暴雨灾害对福建水稻产量影响的灾损评估方法

利用福建省历年暴雨和水稻产量资料,确定水稻产量灾损量的表征方法,分析暴雨对水稻单产影响的关键时段和致灾因子,在致灾因子中首次提出效力暴雨量的概念,充分考虑暴雨强度和水稻不同生长发育期抗灾力的不同影响,建立暴雨对早稻和中晚稻单产影响的灾损评估模型,从而形成暴雨灾害对福建水稻产量影响的一套完整灾损评估方法。利用评估模型对2007年福建暴雨发生区域的水稻单产进行灾损预估及检验。结果表明:早稻单产灾损率的预估误差的绝对值在0.08~5.15个百分点,平均误差为2.15个百分点;中晚稻单产灾损率的预估误差的绝对值在0.02~3.77个百分点,平均误差为1.9个百分点,预估精度较高,灾损评估方法可行。     

农田生态系统水分循环与作物水分关系研究

通过对我国不同类型农田生态系统水分循环与作物生产力关系的网络研究,探讨了我国主要类型地区小麦、玉米、大豆等几种主要作物的菡散耗水和需水规律、水分利用效率和作物水分生产函数,获得这些地区主要作物耗水需水特征及小麦水分生产函数。结果表明,在不同生态系统优化结构模式中作物与水分关系均得到极大改善,节约了作物用水,提高了作物产量和水分利用效率。     

甘肃省春玉米干旱灾损评估指标研究

利用甘肃省春玉米主要种植区5个典型代表站,1985-2007年4-9月逐日降水量、CI指数、玉米单严和发育阶段的需水量等资料,尝试构建以CI和水分适宜度(降水量/需水量比值)为参数的定量评估指标即DI指数,利用其与相对气象产量的关系划分干旱指标等级,得到甘肃省春玉米干旱灾损评估的新方法.实证分析结果表明,从代表站的春玉米生长季(4月11日-9月30日)DI指数的逐年变化看,靖远、永昌变化最小且数值最低,榆中次之,西峰和武都变化最大且数值最高;从拔节-吐丝期DI指数的逐年变化看,西峰和武都波动最明显且数值最大,靖远和榆中波动最小且数值最低,所得评估结果与研究区实况较一致.而且DI指数与以往笼统的干旱指标相比,数据资料相对易获取,计算简单,既具有气象学意义,又具有生物学意义,可用于研究不同地区具体作物的干旱灾损评估.     

基于HJ-1A/1B数据的冬小麦成熟期遥感预测

基于遥感数据获取作物成熟度信息,制订收割顺序,是遥感在精准农业中的一个重要应用课题,目前的作物物候监测在空间分辨率和预测的时效性上尚无法满足精准农业的要求。以山东禹城市为研究区,选取观测点,分析冬小麦成熟期临近过程中水分和叶绿素的动态变化,获取基于遥感监测小麦成熟期的依据。以HJ-1A CCD数据构建的植被指数来反映作物绿度的变化,以HJ-1B IRS数据构建的归一化水指数来反映作物含水率的变化,通过回归分析建立了冬小麦成熟期的遥感预测模型,实现了禹城市冬小麦成熟期的遥感监测。小麦成熟期预测值与观测值的相关性达极显著水平,预测与观测小麦成熟期的先后顺序较为一致,在以误差小于1 d作为成功预测衡量标准的情况下,预测结果的准确度为65%。提出了使用HJ-1A/1B数据开展冬小麦成熟期预测的模型,而使用不同时相遥感数据预测成熟期的通用模型将成为下一步研究重点。     

晋南旱垣土壤质地和茬口对小麦产量及水分利用效率的影响

在山西临汾、襄汾采用大区对比法研究了土壤质地和茬口对小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明:小麦产量轻壤土质夏季复播作物茬口低于夏季休闲茬口,而中壤土质夏季复播作物茬口高于夏季休闲茬口;小麦播前贮水量轻壤土质夏季复播作物茬口低于夏季休闲茬口,而中壤土质夏季复播作物茬口高于夏季休闲茬口;轻壤土质全生育期0~100 cm,0~200 cm,100~200 cm的耗水量均以休闲茬口>大豆茬口>绿豆茬口,中壤土质拔节期贮水量、拔节至成熟阶段0~100 cm,0~200 cm,100~200 cm的耗水量均以花生茬口>谷子茬口>休闲茬口;水分利用效率中壤土质明显高于轻壤土质,各茬口间的极差中壤土质大于轻壤土质。该项研究为以旱地小麦为主要作物的轮作制度选择土壤质地和夏季复播(春播)作物茬口提供了理论依据。     

