基于种植结构调整的农业生产适应性分析——以内蒙古乌兰察布市为例

提高农业旱灾适应性,有利于降低农业旱灾风险,使农业生产在与旱灾风险共存中求得可持续发展,而种植结构调整是主要的农业生产适应措施之一。以内蒙古乌兰察布市为案例区,基于统计年鉴数据,分析了该市近50 a以来的种植结构调整情况;并结合区域降水年内及年际变化特征,对基于政府政策驱动下的种植结构调整进行了分析。基于粮食产量波动与降水波动的关系,评价了农业生产的气候适应度。结果显示,种植结构调整作为旱灾适应性的有效调整措施,保证了该区农作物单产在降水波动增大的条件下仍呈现逐年增长的趋势,1995年以来区域农业旱灾适应性明显增强,更适于气候暖干化条件。     

中国华南地区持续干期日数时空变化特征

利用华南地区46个地面气象站1960-2012年逐日降水数据,分析该地区各季节持续干期日数的时空分布特征。结果表明：1）近53年来,华南地区春季和夏季的持续干期日数呈波动下降趋势,下降速率分别为0.042和0.108 d·（10 a）-1;秋季和冬季的持续干期日数呈波动上升趋势,上升速率分别为1.911和0.118 d·（10 a）-1。广东省春季和夏季持续干期日数呈下降趋势,下降速率分别为0.171和0.243 d·（10 a）-1;秋季和冬季持续干期日数呈增加趋势,增加速率分别为1.737和0.32 d·（10 a）-1。广西省春、夏和秋季持续干期日数呈增加趋势,增加速率分别为0.109、0.046和2.117 d·（10 a）-1;冬季为减小趋势,减少速率为0.106 d·（10 a）-1。2）华南地区持续干期日数在春季呈从北向南逐渐增多的趋势,夏季呈自西南向东北逐渐增加的趋势,秋季呈自西向东逐渐增加的趋势,冬季呈从北向南逐渐增多的趋势。冬季的持续干期日数是4个季节中最长的,大致在20~44 d。3）华南地区春季持续干期日数变化倾向率在-1.20~1.00 d·（10 a）-1之间,增加趋势最明显的区域是广西省的南部地区,减少趋势最明显的区域是广东省的沿海地区;夏季在-1.00~0.60 d·（10 a）-1之间,呈增加趋势的区域主要位于广西省的中部和南部,呈减少趋势的区域位于广东省大部分地区和广西省的东部;秋季在0~3.50 d·（10 a）-1之间,整体呈现增加趋势,变化倾向率较大的区域主要位于广西省的中部和广东省的东北部沿海地区;冬季在-1.50~2.00 d·（10 a）-1之间,呈增加趋势的区域主要集中在广东省的中南部和东部地区,以及广西的东部边缘,呈减少趋势的区域主要集中在广东省的北部以及广西的中部和西北部地区。持续干期日数增加趋势最明显的季节是秋季。4）持续干期日数与降水量表现出负相关性,与气温和无降水日数表现为正相关性。降水量和无降水日数的变化对持续干期日数的变化起着重要的作用,而温度对持续干期日数的影响比较小。     

近53年黄河流域降水时空分布特征

利用黄河流域76个气象台站近53 a（1960-2012）的逐日降水资料,采用国际上通用的极端降水事件指数,应用一元线性回归法、移动平均法和径向基函数空间插值法,研究了黄河流域极端降水指数时空变化特征。结果表明：（1）时间上,黄河流域年平均降水量在过去53 a下降趋势较为显著,降水倾向率为-7.2 mm/10a;极端降水量变化趋势表现较为稳定,极端降水倾向率为-0.64 mm/10a,呈不断降低趋势;极端降水强度倾向率为-0.078 mm/10a,呈不断下降趋势;极端降水比率总体表现为微弱增长趋势,倾向率为0.49 mm/10a。（2）空间上,降水量空间分布具有明显的差异性,由北至南呈阶梯式逐渐增多趋势,其中降水量最少的地区是以银川为代表的周边区域,最多的地区为黄河流域南部区域;极端降水量从北至南也具有逐渐增多态势,与降水量具有相似的空间分布特点,且极端降水量越多的地区降水总量也相对较多;极端降水强度表现出由流域西部向东部逐渐增多的趋势,西部最低值为不到20 mm/d,逐渐向东过渡到最大值为76 mm/d;极端降水比率的分布呈由北向南逐渐递减的特点,并且出现了以银川为中心的极大值和以西安为中心的极小值分布格局。     

