秸秆覆盖下的夏玉米蒸散、水分利用效率和作物系数的变化

农业用水占华北水资源的70%以上,提高农业用水的效率对华北水资源安全具有重要意义。在节水农业研究中,利用农艺节水提高农田水分利用效率是节水农业的重要组成部分,其中减少农田无效棵间蒸发耗水和优化供水制度是主要的农艺节水措施。夏玉米是华北太行山山前平原的主要作物之一,一般在冬小麦收获前的5～7天套种在其中,以延长夏玉米的生育期。随着联合收割机的广泛应用,冬小麦收获后的秸秆直接覆盖夏玉米,对夏玉米的农田蒸散特别是苗期的蒸散产生影响;夏玉米生长在6～9月的雨季,一般年份降水能够满足夏玉米的需水要求,但夏季降水的分布变异较大,再加上近6年来的夏季干旱,使灌水对夏玉米的高产至关重要。为了提高夏玉米的农田水分利用效率,本研究的目的是建立秸秆覆盖下的夏玉米优化供水制度和研究秸秆覆盖对减少棵间无效耗水的影响及秸秆覆盖下的夏玉米作物系数的变化,为制定秸秆覆盖下的夏玉米优化供水制度提供依据。2年的实验结果显示,秸秆覆盖下的夏玉米产量在8000kg/ha,总蒸散量在390mm,水分利用效率在2.2kg/m3。干旱年份,夏玉米在灌四水的条件下产量最高,再增加灌水量,产量减少。水分利用效率随着灌水量的增加有所递减。     

极端干旱区胡杨生长季水分利用效率变化特征研究

 在干旱区的极端环境,植物能否适应当地的极限环境条件,最主要的是看它们能否很好地协调碳同化和水分耗散之间的关系,也就是说植物水分利用效率是其生存的关键因子之一。 就生长季胡杨叶片稳定碳同位素组成(δ13C)、胡杨叶片水分利用效率及其影响因素进行了研究。结果表明,生长季胡杨叶片δ13C值在-28.16‰±0.23‰～-26.82‰±0.22‰间变化,平均值为-27.70‰±0.13‰。胡杨各月水分利用效率在84.81±2.23～(70.97±2.40)μmolCO2·mmol-1H2O间变化,平均值为(75.69±1.31)μmolCO2·mmol-1H2O;胡杨水分利用效率变化趋势是逐渐降低。最高值出现在5月,而后不断降低,7月达到最低值。造成这种变化的原因是叶片营养物亏缺导致的叶片光合速率的减小和气温升高、土壤含水量减小以及地下水埋深加深共同导致的气孔导度的变化。     

黑河流域植被水分利用效率时空变化特征及其与气候因子的关系

利用中分辨率成像光谱仪（MODIS）产品总初级生产力（GPP）、蒸散发（ET）及气象数据估算了黑河流域植被水分利用效率（WUE）,分析了WUE的时空变化及与气候因子的相关性。结果表明：2005-2014年黑河流域单位面积上多年平均GPP为314.44 gC·m^-2,ET为363.35 mm,多年平均植被WUE为1.15 gC·mm^-1H₂O·m^-2;黑河流域WUE总体呈由南向北递增的空间分布格局,年内呈现单峰型结构,WUE高值区分布在酒泉-临泽东西线上及额济纳斯荒漠河岸林地带,托勒的东南部地区为WUE低值区;黑河流域生态系统WUE具有明显的季节变化规律,表现为夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季的特征,夏季为1.32 gC·mm^-1H₂O·m^-2,冬季为0.75 gC·mm^-1H₂O·m^-2;水分利用效率年均分布与倾向率的增加具有一定的对应关系,莺落峡、民乐一带是WUE的高值区也是整个流域倾向率快速增长区,在WUE稳定性方面,中下游绿洲区变化最为显著,上游高海拔区、中下游戈壁区变化不显著;WUE与年降水量、年平均气温以负相关为主,其中降水是影响植被WUE的主要因素,正相关的区域分布在山丹县、民乐县东部、肃南裕固族自治县南部湖泊区域,而气温只在下游绿洲区呈正相关。     

植物水分利用效率研究方法综述

就植物水分利用效率（WUE）的不同研究方法的原理,优缺点和适用范围进行了总结和概括。认为稳定碳同位素法简化了WUE的测定过程并使其结果更为准确,克服了其他方法难以同时测定不同地域的植物种群间生理活动变化所带来的困难,应用前景广泛,但测定费用较高。替代指标法花费小,测定容易,需求Δ的替代指标将继续是方法研究中的一个方向,前景乐观。总体来看,国内对作物WUE的研究较多地使用传统的直接测定和气体交换相结合的方法,对树木WUE研究都是通过测定树木叶片气体交换效率来推算树木的WUE,方法较为单一,今后的研究必须结合多种测定方法进行多时空尺度,不同水平WUE的测定;对极端干旱区荒漠河岸林树木的δ13C和WUE的季节变化和它们对环境因素变化的响应需要进行深入的调查研究。     

