农业气象自动观测系统数据与人工观测数据对比分析

内蒙古兴安盟突泉县、扎赉特旗于2016年各安装一套农业气象自动观测系统开展春玉米、水稻发育期、植株密度、植株冠层高度、生长状况、叶面积指数和干物质重量农业气象要素自动与人工观测对比试验。通过2016至2018年的对比试验数据分析,结果表明：作物生长状况、发育期自动观测数据与人工观测数据基本一致,完全可以代替人工观测。植株密度、冠层高度、叶面积指数、干物质重量自动观测误差相对较大,不能代替人工观测。农业气象观测要素作物生长状况、发育期的自动化、数字化观测,增强了观测资料的客观性、时效性和连续性,为提高农业气象服务准确性提供了数据支撑。     

冠层温度在作物水分状况探测中的应用

作物冠层温度反映了作物冠层的能量平衡状况,由环境因子和作物自身因素决定。这种能量平衡状况与作物水分状况密切相关,因而,冠层温度可用于探测、评价作物的水分状况,并且已在实践中得到应用。随着红外测温技术和仪器的发展和开发,冠层温度法正成为判别作物水分状况的重要手段之一。     

冬小麦叶片生长特征的动态模拟

叶片形态生长特征是作物群体发育动态的重要内容,在很大程度上决定了作物冠层内的光分布、CO₂传输及光合生产等^[1,2],同时也是作物生长诊断及遗传育种等多个研究领域的重要生理指标^[2]。近年来,随着农业信息技术的飞速发展和虚拟现实技术在农业上的应用,使得建立作物形态建成模拟模型和虚拟作物生长系统成为可能,其中前者是后者的基础,也是当前数字化可视化农作系统研究的关键技术。迄今为止,关于作物叶片形态生长特征的模拟虽有报道^[3~10],但由于禾谷类作物的叶片形态的复杂性、可变性以及形态指标的难获取性,准确描述禾其变化特征仍是有待研究解决的一个难点^[1]。在其描述中,叶长、叶形、叶面积是最主要的决定因素,对作物的个体和群体形态建成产生直接的影响^[1,3]。为此,本研究以冬小麦为试材,通过对不同株型冬小麦品种不同叶位叶片生长特征的连续观察和定量分析,构建冬小麦叶片生长特征的动态模拟模型,包括叶长、叶形和叶面积生长动态,以期为虚拟小麦生长系统的建立提供技术基础。     

作物生长模拟研究综述

作物生长模拟技术是随着作物生理生态知识的积累和计算机技术的飞速发展而成长起来的一门边缘学科,是当代农业科学研究中的一个新领域。在阐述了作物生长模拟研究的发展历程、应用领域、存在问题的基础上,对作物生长模拟技术的发展作以展望。     

节水灌溉方式下作物需水量和灌溉需水量研究综述

中国是一个严重缺水的国家,农业用水浪费严重,发展节水农业势在必行。作物生长需水量与灌溉需水量密切相关,作物生长需水量估算方法各异,并以彭曼公式为主,该公式与参照作物需水量（ET0）和作物生长系数（Kc）有关。计划灌溉需水量是节水灌溉管理的一个重要因素,其定额方式各有利弊,仍然以农田水量平衡方程为主要评估手段。     

干旱对农业生态系统影响研究进展

笔者综述了国内外近10 年干旱对农业生态系统的影响研究,国内外学者主要基于田间试验观测,从细胞微观、单株作物、站点尺度较好地研究了干旱对农作物干物质合成、分配的影响机制,分析了不同生长阶段干旱对作物生长的影响差异。干旱明显降低了作物气孔导度,影响了ATP 合成酶的活性,降低了光合作用效率。在部分作物生长前期,干旱会适当地增加干物质向根部的分配比例,提高水分利用效率;但在大部分作物生长中后期,干旱将直接影响作物地上生物量合成,降低作物产量。但是,干旱对农业生态系统的区域性研究稍显不足。干旱影响范围广,持续时间长,受灾地区农作物品种复杂。单一站点田间试验观测不能反映干旱的区域性影响,且在大范围下开展多站点田间实时观测耗时费力。遥感可以实现干旱影响的大范围监测,但却不足以反映干旱对不同作物的影响差异。随着计算机模拟技术的不断发展,基于田间试验观测构建的作物生长模型能有效克服田间试验的时空局限性,且通过不同的作物模型或参数设置,能够较为准确地反映干旱对不同作物的影响差异,成为开展干旱对农业生态系统影响的重要手段。     

