基于条件植被温度指数的冬小麦主要生育时期干旱监测效果评价——Ⅱ.改进的层次分析法和变异系数法组合赋权

运用改进的层次分析法、变异系数法及主客观组合赋权法确定关中平原冬小麦越冬后主要生育时期干旱对产量的影响权重,建立关中平原五市2002—2009年每年的加权条件植被温度指数(VTCI)与冬小麦单产的一元线性回归模型,分析VTCI与产量间的线性关系。结果表明,变异系数法确定的加权VTCI与小麦单产的线性相关性不显著,渭南、咸阳及铜川的决定系数R²值均低于0.5;改进的层次分析法和组合赋权法确定的加权VTCI与小麦单产的线性相关性显著,除铜川外其余四市的R²值接近0.5,或者高于0.6,且组合赋权法的结果中西安的R²值达到0.7。基于改进的层次分析法和变异系数法的归一组合赋权法的结果优于其它 主客观组合赋权法的结果,为最优赋权方法,可用于评价冬小麦主要生育时期的干旱监测效果。     

应用Morlet评估不同生育时期干旱对小麦单产的影响

【目的】干旱是关中平原主要的农业灾害之一,分析关中平原作物不同生育时期干旱的演变规律及其对产量的影响程度可为抗旱减灾及作物稳产提供参考依据。【方法】基于关中平原2008—2013年的小麦单产数据和条件植被温度指数(VTCI)的干旱监测结果,采用小波功率谱和交叉小波功率谱作为特征时间尺度的度量指标,确定冬小麦各生育时期干旱对单产的影响程度,并构建小麦主要生育期的加权VTCI与单产间的线性回归模型。【结果】冬小麦单产与主要生育期VTCI的共振周期与各生育时期VTCI的主振荡周期类似;基于共振周期和主振荡周期确定的特征时间尺度,通过小波互相关度赋予的权重均能够反映冬小麦各生育时期干旱对其单产影响的相对重要程度,得到的加权VTCI与单产间的线性回归方程均达到极显著水平,对应单产模型的估测单产与实测单产的均方根误差分别为328.3 kg·hm~(-2)和344.8 kg·hm~(-2)。【结论】小波功率谱可用于分析作物不同生育时期干旱对其产量的影响,且拔节期干旱对小麦产量的影响最大,抽穗—灌浆期次之,乳熟期和返青期依次递减。     

山东省遥感干旱指数的适用性及干旱对冬小麦产量的影响

针对遥感干旱指数对干旱监测的精度和适用性问题,以山东省为研究区,基于MODIS和TRMM卫星遥感数据,选取2002年典型干旱年,计算归一化水分指数(normalized difference water index,NDWI)、归一化植被供水指数(normalized vegetation supply water index,NVSWI)、归一化降水量距平百分率(normalized percentage of precipitation anomaly,NPA),并与10 cm土壤水分数据进行相关性分析,结果显示NVSWI与土壤水分的相关系数最高,能够较好地表征农业干旱的严重程度,是最适合山东省旱情监测的干旱指数。之后采用NVSWI对2001—2015年山东地区的干旱进行时空特征研究和分析,并进一步分析不同生育期干旱对冬小麦产量的影响,结果表明,2001—2015年山东省整体干旱程度减弱,受干旱影响的区域主要集中在鲁西和鲁南地区;4—5月份干旱对冬小麦产量的影响较大,因此,在抽穗期和灌浆期对水分进行管理至关重要。     

