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鹽堿地改良種稻改變地表生物地球物理特征 有助于調(diào)節(jié)局地氣候

2021-09-18 09:40:40來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)  

鹽堿地在吉林西部分布廣泛，面積約為160多萬(wàn)公頃，是吉林省為國(guó)家增產(chǎn)千億斤糧食能力的重要土地后備資源。目前，隨著鹽堿地種稻技術(shù)的日趨成熟以及國(guó)家和地方政策的支持，近年來(lái)，吉林西部大面積的鹽堿地正在向水稻田轉(zhuǎn)變(圖1)。鹽堿地改良種稻極大地改變了地表生物地球物理特征，顯著影響地表和大氣之間的能量和水分交換過(guò)程。研究和評(píng)估鹽堿地變化通過(guò)改變地表水熱分配格局來(lái)影響區(qū)域氣候的效應(yīng)和機(jī)理，對(duì)于揭示以人類(lèi)活動(dòng)為主導(dǎo)的土地利用變化在全球和區(qū)域氣候變化中的貢獻(xiàn)，科學(xué)認(rèn)識(shí)并預(yù)估鹽堿地種稻對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響都具有重要意義。然而，目前針對(duì)鹽堿地種稻的空間格局及其對(duì)區(qū)域氣候的影響方面尚缺乏充分的評(píng)估。

東北地理所土地系統(tǒng)遙感學(xué)科組研究人員，通過(guò)耦合地面氣象觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)和區(qū)域氣候模式情景模擬的方式，系統(tǒng)評(píng)估了吉林西部鹽堿地轉(zhuǎn)變?yōu)樗咎锿ㄟ^(guò)改變地表參數(shù)主要是葉面積指數(shù)和反照率，進(jìn)而影響局地氣溫和相對(duì)濕度的效應(yīng)和生物地球物理機(jī)制。基于遙感觀(guān)測(cè)的研究結(jié)果表明，鹽堿地種稻使葉面積指數(shù)顯著增加，主要集中在生長(zhǎng)季七月和八月;受水稻田灌水的影響，鹽堿地種稻會(huì)導(dǎo)致五、六月份反照率顯著降低。生長(zhǎng)季內(nèi)，葉面積指數(shù)和反照率對(duì)鹽堿地種稻的響應(yīng)差異直接影響著地表輻射過(guò)程和非輻射過(guò)程的權(quán)衡。

吉林西部鹽堿地和水稻田反照率的葉面積指數(shù)統(tǒng)計(jì)值

基于數(shù)值模擬的研究結(jié)果表明，鹽堿地種稻有助于降低局地氣溫和增加相對(duì)濕度。這種降溫、增濕效應(yīng)的幅度在生長(zhǎng)季的不同月份表現(xiàn)出顯著的差異性 (圖3)，并主要體現(xiàn)在七、八月份，其中，鹽堿地種稻會(huì)導(dǎo)致七月份氣溫降低0.66 °C，相對(duì)濕度增加2.35%，八月份氣溫降低0.67°C，相對(duì)濕度增加2.11%。通過(guò)剖析其生物地球物理機(jī)制發(fā)現(xiàn)，本研究中，以蒸散降溫為主導(dǎo)的非輻射過(guò)程在調(diào)節(jié)區(qū)域氣候過(guò)程中占主導(dǎo)地位，而蒸散發(fā)降溫與反照率增溫的權(quán)衡決定了生長(zhǎng)季內(nèi)氣溫和相對(duì)濕度的響應(yīng)差異。

該研究為鹽堿地改良的效應(yīng)評(píng)估提供了新的視角，鹽堿地改良不僅對(duì)增加糧食產(chǎn)量和改善生態(tài)環(huán)境等方面具有重要作用，在調(diào)節(jié)局地氣候方面也具有十分重要的價(jià)值。相關(guān)成果發(fā)表于遙感領(lǐng)域主流SCI期刊Remote Sensing上，主要工作由東北地理所土地系統(tǒng)遙感科學(xué)組于靈雪副研究員、楊久春副研究員、張樹(shù)文研究員，信息中心卜坤高級(jí)工程師等共同完成，相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(42071025)、國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專(zhuān)項(xiàng)子課題(2017FY101301)等資助。

責(zé)任編輯：hnmd003

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