基于近地高光谱和环境星高光谱数据的冬小麦越冬冻害遥感监测方法研究

基于试验箱冬小麦冻害盆栽试验,得到了识别和评价冻害差异程度的高光谱敏感波段和指数,获得了冻害农学指标;研究了河南省林州市东南部及周边地区2012-2013年的冻害过程,以冻害发生前后的两幅高光谱影像为研究对象,利用冬小麦冻害高光谱敏感指数的研究结果,结合大田试验对农学冻害指标进行尺度转换,获得了HSI遥感冬小麦冻害指标,进行了冬小麦冻害的高光谱遥感监测。结果显示,VI_3[VI_3=(SDr-SDb)/(SDr+SDb)]高光谱指数冻害遥感监测结果更精确。研究表明利用HJ-1A星HSI数据进行冬小麦冻害监测是可行的,可为HJ-1A星高光谱数据在农业遥感监测中的应用提供参考。     

北方春小麦种植区小麦种植结构变化的气候依据与冻害风险

气候变暖引起我国冬小麦种植北界北扩西移,导致许多传统上种植春小麦的区域改为种植冬小麦。利用研究区1980-2012年28个气象站观测数据和全国格点数据,分析了北方春小麦种植区小麦种植结构变化的气候依据和种植冬小麦可能的冻害风险。结果表明,33a来,观测站点年平均气温和地面温度分别升高了1.3℃和1.98℃,年平均最低气温和地面温度分别升高了1.58℃和2.83℃;冬小麦生育期0℃的有效积温增加了340℃·d;日最低气温和地面温度0℃的日数和负积温分别减少了4.6,5.6 d/10a和57,233.8℃·d/10a;日最低地面温度-18℃的日数和负积温分别减少了6.7 d/10a和143.5℃d/10a;1月平均最低地面温度显著升高了2.54℃。这些变化使冬小麦种植区域向西北扩展。气候资源的显著变化为北方春小麦种植区小麦种植结构变化提供了气候依据。然而,影响冬小麦安全越冬的1月平均气温、1月最低气温和1月平均地面温度并没有显著升高,最低地面温度-18℃的冻害日数和积温从1997年前后的平均13d和1200℃·d又增加到2012年的20d和3500℃·d左右。适合种植冬小麦的区域范围有较大的不确定性。     

中国北方冬小麦播种期底墒干旱模型

用统计方法分析了中国北方地区冬小麦播种期0-100cm土壤底墒与当年7-9月的降水量、可能蒸散量,水分盈亏量和年降水量和前一年10月至当年9月降水量、多年平均降水量、径流量以及径流率等8个影响因子的相关关系,建立了计算冬小麦播种期土壤底墒的各单因子统计模型和不同F检验水平下的多因子统计模型,并对各统计模型进行了精度比较。选取其中一个模型,计算了北方冬小麦区94个站点1961-2000年历年冬小麦播种期的土壤底墒值,初步得到了北方冬小麦播种期土壤底墒的变化规律,并为北方冬小麦播种期土壤底墒的计算和预测提供了一个实用的方法。     

甘肃河西走廊临泽小枣冻害成因及防治对策

进入21世纪的短短几年里,甘肃河西走廊临泽小枣就遭受了2次冻害,2008年的冻害比2003年更为严重,位于临泽县北部的四个乡镇的枣粮间作地,全部幼树和绝大部分大树树冠均冻死、绝产.冻害程度调查表明,临泽县南部乡镇轻,北部乡镇重;村庄宅旁轻,枣粮间作地重;靠近林带和小网格林带内轻,远离林带和大网格林带内重;背风面轻,迎风面重.气象资料分析得出,2003年冻害是由于2002年12月下旬的低温所致;2008年冻害是1月下旬到2月上旬的低温所致,冻害期间,最大风力为西北风,吹得最多的是东北风.通过与正常年份气温的比较分析得出,临泽小枣安全越冬的临界气温为-20.0℃,2d日平均温度低于-20℃的低温即可使临泽小枣遭受冻害,但≤1d的-20℃以下的低温对临泽小枣不产生冻害;温度越低,枣树能忍受的时间越短,可忍受的极端最低气温为-27℃.加强绿洲防护体系建设,大力发展村旁、路旁、渠旁、宅旁等四旁枣树种植,及根据天气预报采取应急措施是防止临泽小枣发生冻害的主要对策.     