宁夏南部山区农业干旱预警模型

为建立格点尺度上的农业干旱预警模型,根据自然灾害系统理论,综合干旱孕灾环境、致灾因子、承灾体的特征,选择DEM、坡度、坡向、土壤类型、历史干旱风险指数、农业投入量作为孕灾环境稳定性影响因子,选择前期干旱程度、作物水分满足率、作为致灾危险性因子,选择作物种类、作物发育期水分敏感系数、灌溉条件、作物单产水平等作为承灾体脆弱性因子,在干旱灾害系统分析的基础上,采用层次分析法（AHP）量化影响因子的影响系数,建立基于GIS和空间插值的宁南区域农业干旱预警累乘模型。检验结果表明,预警模型输出干旱等级与实测符合率达到90%以上,能准确预测未来干旱发展趋势和分布范围,比现有基于气候干旱指数的预警模型空间分辨率明显提高,模型输出结果更能反映农业干旱的发生、发展过程,模型可用于区域干旱预警和干旱趋势预测。     

晋南旱垣土壤质地和茬口对小麦产量及水分利用效率的影响

在山西临汾、襄汾采用大区对比法研究了土壤质地和茬口对小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明：小麦产量轻壤土质夏季复播作物茬口低于夏季休闲茬口,而中壤土质夏季复播作物茬口高于夏季休闲茬口;小麦播前贮水量轻壤土质夏季复播作物茬口低于夏季休闲茬口,而中壤土质夏季复播作物茬口高于夏季休闲茬口;轻壤土质全生育期0～100 cm,0～200 cm,100～200 cm的耗水量均以休闲茬口〉大豆茬口〉绿豆茬口,中壤土质拔节期贮水量、拔节至成熟阶段0～100 cm,0～200 cm,100～200 cm的耗水量均以花生茬口〉谷子茬口〉休闲茬口;水分利用效率中壤土质明显高于轻壤土质,各茬口间的极差中壤土质大于轻壤土质。该项研究为以旱地小麦为主要作物的轮作制度选择土壤质地和夏季复播（春播）作物茬口提供了理论依据。     

安徽省一季稻产量灾损风险评价

利用安徽省1981-2014年50个市(县)一季稻产量资料,采用直线滑动平均方法计算一季稻相对气象产量,通过正交经验分解(EOF)分析一季稻相对气象产量的时空变化特征,并从一季稻产量灾损角度出发,采用灾年平均减产率、产量变异系数、减产风险指数及区域农业水平指数作为产量灾损风险评估指标,对安徽一季稻产量灾损进行风险区划。结果表明:研究期内安徽省各市(县)一季稻产量变化趋势一致,北部增产或减产较南部明显,2005年之前安徽一季稻产量波动剧烈;不同产量灾损评估指标在空间上表现出一定的地域性和连续性,灾年平均减产率、产量变异系数和减产风险指数均表现为北部数值高于南部,区域农业水平指数呈现由东北向西南减小的趋势。根据产量灾损综合风险指数区划结果,研究区域内北部灾损风险高于南部,风险高值区和中值区主要分布在沿淮、江淮北部,风险低值区面积最广,主要位于皖南山区、沿江地区及江淮南部。     

