆盖发生了显著的变化。灌溉农田取代了天然绿洲,而且面积逐步扩大,农业用水急剧增加,猪野泽逐渐退缩成许多小湖,并于近代干涸。在假设人类活动（主要是灌溉）对水资源未加利用的条件下（理想状态）,通过确定流域的水量收支和改进水量平衡模型,对石羊河流域现代自然条件下“终闾湖”的面积进行了模拟重建,得出现代终闾湖的面积至少应为５８０ｋｍ^２。     

环境生物学

贻贝类=C侧〕尹p扬。i刊ron”ation systemof ecosystemi~ion:ex0Oc mussebin英〕/Melissia A .Haltuch…// Ijlnllof.2(XX),45(8)一1778一1787(GIS)田1目”15lake Erie[刊,Oceanogr··一 环图274()X171 .1 2002(X心灼历史上西北农业开发及对生态环境的影响—以新疆和河西走廊为例/党瑜(陕西师范大学图书馆)//西北大学学报(自然科学版)/西北大学一2(X)1,31(3)一刀l一275环图N一22 通过查阅历史文献和实地考察,对历史时期西北地区农业开发及对生态环境所造成的影响进行了探讨。并以新疆和河西走廊为例,重点分析了历史时期由于对楼兰…     

华北平原的水土资源平衡研究

采用精确的水土资源平衡计算模型 ,辅以田间观测资料 ,分析计算了华北平原农业水资源量与作物需水量之间的平衡问题。结果显示 :在充分供水的条件下 ,本区农田 (884.8万hm₂)需水量为744.36亿m3,相应的作物亏水量为309.37亿m3,有效灌溉面积 (653.2万hm₂)上的亏水量为228.73亿m3;而1995年水利工程提供的农业总用水量已达261.78亿m3,但仍有116.16亿m3的亏水量 ;文中同时对评价区内农田的有效降水量、灌溉水的田间利用量、毛管上升水量等进行估算。指出 ,虽然冬小麦的平均水分满足率为82 % ,但关键期的水分满足率 (64 % )仍然制约粮食产量的增长 ,设想通过提高渠系利用系数和优化灌溉等措施 ,华北平原的农业可望达到水土资源平衡利用的状态     

1970—2013年西北干旱区空中水汽含量时空变化与降水量的关系

论文基于1970—2013年西北干旱区高空和地面气象资料,采用多种统计学方法,分析了西北干旱区空中水汽含量的时空变化特征及其与降水量的关系。结果表明：1）1970—2002年,西北干旱区空中水汽含量呈显著的增加趋势,速率为0.835 mm/10 a（P<0.01）,其中以夏季增速最高（1.709 mm/10 a,P<0.01）;而降水效率基本稳定,仅春、冬季节略增。在空间上,1970—2002年水汽含量变化速率大小依次为北疆>南疆>河西走廊,其中冬、春季节以北疆水汽增速最大,夏、秋季节以南疆水汽增速最高。2）2003—2013年,西北干旱区水汽含量呈不显著下降趋势（-2.061 mm/10 a）;而降水效率明显增加,速率为0.136%/10 a,这说明近年来空中水汽转化为降水的效率明显提升。同时,北疆降水效率增加幅度明显高于其他地区。3）西北干旱区各季节的降水效率与降水量均呈显著正相关性,而水汽含量与降水量的相关性则表现出明显的季节性差异：春季>夏季>秋季>冬季。另外,新疆降水变化与水汽含量和降水效率均呈显著正相关性,而河西走廊降水量与降水效率的关系更为密切。     

近30年来中国气候湿润程度变化的空间差异及其对生态系统脆弱性的影响

论文利用近30 a中国756个气象站点日观测数据计算中国陆地表层潜在蒸散和湿润指数现状及变化趋势,然后划分湿润程度变化对不同自然地带生态系统脆弱性影响的等级,并应用于农田、林地和草地三大生态系统脆弱性变化分析,结果显示:近30 a中国陆地表层平均年潜在蒸散为754 mm,平均湿润指数为-5.6,湿润指数平均变化率为-4.4/10 a,反映中国陆地表层湿润程度总体具有下降趋势。近30 a中国陆地表层气候湿润程度变化导致生态系统脆弱性增加的面积约占中国陆地面积的43.7%,主要集中在东北地区西南部、华北地区、西北地区东部,以及青藏高原的西部、北部和东部。总体上,近30 a中国陆地表层气候湿润程度变化对农田、林地和草地生态系统脆弱性具有不利影响。其中草地生态系统脆弱性增加的面积最大,约占草地生态系统总面积的63.2%;其次为农田生态系统,约占31.6%;林地生态系统脆弱性受影响面积最小,约占17.7%。     

