西南地区农业洪涝等级指标构建及时空分布特征

利用西南农业区341个气象站1961—2010年的逐日降水量资料,结合灰色关联分析,以重庆市单站洪涝指标为原型,对该指标降水量临界值进行幅度为-50～+50 mm、步长为1 mm的增减,得到该区域各省份相对应的101个洪涝指标,并结合基于各洪涝指标计算得出的洪涝发生强度与农作物洪涝实际受灾程度的相关性、指标与历史洪涝灾害记录的吻合性以及分省指标的可比性,确定了各省农业洪涝等级指标,同时,分析了该区域农业洪涝灾害的时空分布特征.结果表明： 构建的云南指标为原指标+16 mm,贵州指标为原指标+30 mm,四川-重庆指标为原指标+40 mm,指标定义的洪涝指数与各省份受灾率的相关系数分别为0.314（P<0.05）、0.553（P<0.01）和0.305（P<0.05）,指标与历史灾害记录的吻合性较高.1961—2010年,云南、贵州、四川-重庆洪涝发生较严重的年代分别为20世纪80年代、20世纪90年代、20世纪80年代和21世纪初,洪涝多发区分别位于云南西南和东南部、贵州西南部和四川盆地的西部和东北部.     

长江中下游地区若干湖泊水质的多元分析与比较

1996年11月-1998年11月,对鄱阳湖等长江中下游若干浅水湖泊进行了水化学分析,并进行了主要水质指标(包括透明度、pH值、总氮、总磷、氨氮和硝酸盐等)的季节变动规律,并对这些指标进行了方差分析。结果表明:不同利用方式的水体间除硬度、碱度和T-N在几个湖区间的差异较小外,其它各项指标的差异均较显着;季节间除硬度、碱度、Ca、Mg和T-P外,其余各项指标在季节间的差异均较显着,说明其季节变动均不稳定。       

长江中下游地区水稻孕穗开花期高温发生规律及其对产量的影响

以长江中下游平原7个省(市)的19个地区作为样点,统计分析了各样点近36年(1970—2005年)水稻始穗前15d至始穗后20d内日最高气温≥35℃的时空分布特点;并根据全球气候渐变模型GISS GCM Transient B Runs生成的研究区域2030、2050年的气候渐变情景,分析了该地区未来水稻孕穗开花期≥35℃高温逆境的时空演变趋势。结果表明:近36年来长江中下游的早稻孕穗开花期出现高温日数的上升趋势显著,未来气候情景下水稻逆境指标出现日数最多的是单季稻,其次依次为早稻、后季稻;双季稻种植区,在未来气候变化中,长江中游地区温度逆境出现日数将大于下游地区。研究区域水稻气候产量的增减与该地区水稻逆境指标的关系说明,高温导致的颖花败育是水稻减产的重要原因;未来气候变化的两种(2030、2050)情景下,长江中游地区的减产幅度大于长江下游地区,减产幅度最大的是长江中游地区的后季稻。     

基于土地利用变化情景的城市暴雨洪涝灾害风险评估——以深圳市茅洲河流域为例

近年来频发的暴雨洪涝成为威胁城市可持续发展的主要灾害类型,而土地利用变化改变了区域原有的景观结构和水文过程,是城市暴雨洪涝灾害风险加剧的重要诱因,定量探讨土地利用变化对暴雨洪涝灾害及其风险影响具有重要意义。以深圳市茅洲河流域为例,基于CLUE-S模型、SCS模型及等体积淹没算法等,对12种暴雨洪涝致灾-土地利用承灾情景下的城市暴雨洪涝灾害风险进行定量模拟。研究结果显示,相同土地利用空间格局下城市暴雨洪涝灾害随暴雨致灾危险性增加风险加剧显著;在同等致灾危险性水平下随建设用地面积增加,中等风险和高风险区面积均呈现较为明显的增加趋势,中、高风险区面积与建设用地面积的增加率表现出较高的协同变化特征;以50年遇危险性水平为例,随着建设用地面积由基期的15368.85hm~2增加至近期16076.07hm~2和远期16750.89hm~2,高风险区面积由254.07hm~2增加至276.48hm~2和286.2hm~2。由此可见,尽管暴雨强度的增加是城市暴雨洪涝灾害风险加剧的根本诱因,但是以建设用地面积增加为表征的土地利用变化对暴雨洪涝灾害风险的影响不容忽视。     

