干旱胁迫对玉米物候及产量组成的影响及模拟研究

为了研究产量关键期干旱胁迫对玉米物候及产量和产量组成的影响,评估作物生长模型对干旱胁迫下玉米物候和产量模拟的效果,基于锦州农业气象试验站2011-2015年分期播种试验玉米产量和产量组成观测资料,尤其是2014年和2015年天然干旱胁迫试验数据和2015年玉米开花、吐丝物候加密观测资料,分析了产量关键期干旱胁迫对玉米物候及产量和产量组成的影响,评估了CERES-Maize模型对不同降水年型玉米产量和产量组成的模拟效果,提出了模型改进的方向。结果表明,2014年和2015年辽宁省西部地区在玉米开花期前后经历了较严重的干旱胁迫过程,干旱胁迫导致玉米吐丝延迟程度大于开花,90%以上的植株能到达开花阶段,但仅有45%~88%的植株能到达吐丝阶段,直接影响株籽粒数（不同播期下的玉米株籽粒数相差32%）及最终产量（产量下降33%~78%）。CERES-Maize模型对正常年玉米产量及产量组成的模拟效果较好,对干旱年的模拟效果较差,部分原因在于模型在模拟玉米物候时不对开花和吐丝期加以区别,只考虑了温度对花期的影响,而没有考虑干旱胁迫下玉米因开花-吐丝间隔增大、雌穗发育异常、物候期推迟而造成的减产作用。因此,玉米产量关键期干旱胁迫直接影响玉米物候（开花-吐丝期）,进而影响玉米穗粒数及最终产量;为提高干旱胁迫下作物模型的模拟评估能力,亟待开展干旱胁迫下基于冠层吐丝动态的玉米产量模拟研究。     

GIS在热量资源分析中的应用

阐述利用GIS计算热量资源的思路和方法，将辽宁省热量资源推算到500米小网格上，分别建立空间分析模型，使热量资源信息在计算机上得以精确描述，实现热量资源快速、准确的调查。在此基础上，分析了辽宁省主要热量资源空间分布规律，重点对90年代热量资源的变化进行深入分析，为充分合理利用热量资源提供科学依据。     

基于MODIS数据的土壤含水量监测方法研究综述

通过对应用MODIS数据监测土壤含水量研究方法的综述,归纳总结了3类常用监测方法及各类方法的基本原理,分析了各方法的应用范围,讨论了各种基于MOIDS数据监测土壤含水量方法存在的问题和不足,指出较高精度的土壤含水量监测,需要综合研究下垫面土壤特性、光谱探测特性、地表覆盖物及气候等特征,并探讨了今后的研究发展方向。     

辽宁省农作物及自然物候对气候变暖的响应

利用辽宁省1971年以来近40年气候资料和1981年以来25年物候期观测资料,采用数理统计、气候倾向率、地理信息系统精细化模拟等方法,对辽宁地区主要农作物及自然物候在气候变暖过程中的显著变化进行了分析。结果表明,近40年来辽宁地区增温趋势明显,气候变暖显著,2001～2006年全省平均大于10℃积温比20世纪70年代增加277．4℃,无霜期延长13d。农作物与自然物候对气候变暖反应敏感,近36年（1971～2006年）玉米适宜播期提前4d左右,水稻适宜生长期延长近8d,冬小麦可种植北界从盖州北移约250km;近25年（1981～2005年）草本植物春季展叶期每10年提前2-4d,草本、木本植物秋季枯黄期每10年推后5～7d。     

低温胁迫下玉米高光谱特征及产量构成的相关分析

为了研究低温胁迫对玉米生长发育的影响并为粮食生产安全提供理论依据,测定了低温胁迫玉米关键发育期的光谱参数,进而研究光谱植被指数与产量构成的关系。结果表明：随着低温胁迫温度降低以及持续时间的增加,红边位置出现“蓝移”现象,红边幅值和红边面积也相应地减小;大喇叭口期 “双峰”现象减缓明显,说明该时期出现低温对玉米生长的影响较大;穗重在不同发育期与DVI(810,680)显著正相关(相关系数为0.8395),线性模型反映光谱植被指数和产量构成的关系。     

