1951—2018年中国年降水量及气象干旱的时空变异

探求降水量及干旱时空变化特征及规律是当前水文学研究的重要课题。基于中国619个气象站1951—2018年的降水量数据,采用距平百分率法和Morlet小波分析等方法,揭示年降水量及干旱的时空变异。结果表明: 研究期间,中国年降水量空间上呈东南至西北阶梯递减的特征,多年降水量变化剧烈程度反之;地势二、三阶梯分界线左右区域降水量呈下降趋势,且多于20世纪60—70年代发生突变,其余地区呈上升趋势,大多数突变发生于20世纪90年代;温带大陆和温带季风气候区降水量主周期小。20世纪60年代至21世纪10年代,中国干旱区面积减少,半干旱区面积增加,特别是近10年干旱和半干旱区面积减小,半湿润区面积增大。在30°—40° N之间发现一条干旱南北差异分界线,分界线以北干旱次数远多于以南;干旱的主体区域在年代际的转移方向为西北中部→华北南部→华北北部,发生次数及分布范围逐渐减小。     

中国西北干旱区气温时空变化特征

依据我国西北干旱区95个站点1951-2008年月平均气温资料,运用经验正交分解法(EOF)、Morlet小波分析、MannKendall秩次相关检验法及气候趋势系数等方法剖析了西北干旱区气温场空间分布结构及多时间尺度下的变异规律和变化趋势.结果表明:西北干旱区气温存在3a、9a及准12a主周期;气温场空间分布以“相间复杂”型为主(对总体方差贡献为30.93％),基于此将西北干旱区划分为北疆子区、南疆子区、河西子区、青海子区及内蒙古子区.全区44.8％的年份气温属正常范围,15.5％年份异常偏暖,3.4％显著偏暖,13.8％年份偏冷,显著偏冷和异常偏冷年份均为8.6％.自90年代以来,西北干旱区开始增温,2001-2008年温度正距平值达6.9℃,正距平年数由80年代40％上升至100％.西北干旱区97.9％的地区呈现增温趋势,其中94.7％的地区通过信度0.01的显著性检验,96.8％的站点通过了0.05的显著性检验;增温幅度为0.02℃/10a-1.21℃/10a;并形成了北疆以富蕴(1.09℃/10a),南疆以喀什(0.22℃/10a),东疆以巴里坤(0.76℃/10a),柴达木盆地以小灶火(0.81℃/10a),河西地区以松山(0.08℃/10a),内蒙古西部以吉诃德(0.03℃/10a)为中心的增温区.     

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。     

基于SPEI指数的辽宁省生长季干旱时空特征

根据辽宁省50个气象站1961—2015年温度和降水资料,采用标准化降水蒸散指数(standardized precipitation-evapotranspiration index,SPEI)、线性趋势分析、突变检验、经验正交函数分解等方法,研究了辽宁省生长季干旱的时空分布特征。结果表明:近55年来,辽宁省生长季干旱指数以0.13 10 a~(-1)的速率显著下降,干旱整体呈现加剧趋势;20世纪60年代和70年代、80年代初到90年代中后期,干旱强度呈减弱趋势;80年代初、90年后期代初到2015年,干旱强度呈加剧趋势;1996年全省SPEI指数发生了突变性下降,干旱程度发生了突变性增强,其中,2000年全省有47个站点发生了干旱,干旱率高达94%,是近55年来干旱发生范围最大的年份,其次是1999和2014年,干旱率分别为92%和88%;全省SPEI指数的空间分布主要呈现全区一致型、东南与西北反向型、中部与其他地区反向型等3个模态,其中,全区一致型高值区包括葫芦岛沿海地区、锦州地区、沈阳地区、鞍山地区等,表明这些地区对干旱的反应最为敏感。时间系数序列显示出明显的下降趋势;东南与西北反向型中,空间系数0值线位于辽宁中部,呈东北西南向,0值线以西的辽西和辽北地区其空间系数为负值,而0值线以东地区的空间系数为正。时间系数序列的变化趋势不明显;中部及渤海沿岸与其他区反向型中,东南及西部地区空间系数均为正值,而其他区为负值。时间系数序列无明显变化趋势。     

