干旱区滴灌棉田灌水量与灌溉周期关系/Relationships Among Drip Irrigation Amount, Irrigation Interval and Deep Percolation：A Case Study on Manas River Oasis, Xinjiang[J]

由于其节水增产的优势,近年来,膜下滴灌在我国西北干旱区绿洲农田得到了迅速推广。由于轮灌仍是目前农田用水分配的主要方式,并且还需要考虑滴灌产生的土壤盐分积累问题,因此,对滴灌灌水量（Q）、灌水周期（T）以及相应的深层下渗（L）关系研究,不仅是农田用水分配的要求,也是盐分控制的需要。本文利用田间试验数据校验HYDRUS-2D模型,进行数值模拟试验,并结合马尔可夫链模型分析,分析不确定蒸散下的Q-T-L关系,结果显示：①总体上,随着灌水量的增加,可支持的灌溉周期增加,同时深层下渗增加,Q-T-L关系曲线表现为非线性关系;②其中存在3个关键Q-T阈值点：深层下渗出现点（Q为35mm,T为5d）、灌溉周期增加减缓点（Q为65mm,T为10d）、最大灌溉周期点（T为11d,Q为120mm）。因此,①在以水分利用为优先的模式下,最大灌水量不应超出35mm,最大灌溉周期为5d;②在灌溉间隔时间优先的模式下,有最大灌水周期11d,所需灌水量为120mm,适宜的灌水周期为10d,所需灌水量为65mm;③在有盐分淋洗需求模式下,适宜的灌水周期为10d,所需灌水量为65mm,产生下渗量约占灌水量17%,可用于根区盐分淋洗;④潜水位对灌溉产生作用的阈值深度是-300cm,高于时潜水可以补给根区土壤水分,从而增加灌溉周期。利用本文数值模拟与方法,可以为不同气候与土壤情形区域农田滴灌灌溉设计提供指导

水分胁迫对覆膜滴灌棉花根系活力和叶片生理的影响/Effect of Water Stress on Root Vigor and Leaf Physiology of Cotton under Mulch Drip Irrigation[J]

采用田间试验法,分析不同程度水分胁迫条件下棉花花铃期根尖根系活力、叶片叶绿素、脯氨酸和丙二醛含量变化,并对叶片脯氨酸、丙二醛含量和根系活力与土壤含水率进行相关性分析。试验以60 cm土层田间持水量的105%、100%、95%、90%、85%、80%为灌溉上限,共设6个灌水梯度,即5 400、4 950、4 500、3 750、2 850m3/hm2和2 550 m3/hm2。结果表明：单株叶片干重及叶面积、地上部干生物量、株高、叶绿素含量随灌水量的减少而降低,根冠比随灌水量的减少而增加。脯氨酸及丙二醛含量随灌水量的降低而升高,且与土壤含水率呈负相关关系,相关系数（r）分别为-0.704和-0.667;根系活力随灌水量的降低而降低,与土壤含水率呈正相关关系,其相关系数为0.67。当灌水上限为95%,即灌水量为4 500 m3/hm2时,作物表现出轻微的水分胁迫,随灌溉量的继续降低,胁迫加重。植物体内脯氨酸、丙二醛含量及根系活力与土壤含水率的相关关系在一定程度上可以用来表征棉花受干旱程度,可为棉花的灌溉管理提供参考依据

塔里木河下游荒漠河岸林带辐射平衡特征/Radiation Balance over Riparian Forest Belt in the Lower Reaches of the Tarim River[J]

利用新疆塔里木河下游河岸林带观测的太阳辐射数据,结合下垫面和天气变化状况,分析该区太阳辐射变化特征,同时评价FAO56辐射估算方法模拟该区域太阳辐射的效果.结果表明:净辐射和辐射四分量的年均日变化,除大气逆辐射在300 W·m-2左右波动外,均呈现出典型的单峰趋势.其中,总辐射平均极大值为629.96 W·m-2,净辐射平均极大值为520.76 W·m-2,净辐射日积分值在一年内呈现单峰对称型趋势,年平均值为7.81 MJ·m-2·d-1,地表长波辐射的峰值在中午前后滞后于总辐射峰值约2h.较之晴天而言,阴天和风沙天气太阳辐射波动较大,总辐射和净辐射均明显降低.地表反照率的变化与下垫面植被覆盖度密切相关,生长季节为0.18左右,非生长季节为0.20左右,年均值为0.19.FAO56方法模拟日尺度辐射结果表明:总辐射、净短波辐射和净辐射模拟效率分别为0.94、0.87、0.80,而有效辐射模拟效率仅为0.19;各辐射通量均方根误差均在1.67 ～1.98,平均偏差值均较小.有效辐射量在总辐射中所占比例较小,虽模拟效率较低,但其对净辐射的贡献较小,使得净辐射模拟误差在合理的范围内,故认为FAO56辐射模拟方法经验系数可用于计算该地区日尺度净辐射值

