利用水分盈亏指数评估四川盆地玉米生育期干旱状况

干旱一直是制约四川盆地玉米生长发育和产量形成的主要因素。为评估四川盆地玉米生育期干旱状况,并为相关部门制定相应的防灾减灾措施提供科学依据,通过综合考虑降水量、同期作物需水量,利用基于水分亏缺原理的玉米干旱监测模型,对比分析典型年份干旱指数与相应干旱资料,确定了四川盆地玉米干旱等级指标,利用ArcGIS分析了近50a四川盆地玉米不同生育期、不同强度干旱发生频率的时空分布特征。结果表明：从不同生长阶段看,四川盆地玉米生育期干旱频率较高的时段主要为拔节-乳熟阶段,且发生面积最广。按空间分布特征把盆地划分为3大干旱区,其中大巴山以南、涪江及沱江流域在玉米全生育阶段出现干旱的频率最高,普遍都在50%以上。     

拔节抽穗期不同时长干旱胁迫对水稻冠层光谱特征的影响

基于水稻干旱胁迫试验,采用ASD（Field Spec Pro FR2500）光谱辐射仪测定水稻拔节期和抽穗期不同时间尺度（10d、20d）干旱处理与对照（正常处理）的冠层光谱反射率,对干旱胁迫下水稻冠层光谱变化规律、植被指数、水分指数、导数光谱特征进行分析.结果表明：水稻拔节期和抽穗期干旱胁迫后冠层光谱反射率与对照（CK）相比,可见光、近红外波段反射率均显著减小,短红外波段反射率显著增加,导数光谱红边位置均向短波方向推移,红边面积和红边斜率均显著减少,复合构建的6种植被指数或水分指数呈下降趋势,四波段水分指数（SRND）、归一化差异红外指数（NDVII）下降幅度最大;与CK相比,拔节期干旱胁迫20d和抽穗期10d的水稻冠层对可见光、近红外波段的反射率极显著降低,对短红外波段反射率极显著升高,在此阶段红边特征参数、植被水分指数减少幅度最低.研究结果可为利用高光谱遥感技术快速无损监测水稻干旱灾害提供技术支持.     

四川盆地森林土壤的有机碳储量及其空间分布特征

根据朱鹏飞和李德融编著的<四川森林土壤>(1989)一书中四川盆地152个森林土壤剖面数据,估算了该地区森林土壤有机碳密度及储量,并分析气候因素和地形对有机碳密度的影响.四川盆地森林土壤平均有机碳密度为(35.492±21.099)kg/m2,变异系数为59.45%,整个盆地森林土壤有机碳储最约为6.744×1015g;其中亚高山草甸草原土有机碳密度最高,为118.477 kg/m2,最低的是草类-马尾松林林下黄壤,为3.145 kg/m2;不同林型下土壤的有机碳含量差异较大.森林土壤有机碳的贮存受到温度、降水和海拔的影响,年均温度与有机碳密度呈极显著的负相关关系,海拔与有机碳密度呈极显著的正相关关系,温度是影响四川盆地森林土壤有机碳密度的关键因子.在年均降雨量400～800 mm和年均温度0～4℃,可形成有机碳密度的高值区,其有机碳密度可达80 kg/m2 ; 在年平均温度为14～16℃,降水1 400～1 00 mm,可形成有机碳密度的低值区,其有机碳密度20kg/m2.     

