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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來源：科技日報  

鹽堿地在吉林西部分布廣泛，面積約為160多萬公頃，是吉林省為國家增產(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)的日趨成熟以及國家和地方政策的支持，近年來，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程。研究和評估鹽堿地變化通過改變地表水熱分配格局來影響區(qū)域氣候的效應和機理，對于揭示以人類活動為主導的土地利用變化在全球和區(qū)域氣候變化中的貢獻，科學認識并預估鹽堿地種稻對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響都具有重要意義。然而，目前針對鹽堿地種稻的空間格局及其對區(qū)域氣候的影響方面尚缺乏充分的評估。

東北地理所土地系統(tǒng)遙感學科組研究人員，通過耦合地面氣象觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感觀測數(shù)據(jù)和區(qū)域氣候模式情景模擬的方式，系統(tǒng)評估了吉林西部鹽堿地轉(zhuǎn)變?yōu)樗咎锿ㄟ^改變地表參數(shù)主要是葉面積指數(shù)和反照率，進而影響局地氣溫和相對濕度的效應和生物地球物理機制。基于遙感觀測的研究結(jié)果表明，鹽堿地種稻使葉面積指數(shù)顯著增加，主要集中在生長季七月和八月;受水稻田灌水的影響，鹽堿地種稻會導致五、六月份反照率顯著降低。生長季內(nèi)，葉面積指數(shù)和反照率對鹽堿地種稻的響應差異直接影響著地表輻射過程和非輻射過程的權(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濕度。這種降溫、增濕效應的幅度在生長季的不同月份表現(xiàn)出顯著的差異性 (圖3)，并主要體現(xiàn)在七、八月份，其中，鹽堿地種稻會導致七月份氣溫降低0.66 °C，相對濕度增加2.35%，八月份氣溫降低0.67°C，相對濕度增加2.11%。通過剖析其生物地球物理機制發(fā)現(xiàn)，本研究中，以蒸散降溫為主導的非輻射過程在調(diào)節(jié)區(qū)域氣候過程中占主導地位，而蒸散發(fā)降溫與反照率增溫的權(quán)衡決定了生長季內(nèi)氣溫和相對濕度的響應差異。

該研究為鹽堿地改良的效應評估提供了新的視角，鹽堿地改良不僅對增加糧食產(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)遙感科學組于靈雪副研究員、楊久春副研究員、張樹文研究員，信息中心卜坤高級工程師等共同完成，相關(guān)工作得到國家自然科學基金面上項目(42071025)、國家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項子課題(2017FY101301)等資助。

責任編輯：hnmd003

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