下垫面因素对喀斯特地区水分利用效率的影响

水分利用效率是衡量陆地生态系统对气候变化响应的重要指标,而下垫面因素通过影响局部气候进而影响水分利用效率。喀斯特地区生态缺水严重且下垫面情况复杂,但目前该区域多个下垫面因素对水分利用效率的综合影响仍不明晰。论文利用MODIS GPP和ET数据集计算中国西南喀斯特地区的水分利用效率,结合岩性组合、土壤类型、土地利用类型及地表粗糙度,采用广义线性模型,揭示了下垫面因素对水分利用效率的综合影响。结果表明：研究区水分利用效率受海拔和喀斯特发育程度综合影响,在空间上从东南向西北逐渐升高。下垫面因素中岩性组合对水分利用效率的影响表现出了喀斯特与非喀斯特地区的差异,喀斯特地区的碳酸盐岩岩性组合对水分利用效率呈负向影响,纯喀斯特岩性组合比非纯喀斯特岩性组合负向影响更强;土壤类型对水分利用效率的影响受分布海拔高度差异、土壤有机质差异及喀斯特与非喀斯特地貌差异3种因素影响;土地利用类型总体上呈植被越茂盛的地类对水分利用效率的正向影响越强的趋势;地表粗糙度的增大先对水分利用效率趋正向影响,后趋于负向影响。碳酸盐岩影响土壤性质,而土壤性质和地表粗糙度共同影响植被来对喀斯特地区的水分利用效率产生综合影响。     

贵州高原不同地貌区和植被类型水分利用效率的时空分异特征

贵州高原具有少日照、多云雨和复杂下垫面的山地特殊气候和地形,准确探究该区域生态系统水分利用效率(WUE)的时空分异特征对进一步了解喀斯特地区碳水循环过程具有重要意义。本文气象站点数据用ANUSPLIN软件进行插值处理,与使用时间序列谐波分析法和质量控制文件重新构建高质量的MODIS-NDVI数据作为CASA模型的输入数据模拟植被NPP,再结合MOD16-ET数据估算WUE。综合利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验和稳定性分析等统计方法,对贵州高原2000—2014年各地貌区、植被类型WUE的时空分异特征进行对比分析。研究表明:(1)研究区近15年来WUE均值和趋势的空间格局都呈西部高于东部的特点, WUE趋势呈显著增加态势( R^2 =0.63, P <0.001)。(2)从各地貌区来看,多年WUE均值排序为:断陷盆地>岩溶峡谷>峰丛洼地>非喀斯特地貌>岩溶高原>岩溶槽谷,其中断陷盆地和岩溶峡谷呈显著( P <0.05)增加趋势。(3)从不同植被类型来看, WUE大小呈混交林>阔叶林>耕地>针叶林>草地>灌丛排序。针叶林和灌丛变异系数(CV)值较高,但前者对气候波动的抵挡能力更强,增加速率更快。草地CV值最低,变化速率最慢,不易受气候波动的影响。由于退耕还林等生态工程的实施效果显著,使耕地WUE的变化速率最快。     

毛乌素沙地植被水分利用效率的时空格局

水分利用效率（WUE）是衡量生态系统碳水循环耦合程度的重要指标,明晰其动态变化规律有助于判断区域植被生态建设是否与当地的自然条件相适应。利用基于CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）模型得到的植被净初级生产力（NPP）数据和MODIS系列产品中的蒸散发（ET）数据,估算了2001—2016年毛乌素沙地植被的WUE,并探讨了其时空演变特征及与气象因子的关系。结果显示：（1）WUE的多年平均值为0.62 gC·mm^-1·m^-2,空间上自东向西递减,在不同植被类型间表现为栽培植物>灌丛>草甸>草原>荒漠;（2）WUE以0.009 gC·mm^-1·m^-2·a^-1的速率上升,东部地区变化尤为显著,NPP的快速增长是WUE呈增加趋势的主要原因;（3）WUE与各气象因子的相关程度由大至小依次为太阳辐射、降水量、风速和气温,分布在西部地区的荒漠植被WUE受气象因子影响最小。经过一系列生态建设工程的治理,毛乌素沙地大部分地区自2001年以来NPP和WUE均呈增加趋势,即生态系统在变“绿”的同时还实现了水分的高效利用,有利于当地生态环境的健康发展;但在水热条件较差的中西部地区,新建设的植被生长缓慢且导致蒸散发产生强烈变化,使WUE呈减少趋势,暴露出植被建设规模与水资源承载能力不匹配的问题,需引起格外重视。     

