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Response of global agricultural productivity anomalies to drought stress in irrigated and rainfed agriculture

Science China Earth Sciences 2024年第11期67卷 3579-3593页

作者： Xinxin CHEN Lunche WANG Qian CAO Jia SUN zigeng niu Liu YANG Weixia JIANG Hubei Key Laboratory of Regional Ecology and Environmental Change School of Geography and Information EngineeringChina University of Geosciences State Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology China University of Geosciences

The response of agricultural productivity anomalies to drought stress plays a crucial role in the carbon cycle within terrestrial ecosystems and in ensuring food security. However, detailed analysis of how global agricultural productivity anomalies response to drought stress, particularly within irrigated and rainfed agricultural systems, remains insufficient. In this study, the impact of drought stress on agricultural productivity anomalies during the growing season（zcNDVIS）, across both irrigated and rainfed agriculture, were analyzed using a suite of hydro-climatic variables. Specifically, the investigation utilized the multi-scalar Standardized Precipitation Evapotranspiration Index（SPEI）, the Multivariate ENSO Index（MEI）, and the Madden-Julian Oscillation（MJO）. Meanwhile, the relationships between hydroclimatic variables and zcNDVISwere analyzed at one, two, three and four months before the ending of growing season（EOS）. Results showed that（1） the percentages of significant（p<0.1） drying trends varied across the globe from 8.30% to 13.42%, 6.50% to 14.63%, 6.52% to 14.23%, and 6.47%to 14.95% at one-, two-, three-, and four-month lead times before EOS, respectively, during 2001–2020, which represented by the multiscalar SPEI. This observation highlights that most regions across the globe tend to be arid, which could significantly impact agricultural productivity;（2） the global mean correlation coefficients（rmax） for SPEI-1, SPEI-3, SPEI-6, SPEI-12（indicating SPEI at 1-, 3-, 6-, and 12-month lags）, MEI, and MJO with zcNDVISranged between 0.24–0.25, 0.27–0.28, 0.25–0.26, 0.21–0.22, –0.02–0.01 and 0.06–0.11, respectively, across both irrigated and rainfed agriculture system from 2001 to *** productivity anomalies demonstrated a significant correlation with drought stress. The strongest correlations were noted for SPEI-3 and SPEI-6, suggesting a delayed response of crops to drought conditions. This indicates that agriculture ecosystem experiences prolo

关键词： Drought Agricultural productivity anomaly Remote sensing MEI and MJO

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Variation of water body in Dongting Lake from in situ measurements and MODIS observations in recent decades

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International Journal of Digital Earth 2021年第8期14卷 959-984页

作者： Liu Yang Lunche Wang Ming Zhang zigeng niu Rui Yao Deqing Yu Chang’an Li Qiuhua He Hunan Key Laboratory of Remote Sensing of Ecological Environment in Dongting Lake Area School of Geography and Information EngineeringChina University of GeosciencesWuhanPeople’s Republic of China Key Laboratory of Regional Ecology and Environmental Change School of Geography and Information EngineeringChina University of GeosciencesWuhanPeople’s Republic of China Hubei Key Laboratory of Critical Zone Evolution School of Geography and Information EngineeringChina University of GeosciencesWuhanPeople’s Republic of China Hunan Key Laboratory of Remote Sensing of Ecological Environment in Dongting Lake Area Hunan Natural Resources Affairs CenterChangshaPeople’s Republic of China

Identifying the spatiotemporal dynamics of the water body in Dongting Lake,the second largest freshwater lake in China,is crucial for water resource *** this study,the variations of the water body were comprehensively analyzed based on remote sensing images and in situ measurements from 2000 to *** breakpoint detection approaches were integrated to analyze the change trends and explore the related driving forces behind the *** results showed that significant intra-and inter-annual fluctuations of the water body were found from 2000 to *** water area and volume decreased at rates of 1.26 km^(2)/a and 16.65×10^(6)m^(3)/a,*** the entire study period,the outflow at Chenglingji station(CLJ),the inflow from three outlets of the Yangtze River(Inflow2),and the inundation conditions during the last period(Arealag)made the largest relative contributions to the water area variation(around 25%,27%and 24%,respectively).A breakpoint was detected around 2004,corresponding to the operation period of the Three Gorges Dam(TGD).The regulation of TGD profoundly affected the hydrological characteristics at the three outlets and CLJ,and may have indirectly caused the water area to expand by 2.41 km^(2)/a during the dry seasons between 2004 and *** results provide valuable insight into how natural and anthropogenic factors affect water body variation and may offer a practical reference for the local government to adjust management strategies.

