2000-2020年内蒙古NDVI时空动态及其对水热条件的响应

[目的]了解植被生态现状,剖析植被变化影响因素,为区域生态环境治理和规划提供科学依据。[方法]基于MOD13A3 NDVI数据和气象数据,采用Sen趋势分析、M-K检验、Hurst指数、相关系数等方法研究了内蒙古地区NDVI时空变化及其对水热条件的响应。[结果]内蒙古NDVI显著增长(p<0.01),空间分布呈东高西低的特征,大部分地区NDVI以增加趋势为主,耕地增长率最大且呈增加趋势面积占比最大。研究期内NDVI变化相对稳定,林地的稳定性最好。未来内蒙古NDVI变化以反持续性为主,反持续性和持续性面积占比分别为76.51%,23.49%。NDVI与气温呈负相关的区域占78.25%,其中极显著和显著负相关的区域占19.92%;与降水、土壤湿度呈正相关的区域占93.16%,93.53%,其中极显著和显著正相关的区域分别占51.37%,55.85%。[结论]内蒙古地区植被生态整体趋于改善,未来植被生态可能退化,土壤湿度是影响内蒙古植被生长的主导因子。

水热条件对辣椒生长速率的影响

【目的】探明水热条件对辣椒生长发育的影响,为合理规划辣椒种植和开展辣椒气象防灾减灾提供科学参考。【方法】以贵州主要辣椒种植品种“辣研1号”为研究对象,于2019年和2020年在贵阳国家一级农业气象试验站开展分期播种试验,根据分期播种创造的不同气候水热条件,运用线性回归方法分析不同水热条件对辣椒各生长阶段生长速率的影响。【结果】温度是辣椒各生长阶段生长速率的主要影响因子,气温升高有利于提高辣椒生长速率,缩短辣椒各生长阶段所需的天数,气温每升高1℃,辣椒苗期、全生育期、营养生长阶段和生殖生长阶段分别缩短1.1 d、10.9 d、1.1 d及6.0 d。降水量和气温对辣椒营养生长和生殖生长阶段的生长速率均有重要影响;大气干燥程度对辣椒营养生长和生殖生长阶段的生长速率的影响不同,其与2个生长阶段生长速率的关系分别呈负相关和正相关,对2个生长阶段的影响率分别为-0.25%和0.16%。【结论】水热条件变化对辣椒生长速率的影响显著,在气候干暖化趋势背景下,辣椒播期适度提前,以及构建合理的种植方式是辣椒种植应对未来气候变化的有效措施。

水热条件下费托型合成反应氢同位素分馏研究

费托型合成(F-TT)反应是地下烃类的三大成因之一,H同位素组成研究对其生烃过程和成因识别具有重要意义。本研究分别以无机CO和CO_(2)为碳源,水为氢源,研究在370℃和50 MPa的水热条件下,F-TT反应生烃过程中H同位素分馏情况。结果显示,不管是CO参与的经典F-T反应,还是CO_(2)参与的F-TT反应,烃类产物H同位素均呈正序分布(δD(C_(1))<δD(C_(2))<δD(C_(3))<δD(C_(4))<δD(C_(5))<δD(C_(6))),符合前人有关地下非生物成因烃的H同位素正序分布特征。本研究分别根据CO和CO_(2)为碳源的亚烷基机理和羰基插入机理,从反应原理、链增长机制和分馏过程,对2种生烃过程中的H同位素呈正序分布这一规律进行了详细机理阐述。由于热成因气H同位素也呈正序分布,所以烃类气体的H同位素分布特征不能够作为无机烃类来源的判识标志。但是,通过数据对比发现,按照甲烷的H同位素值可以把热成因气(δD(C_(1))>−270‰)和前寒武纪地盾无机成因气(δD(C_(1))<−320‰)简单地区分开来。

水热条件下钾长石的分解反应机理

实验研究了以氧化钙为助剂在水热条件下的钾长石的分解反应过程及反应机理。研究结果表明:在碱性条件下,钾长石的分解反应具有化学反应控制的特征。搅拌速率对反应速率无明显影响,但通过提高反应温度、提高n(Ca)/n(Al+Si)比值、减小钾长石的粒度3种途径,可以明显提高钾长石的分解率。钾长石的分解反应并不是简单的离子交换作用,而是在碱金属离子与水作用的基础上,反应物中的活化离子OH–与矿物表面的碱金属离子K+,Na+,Ca2+等作用,首先形成表面富硅贫铝的前驱聚合体(SiO2·nH2O)·,然后这些前驱聚合体分解,生成最终产物雪硅钙石。在水热条件下钾长石的分解率最高可达89.01%。

