東北地理所在鹽堿地改良為水稻田對區域氣候的影響研究領域取得重要進展
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域氣候變化中的貢獻，科學認識并預估鹽堿地種稻對區域生態環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域氣候的影響方面尚缺乏充分的評估。
圖1.吉林西部大面積鹽堿地改良為水稻田
東北地理所土地系統遙感學科組研究人員，通過耦合地面氣象觀測數據、衛星遙感觀測數據和區域氣候模式情景模擬的方式，系統評估了吉林西部鹽堿地轉變為水稻田通過改變地表參數主要是葉面積指數和反照率，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果表明，鹽堿地種稻使葉面積指數顯著增加，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，葉面積指數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衡。
圖2.吉林西部鹽堿地和水稻田反照率的葉面積指數統計值
基于數值模擬的研究結果表明，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出顯著的差異性 （圖3），并主要體現在七、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現，本研究中，以蒸散降溫為主導的非輻射過程在調節區域氣候過程中占主導地位，而蒸散發降溫與反照率增溫的權衡決定了生長季內氣溫和相對濕度的響應差異。
圖3. 鹽堿地種稻對氣溫和相對濕度的影響
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量和改善生態環境等方面具有重要作用，在調節局地氣候方面也具有十分重要的價值。相關成果發表于遙感領域主流SCI期刊Remote Sensing上，主要工作由東北地理所土地系統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，相關工作得到國家自然科學基金面上項目（42071025）、國家科技基礎資源調查專項子課題（2017FY101301）等資助。
論文信息：
Yu, L.; Yang, J.*; Bu, K.; Liu, T.; Jiao, Y.; Li, G.; Pu, L; Zhang, S. Impacts of Saline-Alkali Land Improvement on Regional Climate: Process, Mechanisms, and Implications. Remote Sens. 2021, 13, 3407. https://doi.org/10.3390/rs13173407
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