标准化降水指数(SPI)和Z指数在淮北平原适用性研究

淮北平原是我国重要的粮食生产基地,分析其干旱时空变化特征和不同干旱指数的适用性,提高淮北平原抗旱风险能力,对农业生产和旱情监测具有重要意义。利用淮北平原20个气象站1962-2021年降水资料,计算了年尺度和季尺度的标准化降水指数(SPI)和Z指数,分析了两指数在淮北平原的一致性以及时空变化特征的差异性,并结合历史旱情资料对比分析,进一步研究两种干旱指数的适用性。结果表明,两指数在年、季尺度下的淮北平原均呈现较好一致性,并与该区降雨存在极强相关性;时间尺度上,两指数均在年以及夏冬两季呈缓慢湿润化趋势,春秋两季呈不显著干旱化趋势;空间尺度上,Z指数监测的干旱发生面积和发生频率均高于SPI指数;与历史旱情资料对比分析结果表明,与SPI指数相比Z指数监测结果具有一定持续性,不易出现异常现象,且与实际较为一致。综合分析表明,Z指数在淮北地区的干旱监测适用性较好。

淮北平原36种参考作物蒸散量估算方法适用性研究

为分析不同参考作物蒸散量估算方法在淮北平原的适用性,以FAO56 Penman-Monteith(FAO56PM)模型为标准,基于五道沟实验站2009-2022年气象观测数据,选取6种统计指标,从日、月尺度综合分析。结果表明,所有方法中,日尺度下FAO24Penman(FAO24PM)法、1996 KiM-Berly Penman(K-P)法、Pristley-Taylor(P-T)法最优,月尺度下FAO24PM法、P-T法、Debruin-Keijman(D-K)法最优;综合法最优,其次依次为辐射法、质量传输法和温度法;综合法中FAO24PM法最优,辐射法中P-T法最优,温度法中FAO24BC法最优,质量传输法中Mahringer法日尺度下最优,Trabert法月尺度下最优。因此,当数据资料充足时推荐FAO24PM法,资料不齐全时推荐P-T法、FAO24BC法、Mahringer法(日尺度)或Trabert法(月尺度)。

动态差异度系数在淮北平原水资源承载力评价中的应用

为科学有效地评价区域水资源承载力,基于现有动态差异度系数的相关研究,充分挖掘评价样本与等级标准之间的不确定性信息,推导出随样本值变化而变化的差异度系数计算式,构建了基于动态差异度系数的四元联系数值法的区域水资源承载力定量评价方法。该方法在安徽省淮北平原的应用结果表明:2015—2019年安徽省淮北平原六市水资源承载状况均处于2级临界可载与3级临界超载之间,说明水资源承载状况较差;联系数值法得出的评价结果与级别特征值法、四元减法集对势基本相同,联系数值法较其他两种方法更客观,灵敏度更高;联系数值法可准确判断集对系统的发展趋势,为解决水资源、水环境等领域类似评价提供参考。

淮北平原五道沟地区降雨产流影响因素及变化规律研究

利用五道沟实验站1972~2021年106场次降雨径流实测资料,采用回归分析法,开展了不同级别次降雨量P(暴雨、大雨、中雨)、雨前地下水埋深H_(0)(Ⅰ级(0~0.4 m)、Ⅱ级(0.4~0.8 m)、Ⅲ级(0.8~1.2 m)、Ⅳ级(>1.2 m))和前期影响雨量P_(a)(Ⅰ级(17%~20%)、Ⅱ级(20%~23%)、Ⅲ级(23%~26%)、Ⅳ级(>26%))不同情景对产流的影响研究,并构建了多元回归计算模型。结果表明,次降雨量对降雨产流的影响起主要作用,其次为雨前地下水埋深和前期影响雨量;不同降雨级别下,暴雨情景次降雨量与径流呈二次曲线函数关系,大雨情景呈三次曲线函数关系,中雨情景在长时段连绵降雨型且P>35 mm、P_(a)>20%、H_(0)<1.0 m条件下才可产流,呈三次曲线函数关系;在Ⅰ、Ⅲ级雨前地下水埋深情景中,次降雨量与径流均呈三次曲线函数关系,Ⅱ级呈二次曲线函数关系,Ⅳ级呈线性函数关系;在Ⅰ级前期影响雨量情景中,次降雨量与径流呈幂函数关系,Ⅱ级呈三次曲线函数关系,Ⅲ、Ⅳ级均呈二次曲线函数关系;通过统计分析降雨实测数据,径流深最终可表示为次降雨量、雨前地下水埋深和前期影响雨量3因素的函数关系,并建立了暴雨、大雨及中雨情景径流计算模型,拟合优度R2均大于0.80,可用于淮北平原降雨径流预测。

