距平植被指数在吉林省农作物干旱监测中的应用

论述了距平植被指数监测干旱的原理,介绍了距平植被指数的合成方法。利用距平植被指数进行农作物干旱监测试验分析,确定了干旱等级。并结合降水、温度等气象资料,阐述了农业干旱变化趋势及成因,分析了距平植被指数对温度和降水的响应。     

基于温度植被指数法的运城市干旱监测

利用EOS/MODIS资料,通过温度植被指数法,在运城市开展了遥感干旱监测研究。研究发现,监测结果比实测墒情更加细致,与实测墒情趋势基本吻合,能在很大程度上弥补由于测站少而造成的土壤墒情监测的真实性不足。     

不同植被指数对旱情监测的敏感性比较

选择巢湖流域为研究区,基于2008—2015年6—9月的月合成MODIS产品分别计算归一化植被指数(NDVI)、距平植被指数(AVI)和条件植被指数(VCI),并以降水距平百分率(Pa)作为判别植被指数监测旱情敏感性的标准,利用Pa分析了流域内的干旱情况,以干旱期间为例开展了干旱期间不同植被指数与降水距平百分率的相关性分析。结果显示,2009年和2013年发生了较为严重的干旱,其中9月为6—9月内较易发生干旱的月份;在2009年9月和2013年9月干旱期间,NDVI与Pa的空间分布相关性表现不明显,AVI和VCI与Pa的分布有明显的一致性规律,且VCI和Pa的相关性最高,表明其对旱情监测的敏感性最高。     

近年来唐山市土壤墒情研究

通过对唐山市土壤墒情数据基本统计量的计算,再辅以直方图、QQ图、茎叶图等对比方法,对唐山市6年来土壤墒情监测数据进行了分析和正态性检验。结果表明,唐山市大部分监测站点的墒情数据总体呈现正态分布或近似正态分布。近年来,唐山市土壤墒情大多数时间处于墒情良好至中度干旱状态之间,极度干旱和极度沥涝发生频率较低;且墒情受降水量和土壤质地的影响比较明显。     

基于机载多光谱的冬小麦返青期土壤墒情反演

准确快速得获取冬小麦地块的土壤墒情,可为高效利用水资源、实现精准灌溉提供参考。为此,特在江苏省张家港市获取返青期冬小麦种植区的无人机多光谱遥感数据,并同步测定2个深度（10 cm和20 cm）的土壤墒情,通过遥感图像提取光谱反射率,计算归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）和垂直干旱指数（PDI）,进行共线性分析后,分别运用逐步回归法、岭回归法和偏最小二乘法,构建针对不同深度土壤墒情的反演模型,并基于最佳反演模型绘制试验区不同深度土壤的墒情反演图。结果表明,用逐步回归法构建的模型在10、20 cm深度土壤墒情反演中的决定系数分别达到了0.885、0.782,建模精度最优,且针对10 cm深度土壤墒情的反演效果优于20 cm。研究结果可为冬小麦返青期土壤墒情监测方法的选择提供参考。     

可溶态稀土含量与土壤理化性状的关系

以河北省土壤可溶态稀土含量调查资料为依据,分析了可溶态稀土含量与土壤理化性状的关系.结果表明,土壤可溶态稀土含量,随土壤质地由砂变粘而升高,与土壤碳酸钙含量的关系为y=(2.717 05 6.228 59 x)/x,与土壤酸碱度的关系为y=0.912 xe-0.202 25x,与土壤代换量的关系为y=0.334 5.338 logx.     

大同市2011年土壤墒情分析

利用大同市气候及土壤墒情资料,分析2011年土壤墒情的变化特征,结果表明:初春土壤墒情较好,市区、天镇、广灵、灵丘进入春播适播期显露旱情;5月下旬～7月中旬大部地区出现阶段性干旱,天镇旱情持续发展;7月下旬～8月墒情明显改善,大部地区处于轻旱到适宜;9～10月大部地区墒情较好,市区、天镇、广灵干旱发展并持续;封冻前土壤墒情大部适宜。墒情分析为决策和农业生产提供了科学依据。     

曲靖市2017年春夏旱涝成因及其对农业的影响

利用NCEP/NCAR逐月再分析资料、土壤墒情资料和农业灾情调查,从旱涝成因、土壤墒情变化、旱涝对农作物影响角度,系统分析评估曲靖市一典型春夏旱涝年的气候成因及其对农业的影响。结果表明,2017年曲靖市雨季开始期偏晚,初夏干旱严重,雨季开始后旱涝急转。5月至6月上旬,500hPa我国中高纬地区受平直西风气流控制,不利于冷空气南下;同期低纬地区西太平洋副高稍偏强、南支槽略偏弱,导致干旱天气持续并成灾。6月中旬至7月中旬,500hPa上乌拉尔山地区高压脊偏弱,贝加尔湖地区为正距平,东北亚地区为槽区,同时西太平洋副高显著偏强偏西、脊线位置偏南,造成降水异常偏多和洪涝。干旱造成农作物成灾和绝收面积达84871 hm~2,洪涝致农作物成灾和绝收面积达30535 hm~2,评估2017年曲靖市干旱、洪涝灾害致使农作物受灾损失5%,经济作物受灾损失10%。     