应对暴雨洪涝灾害的平原城市生态水文调节服务供需评估——以天津市为例

生态水文调节服务是生态系统服务的重要组成,能够有效调节地表径流,缓解暴雨洪涝灾害。但由于城市建设扩张、生态环境退化、极端降雨频发等因素,导致生态水文调节服务出现供需失衡。平原城市中地形水动力较弱及城市发展需求高的特征更是加剧了这种现象。基于生态系统供需视角,以生态水文调节率表征城市生态水文调节服务的生态供给,以暴雨洪涝风险表征城市生态水文调节服务的社会需求,构建应对暴雨洪涝灾害的平原城市生态水文调节服务供需研究框架。以典型平原城市天津市为例,应用SWAT模型、随机森林模型和ArcGIS定量测度城市生态水文调节服务供需水平,划分四种供需空间匹配类型,识别供需失衡关键区域,并进行五级规划干预等级分区。结果表明：(1)供给能力呈现“东南沿海高,西北近山低”的空间分布;需求水平表现出“多中心聚集,圈层向外递减”的分布规律。(2)供需空间分布呈现正相关关系,低供-低需在四种供需匹配类型中占据主导,同时空间聚集性最明显。(3)规划干预分区存在明显的空间差异,优先干预区占比5.41%,整体与建成区分布一致,大部分集中在市内六区,其次分布在滨海新区核心区,是未来规划治理的重点。研究结果为城市规划管理从...     

基于时空数据挖掘技术的华东区域暴雨时空特征

基于TRMM 3B42降雨数据,构建5个年尺度的时间序列参数,结合数据挖掘和GIS空间分析技术,分析2003—2015年中国华东区域暴雨时空特征.结果表明: 2003—2015年,研究区年降水量与年暴雨降水量空间分布较为相似,年降水总量呈略微上升的趋势,年暴雨降水比例的时间波动较显著;暴雨降水空间分布在南北方向的差异性明显强于东西方向;年暴雨频次的时间波动较小但空间差异显著;年暴雨降水呈现向北偏移的趋势;5个变量的变化趋势均表现出较强的空间差异性,且大部分像元呈不显著的增加(或减少)趋势.     

气候、径流及河漫滩湿地淹没状态耦合关系研究——以海拉尔河下游段为例

海拉尔河是内蒙古自治区重要河流,对维持地区生态平衡具有极其重要的作用。选取海拉尔河下游河段作为研究对象(以下称海拉尔河),以遥感、气候、水文数据为基础,基于淹没频率模型分析探讨河漫滩湿地淹没情况对气候变化的响应。研究表明：海拉尔河气候近三十年呈现干冷变化趋势,多年平均降雨量356.45mm,年均减少11.64mm,多年平均温度-0.2℃,年均减少0.01℃;年径流呈减少趋势,年均减少2.05×10⁸m³;温度下降导致冻土的增加,融雪补给径流减少,从温度层面上对径流产生影响,降雨直接补给径流,降雨减少,径流减少;各淹没频率下的淹没区域,受影响程度不同,大于80%极高淹没频率区受径流影响最小,0—20%极低频率区域受径流变化影响最大;气候-径流-淹没状态存在耦合关系,由于温度下降,研究区冰封时间增长,抑制春季径流的产生,降雨减少,夏秋季的径流延迟,影响河漫滩湿地水份供应,进而减少河水出槽次数,影响河漫滩湿地淹没状态。研究成果可为海拉尔河生态环境保护以及水资源开发利用提供理论支持。     