1982—2003年东北林区森林植被NDVI与水热条件的相关分析

以气象站点为研究单元,将1982—2003年东北林区森林植被月平均、季平均和年平均NDVI数据与其对应的水热条件(温度和降水)进行相关、偏相关和复相关分析。结果表明:温度是影响东北林区森林植被NDVI的最主要气候因子。春季、秋季不同森林植被平均NDVI与温度和降水呈极显著相关(P<0.01),其与温度的相关性高于其与降水的相关性。寒温带针叶林NDVI在生长季与温度和降水呈极显著相关(P<0.01),其与降水的相关性略高于其与温度的相关性,而全年温度对寒温带针叶林生长的影响高于降水。寒温带针叶林NDVI在4月份与降水的时滞偏相关性高于其他月份,相关系数达-0.385。温带针阔叶混交林NDVI在4—7月与温度的时滞偏相关性较高,相关系数分别为0.581,0.490,-0.266和-0.297。暖温带落叶阔叶林NDVI在4月份与温度的时滞偏相关性高于其他月份,相关系数为0.571;在7月份与降水时滞偏相关性高于其他月份,相关系数为-0.367。森林植被生长增长阶段NDVI受综合水热条件(温度和降水)的滞后影响显著。

水热条件和施肥对黑土中微生物群落代谢特征的影响

选择位于我国东部3个不同气候带(温带、暖温带、中亚热带)的农业生态试验站(海伦站、封丘站、鹰潭站),设置水热变化梯度下的土壤置换试验,利用Biolog方法,研究了水热因子和施肥对单作玉米的黑土中微生物群落的影响。结果表明,在3种气候条件下,施用NPK肥均提高了黑土中细菌群落的碳源代谢活性(Average well color development,AWCD值表示)。在玉米抽雄期,施肥处理(NPK)黑土中AWCD值大小顺序为:鹰潭站(中亚热带)>海伦站(温带)>封丘站(暖温带),不施肥(CK)处理为:鹰潭站(中亚热带)>封丘站(暖温带)>海伦站(温带)。说明不施肥时黑土中微生物代谢活性随月均温度的提高而增加,而施肥和降水影响了温度对黑土中微生物代谢活性的作用。主成分分析表明,黑土中微生物群落代谢特征在海伦站(温带)和封丘站(暖温带)之间变化较小,而在鹰潭站(中亚热带)黑土中微生物群落的代谢指纹发生明显改变。气候条件变化导致的黑土中微生物代谢碳源的分异主要表现在:α-丁酮酸、腐胺、D,L-α-甘油、L-苏氨酸(r>0.9);而施肥导致的黑土中微生物代谢碳源的分异主要表现为:β-甲基-D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸盐和丙酮酸甲脂。总体上,不同气候带水热条件的变化和施肥均影响了黑土中微生物群落的代谢活性和代谢特征的变化。

黄土丘陵小流域沟坡水热条件及其生态修复初探

在黄土丘陵沟壑区,沟坡是小流域尺度上水土流失最为活跃的部分,对其水热条件的了解是进行综合治理的基础。论文以黄土丘陵区甘肃定西安家沟小流域为例,观测了沟坡不同地形部位和植被类型土壤水分季节动态和剖面变化特征,同时观测了光照、大气湿度、温度和风速等小气候条件,并探讨了沟坡生态修复方式。结论与建议如下。①历次取样中,0～100cm平均土壤水分均以沟道灌木林地最高,沟坡中的阳坡和阴坡的草地和灌木林地次之,梁峁坡农地最低,且6种类型样地间有显著差异(P<0.01);对于相同的植被类型来说,阳坡的林草植被土壤水分均要小于阴坡,但没有显著差异(P>0.05);而在同一坡向,草地的土壤水分要显著高于灌木林地(P<0.01);和梁峁坡农地的土壤水分季节变化特征相比,沟坡植被土壤水分的季节变化不明显。②对于梁峁坡农地和阴坡的灌木林地来说,土壤水分在剖面内随着深度变化平缓,而其它4种类型样地土壤水分在剖面内随着深度呈增加的趋势。对于这6种类型样地,土壤水分剖面差异格局与0～100cm平均含水量相似;且随着深度的增加,6种类型样地间土壤水分的差异性增大。③对于梁峁坡和沟坡来说,4～5月份风速均是观测期内最大的,但沟坡风速要小于梁峁坡坡面;在观测期内,高湿期出现在5月,且沟坡大气相对湿度高于梁峁坡;和?

