干旱沙漠地区小麦田土壤水分变化的数值模拟

利用SWAP模拟程序模拟沙漠地区小麦土壤水势变化、水分利用的结果,无论是灌淤土,还是流动沙丘沙土,即使是在最低灌溉标准(土壤水分含量保持田间持水量的40%),小麦作物仍不受干旱威胁。由于每次灌溉水量偏大,以及土壤的高渗水特性,流动沙丘风沙土深层渗漏损失率高达60%~90%,而灌淤土也达30%~70%,这种损失随灌溉量增加而增加,这表明在这一地区将灌溉量降到目前的最低标准(6 490 m³·hm^-2)以下是值得考虑的。实验区土壤养分含量较低,且施肥改良土壤水肥保持能力的效果不能立即表现,在目前的施肥标准下,施肥量对土壤水势、以及水分利用率没有显著影响。流动沙丘沙土的灌溉量远高于灌淤土,但根系区土壤水势平均值、最低值均相对较高,特别是最低值是灌淤土的2~3倍。相比两种土壤,除在表土层、根系层土壤水势有明显差异之外,临界层以下土层并无显著差异。     

沙坡头植被固沙区生物结皮对土壤水文过程的调控作用

生物结皮的土壤水文过程一直是学术界比较关注的争议性问题。通过对生物结皮的生态调查和水文物理实验分析、野外人工模拟降雨条件下的土壤水动力学试验、以及天然降雨后土壤水分的动态监测,分析了生物结皮对降雨渗透、土壤水分再分配和土面蒸发等土壤水文过程的调控作用,认为:(1)生物结皮层不仅降低了水分渗透速度和深度,还引起了土壤水分渗透的不稳定性,即指状流的出现;(2)生物结皮的逐年发育使土壤水分的分配格局和分配过程发生了很大变化,土壤水分再分配过程有明显的浅层化趋势,即生物结皮的降雨拦截作用;(3)生物结皮通过降低反射率和提高毛管作用,大大提高了土面蒸发。生物结皮对土壤水文过程的调控作用正在深刻地改变着固沙区的土壤水环境。     

干旱沙漠地区春小麦的水分与氮肥利用效率研究

在沙坡头试验站养分循环池进行的水肥正交试验中, 研究了不同水肥条件对小麦生长和产量形成的影响及其水肥利用效率。试验结果表明, 在设计水肥条件下, 肥料因素对小麦生长和产量形成的影响大于水分因素; 中高水肥条件下, 水肥协调有利于小麦生长和获得高产。灌浆期植株上部有效叶面积的大小和维持时间与经济产量的形成有很显著的正线性相关。该地区小麦水分利用效率较高的适宜土壤水分范围在田间持水量的40%左右, 适宜的肥料(N肥)经济施用量为300kg·hm^-2左右, 目标产量为7.0t·hm^-2。     

黑河流域水问题与水管理的初步研究

水资源已从自然资源跃升为国家关键性、基础性战略资源,我国是联合国列为13个贫水国之一,占国土面积1/3的内陆河地区先天性的资源缺陷叠加不合理的利用使得水问题成为内陆河流域经济发展和环境保护的关键性问题。分析了中国典型内陆河——黑河的水、生态、环境问题;指出了传统生产条件下流域水资源利用已经走到尽头,缓解流域水资源矛盾必须提高单方水的效益;概要了“黑河流域水-生态-经济系统试验示范研究”在上游水源涵养区培育、中游节水型绿洲构建、下游生态水利用率提高以及生态经济学研究的部分成果,显示出提高流域水-生态-经济综合效益仍有较大潜力。在流域尺度上认识内陆河地表过程及其演变规律,集成生态技术体系和模式,重视流域尺度的水循环,实现流域尺度的生态水文学实验研究,建立内陆河流域科学基础应为长期努力的方向。     

流域尺度土壤水研究进展

占全球粮食产量60%的旱作农业完全依赖土壤水,我国土壤水通量占降水总量的67.2%,传统水资源管理经常忽略土壤水。自李沃维奇首次使用“土壤水资源”的术语和Falkenmark提出“绿水”概念以来,土壤水的重要作用逐渐受到重视。本文介绍了土壤水研究理念和方法的演进,综述了土壤水尺度转换方法,讨论了流域尺度土壤水研究进展;指出目前国内在流域尺度的土壤水研究还局限于小流域尺度评价土壤水分时空分异和建立简单的预测模型,有必要发展较大的流域尺度的基于遥感和GIS的分布式水文模型;流域尺度土壤水评价和预测是流域水平衡和水循环的重要组成部分,也是流域水资源综合管理的主要内容。     