基于标准化降水蒸散指数的呼伦贝尔草原干旱变化特征及趋势分析

呼伦贝尔草原是我国北方地区重要的防风固沙和水源涵养生态功能区,在气候变化的背景下,该区的草原畜牧业和旱作农业深受干旱的影响。研究该区干旱发生的特征及趋势,对当地采取适应气候变化对策具有重要意义。基于1960—2017年呼伦贝尔草原4个气象站逐月降水和气温资料,计算标准化降水蒸散指数(SPEI),并采用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析和R/S分析法分析了近58年呼伦贝尔草原年、季尺度的气候变化及干旱特征与趋势,并结合该区实际发生的灾害事件对SPEI指数进行了验证。结果表明:1)近58年来呼伦贝尔草原在气温显著上升,降水量减少的背景下干旱化趋势显著。2)该区域年尺度和季节尺度下干旱化特征具有差异性,其中,年尺度下,该区域SPEI指数以-0.218×10 a~(-1)倾向率呈显著下降趋势,1998年是干旱加剧的突变年,未来在11年尺度上有持续偏旱的趋势;季节尺度下,冬季SPEI指数显著增加,且未来在17年尺度上有持续偏湿的趋势,春、夏和秋季的SPEI指数均呈下降趋势,并分别在22年、9年和15年尺度上有持续偏旱的趋势。3)2000年以来,干旱发生的总频率尤其重旱和极旱的发生频率均显著高于其他年代;4)夏季和秋季分别是发生重旱和极旱次数最多的季节。5)SPEI指数在呼伦贝尔草原区的干旱监测与分析中具有较好的适用性。     

1981-2013华北平原气候时空变化及其对植被覆盖度的影响

基于1981—2013年华北平原气象数据,对华北平原近30a的气候时空变化趋势与突变情况进行分析,并结合GIMMSNDVI(1981—2006年)和MODIS-NDVI(2000—2013年)遥感数据,探讨气候突变影响下,华北平原1981—2013年植被覆盖度的空间分布和变化特征。结合生态学分区,从不同时空尺度出发,分析华北平原不同生态分区内气候因子与植被覆盖度在年代际、年际和月变化的相关关系。结果发现:(1)1981—2013年,华北平原气温整体呈现显著上升趋势(0.20℃/10a,P0.01),春季气温的升高、15℃等温线控制范围的扩大和年均温0℃等值线在华北平原的消失,是区域平均气温升高的诱因。华北平原降水整体呈现显著减少趋势(-1.75mm/10a,P0.05),其中秋季降水量减少过快,400—600mm降水等值线控制范围的扩大、600—800mm和800—1000mm降水等值线的范围的缩小,共同造成区域降水量的减少。四季气候倾向率的特征变化敏感区域主要位于北纬35°—39°之间。1991—1994年为华北平原气候的突变时期。(2)华北平原植被覆盖度总体呈现上升的趋势,呈增加趋势的面积占总面积的55%。人类活动不仅加速了区域植被覆盖度的降低,也加剧了降低速率的变快。(3)总体上,研究区月尺度植被覆盖度与气候因子的相关性高于年尺度的值。植被覆盖度与年降水量的偏相关性高于其与年均温的偏相关性。年均温对农业生态区和森林生态区的植被覆盖度的影响更大,草原生态区的植被覆盖度对年降水量的依赖性更强。在月尺度上降水量对植被的影响具有时滞效应。气温对草原生态区具有时滞效应,降水量对农业生态区具有时滞效应。(4)华北平原干热化的气候突变降低了植被覆盖度的增加趋势。从植被覆盖度出发,草原生态区对气候突变的响应最明显;从变化速率角度出发,农田生态区的响应最明显。就整体而言,人类活动的影响力还在持续增强,且呈现出在退化区的作用力高于改善区的趋势。气候突变后,出现了人类活动在植被覆盖度的改善区的相对作用力高于退化区的变化。     