河南省冬小麦晚霜冻害风险区划

基于河南省冬小麦遥感种植面积数据、DEM数据和111个气象站1971-2010年逐日最低气温资料,采用基于GIS的逐日最低气温空间插值技术,根据冬小麦晚霜冻灾度指标及其等级划分标准,计算各空间单元轻霜冻、中霜冻和重霜冻日数,综合考虑霜冻害日数和冬小麦实际种植面积比例因素,构建冬小麦晚霜冻害风险评价指数,分析河南省冬小麦不同等级晚霜冻害日数及其风险的区域特征.结果表明:河南省冬小麦轻霜冻日数高值区主要分布在河南省北部、东部和西部丘陵山区,中霜冻和重霜冻高值区以分布在西部丘陵山区为主,霜冻日数最大值分别为67 d、48 d和120 d;轻霜冻风险较高的区域主要分布在河南省除郑州地区以外的驻马店和南阳盆地以北地区,中霜冻主要分布在东部和西部丘陵山区,重霜冻主要分布在河南省西部丘陵地区,风险指数最大值分别为28％、18％和17％.总体上看,河南省冬小麦晚霜冻害日数和风险空间分布特征明显;轻霜冻日数及其风险的覆盖面积最大,其次为中霜冻,重霜冻最小;河南省的东部、北部和西部丘陵山区为晚霜冻害的主要防御区域,各级霜冻之间以防御轻霜冻为主.     

1860—1898年北京沙尘天气研究——基于《翁同龢日记》

对晚清<翁同龢日记>记载的1860-1898年北京沙尘天气资料进行比较系统的考证与评价,认为这份资料是真实可靠的,也是比较完整的(缺失率为8.8%).经过整理,建立了1860-1898年北京年沙尘日数和春季(3-5月)沙尘日数序列.据此得到,1860-1898年北京年沙尘日数平均值为11 d左右,其中春季沙尘日数平均值为7 d左右,均低于1961-2000年相应的平均值.沙尘日数的月际分布为4月最高,8月最低,与1961-2000年基本一致.1860-1898年北京全年和春季沙尘日数与冬季(上年12月至当年2月)和春季降水量可能有较高的负相关关系.     

气候异常与中国小麦白粉病灾害流行关系的研究

分析了厄尔尼诺事件与我国冬小麦白粉病发病面积的相关关系。结果表明：在厄尔尼诺出现的起始年，冬小麦白粉病发病面积相对较小；在厄尔诺起始年至下一个厄尔诺起始年前的前一年，冬小麦白粉病发病面积趋势逐年增大，并在下一个厄尔尼诺起始年前一年达到最大值；在连续出现厄尔尼诺的年份，冬小麦白粉病发生面积逐年降低。厄尔尼诺事件通过引发主要麦区的诱水、温度异常来影响小麦白粉病的流行程度。造成厄尔尼诺年我国小麦白粉病发病面向相对较低的原因，与厄尔尼诺起始年前的冬半年寒潮活动加强造成冬小麦冻害严重，大大降低了小麦白粉菌的越冬基数及春季干旱不利于小麦白粉菌的侵染有关。     

1961-2000年干旱对我国冬小麦产量的影响

假定在目前条件下的冬小麦作物品种、耕种措施和土壤特性不变,利用WOFOST作物模型,模拟了1961-2000年干旱对我国冬小麦产量的影响。模拟结果显示:1961-1980年干旱对我国冬小麦产量影响较为严重,干旱使整个麦区冬小麦平均减产4．6%,使北方麦区冬小麦平均减产12%。1981 -2000年,干旱对冬小麦产量的影响明显减轻。总体上,1961-2000年虽然冬小麦生育期内降水量持续减少,但干旱对冬小麦产量的影响没有加重的趋势。通过分析发现,我国北方地区冬小麦生育期内的降水和干旱与产量并没有显著相关关系,但春季降水和干旱则与产量显著相关,揭示了我国北方春季降水量对冬小麦产量影响的重要性。     