淮北平原中小型湖泊鸟类多维度多样性

湿地介于陆地和水生生态系统之间,具有丰富的生态价值,湿地公园在维持生态平衡,提高鸟类多样性等方面具有重要作用。2022年3月2023年2月,采用样点法和样线法对淮北平原地区颍州西湖国家湿地公园进行鸟类调查,通过对鸟类群落的物种多样性、分类学多样性、功能多样性和系统发育多样性4个维度多样性指数以及鸟类生态类群的分析探究湿地公园鸟类群落的时空分布格局。本轮调查共记录鸟类153种共26107只次,其中国家Ⅰ级重点保护野生动物1种,国家Ⅱ级重点保护野生动物16种;IUCN红色名录极危物种1种,易危物种2种。结果表明:春季功能丰富度、物种丰富度和香农-威纳指数在湖泊、防护林和绿化带3种生境之间差异显著,夏季湖泊生境中物种丰富度(24.67±0.94)和系统发育多样性(985.14±52.57)显著高于绿化带和防护林,秋季功能丰富度(8.24±0.90)和系统发育多样性(935.34±37.12)在湖泊中均最高,冬季湖泊香农-威纳指数(2.31±0.03)、功能丰富度(3.73±0.77)显著高于绿化带和防护林2种生境;绿化带生境中,多个多样性指数在春季最高,在冬季均达到最低水平,湖泊生境冬季的物种丰富度(25.00±0.82)、香农-威纳指数和辛普森指数(0.84±0.01)在冬季最高,夏季系统发育多样性最高;防护林生境中物种丰富度(22.67±2.87)在秋季显著高于其他3个季节。单次调查中发现并记录青头潜鸭(Aythya baeri)15只,超过东亚-澳大利西亚候鸟迁徙路线该物种种群数量的1%,达到国际重要湿地标准。结果显示秋季为该湿地公园鸟类多样性保护的重点季节,湖泊生境为该湿地公园的重点保护区域,颍州西湖国家湿地公园对迁徙及越冬水鸟具有重要生态价值,应进一步加强鸟类监测,提升其生态功能。

引江济淮对淮北平原地下水超采治理影响分析

为了从根本上治理安徽省淮北平原区地下水超采,修复和改善地下水生态环境,实现区域经济可持续发展,需要有替代区域地下水量的水源。引江济淮工程的实施,把整个淮北地区纳入受水区域,改变了淮北平原区以地下水为主要水源的历史,采用引调的优质地表水将是以后区域供水主要模式。从引江济淮工程计划调水规模与区域现状地下水取用水量进行对比、枯水年份地下水最大供水量及年内配等分析引江济淮作为淮北平原地下水替代水源的合理性、可行性和科学性。并根据引江济淮工程和区域地表水厂配套设施进展情况,提出了在不同的时间段治理地下水的具体措施和建议,为区域地下水综合治理提供参考。

淮北平原小麦越冬期冻害发生原因及应对措施

小麦越冬期冻害是淮北平原主要气象灾害之一,常发生在每年12月至翌年1—2月,对小麦产量和品质有很大影响。为了有效预防小麦越冬期冻害,指导小麦越冬期田间管理工作,减少越冬期冻害对小麦产量的影响,根据多年小麦“四情”定位监测情况、区域极端气候发生规律和农户种植习惯,总结了淮北平原小麦越冬期冻害特征、机理与类型,分析了发生原因,并提出了应对措施,以期为广大种植户提供参考。