不同生育期干旱胁迫条件下施钾对水稻生理性状和产量的影响

明确不同生育时期干旱胁迫对水稻影响与钾素调控干旱胁迫机制，可为水稻的钾素管理和节水抗旱提供理论依据。采用不同时期水分和钾素管理两因素盆栽试验，设置施钾（+K）、不施钾（-K）两个钾肥处理；有效分蘖期干旱胁迫（TD）、孕穗期干旱胁迫（BD）、灌浆期干旱胁迫（MD）和正常灌溉（WW）四个水分处理，分析在不同生育期干旱胁迫钾肥对水稻产量和生理性状的影响。结果表明：干旱胁迫显著降低了稻谷产量，TD、BD、MD处理相较于WW处理，在-K条件下稻谷分别减产53.9%、45.2%、7.6%；而在+K条件下稻谷分别减产28.3%、16.5%和5.9%，不同生育期的干旱胁迫对产量的影响程度为：TD>BD>MD，且缺钾加剧了水分亏缺的负面影响。同时，干旱胁迫也造成冠层蒸腾速率、叶水势和叶片净光合速率下降，减少干物质积累，TD、BD处理相较于WW处理，叶片生物量分别平均降低42.9%、31.2%；茎鞘生物量分别降低43.8%和38.0%。不同生育期水分亏缺对生物量的影响为：TD＞BD。而缺钾不仅造成净光合速率下降，也使叶面积和叶绿素含量降低，植株截获光辐射能力显著下降，干物质积累量减少，相较于+K处理，TD、BD及相应同时期WW处理的叶片生物量在缺钾条件下分别降低52.6%、32.7%、42.1%、31.2%，茎鞘生物量分别降低55.3%、63.6%、52.2%、28.0%，干旱胁迫加剧缺钾的消极影响。综上，干旱胁迫会降低净光合速率与叶水势，造成水稻减产，其中有效分蘖期和孕穗期的减产效应较灌浆期明显；缺钾不仅降低叶片净光合速率，也减少叶面积与叶绿素含量，水稻同化积累物质能力下降，抗旱性显著降低。     

江苏省水稻移栽期的干旱指数研究及应用

研制了以降水量和蒸散量为参数的干旱指数计算方法,确定水稻移栽期干旱指标,并 江苏省水稻移栽期干旱的气候发生规律及防御对策。     

不同有机物添加方式下水稻对干旱胁迫的响应

采用室内土培试验,研究了在不同有机质(半腐解水稻秸秆和腐熟猪粪)表施和混施添加模式下,水稻生长和主要抗旱生理生化指标对干旱胁迫的响应.结果表明:①干旱胁迫下水稻株高降低、分蘖数减少,根系则表现出主根伸长、支根增多、根表面积和根体积增加;秸秆表施和猪粪混施可明显改善水稻的生长和根系形态,而秸秆混施和猪粪表施的改善作用不显著;②干旱胁迫下叶片叶绿素含量显著降低,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性均显著下降,秸秆表施和猪粪混施能够在一定程度上抑制这种下降幅度.     

石河子垦区冬小麦生育期干旱变化特征

基于石河子垦区4个气象站的逐日数据,运用相对湿润指数探究了过去52a冬小麦作物生育期干旱变化特征,主要结论如下:(1)过去52a,石河子垦区冬小麦生育期干旱频发,干旱频次达200d以上。干旱频次总体呈减少趋势,旱情总体有所减轻,其中石河子和乌兰乌苏干旱频次减少趋势最明显,减势分别为-5.91d/10a和-2.72d/10a。(2)冬小麦不同生育期内干旱频次有所差异,在生育期初期和后期干旱发生较少,在越冬—返青期干旱发生较多;在冬小麦的整个生育期和各生育期,特旱发生频次最高。(3)降水的增加、风速和日照时数的减少对石河子垦区干旱有一定的缓解作用。     

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%。     

中国东北春玉米区干旱时空分布特征及其对产量的影响

为了研究东北地区春玉米不同生育阶段干旱时空分布规律及其对产量的影响,基于研究区域1961—2012年69个气象站点逐日气象资料和春玉米生育时期及产量资料,采用Penman-Monteit法计算潜在蒸散量,在此基础上利用农业干旱指标标准化降水蒸散指数(SPEIPM)划分干旱等级-最后利用干旱等级权重及发生概率评分等级计算每个站点的干旱危险指数(DHI);利用Mann-Kendall检验法计算5个生育阶段的SPEI变化趋势,利用回归分析进行SPEI与玉米气候产量的关系分析。结果表明,吉林省西部和辽宁省西部在玉米生长季内始终为干旱高风险区,吉林省东部和辽宁省东部则为干旱低风险区,黑龙江省东部干旱风险随生育进程增大;近52 a玉米苗期干旱强度和范围有减小趋势,而生育后期在增加;1991—2012年辽宁省西部玉米气候产量与SPEIPM3-7(5—7月份的SPEIPM)以及吉林省西部、吉林省东部和松嫩平原气候产量与SPEIPM3-8(6—8月份的SPEIPM)的关系达极显著(P0.01),吉林省中部气候产量与SPEIPM3-8(6—8月份的SPEIPM)关系达显著水平(P0.05)。春旱严重地区如松嫩平原、吉林省西部、辽宁省西部和南部的干旱强度和范围正在减小,而东北干旱程度在玉米生育后期整体呈增强趋势,其中东部最明显。在降水充沛的吉林省东部,气候产量与干旱指数的回归方程对称轴在0附近,表明正常降水情况下即能保证高产和稳产。降水较少的地区如辽宁省西部和吉林省西部等地,回归方程对称轴在1附近,提高玉米产量需增加灌溉和提高水分利用效率。     

