基于红外热图像的棉花花铃期水分胁迫指数与光合参数的关系

[目的]分析棉花冠层水分胁迫指数(CWSI)与光合参数的相关关系,建立CWSI与光合参数的相关模型,为CWS1用于定量监测新疆棉花冠层水分胁迫状况的研究提供依据.[方法]在棉花生长的花铃期,利用Fluke热像仪获取2个棉花品种4水平水分处理冠层的红外热图像,运用图像处理技术,提取棉花冠层受光叶片的温度,并将湿人工参考表面(WARS)的温度运用到Jones定义的作物水分胁迫指数(CWSI)的经验公式中,计算CWSI;同时,采用LI-6400便携式光合仪测得棉花叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),并探索棉花水分胁迫指数与其光合参数的定量关系.[结果]水分胁迫下CWSI值升高,而Pn、Gs和Tr值相应降低.花铃期的4个关键生育时期CWSI分别与Pn、Gs和Tr呈极显著的线性负相关关系,CWSI与Pn、Gs和Tr的平均相关系数分别为rCWSI-Pn=-0.8823**、rCWSI-GS=-0.9073**和rCWSI-Tr,=-0.9356**.[结论]棉花水分胁迫指数CWSI与光合参数Pn、Gs和Tr同步反映棉花冠层的水分状况.     

基于无线传感器网络的茶树田间参数自动采集系统

为了精确判断茶树水分胁迫情况,以Idso的作物水分胁迫指数(CWSI)模型中的参数为监测对象,研制了一套茶树水分胁迫田间参数自动采集系统,实现对表征茶树发生水分胁迫的茶树自身生理参数及茶树田间物理环境参数的自动监测.系统通过不同的传感器节点分别监测茶树的冠层温度、田间的土壤湿度和土壤热通量、太阳净辐射、风速及空气温湿度.通过所采集的上述参数,结合CWSI模型,便可精确计算出茶树水分胁迫指数,用于指导灌溉,避免茶树发生干旱胁迫或过度灌溉.系统充分利用了无线传感器网络的便捷性,各传感器节点所采集的参数以多跳的方式无线传输至远端的上位机节点,上位机节点可以本地存储参数,也可通过串口,输送至电脑上.系统经过重新标定,也可用于监测其他作物的水分胁迫情况.     

茶树的作物水分胁迫指数、光合有效辐射强度与光合参数的关系

构建茶园环境信息监测系统,研究作物水分胁迫指数、光合有效辐射强度等与光合参数的关系,为茶树灌溉管理、长势估计提供参考依据。通过直接灌溉方式,使得4个水分池土壤湿度为土壤田间持水量的90%、80%、70%、65%;利用无线传感器网络,实现对各水分池的冠层温度、空气温湿度、光合有效辐射强度进行测量,并根据Idso提出的作物水分胁迫指数经验公式,计算CWSI和CWSI/PAR;利用SYS-GH30D光合作用仪测得茶树叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度;研究数据间相关性,基于随机采样一致性进行线性回归分析,并利用决定性系数r²对线性回归分析结果进行评估。通过茶园环境信息监测系统采集环境数据,并计算CWSI与CWSI/PAR。结果显示,P_n、T_r、G_s与CWSI、CWSI/PAR均呈负相关,CWSI/PAR较CWSI与光合参数更具相关性,能够实现光合参数的估计。CWSI/PAR能够同步反映茶树P_n、T_r、G_s参数的变化状况。通过对冠层温度、空...     

基于冠层温度棉花水分胁迫指数与高光谱植被指数的关系

[目的]用红外热图像提取棉花水分胁迫指数(CWSI),并用高光谱遥感植被指数对棉花的CWSI进行遥感估算,为红外热图像和高光谱遥感监测作物水分状况提供科学依据.[方法]通过Fluke热像仪和ASD非成像高光谱仪,分别获取棉花2品种4水平水分处理5个关键生育时期冠层的红外热图像和高光谱数据;对红外热图像进行技术处理,基于Jones定义的作物水分胁迫指数CWSI公式,计算CWSI;与高光谱数据转换得到的4种高光谱植被指数进行回归分析.[结果]CWSI与4种高光谱植被指数均达到了1;极显著的线性相关关系;其中红边归一化植被指数RENDVI与CWSI呈最高的线性负相关关系,利用它们的相关模型方程,估算CWSI,实测值与估算值之间呈极显著的线性相关(r=0.8399**,n=30,α=l;).[结论]红外热图像与高光谱遥感技术的结合,可以精确地对棉花水分胁迫指数CWSI进行遥感估算,更好的诊断棉花水分状况.     

