三江平原毛苔草群落30年物种多样性变化研究

对三江平原1973、1983、2003年3个时期的毛苔草群落的种类组成、频度组成及物种多样性进行分析,并进行了比较研究。结果表明:不同时期毛苔草群落的种类组成差异明显,1973-1983年,毛苔草群落的变化主要体现在物种地位的变化,1983-2003年主要表现为物种组成种类的变化;物种多样性特征的变化表现为1973-2003年,物种丰富度呈下降趋势,物种多样性、均匀性呈先增加而后下降的趋势,优势度与之相反,总体表现均为1973-1983年变化缓慢,而1983-2003年变化较大;物种频度图的分析表明,不同时期毛苔草群落的结构均处于稳定状态,但随着演替进行,群落中有分化和演替的趋势,并且以1983-2003年变化最为明显;通过分析初步认为,毛苔草群落物种组成的变化主要由水位的下降所引起,景观破碎化对物种多样性的影响值得进一步研究。     

宋代关中平原洪涝灾害研究

本文通过对历史文献资料的搜集和整理,对宋代自公元960年到1279年的319年间关中平原洪涝灾害的时间、空间分布规律和特征及其成因进行了研究。统计分析结果显示:宋代关中平原洪涝灾害共发生34次,平均每9.38年发生一次,发生频次时间分布在宋代早、中、晚期变化不均,有显著的阶段性,总体上呈下降趋势;与其它朝代相比,宋代洪涝灾害相当少,这主要与当时气候干旱有关。在季节分布上洪灾集中于夏、秋两季;在空间分布上是从宝鸡、西安、咸阳、渭南、铜川依次减少;在等级分布上,宋代关中地区洪涝灾害可划分小、中、大、特大四级灾害,各占洪灾总次数的18.5%,40.8%,25.9%,14.8%;宋代关中平原洪涝灾害发生主要由降水和气候异常波动以及人为活动综合因素影响的结果。     

基于GIS的近30年来松辽平原沙质荒漠化遥感动态研究

本文运用GIS、RS手段,以航天遥感MSS、TM、ETM为主要信息源,对松辽平原进行多时相、大面积沙质荒漠化遥感动态监测,从中探索松辽平原沙质荒漠化动态变化的规律,为经济发展和生态建设提供科学依据。研究结果表明:近30年来松辽平原沙质荒漠化面积变化呈现快速增加和缓慢减少两个阶段,即70年代中期到80年代末,松辽平原沙质荒漠化总面积呈快速增加趋势,动态度为-3.91%;而80年代末到本世纪初则呈缓慢减少趋势,动态度为0.82%。松辽平原沙质荒漠化的重心随之呈有规律的移动,沙质荒漠化面积增加时重心向东北方向移动,速率为3.08km/年。沙质荒漠化面积减少时重心向西南方向移动,速率为1.64km/年。     

豫南平原小麦主要农艺性状灰色关联度分析

为探讨小麦各主要农艺性状对产量影响的主次关系,运用灰色关联度分析方法,对2008、2009年两年小麦品比试验的结果进行分析。结果表明,产量高的品种其单位面积穗数和千粒重也相应较高,综合抗病性好的品种产量也较高;关联度大小依次为：单位面积穗数>千粒重>穗粒数>扬花期>成熟期>赤霉病>纹枯病>条锈病>白粉病。说明该地区与产量密切的主要农艺性状为单位面积穗数、千粒重、穗粒数。     

Quantifying the yield gap in wheat-maize cropping systems of the Hebei Plain, China