不同生育期增温对水稻产量及氮、磷含量的影响

人类活动导致全球温度上升,明确增温对水稻产量和氮、磷含量的影响,可为预测和评估未来气候条件下水稻产量及品质提供依据。选用泰瑞丰5号、镇稻16号两个品种水稻进行盆栽试验,分别在分蘖期、孕穗期、抽穗期、开花期和灌浆期将水稻置于较对照高5℃的生长箱中处理7 d,分析不同生育期增温对水稻产量及氮磷含量、氮磷收获指数的影响。结果表明,不同生育期增温显著影响水稻的产量构成因素,其中,孕穗期和抽穗期增温对水稻产量影响最大;孕穗期增温下泰瑞丰5号和镇稻16号的穗粒数、结实率和籽粒重最低。总体而言,与对照相比,不同生育期增温显著增加了泰瑞丰5号和镇稻16号茎、叶、壳、籽粒的氮含量(p0.05)。而不同生育期增温对水稻磷含量的影响取决于增温时期及水稻品种。与对照相比,分蘖期、抽穗期、开花期和灌浆期增温使泰瑞丰5号的氮收获指数显著降低,而抽穗期增温使镇稻16号的氮收获指数显著降低。与对照相比,抽穗期和灌浆期增温显著降低了泰瑞丰5号的磷收获指数,分蘖期和抽穗期增温显著降低了镇稻16号的磷收获指数。本研究结果表明,孕穗期和抽穗期是增温影响水稻产量和氮磷吸收的关键时期。     

2006年四川盆地旱情及其对农业的影响评估

2006年四川盆地遭受了严重的春、夏、伏旱,伴随伏旱出现了持续的高温天气,农业损失惨重。本文分别选择春旱、夏旱、高温伏旱直接影响干旱程度的多个气象指标,采用主成分分析法确定各指标的权重,构建量化评估指数包括春旱指数、夏旱指数、伏旱指数和综合干旱指数,并据此对2006年的干旱程度进行评估。考虑到不同时期干旱对农业生产的影响不同,再次分配权重构建了农业综合评估干旱指数,并进行了分析。     

基于两种方法的四川水稻气候干旱风险评价对比

利用四川省159个站点1960-2010年逐日降水量、日平均气温资料和水稻生育期资料,分别将降水距平百分率、相对湿润度指数作为干旱指标,分析四川省水稻分蘖期、拔节-孕穗期和抽穗-扬花期不同气候干旱等级发生概率,构建水稻气候干旱灾害风险模型,评估四川省水稻分蘖期、拔节-孕穗期和抽穗-扬花期以及全生育期的气候干旱风险。结果表明,四川省水稻气候干旱风险较高的生育期主要是拔节-孕穗期和抽穗-扬花期,利用降水距平百分率和相对湿润度指数得到的风险区划结果存在一定差异,但其风险分布趋势相近。从水稻全生育期看,风险较高区域主要集中在四川盆地和四川西北部部分地区,川南地区发生干旱的概率较小。研究结果有利于降低干旱对水稻生产造成的损失,为水稻干旱评估和制定防灾减灾措施提供科学依据。     

四川省土壤水分状况空间分布特征

土壤水分状况(SMR)是确定土壤分类单元的重要依据,也是土壤资源可持续利用的保证。基于1951—1980年四川省160个气象站的地面气候资料,利用FAO-56 Penman-Monteith公式和FAO-PPP-17 Penman修正公式计算各个站点年/月潜在蒸散量和干燥度(IA),采用地统计学原理与普通Kriging法对年/月IA进行空间插值,依据《中国土壤系统分类检索(第三版)》中有关SMR的规定,对四川省可能的SMR空间分布特征进行分析。结果表明:四川省SMR区域差异明显,整体呈现"东湿西干"的空间分布特征;以"湿润"和"半干润"为主,湿润主要分布于四川盆地,"半干润"主要分布在川西南山地及川西北高山高原地区;"常湿润"分布在宜宾部分区域,川西北德荣南部为"干旱"。本研究为四川省土壤系统分类与土壤资源的可持续利用提供了科学依据。     