作物覆盖度的近地面测量方法综述

作物覆盖度是农业生态学、作物栽培学和水土保持学等学科中的重要研究参数,因此如何快速和准确地地获得覆盖度数据对相关科技工作者具有实用价值。本文综述了国内外的作物覆盖度的近地面观测方法,将其归纳为三大类：地面实测类、动态模型类和遥感类,提出并评估了利用叶面积指数推导作物覆盖度的模型法。同时,在分析各种方法的特点和优势的基础上,对不同情形下的覆盖度方法的使用提出建议,最后对作物覆盖度测量方法可能的发展与研究方向作出了展望。以期为相关研究人员快速获得适宜的观测方法和方案提供参考。     

论作物轮作的效益

作物轮作是我国一项传统而古老的农业增产技术,是现代“循环农业”的重要技术之一。作物轮作具有显著的经济效益、生态效益和社会效益。本文从12个方面对作物轮作的效益进行了比较全面、系统的概括和分析,可供有关方面进一步研究作物轮作和生产实践推广应用作物轮作提供有价值的参考。     

江南丘陵区农田循环生产技术研究——Ⅱ.江西农田作物秸秆还田技术与效果

作物秸秆既是农业生产的一种“副产物”,更是一项重要的农业资源。充分利用作物秸秆资源,对于发展农田循环生产技术,促进农业可持续发展,建设资源节约型、环境友好型社会,均具有重要的理论和现实意义。本文简述了江西作物秸秆资源概况;分析了江西作物秸秆还田的方式、技术及其成效;提出了大力推行作物秸秆还田、不断提高农田土壤肥力的对策和措施。全文对当前发展农田循环生产技术具有积极推动作用。     

玉米株型与冠层光合作用的数学模拟研究——Ⅰ.模型与验证

建立了一个对冠层结构具有高分辨率的作物冠层光合作用模型.包括冠层结构模型、冠层光分布模型和叶面光合作用模型.将作物冠层按叶面积指数划分为若干层次.上下层次之间,水平面太阳辐照度按Monsi和Saeki的指数递减模型分布.冠层对太阳漫射光的消光系数由作物株型确定,对直射光的消光系数由株型和太阳位置确定.在同一层次中,作物株型按Ross-Nilson的叶倾角分布模型,将叶面位置划分为8个方位,6个倾斜角.设同一层中水平面辐照度相同,某一方位角和倾角的叶面直射光以太阳轨道方程确定.用玉米冠层的实测资料验证了辐射分布模型和叶片的光合作用模型.敏感性试验表明,模型对输入因子有良好的响应.本模型对冠层光合作用的理论研究、作物生长的数学模拟等有一定的意义.     

内蒙古东部膜下滴灌旱作水稻作物需水量与产量研究

提高水资源利用率,解决农业用水短缺一直是世界性的问题,如何在减少灌溉用水量和优化用水结构的同时保障内蒙古主要水稻产区的粮食生产能力,是目前的研究热点。本研究基于水量平衡原理,于2018—2019年的5—9月在内蒙古东部扎赉特旗开展膜下滴灌旱作水稻灌溉试验,并且以传统插秧泡田种植为参照,提出了内蒙古东部典型地区膜下滴灌旱作水稻的作物需水量和不同生育阶段需水规律,并且分析了不同灌溉方式的水稻最终产量及作物需水系数。研究结果表明膜下滴灌水稻全生育期需水量为608.4 mm,其生育阶段土壤含水率占饱和含水量的85%~100%时的产量最大,苗期需水量最小,抽穗灌浆期最大;拔节孕穗中期的耗水强度最大,需水系数在全生育期中抽穗灌浆期为最大。     

川中丘陵紫色土区作物及灌草植被生长模拟研究

作物及植被对川中紫色土区土壤侵蚀有着重要影响。本文通过使用土壤侵蚀过程模型WEPP的作物生长模块对陈家湾小流域作物及植被生长进行模拟,获取高度、盖度以及叶面积指数,与实测值进行对比。通过分析得出：WEPP模型作物生长模块对作物高度模拟较高,能够预测植被盖度、叶面积变化趋势但有不同程度的高估现象。     

作物生长模型同化SAR数据模拟作物生物量时域变化特征

生物量是监测作物长势的一个重要指标,可以反映作物的生长状况,和作物产量有密切关系。遥感获取生物量的方法之一是通过基于矢量辐射传输方程的微波冠层散射模型反演,但多数模型反演方法并未考虑作物生物量在不同阶段的变化特征。运用数据同化方法,将SAR数据提取的生物量信息和作物生长模型结合,描述作物生物量与时间变化的关系,提高生物量估测精度。通过分析生物量和SAR数据提取的后向散射系数的时域变化关系建立反演模型估算生物量。在构建代价函数的基础上,采用共轭梯度法对生长模型参数进行优化,使模型估算的生物量和SAR数据反演的生物量差值最小。结果表明,引入SAR数据修正后的作物生长模型模拟生物量和实测值的时间分布基本吻合,且比未引入SAR数据的结果精度有明显提高。因此采用SAR数据提取的作物实时生长信息可以修正作物生长模型关键参数以提高模拟生物量的精度。     