电阻法在沙地水分动态测定中的应用

沙地水分定位动态监测是沙区农业、林业生产中的一项重要措施。一般测定沙地含水量多采用烘干法,由于沙地干燥,取样十分困难,加之测点变动,沙地水分空间变异性带来的测定误差,不能满足野外连续测定沙地水分动态变化的要求。在土壤水分测定中利用电阻法测定土壤含水量,是目前国内外应用比较多的方法之一,而应用在沙漠研究中却不多见。在塔克拉玛干沙漠腹地应用电阻法测定沙地水分动态,可以对沙地水分连续测定,特别是长期水分动态监测,电阻法测定仍是一种简便易行的新方法。     

植物水分利用效率及其测定方法研究进展

评述了植物水分利用效率(WUE)概念的发展以及不同尺度的研究进展,分析了WUE的研究意义。从植物因子和环境因子两方面综合评述了WUE的影响因素。植物因子包括:生理因子、生育期、光合途径、生活型、植物固氮特征、入侵特性和品种特性。环境因子包括:水分、光照、CO2浓度、空气温度和叶温、植物种植方式、灌溉方式、施肥、土壤贫瘠程度和干扰强度等,但各环境因子影响程度不同。并且概括了WUE的测定方法:田间直接测定法、气体交换测定法和稳定性碳同位素技术,探讨了各自的优缺点。最后强调了目前水分利用效率研究在尺度扩展方面存在困难,在干旱区植被恢复方面的研究相对较弱,进而初步展望了WUE在干旱区植被恢复方面的研究。     

科尔沁沙地近水区域土地利用及沙漠化时空过程研究——以奈曼旗为例

以奈曼旗的西湖和舍力虎水库周边10 km范围区域为研究地,以1987年至2007年期间5个年份的Landsat TM影像为基本数据源,按与水体的空间距离,对近水区域各类土地利用面积百分比进行分地带统计。该过程通过ArcGIS平台下的缓冲区分析完成。结果表明,近水区域的土地利用活动和沙地分布的空间差异性十分显著。结果显示:①近水区域土地利用空间分布受地表水资源分布影响显著,在1~6 km范围以内,耕地面积百分比与到水体的距离呈正相关,草地、沙地面积百分比与到水体的距离呈负相关;②各类土地利用类型面积年际变化明显,草地面积百分比呈波动性降低,耕地面积百分比逐年上升,林地面积百分比在1999年后明显比1999年以前有所增加,沙地面积百分比在1999年以前呈现逐年升高的趋势,在1999年以后迅速降低;③土地利用活动的变异程度对近水区域沙地空间分布具有重要影响,二者具有明显的线性相关性。越靠近水体,土地利用活动的年际变化越频繁,导致过垦、过牧的可能性越高,沙地面积百分比越高。     

科尔沁沙地玉米耗水规律初探

运用蒸渗仪对沙地玉米的耗水量做了测定研究。结果表明,玉米在本地区的耗水量为464.6mm,其中播种-拔节期为67.7mm,拔节-抽穗期为164.4mm,抽穗-灌浆期为102.2mm,灌浆-成熟期130.3mm;水分生产率为10.84kg·hm^-2·mm^-1;沙地玉米田的日蒸散曲线在苗期和拔节期呈现抛物线型,但在抽穗和灌浆期则为一个双峰曲线;本地区的降水不能满足玉米的生长需要,需灌溉予以补充。     

中国城市土地利用效率评价

城市土地利用效率状况直接影响城市的社会经济发展和人居环境建设。基于数据包络法对全国655 个城市土地投入产出效率和规模效率进行了分析,结果发现：① 目前中国城市土地投入产出效率普遍较低,呈现出东部地区高、中西部低的空间分布格局;存在规模等级递增效应,但小城市表现出明显的特殊性。② 影响中国城市土地投入产出效率较低的因素较多,其中,第二、三产业从业人员投入过多尤为突出,固定资产投资和建设用地也存在一定冗余,环境产出效益相对不足。③ 中国大部分城市土地规模效率处于递增状态;城市土地规模效率空间分布亦呈现出东部地区高、中西部低的格局,且存在规模等级递减效应。对不同空间尺度和不同规模等级城市土地利用效率评价及其影响因子分析,对各级政府制定城市发展政策具有重要的现实意义。     