不同覆盖时期和方式对旱地马铃薯土壤水热条件和产量的影响

在大田条件下,以不同覆盖种植方式为处理,通过测定土壤含水量、耕层土壤温度、马铃薯生长指标和经济产量等,研究不同覆盖种植方式对旱地马铃薯土壤水热状况和产量的影响。结果表明：与传统耕作和垄沟全膜覆盖处理相比,垄膜沟草覆盖能显著提高马铃薯苗期0～25cm土壤温度3℃左右,降低盛花期至收获期0～25cm土壤温度2℃左右;其次,垄膜沟草覆盖显著提高播前0～30cm土层含水量,增加收获后0～100cm土层土壤含水量。垄膜沟草覆盖的株高、单株薯块重、大薯率、产量显著高于其它处理,且秋季覆盖的产量优于春季覆膜,故垄膜沟草秋季覆盖是适宜半干旱区旱作马铃薯的高产种植方式。

近20年气候变暖对东北农业生产水热条件影响的研究

针对东北气候变化影响研究中对增温正效应关注较多 ,而对水热匹配等综合影响研究不够的情况 ,利用东北地区 1 961～ 2 0 0 0年 56个气象站的气象资料 ,对近 2 0年东北气候变暖的特点 ,温度升高的同时大气干湿程度及水热匹配状况的变化等相关现象进行了较详细的分析。提出东北气候变暖主要表现于冬季 ,2 0世纪 90年代变暖明显 ,南部大于北部 ;夏季增温幅度有限 ,不很稳定 ,仍时有温度偏低发生 ,并同时出现高温日数增多等极端异常气候事件 ;最低温度升高幅度大于最高温度的升高幅度 ,导致温度日较差变小 ,冬季更加明显 ;大气水分盈亏状况和水热状况在 1 0年时间尺度上没有明显的变化 ,但 2 0世纪 90年代中后期出现暖干化趋势 ,并由春季转至夏季 ,西部和南部比较明显 ,对农作物不利等结论。为克服盲目性 ,客观评估东北气候变化及其影响 。

岱海沉积物元素地球化学特征反映的末次冰期以来季风/干旱过渡区的水热条件变迁

对季风/干旱过渡区封闭湖泊岱海两支沉积物岩芯进行了元素地球化学特征分析。结果揭示,沉积物中易(溶)迁移元素和难(溶)迁移的相对含量及其与铝元素的比值可以很好地表征流域化学风化强度的变化,进而指示盆地的水热状态。过去大约16.2kaB.P.以来,易迁移元素含量以及与铝元素比值较高的几个阶段,如大约14.5～11.7kaB.P.,10.3～9.0kaB.P.,6.7～3.5kaB.P.,3.2～2.6kaB.P.和1.7～1.2kaB.P.代表了岱海盆地化学风化较强、水热条件较好的时期,其中以大约6.7～3.5kaB.P.期间的水热条件最为优越,可以认为是流域气候的适宜期。而沉积物中难(溶)迁移元素在大约14.5kaB.P.前,11.7～10.3ka B.P.,3.5～3.2kaB.P.和2.6～1.7kaB.P.期间以及1.2kaB.P.以来的相对高含量则代表了流域相对较弱的化学风化强度和较为低下的水热状态。大约9.0～6.7kaB.P.期间,沉积物较高的CaO/MgO比值与降低的易迁移元素含量指示了流域较高温度条件以及由此导致的高蒸发率。综合岱海沉积物已有的有机质、碳酸盐、花粉组合、湖面变化等方面的数据,认为岱海盆地末次冰期以来,水热同期的模式涵盖了岱海除大约9.0～6.7kaB.P.外的各个阶段。而大约9.0～6.7kaB.P.期间,季风有效降水与温度变化的不一致现象可能更多地反映了岱海自身的自然环境特点对区域大尺度气候变化的反馈。

岷江上游植被覆被对水热条件的响应

利用2000—2011年间的水文气象和植被遥感等资料,分析了该地区植被覆盖对水热条件响应的季节规律及年际变化。研究表明,岷江上游以2 000～3 000 m高程带水热组合条件最好,分布了川滇高山栎等阔叶林;3 000m以上逐渐受热量制约,植被依次为针叶林、灌木、草甸和高山植被;2 000 m以下受干热河谷效应及人类活动影响,植被以灌木类为主。植被的实际"基带"位于河谷灌木带之上,植被垂直带谱呈部分折叠对称。在植被的水分响应方面,4 000 m以下植被水分指数的季相规律呈夏高冬低,同降水基本一致;而4 000 m以上寒旱特征明显,夏季由于强辐射导致水分指数年内最低。此外,过去40年来岷江上游气候暖干化明显,径流系数则呈缓慢减小趋势。因此,未来水热条件变化可能会导致岷江上游森林覆盖萎缩,其生态和水资源供给等问题应予以重视。