宁夏酿酒葡萄越冬期冻害时空分布特征

为了研究宁夏酿酒葡萄越冬期冻害风险的时空分布特征,以充分利用温度资源合理埋土,保障酿酒葡萄安全越冬、减少损失。本文根据宁夏酿酒葡萄种植区气象站1980-2018年各项温度观测资料,通过冻害资料验证,以-19℃极端最低气温为冻害指标临界值,采用数理统计方法,线性趋势拟合、Mann-Kendall突变检验法、Morlet小波分析法,分析了宁夏酿酒葡萄种植区冻害空间分布及年际变化特征。结果表明:宁夏酿酒葡萄主要种植区北部出现冻害风险最高,由北到南冻害风险逐渐减少;可种植区的北部、偏东、偏西的地区冻害风险较高;1980-2018年宁夏酿酒葡萄主要种植区越冬达到冻害日数呈减少趋势,2007年以后减少比较明显;冻害日数最多的年份为2007年冬季,实际调查冻害较严重的1992、1988、2002、2010、1984年,各种植区都出现了持续时间较长的冻害;1989、1990、2001、2006年主要酿酒葡萄种植区均未出现冻害日;冻害日数有3a和21a左右的周期性变化,且在1988、2002、2013年有趋势突变。     

华北地区冬小麦干旱危险性分析

利用华北地区48个农气站冬小麦发育期资料(1981-2010年)和气象资料(1961-2010年)以及近50 a产量资料,将冬小麦全生育期划分为前期(播种期—起身期)、中期(拔节期—开花期)、后期(灌浆期—成熟期)3个阶段,并考虑了底墒形成期(播种当年7-9月)内的降水。通过构建干旱指数,分析不同发育阶段干旱灾害的时空分布规律。根据典型灾害年份的减产率数据,将不同发育阶段干旱灾害造成的灾损情况进行了量化,并以权重系数的形式来反映干旱危险性的贡献大小。最后利用GIS技术绘制了华北地区干旱危险性区划图。结果表明:(1)华北地区冬小麦各发育阶段均受到干旱威胁,其中中期水分亏缺最为严重。(2)冬小麦平均干旱指数空间分布在前期和后期由东南向西北递增,在中期由南向北递增。(3)华北地区冬小麦前期危险性权重系数由南向北逐渐增大,而中期危险性权重系数由北向南逐渐增大。     

我国冬小麦霜冻灾害致灾因子危险度评价——基于作物生育阶段气象指标

霜冻是一种威胁农业生产的气象灾害,对其致灾因子危险度的研究,可为大尺度的作物霜冻灾害区划及农业保险提供依据。根据作物生长发育的阶段性原理,以全国751个气象台站56年的逐日最低气温资料以及作物生育期资料为基础,统计得到冬小麦各个生育阶段不同灾害等级（轻霜冻、中霜冻、重霜冻）的年霜冻日数,并计算出冬小麦全生育期内不同等级霜冻的发生概率,基于以上两项指标对冬小麦霜冻致灾因子危险度做出评价。结果表明,研究期内重霜冻年霜日最大值为129d,而轻霜冻和中霜冻霜日最大值分别为23 d和19 d,冬小麦受重霜冻危害时间较长;冬小麦霜冻的频发区、多发区、少发区从北向南依次分布,随着霜冻等级增加,频发区的面积差异不大,但多发区的面积减小、少发区面积增大;冬小麦霜冻灾害危险度等级最低的地区主要分布在低纬度的几个省份,如海南、广东、广西、云南等,危险度等级最高的地区集中在青藏高原地区。     

冬小麦品种抗霜力鉴定与霜冻害防御新对策

冬小麦发育进入拔节期和出现霜冻低温是形成其霜冻害的两个要素。霜冻低温的出现主要与气候因素有关。而拔节期的早晚则受初春气温、播种期和选用品种等多种因素的影响。影响品种抗霜力的重要因素是幼穗分化时期。品种抗霜力的鉴定必须在相同的幼穗分化期,建议在药隔期进行。品种的抗霜力还与第1茎节的长度有关,而与抗冻力和叶片可溶性糖含量的相关性不显著。通过研究,提出了下列抗霜对策:在把握地区霜冻温度出现规律的基础上,合理规划抗霜品种与避霜品种的布局;通过常规育种和基因工程手段,改良品种的抗霜力;通过遗传操作磷脂酶D基因,改良冬小麦的抗霜性。     

广西冬季冻害发生规律及影响因子研究

利用广西88个观测站1959-2000年冬季（12-2月）逐日极端最低气温资料，根据冬季冻害的标准，分析了广西冬季冻害的发生规律和地域分布特征，并采用数理统计方法，分析了北半球500hPa月平均高度场和太平洋海温场与广西冬季冻害的关系。     