基于支持向量回归的关中平原冬小麦估产研究

【目的】小麦产量估测为有关部门制定政策和经济计划提供依据,在粮食宏观调控中发挥重要作用。【方法】文章采用支持向量回归方法估测冬小麦产量,以陕西省关中平原的5个市(西安市、宝鸡市、铜川市、渭南市、咸阳市)作为研究区,将2011—2016年研究区内冬小麦4个生育时期(返青期、拔节期、抽穗—灌浆期、乳熟期)的条件植被温度指数、叶面积指数和每年的单产数据作为总样本,划分训练集和试验集。基于MATLAB平台和LIBSVM3.23软件包,建立研究区冬小麦产量回归预测模型,得到产量预测结果并评价模型精度。【结果】回归模型的决定系数为0.88,平均绝对百分比误差为6.12%,均方根误差336.39 kg/hm~2。【结论】支持向量回归模型拟合较为理想,有较高的预测精度和较强的泛化能力。回归时的重要参数有惩罚因子C和核参数σ,其中核参数σ对模型精度影响更大。研究表明用该回归模型进行冬小麦产量预测是可行的,支持向量回归方法在粮食产量预测领域有良好的应用前景。     

不同灌水量对黄淮海地区冬小麦叶绿素荧光及光保护特性的影响

以黄淮海地区5个主栽冬小麦品种为材料,在田间条件下分析了不同灌水次数对冬小麦叶绿素荧光特性的影响。结果表明,随着灌水次数的减少,叶绿素a+b（Chla+b）含量,叶绿素a/b,类胡萝卜素（Car）含量,PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）,光化学猝灭系数(qP)以及光能利用率（LUE）都呈降低趋势,而初始荧光（Fo）呈增加趋势,非光化学猝灭系数（NPQ）呈先增后降的趋势。不同冬小麦品种对灌水次数的生理响应不同,在各个灌水处理中光能利用效率较高的冬小麦品种矮抗58和郑麦366适宜种植的范围较广,在灌三次水处理(越冬水+拔节水+灌浆水)中光能利用效率较高而在灌两次水(越冬水+拔节水)或一次水(越冬水)光能利用率较低的冬小麦品种周麦18、豫麦49应该区划种植在水分条件较好或者有灌溉条件的地区才能发挥其品种的丰产优势。在干旱条件下矮抗58和郑麦366具有较高光能利用率的原因可能是有较强的光保护能力。     

旱灾持续将影响粮价涨跌

今春我国经历了一场严重的干旱,对冬小麦的生长造成了一定的影响,尤其是对北方的冬小麦影响较大。冬小麦的产量要占所有谷物全年产量的不到2成左右。旱情严重的北方冬麦区的产量占全国冬小麦产量的60％。一般认为单产的变化,在短期内主要是因为天气（当然种植利润的下滑,相关劳动力和肥料投入的下降,也会导致单产下降）。今年的干旱持续发展,使得我国小麦单产同比下降大约10％（在过去的二十五年,只有1998年小麦单产同比下降10％）。因为我国小麦从2006年起开始托市收购,     

唐山市冬小麦单产空间分布及预测研究

河北省唐山市是我国冬小麦分布东北缘,对其产量变化的分析可以为我国冬小麦次要种植区的生产与预测提供具体的研究实例。利用唐山市199个乡镇19年冬小麦单产与分县气象要素数据进行分析,对唐山市冬小麦单产进行了分区,建立了唐山市冬小麦单产气象预测模型,并根据地面实测产量数据对预测结果进行了验证。结果表明,利用气象数据进行本研究区单产估测,相对误差在3.0%以内,可较好的服务于县级、地区（市）一级的单产估测工作,为基层政府指导粮食生产提供科学合理的支持。     

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。     

基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率

【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R 2、RMSE和d分别为0.99、0.3 t·hm~(-2)、0.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m~(-3),2012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m~(-3),2013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m~(-3),正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用Aqua Crop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。     

