松嫩平原农业气候生产潜力及自然资源利用率研究

在GIS的支持下,计算了松嫩平原各县市主要作物的农业气候生产潜力,并分析了各地农业自然资源利用率的空间差异。结果表明,松嫩平原各地光合潜力差异不大;由于南北跨度大,各地光温潜力差异较大,且从北到南呈带状增加趋势;由于各地作物生育期内降水呈地带性分布,使得各地气候生产潜力具有较大差异,并呈由西向东逐渐增加的趋势。各地主要作物农业自然资源利用率差别较大,西部地区资源利用率较低,增产潜力巨大。     

山西省春玉米生育期干旱特征分析

应用山西省15个气象站点1981-2011年春玉米生育期内逐日气温、降水量资料分别计算不同生育期的相对湿润度指数、降水与作物需水的耦合度,以相对湿润度指数（M）作为春玉米干旱等级评价指标,分析近31a山西省春玉米不同生育期干旱变化特征。结果表明：（1）近31a来,山西春玉米各生育期中,以出苗-拔节期干旱发生频率最高,达86.95%,干旱发生等级以中等以上为主,降水与作物需水的耦合度最小,仅0.41,该生育期缺水最严重;播种-出苗期干旱发生频率达82.47%,干旱发生等级以中等以上为主,北部和中部地区降水与作物需水耦合度分别为0.45和0.41,南部地区降水能满足玉米需水要求;拔节-抽雄期降水与作物需水耦合度为0.69,干旱发生频率为51.51%,干旱发生等级以轻旱为主;抽雄-乳熟期和乳熟-成熟期干旱发生频率较低,为32.58%～43.33%,以轻旱为主,降水与作物需水耦合度在0.95以上,降水基本能满足春玉米的需水要求。(2)从北部至南部,山西春玉米各生育期干旱发生频率基本呈递减趋势,降水与春玉米需水耦合度呈递增趋势。全省播种-出苗期中等以上干旱占各级干旱发生频率的比重均为最高,北部、中部和南部地区分别达86.73%、79.43%和72.88%。     

土地利用/土地覆被镶嵌体的分形结构模型研究

运用分形理论对四川省汶川县土地利用/土地覆被镶嵌体景观类型的分维值进行计算,并讨论了各种景观类型的分维性质。结果表明:土地利用/土地覆被镶嵌体具有统计意义上的自相似性,是一种随机分形结构;景观类型的分维值越大,其形态越复杂,反之越简单。SI(稳定性指数)>0,表示景观在其形态复杂状态下的一种稳定性,SI越大,该景观形态越稳定;反之亦然。SI<0,表示景观在其形态简单状态下的一种稳定性,SI越小,该景观形态越稳定;反之亦然。景观类型的分维值随时间变化而增大,该景观的形态变得复杂,反之,该景观形态变得规则。土地利用/土地覆被镶嵌体的分维值是研究土地利用/土地覆被镶嵌体景观格局的一种综合性的定量指标。     

《中国主要农作物气候资源图集》简介

《中国主要农作物气候资源图集》是一本农业气象基础图集。图集根据全国各县市主要农作物生育期、产量、品种类型、品种区域试验等资料2000多份以及收集整理全国482个气象台站1959-1978年共20年气象资料(其中太阳辐射统计计算了204个站点资料)编制而成。包括麦、稻、棉、玉米等主要农作物的物候期,全生育期和各生育期阶段的太阳辐射量、日照时数、积温、降水量、降水量相对变率等农业气候图232幅。图集反映了各地主要农作物的气候状况,气候与作物的生长关系;揭示出主要作物气候     

河北省冬小麦气候适宜度及其时空变化特征分析

为定量评价气象要素对作物生长的影响,采用逐日气象要素和统计方法,建立了河北省冬小麦各生育期气候适宜度评价模型,并分析了1981-2010年逐年冬小麦各生育期气温、降水、日照和气候适宜度的时空变化特征。结果表明：冬小麦生育期内日照和气温适宜度较高,降水适宜度最低且变异系数最大。日照适宜度以冬小麦分蘖期最小,变异系数最大;降水适宜度以拔节-抽穗期最小,变异系数最大;气温适宜度以越冬-返青期最小,分蘖期变异系数最大。全麦区气温适宜度高值区分布在西北部,低值区分布在东南部;降水适宜度高值区分布在东北部,低值区分布在东南部;日照适宜度高值区分布在北部,低值区分布在南部。多年气候适宜度变化趋势为：全生育期日照适宜度显著下降,气候适宜度缓慢下降,气温和降水适宜度无明显变化趋势。气候适宜度下降主要由各生育期日照、越冬期和灌浆期气温适宜度下降引起。     