冬小麦抗霜性与抗冻性的关系

拔节期霜冻害是制约冬小麦生产的主要因素之一。然而关于冬小麦拔节期抗霜性的鉴定工作,国内外的研究报导还很少。选取了13个起源地和春化特性不同的小麦品种,通过利用人工霜箱模拟田间自然霜冻发生过程的试验方法,在小麦幼穗分化进程中的低温敏感期——药隔期进行抗霜性鉴定。同时,对这13个小麦品种越冬期间的抗冻性进行了鉴定。最后对冬小麦品种的抗冻性与抗霜性之间的相关性进行了分析。结果表明:抗霜性与抗冻性之间不存在显著的相关关系。抗冻力较强的冬性品种,抗春霜冻的能力不一定就强;相反,抗冻力较低、发育进程快的早熟品种也可能具有较强的抗霜性。     

冬小麦拔节后幼穗低温敏感期的鉴定

利用移动式人工霜箱,进行了模拟霜冻害的实验,研究分析了冬小麦拔节期幼穗抗霜力随幼穗分化进程的变化。结果发现,随着幼穗分化期的推进,冬小麦幼穗的抗霜力总体呈下降的趋势。从雌雄蕊末期发育进入药隔前期,幼穗的抗霜力骤然下降,在雌雄蕊分化期之前以及药隔期之后,抗霜力的下降趋势较为平缓。表明药隔期之后为冬小麦幼穗分化的低温敏感期。品种抗霜性的鉴定适宜在药隔期开展。该研究结果对于抗霜品种的筛选以及霜冻害的防御工作有一定的参考意义。     

华北地区冬小麦干旱受灾率多尺度分析

以华北区域内56个气象站历年逐日降水量资料、冬小麦发育期资料以及产量资料为数据支撑,研究华北地区冬小麦干旱等级指标,并在此基础上分析不同等级干旱受灾范围变化的周期性振荡特征.首先,分析冬小麦干旱指标距平与相对气象产量间的关系,然后,制作指标距平与相对气象产量相关性大小的分布格局图,进而,根据冬小麦干旱指标负距平与减产率...     

黄淮海地区干热风灾害致灾因子时空特征分析

黄淮海地区是我国冬小麦主产区,也是干热风灾害危害最重、影响最广的地区,本研究利用黄淮海冬麦主产区81个站点1961-2017年的逐日气象数据和冬小麦生育期资料,分析了该地区小麦成熟期和干热风致灾因子的时空变化特征。在81个测站中,有23个成熟期提前趋势显著或极显著,但大部地区成熟期变化趋势不显著,有63%的站点未通过显著性检验。对干热风致灾因子达标日数和相似系数的分析表明,达到干热风灾害阈值的概率依次为14:00风速>14:00相对湿度>日最高气温,最高气温是形成干热风的主要限制因素,轻干热风的发生最高气温和相对湿度起主要作用,重干热风则是高温胁迫起决定作用,低湿条件使胁迫加重,风速只起辅助作用。揭示了该地区干热风危害总体减轻的气象条件基础,即干热风3要素表现为最高气温略降、14:00相对湿度略增、14:00风速明显减小的特征,3要素均向有利于减轻干热风发生的方向变化,对于冬小麦籽粒灌浆和产量形成是有利的。但灌浆成熟期内最低气温的显著升高,意味着气温日较差减小、小麦夜间呼吸消耗增大,对其干物质积累和产量形成带来潜在不利影响。     

全球高致病性禽流感灾害的时空变异

利用多种资源建立了全球高致病性禽流感灾害数据库,基于ArcGIS的空间分析和统计模块,对全球高致病性禽流感灾害的时空变异进行分析。结果表明:2003年以来全球高致病性禽流感爆发有三个流行高峰期,正好在2004和2005年的冬季;全球高致病性禽流感爆发的频率在最近几年里呈不断上升的趋势,地理空间范围不断扩散;高致病性禽流感的爆发在时间和空间上表现得更加集中。全球高致病性禽流感分布的总体特征表明在家禽密度高的区域,邻近家禽生产地的湖泊和水库附近,或者鸟类迁徒路线的交叉处,特别是那些重叠的区域可能是高致病性禽流感的多发地区。上述结果可为高致病性禽流感灾害的防控提供借鉴和依据。