基于Budyko水热平衡改进方程的淮北平原径流变异归因分析

平原区地表水受大气降水、地下水开采等因素综合影响,水源转化与水循环过程复杂多变,水资源保障能力不足与三生争水严重等问题普遍存在。以淮北平原为研究区,引进有效降雨指标改进了区域年尺度Budyko-Fu(BF)水热平衡方程、进而利用弹性系数法对影响地表水资源量变化的降水、潜在蒸散发等因素的响应敏感度和贡献度作出定量评价。结果表明,所建立淮北平原水热平衡改进方程(BF-NH)模拟蒸散发系列的均方根误差较BF方程降低约50%,可更准确描述降雨等因素对区域实际蒸散发的影响。1956—2021年期间径流深随着区域降雨量增多、潜在蒸散发降低等因素变化,呈现缓慢增大趋势、年增长率约0.40 mm/a。究其原因,区域降水、潜在蒸散发、水储量变化分别贡献73.1%、19.9%、7.0%,区域降水量是影响淮北平原径流变化主导因素。

淮北平原区节水减排面临的问题和对策

分析了淮北平原旱作区的特点,开展节水减排研究,以期有效提高淮北平原地区的水资源利用效率,缓解水资源供需矛盾,减少农田面源污染排放,为保障国家粮食安全和建设水美乡村提供技术支撑。

安徽淮北平原钙质结核土分布及成因年代研究

提出了钙质结核土的概念,并详细研究了安徽淮北平原钙质结核土的分布规律、成因年代以及钙质结核的类型。通过地质调查、试验和勘探,并参阅工程勘察报告和文献资料,分析了安徽淮北平原钙质结核土的埋藏和分布规律,绘制了淮北平原钙质结核土平面分布图及典型地层剖面图。钙质结核土分布在淮北平原河间地块、洼地及黄泛平地上,结核层的埋藏标高与地面标高变化基本一致。在剖面上,从上到下,钙质结核一般为雏形钙质结核、完形钙质结核和钙质硬磐层,其粒径和含量随深度增大而增大,在常年地下水位附近常形成钙质硬磐层;根据14C测定的年龄分析,在剖面上,雏形钙质结核、完形钙质结核和钙质硬磐层三种形态的钙质结核年龄逐渐增大。

淮北平原浅层地下水氟的水化学特征及影响因素分析

以淮北平原浅层地下水中的氟离子为研究对象,在分析地形地貌、水文地质条件、地下水化学成分(总硬度、矿化度、氟离子等)、水化学类型特征等基础上,运用统计方法分析了氟离子浓度与pH值、K++Na+浓度、Ca2+浓度、ρ(K++Na+)/ρ(Ca2+)比值、Mg2+浓度之间的关系。结果表明氟离子浓度随地下水pH值的增大而增大,与ρ(K++Na+)/ρ(Ca2+)比值之间存在着正相关关系,但是与K++Na+浓度、Ca2+浓度、Mg2+浓度之间并无明显的相关性。最后讨论了氟离子的影响因素,提出合理利用地下水的建议。

淮北平原裸土潜水蒸发趋势及其影响因素分析

为揭示淮北平原裸土潜水蒸发规律及机理,该文依据五道沟实验站1991-2008年潜水蒸发及水文气象观测资料,分析裸土潜水蒸发的年内分配规律以及随土质、埋深的变化趋势,采用累积距平曲线法和Mann-Kendall法联合检测了该区域年、季节时间序列的裸土潜水蒸发变化趋势,并用SPSS统计学软件分析不同气象要素对2种土质、不同埋深裸土潜水蒸发的影响。结果表明:黄潮土潜水蒸发量与砂姜黑土的潜水蒸发量比值随着埋深的增加在扩大;淮北平原裸土历年潜水蒸发量呈增加趋势,不符合"蒸发悖论",春季对年潜水蒸发量增加的贡献率最大;气象要素对砂姜黑土和黄潮土的最大影响深度分别是0.4和1.0m;在垂直方向上热量的年内传递过程与潜水蒸发量年内分配一致。该研究为准确把握潜水蒸发规律、更好的认识水文循环提供依据。

