基于遥感的三江平原主要生态类型耗水分析和水分盈亏状况研究

利用SEBAL模型和MODIS的MOD11A1、MOD13A2、MOD43B3产品计算了2006年生长季5-9月三江平原地表蒸散量，并且结合降水量数据,借助GIS技术对主要生态类型的耗水和水分盈亏状况进行分析。结果表明：森林、湿地、旱田和水田生态系统在2006年生长季的耗水量分别为697.14、562.21、486.17和523.52mm，在本研究区，森林生态系统的蒸散量大于其他生态系统；在2006年生长季总体来看，三江平原北部和中部区域耗水量要小于降水量;东部、南部和西部则相反。森林、湿地、水田和旱田生态系统在06年生长季水分盈亏量平均值分别为-193.46、-23.38、-1.86和37.59mm；从湿地、水田和旱田的水分盈亏情况对比来看，湿地开垦为水田比湿地开垦为旱田更适应于当地的自然条件，对于农作物来说，从整个生长季来看三江平原降雨量可以基本满足地表蒸散的需求，但是时空不匹配，在特定的月份上，会出现干旱。     

卡拉贝利水库的修建对克孜河下游天然河岸林草需水胁迫的影响分析

通过分析克孜河下游河岸林草区的水分运动和补给条件,对生态系统可能利用的水资源量与生态需水量、生态耗水量进行盈亏分析,计算河岸林草生态需水量和生态耗水量,预测水库修建后天然植被的生长状况。分析结果表明,水库修建后在满足流域内用水时,对下游河岸林草植被提供的生态用水增加,实际径流补给量超过濒临生长胁迫状态生态耗水量,有利于河岸林草区植被的恢复和生长。更多还原     

冬小麦生长季蒸散与水分利用效率变化特征

利用中国科学院栾城农业生态系统试验站的涡度相关仪器观测数据,分析了2008年华北平原冬小麦的蒸散以及群体水分利用效率(WUE)的变化特征.分析结果表明,土壤含水量变化对蒸散量影响显著,冬小麦各生育期平均日蒸散量最大值为6.6 mm,出现在灌浆期,最小值出现在返青-起身期为0.3 mm.群体水分利用效率整个生育期内在0.1～12.3 g/kg之间变化,在灌浆初期达到最高值.蒸散量和群体水分利用效率的总体变化趋势一致,CO2通量的变化趋势与WUE相同.     

基于新常态下三江平原的治水理念

在20世纪50年代,三江平原是以"北大荒"而盛名天下。自60—70年代,历经以兵团农垦队伍开发为主,在该区域挖了大量的排水沟,疏干了沼泽湿地,开垦了大量荒原变为耕地。至80-90年代又打了许多机电井把旱田变为水田。21世纪之后,又以三江河流为水源,开发了不少大中型水田灌区。以此文章论述了三江平原治水过程及其对水循环的影响,指出当前治水理念要适应新常态下供给侧结构性改革的需要;要适应气候变化;要适应国家主体生态功能区定位要求,要符合生态保护要求,决不可超越红线。     

近50年来三江平原水循环过程对人类活动和气候变化的响应

人类活动对三江平原水循环过程的影响主要表现在:①大型水利枢纽工程显著削弱了黑龙江、乌苏里江和松花江流经三江平原江段的洪泛过程,减少了三江平原获得过境水资源的天然补给机会与补给量;②大量排水沟的修建,提高区域排水水文梯度,加速了地表径流的集散过程;③旱田改成水稻田,提高了有效降水的利用效率,减少了区域地表径流深,增大了区域蒸散量;④井灌水稻田大面积发展驱动了地下水的大量开采,导致地下水采补平衡打破,地下水位持续下降,地下水贮存量减少;⑤流域源头森林植被破坏,冬季降雪量转变成地表径流量的比例在减少,森林土壤涵养水源能力下降。人类活动作用在三江平原水循环过程的结果是导致水输入项减少,而水的输出项在增大。气候变化对水循环影响主要体现在:①区域降水总量呈减少趋势,但变化趋势不显著;②区域温度上升,蒸发潜力增大;③三江平原地温上升最为显著,冻土层变薄,冻土融通时间提前并缩短55~62 d左右,且冻土层融通后土壤水分的含水量较50年前有明显降低的趋势。耕地土壤含水量明显减少;这些变化均不利于地表径流的形成以及降水入渗补充地下水;基于水循环过程分析,三江平原正在朝旱化趋势发展。加强农业保护性耕作措施的开发与应用,以及加快湿地水资源的恢复,提高区域蓄水能力和农业节水水平是确保未来三江平原水安全的重要努力方向。     

