温度植被干旱指数(TVDI)在农业干旱监测中的应用

准确及时地监测作物干旱情况可为应对作物受灾减产提供策略,进而降低经济损失。研究基于重建的归一化植被指数(NDVI)和地表温度(LST)数据构建旱地作物生育期内LST-NDVI特征空间,计算温度植被干旱指数(TVDI),结合研究区实地观测数据对TVDI指数进行定量验证。结果表明,构建的NDVI-T_s特征空间散点图符合三角形关系,与前人研究结果相符;旱地作物不同生育阶段TVDI与土壤湿度均呈负相关性,表明TVDI具备反映研究区土壤湿润条件的能力;2017年黑龙江旱地作物生育期内各时段均有干旱状况发生,其中西部地区干旱发生频率和范围整体大于东部地区;TVDI与土壤相对湿度干旱等级判对率一致性达到90%以上。综上所述,基于MODIS数据构建的TVDI指数可以反映黑龙江省旱地作物干旱情况,研究可为作物生育期多时段干旱监测的业务化运行及为黑龙江省制定抗旱减灾策略提供科学参考依据。     

基于气象和遥感的黄淮海平原干旱监测

为了更全面、系统的对黄淮海平原进行干旱监测。本研究采用标准化降水蒸散指数(SPEI)以及温度植被干旱指数(TVDI)多角度分析了黄淮海平原的干旱时空变化。结果表明：1960—2016 年，黄淮海平原有微弱的干旱化趋势，其中有12 年发生年尺度干旱，且各地区干旱分布不均匀。黄淮海平原发生轻度干旱的频率最大，其次是中度干旱；2001—2016 年冬小麦主要生长期TVDI均趋于干旱化。不同生长期干旱等级与分布范围不同，2 月干旱发生强度大范围广，主要集中在研究区的北部和东部地区，3—5 月干旱强度减弱且面积减少，主要集中在河北省南部以及山东省的中东部地区。研究结果可对黄淮海平原的旱情进行监测和评价，并为农业生产，防旱避灾提供参考依据。     

多种干旱遥感指数在临沂地区的适用性分析

为研究临沂地区适合的干旱遥感指数,本文利用2012年4～11月MODIS数据反演了临沂地区的NDVI和EVI植被指数,分别构建了温度植被指数(TVDI)和植被供水指数(VSWI)。结合地面实测土壤相对湿度数据,建立了上述植被指数与土壤相对湿度的关系模型,并反演得到区域性的土壤墒情。通过比较多种干旱遥感指数的反演结果,研究了适宜于临沂地区的遥感干旱监测模型。结果表明：TVDI_NDVI、TVDI_EVI、VSWI_NDVI和VSWI_EVI4种干旱遥感指数与10～20cm的土壤相对湿度均显著关系,82%通过0.01显著性检验,TVDI指数的相关系数总体比VSWI指数高5%,TVDI_EVI的相关系数比TVDI_NDVI指数高3%,VSWI_NDVI的相关系数比VSWI_EVI高1%,差异较小。     

干旱胁迫对棉花生长发育和光合荧光参数的影响

为明确持续干旱胁迫对棉花生长发育、叶片水势、光合特性、荧光参数的影响,以‘新陆早57号’为试验材料,在土壤水分试验场内,设置3个水分处理（正常、轻度干旱、重度干旱）,研究不同干旱程度下棉花发育期、叶面积、干物质、产量、叶片水势、光合荧光参数的变化规律。结果表明：随着干旱胁迫时间的延长叶面积指数、光合物质积累量、籽棉产量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学量子产量(Yield)、光化学猝灭系数(qP)呈下降趋势,叶片水势先下降后上升,非光化学猝灭系数(qN)则呈上升趋势,且随干旱程度的加剧而增加。经统计分析,干旱胁迫下Pn、Tr、Gs与对照差异显著(P<0.05)。干旱胁迫持续15天后,重度干旱胁迫下Yield、qP、qN与对照差异显著(P<0.05),轻度干旱差异不显著。Pn、Tr、Gs、Yield、qP、qN均能反映棉花叶片水分状况,但Yield、qP、qN更为敏感。     