黔西县辣椒种植气象干旱指标确定与区划

为黔西县辣椒种植规划布局提供依据,通过对黔西县蒿枝村辣椒种植基地幼苗生长期的持续干旱日数、日平均最高气温、辣椒死苗率实测数据,黔西县26个乡镇6月1日～9月31日辣椒开花结果期的降水资料计算降水距平百分率后结合农业综合服务中心提供的单位面积鲜辣椒产量数据,分别建立线性回归模型,分析黔西辣椒在幼苗生长期和开花结果期的气象干旱指标,并对黔西县各乡镇辣椒生长期的气象干旱程度进行区划。结果表明:黔西县辣椒幼苗生长期的死苗率(y)和持续干旱日数(x_1)、日平均最高气温(x_2)的回归方程为y=0.055x_1-0.023x_2+0.412(通过α≤0.05的显著性检验,R~2为0.912),可用以表达辣椒幼苗生长期死苗率与持续干旱日数、日平均最高气温的关系;黔西县辣椒开花结果期降水距平百分率(Dp)和辣椒产量(Q)的关系式为Q=131.86 D_p+1 326.86(未通过α≤0.05的显著性检验),不能用以表达辣椒开花结果期降水距平百分率与产量的关系。结合辣椒幼苗生长期发育状况,确定干旱指标等级划分为持续干旱日数6d为无旱、6～12d为轻旱、12～15d为中旱、15～18d为重旱、≥18d为特重旱;辣椒幼苗生长期26个乡镇中属无旱的乡镇为零,轻旱的是西部的红林乡、五里乡,中旱的是锦星乡、城关镇、雨朵镇、新仁乡、定新乡、中坪镇等东部乡镇,重旱的林泉镇、沙井镇、永燊乡,羊场镇,特重旱的是洪水镇、甘棠镇、重新镇、谷里镇、大关镇、绿化镇、金碧镇。     

盘锦市土壤墒情变化特征分析

近年来,辽宁地区普遍出现春旱灾情,自动土壤水分观测和人工测墒能够及时了解土壤墒情,减少干旱对农业生产造成的损失。本文利用盘锦市自动土壤水分观测站土壤墒情监测资料,分析水田和旱田2种耕地的墒情变化特征,以期为盘锦地区的农业抗旱提供科学的依据。     

基于土壤水势的棉花滴灌预警模型研究

[目的]研究膜下滴灌棉花不同土层深度土壤水势变化及与棉花功能叶片水势之间的关系,实现土壤水分的实时监测。[方法]利用水势测定仪测定土壤水势,并建立基于土壤水势的棉花滴灌预警模型。[结果]土壤水势在20~40 cm土层变化幅度较大,土壤水势(x)与棉花功能叶的凌晨叶水势(y)之间的关系:0~20 cm土层的方程式为y=-0.000 7x~2-0.028 3x-1.394 3(R~2=0.964 3),20~40 cm土层的方程式为y=-0.000 8x~2-0.046 6x-1.8 093(R~2=0.948 2)。通过田间验证预测精度较高(R~2=0.945 7)。[结论]该研究为膜下滴灌棉花灌溉补水和水分实时监测预警提供参考。     

呼伦贝尔市植物生长季土壤水分动态模拟研究

为达到用前期气候因子变化来评估土壤水分变化的目的,采用统计回归方法,利用不同土壤类型的3个农牧业气象观测站1988-2006年的气象和土壤水分观测资料,选取前一旬气温、降水、蒸发量和土壤水分4个因子,建立了呼伦贝尔市5月上旬-8月下旬0～40cm土壤水分144个动态预测模型,68.8%的方程通过了显著性检验;拟合相对误差小于±10%的为77.8%,小于±15%的为84.3%;利用实测资料对该模型进行验证表明,模型平均相对误差在20%左右,可用于预测呼伦贝尔市植物生长季各旬0～40 cm各层土壤水分的动态变化.     