藏北牧区地表湿润状况对气候变化的响应

利用1961～2006年藏北牧区6个站月平均最高气温、最低气温、降水量、风速、相对湿度、日照时数资料,应用Penman-Monteith模型计算得出潜在蒸散,分析了地表湿润指数的变化趋势、年代际变化特征及季节差异,并讨论了影响地表湿润指数的气象因子.研究表明:近46a藏北牧区年地表湿润指数呈现增大趋势,增幅0.01～0.05/10a;四季地表湿润指数大部分牧区也呈增大趋势,春、秋季增幅明显.近26a(1981～2006年)、季潜在蒸散表现为明显的减少趋势,降水量显现增多趋势,地表湿润指数增大趋势加大,以夏季最为突出.就年平均而言,藏北牧区20世纪60年代初、中期以高湿低温为其主要气候特征;20世纪60年代后期至80年代中期,表现为冷干型的气候特征;90年代初之后,气温持续升高,地表湿润指数显著增加,呈现以暖湿为主的年代际变化特征.湿润指数对降水量、相对湿度和气温日较差的响应最为敏感,而对日照时数和风速的响应也较为明显.     

西北干旱区气候和土地利用变化对水沙运移的影响——以小南川流域为例

认识区域水沙运移规律及其对气候和土地利用变化的响应能够为水土流失防治提供理论依据,是水土资源综合开发的重要前提.本研究以1963-2013年逐月实测气象、径流和泥沙资料为基础,结合20世纪80年代和2000年土地利用数据和归一化植被指数(NDVI)数据,采用Mann-Kendall趋势分析和突变检验方法,系统分析了西北干旱区典型小流域--小南川流域的气候和水沙长期变化特征,并识别了研究区土地利用及植被覆盖度变化特征.在对单要素变化充分解析的基础上,利用多元线性回归等方法,定量探讨了气候和土地利用变化对小南川流域水沙运移的影响机制,并明确了关键作用因子.结果表明: 小南川流域气温向两极化发展,降水量逐渐增加,总体气候变化趋势朝向暖湿方向,极端气候事件发生频率增加,且在20世纪90年代发生突变后,其变化速度和程度均进一步加剧.自20世纪80年代以来,随着经济社会发展,流域内耕地和城镇扩张,林地增加,自然生态环境向良性发展.在土地利用和植被覆盖度变化的主导驱动作用下,流域径流量和输沙量分别以1.7×10⁶ m³·(10 a)^-1和1.5×10⁸ kg·(10 a)^-1的平均速率呈减少趋势.定量化研究结果揭示了植被覆盖度和月平均最高气温是影响该区径流变化的最关键因子,而植被覆盖度和日最大降水量是影响输沙变化的最关键因子.在当前气候变化背景下,生态修复是防止干旱区流域水土流失的最有效途径之一.     

西北干旱区气候变化及其对生态环境影响

在全球气候变化的大背景下,中国西北干旱区气候在过去50 a也发生了相应的变化,对该区域的生态环境已经产生了较大程度的影响.利用西北干旱区128站点1961-2010年逐日气温降水量资料,结合DEM数据和GIDS插值分析方法,探讨了西北干旱区气候变化特征及其对生态环境的影响.结果表明:西北干旱区气温普遍升高,但变暖的幅度因季节和地域而存在差异,其中冬季增暖最为明显(0.506℃·10 a-1),夏季增暖缓慢;增温趋势最大区域主要在伊犁河谷、塔城等地区,天山东部和祁连山区变暖趋势也较大,天山中部及沙漠周边地区变暖趋势一般;降水量也呈增加趋势,年和冬季降水增加显著,春季降水有逐步增加的趋势,秋季降水增加则比较缓慢;降水变化趋势山区最大,干旱区东部、沙漠腹地及周边地区有下降趋势;近几十年来西北干旱区气候的暖湿化趋势,导致冰川强烈的消融退缩,对干旱区水资源和生态环境产生重大影响;而沙尘暴频次减小主要与新疆和内蒙古等沙源区向暖湿化发展有关,由暖干化向暖湿化转型对沙尘暴的发生有一定的弱化作用.湖泊水位的升降、面积的变化对气候变化有一定的响应.     

