基于MODIS NDVI数据的江苏省冬小麦物候期提取

农作物物候期是作物对气候变化响应的重要指标,也是提高区域农业管理水平的重要参数;遥感技术的发展为大面积提取农作物物候期提供了有效的技术途径。利用2010年MODIS NDVI序列提取江苏省冬小麦关键物候期的方法,首先采用非对称高斯函数、双Logistic函数对NDVI时序曲线进行拟合,进而采用动态阈值法确定冬小麦物候期,并利用观测数据对提取结果进行验证。结果表明,就冬小麦返青期、抽穗期、成熟期的提取而言,双Logistic函数拟合方法略优于非对称高斯函数拟合方法,利用前一种拟合方法提取的返青期、抽穗期、成熟期与观测数据比较的均方根误差分别为5.5、9.4、7.5 d,而利用后一种拟合方法提取的返青期、抽穗期、成熟期均方根误差分别为6.1、9.5、7.8 d;2010年全省的冬小麦普遍于第49天之前开始返青,抽穗期普遍开始于第105天至第113天,成熟期普遍开始于第145天至第161天,抽穗期、成熟期大体上表现出从南到北逐渐延迟的趋势,但是返青期的空间差异并不明显。     

气候变暖背景下中国冬小麦物候期的时空特征

利用国家农业气象试验站和国家基本气象站实测的冬小麦物候数据和气温数据,通过地理信息技术、5日滑动平均法、相关性分析,探讨了2003—2012年我国冬小麦主要种植区内冬小麦返青期、拔节期、成熟期起始日期的时空分布特征及其对气温因素的响应。结果表明:近年来研究区域内冬小麦返青期、拔节期、成熟期起始日期在空间上自东南向西北逐渐推迟,在时间序列中返青期、拔节期、成熟期的发生时间主要呈延后趋势;农业界限温度初日自东南向西北逐渐推迟;农业界限温度的通过日期在西北地区呈提前趋势,在东部地区呈延后趋势;冬小麦物候期起始日期与农业界限温度初日呈极显著正相关,说明温度升高可以促进冬小麦生物过程进行,有利于冬小麦拔节期、成熟期等生育期发生,从而导致冬小麦物候期提前发生。     

不同生育期水分亏缺和施氮对冬小麦产量及水分利用效率的影响

【目的】研究不同生育期土壤水分亏缺和施氮对冬小麦产量及水分利用效率的影响,探讨小麦生长的水分亏缺敏感期和合理施氮量。【方法】以冬小麦小偃22为试验材料,设置4个氮肥水平和11个水分亏缺处理,采用盆栽试验,研究不同生育期水分亏缺和施氮水平对冬小麦水分利用效率、产量及其构成要素的影响。【结果】不同生育期土壤水分亏缺和施氮水平对冬小麦产量和水分利用效率有一定影响。与全生育期不亏水处理相比,返青期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了7.70%,产量、水分利用效率显著增加了4.95%和7.56%;拔节期、抽穗期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了13.69%,15.88%,产量显著降低了5.69%,8.06%,且对有效穗数、穗粒数也有显著降低作用;灌浆期水分亏缺对冬小麦产量影响不显著,但耗水量显著减少了5.44%,水分利用效率显著增加了8.02%。与全生育期不亏水处理相比,返青期+拔节期、返青期+抽穗期、返青期+灌浆期、拔节期+抽穗期、拔节期+灌浆期、抽穗期+灌浆期水分亏缺处理冬小麦干物质和产量均有显著降低,其中返青期+拔节期、拔节期+抽穗期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了17.44%,17.57%,产量显著降低了11.60%和14.52%,水分利用效率显著降低了8.02%和7.56%,且对有效穗数、穗粒数也有显著降低作用。施氮对冬小麦产量和水分利用效率有显著促进作用。中氮处理(0.3 g/kg,N2)冬小麦产量最高,耗水量较低,水分利用效率较高。【结论】冬小麦对拔节期、抽穗期、返青期+拔节期、拔节期+抽穗期水分亏缺很敏感,中氮处理具有最高的产量和较高的水分利用效率。     