紫色泥岩水热条件下崩解过程的分维特性

以马头山组(K2m)、妥甸组(J3t)和下禄丰组(J1l)自然风干的紫色泥岩为研究对象,分别进行干湿、冷热和干湿冷热3种处理,并运用分维方法分析不同处理下紫色泥岩的崩解特性,发现分维数能比较准确地表征紫色泥岩的崩解过程:分维数越大,岩石破碎程度越高;分维数越小,岩石破碎程度越低。3种紫色泥岩在不同处理方式下崩解的分维数大小都是干湿冷热>干湿>冷热,可见,水热共同作用对母岩崩解的影响明显大于仅有水或热的作用。相同处理方式下3种泥岩的分维数大小为J3t>J1l>K2m,且在干湿和干湿冷热条件下J3t的崩解分维数与K2m和J1l的差异显著,这主要是由这3种泥岩的物理特性、元素组成以及其风化成度所决定的。

长江流域陆地生态系统NDVI时空变化特征及其对水热条件的响应

为辨识长江流域陆地生态系统植被的时空变化特征及其对水热条件的响应,根据长江流域2000—2015年MODIS NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)资料和气象资料,利用时间序列分析技术研究长江流域及主要陆地生态系统NDVI和水热条件的年际变化及相关性特征。结果表明:①近16 a来,全流域及主要生态系统NDVI均呈现出显著的增加趋势,农田、森林、水体与湿地生态系统NDVI增长率较大;②降水量整体略微增加,具有明显的空间差异性,积温(≥10℃)增加明显,且在空间上普遍呈现出增加的趋势;③受气候条件和生态系统类型差异性的影响,不同水热条件分区上NDVI与降水量和积温(≥10℃)的相关性有所差别,但整体而言,由于长江流域水量相对丰沛,降水量并不是长江流域植被生长的限制性因子,降水量与NDVI相关性并不显著,但对于森林、草地和荒漠生态系统而言,植被NDVI与积温呈现出较为明显的正相关关系,表明热量条件是长江流域植被生长的限制性因子。研究成果可为长江流域主要陆地生态系统变化的监测和预测提供一定的数据和技术支撑。

未来气候变化对中国东北地区水热条件影响的数值模拟研究

结合DKRZOPYC模式在中国东北地区的模拟试验结果 ,利用随机天气模式WGEN对该地区未来水热条件的可能变化进行数值模拟 ,由此可以克服以基准气候下建立的线性统计关系 ,通过大尺度平均气候要素研究气候资源变化的不足。文中不仅给出了农业气候资源基本特征量的变化 ,如作物生长季、≥ 0℃活动积温、≥ 1 0℃有效积温和不同时间尺度的平均降水量等 ,而且详细分析了 2×CO2 气候情景下 ,该地区极端气候要素值的可能变化 ,如生长季内极端平均最高气温、冷害低温始日、≥ 3 0℃高温日、≥50mm暴雨日和日最大降水量等。文中还针对不同作物类型 ,以作物需水量和缺水量 ,模拟了未来气候条件下 ,该地区主要农作物春小麦、春玉米和一季稻水热条件匹配状况的可能变化。结果表明 ,未来增温有利于改善东北地区当前的热量条件 ,减轻低温冷害的危害 ;降水增加有利于改善干旱地区作物的供水条件 ,提高作物产量。但是由于降水的增加不足以补偿增温引起蒸发蒸腾的增强 ,东北地区主要作物生长发育期间水分普遍不足 ,在没有灌溉条件的地区 ,农业产量将受到影响。另外 ,平均气候变化以后 ,气候极端值的变化将更加剧烈 ,因此 ,异常天气灾害对农业的危害程度有可能增加。

水热条件下Cu_2O的连生习性

Cu2 O具有立方体、八面体、菱形十二面体、四角三八面体、三角三八面体等多种单形。其形貌特征因不同的制备方法而各异。本文首次发现在水热条件下 ,Cu2 O出现取向连生的形貌特征。{ 10 0 }面为连生面。