Effect of land use and land cover change on soil erosion and the spatio-temporal variation in Liupan Mountain Region, southern Ningxia, China

The Liupan Mountains are located in the southern Ningxia Hui Autonomous Region of China, that forms an important divide between landforms and biogeographic regions. The populated part of the Liupan Mountain Region has suffered tremendous ecological damage over time due to population pressure, excessive demand and inappropriate use of agricultural land resources. To present the relationship between land use/cover change and spatio-temporal variation of soil erosion, data sets of land use between the late 1980s and 2000 were obtained from Landsat Thematic Mapper (TM) imagery, and spatial models were used to characterize landscape and soil erosion conditions. Also, soil erosion in response to land use and land cover change were quantified and analyzed using data from geographical information systems and remote sensing. Soil erosion by water was the dominant mode of soil loss, while soil erosion by wind was only present on a relatively small area. The degree of soil erosion was classified into five severity classes: slight, light, moderate, severe, and very severe. Soil erosion in the Liupan Mountain Region increased between the late 1980s and 2000, both in terms of acreage and severity. Moderate, severe, and very severe eroded areas accounted for 54.86% of the total land area. The lightly eroded area decreased, while the moderately eroded area increased by 368817 ha (22%) followed by severe erosion with 146552 ha (8.8%), and very severe erosion by 97067.6 ha (5.8%). Soil loss on sloping cropland increased with slope gradients. About 90% of the cropland was located on slopes less than 15°. Most of the increase in soil erosion on cropland was due to conversion of steep slopes to cropland and degradation of grassland and increased activities. Soil erosion was severe on grassland with a moderate or low grass cover and on dry land. Human activities, cultivation on steep slopes, and overgrazing of pastures were the main reasons for the increase in erosion severity.     

中国西北地区NPP变化及其对干旱的响应分析

为探究多年来中国西北地区NPP（植被净初级生产力）变化及其与干旱的关系,基于改进的MOD17A3数据,利用变化率分析、Mann-Kendall统计检验方法及GIS分析方法,对2000-2015年中国西北地区及其各省区NPP的地域分异规律及变化特征进行了研究;同时,利用PDSI（帕尔默干旱指数）与NPP数据实现了NPP对干旱的响应分析.结果表明:2000-2015年,中国西北地区NPP分布格局基本一致,整体上呈自西北向东南逐渐增加趋势,但各省区NPP的增幅不同,其中,以甘肃省的增幅最为明显,宁夏回族自治区和陕西省其次,青海省再次,新疆维吾尔自治区增幅最不明显.中国西北地区NPP增加区域主要分布于甘肃省、宁夏回族自治区南部及陕西省中北部,减少区域主要分布于新疆维吾尔自治区天山中段哈尔克山一带及陕西省中部.PDSI与NPP的相关性分析显示,中国西北地区81.71%区域的NPP与PDSI呈正相关;同时,NPP对PDSI变化响应结果显示,由于人为因素的影响,部分地区NPP与干旱程度变化呈现异向关系,说明人为因素开始成为中国西北地区NPP的重要影响因素.研究显示,2000-2015年中国西北地区NPP整体呈现增长态势,年增长速率约为0.59 g/m2,新疆维吾尔自治区天山中部及阿尔泰山一带NPP变化较为剧烈,多年NPP变化率均低于-20%;与此同时,干旱仍旧是制约中国西北地区NPP增长的主要因素.      