长江中下游湖泊软体动物的多样性及分布现状

长江中下游流域是我国淡水贝类多样性最为集中的地区,然而由于人类活动的影响,淡水贝类已成为高度濒危的类群。为有效保护淡水贝类的多样性,我们于2003年6月-2005年5月对长江中下游流域13个水体软体动物的多样性及分布进行了调查。共采集到软体动物69种(中国特有种42种),隶属于腹足类9科14属29种和瓣鳃类5科17属40种。其中,蚌科和田螺科是种类数最多的两个科,分别占总种类数的50.7%和14.5%。不同类型湖泊软体动物种类数的差别较大。通江湖泊所占种类数相对丰富,尤其是适应流水的种类,如河螺属、短沟蜷属及蚌科的种类。大型通江湖泊鄱阳湖和洞庭湖软体动物的种类数和特有种数分别66种和40种,分别占总种类数和总特有种数的95.7%和95.2%。阻隔水体所占种类数相对较少,种类数为4-19种。与历史资料相比,长江中下游湖泊软体动物的种类数和特有种数均减少50%左右,且多数种类的分布范围也明显缩小。造成贝类资源衰退的可能原因主要是江湖阻隔所引起的整个江湖复合系统栖息地和水文情势的改变,其他的人为活动如过度捕捞、围垦及废污水的过度排放等也可能是其中的重要原因。     

黄河三角洲石油化工区农田土壤-玉米体系PAHs的分布特征及风险评价

为明确黄河三角洲石油开采区表层土壤和玉米中多环芳烃（PAHs）的含量及其污染水平,采集农田土壤和玉米各71个样品,检测农田土壤和玉米各部位中16种PAHs含量,并采用内梅罗指数法和健康风险评价模型评估了农田土壤中多环芳烃的生态健康风险。结果表明,农田土壤、玉米根、茎和叶中多环芳烃的含量分别为256.6-1936、291.4-680.9、324.9-527.9、289.5-2400 μg/kg。农田土壤中多环芳烃以4-6环为主。多环芳烃在玉米根茎叶富集系数大小排序为：叶 > 茎 > 根。玉米不同组织中PAHs浓度与相应农田土壤中PAHs浓度的进行相关分析结果表明,农田土壤中PAHs含量与玉米根、茎中PAHs含量均存在极显著正相关关系,相关系数分别为0.98（P<0.01）、0.98（P<0.01）,表明玉米根和茎的多环芳烃主要来源于农田土壤中,农田土壤中PAHs的含量影响着PAHs在玉米根茎中的积累和分布。玉米叶中PAHs含量与农田土壤中PAHs含量与玉米根、茎中PAHs含量不存在相关关系,表明玉米叶中多环芳烃并非来自土壤中PAHs的迁移,可能来源于大气。内梅罗指数结果表明,农田土壤PAHs达到了中度污染,其中BaA、Pyr和BbF达到了偏重污染;健康风险评价结果表明,农田土壤PAHs对儿童和成人的平均非致癌风险分别为0.44和0.12（均小于1）,表明农田土壤多环芳烃对成人和儿童的非致癌风险是可接受;农田土壤PAHs对儿童和成人的平均致癌风险分别为3.6×10^-5、9.0×10^-6,没有超过致癌风险水平上限（10^-4）,致癌风险尚在可接受范围内。3种暴露途径中,皮肤接触是土壤PAHs的最主要暴露方式,其次是经口摄食,吸入暴露途径甚微,可忽略不计。PAHs对儿童健康的威胁风险要大于成人,所以应尽可能避免儿童直接接触或误食土壤等其他介质的污染物。     

吉林省农业气象干旱灾害的风险分析及区划

利用1961-2010年吉林省50个站气候观测资料、1981-2010年干旱灾情和农业经济资料,基于灾害风险系统分析理论、农田水分平衡法和综合灾害风险指数法,在分析干旱对吉林省农业影响致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性和防旱减灾能力的基础上,应用加权综合法得到不同单元的综合风险度指数;基于GIS技术,开展了干旱对吉林省农业影响的风险区划.结果表明:致灾因子危险性的高值区分布在西部的白城和松原大部分地区,孕灾环境敏感性的高值区分布在白城地区、松原地区、四平地区北部和通化地区南部,承灾体脆弱性的高值区主要分布在经济较发达的松原大部分地区、长春大部分地区、四平地区等,防旱减灾能力的高值区分布在松原、长春、四平、吉林和通化市区及其周边地区.考虑各因子的综合风险度,干旱对吉林省农业影响的风险可分为高风险、次高风险、中等风险、次低风险和低风险5个等级,其中,高、次高风险主要分布在吉林省中西部的白城、松原、长春和四平地区.     