基于SPI指数的1981—2010年内蒙古地区干旱时空分布特征

依据内蒙古地区47 个地面观测站1981—2010 年降水资料,采用标准化降水指数(SPI)作为干旱指标,分析了内蒙古地区年度和四季干旱发生的频率、干旱强度和站次比(发生干旱站数与总站数之比) 的演变特点。结果表明:年度、秋季和冬季干旱强度变化趋势不明显,春、夏季干旱强度呈显著上升的趋势;近30 a 来年尺度上干旱强度表现为轻度干旱,四季干旱强度以轻度干旱为主;年、季尺度上干旱发生的覆盖范围为局域性干旱和区域性干旱;内蒙古东北部呼伦贝尔盟是年度干旱、中旱、重旱与特旱发生频率最高地区,而西部阿拉善盟地区干旱、中旱、重旱和特旱发生的频率相对较低;从季节上来看,内蒙古全区春、冬季干旱(含中、重和特旱)发生频率较为一致,表现为西部及西南部地区干旱发生的频率较低,而东部、中部、北部地区干旱发生的频率相对较高。     

庐山植物园11种植物的根际土壤氮磷有效性和酶活性

通过比较不同种源植物的土壤理化性质与生物学活性的差异及根际效应,探讨不同种源植物对庐山酸性山地土壤的环境适应性。在庐山植物园内选择引种多年的11种不同种源的常绿树种,在生长季节中采集根际土和非根际土,测定有机碳含量、碱解氮及有效磷含量、脲酶和酸性磷酸酶活性,并分析各树种根际土壤氮磷养分及酶活性的根际效应。结果表明,（1）不同树种之间的根际土壤酸性磷酸酶（P〈0.01）、有效磷（P〈0.05）和碱解氮（P〈0.01）存在明显差异,而脲酶没有差异。（2）根际与非根际土壤氮磷有效性和酶活性表现出不同的特征,大部分树种根际土壤有效磷及酸性磷酸酶存在一定的根际效应（R/S〉1）,例如红花木莲Manglietia insignis、桂南木莲Manglietia chingii及云南拟单性木兰Parakmeria yunnanensis的根际与非根际土壤有效磷含量存在显著差异（P〈0.05）,红花木莲、桂南木莲、巴东木莲Manglietia patungensis、红茴香Illicium henryi及红皮糙果茶Camellia crapnelliana与乡土树种云锦杜鹃Rhododendron fortunei根际与非根际土壤酸性磷酸酶存在显著差异（P〈0.05）。但是,根际与非根际土壤碱解氮和脲酶差异不明显,有的甚至出现脲酶的根际负效应（R/S〈1）,如巴东木莲和红花木莲等树种根际土壤低于非根际土壤（P〈0.05）。（3）不同种源树种影响下的土壤有效磷和酸性磷酸酶的根际效应（R/S比值）明显,原产西南地区的树种如桂南木莲、云南拟单性木兰和巴东木莲与华南地区的红花木莲、红茴香等土壤有效磷的根际效应（R/S〉1.5）比原产华东亚热带地区的深山含笑Michelia maudiae和云锦杜鹃更明显,相应的酸性磷酸酶的根际效应也较高。土壤脲酶和碱解氮的根际效应却不明显。（4）土壤有机碳与碱解氮、有效磷和酸性磷酸酶存在显著正相关关系（P〈0.01）,土壤碱解氮与有效磷（P〈0.01）和酸性磷酸酶（P〈0.05）具显著正相关关系,酸性磷酸酶与pH值（P〈0.05）显著负相关,说明根际土壤有机物质的积累对根际微区的理化环境及根际土壤养分活性具有重要影响。     

浙江省泥石流与降雨历时关系研究及应用检验

灾害发生与降雨关系的研究是泥石流预警预报研究的核心内容,传统的研究在影响泥石流发生的前期有效降雨历时的选择上存在较大的随意性和主观性。以浙江省已发生的193条泥石流为样本数据,基于降雨历时始算时间的三种定义,对泥石流发生与降雨历时之间的关系进行了统计分析,认为浙江省泥石流总体上与2 d短历时强降雨关系密切。其中,台风期泥石流主要由2 d降雨引发,影响泥石流发生的降雨历时一般不超过10 d;梅雨期泥石流主要由3 d降雨引发,影响泥石流发生的降雨历时一般不超过15 d。基于上述结论,进行了台风期泥石流临界雨量的计算,并选择"云娜"台风期间发生的18处沟谷泥石流作为检验样本进行检验,证明效果较为理想。     