淮北平原四种土地利用类型非生长季土壤呼吸速率

为了探讨杨树人工林撂荒地、农耕地、农林复合模式的林地和农林复合小麦地的4种土地利用方式对温室气体CO2增长及其通量的影响,利用Licor-8100土壤碳通量测定系统对以上4种不同土地利用的土壤呼吸速率变化进行了研究。结果表明:4种土地利用类型的土壤呼吸速率在非生长季冬季的月内变化和日变化不明显,都保持在低的CO2释放水平;不同土地利用类型土壤呼吸速率表现出明显的空间异质性;农林复合小麦地土壤呼吸速率在非生长季与其影响因素的关系在2009年12月份的关系不明显,2010年1月份和2月份随着气温的升高,土壤呼吸速率与温度的相关性逐渐增大,与其他因子的相关性也变大,但增加的幅度较小;4种土地利用类型中,农林复合冬小麦地的CO2平均通量为最小,CO2的释放量比例最小,为22.55%,比农田小麦地、撂荒地和农林复合隔离带林地分别减少3.02%、0.85%和6.00%的CO2释放。农林复合模式的CO2释放量比农田小麦地多释放2.85%,与人工林撂荒地的土壤呼吸速率相同。

淮北平原降水时空变化规律研究

基于五道沟实验站1952年以来和杨楼实验流域1960年以来降水资料，结合皖苏两省淮北地区51个水文站雨量资料，采用Mann—Kandell检测法和小波分析方法，系统分析了降水时空分布特征。结果表明．五道沟实验站1952年以来实测年降水量大致经历了先减少后增多的过程，无明显突变点；Morlet小波函数分析年降水量最发育的时间尺度是a=45和a=8-10，汛期降水量是a=45左右和a=5—13，非汛期的是a=10、20和a≤5；在Mexcianhat小波函数下检测出的时间尺度大约是Morlet下的1／3。杨楼实验流域年降水量和汛期降水量的突变点分别是1965年和1964年；Morlet小波函数杨楼流域年降水量变化最明显时间尺度是a=45、20，汛期为a=40、15～20和10，非汛期为a=25和10左右；Mexcianhat下的时间尺度亦约为Morlet下的1／3。预计杨楼年降水量和汛期在短期内会增加，而非汛期会减少。整个淮北平原降水在空间上自东南向西北减少，在时间上呈现20世纪80年代之前减少、90年代之后增加趋势明显。

淮北平原夏玉米花期高温热害综合气候指标研究

夏玉米花期高温热害气候指标及其分级标准,是灾害监测预警和田间调查与评估等工作的基础。为研究确定夏玉米花期高温热害气候指标,本文选取决定高温热害致灾程度的4个关键致灾气象因子:极端最高气温、日最高气温≥35℃的日数和日最高气温高于35℃的积害量及其期间的平均最小相对湿度,采用主成分分析法,构建1个高温热害综合气候指数(D)。通过聚类分析法,结合典型高温热害年减产率的修正和2013年定点跟踪调查夏玉米田块的减产率、秃尖率和植株受害症状等资料的验证,确定了高温热害的综合气候指数(D)不同等级及其阈值。结果表明,夏玉米花期高温热害可分为轻、中、重、特重4个等级,对应阈值分别为0.11<D≤0.21、0.21<D≤0.45、0.45<D≤0.72、D>0.72。综合气候指数(D)和高温热害减产率显著正相关,相关系数为0.967 1。花期高温热害主要危害雌雄穗,受害程度与秃尖率、籽粒与茎秆比等密切相关,相关系数分别为0.819 8和?0.872 7。淮北平原夏玉米花期高温热害综合发生频率约1.7年一遇,其中以中度与重度等级高温热害发生频率相对较高,分别高于15%与20%。在全球气候变暖的背景下,在品种选育、布局和栽培管理上,应选择抗高温的优良品种,或在高温热害发生期间,采取人工辅助授粉或喷洒药剂等措施减轻影响与危害。

安徽淮北平原冬小麦气候适宜度分析及作物年景评估

选取安徽省淮北平原37个气象站1960—2016年逐日气象资料,构建气温、降水、日照及气候适宜度模型,分析气候变暖背景下冬小麦气候适宜度时空演变特征,揭示冬小麦生育期气候风险,评判农业气候年景。结果表明:淮北平原冬小麦不同生育期对气候因子适宜程度不同,单要素各生育期适宜度均为灌浆-乳熟期较高,返青-拔节期较低,其中降水适宜度分蘖期最低;全生育期温度适宜度最高、日照适宜度次之、降水适宜度最低,水分是冬小麦生长的限制因子。气候综合适宜度灌浆-乳熟期最高,分蘖期降水适宜度最低,并且其序列变异系数大,常遭遇秋冬连旱,引起产量波动;全生育期气候适宜度呈东高西低分布,淮北中东部较高,而淮北西部及沿淮地区较低,冬小麦生产风险相对较高。1961—2016年全生育期温度适宜度线性增大趋势显著,降水适宜度线性趋势不明显,而日照适宜度呈显著的线性减小趋势;综合来看,全生育期气候适宜度无明显线性增减趋势,空间上淮北东部略有增大,而西部及沿淮地区略有减小,气候风险增加。淮北平原多数年份气候适宜度适中,适宜性偏差年发生概率高于偏好年。基于气候适宜度评判冬小麦气候年景等级,评估结果与实际产量增减情况基本相符,表明农业气候年景模型评估精度能满足业务服务需求,具有推广应用价值。