环境约束下中国城市土地利用效率演变特征分析

在经济高质量发展和区域协调发展的背景下,考虑非期望性产出(环境污染),本文利用SBM-undesirable模型测算了中国275个地级市2003–2016年的城市土地利用效率,并通过核密度估计、空间自相关分析探索了城市土地利用效率的时空演变规律。结果表明:(1)2003–2016年间,中国城市土地利用效率整体呈波动上升趋势,但仍处于较低水平,城市土地利用效率均值呈现东、西、中逐渐降低的分布格局;(2)在全国和东中西三大区域,区域差异均不断增大,全国尺度上和东部地区效率值出现了极化趋势;(3)城市土地利用效率呈现较弱的空间正相关,但空间集聚程度不断增强。高-高集聚型区域多分布在东南沿海地区,且不断向中部地区延伸;高-低极化型区域多为中西部地区的省会城市,低-高凹陷型区域零星分布于高值聚集区周边,部分在研究期内转为高值聚集区域;低-低均质型区域主要分布在中西部及东北地区。研究结果认为应加强对城市存量土地的内涵挖潜,强化区域合作机制,因地制宜制定提升土地利用效率的政策是促进城市土地集约节约利用和区域协调发展的有效路径。     

科尔沁沙地的土地利用与沙漠化

根据1985年和2000年的土地利用数据和从相同时期的TM影象上提取的土地沙漠化数据, 运用ARC/INFO软件和Access统计软件, 分析科尔沁沙地近20a来土地利用和沙漠化土地的构成及变化特点、土地利用与土地沙漠化之间的关系得出: 草地和耕地是土地利用的主要类型, 未利用地面积较大, 其他利用类型面积较小; 15a来, 耕地和林地增加幅度最大, 草地减少幅度最大, 土地利用转移的主要方向是草地变为耕地和林地。科尔沁沙地沙漠化土地比例大, 占一半左右, 以中度类型为主; 变化趋势是沙漠化面积增加, 程度减轻。在持续强度利用条件下, 面积广大的草地和耕地发生退化, 由潜在沙漠化土地发展为轻度和中度为主的沙漠化土地; 而土地利用方式变化所形成的沙漠化土地面积较小, 在新增沙漠化土地中的比例亦很小。所以, 草地、耕地等土地利用强度的增大是沙漠化土地面积扩大的最主要原因, 而土地利用方式的改变则能加快土地沙漠化的进程。     

科尔沁沙地几种常见植物茎叶吸水特征

植物通过茎叶吸水能够极大地改善自身水分条件。为研究科尔沁沙地植被茎叶吸收水分变化特征,于2017年7-8月选取科尔沁沙地常见植物差不嘎蒿（Artemisia halodendron）、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）、猪毛菜（Salsola collina）,通过自然降雨、茎叶隔雨、根部隔雨的控制试验,运用压力室法测定了降雨前后的植物水势（Ψ）变化。结果表明：（1）根部隔雨试验中,差不嘎蒿、小叶锦鸡儿和猪毛菜降雨后的水势值与降雨前相比分别升高了约66.7%、59.5%和87.9%,在降雨后第2天的水势值与降雨前相比分别升高了约73.2%、86.7%和90.6%。（2）差不嘎蒿和猪毛菜在不同部位隔雨试验中的茎叶水势值差异不明显（P>0.05）,小叶锦鸡儿茎叶水势值存在显著差异（P<0.05）。（3）差不嘎蒿、小叶锦鸡儿和猪毛菜都存在茎叶吸水现象。小叶锦鸡儿比差不嘎蒿和猪毛菜更能够适应科尔沁沙地的生存环境。     

福建省土地利用效益动态变化研究

基于福建省土地利用背景与现状,遵循一定的科学原则,构建土地利用效益评价指标体系,利用层次分析法和变异系数法相结合确定指标权重,采用TOPSIS法对福建省1997—2007年土地利用效益动态变化进行评价分析.结果表明：1997—2007年,福建省土地利用综合效益呈逐年递增趋势且增速越来越快,各分项效益中,经济效益、社会效...     

福建省土地利用效益动态变化研究

基于福建省土地利用背景与现状,遵循一定的科学原则,构建土地利用效益评价指标体系,利用层次分析法和变异系数法相结合确定指标权重,采用TOPSIS法对福建省1997—2007年土地利用效益动态变化进行评价分析.结果表明:1997—2007年,福建省土地利用综合效益呈逐年递增趋势且增速越来越快,各分项效益中,经济效益、社会效益与综合效益趋势一致,生态效益则是在波动中上升.最后,提出了基于用地效益优化的土地利用策略.