玉米/花生间作行比和施磷对玉米光合特性的影响

试验于2014—2015年设玉米/花生间作2∶2(R₁)、2∶4(R₂)和2∶8(R₃)三种间作模式,研究了间作行比和施磷对玉米冠层光照日变化、功能叶的SPAD值、光合-光强响应曲线和光合-CO₂响应曲线的影响,以探究间作玉米适应强光的光合机理.结果表明: 间作玉米冠层日均光照表现为R₃>R₂>R₁;大口期至灌浆期,间作玉米穗位叶的SPAD值、表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、光饱和时的最大净光合速率(LSP_n)、羧化效率(CE)、最大电子传递速率(J_max)、磷酸丙糖利用率(TPU)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)和净光合速率(P_n)均表现为R₃>R₂>R₁,胞间CO₂浓度(C_i) 则为R₁>R₂>R₃;蜡熟期R₃间作玉米的AQY、LSP_n、g_s、CE、J_max和TPU均低于R₂间作玉米;施磷能提高AQY、LSP_n、CE、V_{c max}、J_max和TPU等光合参数.这说明间作玉米g_s、AQY、CE、V_{c max}、J_max和TPU随着光强增加逐渐提高是其增强利用强光能力的关键,但超过一定光强易早衰,施磷肥有助于增强玉米对强光的利用和延缓叶片衰老.     

玉米花生间作对玉米光合特性及产量形成的影响

为了进一步揭示玉米花生间作体系中玉米间作产量优势的光合机理,于2010—2011年在河南科技大学试验农场研究了间作玉米功能叶的光-光响应曲线和光-CO2响应曲线特点、荧光参数、叶绿素含量与构成、干物质积累及灌浆速率。结果表明:间作提高了玉米功能叶片的叶绿素含量,改变了叶绿素构成,显著提高了净光合速率,延缓衰老;间作提高了玉米光补偿点、光饱和点、光饱和时的最大净光合速率、表观量子效率和羧化效率,显著降低了CO2补偿点;PSⅡ的实际光化学效率、PSⅡ的最大光化学效率和光化学猝灭系数变化不明显。间作明显提高玉米生育后期单株干物质,主要在于促进了籽粒的生长,显著提高玉米产量,偏土地当量(PLER-M)高于其所占面积比例的106.6%—120.3%,表现出明显的间作产量优势。这说明间作玉米产量间作优势主要来源于其生育后期净光合速率的提高,促进光合物质向籽粒的分配,净光合速率的提高是通过羧化效率和表观量子效率的提高,增强CO2的固定能力实现的,而非是光能传递、转化效率的提高。     

长江上游长鳍吻鮈的种群特征及其物种保护

根据2005—2007年对长江上游攀枝花、宜宾、合江、木洞、万州江段渔业资源调查资料,运用体长频率分析法(FiSATⅡ软件)对长鳍吻鮈的生长、死亡参数进行估算。结果表明:长鳍吻鮈的体质量与体长的关系式为W=8×10-6L3.1577;用Shepherd技术拟合vonBertalanffy生长方程的各参数为L∞=530.5mm,K=0.21a-1,t0=-0.5a;根据Pauly经验公式得出自然死亡系数M=0.24,以长度变换渔获曲线法估算总死亡系数Z=2.67,捕捞死亡系数F=2.43;种群补充模式表明,长鳍吻鮈每年5—9月为主要补充期,开发率E=91.2%,长鳍吻鮈处于资源过度利用状态。     