渭北旱塬区气温变化与冬小麦物候的响应

通过对渭北旱塬区永寿、风翔、蒲城、旬邑4个农业气象试验站1971年到2010年冬小麦观测数据以及30个县市区同期气象资料同步观测分析,得出渭北旱塬区气候近40年来增温明显,且以冬季和春季增温最为显著。受气候变化影响,本区域冬小麦播种期、越冬期推迟,返青期、拔节期、抽穗期、成熟期等发育期普遍提前,以返青期提前最为显著,相关性分析显示,除了冬前生长期,冬小麦越冬期以及春季各发育期间隔和发育期平均气温相关显著,而且春季的相关性明显比冬季显著,但表现在发育期间隔方面,却是冬小麦越冬期呈显著缩短趋势,而返青后各发育期间隔没有明显变化。结论认为：气候变暖一方面有利于越冬农作物安全越冬,减少冻害对农业生产的影响,而且温度升高,也增加了农业生产积温,使农作物可生长期延长,有利于提高复种指数;另一方面,由于旱塬区春季气温变率较大,发育期提前将导致作物受冻害的气候风险增大,尤其果树开花期遭受冻害,将对产量构成严重威胁。冬季气温持续上升,将导致冬小麦条锈病孢子和林果病虫害等安全越冬,对病虫害防治工作带来很大难度。因此,气候变暖对旱塬农业生产将产生深刻的影响,应引起高度关注。     

气候变化对徽成盆地冬小麦生育的影响

甘肃省陇南市徽成盆地是冬小麦适宜栽培区,境内光热资源有余,水资源略显不足(旱作区农业),尤以冬春连旱影响大。冬播前的7-9月底墒雨量和春季第一场好雨的迟早对小麦春季生长影响明显。本文通过对徽成盆地代表站成县农业气象观测站多年冬小麦生育期和气候资料的统计分析,研究了气候变化对冬小麦生育及产量的影响。结果表明:冬小麦生育期降水量和光照时数趋减,温度趋升、积温趋增,暖冬和春旱几率加大。小麦生育期缩短,播期推迟,越冬期缩短,返青-拔节、抽穗-成熟期缩短,拔节-抽穗期提前最明显。拔节、抽穗和灌浆乳期降雨量和时空分布是影响小麦产量的决定因素。     

不同生育期气候变化对河南省冬小麦产量影响的量化分析

为探究冬小麦不同生育期气象因素变化趋势及其对小麦产量的影响,选取河南省17个农业气象观测站2009—2019年气象资料与产量资料,采用HP滤波法分离得到气象产量,并通过建立一元回归与多元回归模型,分别在时间和空间上对河南省冬小麦不同生长阶段的气候变化趋势及其对产量的贡献进行量化分析。结果表明,冬小麦各生育期表现为一致增温,光照与降水量均在分蘖期、返青期、灌浆期3个时期显著减少;温度、光照、降水量分别在分蘖期、返青期、抽穗期对冬小麦产量贡献率最大;豫北和豫东地区温度显著升高,而该区域在冬小麦播种—分蘖期间的光照和降水量分别呈现显著增加和显著减少的趋势,降水量在豫西和豫西南地区全生育期间表现为先减少后增加;温度、光照、降水量在抽穗—成熟阶段的河南省大部分地区、东南地区、越冬—拔节阶段的东北地区对冬小麦产量贡献最高。     

淮河流域冬小麦干旱时空分布特征

基于1961-2016年140个气象站点的日尺度降水数据和月尺度地表温度(LST)、归一化植被指数(NDVI),利用标准化降水指数(SPI)和温度植被干旱指数(TVDI)分别表征淮河流域气象干旱和农业干旱,分析淮河流域冬小麦气象干旱和农业干旱时空变化特征.结果显示:(1)气象干旱时空变化特征:冬前生长期和灌浆成熟期降水量呈上升趋势,越冬期和返青抽穗期呈下降趋势;轻度干旱以上占比表现为:冬前生长期>返青抽穗期>灌浆成熟期>越冬期.(2)农业干旱时空变化特征:时间上,轻度干旱以上占比在越冬期和返青抽穗期呈上升趋势;空间上,冬前生长期轻度干旱以上占比明显高于返青抽穗期和灌浆成熟期,因此有利于冬小麦的生长发育.(3)农业干旱与气象干旱异同性:时滞性,冬前生长期、越冬期和返青抽穗期,TVDI表征的农业干旱较SPI表征的气象干旱时滞小于1个月;灌浆成熟期,TVDI表征的农业干旱较SPI表征的气象干旱时滞1至2个月;空间上,在冬前生长期二者轻度干旱占比差异主要位于东部沿海地区,在返青抽穗期和灌浆成熟期二者轻度干旱占比差异主要位于高海拔地区.而且,从TVDI表征的农业干旱与SPI表征的气象干旱的轻度干旱占比空间分布来看,农业干旱比气象干旱强度大.     

