基于NDVI遥感反演的半干旱沙区耕地地表温度异质性研究

土地荒漠化是半干旱沙区突出的生态环境问题,土地利用是导致该区域土地荒漠化的主要原因,在荒漠化呈整体逆转、局部扩张的背景下,基于地块尺度研究半干旱沙区耕地利用特征,对进一步防治荒漠化、实现生态恢复具有重要意义。本文利用遥感反演的地表温度,分析耕地地块的地表温度特征,并分析形成该特征的原因。结果表明,耕地地表温度总体分布范围较大;在耕地地块温差方面,地块温差较大,遥感影像的行编号条带号为030/120部分的耕地地块温差在0～10 K之间,行编号条带号为030/119部分的耕地地块温差在0～11 K之间,且地块温差大的耕地面积所占比例大;耕地地块边缘的地表平均温度高于地块平均温度。科左后旗自然降水量的空间分异使得耕地地表温度范围较大。坨甸微地形导致自然降水重新分配和耕地地块存在一定高差造成耕地地块温差较大。微地形条件、土壤质量及农业管理措施共同导致了耕地地块边缘的地表温度较高。基于以上研究结果,认为在半干旱沙区进行耕地质量评价时,评价单元的确定宜采用网格法;建议对耕地地块边缘的耕地进行退耕,以进一步防治土地荒漠化和恢复生态。     

植物工厂生菜根际通风对冠层和根际环境影响

随着植物工厂规模的不断扩大,传统环控方式难以实现各处均匀通风,环控效果难以保证,能源利用效率较低。该研究针对这一问题,提出了根际通风方法,使植物工厂环境空气流经水培系统中营养液面与栽培板之间的空气层后进入植物冠层下部,实现高效的通风。该文以成熟期的生菜作为试材,在同一环境条件下对低速连续通风(LCRV)、高速间隔通风(HIRV)与传统通风方式(CEC)下生菜冠层及根际环境参数变化进行对照,测试其通风调温效果。结果表明,各处理空气层温度均低于环境温度,湿度则普遍高于环境。其中,LCRV温度最低,与环境温差能够达到4.07℃;CEC湿度最高,可达100%。在冠层下部,LCRV温度低于环境3.47℃;CEC湿度较环境提高27.56%;该区域CO2浓度在LCRV作用下较CEC高139×10~(-6)。随着高度的增加与冠层遮挡的减小,根际通风对冠层上部环境参数的影响逐渐削弱,LCRV温度仍为最低,但其温差已经缩小至0.75℃,CEC温度则高于环境0.84℃;各处理相对湿度与环境的差异也有所减小,数值最高的LCRV较环境高15.8%。在营养液中,LCRV液温较CEC降低4.03℃;HIRV大幅减缓了溶解氧下降趋势,试验结束时仍维持在3.8 mg/L,同期LCRV和CEC处理只有1.8 mg/L。由此可见,传统环控方式下冠层与环境参数差异明显,以环境参数作为调控依据不够准确;相比之下,根际通风在解决传统环控方式通风温控不均匀的同时,对地上部及地下部多种微环境参数调控起到了积极作用,降低环控要求,提高空调温控效率,具有推广价值。     

日光温室正压湿帘冷风降温性能及冷负荷计算模型

负压湿帘风机降温被广泛应用于温室生产中,但存在降温均匀性差、限制温室长度及对温室密闭性要求高等不足。为克服负压湿帘风机降温的局限性,提高日光温室降温能力,该研究设计了日光温室正压湿帘冷风降温系统,其气流组织方式为湿冷空气从南屋面底部进入日光温室,热空气由顶开窗排出室外。在北京地区无作物的日光温室对系统夏季降温增湿效果及性能进行试验,试验结果表明:在典型夏季高温白天,正压湿帘冷风降温系统配合遮阳网可将日光温室试验区内平均气温控制在30.7～33.4℃,比采用自然通风配合遮阳网的对照区低5.4～11.1℃,比室外低2.4～5.4℃,降温效果良好;夜间系统对温室降温幅度减小。该系统可有效缓解低湿胁迫,日光温室试验区空气平均相对湿度为49.8%～62.3%,比对照区及室外分别高13.6%～21.2%和13.6%～24.6%。室内风速0.35～1 m/s,气流分布差异性较小。试验条件下,正压湿帘冷风降温系统的平均降温效率为91%,比传统的负压湿帘风机高10个百分点以上;实际平均耗水量为0.035～0.079 g/(m~2·s),且耗水量与室外空气水蒸气饱和压差(VPD,vapor pressure deficit)呈正相关(P0.01,r=0.64)。同时,研究构建了日光温室冷负荷计算模型及湿帘冷风降温设备合理选型方法,其中冷负荷模型是降温设备选型的基础,普遍适用于各种日光温室降温方法的研究。计算得到日光温室夏季降温冷负荷为299.1W/m~2,应安装的正压湿帘冷风降温系统最大比通风量为0.067 m/s。该研究为日光温室正压湿帘冷风降温方法的工程应用提供了技术参考,为日光温室安全越夏生产环境控制提供了理论基础。     