纵向岭谷区冬、夏水热条件空间分布研究

利用纵向岭谷区内76个测站降水、温度资料和大气环流资料,研究该区冬、夏两季降水的空间分布规律。结果表明:纵向岭谷区多年平均冬季降水空间上沿河流呈纵向分布;但纵向岭谷独特地形对冬季降水变化的空间分布影响不明显;冬季气候平均温度大致呈东西向带状分布,由低纬到高纬温度逐渐递减;在区域上,纵向岭谷独特地形的“通道—阻隔”作用对冬季温度空间分布的影响不明显;但在怒江和澜沧江流域,这种影响则较为明显。纵向岭谷区多年平均夏季降水空间分布主要由纵向岭谷的“阻隔”效应,以及夏季从孟加拉湾来的气流和从南海来的气流在相应迎风坡面辐合,形成两支较强的上升气流所致;而纵向剖面大气环流的变化则较为均匀,显示了纵向岭谷的“通道”效应。纵向岭谷的这种“通道—阻隔”效应使得西南季风和东南季风在区内交汇,并使区内夏季降水空间上及夏季降水的变化沿河流呈纵向分布。地形对怒江、澜沧江流域夏季温度空间分布的“通道—阻隔”作用较明显;对夏季温度变化的“通道—阻隔”作用则在纵向岭谷西北部地区最明显,但其余地区地形的作用则相对较弱。

水热条件下BaTiO3晶粒中OH^—缺陷的形成

本文研究了水热条件下制备的ＢａＴｉＯ３晶粒中ＯＨ－缺陷的形成。实验表明，随着溶液中的钡钛摩尔比增大，产物中的ＯＨ－缺陷减少，四方相ＢａＴｉＯ３的含量增多。从结晶化学的角度剖析了ＢａＴｉＯ３与锐钛矿结构的相似性，两种晶粒中的Ｔｉ—Ｏ６八面体的结晶方位一致，其顶角分别指向晶轴ａ，ｂ和ｃ，因此锐钛矿的生长基元可以往ＢａＴｉＯ３晶粒上配向生长，在结构失配处即可形成缺陷，在缺陷部分ＴｉＯ６八面体自由端处保留了ＯＨ－结构，这是形成晶粒中ＯＨ－缺陷的主要原因。

不同水热条件下玉米单作系统中红壤微生物群落的代谢特征

在我国东部位于3个气候带(温带、暖温带、中亚热带)的农业生态试验站(海伦站、封丘站、鹰潭站)设置水热变化梯度下的土壤置换试验,利用Biolog方法,研究了水热条件和施肥对玉米抽雄期的红壤中微生物群落功能的影响。结果表明,水热条件、作物和施肥共同影响了红壤中微生物群落的碳源代谢活性(Average Well Color Development,AWCD值表示)。施肥处理(NPK)红壤中AWCD值大小顺序为:封丘>海伦>鹰潭,不施肥(CK)处理为:封丘>鹰潭>海伦站。在3种气候条件下,施用NPK肥均提高了红壤中微生物群落的碳源代谢的总体活性。主成分分析结果表明,不同水热条件下,施肥处理的红壤中微生物群落代谢指纹变化较小,但不施肥处理出现显著变化;对碳源利用主成分起分异作用的主要是碳水化合物和羧酸类物质及3种含氮化合物(L-苯基丙氨酸、L-天冬酰氨酸和苯乙基胺)。

青藏高原典型高寒草地水热条件及地上生物量变化研究

利用海北州海晏县1979—2009年地面气象观测资料和1997-2009年地上生物量资料,分析了1979年以来青藏高原的气候变化和水热条件变化,以及气温和降水量与地上生物量之间的响应关系。结果表明,1979—2009年该地区的年平均气温和降雨量均呈增加趋势,年平均气温的增加速率达0.33℃.(10a)-1,年降雨量增幅为33.1mm.(10a)-1;>0℃的有效积温、生物温度和实际蒸散量均呈明显的增加趋势,而湿润度则呈明显的减少趋势。海晏县高寒草地牧草草地地上生物量呈波动增加,且与冬季降雨量呈显著的正相关,与春季降雨量相关性不显著,与夏季平均气温相关性最高。

2007年西藏东南部群发性泥石流的水热条件及其形成机制

受青藏高原和印度洋暖湿气流的影响,西藏东南部分布着我国面积最大的海洋性冰川,这些海洋性冰川的长期运动产生了数量惊人的冰碛物,成为泥石流发育最重要的物源。多年来,西藏东南部的冰川泥石流频繁爆发,严重危及当地居民的生命财产、进藏交通系统的建设以及国际河流的安全。林芝地区波密县一直是区域冰川泥石流活动的中心,以2007年9月初波密县发生的几场泥石流为研究对象,结合波密气象站的气象数据,重点分析了前期气温和降水两个气象因子在该次群发性泥石流中的作用,构建了此次冰川泥石流暴发的前期水热条件,并以"9·4"松绕天摩沟泥石流为重点研究对象,分析了其形成机制。