基于地面高光谱遥感的稻纵卷叶螟为害下的水稻LAI估算模型研究

为了有效监测稻纵卷叶螟的为害状况及其对水稻生长发育产生的危害,本研究通过开展连续的定点大田观测实验,对稻纵卷叶螟虫情及其为害状况进行调查,通过观测水稻冠层光谱反射率和叶面积指数（LAI）等,分析水稻冠层光谱反射率、植被指数与LAI的相关性,筛选出与LAI相关系数高的光谱特征波段和植被指数,构建了多因子LAI估算模型,并利用实测数据进行验证。结果证明模型拟合效果理想,可为我国更好地开展水稻生产监测提供参考。     

不同CO2浓度和氮肥水平对稻田呼吸速率的影响

为研究不同CO₂浓度和氮肥水平对稻田呼吸速率的影响,利用12个开顶式气室开展田间试验,CO₂浓度设置对照（CK,自由大气CO₂浓度）、CO₂浓度比CK增加120 μmol·mol^-1（C1）和200 μmol·mol^-1 （C2）3个水平,氮肥设置低氮（N1,15 g·m^-2）和常规氮肥（N2,25 g·m^-2）2个水平,试验共6种处理。结果表明：在相同施氮水平下,在灌浆期和蜡熟期,C1N1比CKN1处理的呼吸速率分别下降了23.4%（P=0.045）和49.1%（P=0.010）;在抽穗期和灌浆期,C2N2比CKN2处理的呼吸速率分别升高了12.3%（P=0.009）和16.8%（P=0.047）。同一CO₂浓度下,不同施氮水平处理的呼吸速率表现为N2＞N1,且在拔节期和抽穗期达到显著水平,在灌浆期达到极显著水平;其中在灌浆期和蜡熟期,C1N1比 C1N2处理的呼吸速率分别下降了 31.1%（P=0.004）和 42.7%（P=0.010）。研究表明,大气CO₂浓度升高对稻田呼吸速率的影响因生育时期而异,氮肥减施可以降低稻田呼吸速率及CO₂累积释放量。     

水温升高对水体性质及水生生物的影响研究进展

全球变暖导致水温升高,河流、湖泊普遍升温,而这种增温趋势还将加剧。水温升高,直接导致水体稳定度提高,垂向对流减少,分层现象加剧,冰河解冻提前,水体封冻期缩短;间接导致水体溶解氧含量降低,尤其底层水体缺氧现象更加严重,底层水体缺氧导致沉积物中营养盐向上覆水的释放量增加,两者均会诱导水体发生气候变化富营养化。水温升高影响水生有机体的生物过程、物种组成及食物网变化;水体分层及溶解氧含量降低均会增加水体营养物负荷,促进水体浮游藻类种群发生变化;水温变化还会改变水生植物生长条件、生物量及分布,影响水体中鱼类的生存、生长发育,以及栖息地发生变化,使水生无脊椎动物种群数量减少。因此,水温增加势必对水生生态系统产生重要影响。     

间隙灌溉和控释肥施用对稻田土壤产甲烷微生物的影响

间隙灌溉和控释肥施用影响稻田CH_4的产生和排放,然而其微生物机理尚不清楚。本研究通过采集稻季田间原位试验新鲜土样,采用核酸定量技术(qPCR)和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,研究间隙灌溉和控释肥施用对稻田土壤产甲烷微生物群落丰度和结构的影响。结果表明,稻季CH_4排放量与古菌、产甲烷菌(mcr A基因)和甲烷氧化菌(pmo A基因)数量均呈极显著正相关关系(P0.01),而与细菌数量无显著相关性。间隙灌溉显著影响产甲烷菌和甲烷氧化菌数量的季节变化,其中烤田抑制产甲烷菌生长,而对甲烷氧化菌数量没有显著影响。与尿素相比,施用控释肥增加了稻田土壤细菌、古菌和产甲烷菌数量,降低了甲烷氧化菌数量。土壤古菌群落的优势T-RFs片段为184bp和391bp,其中184bp片段的相对丰度随着间隙灌溉的进行由45%~55%降低到23%~30%;而391bp片段则相反,其相对丰度由12%~18%增加到23%~26%。典型相关性分析(CCA)表明间隙灌溉显著影响土壤古菌群落结构(P0.001),而控释肥施用对土壤古菌群落结构没有明显影响。     