基于作物水分生产函数和胁迫指数的棉花产量估算模式

将作物水分胁迫指数(CWSI)与作物水分生产函数相结合,得到了用CWSI表示的作物水分生产 函数,进而推导出基于作物水分生产函数和CWSI的作物产量估算模式。该估算模式利用了易于获取的红外遥感 数据,克服了水分生产函数中作物蒸发蒸腾量准确资料难于获取的限制,并且通过CWSI和作物水分生产函数的 耦合使该估产方法具有一定的物理意义。经大田膜下滴灌棉花实测资料检验表明,该模型计算值的相对误差基本 保持在10％左右。     

基于冠层温度的夏玉米旱情指数理论模型和经验模型的比较

对水分胁迫指数(CWSI)的经验模型和理论模型在华北平原夏玉米中的应用进行了对比,分析了2种模型与土壤含水量以及叶水势之间的关系,对比了2种模型得到的CWSI的日际变化.结果表明,经验模型经常性地溢出0～1的范围,理论模型则很少出现溢出0～1的范围,经验模型的日际变化较理论模型大,理论模型1 d中得到的CWSI变化很小;2种CWSI模型与土壤含水量均显著相关,可用于指导作物灌溉时间;CWSI理论模型与夏玉米叶水势的相关性较好,更能反映作物本身的水分状况.     

基于机器学习的油青菜心水分胁迫研究

目的 以油青菜心Brassica chinensis var. parachinensis为试验对象,基于冠层温度研究其生长过程中的水分胁迫变化规律,并利用机器学习方法,以水分胁迫指数(Crop water stress index, CWSI)和光合有效辐射预测光合作用速率。方法 试验期间,在营养生长阶段(V期)和生殖生长阶段(R期)对油青菜心进行不同田间持水量处理,采集冠层温度、空气温湿度数据,建立无蒸腾作用基线(上限方程)、无水分胁迫基线(下限方程),通过经验公式计算CWSI。利用基于密度的空间聚类方法和空气温度研究油青菜心的冠气温差上限分布情况,选取固定值作为上限;以CWSI经验公式为基础,使用不同温度定值的无蒸腾作用基线计算CWSI,验证聚类效果。为更简便获取光合作用速率,使用4种机器学习方法：最邻近节点算法(k-Nearest neighbor,KNN)、支持向量回归(Support vector regression,SVR)、极端梯度提升法(Extreme gradient boosting,XGBoost)、随机森林(Random forest,RF)进行预测,并对比预测效果。结果 在不同田间持水量处理下,CWSI能较好地监测油青菜心水分胁迫状况。通过聚类分析,将V期和R期冠气温差上限分类到2个簇中,得到簇心分别为3.4和4.2 ℃,与CWSI经验公式计算值显著相关,表明使用固定值作为油青菜心冠气温差上限值具有可行性。KNN、SVM、XGBoost和RF预测模型均取得较好效果,相关系数分别为0.873、0.877、0.887和0.863。结论 机器学习方法可用于油青菜心光合作用速率的预测,可以避免使用大型笨重仪器,降低对油青菜心叶片的损伤,减少测量时间。     

作物冠层温度测定及其与水分关系研究

作物冠层温度与水分的关系研究是目前作物生理学的一个研究热点,其研究成果对指导作物栽培中灌水实践具有广阔的前景。本文总结了目前部分国内外研究者测定冠层温度的主要方式,测定时间、测定仪器,介绍了目前国内外利用作物冠层温度判断水分状况的主要指标体系和计算模型;根据前人的研究结果,以水稻、棉花、玉米为例分析了作物冠层温度和土壤水分供应的关系,明确了作物冠层温度与水分利用效率之间的关系。最后指出了CWSI在指导作物灌水实践中仍然存在一些不足,提出了未来需要重点科研攻关的方向。     