降水变化、氮添加对鼎湖山主要森林土壤有机碳矿化和土壤微生物碳的影响

全球变化对土壤有机碳(SOC)存贮与分解的影响在全球碳(C)循环中具有重要地位.分别通过室内土壤培养法和氯仿熏蒸法,研究了降水变化和氮(N)添加处理对鼎湖山3种不同演替阶段的季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松针叶林SOC矿化和土壤微生物量碳(SMBC)的影响.结果表明:1)降水量增加能够提高森林演替晚期SOC累积矿化量和矿化速率,而对森林演替早期SOC累积矿化量和矿化速率没有显著影响(P>0.05).2)干旱条件(降水量减少)降低森林SMBC含量,且在鼎湖山季风林表层土壤(0～10 cm)中SMBC的减少达到显著水平(P<0.05).3)N添加处理对鼎湖山3种森林类型SOC累积矿化量、矿化速率以及SMBC都没有显著影响(P>0.05).未来关于SOC矿化对全球变化响应的研究,要综合考虑土壤有机质质量、C/N比例、外源性氮输入等因素的作用.图4表2参37     

热力耦合作用下深部煤层渗流规律试验研究

为了进一步揭示深部煤岩渗透率的变化规律,进行了高有效应力和高温条件下煤体渗透规律测定试验.结果表明:随着有效应力的增大,煤层渗透率呈现递减趋势;温度升高,煤体出现膨胀现象,渗透率减小.初步提出了热力耦合作用下含瓦斯煤渗透率影响机理,即温度升高,煤固体骨架膨胀,试件内部孔隙裂隙体积减小,瓦斯渗流通道减小,渗透率减小;有效应力增大,煤体孔隙裂隙被压缩,导致渗透率逐渐减小.     

生物炭对土壤有效态重金属的作用机制进展

为了深入探究生物炭对土壤有效态重金属变化的影响,研究重点从生物炭的直接和间接作用两个方面对重金属有效态的影响机制进行了归纳概述。直接作用是指生物炭利用自身较大比表面积、疏松孔隙、丰富官能团和矿物质来吸附固定重金属,进而影响重金属形态转化的过程,包括物理吸附、静电吸引、官能团络合、离子交换、阳离子-π、化学沉淀等多种机理;间接作用是指生物炭通过改变土壤理化性质或者微生物群落多样性来影响有效态重金属含量变化的过程,以化学和微生物机制为主。最后提出结论与展望,以期为土壤重金属污染生物炭修复技术的潜在应用提供理论基础。     

影像纹理窗口大小对山地阔叶林不同群落有效叶面积指数估测的影响

森林叶面积指数是陆地表面过程和地球系统气候模型的基本参数,更是森林结构的关键参数之一,已广泛应用于辐射、植物光合作用和降雨截流估测等方面。论文以川西南山地阔叶林5种不同群落类型为研究对象,基于地面调查的112个20 m×20 m样地和SPOT 5数据,运用5种图像处理技术,包括光谱反射率、植被指数、影像单波段纹理、简单波段比纹理和主成分纹理,提取相应影像信息,建立多元回归模型估算有效叶面积指数（LAIe）。结果表明：光谱反射率、单波段纹理参数和植被指数对LAIe估测能力相对较低,利用植被指数仅获得实测LAIe约65%的精度（R²=0.65,RMSE=0.28 m²/m²）;更为有效的是运用所有比值处理的纹理特征参数值来估测LAIe,可获得实测LAIe约74%的变异（R² =0.74,RMSE=0.20 m²/m²）;改进最理想的是利用主成分处理建立的回归模型（R²=0.85,RMSE=0.10 m²/m²）。不同群落的LAIe估测,整体上相应地优于研究区结果,其中栲群落决定系数R²更是高达0.89（RMSE=0.07 m²/m²）。对于研究区阔叶林以窗口7×7、9×9比较成功,而各群落以窗口9×9较好。因此比值处理、主成分处理的纹理特征参数引入及高空间分辨率数据的使用,能显著提高LAIe估测精度。