三门峡库区芦苇湿地蒸散量及其影响因子分析

根据三门峡库区长时间序列气象观测数据,采用FAO推荐的标准化Penman-Monteith公式,对库区湿地优势种群芦苇的实际蒸散量ETc进行了估算,分析了芦苇湿地蒸散量的年内和年际变化规律,并对影响芦苇湿地实际蒸散量的主要环境因子进行分析。结果表明:夏季三门峡库区芦苇湿地的实际蒸散量较大,冬季较小,在6月达到年度最高值,为190.17 mm;库区多年平均(1957—2010年)芦苇湿地实际蒸散量为1 056.59 mm,54 a中最高为1 278.23 mm(1959年),最低为818.05 mm(1984年);库区湿地ETc与各环境因子之间存在多元线性回归关系。     

沼泽化土地除涝防渍综合治理技术研究

三江平原是我国沼泽化土地集中分布最大的地区．本课题应用农业生态系统学和地表排水原理，采取工程措施、农业耕作措施与土肥改良相结合实现了沼泽化土地和沼泽地资源的优化配置和综合开发利用，建立了“旱田、水田、草场”三元结构土地资源利用模式．通过综合治理取得了较好经济效益、社会效益和生态效益，为沼泽化土地及中低产田改良提供了范例．     

华北平原不同种植模式作物耗水监测与特点分析

为探究华北平原不同种植模式的作物耗水与生产能力以评价其缓解地下水超采的潜力,于2021—2022年在中国农业科学院北京市顺义试验站进行了冬小麦-夏玉米、冬小麦-夏大豆和冬小麦-夏休闲3种种植模式的对比试验。利用大型称重式蒸渗仪监测各种植模式的蒸散、土壤储水和渗漏,使用FAO-56推荐的双作物系数法估算不同种植模式的蒸散量,同时分析了估算效果和蒸散与环境的响应特征,并比较不同种植模式的水分利用效率和产量、效益的相对关系。结果表明：3种种植模式的实测蒸散量与净辐射呈指数函数关系、与气温呈二次函数关系、与水汽压差呈线性函数关系,可以使用双作物系数法或非线性拟合公式较好地估算不同种植模式的蒸散量;冬小麦-夏玉米种植模式的产量、水分利用效率和经济效益最高,耗水量也最高,地下水净消耗量为197.52 mm,而冬小麦-夏休闲模式净地下水消耗量最小,比冬小麦-夏玉米模式低72.28%。未来需要结合华北平原不同区域可利用和开采的地表水、地下水资源量和土壤储水能力以及作物耗水量优化作物种植模式,以达到地下水的采补平衡。     

鄱阳湖流域水分盈亏时空变化特征分析

根据1960~2014年鄱阳湖流域13个气象站点的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith法、Mann-Kendall趋势检验法和相关分析法,研究鄱阳湖流域水分盈亏量时空分布变化趋势及其与气象因子的关系。研究结果表明:鄱阳湖流域近55 a来水分盈亏量多年平均盈余为565.88 mm,空间上呈由西北向东北和由西南向东北逐渐递增的趋势;水分盈亏量年内分布呈秋季亏缺,其他季节盈余,水分盈余量表现为春季夏季冬季秋季;在研究时段内流域各地水分盈余量均呈增加趋势,但各季节水分盈余量变化存在一定的差异性,其中春季和秋季呈减少趋势,但趋势不明显,而夏季和冬季均呈显著的增加趋势(p0.05)。鄱阳湖流域水分盈亏量与降雨、日照时数和日最高气温关系密切,流域年水分盈余量的增加是由于夏季和冬季降水量的增加、日照数和风速的减少。     