牧草观测自动化技术研究与系统设计

针对内蒙古自治区生态观测需求,特别是草地生态系统观测需求,选取牧草观测为研究内容,提出基于嵌入式技术和并行计算技术的实时远程可控可视的牧草观测自动化技术思路。采用特征像素图像识别方法,实现牧草覆盖度的自动测量、牧草的发育期图像自动识别。利用摄影测量技术结合图像处理技术获得像高转物高变换算法,实现层高与株高的自动测量。结合现代电子技术以及DSP技术、图像处理技术设计了牧草自动观测智能传感器,传感器在观测前端完成图像采集、处理与模式识别后,再将处理后的结果通过网络传向服务器端,可通过智能手机或PC访问服务器远程查看观测数据,实现牧草覆盖度、层（株）高以及牧草生长期的自动观测。测试结果表明,图像处理与实测覆盖度数值显著相关检验R_0.05>0.90,与实测株高数值显著相关检验R_0.05>0.85。相对于在后端PC系统进行图像处理,不但可以提高观测系统的数据运算处理速度,而且鲁棒性好,同时能够大大减轻数据传输压力,适合对体积、功耗、工作环境及稳定性要求极高的场合。     

气候适宜度在内蒙古东北部马铃薯发育期预报中的应用

为了建立内蒙古东北部马铃薯发育期预报模型,通过采用内蒙古东北部地区16个气象站,2003—2012年逐日最高气温、最低气温、日照时数、降水量、土壤水分资料和马铃薯生育期观测资料和相关农业气象指标,计算了马铃薯不同生育阶段的温度适宜度、日照适宜度和水分适宜度,进而研究了内蒙古东北部不同区域的马铃薯气候适宜度,建立了基于气候适宜度的马铃薯发育期预报模型。结果表明,大兴安岭以东,大兴安岭以西及大兴安岭山地3个气候小区域的模拟值与实际值的平均误差在2天以内,各发育期误差的平均值也在2天以内;预报检验结果表明,各区域各发育阶段预报误差的平均值,除大兴安岭山地的预报误差为3.4天外,其他区域的预报误差都在1.0天以下。预报模型效果较好,可用于该地区进行马铃薯发育期预报。     

内蒙古自治区农业生产效率测算及影响因素研究

为了解内蒙古自治区各盟市农业生产效率概况,进而分析影响其农业生产效率的主要因素。以内蒙古自治区11个盟市为研究对象,通过数据包络分析法(DEA)测算出各盟市农业生产效率,并使用Tobit回归模型分析影响农业生产效率的因素。结果显示：内蒙古自治区整体农业生产效率较好,但只有4个盟市做到了DEA完全有效,其他盟市仍需提升;农业生产效率的地区集中性不明显,地广人稀的地区效率更高。在影响农业生产效率的因素中,政府支农力度和农业规模化生产有明显正向作用,而地区农业依存度负向作用显著。研究结果对内蒙古自治区农业生产效率有了进一步认识,对提高农业生产效率有一定借鉴作用。     

内蒙古东部农牧林交错区作物气候生产潜力评价

摘要：综合考虑光、温、水等影响作物生长发育的基本要素,采用数学模型,计算了内蒙古东部农牧林交错区作物气候生产潜力,从而对该区的作物生产能力进行初步评估和分析,为进一步发展区域作物生产、提高作物产量提供相关依据。     

山东省农情遥感监测平台构建研究

[目的]准确及时的农情信息是各级政府制定农业政策、管理指导农业生产的重要依据。遥感技术在山东省农业资源调查、农情监测、灾害预警等领域发挥着越来越重要的作用，亟需建立一个服务于农业生产管理需求的省级农情遥感监测业务化运行平台。[方法]利用地理信息系统（GIS）、遥感技术(RS)和网络技术，基于MapGIS平台，提出了山东省农情遥感监测平台建设的重要意义、设计原则、总体架构、建设内容以及系统的总体部署。[结果]平台的建立，将实现山东省主要粮食作物面积、长势、产量、灾害等农情信息的动态监测与及时发布，同时为公众提供专题遥感监测产品服务。[结论]推动农情遥感监测的广泛应用和产业化发展，为保障粮食安全、强化农业生产科学管理和建设现代农业提供强大的支撑。