渍害胁迫对油菜叶片光谱的影响及识别指标研究

以江汉平原华油杂668和中双9号油菜为材料,通过测坑进行不同品种油菜在蕾薹期和花期持续受渍的试验,测定油菜在持续受渍胁迫下叶片光谱反射率,根据受渍油菜光谱变化特征构建油菜渍害高光谱遥感识别指标。研究表明,随着渍水时间的延长,叶片不同光谱区域对水分胁迫的响应不同。在蕾薹期和花期,645～680 nm的红光区域受渍叶片光谱反射率均有所增大,在765～930 nm的近红外区域表现出明显减小,在1 412～1 483 nm及1 904～2 060 nm中红外区域的反射率增大。研究利用上述光谱反射率构建了渍害识别指数(R_(NIR)+R_(Red))/(R_(MIR1)×R_(MIR2)),通过与常见的7个植被指数(NDVI、NDWI、RVI、PRI、SRPI、SAVI、SIPI)比较分析,指数(R_(NIR)+R_(Red))/(R_(MIR1)×R_(MIR2))对受渍油菜更为敏感。通过定量比较不同植被指数对照与受渍油菜之间的距平绝对值和距平绝对均值,看出指数(R_(NIR)+R_(Red))/(R_(MIR1)×R_(MIR2))识别受渍油菜的能力优于其他植被指数,并且在整个受渍期间具有较强的稳定性和敏感性。说明该指数可以用于快速提取受渍油菜的面积,对指导油菜识灾抗灾减灾生产管理具有重要的意义。     

基于开花期地域差异的中稻高温热害天气指数保险设计

高温热害是湖北省中稻单产的主要限制因子,高温热害天气指数保险的设计与推广,对于转移农业气象灾害风险,降低农民损失具有重大意义。在开顶式生长室(open-top chamber,OTC)的控制下,以中稻品种"广两优香66"为试材,模拟开花灌浆期高温热害,建立了高温热害减产模型,并用大田调查资料作对比,筛选最优投保集中时段。基于10个试点县(市)1981-2016年每年7月16日-8月31日日最高气温观测资料,采用Weibull分布模型,构建分时段的高温热害风险分布模型。综合减产率模型和概率分布模型,厘定了不同免赔率下,以县(市)为单位的,多个投保时期的中稻高温热害天气指数保险的纯费率,为被保险人提供多种投保方案。结果表明:中稻开花灌浆期高温热害保险的最优投保时间为开花始期后20d,开花始期为7月下旬时费率最高,随着开花期的延迟,费率逐渐降低。纯费率的区域差异较大,咸安、赤壁、浠水、麻城等热害高风险区费率较高,襄阳、随州等低风险区费率较低。     

江汉平原施氮水平对稻田CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响

氮素是保证水稻(Oryza sative L.)产量的关键,同时也会影响稻田温室气体的排放。研究施氮水平对江汉平原地区稻田甲烷(CH4)、氧化亚氮(N_2O)排放和水稻产量的影响,旨在筛选出适合当地的低碳高产氮肥管理措施。以单季稻"丰两优香1号"为研究对象,设置4个施氮水平(T0:对照,0 kg N/hm2;T1:90 kg N/hm2;T2:150 kg N/hm2;T3:210 kg N/hm~2),采用静态暗箱-气相色谱法对稻田CH4和N_2O排放通量进行连续监测,测定水稻产量及CH4和N_2O季节排放特征,分析综合温室效应和排放强度。结果表明,不同施氮处理下CH4和N_2O排放通量具有较为明显的季节变化规律,T2处理的CH4季节累积排放量为302.5 kg/hm2,显著大于T0、T1和T3处理,与T0相比增加CH4排放106.7%,T3处理稻田CH4季节累积排放量为160.5 kg/hm2,比T2、T1水平处理低。不同施氮处理生长季N_2O累积排放量在0.465~0.631 kg/hm2之间,T3、T2、T1处理N_2O累积排放量显著大于T0处理,但T3、T2、T1处理间差异不显著。水稻产量随着氮素水平增加而增加,100年尺度上的温室气体排放强度以T3处理最小为0.39,T2处理最大为0.79,二者差异显著(P0.05)。因此,210 kg N/hm2可推荐为江汉平原地区水稻低碳高产的适宜氮素投入量。     

地下水浅埋区3种水分的定量关系分析

利用多年实测降水、土壤水、地下水资料,分析了地下水浅埋区3种水分之间的定量关系.结果表明,不同降水年型有效时段内地下水埋深与时段降水量之间呈极显著线性相关性;时段末的土壤质量含水量与时段初土壤质量含水量、时段内降水量之间呈极显著线性相关性,且这种相关性在不同降水年型、不同土层之间存在着差异;当地下水埋深在一定范围内时,土壤水分明显受地下水埋深影响,二者之间有显著的相关性.     