遮阳网对西北地区夏季围栏牛场环境和肉牛生理特征的影响

为了研究遮阳网在中国西北地区应用于围栏育肥牛场以缓解夏季肉牛热应激的效果,该试验对现场环境指标进行实测,同时对肉牛的皮肤温度、呼吸频率进行了记录,通过数据分析,对不同时段牛场的温热环境进行了评价。结果表明:遮阳网在各个时段都能改善肉牛生长环境,在午时可减少87%的太阳辐射,使温度降低3.95℃,黑球温度降低19.9%,从而将环境从严重热应激状态转变为中度热应激状态;中午肉牛的躺卧行为百分比从14.21%升高至59.9%(P0.01),而站立行为的百分比从64.5%降至29.7%(P0.01),且各个时段肉牛饮水行为占比较低;非遮蔽区的黑球温度与肉牛皮温和呼吸频率的相关性最高,相关系数分别为0.53和0.20。以上结果通过环境和肉牛生理特征的变化,反映了遮阳网主要通过减少太阳辐射来降低肉牛热应激水平,改善肉牛的生长环境,从而在维持其生产性能的同时提高了动物福利。该研究可为遮阳网在中国肉牛行业中的应用效果提供参考。     

空气源热泵用作北京保育猪舍地暖的供暖效果研究

中国"2+26"城市禁煤供暖,猪场迫切需要找到可以替代燃煤、满足供暖需求的供暖方式。为了解空气源热泵在猪舍地暖的供暖效果,选择北京猪舍,配置空气源热泵设备,进行供暖期间保育猪舍热环境效果试验。结果表明:试验期间,室外最低和最高温度分别为-11.0和12.1℃;在地暖供暖猪舍中,地面温度与供水温度、室外温度都呈正比例相关关系,与供暖距离呈反比例线性关系;在系统供水温度范围为30.0～41.0℃时,猪舍无猪单元距离分水器最近(24 m)测点和最远(60 m)测点地面温度为19.1～28.6℃;实际供水温度平均值较设定温度降低1.8～4.0℃;距离分水器最近(24 m)测点地面温度较实际系统供水温度下降8.3～13.1℃;距离分水器最远(60 m)测点较最近测点(24 m)地面温度下降0.5～1.8℃。无猪时,0.3 m高温度较地面温度降低5.0℃;距离地面0.3 m以上不同高度温度变化不明显。对于北京保育猪舍适宜采用空气源热泵地暖供暖,推荐蓄水罐设定温度宜为43～32℃,实际供水温度宜为40.6～29.9℃。     

豫西高山夏季番茄育苗温度适宜度定量评价

高温是夏季蔬菜育苗的主要障碍因子,利用高海拔地区夏季气候冷凉优势,发展适地育苗是优化蔬菜种苗基地布局的重要方向。为了科学利用高山夏季气候优势,探明夏季高山育苗的温度适宜性及对幼苗生长的影响,该文以番茄为试材,于2016、2017两个年度,分别于高海拔(海拔998 m)和平原地区(海拔98 m)的同一类型的塑料大棚内进行了4茬育苗试验。运用温度适宜度模型和游程理论对温度特征进行了定量分析,探讨了气温和根际温度适宜度与番茄幼苗生长的关系。结果表明:夏季高山育苗设施内气温和根际的夜间均温比平原分别低了16.14%、18.99%,差异达极显著水平。育苗期间高山温度适宜度为163.64%(白天+夜间+根际),是平原的2.23倍;不适宜度为13.34%(白天+夜间+根际),比平原降低了88.73%。播后28 d,高山番茄幼苗全株干物质积累量是平原的1.39倍,壮苗指数是平原的1.34倍,可溶性糖含量比平原高37.91%,根系活力比平原提高了65.42%。白天温度适宜度与幼苗干物质(r=0.774)及地上干质量(r=0.773)的积累量,夜间温度适宜度与根冠比(r=0.934)及地下干物质(r=0.808)的积累量相关性均达极显著水平。高山培育的番茄幼苗定植后开花节位显著减低,开花数、坐果数和坐果率显著增加。综上,夏季利用高海拔地区气候冷凉优势是培育蔬菜壮苗的有效的途径,该研究为高海拔地区夏季开展蔬菜集约化育苗提供了参考。     