基于哨兵2号时序影像的冬小麦空间分布研究

为获取当地精准、详实的冬小麦空间信息,为冬小麦种植区域规划提供技术支撑,本文基于多时间序列的归一化植被指数构建模型,估算了2018-2021年归一化植被指数（Normalize Difference Vegetation Index, NDVI）模型提取的冬小麦面积,获取其时空分布情况,并参考农业数据进行精度评定,研究了多时相指数模型与黄土高原冬小麦的相关性,探讨了多时相归一化植被指数模型对冬小麦提取的可行性。结果表明：(1)基于多时相NDVI模型,利用随机森林算法提取冬小麦具有较高精度。每年2、4、6月（越冬期、拔节期、乳熟期）为冬小麦识别的关键期,其构建的指数模型提取效果最佳。(2)单期遥感影像容易受到同期植被的干扰,多时相指数模型可以有效提高冬小麦提取的精度。分别对2018-2021年冬小麦提取,对提取结果进行检验,总体精度分别为91.16%、90.35%、94.26%。(3)基于Sentinel-2影像数据的甘谷县提取结果,近3年冬小麦种植面积整体呈现平稳态势。种植的时空分布上看,冬小麦主要集中于甘谷县中部断陷河谷地区,南北山区向中部种植区域逐渐增加,且分布在海拔在2 036 ...     

信阳地区冬小麦生育期水分供需及干旱特征

旱涝灾害是影响信阳地区农业经济发展的重要因素,分析信阳地区近50 a冬小麦生育期水分供需及干旱特征,可为冬小麦生产合理布局、合理用水以及防灾减灾政策的制定提供理论参考。基于信阳地区1962—2011年9个气象站点日尺度数据,通过估算冬小麦全生育期和各生育阶段有效降水量和需水量,计算水分盈亏指数,分析水分供需时空变化特征,并利用不同时间尺度标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)进行干旱特征研究。结果表明:冬小麦生育期需水量空间分布主要呈现西北部和东南部较高,而中部地区相对较低的特征,变化趋势以增加趋势为主;冬小麦生育期水分盈亏指数表明水分亏缺,西北部相对于中南部水分缺乏更为严重,变化趋势以减少趋势为主;冬小麦全生育期SPI值呈现不显著下降趋势,其变化幅度为0.125·10 a^-1,冬小麦冬前生长期、返青抽穗期和灌浆成熟期SPI值呈现不同程度的不显著减少趋势,而越冬期SPI值则呈现不显著的增加趋势;各生育阶段干旱发生状况存在差异,不同生育阶段轻旱发生频率和中旱发生频率亦存在差异,北部冬小麦生育期发生轻度以上干旱频率较高,西部和南部冬小麦生育期发生中度以上干旱频率较高。综上,信阳地区冬小麦生育期水分呈亏缺状态,各生育阶段的干旱状况存在差异。     

基于灾损的安徽冬小麦干旱灾害风险评估

为了解干旱对冬小麦生长发育及产量形成产生的重要的影响,基于作物水分亏缺指数(CWDIa)、累积湿润度指数(Ma)、综合气象干旱指数(CI)以及降水距平百分率(Pa)开展对比分析及在安徽省冬麦区适应性研究,最终选取CWDIa作为干旱致灾危险性最优指标。根据冬小麦期望减产率划分干旱危险性强度等级,计算超越致灾临界值频次,结合承灾体脆弱度及暴露度构建风险评估模型,开展冬小麦干旱风险评估研究。结果表明:受地理位置、承灾体脆弱性等因素影响,不同干旱风险等级频率空间差异明显,总体上冬麦区中北部干旱高风险频率较高,而南部高风险频率较低。1999/2000年典型年干旱风险也呈北高南低分布,减产率分布与干旱风险基本一致。由此可见,所构建的干旱风险指标及评估模型适用于安徽省冬小麦干旱风险评估,研究结果对于提升区域灾害风险管理和决策水平提供参考,以减轻干旱灾害造成的损失。     

冬小麦品种比较试验

对新引进的11个冬小麦品种进行了比较试验,结果表明,在天水干旱山区,天9470（旱白）、中200192、中X9610—4—5、兰天19号四个品种丰产性好,单产在6756-7569kg/hm^2之间;其中,中200192、中X9610—4—5两个品种抗病性最强。     