基于MODIS-NDVI的春玉米叶面积指数和地上生物量估算

为了构建春玉米叶面积指数和地上生物量的估算模型,基于辽宁省大田条件下9个站点春玉米不同生育期叶面积指数LAI和地上鲜生物量数据,利用MODIS提取的10种植被指数NDVI、RVI、DVI、PVI、EVI、GNDVI、RDVI、SAVI、OSAVI和NLI反演春玉米LAI和地上鲜生物量。结果表明：10种植被指数与春玉米LAI和地上鲜生物量相关性显著,采用植被指数反演春玉米LAI和地上鲜生物量是可行的;分别基于回归分析法和人工神经网络法,利用10种植被指数反演春玉米LAI和地上鲜生物量,利用回归分析法结合OSAVI和NDVI反演春玉米LAI和地上鲜生物量效果较好;利用人工神经网络法进行模拟反演采用RVI、DVI和EVI效果最佳,反演精度高于回归分析法。     

基于GIS的农业气象预报系统集成

为了快速、准确地进行转折性、关键性天气对农业生产的影响评估,利用C#.net和ArcGIS Engine开发工具包,以多源卫星资料和地面常规观测资料为主要信息源,采用C/S+B/S结构形式,集成农业气象预报系统,实现主要农作物适宜播种期、收获期、关键发育期等发育期预报,主要农事活动适宜或不适宜气象等级预报的农用天气预报,玉米、水稻等主要农作物的作物产量预报,为提高农业气象预报准确率及时效性提供一个基础平台。     

辽宁省玉米适宜播种期的热量资源分析

适宜的播期是实现作物高产的必要条件。本研究基于辽宁省40个气象站历史气候数据,从玉米成熟所需的热量资源角度出发,提出了一种确定玉米最迟播种期的方法,通过对玉米播种开始日期、最迟播种期的计算,对30年（1971-2000年）玉米播期的时间变化特征和空间分布差异进行了分析。结果表明：辽宁省大部地区玉米播种的开始日期在4月中旬末至4月下旬。30年中,玉米播种开始日期全省总体的变化趋势不明显,仅辽东和辽北地区玉米播种的开始日期有提前趋势,约每10年提前2天左右。30年中辽宁各地初霜冻日均表现出延迟的趋势,全省平均变化趋势为1.6 d?10a-1。各地玉米的最迟播种期均在5月上旬末至5月中旬初,初霜冻日的推迟加之气候变暖趋势使得玉米最迟播期的气候倾向率为4.0-5.0 d?10a-1。本研究给出了辽宁省各县（市）适播品种、适宜播种的时段分布并提出了适宜播种期确定的建议,以期为农业生产提供一定的参考。     

利用MODIS数据提取水稻种植面积及精度分析

为了研究MODIS遥感数据及方法提取水稻种植面积在东北地区的适用性,利用MODIS数据对东北地区水稻面积进行提取,采用非监督分类法、决策树法等方法,并与SPOT、ALOS等遥感资料提取结果比较,进行精度分析。结果表明,MODIS监测水稻面积具有很好的效果,利用MODIS-LSWI提取黑龙江地区移栽期的水稻面积,采用非监督分类法,与SPOT比较,提取精度达97.4%;利用MODIS数据提取辽宁盘锦地区移栽期的水田面积,采用决策树法,与ALOS比较,提取精度达89.5%。因此,利用MODIS遥感数据及方法监测东北地区水稻种植面积是可行的。     

主要农业灾害对辽宁农业生产的影响

为了研究辽宁农业灾害的分布特征及其对农业生产的影响,更好地为农业服务,利用辽宁省1980—2010年粮食总产及1996—2005年农业灾害资料,分析了辽宁各地主要农业灾害（干旱灾害、洪涝灾害、风雹灾害、霜冻灾害和病虫害）的变化特征及其对农业生产的影响。结果表明：随着农业灾害的发生,粮食总产与受灾程度呈周期性波动,受灾程度与对应年份的产量呈显著负相关(R=-0.52, P<0.01)。从时间序列来看,1989、1994、1997、2000、2001年辽宁受灾程度较高,受灾面积均超过2.5×106 hm2,成灾面积超过1.3×106 hm2。2004—2008年灾情有所缓和。从农业灾害的空间分布来看,农业灾害影响严重的地区主要集中在辽西地区。按农业灾害强度大小依次为：辽西地区,辽北地区、辽南地区、辽中地区及辽东地区。各类灾害中以干旱灾害、洪涝灾害和风雹灾害影响较大,是影响农业生产的主要因素,三者所占的比重为78%~98%。