Wheat-maize double cropping is the most important cropping system on the Hebei Plain and is one of the most important cropping systems in China. In a scenario of greater food demand, and increasing water and rural labour scarcity, it is critical that the annual productivity of the system is improved in water-energy-cost efficient and low carbon ways. Based on farm surveys, this paper benchmarked the performance of wheat-maize double crops on the Hebei Plain during the 2004-2005 season. These farm yields were assessed both against experimental yields collected from on-farm maximum yield trials conducted during the same 2004-2005 season and relative to simulated estimates of the climate-driven potential productivity of the region.The survey of 362 farms in six counties of the Hebei Plain during the 2004-2005 season found wheat yields ranging from 3375 kg ha⁻¹ to 9000 kg ha⁻¹ with an overall average yield of 6556 kg ha⁻¹. Maize yields averaged 7549 kg ha⁻¹ and ranged from 3375 kg ha⁻¹ to 11,250 kg ha⁻¹. The aggregate production for the wheat-maize double crops grown in the 2004-2005 season averaged 14,105 kg ha⁻¹ across the six counties. This was 72% of the average production (19,586 kg ha⁻¹) recorded from on-farm trials conducted in each of the six counties and 60% of the simulated average production potential (24,147 kg ha⁻¹) for the Hebei Plain in the 2004-2005 season. Thus, the annual productivity of the current cropping system could be increased with currently available technologies by 28%, while a yield increase of 42% is possible if farm yields approach the simulated yield potential.Based on farmer interviews and field observations, a number of real and perceived reasons for the current yield gaps in farmers’ fields were recognised. For instance, irrigation at stem-elongation of wheat is a current recommendation, yet only a proportion of the surveyed farmers were able to follow this strategy due to lack of access to shared irrigation facilities. Improving the region's infrastructure to enable more timely irrigation of crops will be a necessary prerequisite to improved productivity.The results from the farm surveys and on-farm trials indicate that, with current recommended practices, farmers can improve their annual farm productivity and close the current yield gaps. However, the survey identified that increasing system performance and efficiency will require a focus on both agronomic and socio-economic issues.     

华北平原典型冬小麦农田生态系统能量平衡与闭合研究

准确量化分析地气之间的物质和能量交换对于水资源管理和农业可持续发展是十分重要的。能量平衡闭合是评估观测数据准确性和分析地表能量平衡的一个重要的评价指数。本研究利用开路涡度相关系统和全要素自动气象站对华北平原典型冬小麦农田生态系统2013—2014年度的能量通量及常规气象要素进行了连续观测,分析了冬小麦农田各能量通量的日变化和年变化特征,计算冬小麦在4个生育时期(出苗期、越冬期、拔节期和灌浆期)的能量闭合和波文比。结果表明:在日尺度上,选取的4个生育时期净辐射和各能量分量的日变化趋势均为单峰二次曲线,净辐射、显热通量和潜热通量的峰值出现在12:00—13:00,土壤热通量的峰值出现在14:00—15:00。在年尺度上,净辐射和潜热通量的变化趋势较为一致,均在越冬期达到最低值114.51 W·m~(-2)和13.47 W·m~(-2),而在灌浆期达到最大值327.02 W·m~(-2)和116.56 W·m~(-2)。选取的4个生育时期的代表性观测日期能量闭合良好,能量闭合率分别为0.49、0.77、0.81和0.76。4个生育时期内波文比值日变化趋势均呈倒"U"型,出苗期波文比在14:00达到最大值2.12;越冬期、拔节期和灌浆期在10:00左右达到最大值,分别为1.48、0.31和0.58。本文的定量化结果可为华北平原农田生态系统水热通量等研究提供依据。     

美国‘WL’系列苜蓿品种在北疆的引种试验

为筛选出适合新疆北部的苜蓿品种,引进‘WL168HQ’、‘WL343HQ’、‘WL363HQ’、‘WL354HQ’等4个美国‘WL’系列苜蓿品种,进行2年的生育期和产草量测定和主要营养成分的分析。结果表明,不同品种生育期无明显差异,越冬率均在95%以上,在当地表现出很好的适应性。‘WL’系列苜蓿品种蛋白质含量均高于新疆大叶苜蓿,其中‘WL168HQ’初花期粗蛋白质含量最高达20.32%,中性洗涤粗纤维含量35.0%。生长第2年‘WL168HQ’、‘WL343HQ’年总产量最高达24024.7、23590.7 kg/hm2,比新疆大叶苜蓿增产25.2%、23.8%(P0.01)。经分析‘WL168HQ’和‘WL343HQ’品种在北疆平原区适应性比较强,干草产量高,营养丰富,建议同类区域广泛推广种植,也可以作为育种材料加以创新利用。     