单原子铜改性氮化碳光芬顿降解水体中盐酸四环素及其机理研究

本研究采用一步热解法合成了单原子铜改性的氮化碳光催化材料(Cu-CN),并通过同步辐射X射线吸收谱、高分辨透射电子显微镜、电子顺磁波谱和光致发光光谱等表征手段对该催化剂性质及其光芬顿降解抗生素盐酸四环素(Tetracycline,TC)降解机理进行深入研究。结果表明：Cu-CN可以在30 min内降解超过90%的TC,反应速率常数达到0.009 93 min^-1,是未改性氮化碳催化剂的7.76倍,单原子Cu的引入可以显著提升氮化碳的光催化活性。同步辐射X射线吸收谱结果显示形成的Cu-N键可快速将光生电子传递给Cu,促进电子空穴空间分离,从而提升光催化活性;同时Cu(Ⅰ)与Cu(Ⅱ)的循环还可以迅速活化双氧水产生羟基自由基(·OH)。光生电子、空穴和·OH参与了TC降解反应,其中空穴起主导作用。在实际水体中,Cu-CN光芬顿体系依然有良好的TC降解效果,说明该催化剂具有很好的环境适应能力和实际应用前景。     

基于概率模型的冬小麦白粉病监测研究

【目的】利用多源数据对白粉病易发区进行病害发生监测研究能够提供大面积、快速、客观的病害发生信息,为农业植保部门开展科学防控提供有效的指导。研究以结合遥感与气象数据监测冬小麦白粉病并获取其精细空间信息为目的。【方法】利用中国高分辨率对地观测系统高分一号卫星(GF-1/WFV)遥感影像提取了研究区小麦种植区及归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI),通过气候灾害组站点红外雨量数据(climate hazards group infra Red precipitation with station data,CHIRPS)及美国中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)获取了研究区气象相关数据。采用基于概率模型的方法筛选并定量化表达了特征因子与小麦患病情况间的关系,生成了研究区小麦患病概率分布数据、研究区小麦白粉病监测结果、监测结果错分概率分布数据。【结果】基于概率模型的白粉病监测方法总体精度为81.25%,与目前较为流行的分类与回归树(classification and regression tree,CART)和随机森林(random forests,RFs)2种分类监测方法相比具有较高的监测精度;小麦患病概率分布数据能够详细地展现研究区小麦患病概率的空间分布及高患病概率麦区向低患病概率麦区的过渡情况;监测结果的错分概率分布数据与实际错分情况具有较好的一致性。【结论】基于概率模型的白粉病监测方法能够应用于区域尺度冬小麦白粉病发生发展状况监测研究。     

基于GIS技术的巴中市农业气象干旱灾害风险区划

为了提升干旱气象灾害风险管理和决策水平,减轻灾害造成的损失,笔者利用巴中市及其周边市、县1981—2015年的气象观测资料和历史干旱灾害资料,根据干旱发生的时段分为春旱、夏旱、伏旱、秋干、冬干,综合巴中各县区的气象、社会、自然、灾害防御及地理信息数据(1:5万)基于GIS平台,应用灾害风险评价的理论和技术,结合风险指数、自然断点和加权综合评价的方法,绘制出巴中市干旱灾害风险区划图。结果表明,巴中市农业气象干旱的风险呈现北高南低的趋势,北部高风险区较南部低风险区海拔高、河网密度小、经济水平低是其风险较高的主要原因。     