中国西北干旱区蒸散发时空动态特征

利用MODIS ET数据集中2000—2014年的地表实际蒸散发量产品,运用变异系数、Theil-Sen median趋势分析与MannKendall检验和Hurst指数法,研究了中国西北干旱区蒸散发的空间格局、不同维度的空间异质性和时间变化特征及未来趋势预测。结果表明:(1)2000—2014年全区蒸散发量总体较小,蒸散发量小于200 mm的区域占总面积的38.329%。在空间上ET自山区向两侧平原减少,不同土地覆盖的ET大小为:林地农用地草地稀疏植被。受降水和土地覆盖的综合影响,ET的高值区(400 mm)主要在降水丰富的山区林地和草地,而低值区(200 mm)主要在降水较少的平原稀疏植被区和草地。(2)近15年全区蒸散发变异程度不明显,以相对较低的波动变化为主。各亚区内波动较低区域的比例为:北疆天山祁连山内蒙西部河西走廊南疆。(3)15年间全区年均蒸散发量呈波动变化,总体有微弱的减小趋势,变化率为-0.9348 mm/a。基于像元尺度的分析也表明全区ET以减小的变化趋势为主,但各亚区的减小程度各异:天山内蒙西部河西走廊北疆祁连山,仅南疆有增加趋势。(4)全区ET的Hurst指数均值为0.689,Hurst指数大于0.5的范围所占比例为80.033%,未来全区蒸散发的变化趋势以持续性减小为主。其中22.003%区域的变化趋势无法确定。未来各亚区ET的减少趋势为:内蒙西部天山河西走廊北疆祁连山南疆。     

影响水稻光合日变化的酶和相关因素的分析

水稻叶片的最大光合速率出现在上午１０：００时,Ｒｕｂｉｓｃｏ初始活力也在此时达到最大,然后逐渐降低,下午１４：００时略上升后又下降．Ｒｕｂｉｓｃｏ初始活力与光合速率之间极显著相关,相关系数为 ０．９４７４．运用相关性分析、回归分析、通径分析,对晴（有时有云）天气水稻叶片的光合速度、光合关键酶及有关因素的日变化进行综合评估,结果发现中午光合下降主要来自气孔限制,同时Ｒｕｂｉｓｃｏ活性也下降;Ｒｕｂｉｓｃｏ活性是影响光合日变化的又一重要生化因子．体内Ｒｕｂｉｓｃｏ活性受Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶的调节．     

甲醇对酵母过氧化氢酶活性的影响机理研究

将酵母过氧化氢酶加入一定比例的甲醇,测定其活性变化。结果表明:在含2%甲醇时酶活比对照提高4026%。将粗酶液用70%饱和度的硫酸铵盐析后离心所得的上清液再加入硫酸铵至80%饱和度,离心的沉淀溶解在缓冲液中,上SephadexG75柱,分离出的有酶活性的蛋白峰经电泳得一条蛋白带,说明过氧化氢酶已经被提纯到电泳纯。光谱分析发现,甲醇处理后过氧化氢酶纯酶的吸收光谱和荧光发射光谱与未经处理的比较基本不变,而差示光谱出现明显的正峰和负峰。由动力学分析可知,在甲醇中,过氧化氢酶的Vmax和Km值均有不同程度提高 。     