关键词： Dongting Lake dynamic changes driving factors Three Gorges Dam MODIS

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三峡库区气候变化特征及其植被响应

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地球科学 2018年第A1期43卷 42-52页

作者：向菲菲王伦澈姚瑞牛自耕中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074

为了解三峡库区气候与植被变化现状,利用克里金插值、滑动平均、线性回归分析、MK检验及地学统计方法分析气象数据和MODIS卫星数据.结果表明:库区1961—2014年年均气温显著上升趋势,为0.015?C/a,春、秋、冬3季也呈显著上升,降水量变化... 详细信息

为了解三峡库区气候与植被变化现状,利用克里金插值、滑动平均、线性回归分析、MK检验及地学统计方法分析气象数据和MODIS卫星数据.结果表明:库区1961—2014年年均气温显著上升趋势,为0.015?C/a,春、秋、冬3季也呈显著上升,降水量变化不显著. 2001—2014年,库区植被指数(NDVI、EVI)年均值均呈上升趋势,EVI显著上升,四季中NDVI仅秋季为显著上升,EVI春、秋、冬3季均显著上升.年均NDVI、EVI分别有29.74%和45.19%的区域显著增加,重庆主城区植被指数显著降低.春季NDVI、EVI与同季及年均气温为显著正相关,秋季EVI与同季气温为显著负相关,其余相关性不显著.(可见)气温对植被指数的影响大于降水,气候变暖对小区域生态环境具有一定程度的影响,库区实行的相关政策已取得一定成效.

关键词：气候变化植被指数相关性三峡库区环境地质

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CMIP5模式对长江和黄河流域极端气温指标的模拟与预估

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地球科学 2020年第6期45卷 1887-1904页

作者：李佳瑞牛自耕冯岚姚瑞陈鑫鑫中国地质大学地理与信息工程学院湖北武汉430078

为研究长江和黄河流域极端气温的变化特征,对耦合模式比较计划第5阶段22个大气环流模式数据进行精度评估、Delta降尺度并计算16个极端气温指标,采用可靠性集合平均方法对两流域历史和未来的极端气温进行预估.结果表明:除四川盆地外,两... 详细信息

为研究长江和黄河流域极端气温的变化特征,对耦合模式比较计划第5阶段22个大气环流模式数据进行精度评估、Delta降尺度并计算16个极端气温指标,采用可靠性集合平均方法对两流域历史和未来的极端气温进行预估.结果表明:除四川盆地外,两流域的观测值与REA(ensemble reliability average)值在空间上具有较好一致性;未来三个时期(2020s、2050s、2080s),典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCP)4.5情景下指标变化趋势依次递减,RCP8.5情景下变化趋势逐渐递增;RCP4.5和RCP8.5情景下指标年际变化在21世纪40年代之前是相似的,但之后变化趋势差异增加;两流域的大多数指标呈现上升趋势,冬季趋势相较于其他季节更显著;两流域之间冷极端指标的差异大于暖极端指标.总的来说,两流域的暖极端事件将更加严重.

关键词：极端气温 coupled model intercomparison project phase 5(CMIP5) 长江流域黄河流域水文地质

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2000—2017年中国区域地表反照率变化及其影响因子

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地理研究 2022年第2期41卷 562-579页

作者：陆云波王伦澈牛自耕王绍强王力哲中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院武汉430074 中国地质大学(武汉)计算机学院武汉430074

在全球气候变暖的背景下,地表反照率已成为地表辐射平衡和气候研究的重要参数之一。利用中国陆地生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)提供的34个站点辐射数据、GLASS地表反照率产品、ERA-Interim再分析资料、MOD... 详细信息

在全球气候变暖的背景下,地表反照率已成为地表辐射平衡和气候研究的重要参数之一。利用中国陆地生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)提供的34个站点辐射数据、GLASS地表反照率产品、ERA-Interim再分析资料、MODIS EVI(MOD13A3)和中国气象数据共享网提供的气象数据,基于Sen’s Slope趋势分析方法,分析不同生态系统地表反照率的变化特征;利用全子集回归和分层分解方法计算地表反照率与各要素之间的相关性和相对重要性;探讨各气候因子对地表反照率的影响。结果表明,2000—2017年裸土地和裸岩砾石地变化率最大,冬季斜率达-0.083%yr-1。生长季地表反照率与降水、增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)、土壤水分和气温显著相关的像元分别占总像元的73%、79%、56%和86%。EVI是干旱和半干旱地区地表反照率变化的主导因素,其对地表反照率变化的独立贡献率分别为41%和56.18%。7月东北地区降水量和气温对地表反照率的影响大约滞后2个月;内蒙古沙漠地区和长江中下游平原土壤水分对地表反照率的影响大约滞后1~2个月。

关键词：地表反照率变化趋势气象参数卫星观测独立贡献率

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长江、黄河流域生态系统服务变化及权衡协同关系研究

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地理研究 2021年第3期40卷 821-838页

作者：方露露许德华王伦澈牛自耕张明中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院武汉430074

长江、黄河流域是中国重要的生态屏障,近几十年来强烈的人类活动改变了长江、黄河流域的自然景观,使生态系统功能遭到破坏,了解流域内生态系统服务的变化、相互作用和驱动因素是流域生态系统管理和调控的重要基础。本文利用土地利用、... 详细信息