湖南省水稻生产干旱灾害风险区划

以湖南中、晚稻生产干旱灾害为研究对象,从水稻干旱灾害发生的可能性、成灾环境、承灾体的脆弱性等方面选取灾害频率、灾害受灾率、灾害强度、水稻生产水平等评价因子,利用人类生存环境风险评价法,建立了湖南中、晚稻生产干旱灾害评价模型,应用GIS软件给出了湖南水稻生产干旱灾害风险区划。结果表明,湖南南部和怀化的辰溪、靖州、通道为湖南中、晚稻生产干旱灾害中高风险区,其它大多数地区为干旱灾害低风险区或轻微风险区。     

川南丘陵区近30 a来土壤养分时空变化

[目的]通过研究川南丘陵地区区域尺度上土壤养分的空间分异特征和时间变化特点,为该区域的土壤质量管理和农业可持续发展服务。[方法]基于GIS技术和地统计学方法,分析1982—2011年川南丘陵地区宜宾市南溪区长兴镇耕地土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾的时空变化情况。[结果](1)研究区5种土壤指标中,有效磷的变异系数最高,其余指标变异系数在22.18%~37.03%,属中等程度变异。(2)结构分析表明,1982年时土壤养分的块基比为25%~75%,属中等变异,结构因素和人为因素对其都有影响;到了2011年,各指标空间自相关性变弱,人为因素占主导作用。(3)克里格插值显示,研究区近1/2区域土壤氮素偏高,全氮和碱解氮含量在高等级及以上面积分别占39.26%和47.94%;磷素虽略有上升,但有52.68%的区域有效磷含量在5mg/kg以下,属严重缺磷;钾素含量在中上等级区域面积减少,大部分在中下水平,甚至出现了极低水平。[结论]经过近30a土地利用后,整体上研究区土壤养分北高南低,且呈重氮,轻磷,忽钾的态势,研究区以南要注意控制氮肥的输入,补充磷、钾肥。     

川中丘陵区不同利用方式的土壤养分特征研究

通过实地调查、土壤采样分析和数理统计结合的方法，对川中丘陵区5种土地利用方式（水田、旱地、菜地、林地和荒草地）的土壤养分状况进行对比分析，结果表明．土地利用方式对土壤有机质、全氮、全钾、全磷、碱解氮、速效钾和速效磷含量的影响达极显著（或显著）水平；在5种土地利用方式中．土壤有机质和全氮含量由高到低的顺序为：水田〉林地〉菜地〉旱地〉荒草地；土壤全钾和速效钾含量由高到低的顺序为：水田〉菜地〉旱地〉林地〉荒草地；土壤全磷含量由高到低的顺序为：菜地〉旱地〉林地〉水田〉荒草地。     

四川单季稻抽穗扬花期和灌浆结实期高温热害时空特征

利用四川省84个气象观测站1961-2014年逐日平均气温、最高气温和日平均相对湿度等气象资料以及1981-2014年水稻空壳率数据,通过线性回归法、多项式回归法、Morlet小波分析等方法,分析水稻抽穗扬花期和灌浆结实期高温热害的时空变化规律。结果表明： 1961-2014年高温热害总次数呈上升趋势,不同等级热害发生次数的年际变化特点与总次数一致,尤以2000年后增幅显著,其中抽穗扬花期轻度热害和灌浆结实期重度热害的增幅最显著,这与气候变暖背景下,1990年以来水稻高温热害区域增多的趋势基本一致;不同生育期内各等级高温热害发生次数均有显著的周期震荡规律,方差值在16a、12a、4a时间尺度上均出现峰值,依据周期变化推测,2015年后高温热害将持续偏多。依据高温热害“山区少、盆地多”的分布特征,可将盆中浅丘区及盆南丘陵区划分为热害频发区,盆东岭谷区为热害偶发区,川西南山地为热害少发区。在气候变暖背景下,1990年以来不同等级高温热害均呈现发生频率增多,范围扩大,高发中心从平原向山地扩大的趋势。本研究实现了水稻高温热害监测产品由定性向定量化的转变,融合常规高温指标的动态监测,提高了空间分布的精细度,延长了研究的时效性,更具针对性和指导性。