中国西北干旱区TRMM遥感降水探测能力初步评价/Evaluation on detective ability of TRMM remote sensing precipitation in arid region of northwest China[J]

西北干旱区雨量站点稀少且分布不均,为水文过程研究带来一定困难.TRMM遥感降水数据覆盖范围广、时空分辨率高,是很有潜力的降水替代品,但其在西北干旱区应用的可靠性需要评价.对TRMM网格降水量与地面实测降水量在日尺度和月尺度上进行比较,通过FBI (frequency bias index)、POD (probability of detection)、FAR (false alarm ratio)、偏差和相关系数等指标分析TRMM对降水的探测能力.结果表明:TRMM对降水的探测能力因区域、海拔和冷暖季而异,月时间尺度上TRMM对降水事件的发生频率和降水量的估计比日时间尺度更为准确,但二者探测能力都非常有限；76个格点中,日降水的FBI值都远离最优值1,POD值和FAR值则分别在0.72以下和0.37以上,离最优值较远,相关系数几乎都在0.4以下,只有14个格点的偏差在±10％之间,其余格点最大偏差高达389％.最多有9个格点的月降水FBI值达最优,14个格点的POD值达最优,24个格点的FAR值达最优,67个格点的相关系数在0.4以上,14个格点的偏差在±10％之间,只有极少数格点的全部指标都在可接受范围之内,多数站点是某些指标达最优值,而某些指标在可接受范围之外.总体来讲,TRMM遥感降水数据在西北干旱区难以直接应用,需要进一步纠正处理

长期滴灌棉田土壤盐分演变趋势预测研究/Study on the Evolution Trends of Soil Salinity in Cotton Field under Long-term Drip Irrigation[J]

膜下滴灌节水增产高效的表现使其成为我国西北干旱区绿洲农田普遍使用的灌溉方式.然而,长期滴灌下土壤盐分的变化趋势亟待研究.于2010年在新疆玛纳斯河绿洲进行微成水灌溉试验,校验Hydrus 2D模型,并模拟预测长期滴灌下土壤盐分积累的变化特征.结果显示:Hydrus 2D模型可以有效模拟滴灌土壤盐分分布与积累特征；滴灌根区土壤盐分主要受灌溉输入土壤盐分与深层淋洗作用影响,随着滴灌年份的增加,根区盐分逐步增加,作物蒸腾受限,下渗淋洗量加大,最终根区的输入盐量与淋洗盐量相当,根区盐分处于相对平衡状态.以矿化度分别为4.8,3.2,1.6,0.8 g/L的灌溉水质为例,在420 mm灌溉水量下,分别在10,15,20,35 a后土壤盐达到平衡,根区盐分分别稳定在4.2,3.8,3.2,2.8 mg/cm3,作物的蒸腾满足率分别为72％,80％,85％,91％,为保证研究区内作物的正常生长,需要的灌溉量至少应分别为495,470,425,395 mm

膜下滴灌棉田土壤水盐运移简化模型[J]

滴灌农田土壤盐分积累是关系到这一方式是否可持续的重要问题,数值模拟是研究这一问题的重要手段,然而目前缺乏针对这一问题的可用模型.该文构建了一个滴灌土壤水盐运移简化模型,通过将膜下滴灌土体划分为若干单元格,通过滴灌入渗饱和湿润体形成、毛管扩散运移2个过程实现滴灌土壤水盐运移模拟,该模型包含有降水再分配、根系吸水、土壤蒸发等水文过程.于2010年在新疆石河子大学灌溉试验站微咸水滴灌试验,对构建的模型进行校正和验证,结果显示,该模型较好地模拟了膜下滴灌土壤水分与盐分运移过程以及土壤盐分积累特征,研究结果可为膜下滴灌条件下棉田土壤盐分积累及其影响因子研究提供基础

TRMM降水数据在中天山区域的精度评估分析/Quality Assessment of the TRMM Precipitation Data in Mid Tianshan Mountains[J]