长江中下游地区农业气候资源时空变化特征

以1981年为时间节点,将1961-2007年分为1961-1980年（时段Ⅰ）和1981-2007年（时段Ⅱ）两个时间段,分析和比较两个时段的农业气候资源变化特征.结果表明：气候变暖背景下,长江中下游地区1961-2007年温度生长期内≥10 ℃积温气候倾向率平均为74 ℃·d·10 a^-1;时段Ⅱ≥10 ℃积温较时段Ⅰ平均增加了124 ℃·d;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ双季稻的安全种植界限向北推移了0.79个纬度.1961-2007年温度生长期内降水量总体表现为增加趋势;与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ降水量增加了1.6%,降水量≥767 mm（双季稻正常生长的需水量）的面积增加了1.13×10.4 km².时段Ⅱ温度生长期内日照时数较时段Ⅰ平均减少了8.1%;近47年中91.1%的气象站点日照时数表现为减少趋势.与时段Ⅰ相比,时段Ⅱ温度生长期内参考作物蒸散量呈略微减少趋势,其低值区扩大、高值区缩小.时段Ⅱ稳定通过10 ℃初日平均较时段Ⅰ提前了2 d,而时段Ⅱ≥20 ℃终日平均较时段Ⅰ推迟了2 d,两个时段 ≥22 ℃终日基本相同.     

东苕溪中下游河岸类型对鱼类多样性的影响

河流修复工程被美国《科学》杂志列入2000年最具发展潜力的六大领域之一,河流修复工程对水生生态系统的影响也成为各国科学家的研究热点。本文以东苕溪中下游河段为对象,研究4种不同河岸类型（自然河岸 水生植物（A）、自然河岸 无水生植物（B）、人工河岸 水生植物（C）、人工河岸 无水生植物（D））对鱼类生物多样性的影响。本次调查共采集鱼类标本499尾,经鉴定为32种,隶属于7目10科24属。鱼类生物多样性结果显示A、B的物种丰度和Shannon-Wiener指数与D存在显著差异（P<0.05）; A的优势度指数与D存在显著性差异（P<0.05）; A、C的均匀度与D存在显著性差异。鱼类群落NMDS排序与相似性分析（ANOSIM）显示D与A、B、C能完全分开,且D与A、C存在显著性差异（P<0.05）,其中A与C存在显著性差异。因此,河流修复工程中水生植被的恢复对于水生生物多样性的维持至关重要,且恢复水生植被的河流修复工程会减少该工程对鱼类群落结构和生物多样的负面影响。     

Comparison of the extent of genetic variation of Vallisneria natans and its sympatric congener V. spinulosa in lakes of the middle-lower reaches of the Yangtze River

Vallisneria natans and Vallisneria spinulosa are two morphologically very similar and sympatrically dominant submerged macrophytes in lakes of the middle-lower reaches of the Yangtze River. Genetic variation was compared based on a total of 196 individuals from six V. natans populations and 201 individuals from seven V. spinulosa populations. Using eight ISSR primers, a total of 139 and 129 DNA fragments were generated with 121 being polymorphic in V. natans and 99 in V. spinulosa. The two species maintained higher genetic variation both at the species and population levels in comparison with other aquatic macrophytes. A higher level of genetic diversity among populations was found in V. natans than in V. spinulosa: the percentage of polymorphic loci (PPL) in V. natans was 52-62% vs. 38-47% in V. spinulosa; gene diversity (H) was 0.21 in V. natans vs. 0.17 in V. spinulosa.Both an analysis of molecular variance (AMOVA) and F-estimation (F_ST) showed that most of the total genetic variation resided within populations of both species (AMOVA: 85% and 80%; F_ST: 0.132 and 0.202), indicating low genetic differentiation between populations. Principal coordinates analysis (PCA) indicated evident gene flow between populations of both species. The outcrossing reproductive mode and pervasive gene flow might have played important roles in maintaining high genetic diversity and in shaping low population differentiation of the two Vallisneria species, while the extent of clonal growth might account for the different levels of population divergence between them.     