遥感干旱监测模型研究及在湖南夏季高温干旱中的应用

利用MODIS数据的增强型植被指数和陆地表面温度数据,反演得到湖南省逐月的改进型增强植被指数和温度状态指数,并与临近气象台站的综合气象干旱指数进行相关性分析,选取适宜的权重因子建立干旱状态指数(DCI)遥感干旱监测模型,并对其划分了遥感干旱等级。将此模型应用到2013 年6—9 月湖南旱情的监测中,该模型能较好地反映全省旱情的时空演变特征以及旱情的演变情况。该模型一定程度上削弱了云层的影响,在湿润的南方地区的农作物长势监测、作物估产和灾损评估等方面具有重要的应用前景。     

本溪地区干旱监测评估系统研究

在全球变暖的大背景下,干旱已成为本溪地区主要气象灾害之一。本研究利用VB 6.0和Access数据库管理等现代技术,开发建成了“本溪地区干旱监测评估系统”。该系统包括气候资料数据库子系统、气候影响客观评价子系统、干旱指标库、干旱灾害历史数据库查询子系统、干旱产品服务子系统5个部分,能够进行大气干旱Z指数和农业干旱β指数模型的自动计算,可实现对全地区干旱监测、分析和评估等业务工作的支持,为大气和农业等领域的干旱监测评估工作提供丰富的图形、表格和文本等数据信息,为农业生产决策提供科学的依据。     

元江干热河谷低海拔地带退化生态系统植物多样性及物种分布模式

元江干热河谷是一个低海拔的脆弱生态系统,以环境干旱、植被贫乏为主要特征。17世纪中期以前它曾经植被茂盛,但是17世纪末以后,它逐渐演变退化为一个典型的热带山地萨王纳类型。本研究旨在阐明元江干热河谷低海拔地带典型干热区植物的多样性及其分布状况,从而深入了解气温、降水、地下水等主要的环境因子对植物种类及种群的影响以及植物对干热环境的适应,以及植物种类及其组成对元江干热河谷环境的指示作用。考察的主要指标包括物种多样性α,生境多样性β,物种期望值Species_estimated,稀有指数Singletons和Uniques,以及物种丰富度指数ACE、ICE和Chao2等。结果显示：（1）在不同的样带设计中,以紧靠河流的样带和样方(< 25 m) α多样性高,远离河道则逐渐变小。（2）在平行于河道的L样带,随着沿河流从上游向下游延伸,β多样性变化趋势明显,Bray-Curtis < 0.500;而在垂直于河道的P样带,随着环境干热化加剧及河道渗水的急剧减少,生境趋同性明显,Bray-Curtis > 0.500。（3）总体趋势上,干热河谷低海拔地带的植物对水分的依赖性表现得相当明显,在紧靠河道的样带,以及河流下游河漫滩发育地区,物种期望值Species_estimated、稀有种指数Singletons和Uniques以及物种丰富度指数ACE,ICE和Chao2都明显偏高。本研究研究证明干热河谷低海拔地区存在特殊水热条件,影响植物的种类和分布,同时阐明了干热河谷低海拔地区植物多样性及种类分布与河道周边的小生境密切相关,为脆弱生态环境环境变化监测提供建议。     

河北省冬小麦干旱综合监测模型研究

干旱是影响河北省冬小麦生产的主要灾害之一。为了客观地辨识、监测干旱的发生发展,针对河北省冬小麦干旱监测业务服务需求,开展冬小麦干旱综合监测模型研究,选取能反映土壤、作物、大气三方面干旱的土壤相对湿度指数、作物水分亏缺距平指数、降水量距平指数,采用层次分析法确定各指数权重系数,建立冬小麦干旱综合监测模型;应用1981-2010年唐山、涿州、定州、黄骅、深县、栾城、南宫、肥乡8个农业气象观测站资料,计算各站冬小麦干旱综合指数,并对其描述干旱的能力进行分析。结果表明：当不存在旱情时,各单一指数和综合指数均可正确反映,这种情况占总样本的17.6%。当存在旱情时,综合指数克服了距平指数不能反映灌溉对旱情的影响,及土壤相对湿度指数受灌溉影响,掩盖前期旱情的不足,比较客观地反映了旱情的发生发展情况,这种情况占总样本的67.6%;同时,综合指数也克服了距平指数对降水过渡敏感的不足,既能反映降水对旱情的影响,又能反映降水大小对旱情的影响程度,较单一指数能更准确的反映旱情,这种情况占总样本的14.8%。     