西藏冬小麦需水关键期的降水变化趋势分析

利用1961～2000年西藏不同农业气候区旬降水量资料，分析了冬小麦生育期的降水特征及趋势变化。结果发现，半干旱农区冬小麦拔节-孕穗期、抽穗-乳熟期的降水变率较大，多数年份自然降水不能满足作物需水，水分亏缺严重。半湿润农区多数年份拔节-孕穗期的降水少于作物需水量，而抽穗-乳熟期相反，水分有盈余。过去40年冬小麦抽穗-乳熟期、全生育期的降水量，在半湿润农区呈较明显的增加趋势，而在半干旱农区1980年以前呈减少趋势，1981年以后表现为显著的增加趋势。     

气温及降水变化对江苏省典型农业区冬小麦、水稻生育期的影响

基于江苏省徐州、昆山、宜兴三地1992-2005年气温、降水资料,以及1992-2004年徐州、昆山两地冬小麦生育期和1993-2005年徐州、宜兴两地水稻生育期数据,分析了气温、降水的变异与冬小麦、水稻生育期的关系。结果表明：1992-2004年,江苏徐州、昆山两地冬小麦全生育期天数随气温上升而逐渐减少,冬小麦全生育期天数与生育期内总降水量的变异无显著相关性。1993-2005年,随着月平均温度升高,徐州、昆山两地冬小麦拔节、孕穗、开花期提前,而乳熟期随此阶段平均温度的升高而推迟。与冬小麦不同,徐州、宜兴两地水稻生育期天数与生育期内平均温度和总降水量无显著相关关系。并且,随着温度升高,徐州、宜兴两地拔节、孕穗、抽穗、乳熟期也无显著变化。这表明水、旱两种作物对气温的变化呈现出明显不同的变异规律,气温的年际间变化对冬小麦生育期的影响相对更大。     

平邑山区农村居民点分形特征及影响因素

农村居民点分形特征是研究农村居民点自组织演化规律的重要内容。以山东省平邑县为例,应用分形几何学方法,探讨了农村居民点分布变化影响因子与农村居民点分维的关系,阐明了农村居民点的分形特征。结果表明：农村居民点的面积、周长、人口和分维具有内在联系性;该区域农村居民点分维值随高程变化和坡度的增加呈降低趋势;农村居民点分维值明显高于交通维数和水系维数;农村人口与农村居民点面积呈异速生长关系,农村人口相对变化率低于农村居民点面积变化率,未来该区域农村居民点分维值呈上升趋势;随着农民人均纯收入增加,农村居民点分维值呈上     

固原市主要农作物生育期有效降水与需水量特征

由于干旱地区常年降雨资源匮乏,为提高旱区降雨资源的高效利用及更加精准的掌握该地区主要农作物的水分供需平衡状况。采用美国农业部(USDA)土壤保持局推荐的有效降水量和联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的参考作物蒸散量计算方法、线性分析法、Mann-Kendall检验法及小波分析法,研究了固原地区近60年3种主要农作物的有效降雨量及需水量的时空变化趋势。结果表明:(1)3种作物生育期平均有效降水分布在68.8～177 mm,玉米和马铃薯生育期有效降雨量呈减小趋势,春小麦呈上升趋势,且有效降水周期呈大—小—大的变化规律;(2)3种作物生育期平均需水量主要分布在233.7～439.3 mm,生育期需水量均呈上升趋势,分别为2.4 mm/10 a,0.8 mm/10 a,2.3 mm/10 a,需水量周期也呈“大—小—大”的变化规律;(3)马铃薯、玉米、春小麦的平均水分盈亏指数为-38.0%,-57.5%,-58.7%,玉米和春小麦对灌溉的依赖程度较马铃薯高。综合考虑分析固原地区多年降水和作物需水分布特征的趋势,研究结果可以为该地区3种农作物合理种植及灌溉提供理论依据,同时为发展该地区主要特色农产品及提高农民经济收入提供数据支撑。     

间作玉米马铃薯土壤水氮协同吸收特征研究

土壤水氮协同吸收对玉米、马铃薯产量维持具有重要作用。本研究通过盆栽试验,采用滴灌补水方式,动态定量监测了玉米(Zea mays)马铃薯(Solanum tuberosum)间作条件下,作物不同生育期表观耗水量变化和水分利用差异,并通过各生育期表观耗水量和植株氮含量变化,分析了水分吸收与氮素在植株累积中的关系。结果表明,玉米马铃薯间作有明显产量优势,土地当量比(LER)为1.36,玉米种间竞争力强于马铃薯(ARF0)。与单作相比,间作玉米总表观耗水量减少16.67%,间作马铃薯总表观耗水量增加15.44%,两种间作作物表观耗水量差异不显著。作物整个生育期,与单作相比,间作玉米氮素累计吸收量减少96.30%,间作马铃薯减少83.66%,间作作物中,玉米高于马铃薯151.53%。全生育期作物表观耗水量与氮素累积吸收量均呈显著正相关关系,且越到后期越明显,其中,抽穗至成熟期为玉米水-氮协同吸收关系最紧密时期,单作玉米相关系数0.717,间作玉米相关系数0.814,块茎形成期至淀粉积累期为马铃薯水-氮协同吸收最明显时期,单间作马铃薯相关系数分别达到0.808和0.875。综上,玉米马铃薯间作促进作物水-氮协同吸收作用,且随生育期推移越显著。     