面向气象指数保险的水果冰雹灾害灾损评估方法

冰雹灾害是农业生产面临的主要气象灾害之一,优化制约冰雹灾害指数保险产品设计的灾损评估方法,对于发展稳定、可持续的气象指数保险产品具有重要的科学价值,同时对大范围推广气象指数保险产品具有重要的指导意义。本研究结合气象指数保险产品的理赔指数设计的客观要求,提出了一种基于动量方程的水果冰雹灾害灾损评估方法。引入基于气象雷达观测的冰雹识别技术满足保险产品的理赔指数设计需求;通过分析果品在雹损过程中的受力关系,得到水果对冰雹撞击的敏感性参数,构建基于冰雹直径和初始风速的灾损评估模型,实现被冰雹撞击后对果品损伤物理特性的量化表达。以北京平谷大桃为例,对该方法用于冰雹灾害损失评估的可行性进行验证。结果表明,模型可以有效评估冰雹对桃品的损伤程度,是一种简单、快捷、高效的损失评估方法,基于此方法设计水果冰雹灾害气象指数保险产品具有可行性。     

河南夏玉米产量灾损的风险区划

利用河南省96个县1971-2010年的夏玉米实际产量资料,从产量灾损率角度,分析该区夏玉米灾损风险评估指标的分布规律,包括历年平均减产率、减产率变异系数、不同减产率风险概率和灾损减产风险指数,构建夏玉米产量灾损风险评估模型,对河南省夏玉米产量灾损进行风险区划.结果表明,各灾损风险评估指标在河南省夏玉米区分布具有明显的地域性和连片性,根据综合风险指数将河南省夏玉米区划分为高、中、低3类风险区,低风险区分布在豫北、豫东、豫中的华北平原地区和南阳盆地;中风险区分布在豫西北部丘陵地区和豫南雨养夏玉米区;高风险区包括新蔡、上蔡、平舆、沈丘和渑池等县区,此区夏玉米减产综合风险最高,抗灾性较弱.研究结果可对指导河南夏玉米生产趋利避害和防灾减灾提供参考依据.     

底墒和磷肥对旱地小麦籽粒灌浆特性及产量的影响

为分析黄土高原旱地小麦灌浆过程与水分消耗的关系,及其产量对底墒和磷肥的响应情况,在山西省南部设3个播前0～100cm土壤底墒水平W1(248mm)、W2(233mm)、W3(205mm)和两个施磷量P1(75kg·hm~(-2))、P2(180 kg·hm~(-2)),调查不同处理下小麦总耗水、土壤水消耗、各生育阶段耗水、产量及其构成因素、灌浆过程的变化。结果表明,随着底墒水平提高小麦返青—拔节和拔节—开花阶段耗水、生育期总耗水、土壤水消耗及其占总耗水比例、产量、穗数、千粒重显著增加,且较W3,W1和W2产量分别显著高14.89%和8.66%。随磷肥增加播种—拔节耗水显著减少,而拔节—开花耗水、产量、千粒重显著增加。底墒和磷肥互作对小麦总耗水、土壤水消耗、播种—返青阶段耗水、拔节—成熟阶段耗水、千粒重有显著影响。通过小麦灌浆方程得,快增期持续时间随底墒的增加而增加、渐增期和快增期持续时间随磷肥的增加而增加、缓增期籽粒增加量及持续时间变异系数达25%。通过小麦水(磷)肥方程得,当0～100 cm底墒为253 mm时获得高产,且同底墒下产量随磷肥增加而提高。可见,旱地小麦拔节—开花阶段耗水对底墒和磷肥敏感,灌浆过程中的快增期持续时间对底墒和磷肥响应较好,缓增期变异对籽粒粒重影响较大。     

调亏灌溉对新疆滴灌春小麦土壤水分、硝态氮分布及产量的影响

2017年和2018年在北疆滴灌春小麦栽培中,额定施氮量为纯氮300kg/hm2,设置3个调亏灌水量(水分不调亏E1:100%ET0;水分中度调亏E2:80%ET0;水分重度调亏E3:60%ET0)和2个小麦品种(水分敏感型X1:新春22;水分不敏感型X2:新春44),灌溉频率为7天1次。研究不同处理对滴灌春小麦土壤水分、硝态氮分布及产量的影响。结果表明:(1)水分重度调亏(E3)可以缓解0—40cm土壤水分和土壤硝态氮向深层流失,减少作物耗水量,提高水分利用效率。(2)新春22和新春44在土壤质量含水量、土壤硝态氮含量指标上无显著的品种间差异,小麦品种对于土壤理化性质的影响较小。(3)在水分中度调亏(E2)处理下,新春44(X2)能在节约大量灌水同时,提高水分利用效率,保持最适的氮素营养指数(NNI),进而使产量得到了显著的补偿,而新春22(X1)通过中度和重度调亏不能使产量得到有效的补偿。(4)在同一灌溉频率、施氮量水平下,品种对滴灌春小麦水分利用效率的影响大于调亏灌溉水平对滴灌春小麦水分利用效率的影响。(5)水分不敏感型品种新春44(X2)更适合在北疆地区采用调亏灌溉模式生产,综合考虑氮素营养指数(NNI)、耗水量、水分利用效率及产量,其最适的调亏灌溉水平为E2。     