长江、黄河流域是中国重要的生态屏障,近几十年来强烈的人类活动改变了长江、黄河流域的自然景观,使生态系统功能遭到破坏,了解流域内生态系统服务的变化、相互作用和驱动因素是流域生态系统管理和调控的重要基础。本文利用土地利用、土壤类型和气象等数据,对2000—2016年长江、黄河流域的NPP、土壤保持和产水服务进行时空变化分析;采用相关分析法和约束线研究生态系统服务之间的权衡协同关系和约束效应。结果表明:①2000—2016年,长江、黄河流域的NPP分别以3.21 gC/m^(2)和3.92 gC/m^(2)的速率递增,产水量和土壤保持量在长江流域分别以1.25 mm/a的速率递增和55 t/hm^(2)的速率递减,而在黄河流域,产水量和土壤保持量分别以0.04 mm/a的速率递减和3.31 t/hm^(2)的速率递增。②长江、黄河流域的NPP、土壤保持和产水服务之间互为协同关系。长江流域的NPP和产水服务与土壤保持服务之间为驼峰型约束,NPP与产水量之间为凸波型约束。③黄河流域的NPP与土壤保持间的约束线形态为凸波型,NPP与产水量之间为驼峰型约束,而产水量与土壤保持之间为指数型。定量化研究不同流域的生态系统服务并探究其影响因素,对于了解和优化不同地区的生态系统服务有重要意义。

关键词：生态系统服务权衡与协同时空变化约束线长江流域和黄河流域

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腹腔镜与开腹胆囊切除术对胆囊良性病变患者肝脏和免疫功能影响的比较

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宁夏医科大学学报 2018年第8期40卷 907-910,923页

作者：关旭赵仲明祝进赵经川闫海燕牛孜耕宁夏银川市第二人民医院普通外科银川750011

目的比较腹腔镜胆囊切除手术(laparoscopy cholecystectomy,LC)和开腹胆囊切除手术(open cholecystectomy,OC)对胆囊良性病变患者机体肝功能和免疫功能的影响。方法 2013年1月至2015年12月收治胆囊良性病变患者80例,其中胆囊结石25例,... 详细信息

目的比较腹腔镜胆囊切除手术(laparoscopy cholecystectomy,LC)和开腹胆囊切除手术(open cholecystectomy,OC)对胆囊良性病变患者机体肝功能和免疫功能的影响。方法 2013年1月至2015年12月收治胆囊良性病变患者80例,其中胆囊结石25例,胆囊息肉25例,慢性胆囊炎30例。采用LC治疗的为LC组,采用OC治疗的为OC组,每组40例。分析两组患者术前、术后第1天及术后1周的肝功能及相关免疫指标的改变。结果术后第1天两组的谷氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)和血清总胆红素(TBIL)均高于术前(P均<0.05),LC组TBIL低于OC组(P<0.05);术后第7天,ALT和AST均恢复到术前水平,TBIL均仍高于术前(P<0.05),但低于术后第1天(P均<0.05),且LC组低于OC组(P均<0.05)。两组术后第1天与术前相比,CD3+T和CD4+T均低于术前(P<0.05),而CD8+T高于术前(P<0.05);两组术后第7天,3项指标均恢复到术前水平,术后第7天CD3+T、CD4+T、CD8+T均高于术后第1天(P<0.05);术后第1天的IL-8及C反应蛋白(CRP)较术前均升高(P均<0.05),LC组IL-8低于OC组(P<0.05),术后第7天的CRP和IL-8比术前和术后第1天高(P均<0.05)。且LC组CRP低于OC组(P<0.05)。术后第1天LC组IL-6低于OC组(P<0.05)。LC组患者的出血量和住院时间均低于OC组(P均<0.01)。结论腹腔镜胆囊切除手术对胆囊良性病变患者的肝功能和免疫功能影响小。

关键词：胆囊良性病变腹腔镜开腹胆囊切除术免疫功能肝功能

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新型彩钢瓦屋顶除雪机设计

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河北工业科技 2022年第3期39卷 218-223页

作者：牛虎利郑帅杰赵自更张嘉钰河北科技大学机械工程学院河北石家庄050018

为了解决由积雪引起的彩钢瓦屋顶坍塌现象,设计一种新型彩钢瓦屋顶除雪机。提出了推移式除雪和隔热保温的总体设计方案,制定了除雪和隔热保温工艺路线,对除雪机进行了结构设计、样机测试和控制设计等。使用UG软件对除雪机进行三维建模;... 详细信息

为了解决由积雪引起的彩钢瓦屋顶坍塌现象,设计一种新型彩钢瓦屋顶除雪机。提出了推移式除雪和隔热保温的总体设计方案,制定了除雪和隔热保温工艺路线,对除雪机进行了结构设计、样机测试和控制设计等。使用UG软件对除雪机进行三维建模;采用ANSYS Workbench对零件进行有限元分析,检验设计的合理性;采用西门子S-200 SMART PLC作为核心控制器,完成控制原理图设计,及驱动装置、人机交互设备和各类传感器选型。结果表明,所设计的除雪机可以实现彩钢瓦屋顶的自动除雪,与人工相比效率高、安全性高、操作方便,并无除雪不均的问题出现。除雪机的设计改变了传统人工除雪方式,其结构可靠、容易操作、效率较高,可为其他斜屋顶的自动除雪提供一种新的解决方案。

关键词：机械设计其他学科彩钢瓦积雪除雪机 UG ANSYS Workbench

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