贵州喀斯特山区石漠化土壤理化性质及分形特征研究

研究了贵州喀斯特山区石漠化过程中土壤颗粒粗化和理化性质特征,土壤颗粒分形的变化特征,以及分形维数与土壤性状的关系。结果表明:土壤细颗粒含量越少,土壤分形维数越低,表征石漠化程度越高;土壤颗粒分形维数与土壤有机质、容重、粘粉粒含量之间存在显著的线形关系(P<0.01)。分形维数能较好地表征喀斯特石漠化过程中土壤物理性质和养分状况以及石漠化的程度,可作为评价喀斯特地区土壤退化的定量指标之一,对区域生态环境的恢复与重建有着重要的指导意义。     

不同耕作年限水稻土土壤颗粒的体积分形特征研究

应用基于土壤颗粒体积分布确定土壤颗粒大小分布分形维数的方法,对浙江慈溪耕作年限分别为50、100、500、700、1000和2000年的水稻土土壤颗粒体积分形特征进行了研究.结果表明:同基于土壤颗粒质量分布的分形维数相比,基于土壤颗粒体积分布的分形维数计算不需要密度假设,更具有合理性.不同年限水稻土的土壤颗粒大小分布能被体积分形模型显著拟合(p＜0.01).土壤颗粒体积分形维数与黏粒的体积百分含量之间呈显著正相关(p＜0.01),与粉粒和砂粒的体积百分含量之间呈显著负相关(p＜0.01),其中与黏粒含量关系最为密切.耕作年限对水稻土土壤颗粒的体积分形维数和分形模型的拟合度均有一定影响.与50 ～ 500年水稻土相比,700 ～ 2000年水稻土剖面中土壤颗粒体积分形维数的变异性和均值较高,但其拟合决定系数则较低;耕作年限会对水稻土剖面中黏粒的含量和分布产生影响,进而影响到剖面土壤的颗粒体积分形特征;对于同一质地类型的土壤,耕作年限越长,分形维数越高.     

和田绿洲水文气象要素分形特征与R/S分析

基于和田绿洲半个世纪（1954-2003年）以来实测水文气象资料,应用Kandell秩次相关检验法进行趋势性分析,结果表明：气温、蒸发的增加趋势显著,降水、相对湿度与河川径流量存在不显著的减少趋势。R/S分析结果表明,绿州内各水文气象要素的变化具有持续性,但不同季节的持续强度不同,降水和相对湿度的持续强度夏季大于冬季,其余表现为冬季大于夏季。分形结果显示,各水文气象要素变化的趋势性和复杂程度不同,其中玉龙喀什河径流量〉喀拉喀什河径流量〉相对湿度〉降水量〉平均气温〉蒸发量,即绿洲径流变化的趋势线最不明显,也最复杂。研究结果对了解绿洲气候资源、指导农业生产及预防灾害有参考作用。     

成都平原土壤颗粒分形特征及应用

采用分形模型研究了成都平原土壤颗粒分形维数的变化特征以及分形维数与土壤性状间的关系。结果表明成都平原土壤颗粒分形维数(0￣40cm)介于2.903￣3.005之间。在水平方向上东北方的中江县最大,西南方向的温江区和双流县次之,北方的绵竹市最小。土壤颗粒分形维数是反映土壤质地的一个较好的指标,重点反映粘粒含量,其次是粉粒含量。分形维数的变化能很好的表征平原区土壤化学、物理性状的变化趋势,可以作为评价土壤结构、土壤肥力诊断的一个综合指标。     

Sensitivity of fractal parameters of soil aggregates to different management practices in a Phaeozem in central Argentina

Changes in soil structure often accompany changes in management practices and may affect the effectiveness of these practices. Parameters are needed to quantify these changes. Our objective was to see if fractal dimensions derived from ‘aggregate bulk density–aggregate size’ and ‘aggregate number–aggregate size’ relationships could be applied to quantify such changes. The study was conducted at the Experimental Farm of the School of Agronomy and Forestry Engineering, National University of La Plata, Argentina. A Vertic Phaeozem soil was sampled at seven locations differing in long-term management practices. The ‘aggregate bulk density–aggregate size’ and ‘number of aggregates–aggregate size’ data were obtained for seven ranges of aggregate sizes. Differences in treatments were reflected by the fragmentation fractal dimension but not the mass fractal dimension. The lowest fragmentation fractal dimensions corresponded to plots under long-term no-tillage and the highest to plots with a history of cultivation of rice (Oryza sativa L.) under water. The fragmentation fractal dimension reflected the differences in soil management whereas the mass fractal dimension appeared to be insensitive to those differences.     

