基于红边参数的冬小麦SPAD高光谱遥感监测

在2010年度与2011年度冬小麦生长季,通过大田小区实验,实测了冬小麦冠层的高光谱反射率与叶绿素含量(SPAD)。分析了冬小麦红边特征对不同SPAD的响应及不同生育期冬小麦红边特征与SPAD的相关性,建立了基于红边位置、红边峰度的不同生育期冬小麦SPAD估算模型。结果表明:SPAD越高,冬小麦的红边振幅、红边面积增大,红边位置"红移";叶绿素含量越低,规律则相反。传统红边参数红边位置及新红边参数红边峰度与SPAD在不同生育期均具有较好的相关性。相比以红边位置为自变量的冬小麦SPAD估算模型,基于红边峰度的估算模型可以提高冬小麦SPAD的估算精度。     

中国农业氨排放的时空演变趋势与减排潜力分析

中国雾霾成因比发达国家更为复杂,人为源氨气(NH_3)污染是中国PM2.5指数被持续推高的重要因素,却一直被全社会所忽视。已有研究表明,人为源NH_3排放主要来自农业,农业NH_3减排是雾霾治理最经济有效的方法,因此,研究中国农业NH_3减排潜力对中国控氨治霾具有重要现实意义。本文基于各类统计年鉴和研究成果中的相关数据,参考《大气氨源排放清单编制技术指南(试行)》,构建农业NH_3减排潜力分析模型,应用排放因子法和情景分析法,测算并分析了中国2004—2013年农业NH_3排放演变和2020—2030年农业NH_3减排潜力。结果表明:1)2013年中国农业NH_3排放总量为1 193.92万t,比2004年增长18.59%。2)农业年NH_3排放总量在60万t以上的省市,2004年有河南、山东、河北和内蒙古4省,到2013年演变为河南、内蒙古、河北、山东、新疆和四川6省。3)趋势照常情景(business-as-usual,BAU)下,2020年、2025年和2030年中国农业NH_3排放将比2013年分别提高15.26%、23.60%和30.23%。4)减排情景下,2020年、2025年和2030年的中国农业NH_3排放将比BAU情景分别减少319.40万t、501.31万t和660.40万t,将比2013年分别下降11.49%、18.39%和25.08%。5)未来中国农业NH_3减排的关键取决于中国居民消费畜禽产品的数量和结构,其次是中国畜禽养殖的饲料营养水平改变。6)未来中国农业NH_3减排重点区域在河南、山东、河北、内蒙古和四川。由此可见,BAU情境下未来中国农业NH_3排放将失控,未来中国农业NH_3减排必须从大力削减重点区域排放和加速转变居民畜禽产品消费行为两方面入手。     

对农业节水的几点认识

元阳县大坪乡农业生产用水受矿山企业生产的影响，境内地下水位下降，山间泉水、溪流变小或干涸，水体污染，水资源分布与人民生活、生产不相适应，严重制约和束缚农业生产、经济发展；因此发展节水农业是今后经济社会发展的必然选择。     

基于Hurst系数和基尼系数四湖流域降雨变异分析

运用基尼系数法、Hurst系数法从年际降雨序列和年内降雨序列两方面分析四湖流域降雨的变异性,探究变化环境下四湖流域降雨的变化特征.结果表明,四湖流域的年际降雨序列为无变异,但大部分地区的年内降雨基尼系数序列呈现出一定的变异性,其中荆州、潜江站为中变异,洪湖站为弱变异,监利站无变异,年内降雨分配不均匀主要体现在4-8月的降雨量较大,且12月和1月降雨量较少.     

平原湖区外江水位变化对排涝流量的影响

为准确模拟排区涝水产汇流过程及水量,以湖北省四湖流域螺山排区为例,通过耦合SCS和MIKE11模型来建立排区尺度的涝水产汇流模型,分别采用1980年、1983年和1991年、1996年螺山泵站站前的实测水位数据对模型进行率定和验证,并通过设置不同设计暴雨和外江水位的组合,以评估外江水位变化对排涝流量的影响。结果表明:率定期1980年和1983年模拟水位和实测水位的相对误差分别为-0.20%和-0.40%,相关系数分别为0.980和0.952,效率系数分别为0.949和0.849;验证期1991年和1996年模拟水位和实测水位的相对误差分别为-0.10%和1.70%,相关系数分别为0.919和0.967,效率系数分别为0.782和0.906,表明耦合模型模拟效果较好,适用于螺山排区产汇流模拟。根据5年一遇、10年一遇3日暴雨与5年一遇、10年一遇汛期最高5日平均水位、泵站设计外江水位组合下排涝流量的模拟可知,在相同的设计暴雨下,外江水位越高,泵站的抽排流量越小,并且对内涝造成的不利影响越大。如按排涝泵站水泵的性能曲线进行模拟,精度将提高19.6%~53.8%。     

四湖流域螺山排区农田涝渍灾害风险评估

四湖流域是涝渍灾害的多发区和重灾区,为定量分析涝渍灾害的影响因素和风险分布特征,以螺山排区为对象,从涝渍灾害的致灾因子、孕灾环境、防灾能力3个方面,建立了涝渍灾害指标体系,构建了涝渍灾害风险评估模型,分析了涝渍灾害风险的时空分布特征。结果表明:在涝渍灾害影响因子中,孕灾环境所占权重最大,其次是致灾因子,而在致灾因子中汛期降雨强度综合指数所占权重占比最大,达到0.1595。通过计算得到,在汛期降雨强度综合指数为2.889时,排区内涝渍灾害风险度(0.957)达到重度风险临界值;在汛期降雨强度为1.924时,计算得到排区内涝渍灾害风险度(0.837)达到轻度风险临界值。现状条件下,螺山排区仅能抵御3 a一遇的汛期降雨强度,遭遇10 a一遇汛期降雨强度时,整个区域都处于涝渍灾害风险状态。     

