北疆地区棉花作物需水量时空演变及其气象影响因子

基于北疆25个气象站1961—2013年的气象资料和棉花生育期资料,利用 FAO 推荐的 Penman-Monteith 公式及作物系数法,对棉花各生育阶段的作物需水量和灌溉需水量进行估算.结果表明: 过去53年,北疆地区棉花需水量在各个生育期总体呈下降趋势,其中,花铃期作物需水量下降趋势最为显著,变化率为-0.15 mm·a^-1;各生育期内存在多尺度的周期变化,其中在30年左右的大周期尺度上,各生育期作物需水量大致呈现“偏高-偏低-偏高”的变化过程,在15～17年的中周期尺度上,经历了“偏低-偏高-偏低”的变化过程,而在较小年际尺度上,作物需水量无明显的周期特征;在空间分布上,作物需水量、灌溉需水量和水分盈亏指数多年均值总体上大致呈现自西向东递减的分布特征;突变结果显示作物需水量在各生育期均呈显著减少趋势,且在北疆西北和西南地区最为明显.各个生育期内,棉花需水量与平均风速、日照时数和平均气温都呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关.研究结果可为北疆棉花适时定量灌溉和提高水分利用效率提供基础数据支撑.     

国家棉花品种区域试验纤维品质时空分布与发展趋势

本文选用2005—2014年国家棉花区域试验参试品种纤维品质性状作为试验材料,运用灰色预测法,旨在构建黄河流域、长江流域和西北内陆棉区的灰色预测模型,探索国家棉花区域试验纤维品质时空分布规律,并对未来5年和10年纤维品质发展趋势进行预测.结果表明: 10年期间国家棉花区域试验参试品种的综合纤维品质总体呈逐年提升趋势.纤维长度表现较优,分布阈值有所提高(27.0～32.0 mm),且多数品种纤维长度达到29或30 mm级.断裂比强度总体呈增强趋势,长江流域棉区比强度达到“很强”档水平(31.0 cN·tex^-1)的品种所占比例2011年达到61.1%.马克隆值在棉区间差异显著,黄河流域逐年增高,由B₂档(4.3～4.9)向C₂档(5.0及以上)变化;长江流域马克隆值偏高,基本维持在C₂档水平;西北内陆棉区马克隆值较优,分布在A档(3.7～4.2)和B₂档(4.3～4.9).纺纱均匀性指数由高到低依次为西北内陆棉区、长江流域棉区、黄河流域棉区,其中分布在130～149范围(可纺40～50中支纱)品种所占比例为80.0%.总之,近10年国家棉花品种区试验参试品种综合纤维品质总体上西北内陆棉区相对较优,其次为长江流域棉区,再次为黄河流域棉区.预测在未来5年和10年,国家棉花品种区域试验参试品种综合纤维品质表现为黄河流域呈明显下降趋势,长江流域略微上升,而西北内陆棉区则呈显著下降趋势,这些变化应该引起所在区域棉花育种工作者、国家棉花品种区域试验及审定管理部门的高度重视.     

2008-2014年新疆艾比湖流域土壤水分时空分布特征

传统的土壤水分模拟研究难以从土壤水分变化的时空双向出发表达其连续演变的过程,存在时空尺度效应问题。借助SWAT模型模拟的长时间序列优势,结合高分辨率卫星影像和遥感技术,力图在时空尺度效应问题上取得突破。并利用长时间序列的模拟结果分析流域土壤水分的空间格局和不同维度时空异质性。结果表明：（1）2008-2014年间艾比湖流域土壤水分主要受气温、降水及人类活动影响,呈波动变化,总体偏低且具有逐年减小趋势。（2）受降水、地形及土地覆被影响,土壤水分分布呈现出由山区向两侧平原减少的特点,且林地 > 农用地 > 草地 > 稀疏植被。（3）近10年间土壤水分低值区由原来的北部山区及平原向东部、东南部平原区及南部山区迁移,东部减少最为明显。（4）流域四季土壤水分变化差异显著。其中,春季主要受融雪影响;夏季、秋季主要受降雨量和气温影响;冬季主要受固态降雪和气温影响;且不同年份、相同季节、相同子流域土壤水分变化趋势表现一致。     