基于BP神经网络的太湖典型农田土壤水分动态模拟

收集太湖典型农田2010年10—12月和2011年3—6月2个时间段的逐日气象资料和土壤水分资料,运用BP(back propagation)神经网络和缺省因子分析法确定影响该地区土壤水分动态的主要气象因子(降水量、蒸发量、平均气温和平均地表温度以及平均风速),以这些主要影响因子作为输入变量建立该地区土壤水分动态模拟的BP神经网络模型。利用100组实测样本对神经网络进行训练,用剩余的64组实测样本进行检验。结果表明:0～14 cm和14～33 cm土壤含水量模拟的平均相对误差(MARE)最大为0.062 9,均方根误差(RMSE)最大为1.764,不同土壤层次的训练样本和检验样本的精度(PA)都在0.87以上。因此,BP神经网络用于太湖典型农田的土壤水分动态模拟是可行的。     

冬小麦地膜覆盖的水分效应

在西北半干旱雨养条件下,采取3种地膜覆盖方式,研究了冬小麦地膜覆盖的水分效应.结果表明:覆膜可显著提高土壤表层(0～20 cm)墒情,越冬前至返青期覆膜处理的土壤表层含水量较露地处理(CK)高2.8%～6.4%,但拔节后覆膜处理的土层表墒与露地处理相近,而20 cm以下深层墒情则表现为覆膜处理逐渐低于露地处理;拔节至成...     

阿尔泰山森林土壤温度动态变化及其预测

阿尔泰山作为干旱区典型的山地系统,其土壤温度的日、月、季节和年际动态及其影响因素研究,是深入理解干旱区山地森林生态系统能量循环过程的关键所在。基于阿尔泰山森林生态站2014年11月-2019年7月的气象因子和土壤温度数据,应用相关分析、回归分析和BP人工神经网络分析了阿尔泰山5、10、20 cm和30 cm深度土壤温度的动态变化及其对气象因子的响应,同时,应用多元线性回归和BP人工神经网络对土壤的温度进行了模拟。结果表明:1）近5 a各层土壤温度月均值年际变化一致,最低最高温度和日较差最大值均出现在20 cm,仅30 cm土壤温度的月变化出现自表层至深层滞后现象,年内月较差最大值出现在30 cm深度;各土壤层温度在春夏秋季变化较大,冬季变化较小;2）空气温度、气压和太阳辐射等与土壤温度的相关性达到极显著水平,其中与空气温度的相关性最强;3）回归模型和BP人工神经网络对20 cm土壤层的模拟结果最好,且BP人工神经网络模型的性能总体上优于回归模型。     

典型岩溶石山山坡土壤剖面水分分层性特征及其影响因素

[目的]揭示岩溶石山山坡土壤剖面水分的分层性及其与土壤理化性质间的相互关系,为我国南方岩溶地区石漠化治理、水土流失和岩溶水文过程等研究提供科学依据.[方法]选取典型岩溶石山山坡土壤剖面进行分层取样,结合统计分析方法,研究岩溶石山地区土壤水含量的垂向分布特征及其影响因素,分析土壤剖面水含量的分层特征.[结果]岩溶石山山坡土壤剖面水含量具有明显差异,变化范围为34.66%~47.10%,平均值为38.15%,土壤质量水含量的最大值出现在35 cm深处.相关性分析结果表明,土壤质量水含量与有机质含量呈显著正相关(P<0.05,下同),与pH呈显著负相关,与中值粒径相关性不显著(P>0.05);有机质通过改善土壤团聚体结构影响土壤质量水含量变化.土壤质量水含量及理化性质的变化具有分层性,地表至35 cm为表土层,35~85 cm为过渡层,85~115 cm为稳定层.[结论]岩溶石山地区土壤剖面水分具有明显的分层性,是土壤性质、结构特征、根系活动、水分运动、化学淋滤作用及基岩界面综合作用的结果,尤其应注意20~40 cm处植被根系活动及基岩界面对土壤剖面水分变化的影响.     

不同配置滴灌棉田土壤水分变化研究

[目的]合理地布置土壤墒情监测点,获取真实的农田土壤水分信息。[方法]对2种不同配置的膜下滴灌棉田土壤水分含量进行测定,根据灌溉后不同取样时间、不同空间采样位置研究农田土壤水分变化。[结果]2种配置下滴灌带正下方土壤水分含量最大,距离滴灌带靠近膜间位置40 cm（2管4行）、60 cm（2管6行）土壤水分含量最小,各深层土壤20 cm表层土壤水分含量变异最大（CV=0.21）,60 cm土壤水分含量变异最小（CV=0.16）;2种配置在距离滴水时间120 h,土壤深层20-40、40-60 cm处土壤水分含量差异最为显著。[结论]对于土壤水分含量的测定需要综合考虑配置、测定时期和测定位置,才能够正确反映棉田土壤水分含量变化。     

