夏季绿洲生态环境对荒漠背景地表能量过程的扰动

利用观测试验资料,对比分析了夏季典型晴天敦煌绿洲与周围荒漠戈壁背景地表过程的差异,揭示了绿洲生态系统对干旱区荒漠背景地表过程的扰动特征。结果表明:绿洲地表净辐射日平均要高出周围荒漠戈壁背景60 W/m2以上,约占绿洲净辐射的1/4以上。对绿洲高出的净辐射贡献最大的是绿洲相对低的地表长波辐射,其次是较高的太阳总辐射。而绿洲相对较低的大气长波辐射对高出的净辐射有较大的负贡献,特别是地表反射辐射也有很小的负贡献。绿洲高出的地表净辐射主要贡献于加强潜热和地热流量,还有一部分被绿洲地表能量不平衡差额所占,它实际上可能由一般地表热量平衡所不考虑的垂直热量平流来输送。而绿洲明显低于荒漠背景的感热通量则节省了一部分净辐射能量。     

民勤绿洲生态需水与生态恢复对策

生态需水是当前水问题的一个研究热点,对于生态环境急剧恶化的内陆干旱区,这一研究尤为紧迫。以民勤绿洲作为研究区,采用阿维里扬诺夫估算方法,对其生态需水量进行了计算。结果表明,民勤绿洲现有植被最低生态需水量为1.4927×108m3,而目前的生态用水量只有0.3525×108m3,远没有达到维持极限抗性面积下的生态需水量。民勤绿洲生态用水的严重不足,主要是受到农田灌溉用水的严重挤占,从而加快了生态环境的日益恶化。通过分析,提出了生态恢复的对策与建议。     

农作物需水量随气候变化的响应研究

利用甘肃省近80个气象站1961~2000年的常规气象观测资料以及夏秋主要粮食作物平均生育期资料,采用FAO推荐的Penm an-M on te ith公式结合作物系数,计算了各站夏秋主要粮食作物的需水量,分析作物需水量随时间和空间的变化特点以及对气候变化的响应.结果表明:农作物需水量与种植区的气候类型关系十分密切,从干旱-半干旱-半湿润-湿润地区其需水量呈现减小的趋势,越是干旱的地区作物需水量越大,越是湿润的地区作物需水量越小.作物需水量随气候变化的响应比较明显,在干旱、半干旱地区表现尤为突出.不同作物品种需水量相差较大,对气候的响应机制也有差异,一般来说夏粮的需水量小于秋粮,夏粮需水量对气候变化的响应比秋粮敏感.     

中国西北地区降水量及极端干旱气候变化特征

采用1960—2011年西北地区111个观测站逐日气象资料,利用FAO Penman-Monteith模型,计算出各气象站的潜在蒸散量,由此计算出各站的湿润指数,并对其进行标准化,统计极端干旱发生频率。对西北全区和不同自然区的降水量及极端干旱发生频率的时空变化特征进行了探讨分析。结果表明:近52年来西北全区年降水量变化倾向率表现出微弱的上升趋势,平均每年上升0.17 mm。由该区年降水量变化的空间差异,可将研究区划分为3个部分:明显增加区、轻度增加区、减少区。西北全区极端干旱发生频率的平均值为3.8月/a,气候变化倾向率总体上表现出明显的下降趋势,平均每年下降0.011月。根据西北地区极端干旱发生频率变化的空间差异,也可将研究区划分为3个部分:明显减少区、轻度减少区、增加区。极端干旱发生频率与降水量和平均气温表现为显著的负相关性,与无雨总日数呈现出显著的正相关性。     

西北旱寒区地理、地形因素与降雨量及平均温度的相关性——以甘肃省为例

地理、地形因素是影响西北旱寒区农业种植结构和生态保育的重要因素之一。以甘肃为例,在遥感和GIS技术支持下,选取该地区122个气象站点的1980、1990、2000年3个年份各月降雨量和平均气温作为数据源,分析了各月降雨量和平均气温与经纬度、海拔、坡向、坡度之间的相关关系。结果表明,降雨量与经度、纬度和海拔3个地理、地形因子相关性较大,与坡度和坡向无显著性相关;降雨量和纬度之间存在普遍的显著性负相关,平均偏相关系数在0.5以上。另外,月平均气温与经度、海拔具有很高的显著性负相关,其中平均气温与海拔之间的偏相关系数达到0.9以上,但与坡度和坡向的相关性不显著。更进一步,分析了3个年度各月的月平均气温与纬度之间的关系,虽然气温和纬度之间存在一定的相关性,但随着年份的变化,温度与纬度具有显著性相关的月份数在减少,并且在存在相关性的月份中,气温同纬度之间的偏相关系数也在逐年减小,纬度对温度的空间分布的影响正逐渐变弱。研究结果支持了中国西北干旱区范围正向东南扩展的结论,并为全球变化下旱区农业生态系统管理提供理论潜力。     