黑河中游春小麦需水量空间分布

合理估计春小麦的需水量(ET_c)是进行干旱区水资源配置的有效方法,利用黑河中游14个气象站1970-2009年的逐日气象资料,应用Penman-Monteith公式估算各站点的参考作物蒸散量,并根据春小麦生长期的作物系数,在地理信息系统(GIS)技术支持下得出黑河中游春小麦需水量的空间分布及变化趋势。结果表明:1970-2009年黑河中游春小麦作物需水量整体分布具有从南向北递增的趋势,全生长期需水量在573-781 mm之间;高台、张掖、临泽、民乐、山丹、酒泉的春小麦需水量分别为731.26、686.88、598.24、728.89、719.77、713.59 mm,其中生长中期需水量最大,分别占全生长期的51.67%、51.11%、50.96%、51.24%、50.83%和50.77%;日平均气温、日照时数、风速、降水量、最小相对湿度和各因子的影响力由大到小分别占总影响力的57.29%、26.92%、15.15%、1.41%和0.78%。     

1967—2017年甘肃省玉米需水量与缺水量时空分布特征

基于1967—2017年甘肃省28个气象站点的逐日气象数据,采用联合国粮食与农业组织(FAO,Food and Agriculture Organization of the United Nations)推荐的作物系数法计算了玉米各生育阶段和全生育期的需水量,结合美国农业部土壤保持局(SCS,Soil Conservation Service)推荐的方法计算了玉米全生育期的有效降水量,进而得到需水量。并利用线性倾向估计、Mann-Kendall检验和空间插值法对甘肃省玉米需水量和缺水量的年际变化趋势和空间分布特征进行分析。结果表明:1967—2017年甘肃省玉米全生育期平均降水量、平均有效降水量、平均需水量和平均缺水量分别为210.43、113.21、545.95 mm和421.00 mm;在时间上,51年来,甘肃省玉米全生育期内的降水量和有效降水量整体上呈明显的下降趋势,而需水量和缺水量整体上没有明显的变化趋势,属于正常波动;在空间上,玉米全生育期的降水量和有效降水量整体上由东南向西北减少,而需水量和缺水量整体上由东南向西北增加。28个站点中,51年来只有甘南和岷县站点的有效降水量...     

1982-2013年基于GIMMS-NDVI的新疆植被覆盖时空变化

利用美国国家航天航空局（NASA）全球检测与模型组（Global Inventor Modeling and Mapping Studies,GIMMS）的归一化植被指数数据（NDVI）和英国东英格利亚大学气候研究所（Climate Research Unit,CRU）全球气温降水数据（1982至2013年）,研究新疆1982-2013年植被覆盖格局的时空变化。运用一元线性回归法分析近32年来新疆NDVI变化趋势;运用Theil-Sen median与Mann-Kendall检验研究新疆NDVI格局及趋势特征;并将检验的结果和Hurst指数的结果相结合,研究新疆NDVI格局的可持续性特征。研究表明：（1）新疆植被覆盖在空间分布上差异明显,其中北疆优于南疆,西北优于东南;（2）近32年来新疆年NDVI均值在0.10-0.12之间波动,且存阶段变化性;（3）新疆植被改善趋势的区域占总面积的25.89%,轻微退化的区域占总面积的18.00%;（4）从可持续性来看,新疆大部分地区植被变化将保持现在的趋势,但局部地区具有反持续性,持续性改善的面积占全疆总面积的24.39%,持续性轻微退化的区域占15.73%,另外59.88%为严重退化和未来变化趋势无法确定区域。开展NDVI空间格局的变化研究,对于干旱区新疆来说具有重要的理论和实际意义。     

近17年新疆干旱时空分布特征及影响因素

新疆是我国西北区重要的粮食和商品棉生产基地,受地理环境的影响,干旱频发,给社会经济及农业生产造成了巨大的损失。基于MODIS遥感数据和气象数据,估算温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index, TVDI),分析新疆2000—2016年干旱的年际、年内时空变化特征及其与气象因子的关系,结果表明:1)TVDI可以有效地描述新疆的干旱状况,适用于对该地区进行干旱监测;2)2000—2016年间新疆TVDI空间分布具有较强的地域分异性,呈现为天山山脉以北及昆仑山脉地区较湿润,塔里木盆地地区较干旱,新疆TVDI多年均值为0.751,整体上处于中旱状态。年内TVDI季节空间分布差异显著,不同季节的干旱程度大小为:夏季>春季>秋季>冬季;3)新疆各地州TVDI年内月变化整体上呈现为先增加后降低的趋势,最小值在1月(0.267),最大值在6月(0.930),在14个地州中,伊犁哈萨克、阿勒泰和博尔塔拉多年间基本处于无旱状态;4)17年间不同土地利用类型干旱程度表现为林地<草地<建筑用地<耕地,干旱类型转移的主要特点为无...     