胡杨(Populus euphratica)径向生长日变化特征分析

利用树木径向生长测定仪、自动气象站和土壤水分自动监测仪,在黑河下游胡杨河岸林内,同步监测了胡杨径向生长日变化和太阳辐射、气温、空气相对湿度及主要根系层土壤水分动态等环境因子.结果表明:胡杨径向生长日变化呈抛物线形,每日16:00～20:00时达到最低值点,随后逐步上升至翌日06:00～09:00时达到最高值点,完成一个由收缩期、膨胀恢复期和生长期3阶段构成的日变化周期;不同季节,胡杨径向生长变动幅度存在较大差异.就监测样树而言,不同胡杨个体,胸径越大,日净生长量越大.对各环境因子统计表明,胡杨径向生长日变化与总辐射、气温和土壤体积含水率呈负相关关系,与空气相对湿度呈正相关关系.各环境因子对胡杨径向生长影响存在延时滞后作用,特别是土壤水分条件.     

高端计算机网络共享系统支撑的科学和工程革新

科学和工程研究被计算、信息和通讯技术的持续进步推动着，被今天自身研究增加的复杂性、范围和尺度的挑战拉动着。数字计算、数据、信息和网络以及计算机模拟技术的应用，正在形成替代和拓展理论/分析、实验/观察2个经典的研究方法去创建新的学科的趋势。近来多种趋势表明一个如何创造、传播和存储科学和工程知识更伟大、更迅速的真正变革即将到来，美国应当把握这个机遇、承担责任，去整合和拓展数字革命的成果，服务于下一代的科学和工程研究及相关教育。高端计算机网络共享系统的关键在于将数据、信息、工具、仪器，包括超级计算、存储以及交流等综合性的知识资源完全服务于具体的研究群体，提供新的途径，使研究人员在发现和探索研究上获得更多更好的信息，使得研究小组跨时间、区域、部门甚至学科间实现共享和协作。坚持美国学术研究团体所使用的高端科学计算必须是最先进的，国际科学基金会与其它适当团体机构间的合作应该为创造和维持现代数据驱动科学研究所必需的重要数据资料档案库负主要责任2个原则，并通过建立NSF内部组织、科学和工程组织来保障系统的实施。这是美国国家科学基金会(NSF)信息基础设施（Cyberinfrustructure）高级咨询组的报告《通过信息基础设施促进科学和工程的革命》的主要内容。      

中国沙漠地区降尘特征与影响因素分析

1991— 1 998年期间先后使用积尘器在 4个地形剖面上监测了沙坡头地区的降尘过程。降尘沉积速率平均 4 866kg·hm- 2 ·a- 1 ,降尘沉积具有明显的时空分异规律 ,月最大沉积于每年的 5月发生在丘间低地 ,这是因为每年的 5月份既是区域冬夏季风场的转换季节 ,又是人类活动破坏地表的时期 ,并受地貌沉积模式的影响 ;较小的月沉积于冬季出现在丘顶部位。降尘的粒径集中在 2～ 2 50 μm ,极细砂占总量的 37 1 6 % ,沉积物属于砂壤质地。Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mg、Ti等 8个元素构成检出元素总量的 99 53 %。 1 0～ 2 50 μm的尘屑中含有 30种重矿物 ,其中易风化矿物占 56 75 %～ 74 32 %。风尘相关分析发现月降尘量与每月 >5m·s- 1 风速的次数有良好的相关性。     

全球变暖情景下黑河山区水循环要素变化研究

利用有关水文气象台站的观测资料,对近50年来黑河上游山区流域降水、气温与径流深等水循环要素的变化进行了分析,结果表明：该区域的平均气温变化总体上呈上升的趋势,且其升温幅度高于全球过去50年的升温幅度;降水与径流的变化均呈增加的趋势,但增幅不是十分显著,且径流增长的增幅要大于降水量,这意味着径流的增长并不完全依赖降水的增加,气温上升导致的冰川和高山积雪及地下冻土层融水增加也是影响黑河上游山区流域径流变化的重要原因。根据降水和气温未来的变化趋势,预计在未来50年中, 除非遭遇到特别极端的气候组合,黑河山区径流仍将维持过去50年来缓慢增加的趋势,但增幅非常有限,最大变幅基本在目前多年均值的±5%左右。     

居延海湿地生态系统服务功能及价值评估

黑河下游的居延海湿地属中国干旱\,半干旱内陆河湖泊湿地,具有多种生态服务功能。利用市场价值法、造林成本法、影子工程法、费用替代法以及专家评估法等方法对居延海湿地生态系统服务功能价值进行评估。结果表明,居延海湿地生态系统的总生态服务价值为11 523.33万元·a-1,其中防风固沙价值为3 149.76万元·a-1,生物多样性维持为1 152.28万元·a-1,旅游价值为1 339.8万元·a-1,净化水体价值为2 240.7万元·a-1,大气调节价值为2 007.55万元·a-1,科研文化价值为1 504.3万元·a-1,而物质生产价值比较低,只有130万元·a-1。