不同巨桉人工林土壤分形特征及抗蚀性分析

为探讨耕地退耕成人工巨桉林后对土壤团粒结构及土壤抗蚀性能产生的影响,在野外调查与室内分析的基础上,选择4.5年生巨桉纯林、巨桉+果树、巨桉+粮食作物土壤作为研究对象,农耕地作为对照,研究了不同巨桉人工林下水稳性团聚体分形维数的变化特征,分析了分形维数与土壤养分状况、土壤结构稳定性以及土壤抗蚀性能的关系。结果表明,4种模式土壤分形维数介于2.142~2.296;在0~15 cm土层分形维数表现为耕地林果林粮纯林,纯林和农耕地之间差异显著,其他3种模式之间差异不显著;在15~30 cm土层分形维数表现为耕地纯林林粮林果,4种模式之间差异不显著。分形维数与土壤有机质含量、大团聚体含量呈显著和极显著负相关;与土壤平均重量直径、水稳性指数有负相关趋势;与土壤体积质量、微团聚体含量呈极显著正相关。说明土壤分形维数越小,土壤有机质、大团聚体含量越高,土壤平均重量直径、水稳性指数越大,土壤体积质量、微团聚体含量越低,土壤结构越稳定,抗蚀力越强。因此,团聚体的分形维数值能反映土壤性质的变化,通过对土壤分形维数特征的研究可以定量揭示不同巨桉模式下土壤抗侵蚀的能力。     

关中东部TSG全新世剖面粒度分形特征及古气候意义

利用分形理论计算可知,关中东部TSG全新世剖面的土壤粒度分布具有分形特征,剖面分形维数值在2.5443~2.7123之间,其中古土壤S0的分形维数均值最大。粒度分形维数的高值指示暖湿的气候,低值指示干冷的气候。分形特征所揭示的关中东部地区的环境演变过程为:全新世早期,粒度分形维数值相对偏低,风尘堆积占优势,为干旱寒冷的环境,成壤作用较弱;全新世中期,粒度分形维数值偏大,其平均值为2.6713,指示温暖湿润的气候,成壤作用较强;全新世晚期以来,粒度分形维数值降低,土壤颗粒粒径增大,气候变得相对干旱,成壤作用也减弱,但是全新世晚期的分形维数值高于末次冰期。     

土壤和润湿研究中的分形现象

分形几何学的理论与方法已被用于土壤表面不规则性、旋耕土块轮廓及表面裂纹形状和分布、土壤值的空间分布及固体表面润湿性的研究中,利用分形维数定量探讨它们的规律性。本文综合评述了土壤表面、土块轮廓与裂纹、土壤值及润湿研究中的分形特性。     

土壤颗粒的分形特征及其应用

本文应用土壤颗粒的质量分布原理来描述土壤颗粒的分形特征。通过对10种土壤颗粒的机械组成进行分析,分别计算出它们的分形维数（D=2.489～2.896）,并分析了其与土壤质地之间的关系。同时对土壤颗粒分形维数与所对应土壤的幂函数型水分特征曲线的拟合分形维数进行比较分析,建立了二者之间的相关关系。结果表明:分形维数的大小反映了土壤质地中粘粒、粉粒和砂粒含量的变化,随粘粒含量的增多分形维数增大,随砂粒含量的增多分形维数减小;同时土壤颗粒分形维数与所对应的水分特征曲线的拟合分形维数呈现出良好的一致性,因而对所研究的土壤而言,可应用土壤颗粒的质量分形维数结合幂函数模型来估算土壤水分特性曲线。     

长期定位施肥对潮土分形维数的影响

应用土壤颗粒的质量分布特征来描述其分形维数的大小,研究了长期施肥对分形维数的影响,并分析了分形维数发生变化的原因。结果表明:施肥改变了土壤颗粒的分形维数,其中施高量有机肥能显著增加土壤颗粒的分形维数,而且分形维数的变化与粘粒含量的变化,有机质含量的变化和阳离子交换量(CEC)的变化都呈现极显著的正相关性,说明施肥对土壤的主要性状产生了影响。这可能是由于施肥使粘粒含量等土壤的基本理化性状或者粘土矿物组成发生了变化,才导致了分形维数的变化。