近30年我国棉花需水特征

利用1981—2010年我国棉花全生育期和各生育阶段降水资料,分析在不同年降水量保证率条件下,棉花全生育期降水和需水量的变化特征.结果表明: 我国棉花全生育期降水分布总体稳定少变,由南至北降水量递减;棉花全生育期需水量分布情况相似,新疆地区需水量较全国其他地方多;降水盈亏0毫米线在35° N附近,最大亏缺量在1000 mm左右,最大盈余量在800～1200 mm.各生育阶段需水量以下降趋势为主,尤其是开花-吐絮期更为明显,棉花全生育期需水量Kendall倾斜度为-3.6673～-0.3733.     

棉花根系生长和空间分布特征

结合田间根钻取样和图像扫描分析方法, 研究了不同棉花品种根系的长度、直径和表面积动态及 0~ 10 0cm深和 0~ 4 0cm宽土壤范围内的空间分布特征。该方法与常规直尺测量结果相比相关系数R2 达到 0.899 (n =1318), 显示了较好的可靠性。研究结果表明, 棉花平均根长密度 (RLD) 在花铃期为 1.2 1~ 1.2 7mm·cm-3, 吐絮后降至 1.0 4~ 1.12mm·cm-3, 收花时为 0.76mm·cm-3 。棉花根平均直径在不同基因型间存在显著差异, 抗虫杂交棉的根直径最粗, 平均为 0.5 2mm ;早熟类型品种根直径较细, 平均为 0.36mm。在土壤深度上根直径的差异不显著, 但距棉行距离越远, 根的平均直径越小。在明确根系长度和直径动态规律的基础上, 提出了根表面积指数 (RAI) 的概念, 与地上部叶面积指数具有相似的含义和生物学意义, 且呈较好的指数相关关系 (R2 =0.779) 。RAI在生理发育时间 (PDT) 小于等于 4 0前, 其增长动态符合LOGISTIC生长规律 (R2 =0.84 9), 在PDT大于 4 0后, 呈线性递减趋势 (R2 =0.5 70~ 0.895 ), 且杂交抗虫棉的RAI在全生育期内均明显高于其它类型品种, 而早熟类型品种相对略低。RAI空间分布特征表现为, 开花前在浅根层内 (0~ 30cm) 分布最多, 花铃期以中层根系 (40~ 6 0cm) 为主, 吐絮后主要以深层 (70~ 10 0cm) 和距棉行较远的行间较多。研究结果为制定合理的施肥、灌溉措施提供了理论依据, 并量化了棉花根系的时空变化, 为进一步提高生长发育模拟模型的精度奠定了基础。     

2000-2012年京津风沙源治理区植被覆盖时空演变特征

植被是陆地生态系统的主体,分析长时期植被覆盖变化,有助于揭示陆地生态环境的演变规律。研究以京津风沙源重点治理区的MODIS02B产品为数据源,通过数据处理获得2000—2012年的NDVI(Normalized difference vegetation index)时序数据集,采用线性趋势分析、标准差、Hurst指数和相关系数等方法,分析京津风沙源重点治理区植被覆盖的时空变化特征及影响因子。结果显示:(1)近13年来,治理区植被覆盖总体呈上升趋势(R2=0.70),2012年NDVI值达最大值0.324,比2000年增加了135.62%。但增加速率和幅度各异:北部干旱区(Bbghq)增加速度最快,浑善达克区(Hsdkq)次之,农牧交错区(Nmjcq)植被变化相对稳定。(2)工程区地表植被覆盖改善区域的面积明显大于退化区域,其中得到改善且通过显著性检验(P=0.10)的区域约占总面积的94.31%;Hurst指数分析表明,工程区植被变化整体呈中强持续性特征,面积合计约占64.48%;综合分析表明,工程区植被变化以良性发展为主,特别是强持续性的退化区和弱持续性的改善区值得关注,二者合计占35.27%。(3)人类活动是京津风沙地区植被覆盖上升的重要驱动因素;自然因素中,降水是控制工程区植被生长的主要因子,温度的影响相对较弱。     

棉田绿盲蝽的空间分布型及其抽样模型

2009—2010年于河北省廊坊市对棉田绿盲蝽Apolygus lucorum(Meyer-Dür)的空间分布型及其抽样模型进行了研究。结果表明,绿盲蝽成虫空间分布型与其种群密度有关,当种群密度大于百株1.6头时呈随机分布,当小于百株1.6头时一般呈聚集分布;绿盲蝽若虫在不同种群密度下均呈聚集分布;绿盲蝽整个种群呈Possion分布。应用Iwao的抽样模型建立了棉田绿盲蝽的理论抽样数公式:N=(1.35/x珋)/D2。     