2003—2013年中国县域单元粮食增产格局及贡献因素研究

2003—2013年,中国粮食产量逐年增加,实现了前所未有的“十连增”,2015年更是达到了“十二连增”。文章采用2003—2013年粮食播种面积、产量等为基础数据,以分县为研究单元,定量分析了2003—2013年间中国分县粮食增产的特征、格局与贡献因素,结果表明：1）2003—2013年间我国超过75%的县域单元粮食均出现增产,但主要增产仍集中在东北和黄淮海平原地区的产粮大县;2）粮食增产增幅的两极分化较为明显,处于“滞后增产”和“超速增产”的县域单元占比均较高,其中“超速增产”的县域单元主要分布在松嫩平原、三江平原、黄淮海平原、江汉平原、鄱阳湖平原、黄土高原以及新疆等地;3）对于大部分县域单元而言,播种面积和单产水平对其粮食增产均有正向贡献作用,其中东北平原、内蒙古高原西部、河西走廊、新疆、江汉平原、洞庭湖平原等地播种面积贡献较大,而单产水平贡献较大的地区为黄淮海平原、黄土高原、青藏高原东南部等地。     

新疆水资源对气候变化的响应

由绿洲及其所在荒漠盆地平原与周边山地共同组成的新疆地域系统,是我国西北干旱区的主要构成部分。高山与盆地相间的地貌特点,形成了干旱区内独具一格的水循环系统,构成了没有水力联系的内陆河大小流域。水资源在流域水循环过程中形成和转化,以河流为纽带把山地、盆地平原、绿洲和荒漠系统联系起来。由于荒漠盆地平原系统很难产生径流,从山地进入荒漠盆地平原的河流就成为主要的水资源。它不仅是生态与环境的控制因素,同时还是社会经济发展的物质基础。20世纪80年代后期,新疆降水增加20%～30%,河川径流普遍增大,湖泊水位明显升高,湖水面积不断扩大,地下水位逐渐回升。对水资源变化、气温上升、降水显著增多诸因素进行综合分析,说明在全球气候背景下,区域气候和水文变化朝着有利于新疆社会经济发展方面演变,预测这种趋势将持续到21世纪前20年。     

中国西北春季沙尘高发区及沙尘源解析

以波段亮温差算法（BTD）对中国西北2014~2018年春季460期MODIS L1B数据进行沙尘信息逐日提取，统计分析沙尘频数的空间分布规律，结合地貌特征及地表沉积物细颗粒组分含量进行沙尘源解析.结果表明：（1）中国西北沙尘活动呈"两区三带"分布特征，沙尘频发区主要分布于塔里木盆地和蒙古高原南部沙漠戈壁区；区内存在塔克拉玛干沙漠东南缘荒漠绿洲高频带（270~287次）、库姆塔格沙漠北缘高频带（240~250次）及巴丹吉林沙漠东北边缘荒漠绿洲高频带（240~250次）.（2）中重度沙尘高频区主要分布于塔克拉玛干西北部沙漠绿洲.沙尘源主要为富含粉尘的边缘沙漠与冲积洪积扇缘戈壁交错带，内含丰富的干河床、干涸湖泊和绿洲退化地，该区域细物质组分含量高，易释放粉尘微粒并通过局地循环过程向周边地表扩散沉积，为区域高频、高浓度沙尘发生提供丰富的物质基础.     

一种K干旱指数在西北地区春旱分析中的应用

用西北地区140个气象站1971～2000年的春季降水、蒸发资料,计算了一种K干旱指数,并制定了干旱标准,分析了西北春季干旱的气候特征。对K干旱指数与改进的Palmer干旱指数、降水距平百分率干旱指数作了比较分析;同时利用没有参加干旱指标划分的2001～2005年乌鲁木齐、玉树、兰州和西峰4个代表站(分别代表干旱、高原、半干旱和半湿润地区)的降水、蒸发独立样本资料对制定的干旱指标进行了检验。结果表明,新疆南部、甘肃西部、青海西部是重旱的高发区;新疆北部偏南地区、甘肃北部、南部和东部、宁夏北部、青海东南部、陕西北部是中旱的高发区;新疆西部、甘肃南部、青海西部、陕西东部是轻旱的高发区。K干旱指数对西北春季干旱有较好的监测能力;改进的Palmer干旱指数对干旱区的干旱监测效果好,但对高原、半干旱、半湿润地区的干旱监测有一定的局限;降水距平百分率干旱指数对轻旱和重旱监测效果好,对中旱监测能力差。在2001～2005年的检验中,再次证明改进的Palmer干旱指数对西北地区干旱监测有一定的局限,K干旱指数对西北地区的干旱监测有较好的效果。