未来气温和降水变化对山西冬小麦产量的影响

【目的】冬小麦是山西省重要的粮食作物,气候变化对冬小麦产量影响显著。利用模型模拟评估气候变化对山西省冬小麦产量的影响,为山西省冬小麦种植规划提供重要科学依据。【方法】利用山西省 2017—2018 年气象资料和 2018 年县级冬小麦产量数据,采用 DNDC 区域模拟方法,对山西省冬小麦种植区单产进行模拟和验证;模拟未来 8 种气候变化情景（温度上升 1、2℃,降水减少 20%、10% 以及温度和降水耦合）对冬小麦产量产生的影响。【结果】DNDC 模型可以较好模拟出山西省冬小麦产量整体水平（4 335.6 kg/hm2）,总体平均误差为 4.63%,空间上的模拟误差主要由于山西省地形和气候差异导致。【结论】未来气候变化背景下,不同程度的增温对产量的影响不一,在温度平均升高 1℃情况下,山西省冬小麦单产下降 4.60%,而气温上升 2℃情景下,单产增加 16.44%;降水减少 10% 和 20% 情景下,产量均降低,说明水分依然是制约冬小麦产量的重要因子;但在增温和降水减少的耦合作用下产量增加 7.41%~15.84%。未来还需根据山西省种植特点,从轮作角度评估气候变化对农业的影响。     

AquaCrop模型对旱区冬小麦抗旱灌溉的模拟研究

【目的】根据干旱情况及时采取灌溉措施,对旱区抗旱以及提高水分利用效率具有重要意义。从大田农业的实际情况出发,研究AquaCrop模型在旱区的适用性及干旱年份抗旱灌溉模拟,为实现抗旱保产提供依据。【方法】于2012-2014年,在旱区陕西杨凌及杨凌周边区域进行冬小麦大田试验,采用2013-2014年揉谷试验区的冬小麦观测数据进行模型的参数调试,采用2012-2013年揉谷试验区和2013-2014年武功试验区的冬小麦观测数据进行模型的验证,从而获得AquaCrop模型在陕西杨凌及周边地区的模型参数。模型参数包括影响冠层生长的冠层增长系数、冠层衰老系数和最大冠层覆盖度,影响生物量积累的水分生产力,影响产量形成的参考收获指数等。然后根据调查的干旱年份2012-2013年的灌溉情况制定出4种灌溉情景,并利用参数本地化后的AquaCrop模型模拟2012-2013年4种灌溉情景对冬小麦生物量和产量的影响,通过模拟结果得出最优灌溉策略。最后比较2012-2013年揉谷试验区、2013-2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率。【结果】在冬小麦冠层覆盖度方面,AquaCrop模型模拟的冠层覆盖度和实测值之间的决定系数（R²）与均方根误差（RMSE）分别为0.464和8.0%。在冬小麦生物量模拟方面,AquaCrop模型模拟的生物量和实测值之间的R²和RMSE分别为0.889和1.622 t·hm^-2。在冬小麦产量模拟方面,AquaCrop模型模拟的产量与实测产量之间的RMSE为0.377 t·hm^-2。2013年为干旱年份,在播种后第77天进行冬灌并且在播种后第172天的拔节期再进行灌溉的两种情景获得最大的生物量;在播种后第77天进行冬灌、播种后第172天拔节期和播种后第200天抽穗期再分别灌溉,小麦产量最高,达到6.451 t·hm^-2。2012-2013年揉谷试验区、2013-2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率分别为1.84、1.69和1.82 kg·m^-3。【结论】AquaCrop模型能够较好地模拟旱区冬小麦的生物量和产量,并且AquaCrop模型模拟的干旱年份下不同灌溉策略的生物量和产量,基本可以说明不同灌溉时间和灌溉次数对冬小麦最终产量的影响。同时说明2012-2013年增加的2次灌溉使干旱年份冬小麦的产量水分利用效率超过正常年份。以上研究符合当地农业生产实际情况,说明AquaCrop模型可以为旱区抗旱保产提供依据。AquaCrop模型具有很好的应用前景,正逐渐成为一个重要的田间决策工具。     