挠力河流域耕地变化及其对流域植被及蒸散发特征的影响

挠力河流域地处三江平原腹地，是中国重要的粮食主产区。近年来，随着中国粮食安全和区域农业结构调整，在耕地扩张及种植结构等方面发生了重要的土地利用变化。因此，识别耕地变化及其生态效应对地区生态保护具有重要意义。研究分析了1980—2020年的土地利用变化，然后基于归一化植被指数(NDVI)和实际蒸散发数据，利用耕地变化生态影响指数估算其生态影响，利用蒸散发变化估算其耗水影响。研究发现：(1)40 a间流域耕地面积从7 273.22 km²显著增加至15 313.62 km²,增加了110.55%,主要来自于林地和湿地的开垦；(2)流域内近20 a发生了较为显著的水田和旱地的互转，在面积上旱改水大于水改旱；(3)2000—2020年流域的NDVI和蒸散发均呈现增加趋势，增幅分别为8.15%和18.58%,耕地区域NDVI的增加主要集中在作物生长季节，相反在非生长季对NDVI变化贡献低；(4)各类耕地变化对流域NDVI和年蒸散发的贡献率不尽相同，退耕还林对保护生态和减少耗水有贡献，湿地开垦虽然增加了生长季NDVI但也增加了流域耗水，水改旱有利于流域保...     

近40年三江平原典型区土地利用变化及其对地下水的影响

三江平原是我国重要的商品粮基地和粮食战略储备基地,地下水作为该地区的主要灌溉水源,其动态备受关注。选取三江平原典型区1980、1990、2000、2010及2018年五期遥感影像数据进行土地利用变化特征分析,探究土地利用类型变化对地下水位埋深的影响和城市化进程、耕地面积变化对流域水均衡状态的影响。结果表明:近40年来水田与城镇用地的面积和周长存在显著的分形特征,稳定性指数由强—弱—强,两种土地利用类型的重心在近40年内发生明显迁移且迁移方向主要为西南—东北—西南,其直接影响流域水均衡状态。土地利用类型的改变使得部分地区地下水补给恢复较慢,造成地下水位埋深不同程度地增大。城市化发展对大气降水入渗补给量影响相对较小,耕地面积变化对灌溉回归补给量影响显著。研究结果可为构建更准确的三江平原典型区地下水数值模型提供科学依据,为三江平原地下水的可持续开发利用提供理论参考。     

三江平原水稻基地建设的思考

三江平原位于黑龙江省东部，总面积达10．88万km^2，水土资源丰富，适合发展水稻。通过对三江平原水土资源优势和发展优质粳稻有利条件的分析，认为发展三江平原水稻生产是国家粮食安全战略的必然选择，并提出了该区发展水稻的目标、任务和战略布局。     

Hydrological Evolution of Wetland in Naoli River Basin and its Driving Mechanism

Naoli river basin(NRB), with an area of 24,863 km², is the largest basin and also the largest marsh distribution area in Sanjiang Plain, Heilongjiang, China. The hydrological evolution process of wetland in NRB has made a marked ecological responses for anthropic activities, also reflects the drying trend of the Sanjiang Plain, Northeast China. Global climate warming also contributes to the hydrological evolution process. The following key research results are obtained: (1) The monthly average water level of Naoli river at Caizuizi hydrological station in different ages showed a marked decline tendency, the annual mean water level dropped from 96.63 m during 1960–1969 to 95.59 m during 2000–2005, the water level drawdown is 1.04 m; (2) The annual runoff flowing into wetlands in NRB decreased. Duration of Naoli river and its tributaries being thoroughly frozen from riverbed to river-water-surface showed an prolonged trend, and the water level drawdown in frozen seasons increased. The water storage capacities of wetlands in NRB declined. (3) The interactions between ground water and surface water in wetland areas are close. The ground water level variation span is bigger than that of surface water level in wetland areas of NRB. The drawdown of ground water level promotes the surface water level to decline, correspondingly. In recent 20 years, the cultivated area extension of rice field in upstream NRB has made an adverse influence on the hydrological processes of wetlands. (4) The wetland area decrease and farmland area increase significantly contribute to the runoff depth decrease of wetlands in NRB. The runoff depth variability has been mostly posed by anthropic activities. (5) Reservoirs, ditches and dykes in NRB have greatly changed the runoff generation processes. Thickness of the seasonal frozen soil layer becoming thinner and the evaporation potential becoming bigger also contribute to the runoff depth reduction and the water level drawdown of rivers. The present study results will provide a scientific basic for developing an integrated watershed management program for NRB, especially, restoring the wetland hydrological processes, maintaining or improving the wetland structure and enhancing the wetland service functions.     