绿洲-荒漠过渡带土壤蓄水量的空间分布及其时间稳定性

掌握土壤水分动态变化规律是绿洲地区水资源管理与生态建设的关键.本文在黑河中游绿洲与荒漠交错地带设置面积约50 km²的研究区域,持续监测2012—2014年间植被生长季节土壤水分含量,利用地统计分析与时间稳定性分析探索土壤水分的时空分布特征.结果表明: 黑河北岸绿洲-荒漠过渡带土壤蓄水量8月最大、10月最小,0～2 m土层土壤平均蓄水厚度约367 mm.绿洲-荒漠过渡带土壤水分梯度除受河流影响外,还与土地利用方式密切相关.不同土地利用类型土壤蓄水量依次为农地>乔木林地>灌木林地>荒漠,农地土壤蓄水量平均高出外围荒漠土壤蓄水量300%以上.研究区内各采样点土壤水分时间稳定性具有明显的空间差异,不同土地利用类型土壤水分稳定程度依次为灌木林地>荒漠>农地>乔木林地.河流对沿岸绿洲土壤水分的直接影响集中在3 km以内,在河岸绿洲与新垦沙地农田之间存在一条土壤水分较为稳定的样带,可以用于指示绿洲生态系统的发展与演变.     

云南省烤烟需水量及灌溉需求指数的时空特征

基于云南省124个农业气象站点1977—2010年逐日气象数据,采用FAO推荐的Penman Monteith公式,计算不同时空条件下云南省烤烟生育期的需水量和灌溉需求指数,分析云南省烤烟需水量和灌溉需求指数的时空特征和变化规律.结果表明： 研究期间,云南省烤烟伸根期、旺长期、成熟期和大田生育期需水量分别为76.73～174.73、247.50～386.64、180.28～258.14和528.18～764.08 mm,以旺长期需水量最高;平均灌溉需求指数分别为-0.02、0.38、0.17和0.26,伸根期有效降雨量可以满足烤烟需求.云南省烤烟需水量呈逐年减少趋势,各生育期需水量气候变化趋势分别为-12.42、-21.46、-7.17和-47.15 mm·(10 a)^-1.各生育期及大田生育期灌溉需求指数最小的地区为德宏,最大的为迪庆;大田生育期灌溉需求指数是负值的3个地区为德宏、西双版纳和普洱.参考作物蒸散量、需水量和有效降水量随纬度的升高而减少,而灌溉需水量和灌溉需求指数却随纬度的升高而加强;有效降水量随海拔的升高而减少,灌溉需水量和灌溉需求指数随海拔的升高而增加.     

新疆棉区主要害虫的演替及其机理分析

阐述了新疆棉区主要害虫的演替及其机理。1950～1960年主要害虫为黄地老虎、牧草盲蝽象、烟蓟马、苜蓿蚜为主;1970～1980年以棉铃虫、烟蓟马、棉长管蚜、棉红蜘蛛为主;从1990年开始以棉铃虫、棉蚜、棉红蜘蛛为主。导致这一演替的主要原因为作物布局、耕作制度、栽培方法、管理技术的变化和农药化肥的过量施用。     

北疆盐碱地植物群落空间分布及物种多样性

为探究盐碱地植物群落空间分布特征及群落间物种多样性的关系,根据对北疆盐碱地植物群落84个样点调查的数据,以各物种多度为指标,采用双向指示种分析方法（TWINSPAN）、除趋势对应分析法（DCA）、典范对应分析法（CCA）进行数量分类并分析群落分布与环境因子间关系和群落物种多样性及相似性变化特征。结果表明,TWINSPAN数量等级分类将84个样点的植物划分为11种类型。各群丛类型的物种多样性特征表现为群丛Ⅲ的多样性最大,群丛X多样性最小,且群丛Ⅲ多样性显著高于群丛X （P<0.05）,群丛VⅡ均匀度最大,群丛X均匀度最小,且群丛Ⅲ均匀度显著高于群丛X（P<0.05）,群丛I的丰富度最大,群丛X丰富度最小,且群丛I丰富度显著高于群丛X（P<0.05）,在所有群丛中群丛Ⅲ所含有的植物种类最多,有26种;相似性特征为群丛V和群丛VⅡ的相似性最大,群丛V和群丛VⅡ物种间的竞争较小,群丛稳定性高;CCA排序结果表明,北疆盐碱地植物群落分布与海拔高度、多年平均温度、土壤酸碱度等因素有关,其中影响最大的是海拔高度,其次为多年平均温度、降水量、蒸发量和土壤电导率,地形因子坡度对各群丛分布影响不大;北疆盐碱地植物群落数量分类及物种多样性变化的分析对于揭示北疆盐碱地植物群落空间分布特征和新疆盐碱地植物种质资源调查及其保护具有重要的意义。