山东省乡村振兴“三生”空间耦合协调关系及评价分析

在乡村振兴时代背景下,构建乡村"三生"空间功能评价体系,测算2014、2019年山东省乡村"三生"空间耦合协调关系及各子系统之间的协调关系,以期为脱贫攻坚胜利后山东省乡村发展方向和可持续发展提供科学参考。结果表明:耦合协调度略有上升,表现为轻度失调、基本协调、中度协调、高度协调4种类型,呈现出"东北高西南低"的空间分布特征,未来应以生态建设为工作重点。     

江汉平原稻-油连作系统冠层CO2通量变化特征

采用涡度相关法,于2010年和2011年对江汉平原水稻-油菜连作田冠层CO2通量进行周年观测,研究该系统CO2源、汇的季节和日变化规律。结果表明,CO2通量的日变化特征明显,各生育期平均CO2通量日变化幅度较大。将观测期通量数据插值后得到CO2净交换通量(NEE)的逐日变化过程,油菜收割后闲置期-中稻移栽期、分蘖期、拔节-抽穗期、乳熟期的平均NEE分别为1.63、-11.86、-20.61、-4.65g.m-2.d-1;水稻收割后的闲置期、油菜苗期-现蕾期、抽薹期、开花期、绿熟期平均NEE值分别为2.18、0.43、-5.00、-11.70、-13.91g.m-2.d-1。全年稻-油连作农田生态系统净CO2吸收量为19.26 t.hm-2。     

近59年江汉平原降水气候变化特征分析

基于1960—2018年江汉平原12个气象观测站逐日降水资料,计算降水量、降水日数、降水强度以及极端降水量,采用线性拟合、趋势分析以及Mann-Kendall突变检验等方法,分析江汉平原降水的气候变化特征。结果表明,江汉平原降水量春夏多、秋冬少,空间分布由南向北递减。年降水量总体呈缓慢增长趋势,递增速率24.63 mm/10年,但季节分配不均匀。Mann-Kendall突变检验结果显示,1978年为年降水量的突变年份。年均降水日数总体呈明显减少趋势,1983年为降水日数的突变年份,从1996年开始降水日数递减速率急剧增大。降水强度四季变化趋势与年变化趋势一致,均总体呈增强趋势,其中春、夏季递增速率高于年递增速率,秋、冬呈微弱增长趋势,降水强度的突变年份为1979年。极端降水量指标均总体呈缓慢增加趋势。江汉平原降水在时间上分布较为集中,强降水发生概率增大。20世纪60—70年代属少雨期,极端旱年多发生于此时段;20世纪80年代初、90年代中后期年降水量及极端降水量明显偏多,降水强度偏强,极端涝年集中出现在此时段。     

花铃期受涝棉花的高光谱-光合特征及关系模型

为探索高光谱监测涝害棉花叶片光合参数的可行性,利用灌排可控的试验田模拟花铃期受不同程度涝害情形,分析了涝害对棉花倒四叶光合参数及高光谱参数的影响规律,评价了利用叶片光化学反射指数(photochemical reflectance index, PRI)和荧光比值指数(fluorescence ratio indices, FRI)拟合光合参数的效果。结果表明:花铃期受涝倒四叶净光合速率下降的主导限制因素随涝害持续时间而变化,涝害<3 d是叶片固定碳的能力下降,涝害3~6 d以气孔限制为主,涝害≥6 d由叶片气孔限制和非气孔限制共同造成。花铃期受涝1 d时实际光化学效率、表观光合电子传递速率(apparent photosynthetic electron transfer rate, ETR)和光化学淬灭系数就显著降低,非光化学淬灭系数(photochemical quenching coefficient, NPQ)显著升高,受涝3 d时初始荧光显著升高,最大光化学效率到受涝6 d时才显著降低。天线热耗能和非光化学耗能增加率、光化学耗能降低率分别与受涝天数呈显著对数、一元二次、幂函数关系。涝害3 d左右时倒四叶PRI显著下降、而FRI=R600/R690、FRI=R740/R800显著提高。综合考虑决定系数、归一化均方根误差和光谱参数对涝害的敏感性,建立的基于PRI的用于拟合净光合速率、气孔导度、初始荧光、最大光化学效率动态的模型可用于监测花铃期涝害棉花倒四叶光合参数动态。     

冬小麦籽粒品质评价及其对气象因子的响应研究

选用南北方冬麦区主要推广品种作试验材料，通过田间分期播种试验方法，采用方差分析、主成分分析对冬小麦籽粒性状和内在品质进行分析评价，利用线性相关、二次曲线相关和逐步回归等方法，选择影响显著的气象因子绘制品质响应曲线，构建冬小麦品质预测模型。结果表明：各供试小麦品种均属中蛋白品种，其主要品质性状中，淀粉含量最高且变异程度最小，蛋白质含量次高变异程度居中，脂肪含量最低但变异程度最大；蛋白质、脂肪和产量区域差异显著，各品质含量地域分布总体呈北方较南方高而稳定的特点；蛋白质组分氨基酸品质可由3个主成分解释，一般非必需氨基酸谷氨酸含量最高，必需氨基酸蛋氨酸含量最低，北方麦区氨基酸品质优于南方麦区，表明北方气温日较差大更利于提高氨基酸含量；脂肪组分脂肪酸品质可由4个主成分解释，一般不饱和脂肪酸亚油酸含量最高，饱和脂肪酸十五碳一烯酸含量最低。温湿条件是影响冬小麦籽粒品质的主要气象因子，可通过调整开花-成熟期气温日较差和降低土壤湿度的方式提高蛋白质或氨基酸品质，通过调节开花-成熟期最低气温和土壤湿度的方式提高脂肪或脂肪酸品质。