不同生育时期喷施“黑汁”对冬小麦产量及构成因素的影响

以冬小麦品种"藏冬25"为试验材料,研究在不同生育期喷施"黑汁"对冬小麦产量及产量构成因素变化的影响。结果表明:喷施"黑汁"对冬小麦穗粒数影响并不明显,千粒重、穗数和产量随着喷施次数的增加,总体表现上升的趋势。苗期喷施"黑汁"可有效增加冬小麦穗数,在返青期和抽穗期喷施"黑汁"对提高冬小麦千粒重效果比较明显。对冬小麦产量影响相关性大小依次为:穗数千粒重穗粒数,穗数与产量之间表现为极显著正相关。     

商丘市气候变化对小麦生长发育及产量的影响

利用商丘市1964—2010年气象资料和1985—2010年商丘市农林科学院区试记录,确定各年型适宜播种期、气象学越冬期、生产越冬期、返青期、拔节期、抽穗期和成熟期,依据1985—2010年的小麦产量统计结果,利用多元回归分析方法,分析了小麦气候产量和光、温、水与小麦产量的相关性。结果表明,随着气温的升高,日照时数的减少,该区小麦播种期、越冬期、成熟期呈推迟趋势,返青期、拔节期和抽穗期呈提前趋势,致使小麦全生育期和越冬期缩短、灌浆期延长,产量受气候的影响逐渐加重。小麦实际产量与生育期活动积温呈极显著正相关,与日照时数、降水量呈负相关,其中与日照时数相关性显著;高温和干旱胁迫均抑制了籽粒灌浆速率,使最大灌浆速率出现时间提前,灌浆持续期缩短,导致籽粒干物质积累量下降,粒重降低;其中积温是影响小麦产量的主导因子。     

河南省冬小麦热量条件的时空变化及对产量影响

以河南省逐日平均气温数据、冬小麦发育期数据和冬小麦平均单产数据为基础,分析了不同发育阶段热量资源的时空变化及其与产量关系。结果表明,出苗-返青期≥3℃有效积温、返青-抽穗期≥10℃有效积温、抽穗-乳熟期≥12℃有效积温呈显著上升趋势,越冬期负积温及越冬期长度呈显著下降趋势。空间上,≥3℃有效积温、越冬期负积温和越冬期长度呈现明显的纬向分布趋势,≥3℃有效积温随纬度降低而增加、越冬期负积温绝对值随纬度降低而减少、越冬期长度随纬度降低而缩短,≥10℃有效积温和≥12℃有效积温的区域分布不规律。冬小麦产量与正有效积温和越冬期负积温呈正相关关系,与越冬期长度呈负相关关系。     

干旱胁迫对冬小麦氮素营养效率的影响

用称重控水的方法进行盆栽试验。研究结果表明：小麦生育期干旱胁迫影响其氮素的吸收、运转及产量,影响的程度依次为：拔节至抽穗期＞抽穗至灌浆初期＞灌浆初期至成熟期＞返青至拔节期。拔节至抽穗期干旱胁迫极显著地降低冬小麦的氮素营养效率。     

河北省冬小麦返青期预测模型研究

利用河北省11个农业气象观测站1981—2018年农业气象、地面气象观测资料,基于线性回归和灰色系统模型GM(1,1)构建冬小麦返青期预测模型,并对模型模拟效果进行评估。结果表明,各站冬小麦返青期线性趋势模拟曲线不显著。用灰色系统模型G(1,1)模拟各站冬小麦返青期,11个站点中有10个站点模拟精度在二级及以上。通过分析积温序列与冬小麦返青期的相关性,确定10月1日至次年2月15日的负积温为冬小麦返青期关键影响因子。各站点综合冬小麦返青期序列与关键时期负积温一元线性回归方程极显著。单站线性趋势模型、灰色系统模型GM(1,1)模拟和以负积温为因变量的各站点综合线性回归模拟冬小麦返青期检验绝对误差小于7 d的概率分别为73%、94%和80%。单站数据变化比较平稳的条件下,冬小麦返青期预测可根据灰色系统模型GM(1,1)来构建;单站数据存在突变式波动时,可用线性方程构建预测模型;在气候变化波动较大的背景下,基于各站点综合数据序列的线性回归方程,用关键时期负积温来预测冬小麦的返青期适用于区域分析。     