山东南四湖省级自然保护区野生鸟类调查及疫源疫病防控初探

旨在通过对山东南四湖自然保护区野生鸟类种类、数量、居留型和群落多样性进行调查,以期为野生鸟类调查及疫源疫病监测奠定数据基础。2018—2021年采用样线法和直接计数法对山东南四湖自然保护区内鸟类进行监测调查,共记录到鸟类15目43科129种,数量34700只。其中国家Ⅰ级重点保护野生动物3种为青头潜鸭(Aythya baeri)、白鹤(Grus leucogeranus)、东方白鹳(Ciconia boyciana),Ⅱ级重点保护野生动物12种。监测种类最多的为雀形目(Passeriformes)共74种,占比57.36%;监测数量上鹤形目最多(47.40%),其次为雀形目(30.02%),雁形目(16.57%);优势种为白骨顶(Fulica atra)、红头潜鸭(Aythya ferina)、白鹭(Egretta garzetta),麻雀(Passer montanus)。鸟类构成以迁徙鸟为主,春、夏季鸟类群落多样性指数最高;鱼塘湿地生境的多样性指数和均匀度指数均最高,自然水域最低。本研究获得了区域内野生鸟类生物多样性基础资料,为未来野生鸟类调查和疫源疫病监测奠定坚实基础。     

白菜型冬油菜RuBisCo蛋白亚基基因rbcL和rbcS的克隆及其在干旱胁迫下的表达

应用双向电泳结合液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析, 筛选得到干旱胁迫下白菜型冬油菜与光合作用相关差异蛋白质RuBisCo小亚基。根据已发表白菜型油菜(Brassica rapa) RuBisCo亚基rbcL和rbcS保守序列设计引物, 采用RT-PCR扩增陇油7号的cDNA, 获得rbcL和rbcS基因开放阅读框, 长度分别为1095 bp和549 bp, 编码364和181个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析结果显示, rbcL与大白菜(Brassica rapa subsp. chinensis)的蛋白质同源性达到99%以上, 其保守序列属于RuBisCo Large超家族, 该蛋白质理论相对分子量及等电点分别为40.29 kDa和6.70, 不稳定指数(instability index, II>40为不稳定蛋白质)为41.67, 属于不稳定蛋白; 脂融指数(aliphatic index)为83.63, 平均亲水性值(grand average of hydropathicity)为-0.232, 属于亲水性蛋白质; 二级结构包括38.74% α-螺旋(alpha helix)、10.99%延伸链(extended strand)及50.27%自由卷曲(random coil); 三级结构具有5个不同的活性口袋。rbcS与甘蓝(Brassica oleracea)蛋白质同源性达到99%, 其保守序列具有rbcS超家族和RuBisCo Small Like超家族, 理论相对分子量为20.32 kDa, 理论等电点为8.23, 不稳定指数为33.66, 属于稳定蛋白质; 脂融指数为74.86, 平均亲水性值为-0.142, 属于亲水性蛋白质; 二级结构包括16.02% α-螺旋、28.73%的延伸链及55.25%自由卷曲; 三级结构具有4个不同的活性口袋。实时荧光定量和半定量分析显示, 干旱胁迫下, 白菜型冬油菜叶片rbcL和rbcS基因表达量下调是光合作用下降的原因。并且, 冬油菜叶片P_n下降与RuBPCase表达抑制和活性降低有关, 非气孔限制是P_n下降的主要因素。     