Evolutionary hotspots in the middle and lower reaches of the Yangtze River Basin

Geographic areas that contain high genetic divergence among populations may be regions of evolutionary potential and conservation importance. Following the methods for mapping patterns of genetic divergence and diversity in a Geographic Information Systems (GIS) framework, we combined genetic landscapes across nineteen co-distributed species in the middle and lower reaches of the Yangtze River Basin (MLYRB) to identify important regions of evolutionary potential and assess whether these hotspots have high conservation importance. Diversity hotspots were mainly distributed in the Tai Lake sub-basin of the MLYRB. Several areas of high genetic divergence were located in the Dongting Lake, Hanshui and other lower mainstream sub-basins. Additionally, two areas of low divergence (coolspots) were identified in the lower mainstream sub-basin. In total, our results identified 14 evolutionary hotspots in the MLYRB. Our study provides a first assessment of the diversity and divergence patterns across a wide variety of species in the habitats of the MLYRB and, therefore, a working hypothesis for determining geographical areas of high evolutionary potential and conservation importance in the MLYRB.     

长江上游生态状况变化及其服务功能权衡与协同

利用地面和遥感数据,采用GIS分析与模型模拟等方法,计算并分析了2000—2019年长江上游生态系统宏观结构、生态系统质量和生态系统服务的时空变化状况,利用相关分析法定量评估了生态系统服务的权衡与协同关系,并讨论了生态系统变化对生态系统服务的影响。结果表明：(1)长江上游聚落生态系统面积增加显著,农田和荒漠面积明显减少,陆地生态系统以草地、森林和农田之间转换为主。(2)2000—2019年,长江上游生态系统质量和服务总体稳定向好,部分区域转差。植被固碳量整体呈增加趋势,局部降低,多年递增速率为1.65 Tg/a;土壤保持服务功能呈波动中上升趋势,多年递增速率为2.20 t hm^-2 a^-1;水源涵养服务功能轻微下降,部分年际间变化较大。(3)长江上游生态系统的植被固碳与土壤保持、水源涵养与土壤保持之间以协同关系为主,植被固碳与水源涵养之间的权衡和协同关系比例相近。(4)气候是影响生态系统服务变化的主导因素,人类活动影响生态系统服务变化,最终改变生态系统服务之间的协同与权衡关系。     

岷江上游人口特征

通过提取岷江上游5县1986～2003年统计年鉴的人口和经济数据,以研究区行政区划图（1：250000）为地理信息基础数据,在ArcGIS平台上,建立人口空间数据库,采用传统人口统计和GIS空间分析相结合的方法。对岷江上游5县的人口空间分布特征与变化以及影响其变化的因索进行了研究。结果表明。研究区是以藏族、羌族、回族等少数民族为主的聚居区,其人口总量规模小、人口增长缓慢、人口密度偏小;人口的空间结构状况趋于不均衡化,人口再分布活力明显下降;人口重心从1950～2003年由北到南移动了6．30km。反映出研究区经济发展良好的区域在南部（即汶川县）方向;影响人口分布的主要因素有河流、道路、海拔、土地的利用方式和经济吸引力等。     

长江中下游岸带(宜昌-铜陵段)湿生植物的群落构建机制研究

沿长江中下游（宜昌-铜陵段）13座城市共37个位点,分别于丰水期和枯水期对岸带的湿生植物进行调查,从物种和系统发育2个维度研究群落的构建机制,并结合环境和空间因子探讨其驱动因素。结果显示：（1）丰水期湿生植物群落的α多样性高于枯水期,且丰水期α多样性主要与水分条件呈正相关,而枯水期则主要与温度和土壤总氮含量有关。（2）丰水期的系统发育结构指数呈聚集趋势,暗示生境过滤起着主导作用,而枯水期的NRI（net relatedness index）和NTI（nearest taxon index）呈不同趋势,暗示存在近期的群落分化。（3）群落的α多样性在物种层面和系统发育层面存在显著关联性,其多样性水平可在一定程度上互为表征。（4）长江中下游沿岸湿生植物群落的构建机制在不同时期存在差异,丰水期的群落构建是环境筛选和扩散限制共同作用的结果,且以环境筛选作用占主导,而枯水期的群落构建仅在物种层面受一定程度环境筛选作用的影响。（5）大生境的温度变化、微生境的土壤水分和养分条件是影响长江中下游岸带湿生植物群落差异的主要驱动因素。该研究结果可为长江中下游岸带湿地生态系统的管理和保护提供科学支持。