基于模式识别的半干旱区雨养春小麦干旱发生状况判别

为准确判断作物生长发育过程中农业干旱的发生状况,并预估作物产量,该研究以半干旱区1986-2011年生育期气象和产量资料为基础,分析雨养春小麦产量形成所受因素,以产量变动状况作为春小麦干旱和正常年景的判断标准。采用模式识别法,迭代求解建立可预测春小麦年景的线性分类方程,对半干旱雨养区农业干旱的发生状况进行判定。研究结果表明:半干旱雨养区春小麦产量形成受诸多因素影响。若不剔除其他因素的影响,仅以气象要素为基础无法建立判别方程,从而难以定量判断春小麦生育期农业干旱的发生状况。但在剔除播前50 cm层次土壤相对含水率大于55%的年份后,以主要生育期平均温度和降水量能够建立判别方程预测春小麦年景,从而可以对春小麦生长发育过程中的农业干旱发生状况进行定量分析。同时,5月份降水量对春小麦生长发育具有非常重要的作用,在播前50 cm层次土壤相对含水率小于55%时,只用5月份降水量一个气象要素即可较为准确地模拟估测春小麦产出。该研究可为干旱致害机理的进一步深入探讨提供参考依据。     

华北典型区域农田耗水与节水灌溉研究

本文总结了中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心围绕华北典型地区冬小麦-夏玉米一年两熟开展的节水灌溉研究。在位于华北中北部的中国科学院栾城农业生态系统试验站的定点试验结果显示,从1980年到2017年,在充分灌溉条件下冬小麦产量增加55.7%、夏玉米产量增加59.7%。冬小麦生育期耗水(ET)从400 mm增加到465 mm;玉米耗水年平均稳定在375 mm左右;年耗水量从777.0 mm增加到834.4 mm;满足冬小麦、夏玉米生育期耗水条件下,年灌溉需水量平均300 mm,必须减少灌溉用水和田间耗水,才能解决区域地下水超采问题。研究发现在限水灌溉条件下,冬小麦拔节期1次灌溉可显著促进作物营养生长和根系生长,利于后期土壤水分高效利用,在维持作物稳产基础上,比充分灌溉年节水165.2 mm。研究发现进一步利用小定额灌溉技术,通过增加灌水频率、缩减次灌水量,可增加有限水对作物的有效性,实现作物根系、土壤水分和养分在空间上的耦合,进一步提升有限灌溉对作物的增产作用。只考虑维持播种时良好土壤水分条件、生育期不进行灌溉的最小灌溉模式,与充分灌溉模式相比,产量减少28%,但可节约灌溉水69%,田间耗水减少43%,水分利用效率提高13%,年耗水量维持在560 mm左右。相对于减熟制节约灌溉水措施,冬小麦-夏玉米一年两季最小灌溉模式总产量高于两年3作5.5%~12.0%,年耗水量低于两年3作10%~13%,可显著消减减熟制带来的休闲期土壤蒸发损失。因此,实施冬小麦、夏玉米生育期节水灌溉,如最小灌溉、关键期灌溉,可大幅度降低灌水量和作物生育期耗水量,同时又能维持一定的生产能力,是华北实施地下水限采措施下应优先考虑的技术选择。     

宁夏引黄灌区春小麦需水规律及水分指标的研究

采用农田土壤水分平衡方程和联合国粮农组织推荐计算作物蒸散量的方法 ,利用田间试验土壤含水量与气象条件和作物之间关系 ,研究确定宁夏灌区春小麦不同发育期水分指标及发育期需水规律 ,用曲线拟合方法计算出土壤含水量与春小麦生理、生态特征之间统计方程 ,建立了节水灌溉模型 ,并制定了灌区春小麦适宜灌溉量及灌溉时次     