辽河下游平原区淹灌条件下水稻的需水规律研究

下辽河平原的台安地区,水田灌溉用水量,约占农业灌溉用水总量的80%左右。在灌溉用水量中,只有水稻的叶面蒸腾量才是灌溉的有效水量,只有这部分水量被水稻所吸收,其余水量都是损失量。因此水稻叶面蒸腾量的确定对水稻的节水灌溉、对实现水稻生产的可持续发展和农业水资源的可持续利用具有重要的意义,节水灌溉的社会效益、经济效益和环境效益都十分巨大。     

遥感和再分析蒸散发数据精度评估:基于GRACE和流域月水量平衡模型的比较研究

采用GRACE陆地水储量变化数据和两参数月水量平衡模型(WBM-DP)分别构建了流域实际蒸散发月序列ET_GRACE和ET_WBM,以此为基准评价了两种遥感蒸散发数据MOD16、SSEbop和一种大气再分析蒸散发数据GLDAS-Noah在汉江流域上游的性能,解析了基准序列不同对蒸散发数据精度的影响。结果表明,GRACE数据和WBM-DP得到的2006—2014年汉江流域上游蒸散发基准序列在年尺度上较接近,但在月尺度上差异明显。WBM-DP可较好地模拟降水和潜在蒸散发作用下流域水储量的季节性变化特征,构建的蒸散发基准序列也更合理;而GRACE数据反映的流域水储量变化存在不合理现象,由此根据水量平衡方程推算的月蒸散发基准序列也具有异常现象。在月尺度上,基准序列的不同会导致蒸散发数据精度指标的非一致性变化,其精度评估结果也可能不同,在非汛期各月,以ET_WBM为基准时,MOD16综合精度最优;而以ET_GRACE为基准时,SSEbop最优。且相对于ET_GRACE,以ET_WBM     

鄱阳湖流域典型稻田水量平衡分析

为探索稻田田间水量平衡要素之间关系及其影响因素,通过在鄱阳湖流域赣抚平原灌区选取典型田块,结合江西省灌溉试验中心站系列灌溉试验资料,开展了稻田田埂渗流试验和田间水量平衡试验。田埂渗流试验表明,田埂侧向渗流速度为3.97 mm/d,侧向渗流占稻田蒸渗量49.2%,这一部分水将在下田块或下游区域得以重复利用;上框和双套环水位呈直线下降趋势,在田面低水层情况下(田面覆水30 mm),田面覆水深度对田间渗漏影响较小,田间渗漏(垂直入渗和侧向渗流)保持一个相对平稳状态。田间水量平衡试验表明,典型地块的灌水量和排水量明显小于有底测坑;在一季稻全生育期内,典型田块的侧向渗流在当地稻田渗漏量中占相当大比例,占全生育期耗水量的10.9%。     

三江平原水资源承载力与商品粮基地建设模式研究

三江平原水资源承载力与商品粮基地的建设过程有着密切的关系。在阐述水资源承载力科学内涵的基础上．分析了三江平原水资源的承载力现状，提出开发商品粮基地建设模式应基于三江平原水资源承载力的可持续性．并对商品粮基地建设模式开发应遵循的理论与技术路线进行了探讨，对三江平原水资源承载力的保育提出了相应的对策。     

试论三江平原生态建设

三江平原经过50多年的开发,不但没有形成一个好的湿地农业生态体系,而且使原湿地生态系统也遭到严重破坏.三江平原湿地生态建设中既要保护重建湿地生态,又要建设湿地农业生态,发展经济,应消化吸收古今中外湿地生态建设的经验与技术,探索三江平原生态建设的策略与措施,实现三江平原生态经济可持续发展.     

宁夏引黄灌区适宜生态需水估算

为实现黄河水资源的可持续利用,合理配置有限的水资源,在充分掌握相关资料的基础上,对宁夏引黄灌区非农地(荒地)、湖泊湿地、人工防护林、城市以及地质的适宜需水量采用相应的计算方法进行计算并汇总进行分析。结果表明：在现状条件下,平水年份(降水频率50％)灌区周边的适宜生态需水量为 11.12亿m3,枯水年份(降水频率75％)灌区周边的适宜生态需水量为12.72亿m3,该成果可为灌区基于生态的水资源合理配置提供科学依据。