淮北平原农田暴雨径流过程的尺度效应

基于1997-2007年汛期11场暴雨径流观测数据,对比淮北平原不同集水面积(1 600 m2、6 hm2、和1.36 km2)尺度下的农田暴雨产流过程差异,并分析其主要影响因素,探索农田暴雨径流过程尺度效应。结果表明,相同次暴雨下小尺度单位面积上的洪峰流量明显高于大尺度和中尺度,而径流深小于后两者,引起该差异的主要因素可能在于小尺度下缺乏地下水出流条件且植被截留能力相对较强。中尺度和大尺度间的暴雨径流过程相似,但中尺度下的径流深和单位面积洪峰流量都大于大尺度,大尺度径流场对径流的滞蓄能力相对较强可能是其主要原因。

安徽省淮北平原浅层地下高氟水分布规律及源分析

文章在资料收集、水文地质调查、取样分析的基础上,研究了安徽省淮北平原浅层地下水中氟的分布规律和来源,结果表明：高氟水主要分布于淮北平原西部、北部河间地区,面积2 085 km2,ρ（F-）平均为1.05 mg/L,且高氟水地区与土壤水溶性氟ρ（F-）为4.5~6.0 mg/L的地区范围有一定的重合性;淮北平原浅层地下水氟分布受到自然风化和人类活动共同作用控制,高氟水分布中心区和主要城镇基本一致,但F-与Cl-相关关系不强;F-分布与环境条件有关,F-与Ca2＋的负相关性表明高ρ（Ca2＋）的环境有利于F-沉淀下来;F-与pH值的正相关性表明该地区的偏碱性地下水环境为矿物岩石溶解提供了有利条件。

淮北平原主要农作物涝渍灾害损失评估研究

针对淮北平原除涝减灾综合治理与规划中缺乏主要农作物受涝损失调查与评估基础资料的实际问题,于2010年9月初区域降雨成灾之际,对受涝区进行主要农作物受涝经济损失调查。依据实地调研成果,通过综合统计分析推求了不同耕地类型不同暴雨强度下的受涝损失率,在此基础上实现了对淮北平原受涝经济损失的合理评估。

淮北平原Angstrom公式参数校正及太阳总辐射时空特征分析

为了解淮北平原太阳总辐射的时空特征,基于安徽省新马桥试验站内自动气象站2011—2016年的实测太阳总辐射R_s数据,分别采用最小二乘法和遗传算法对Angstrom公式中经验系数a,b值进行率定,对比分析2种率定值与FAO建议值计算ET_0和R_s的差别;基于优选的率定参数,选取砀山、亳州、宿县、蚌埠及阜阳5个典型气象站点,对淮北平原太阳总辐射的时空分布特性进行分析.结果表明,FAO建议的经典参数a,b值并不适用于淮北平原,其较大估计了R_s和ET_0.通过最小二乘法和遗传算法率定得出的a,b值均可有效提高R_s和ET_0两者计算的准确性,且遗传算法率定的结果更优.1955—2014年的60 a内,淮北平原的日均R_s从北到南总体呈现逐渐降低的趋势,且平原北部下降幅度明显低于平原南部,1980年为主要转折年,1980年之前安徽省淮北平原年日均R_(s年际)下降趋势不明显,1980年之后年日均R_s年际下降趋势明显;R_s季节分布特征依次为夏季、春季、秋季、冬季,全年和各季度平均R_s在空间上呈现总体北高南低、局部有所差别的分布特征;此外,月尺度上R_s年内变化趋势呈现为单峰型分布,最大峰值出现在6月份,12月份最低.文中的研究成果可为淮北平原常规气象数据精确计算R_s和ET_0提供参考.