江苏省单季稻生育期内连续降水事件的时空变化

利用江苏省52个气象站1961~2012年逐日降水资料及单季稻产量逐年数据,计算了生育期(5~10月)的连续降水指数,探讨了连续降水事件的时空变化及与产量的潜在联系。结果表明:(1)该省单季稻生育期内连续降水事件呈现出一定的降水集中性,雨天和雨量均主要分布在持续2 d的降水事件。与苏北地区相比,苏南地区的中长期历时连续降水事件发生的频次明显较高。(2)近52年来单季稻生育期内长历时连续降水事件的减弱,而中短历时连续降水事件则有所增强,其中苏南地区历时5 d连续降水事件的减弱趋势尤为显著。(3)中长期历时连续降水事件对江苏省大部的单季稻产量有着不利的影响,特别是历时6 d以上连续降水事件的总雨量(P6d)对产量的负效应最为显著,而苏西南和苏中北部地区的产量对这一指标的波动更为敏感。     

弱光胁迫及强光恢复对设施红地球葡萄叶片光合及衰老特性的影响

以1年生设施盆栽红地球葡萄为试材,通过人工环境控制模拟阴天转晴天气过程,分别给予日均光合有效辐射为100、300μmol/(m~2·s)的短期弱光胁迫3、6、9、12 d,以气候箱日均光合有效辐射600μmol/(m~2·s)处理为对照(CK),后统一以强光800μmol/(m~2·s)恢复处理6 d,研究弱光胁迫及强光恢复对设施葡萄叶片光合参数、叶绿素荧光参数、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛含量(MDA)和可溶性蛋白含量的影响,并利用隶属度函数方法对各参数进行综合评价。结果表明,随弱光胁迫时间的延长,表观量子效率(AQY)、气孔限制值(Ls)、可溶性蛋白含量、CAT活性、POD活性先增后减;经强光恢复,各处理的叶绿素含量、最大净光合速率、PSⅡ最大光能转化效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学量子效率(Ф_(PSⅡ))、光化学淬灭系数(q_P)较弱光处理阶段有降低趋势,非光化学淬灭系数(NPQ)有上升趋势,光抑制现象严重;随弱光胁迫时间的延长并经强光恢复,葡萄叶片的MDA含量持续升高,可溶性蛋白含量、CAT活性、POD活性、SOD活性降低;胁迫超过3 d,综合评价指标(SI值)下降明显,弱光胁迫相同天数下,300μmol/(m~2·s)弱光胁迫的SI值100μmol/(m~2·s)弱光胁迫的SI值。因此,设施葡萄对弱光胁迫有一定的适应性,胁迫6 d即超出植株自身调控范围,同时弱光胁迫可提高设施葡萄对光抑制的敏感性,而强光恢复加速了葡萄叶片的衰老进程,对弱光胁迫后的植株会产生二次伤害。     

稻田蒸散估算方法及灌溉影响分析

【目的】寻找合适的蒸散模型及其敏感因子。【方法】以稻田生态系统为研究对象,根据江西省余江县试验区的净辐射、土壤热通量等小气候数据及相关农学观测数据,进行了不同时间尺度3种蒸散模型(Penman-Monteith、Priestley-Taylor和Hargreaves模型)拟合效果的比较以及蒸散对气象因子的敏感性分析,并研究了灌溉对潜在蒸散的影响。【结果】逐日尺度上,Penman-Monteith模型的拟合效果最优,其次为Priestley-Taylor模型,Hargreaves模型较差且低估了实际蒸散值;逐时尺度上,拟合效果较好的是Penman-Monteith模型和Priestley-Taylor模型。【结论】不同时间尺度,蒸散对各个气象因子的敏感性不同,逐日逐时蒸散对净辐射和水汽压较为敏感。不同灌溉处理,Penman-Monteith模型潜在蒸散变化显著,Priestley-Taylor模型变化不明显。