感潮河网地区城镇化对排涝模数的影响分析

随着城镇化发展,感潮河网地区下垫面原有的透水层逐渐被不透水层替代,涝水的产汇流过程发生了改变;同时排涝期间受外江潮水位顶托,涝灾风险加剧,合理的确定排涝模数对于涝灾治理具有重要意义。针对感潮河网地区的排水特点,建立了区域二层排涝模数计算模型。模型将全区域划分为城镇子排区和农业子排区,在子排区层面分别利用SWMM模型和广东综合单位线法进行建模,然后在子排区共同的排水通道(内河道)层面建立全排区的河网区水动力学模型。利用该模型,以广州市大岗排区为背景,研究了城镇化对该排区排涝模数的影响。结果表明:2003-2012年,大岗排区城镇化面积占有率由9.69%提高到24.25%,在20年一遇的同等排涝标准下,排涝模数由1.766 m3/(s·km2)提高到2.808 m3/(s·km2),泵站设计流量需由122 m3/s提高到194 m3/s;当排涝模数均为1.766 m3/(s·km2)时,2003年能够满足20年一遇的排涝标准,而2012年只能满足约15年一遇的排涝标准,同一排涝模数下,城镇化降低了排区的排涝标准。该研究可为城镇化背景下感潮河网地区排涝模数的计算方法选择及其合理取值提供参考。     

漳河灌区农田地表排水中磷素流失特征分析

:为了揭示农田面源污染的机理及其成因,该文选取湖北省漳河灌区的典型试验田作为试验对象,在田间试验结果进行分析的基础上,研究了水稻和玉米2种作物在不同处理方式下农田排水磷素流失的影响因子及其规律。试验结果表明,降雨强度、作物类型、农业耕作管理方式（包括灌溉施肥方式等）是农田磷素流失的主要影响因素;另外,土壤物理化学特性和地形地势等也在一定程度上影响农田磷素的流失。     

基于标准化降雨蒸散指数的水稻生育期干旱特征分析

基于气候变化下南方干旱灾害发生频繁和影响不断加剧的事实,收集了典型水稻种植区高邮站点1951—2015年65 a逐月的降雨、气温数据资料,基于标准化降雨蒸散指数(standardized precipitation evaporation index,SPEI)和Mann-Kendall(MK)趋势检验方法,研究和分析了水稻作物不同生育期内干旱发生频率、影响程度及其变化规律,结果表明:整个生育期内轻度干旱发生率最大,其中返青期和拔节抽穗期各为轻度干旱和重度干旱发生概率最大的生育期;从70年代至今干旱生育期次比呈上升趋势且集中在14%～28%波动,干旱生育期次数增多,干旱发生影响范围加大;在SPEI指数时间分布特征上,返青期、分蘖期和拔节抽穗期均呈现上升的趋势,乳熟期和黄熟期则均呈现下降的趋势,说明除乳熟期干旱程度呈现加强的趋势,返青期、分蘖期和拔节抽穗期干旱程度均呈现减小趋势;显著性分析表明,除拔节抽穗期为极显著性,乳熟期为显著性外,其余均呈不显著变化.研究成果可以有效地指导抗旱和灌溉,对水稻需水期尤其是关键需水期受旱影响评估提供参考,尽早做出灌溉决策,避免水稻作物受旱减产.     

涝渍胁迫对棉花形态与产量的影响

为揭示棉花对涝渍胁迫的响应规律,于2008—2011年在武汉大学校园灌溉排水试验场开展了测坑试验研究,分析了涝渍胁迫不同形式(涝渍单一和涝渍综合)及不同生育期(蕾期、花铃期和吐絮期)对棉花形态(叶面积指数、茎粗和株高)和产量(籽棉和干物质)的影响,建立了"涝渍胁迫-形态特征-产量水平"结构方程模型,比较分析了各因子间的作用效果。结果表明:在形态响应方面,单渍胁迫即使历时更长,对棉花形态生长的影响仍小于单涝胁迫,而涝渍综合胁迫的抑制作用最大;蕾期和花铃期内遭遇涝渍综合胁迫均会显著(p0.05)抑制棉花形态生长,而吐絮期内抑制作用很小;叶面积生长受涝渍胁迫的抑制作用最大,其余依次是茎粗和株高。在产量响应方面,单涝胁迫的减产作用大于单渍胁迫,与涝渍综合胁迫基本相同;花铃期内棉花遭受涝渍综合胁迫会导致显著减产,蕾期次之,而吐絮期内减产作用较小;籽棉产量受涝渍胁迫的减产作用比干物质产量大。涝渍胁迫对棉花产量的作用效果大于形态;在所选的涝渍胁迫单一和综合指标中,以涝渍时间单一指标(受涝期间累积地表受淹深度和累积超标地下水位SWFDH、受渍期间地下累积超标地下水位SEW30)最适合描述涝渍胁迫对棉花形态及产量的影响。