北温带干旱地区土壤-大气界面CO_2通量的变化特征

采用箱法对栗钙土、灰钙土、粗骨土和山地灰褐土4种有代表性的干旱土壤表面CO2通量进行观测和研究。结果表明:森林土壤(粗骨土和山地灰褐土)的通量显著大于草原土壤(栗钙土和灰钙土)。干旱区土壤表面CO2通量的平均值为230.05μmol/(m2·h),变化范围为-147.27～2319.55μmol/(m2·h)。不同土壤类型之间存在差异,粗骨土(351.82μmol/(m2·h))>山地灰褐土(347.33μmol/(m2·h))>栗钙土(193.36μmol/(m2·h))>灰钙土(162.37μmol/(m2·h))。土壤表面CO2通量存在季节变化,趋势呈"S"形。9月份最高(516.79μmol/(m2·h)),以土壤向大气释放为主;1月份最低(-7.09μmol/(m2·h)),以大气进入土壤为主;具有春夏秋冬交替规律,与气候变化趋势基本一致,土壤表面CO2通量稍有后滞。全天候土壤表面CO2通量呈"山峰"形变化,04:00最小(154.13μmol/(m2·h)),12:00最大(349.65μmol/(m2·h)),具有昼夜交替规律,比气候日变化稍有滞后。影响土壤表面CO2通量的环境因子有地表空气温度、土壤温度(0～10cm、10～20cm和20～30cm)、土壤含水量(0～10cm、10～20cm和20～30cm);其中,地表空气温度、土壤温度(0～10cm、10～20cm和20～30cm)和土壤含水量(0～10cm)分别与土壤表面CO2通量呈正相关关系,而10～20cm和20～30cm深度的土壤含水量与土壤表面CO2通量呈负相关关系,地表空气相对湿度与土壤表面CO2通量的关系不显著。大气与土壤之间的CO2存在双向转移机制,CO2不仅从土壤向大气转移,而且也从大气向土壤转移,热量在地球表面的差异性分布,导致温带和寒带地区的土壤具有平衡大气CO2浓度的功能,是温带、寒带地区的显著特征。     

气象因子对太湖地区旱作农田土壤水分动态的影响

【目的】研究太湖地区气象因子对旱作农田土壤水分的影响程度,厘定影响农田土壤水分的主要气象因子,为气候变化背景下农田水分管理提供科学依据。【方法】提取野外试验研究平台的旱作物生长季监测数据（逐日气象资料和土壤水分资料）,采用相关分析、逐步回归分析和通径分析等方法进行统计分析,计算直接通径系数和间接通径系数、决策系数。【结果】（1）供试实验基地农田土壤水分与日降水量、日蒸发量、日照时长、平均风速及日最大空气湿度等因子分布呈极显著正相关和负相关（相关系数分别为0.648、-0.566、-0.454、-0.331及0.371）,但与日最高气温不显著相关;（2）通径分析表明,气象因子对旱作农田土壤水分的直接影响大小顺序为：日降水量＞平均风速＞日照时长＞日蒸发量＞日平均空气湿度＞日最低气温>日最小空气湿度＞日最高气温＞日最大空气湿度＞日平均气温,但计算的决策系数表明,日降水量对土壤水分的综合决定能力最大;（3）通过逐步回归分析,得到了旱田土壤水分的气象因子多元回归模型：Y=10.174+0.386X4+1.095X7-0.509X8-0.766X9-0.345X10（R2=0.912,P<0.01）,达极显著水平。【结论】气象因子对太湖地区旱作农田土壤水分具有显著的控制作用,其中降雨量的影响最为主要。建立的多元回归模型可以用来预估气象因子变化下旱作农田土壤水分变化,但还需要更长时期监测的验证。     

基于多源遥感数据的TVDI方法在荒漠草原旱情监测的应用

为探讨近年来广泛使用的低空间分辨率的MODIS数据以及高空间分辨率的Landast 8数据对同一地区的旱情状况,选择内蒙古自治区干旱频发的乌审旗荒漠草原为研究区,借助分裂窗算法反演地表温度(Ts),获取归一化植被指数(NDVI),建立温度植被干旱指数(TVDI)的干旱监测模型,分别反演MODIS-TVDI和Landast8-TVDI,并与同期野外实测的不同深度土壤含水量进行回归分析。结果发现,基于MODIS和Landast8 2种遥感数据计算得到的TVDI与各层的土壤水分线性相关显著,两者都能表征地表的干旱分布,且Landast8-TVDI与各层土壤含水量的相关性大于MODIS-TVDI与各层土壤含水量的相关性,其中0~10 cm表层土壤含水量的相关性要好于0~20 cm、0~30 cm的相关性。因此Landast8-TVDI能够更好地反映乌审旗荒漠草原的土壤水分状况,更适宜于旱情监测。