敦煌绿洲夏季典型晴天地表福射和能量平衡及小气候特征

利用“我国西北干旱区陆－气相互作用试验”加强期（IOP）在甘肃省敦煌录洲观测的资料,系统地分析了夏季典型晴天敦煌地表辐射收支和地表能量平衡特征及小气候特征,结果发现：敦煌绿洲总辐射特别大,其峰值高达1038．1w.m^-2,地表净辐射也高于其它地区,白天能超过600w.m^-2,在地表能量分配中,感热,潜热和地热流量的日积分值的量级相当,白天地热流量比潜热要大,几乎与感染相当;地表反照率除中乖比较接近荒漠戈壁的值外,其它时候均明显比荒漠戈壁的值小：B比在白天1－2之间,比一般灌溉地区要大,地表能量不平衡差额较大,这可能与水平热能量的影响有很大关系,另外,还首次发现了比较可观的下沉气流,部分证实了绿洲与荒漠之间存在的热力环流。     

黄土高原半湿润区气候变化对冬小麦生长发育及产量的影响

利用黄土高原半湿润区西峰农业气象试验站冬小麦生长发育定位观测资料、加密观测和对应平行气象观测资料,分析气候变化对冬小麦生长发育的影响,以及冬小麦穗干重生长与气象条件的关系。结果表明,研究区域降水量年际变化呈波动变化,20世纪90年代降水量最少。降水量存在3、8a的年际周期变化。气温年际变化呈上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率为0.325℃/10a。作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,干燥指数变化曲线线性拟合倾向率为0.069/10a,20世纪90年代至2010年明显趋于暖干化。受气候变暖的影响,冬小麦播种期每10 a推后2—3d,返青期每10a提前4—5 d,开花期和成熟期每10a提前5—6 d。冬小麦越冬期每10a缩短5—6 d、全生育期每10a缩短7—8 d。冬小麦返青后第83天开始,穗干重的生长由缓慢转为迅速生长阶段,从返青后第101天开始,其生长从迅速生长又转为缓慢生长,在返青后的第87天,穗的干物质积累速度最大。由于气候变暖,冬小麦生育期大部分时段热量充足。播种—越冬前和拔节—开花期产量对气温变化的响应十分敏感;降水量的影响函数同温度的影响函数呈反相位分布,除成熟期降水量对产量形成为负效应外,其余时段降水量对产量影响均为正效应,而在冬小麦播种期和返青—拔节期产量对降水量变化的响应也十分敏感。     

播期对陇中黄土高原半干旱区马铃薯生长发育及产量的影响

在气候变化的背景下,为了探寻陇中黄土高原半干旱区马铃薯的适宜播种期,2010年在甘肃定西进行了马铃薯分期播种试验,并对不同播期条件下马铃薯生长发育及产量形成进行了分析.结果表明:随着播期的推迟,马铃薯全生育期缩短,株高出现明显变化,单株干物质最大积累速率提前;从不同播期来看,5月27日播种的植株高度、叶面积指数、单株干物质积累量和最大积累速率均最大,马铃薯块茎鲜重的增长过程呈“慢-快-慢”S型曲线;块茎鲜重最大积累速率出现的时间随播期的推迟而提前;产量数据的方差和多重比较分析结果表明,播期是影响产量的主要因素,其中5月27日播期的丰产性最好;对各播期不同生育期的气候条件进行比较表明,5月底或6月初是陇中黄土高原半干旱区马铃薯的适宜播种时间.     

甘肃马铃薯种植布局对区域气候变化的响应

基于甘肃省地面气象观测站1961—2008年气象观测资料和马铃薯生长条件,选择最佳小网格推算模型推算出500m×500m的高分辨率的网格序列;确立马铃薯种植适宜性气候区划指标,结合地理信息资料,运用GIS技术,开展马铃薯种植适宜性动态气候区划。结果表明:气候变化使马铃薯最适宜区和适宜区面积分别减小35%和3%,次适宜区和可种植区面积分别扩大18.5%和6.6%,不适宜区面积缩小2.0%。提出了马铃薯应对气候变化建议:各地应根据气候特点,调整作物布局;适当调整播种日期,躲避影响马铃薯产量的春霜冻、块茎形成期的高温危害及伏期干旱等;采取多种农业措施,扩大马铃薯种植面积,提高复种指数。预计随着未来气候进一步变暖,该地区的马铃薯生长发育、产量和结构布局将会继续受到影响,研究成果可为甘肃马铃薯生产以及适应气候变化提供科学参考依据。