APSIM玉米模型中辐射估算的误差传输

以华北地区3个典型站点(山东省莒县站、河南省郑州和南阳站)为研究对象,分析计算玉米生长期间Angstrom-Prescott模型、Ogelman模型、Bahel模型、日照百分率和气温日较差综合模型(简称综合模型)和刘可群等太阳总辐射估算模型的相对误差,分别将该5个模型估算结果和太阳辐射实测值(依次命名为模拟方案1-5和模拟方案0)输入APSIM玉米模型,计算各模型驱动APSIM玉米模型模拟产量的相对误差,分析由于太阳辐射估算误差对模型产量模拟结果造成的误差传输。结果表明,5个日太阳辐射模型在生长期内的平均估算误差(εi)在莒县站以A-P模型最小,在郑州和南阳站点以综合模型最小;各辐射估算模型对APSIM模型的产量模拟结果均有明显影响,综合模型模拟结果最好,其驱动APSIM模拟的玉米产量误差最小;5个辐射模型估算误差对APSIM模型模拟玉米产量的误差均有放大效应,Angstrom-Prescott模型、Ogelman模型、Bahel模型、综合模型和刘可群等模型辐射误差分别以2.23、2.28、1.63、1.85、1.90倍传输到APSIM玉米模型模拟的产量误差,可见,一定要重视辐射模型的选取和辐射模型经验系数的确定;评价5个辐射模型的误差传输到产量的误差,要综合考虑辐射模型本身的误差和辐射误差传输到产量误差中放大的效应两方面的影响,综合模型传输到产量的误差最小。因此,在华北地区无太阳总辐射实测值的地区使用APSIM模型时,本研究推荐辐射方案4即综合模型为首选模型。     

耕深对土壤物理性质及小麦-玉米产量的影响

为了解不同犁底层破除程度对黄淮海平原农田土壤蓄水保墒、穿透阻力动态变化及作物产量的影响,在山东德州试验基地以冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,设置4个犁底层厚度处理,分别为犁底层不破除(RT15)、犁底层破除1/3(DL20)、犁底层破除2/3(DL25)和犁底层完全破除(DL40)。结果表明:1)完全或者部分破除犁底层均能够显著降低10~30 cm土层容重和穿透阻力,各处理降低幅度具体表现为DL40DL25DL20RT15。2)DL20、DL25和DL40处理有利于增加降水或灌溉后水分入渗,冬小麦苗期20~70 cm土壤平均含水率分别较RT15处理提高5.3%、15.9%和23.6%,且冬小麦季耗水量分别较RT15处理提高4.9%、10.2%和11.6%;DL20、DL25和DL40处理夏玉米苗期20~70 cm土壤平均含水率分别较RT15处理提高7.7%、14.2%和15.8%,但夏玉米季耗水量分别较RT15处理降低5.8%、7.6%和10.5%。3)冬小麦季0~15和15~30 cm土层穿透阻力均表现为双峰型,且2土层受冻融作用影响各处理在越冬期达到穿透阻力峰值1 489.2~2 128.1和1 925.4~4 423.7 kPa;30~45 cm土层各处理穿透阻力变化规律在两季作物生长后期差异较大,冬小麦生长后期表现为DL40DL25DL20RT155,而夏玉米后期表现为DL40DL25DL20RT15。4)相对完全打破犁底层,部分打破犁底层更有利于提高水分利用效率,显著增加作物产量,DL25处理冬小麦和夏玉米产量分别较DL40处理增加4.2%和2.4%。综合考虑,DL25是目前相对较好的犁底层改良方式,此时犁底层厚度适当,既可节省农机能耗,又可兼有透水、增产效能。     

基于时间序列叶面积指数傅里叶变换的作物种植区域提取

为了获取不同农作物的空间分布信息,以华北平原黄河以北地区为研究区域,利用Savitzky-Golay滤波对2014—2016年的时间序列叶面积指数(leaf area index,LAI)进行重构,进而应用一阶差分法和重构LAI的傅里叶变换的谐波特征对研究区域主要农作物冬小麦、玉米和棉花种植区域进行识别和提取,并对不同作物的识别精度进行验证。结果表明,基于Savitzky-Golay滤波重构的LAI能够去除由云、大气等因素造成的LAI骤降的影响,重构LAI曲线平滑且符合作物的生长规律特征。研究区域2014—2016年作物识别的总体精度均大于80.00%,2015年达到87.08%,冬小麦-夏玉米、春玉米、棉花和单季夏玉米的识别精度分别为92.50%、80.00%、85.00%和82.50%,表明利用一阶差分法能够准确提取研究区域一年一季和一年两季作物种植区域。结合傅里叶变换方法和作物物候信息能够有效地识别不同作物的种植区域,进而获取研究区域主要农作物的分布信息。该研究可为研究区域主要作物的长势监测及产量估测预测提供参考。