遥感降水产品能反映降水的时空分布变化,对于资料稀缺的西北干旱区生态水文研究有重大意义.TRMM卫星降水资料在热带湿润地区有大量应用,但要将其用于我国西北干旱半干旱气候地区,还需对该数据产品在质量进行评估.选择干旱区内陆的新疆天山中部为研究区,并以周边15个台站的实测数据为依据对TRMM3B42降水数据质量进行评价.结果表明:(1)TRMM3B42数据对日降水事件的估计准确率较低,但是总体上暖季好于冷季,相对于较大的降水,对发生量小的降水估计更为准确；在暖季高估量小降水,低估量大降水,冷季则相反；(2)月降水情况来看,天山南坡两站与北坡的规律不符；对北坡山区降水估计的精度好于平原区,并且精度与海拔呈抛物线分布,降水越大的区域精度越高；偏差量的年内分布在各海拔区域之内一致性较好,但区域之间规律各有特点；(3)从年降水量来看,TRMM降水整体低于站点观测值,并且差量随着高程具有抛物线分布的特征.总之,该降水产品的质量总体上不高,但是其偏差在时间和空间上具有一定的规律性,该数据在干旱区的应用需要进一步校准处理

灌溉水矿化度对玛纳斯流域棉花生长影响的试验研究/Experimental Study on the Impacts of the Irrigation Water Salinity on Cotton Growth in Manas River Oasis, Xinjiang[J]

合理利用咸水资源对缓解干旱区绿洲农业用水矛盾有重要意义。本文于2010年和2011年在石河子大学节水灌溉试验站研究了矿化度为0.87、2、3、4、6、8g/L的咸水对土壤水盐动态和棉花生长及产量的影响。结果表明,咸水灌溉导致土壤剖面持续积盐,棉花叶面积指数减小,干物质积累减少、产量下降;灌溉水矿化度每提高1g/L,产量降低约391kg/hm2;土壤根系层（0～60cm）可溶性盐浓度每升高1g/L,产量降低约861kg/hm2。在灌溉水矿化度2g/L情况下,100cm土层盐分最大累积率2010年为113%,2011年为26%,呈下降趋势,棉花生长、干物质积累及产量受影响较小,可作为该区咸水利用调控参考阈值,指导农业生产

基于对数比转换的成分数据空间插值研究/Study on Spatial Interpolation of Compositional Data Based on Log-Ratio Transformation[J]

[目的]以新疆玛纳斯河绿洲表层土壤质地数据为例,研究对数比转换方法在成分数据空间插值中的应用.[方法]采用加法、中心化和等角3种不同对数比转换方法,对土壤颗粒含量数据进行转换,针对数据中的零值不能进行对数比转换问题引入了零值替换方法,空间插值采用普通克里格法.[结果]零值替换后土壤颗粒之和仍为100％.基于对数比转换的插值结果满足土壤质地颗粒组成定和100％的要求,而对土壤颗粒单独插值不满足定和100％的要求.插值结果精度评价表明基于等角对数比转换方法的插值结果最优,但3种方法的结果差别甚小.[结论]零值替换方法的引入在不改变成分数据定和的前提下避免了零值不能进行对数比转换.基于对数比转换的普通克里格法满足成分数据空间插值的非负、定和、误差最小和无偏估计4个要求

2001～2010年中国陆地生态系统农林产品利用的碳消耗的时空变异研究/RESEARCHES ON THE SPATIO-TEMPORAL VARIATION OF CARBON CONSUMPTION BY AGRICULTURAL AND FORESTRY UTILIZATION IN CHINESE TERRESTRIAL ECOSYSTEMS DURING 2000s[J]

人类是陆地生态系统的重要组成部分,可以视为区域陆地生态系统的消费者,人类对陆地生态系统净初级生产力(NPP)的消耗是区域碳消耗的重要途径.量化农林产品利用的碳消耗总量(CCU)有助于准确评估生物圈与大气间的碳交换,为全球陆地生态系统的碳管理提供理论依据.基于农产品、草产品及林产品的统计数据,本研究评估了中国区域2000s人类利用农林产品引起的碳消耗总量及强度,结果表明:2001 ～ 2010年,农林产品利用的碳消耗总量为805.79TgC/a,占全国NPP总量的28.49％,最大值出现在山东、河南、广西等地.其中,农产品利用的碳消耗总量达到630.54TgC/a,最大值也出现在山东、河南和广西;草产品利用的碳消耗总量为114.90TgC/a,内蒙古、新疆和四川贡献的份额较大;林产品利用的碳消耗总量最少,仅为60.35TgC/a,主要分布在福建、浙江、湖南等地.碳消耗强度存在明显的区域差异,农林产品利用的碳消耗强度与农产品利用的碳消耗强度具有相似的空间分布,最大值均出现在山东、江苏等地;草产品利用的碳消耗强度的最大值出现在重庆、内蒙古、四川等地;林产品利用的碳消耗强度则出现在浙江、福建.中国区域农林产品利用的碳消耗总量及强度在年际间普遍呈现增大的趋势,碳消耗总量年均增加22.02TgC.本研究表明,农林产品利用的碳消耗在维持区域陆地生态系统碳平衡中起着重要作用,需要在今后予以充分重视