基于温度植被特征空间的夏季重庆土壤干湿状况与土地利用关系研究

干旱是影响社会发展和农业生产的重要因素,土壤干湿状况则是监测干旱的重要指标之一,用温度植被特征空间来反映区域土壤的干湿状况具有一定的指示意义。本文以重庆市作为研究区,以2006年重庆特大旱灾年为例,选择了与土壤墒情数据获取时间相同且云量较少的7幅MODIS产品,建立了温度植被指数特征空间。首先,利用土壤墒情站点的实测结果分析比较两种植被指数（NDVI,EVI）构建的温度植被干旱指数（TVDI）在反映土壤干湿状况时的差异;然后利用2006年MODIS重庆土地利用覆被数据,分析重庆市丘陵山地区地表含水状况的空间差异,进而结合该区的主要土地利用类型,探讨各种土地覆被类型的土壤干湿状况。研究表明,TVDI能够有效的反映土壤湿度的时空差异,是一种有效的实时监测土壤干湿状况的手段,且用EVI构建的TVDIE比NDVI构建的TVDIN更适合用于监测重庆市夏季干旱;林地和草地的TVDI分级分布的较为均匀,涵养水源的能力较强,疏林地次之,耕地最弱;植被覆盖十分有助于涵养水源抵抗旱情,土壤湿度与土地利用方式之间存在一定的相关性。     

马铃薯冠气温差变化特性与耐旱性的关系

冠气温差能够反映植物在干旱胁迫下的生理适应性。本研究以耐旱型马铃薯品种冀张薯8号和陇薯10号; 干旱敏感型品种大西洋和夏波蒂, 以及从秘鲁国际马铃薯中心引进的10份具有不同耐旱性的种质资源为材料, 在半干旱和半湿润2种环境下对其植株表型性状(株高、叶面积、叶鲜重、植被覆盖指数)、光合生理指标(光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素)以及冠气温差进行测定和耐旱性评价。结果表明, 所测性状指标中, 冠气温差、蒸腾速率和气孔导度对干旱胁迫最敏感; 冠气温差在不同供试马铃薯材料之间及干湿两种环境之间均表现出极显著差异性; 冠气温差的耐旱系数与植株表型性状及光合生理指标的耐旱系数均呈极显著正相关; 利用红外热成像技术监测冠气温差, 是进行马铃薯耐旱性评价的有效手段, 可为马铃薯耐旱育种研究提供理论依据。     

2006年重庆特大干旱期间的遥感监测应用研究

本文根据MODIS数据,基于植被供水指数法（VSWI）,通过对2006年6月10-9月21日期间的12个时相的全市干旱空间分布状况分析,得到了2006年重庆特大干旱期间从旱情发生-旱情加重-局部缓解-旱情再次加重-旱情彻底缓解的整个演变过程。为了验证VSWI方法对2006年重庆特大干旱监测的准确性,结合全市同时期170土壤墒情监测站的土壤湿度资料,对此次监测过程进行了验证。结果表明：基于MOIDS数据的植被供水指数法可以对重庆市夏季干旱进行实时监测和有效反馈,VSWI与土壤湿度有较好的负相关关系,同时VSWI指数与土壤墒情数据的相关性与高程有一定的相关关系。     

3种干旱指标在陕西黄土高原的应用对比分析

为了提高干旱监测的准确性,实现气象干旱国家标准提供的干旱监测指数在陕西黄土高原地区的应用,运用陕西黄土高原地区68个气象站1971—2010年逐月气温和降水资料,采用累积频率法对3种干旱指标的阈值进行修正,并利用历史上出现的旱灾实况进行了指标的对比分析。结果表明：3种干旱指标监测的年干旱演变趋势基本一致,干旱站次数出现多的年份与当地历史典型大旱年记录非常吻合。对同一次干旱过程,干旱监测结果基本一致。订正后的指标解决了SPI监测结果偏重,而Ci偏轻的不足,对Pa按照降水量的年内变化特征,分区域逐月给出订正指标,监测结果更加客观地反映旱情状况。     

山西春季旱情时空分布特征

基于2007—2018年春季TVDI干旱监测结果,利用趋势分析、偏度系数以及结构相似度分析方法,探讨山西省春季旱情时空分布特征及影响因子。结果表明：（1）受到水资源（降水、地表水、地下水）分布差异的影响,2007—2018年山西省春季西南地区TVDI呈减少趋势,春旱发生概率减小,东北地区TVDI增加趋势明显,旱情趋于严重;（2）2007—2018年TVDI偏度系数分布在-1~-1.7,与累积降水量呈负相关。同时作物在不同生育时期对水分胁迫敏感程度存在差异,非水分胁迫敏感期内的集中降水无法有效缓解作物因水分胁迫敏感时期缺水而造成的干旱;（3）在空间上,地形起伏程度越大且土壤类型（通气孔隙度和保水性）差异性越显著,TVDI结构相似度越小,空间差异性越大,反之则越小。