不同生育期冬小麦叶面积指数高光谱遥感估算模型

基于地面实测的冬小麦的生理生态参数数据和冠层光谱数据,分析返青期、拔节期、抽穗期、开花期冬小麦叶面积指数与原始光谱及其一阶微分的相关性,并构建基于等效TM数据的植被指数,建立不同生育时期的冬小麦叶面积指数(LAI)的高光谱遥感估算模型。结果表明:(1)返青期、拔节期、抽穗期的冬小麦LAI与原始光谱相关性较好,在400~720 nm波长范围内呈负相关,在720~900 nm之间呈正相关,开花期的冬小麦LAI与冠层光谱相关性较差;(2)返青期、拔节期冬小麦LAI与光谱一阶微分显著相关,分别在480~540 nm、550~580 nm形成波峰、波谷,在670~760 nm范围内形成"平台",相关系数达到0.8以上,但抽穗期、开花期LAI与光谱一阶微分的相关性较差;(3)在等效植被指数与返青期、拔节期和抽穗期LAI建立的回归模型中,分别使用m SRI、RVI与MSAVI2建立的幂函数模型或指数模型最佳,最优模型分别为y=0.053e4.962x,y=0.409x0.828,y=18.687x3.061,对应的r2分别为0.589、0.648、0.694,开花期不适宜使用等效植被指数建立遥感监测模型。     

基于气象要素的冬小麦分期播种对比分析

本文利用山东省泰安农业气象试验站2019-2020与2020-2021年冬小麦分期播种试验实测数据以及同期气象观测资料,分析不同播期气象条件对冬小麦生长及产量的影响。结果表明：（1）对于泰科麦31品种小麦,日照时数在冬小麦出苗-开花阶段起重要作用,发育期天数与日照时数呈显著正相关,即在冬小麦出苗后日照越充足,苗情越好;抽穗期后日照条件差,对冬小麦灌浆速率起限制作用。（2）越冬过程的开始主要受日最高气温及其持续时间的影响,越冬期持续时间的长短则受日最低气温及其持续时间的影响。（3）适量的降水对冬小麦灌浆速率起促进作用。（4）各播期处理的冬小麦灌浆过程均符合 Logistic 生长规律,灌浆速率与各气象要素之间关系在不同播期的表现不同。（5）冬小麦千粒重受前期生长状况与越冬期积温、负积温影响,冬小麦越冬期低温持续时间短有利于冬小麦产量的提高;千粒重与日照时数呈显著正相关。     

冬小麦关键物候空间分布遥感监测方法研究

物候信息对农作物生长的动态监测、田间管理具有重要意义。归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)能够在大范围覆盖区域内准确地反映农作物物候信息。以河北省为研究区域,选用2000至2009年的SPOT/VEGETATION NDVI旬合成产品数据集,尝试结合气象站点的气温,利用Savitzky-Golay(S-G)滤波重构NDVI时序曲线,以动态阈值法监测研究区冬小麦的返青期开始和抽穗期开始,并对监测结果进行了分析。空间分布上,河北省冬小麦物候期总体上呈现由南到北逐渐推迟的空间分布规律,从各具体年份来看,冬小麦遥感监测结果符合实际的物候地面观测结果,并在因异常气候变化物候期发生变化的年份也有较好的反应,结果表明,通过NDVI时序曲线结合气温的方法可以准确监测河北省冬小麦关键物候期。     

降水量对旱地冬小麦产量的影响

通过对运城市临猗县试验田1985—2008年的降水量和产量数据进行分析,探讨不同生育期降水量和底墒水对冬小麦产量的影响,并通过相关性分析和多元回归分析,找到对冬小麦产量影响最大的阶段降水量,从而构建出用降水量对冬小麦产量进行预测的模型。再经过预测值和实测值之间的对比分析,找到模型的不足。结果发现,制约试验田冬小麦产量的因素在于底墒水和越冬—返青期的防冻保苗措施,并针对性地提出相应的农业技术措施。     

气候变化对冬小麦产量的影响

选取1980—2012年33年间我国9个小麦主产省份(安徽、河北、河南、湖北、江苏、山东、山西、陕西、四川)的气候数据和冬小麦农业生产投入、产出数据,利用扩展的C-D生产函数分析了气候变化对冬小麦产量的影响。结果表明,总体上来看气候变化对冬小麦的产量有显著影响,温度与降水量的上升导致了冬小麦产量的增加,而日照时数的减少导致了冬小麦产量的降低。在不同地区,气候变化对冬小麦产量的影响程度甚至影响方向都不同。温度变化对华东地区冬小麦产量为正向影响,中南地区、西南地区和西北地区为反向影响,影响程度最深的是西北地区,其次是华东地区、西北地区、中南地区。温度对华北地区冬小麦产量可能有正的影响。     

