基于作物水分胁迫指数的表层土壤含水率遥感估算

【目的】探究作物水分胁迫指数(CWSI)与表层土壤含水率的空间分布特征,并分析不同下垫面(葵花、夏玉米、春小麦和甜椒)表层土壤含水率的遥感估算精度。【方法】利用MOD16A2遥感数据和气象数据,结合Penman-Monteith(P-M)模型,基于CWSI反演河套灌区解放闸灌域表层土壤含水率,并对不同下垫面的表层土壤含水率进行验证。【结果】CWSI的空间分布与表层土壤含水率相反,CWSI大的区域,表层土壤含水率小;春小麦下垫面遥感估算的表层土壤含水率效果较好,决定系数(R²)为0.748,其次为葵花,R²为0.357;灌溉次数较多的夏玉米和甜椒的表层土壤含水率估算精度较差,可见基于CWSI的表层土壤含水率遥感估算方法对土壤干旱较为敏感。【结论】基于CWSI的表层土壤含水率遥感估算方法更适用于灌水较少且耐旱作物下垫面的表层土壤含水率估算。     

L-半胱氨酸提高嗜水气单胞菌对氟苯尼考的敏感性

抗菌药物的应用能对细菌感染性疾病进行有效地控制和治疗,但水产动物养殖中滥用和误用抗菌药物导致耐药细菌的产生、养殖水环境污染和养殖动物药物残留等一系列问题,应对和解决抗菌药物在水产动物养殖中的滥用问题已经刻不容缓。本研究通过抗菌药物杀菌、组织细菌清除、细菌攻毒、鱼体存活率统计和药物敏感性检测等方法,探究外源L-半胱氨酸添加对氟苯尼考杀菌作用的影响。体外杀菌结果显示,4.00 mmol/LL-半胱氨酸可使20.00～200.00μg/mL氟苯尼考对嗜水气单胞菌的杀菌效率提高1.9～11.1倍,其联合用药的杀菌作用具有剂量和时间依赖效应。组织细菌清除结果显示,相比单独使用氟苯尼考,L-半胱氨酸与氟苯尼考合剂对鱼体肝脏、脾脏和肾脏组织中嗜水气单胞菌的清除能力提高4～16倍。细菌攻毒后,采用注射和口服L-半胱氨酸或/和氟苯尼考进行治疗,结果发现L-半胱氨酸与氟苯尼考合剂可大幅提高黄河鲤对嗜水气单胞菌的抗感染能力。同时,单独添加L-半胱氨酸也能促进组织细菌的清除和鱼体的抗感染能力。细菌MIC测定结果显示,添加1.00～4.00 mmol/L L-半胱氨酸使嗜水气单胞菌对氟苯尼考的敏感性提高2～4倍。由此推测,L-半胱氨酸可能通过增强嗜水气单胞菌对氟苯尼考的敏感性,从而提高抗菌药物对鱼体细菌感染的防治效果。研究表明,L-半胱氨酸作为氟苯尼考的增效剂不仅可提高抗菌药物的防治效果,而且可大幅降低抗菌药物的使用量,对嗜水气单胞菌的防控具有一定的实际应用价值。     

基于数据融合算法的灌区蒸散发空间降尺度研究

采用Landsat和MODIS数据,通过增强自适应融合算法(Enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model,ESTARFM)对蒸散发进行空间降尺度,构建田块尺度蒸散发数据集;利用2015年田间水量平衡方法计算的蒸散发数据对融合结果进行评价。在融合蒸散发基础上,结合解放闸灌域2000—2015年间种植结构信息,提取不同作物各自生育期和非生育期内年际蒸散发量,并分析了大型灌区节水改造以来,作物蒸散发占比的年际变化。研究结果表明:融合蒸散发与水量平衡蒸散发变化过程较吻合,小麦耗水峰值出现在6月中下旬—7月初,玉米和向日葵峰值出现在7月份。在相关性分析中,玉米、小麦和向日葵的决定系数R2分别达到了0.85、0.79和0.82;生育期内玉米(5—10月份)、小麦(4—7月份)和向日葵(6—10月份)的均方根误差均不高于0.70 mm/d;平均绝对误差均不高于0.75 mm/d;相对误差均不高于16%。在农田蒸散发总量验证中,融合蒸散发与水量平衡蒸散发相关性较好,两者决定系数达到了0.64。基于ESTARFM融合算法生成的高分辨率蒸散发(ET)结果可靠,具有较好的融合精度。融合结果与Landsat蒸散发的空间分布和差异性一致,7月23日、8月24日和9月1日相关系数分别达到0.85、0.81和0.77;差值均值分别为0.24 mm、0.19 mm和0.22 mm;标准偏差分别为0.81 mm、0.72 mm和0.61 mm。ESTARFM融合算法在农田蒸散发空间降尺度得到较好的应用,可有效区分不同作物蒸散发之间的差异。不同作物在生育期和非生育期内耗水量差别较大;生育期内套种(4—10月份)耗水量最大,达到637 mm,玉米(5—10月份)和向日葵(6—10月份)次之,分别为598 mm和502 mm,小麦(4—7月份)最低为412 mm;非生育期内,小麦(8—10月份)耗水量最大,年均达到214 mm,玉米(4月份)和向日葵(4—5月份)分别为42 mm和128 mm。不同作物多年平均耗水量(4—10月份)差异较小,其年际耗水总量主要随作物种植面积的变化而变化。     

气候变化对青藏高原陆地水储量的影响

陆地水储量是降水、蒸散发、径流及下渗等水文过程的综合反映，控制不同尺度的水文循环过程。分析青藏高原陆地水储量在长时间尺度上的变化情况，明晰气候变化产生的影响，可为认识青藏高原的水安全风险并制定相应的水资源管理措施提供科学参考。研究综合使用GRACE数据与ISI-MIP2b多模型数据，利用多模型权重法、Mann-Kendall趋势分析等方法分析了青藏高原1861-2005年与2006-2099年陆地水储量的时空变化情况，通过试验情景设计探究了气候变化对陆地水储量及地下水储量的影响。结果表明：(1)GRACE数据显示青藏高原陆地水储量在2002-2017年间呈减少趋势，水储量变化空间异质性强，高原南部呈减少趋势，北部呈增加趋势。(2)ISI-MIP2b模拟结果显示1861-2005年间青藏高原陆地水储量在工业革命前情景（PIC）与历史情景（HIST）下呈增加趋势，气候变化降低了陆地水储量的增加速率（0.50 km3/a），同时使高原东部及中部大部分地区的陆地水储量由PIC情景下的增加趋势变为减少趋势。(3)2006-2099年间，PIC情景下青藏高原陆地水储量呈增加趋势，RCP2.6、RC...