凡纳滨对虾各月龄性状的主成分与判别分析

为了研究凡纳滨对虾各性状增长规律和判定最佳生长季节凡纳滨对虾的体格与月龄的关系,选择1～6月龄凡纳滨对虾各1000只,选择全长、体长、第一腹节背高、第三腹节背高、第一腹节背宽、头胸甲长和体重共7个性状,进行主成分与判别分析.结果表明:各月龄凡纳滨对虾性状之间均呈现显著的正相关(P<0.01), 其中以全长与体长的相关性最为明显,1月龄凡纳滨对虾体重与形态性状的相关系数较小.各月龄凡纳滨对虾的主成分有所不同,1～2月龄凡纳滨对虾的第一主成分为长度因子,第二主成分为宽度因子,第三主成分为高度因子;3月龄凡纳滨对虾的第一主成分与1～2月龄凡纳滨对虾一致,但第二主成分为高度因子,第三主成分为体重因子;4～6月龄凡纳滨对虾的第一主成分为体重因子,第二主成分为高度因子,第三主成分为宽度因子.1～3月龄凡纳滨对虾形态性状的增长优先于体重, 4～6月龄凡纳滨对虾体重优先于形态性状的增长.错过最佳生长季节的凡纳滨对虾的与体格大小相符的月龄可通过建立的判别式来判断,总的判别准确率为98.98%,其中2～4月龄凡纳滨对虾的判别准确率为100%.     

Some remarks about the analysis of active control studies

In an active-controlled trial, the experimental treatment can be declared to be non-inferior to the control if the confidence interval for the difference excludes a fixed pre-specified margin. Recently, some articles have discussed an alternative method where the data from the current study and placebo-controlled studies for the active control are combined together into a single test statistic to test whether a fixed fraction of the effect of the active control is preserved. It has been shown that, conditional on nuisance parameters from the active-controlled study, a fixed margin can be defined that will be operationally equivalent to this latter method. In this article, we will discuss statistical properties associated with these approaches. Specifically, the interim monitoring boundaries and level of evidence will be considered.     

Discrimination of higher plant calluses based on embryogenic capacity and taxonomic classification by pyrolysis mass spectrometry

Pyrolysis mass spectrometry (PyMS) is a rapid, simple, high-resolution analytical method based on thermal degradation of complex material in a vacuum, and has been widely applied to the discrimination of closely related microbial strains. Minimally prepared samples of embryogenic and non-embryogenic calluses derived from various higher plants (sweet potato, morning glory, Korean ginseng, Siberian ginseng, and balloon flower) were subjected to PyMS for spectral fingerprinting. A dendrogram based on the unweighted pair group method, with arithmetic mean of pyrolysis mass spectra, divided the calluses into Siberian ginseng embryogenic callus and the others, which were subsequently divided into embryogenic and non-embryogenic callus groups, regardless of plant species from which the calluses were derived. In the non-embryogenic callus group, the dendrogram was in agreement with the known taxonomy of the plants. These results indicate that PyMS analysis could be applied for discriminating plant calluses based on embryogenic capacity and taxonomic classification.     

Phenotypic evaluation of genetic variability and selection of yield contributing traits in chickpea recombinant inbred line population under high temperature stress

