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(yīng)和機(jī)理，對于揭示以人類活動為主導(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)識并預(yù)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。

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(tǒng)遙感學(xué)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(jìn)而影響局地氣溫和相對濕度的效應(yīng)和生物地球物理機(jī)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(dǎo)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(yīng)差異直接影響著地表輻射過程和非輻射過程的權(quán)衡。

圖2.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濕度。這種降溫、增濕效應(yīng)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(dǎo)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(jī)制發(fā)現(xiàn)，本研究中，以蒸散降溫為主導(dǎo)的非輻射過程在調(diào)節(jié)區(qū)域氣候過程中占主導(dǎo)地位，而蒸散發(fā)降溫與反照率增溫的權(quán)衡決定了生長季內(nèi)氣溫和相對濕度的響應(yīng)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(yīng)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(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(xué)基金面上項(xiàng)目（42071025）、國家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)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