冬小麦单产与气象因素关系研究——以山东省微山县为例

为了探讨山东微山县冬小麦生长期间的降水量、光照、气温等气象因素对其单产的影响系数;对气象因素变量间的相关性进行处理,运用正交多项式方法求解气象产量的Fisher积分回归模型,求出了气象因素对产量的影响系数。结果发现,苗期降雨有利于冬小麦单产增加,降水量每增加1 mm,单产增加1.65~2.25 kg/hm2;较高的气温有利于单产增加,每增加1℃,单产增加272.4 kg/hm2;越冬期：优良的光照有利于高产,光照每增加1 h,单产增加135.3 kg/hm2至166.5 kg/hm2;返青拔节期：3、4月的降水有利于单产的增加,每增加1 mm,单产就增加4.95 kg/hm2和4.2 kg/hm2。通过气象要素的产量系数,解释了气象要素如何影响冬小麦单产,这也为未来进行冬小麦产量预报与调控提供了理论基础。     

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。     

气候变化对三河地区冬小麦生产适应性研究

为了研究三河地区气候变化对冬小麦的生产适应性，对三河地区1980—2019年冬小麦各发育期的积温、降水量、日照时数的变化特征进行分析。结果表明，近40年来三河地区冬小麦各个发育期积温年变化普遍呈上升趋势，其中播种—越冬开始期积温变化趋势不太明显；降水量年变化播种—越冬开始、越冬开始—返青期呈上升趋势，其余发育期年变化均呈下降趋势，但总体趋势都不太明显，全发育期降水量年变化呈微弱上升趋势；日照时数年变化各发育期均呈下降趋势。对三河地区而言，气温和降水是影响冬小麦生长发育的主要气候因子，但由于冬小麦的整个发育期并不是全年降水量最多的集中时段，所以降水多的年份并没造成冬小麦减产，而降水少的年份由于人为的田间管理，及时进行灌溉，对冬小麦的产量影响也较小。冬小麦是大田作物，气温是限制冬小麦生长发育的主要气候因子，尤其是冬小麦的越冬期，冬季严寒或气温降幅过大，冬小麦易发生冻害，从而造成部分麦苗受冻致死，影响冬小麦的产量。     

基于多源遥感数据和EC-LUE模型的冬小麦产量估算

【目的 】及时、准确、无损地估算冬小麦产量有助于粮食生产管理和粮食安全。【方法 】文章使用Sentinel-2的红光波段和短波红外数据及MOD09Q1数据,使用ESTARFM融合方法,生成冬小麦生长期（3～6月）内8 d的NDVI高空间分辨率时间序列数据。结合MERRA-2气象同化数据,使用EC-LUE模型进行农作物总初级生产力（GPP）的模拟估算,并使用收割指数方法将之转化为冬小麦产量,将估算结果与美国农业部门公布的县级产量数据进行比较验证。【结果 】实验表明,Sentinel-2与MOD09Q1融合NDVI具有良好的融合精度,相关系数在0.60～0.87之间。基于融合NDVI估算的GPP相比MOD17A2H具有更好的空间细节和纹理。2017—2020年估算产量平均绝对误差MAE为8.41 bu/acre,平均相对误差为18.4%,均方根RMSE为9.7 bu/acre。【结论 】基准影像数量及其与预测日期的时间差会影响融合的精度,总体上能用于后续GPP模拟;EC-LUE模型较好地模拟了农作物的GPP水平和产量,在土地覆盖类型复杂的区域,可以提供更好的GPP空间变异信息,具有可移植性...     

唐山市冬小麦“3414”试验肥料效应研究

对唐山市4个县（市）2006／2007年冬小麦“3414”肥料效应试验结果进行分析,研究了冬小麦氮、磷、钾肥的肥料效应。结果表明：唐山市4县（市）冬小麦的基础产量（不施肥处理）差异较大;基础产量较高的县（市）,产量水平和最高产量也较高。利用数学模型对肥料效应进行分析,认为唐山市冬小麦的最佳推荐施肥量为氮肥（N）130kg／hm^2、磷肥（P2O5）100kg／hm^2和钾肥（K2O）80kg／hm^2。