Heat is a major abiotic stress that drastically reduces chickpea yield. This study aimed to identify heat-responsive traits to sustain crop productivity by screening a recombinant inbred line (RILs) population at two locations in India (Ludhiana and Faridkot). The RIL population was derived from an inter-specific cross between heat-tolerant genotype GPF 2 (C. arietinum L.) and heat sensitive accession ILWC 292 (C. reticulatum). The pooled analysis of variance showed highly significant differences for all the traits in RILs and most of the traits were significantly affected by heat stress at both locations. High values of genotypic coefficient of variation (19.52–38.53%), phenotypic coefficient of variation (20.29–39.85%), heritability (92.50–93.90%), and genetic advance as a percentage of mean (38.68–76.74%) have been observed for plant height, number of pods per plant, biomass, yield, and hundred seed weight across the heat stress environments. Association studies and principal component analysis showed a significant positive correlation of plant height, number of pods per plant, biomass, hundred seed weight, harvest index, relative leaf water content, and pollen viability with yield under both timely-sown and late-sown conditions. Path analysis revealed that biomass followed by harvest index was the major contributor to yield among the environments. Both step-wise and multiple regression analyses concluded that number of pods per plant, biomass and harvest index consistently showed high level of contribution to the total variation in yield under both timely-sown and late-sown conditions. Thus, the holistic approach of these analyses illustrated that the promising traits provide a framework for developing heat-tolerant cultivars in chickpea.Supplementary InformationThe online version contains supplementary material available at 10.1007/s12298-021-00977-5.     

Normal Approximations of Exact Tests in Configural Frequency Analysis

The most common tests for types and antitypes in configural frequency analysis are normal approximations of exact tests. In the paper such statistics under the complete independence model and under the fixed margins model are discussed. It turns out that these test statistics are not acceptable when the number of simultaneously performed tests is large or when the expected frequencies are small. In these cases, the use of exact tests is advocated and some existing computer programs for such tests are indicated. A normal approximation based on the strong version of the De Moivre-Laplace limit theorem is also discussed. Empirical examples are given from longitudinal data describing psychological development of boys.     

Comparison of the Halving of Tablets Prepared with Eccentric and Rotary Tablet Presses

The aim of this study was to compare the densification of powder mixtures on eccentric and rotary tablet presses and to establish relationships with the halving properties of the resulting scored tablets. This is an important problem because the recent guidelines of EU require verification of the equal masses of tablet halves. The models of Walker, Heckel, and Kawakita were used to describe the powder densification on the two machines. The calculated parameters revealed that the shorter compression cycle of rotary machines results in poorer densification and lower tablet hardness at a given compression force. This is manifested in poorer halving properties, which are influenced mainly by the hardness. Better densification improves the halving even at lower tablet hardness. This demonstrates that these parameters can be good predictors of tablet halving properties.     

土壤中微生物含量影响因素的统计方法分析

【目的】采用多元方差分析、多元线性回归分析、通径分析等统计方法,并利用多元统计方法对土壤中微生物含量进行分析。【方法】通过研究这3种常用统计方法的原理、应用条件、适用于解决的问题等,用不同的方法分析影响土壤中微生物含量的各种因素,利用SPSS软件求解。【结果】得出不同降雨量下土壤中的微生物含量存在差异性;铵态氮含量和海拔高度与变形菌门含量呈显著的线性关系,土壤中变形菌门含量随着铵态氮含量增多而增多,且铵态氮含量对变形菌门含量所起的直接作用最大;土壤中铵态氮含量、总氮量和海拔高度与放线菌门含量呈显著的线性关系,且均为负相关;其中总氮量对土壤中放线菌门含量的变化所起的负面作用最大,但铵态氮含量对放线菌门含量所起的直接作用最大。对比描述性统计方法与多元方差分析方法可知,应用描述性统计方法只能得出降雨量是影响土壤中不同细菌群落相对含量的因素之一,而不知降雨量对微生物含量变化的影响程度,6个梯度降雨量引起地显著差异究竟是由哪种微生物引起的,方差分析方法可以解决以上的问题。对比多元线性回归分析方法与通径分析方法可知,多元线性回归分析得出的相关系数只能表示铵态氮含量、总氮量和海拔与变形菌门含量(放线菌门含量)之间关系的密切程度,但无法解释和分析这种关系的构成和来源,通径分析方法可以解决这个问题。【结论】通径分析方法在分析相关问题时要优于多元线性回归分析方法,通径分析比多元线性回归分析方法更能体现因素对变形菌门含量(放线菌门含量)的直接影响和间接影响,分析结论更直观、更能说明问题。