霍泉灌区冬小麦夏玉米高产节水灌溉制度

根据山西省霍泉灌区李堡试验区1996年10月～1999年9月3年的试验资料,分析建立了冬小麦与夏玉米的耗水量估算模型及产量与水分关系的数学模型;以1998年10月～1999年9月冬小麦、夏玉米连作为例,对两种作物的需水规律进行了分析,并利用所建模型,分析给出了冬小麦、夏玉米连作套种的高产节水灌溉定额。最后用动态规划法分析提出了有限水量在作物生育期内的最优分配方案     

黄土区旱地春小麦农田水分生态特征与改善途径

本文应用固原与黄土高原多年多点旱作春麦农田水分资料,对旱地春麦的农田水份平衡、作物耗水规律、土壤耗水分布与利用程度、作物产量与土壤有效贮水和生育期降水的定量关系、提高土壤水分利用率的途径与效益等进行了比较系统的研究。结果:（1）旱作春麦总耗水量平均为300mm左右,丰水年近于400mm,旱年260mm左右;（2）总耗水中,土壤供水占35%,生育期降水占65%;（3）土壤耗水大部分来源于1m土层,占85%,1～2m土层仅占15%;（4）1m土层有效贮水最大利用程度已达86%以上,所剩水量已为难利用水,无多大潜力可挖;1～2m土层有效水最大利用程度仅50%左右,尚有60mm以上水分未得到充分利用,（6）生育期降水对产量的贡献大于土壤贮水,其回归系数分别为0.233和0.213kg/mm,单位水量（mm）的产量效应生育期降水比土壤贮水高9.4%;（6）作物耗水强度前期为每天1.0mm,中期为3.0mm,后期为2.0mm,全生育期平均为1.9mm,其耗水进程呈Logistic规律;（7）春麦产量与总耗水量之关系,在耗水量450mm以内呈幂函数关系,其方程为Y=aET^b。     

基于RS数据和GIS方法估算区域作物节水潜力

利用遥感ET数据开展用水定额管理及节水潜力分析等方面的研究,是对传统农业节水研究的有益补充。该文利用分类均值法构建了基于遥感ET数据的作物水分生产函数,考虑耗水较低兼顾水分生产率较高的原则,提出基于水资源脆弱区作物ET定额估算模型,利用该模型计算获得冬小麦及夏玉米的ET定额分别为346.00、313.00 mm;保持现有土地利用结构不变,以作物ET定额为评价标准,通过对超过该作物ET定额的像元进行调整,获得大兴区夏玉米及冬小麦的节水潜力分别为1 176.75、369.27万m3。该研究为利用遥感ET数据开展区域耗水节水潜力的定量化评价进行了有益的探索。     

华北平原灌溉农田的土壤水量平衡和水分利用效率

华北平原农业面临的主要问题是水资源短缺,地下水位持续下降。通过一维土壤水量平衡模型模拟了华北平原不同灌溉方式下农田耗水量和土壤水分深层渗漏的变化,并分析了作物的产量和水分利用效率。结果显示在正常的灌溉条件下,冬小麦季地下水的采补差额超过了200mm,某生育期一定程度的水分亏缺(返青期、拔节期或灌浆期)能明显减少冬小麦的耗水量,但没有明显减少作物的产量。因此,在一定程度上减少灌溉是可行的,但仍不能达到地下水资源的采补平衡。从长远来看,华北平原维持可持续的地下水灌溉开采,应减少冬小麦的种植面积、增加低耗水经济作物的比例。     

渭北东塬旱地小麦耗水及其调控

该应用土壤水分平衡法对渭北东部旱地小麦耗水规律进行了探讨。得出了小麦全生育期耗水量２９１．５－３６５．９ｍｍ，水分平均满足率为６４．９％，通过统计分析建立了小麦产量与农田蒸散量的数学模型。提出了蓄水保墒、培肥地力、应用抗旱制剂等旱作农艺措施。