山西省冬小麦主要发育期特征及对气候变暖的响应

基于山西省13个农业气象观测站23年以上冬小麦主要发育期观测资料,利用线性倾向估计、相关分析和积分回归等数理统计方法对其基本特征、变化趋势、影响因素及影响敏感期进行了分析.得出以下主要结论:(1)从各主要发育期的多年平均情况看,各站之间以播种期差另q最小、返青期差别最大;(2)南部和中部冬小麦的播种主要与降水有关,东南部则与气温关系密切;(3)越冬开始期以及冬后各发育期随纬度、海拔高度而变,纬度、海拔高度愈高,越冬开始期愈早、冬后各发育期愈晚,而且海拔高度的影响比纬度的影响明显;(4)从各发育期的变化趋势上看,拔节期和抽穗期表现为提前趋势,尤其是抽穗期的提前趋势明显.其余发育期变化趋势不明显;拔节期和抽穗期的提前趋势与冬前、冬季和春季的降水量以及日照时数关系不大,主要与冬季和春季平均气温有关;(5)不同时期的气温波动对冬小麦拔节期和抽穗期的影响不同,南部冬小麦拔节期和抽穗期的气温敏感期分别为3月上旬～中旬和4月上旬.气温每升高1℃可使拔节期和抽穗期分别提前0.6d和O.5d;中部冬小麦拔节期和抽穗期的气温敏感期分别为3月下旬～4月中旬和4月下旬～5月中旬,气温每升高l℃可使拔节期和抽穗期分别提前O.5～0.8d和1～2d:东南部冬小麦拔节期和抽穗期的气温敏感期分别为9月下旬和4月下旬～5月上旬,气温每升高1℃可使拔节期和抽穗期分别提前O.5d和ld.     

基于数字图像技术的冬小麦不同施氮处理颜色特征分析

利用HSI颜色模型研究大田条件下不同施氮处理冬小麦群体数字图像的颜色特征,分析其与叶绿素含量、产量以及吸氮量之间的关系。结果表明:在孕穗至灌浆期前冬小麦群体的色调值H与叶片叶绿素含量(SPAD)存在显著的相关关系;从冬小麦群体色调值H的动态变化看,当生育前期监测到H由峰值开始下降时,可判断进入抽穗期,而生育后期H出现迅速下降时则表明冬小麦群体开始进入灌浆成熟期,数字图像的颜色特征能够反映冬小麦的生育进程;孕穗-开花期间H可以较好的反映作物产量,并建立了H值与冬小麦地上部生物量、籽粒产量之间的线性方程。     

不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量的影响

【目的】为了探究不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量形成的影响,通过2012-2013和2013-2014两个生长季在遮雨棚人工控水试验,对比分析不同分段受旱条件下冬小麦的株高、叶面积指数、生物量、物候期和产量等生理生态指标的动态变化过程。【方法】试验将冬小麦整个生育期划分为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆5个主要生长阶段,每相邻两个生长阶段连续受旱,形成4个不同的受旱时段水平（D1-D4）,根据小麦生育期的需水量,设置灌水定额分别为40和80 mm两个水平（I1和I2）,共形成8个处理,每处理3次重复,在遮雨棚内采用裂区试验布置,此外在旁边设置1个各生育期全灌水的对照处理。【结果】在冬小麦营养生长阶段进行连续水分胁迫时,明显影响小麦的正常生长发育,越冬期和返青期受旱时冬小麦的株高和叶面积指数都最小,但是拔节后受旱对小麦植株生长影响不明显,且拔节期后冬小麦株高和叶面指数的平均生长速率均为拔节前的10倍;拔节期前各处理小麦的生物量都没有明显的差异,但是拔节后各处理差异明显,越冬期和返青期受旱处理的生物量明显低于其他各处理,并且后期复水也不能弥补生物量的严重损失;干旱胁迫能缩短冬小麦的生育期,在同一灌溉水平下,受旱阶段D1、D2、D3、D4的抽穗期和开花期比对照处理延迟1-3 d,且受旱时期越早、胁迫程度越大,则生育期越提前,成熟期最多可提前5 d;相同灌溉水平下,若抽穗和灌浆期受旱（即越冬、返青、拔节期灌水）可获得较高的有效穗数和穗粒数,但千粒重较低;而抽穗和灌浆期灌水,可以提高冬小麦千粒重,但穗数和穗粒数较低;在I1和I2水平下,越冬期和返青期受旱处理的产量最低,仅为对照处理产量的42%左右,但I1水平下拔节期和抽穗期受旱的处理产量最高,约为对照处理的63%,I2水平下返青期和拔节期受旱的处理产量最高,约为对照处理的75%。【结论】灌水定额和受旱阶段具有明显的交互作用,返青期和灌浆期为旱区冬小麦田间水分管理的关键时期,生产中需加强这两个生长阶段的田间水分管理以确保高产。