基于寒害过程的福建芒果种植气候风险区划

通过冬季寒害灾情调查、果园定位观测、地理移置和人工气候箱低温致灾试验4种渠道,收集芒果寒害的灾情样本39例,从而确定芒果寒害临界温度为2.0℃。在此基础上,筛选出福建芒果主产县市2001-2014年冬季28个寒害过程,通过将寒害过程温度、降水等气象因子与相对气象产量进行相关分析,确定芒果寒害致灾因子为过程极端最低气温、日最低气温≤2.0℃有害积寒、≤2.0℃寒害过程持续日数、≤2.0℃寒害过程降温幅度。利用主成分分析对4个致灾因子进行综合简化,得到芒果寒害评价的综合气候指标,结合相对气象产量确定了指标分级。根据寒害综合气候指标等级,应用GIS方法完成福建省芒果寒害种植气候风险区划,无寒害-轻度寒害的区域主要分布在沿海地区,是引种芒果优质品种寒害风险最低的区域。     

基于信息扩散理论的南方双季早稻气象灾害风险评估

小满寒（GBC）和高温热害（HTD）是影响南方双季早稻生长发育及产量形成最主要的农业气象灾害。为了提高双季早稻气象灾害的预测预报能力,利用双季稻区142个站点1960-2012年常规气象观测数据,根据前人研究的关于小满寒和高温热害临界气象指标,统计分析各站点历年发生小满寒和高温热害次数,运用信息扩散理论对双季早稻种植区各站点进行精细化风险评估。结果表明：（1）双季早稻小满寒及高温热害年平均发生次数空间分布差异显著,小满寒发生次数由南向北大致呈逐级递增趋势,呈明显的带状分布,高温热害频发区主要集中在湖南衡阳、双峰、郴州一带,江西大部分地区以及浙江金华、衢州、丽水附近,湖北甲鱼、武汉、黄石以及安徽安庆部分地区。（2）小满寒和高温热害至少发生1次及以上的概率值空间分布特征较为相似,大部分地区均表现为明显的高概率区,重现期较短,再现率较高;小满寒及高温热害超越概率值低概率区随着年发生次数的增加而逐渐减小。（3）随着年发生次数的明显增加,早稻小满寒及高温热害重现期短的站点数减少,重现期长的站点数相应增加。     

土壤温度时间序列预测的BP神经网络模型研究

针对滨海盐溃区表层土壤温度时序变化复杂、高度非线性的特点,以江苏省苏北典型滩涂区域为研究对象,综合运用BP神经网络和时间序列多维拓展的方法,对长期定位监测点表土层土壤温度时间序列数据进行了分析和预测,为土壤溶质运移研究与当地作物合理布局提供理论基础和参考依据。结果表明,输入层、隐含层和输出层神经元数目分别为7、7和1的3层BP神经网络模型用于土壤温度时间序列训练仿真时效果最优,其误差平方和达最小值18．017。选定的此结构BP神经网络模型简单、实用,有良好的推广泛化能力,经独立测试样本检验,预测值与实测值的相对误差均在20％以内,平均相对误差仅为2．94％,可满足土壤温度日常预报的需要。     

我国低温冷冻害的发生规律分析

本研究简要介绍了低温冷冻害的类型及影响,重点分析了我国冷冻害的时空格局,探讨了全国范围内冷冻害的发生情况.我国受低温冷冻害影响的范围非常广,其中东北和黄淮海地区是影响最大的两个区域,并且近十几年来我国黄淮平原及华中部分地区有加重趋势.云南和广东等华南和西南地区也经常出现不同程度的冷害.个别年份强度非常大.近20年来,我国低温冷冻害经历了减弱-增强-减弱的过程.1992～1999年是冷冻害影响最严重的时段,其中1998年全国总受灾面积867万hm-2,仅江苏、安徽两省就超过了500万hm-2.2000年及以后的几年强度有所降低,但平均每年的受灾面积仍高于370万hm-2.1986～1991年、1992～1999年、2000～2005年3个时段内各省区冷冻害发展变化趋势的分析表明,我国大部分省区冷冻害强度在不断加大,其中有8个省区年平均受灾面积上升辐度超过lO万hm-2.