基于叶气温差的温室作物水分胁迫指数的试验研究

在作物水分胁迫指标(CWSI)的计算中,需要确定Idso经验模型的下基线,下基线的精度影响着CWSI的计算结果。本文以设施温室内处于生长期的黄瓜幼苗作为测试对象,分析了太阳净辐射(Rn)和水汽饱和差(VPD)对叶气温差的影响,结果表明:在充分供水条件下,当Rn≥580~600μmol/m2s时,黄瓜的叶温通常高于气温,造成Idso模型下基线的计算误差较大。叶气温差与Rn和VPD的线性相关,相关系数R2分别为0.73和0.61。因此,文中以Rn和VPD为参数,建立了温室作物水分胁迫指标的下基线线性回归方程:dTl=1.8148-0.0033Rn-0.7778VPD。试验表明对比Idso经验模型中下基线的计算结果,该方程的计算值与测量值相关系数R2达到0.8以上,有效提高了经验模型的计算精度。     

基于EFAST方法的AquaCrop作物模型参数全局敏感性分析

【目的】敏感性分析是作物模型本地化过程中的重要环节,对作物模型的校正与应用有重要的意义。【方法】本研究以国家精准农业示范研究基地2012—2013、2013—2014和2014—2015年冬小麦试验为研究对象,采用全局敏感性分析方法扩展傅里叶幅度检验法(Extended Fourier Amplitude Sensitivity Test,EFAST)对AquaCrop模型42个作物参数进行敏感性分析,以评估模型在北京地区的敏感参数。【结果】(1)对干生物量敏感作物参数是:水分和温度胁迫参数(生物量生产的最小生长度(stbio),引起冠层早衰的土壤水分消耗上限(psen))、生物量和产量参数(归一化水分生产力(wp))、蒸散参数(作物冠层形成后到衰老之前的作物系数(kcb))、作物冠层和物候发展参数(冠层生长系数(cgc),从播种到出苗时长(eme),最大冠层覆盖度(mcc),冠层衰老系数(cdc),从播种到成熟的时长(mat),产量形成过程中收获指数的建立长度(hilen))。其中stbio,kcb,wp和cgc 4个作物参数敏感性指数最大;(2)对冠层覆盖度最敏感的参数是:作物冠层和物候发展参数(cgc,mcc,每公顷株数(den),出苗率达到90%时的土壤覆盖度(ccs),mat和cdc)、根区发展参数(最大有效根深(rtx))、水分和温度胁迫参数(psen)、蒸散参数(kcb);(3)对产量最敏感的参数是作物冠层和物候发展参数(从播种到开花时长(flo),mat,cdc,hilen和从播种到开始衰老时长(sen))、水分和温度胁迫参数(psen)、生物量和产量参数(参考收获指数(hi)和wp)、蒸散参数(kcb)。【结论】利用EFAST方法对AquaCrop模型中的作物参数进行一阶和全局敏感分析,最大干物量的敏感性分析结果以及干生物量随时间变化的敏感性分析结果显示,敏感性参数的选择上差异不大,但排序上存在较大的差异,最大干生物量的敏感性分析不能分析作物参数对干生物量在整个生育期的影响,结果不全面;冠层覆盖度随时间变化的一阶和全局敏感性分析结果显示,在敏感参数的选择和排序上均有较好的一致性,全局敏感性分析中作物参数的敏感性指数更高,对冠层覆盖度的影响表现得更明显。本研究结果用于AquaCrop模型本地化,可提高该模型在北京地区的模拟效率和模拟精度。     

济南近60年冬季气温变化特征

[目的]研究近60年济南冬季的气温变化特征。[方法]选取1951～2010年济南地面观测站冬季月平均气温、最高和最低气温资料,采用线性趋势、5年滑动平均、距平等统计分析方法,对近60年来济南冬季平均气温、最高和最低气温变化特征进行分析,探讨其历史演变趋势及年代变化特征。[结果]近60年来济南冬季平均气温、最高、最低气温均呈波动式缓慢上升态势,升温态势明显,尤以最低气温增幅最大,说明最低气温的变化比最高气温更敏感,冬季气候变暖主要来自最低气温升高的贡献。从年代变化来看,冷冬大多出现在70年代以前,之后呈明显减少趋势;相反,在70年代之后暖冬呈增长态势,暖冬现象在2000年以后有所减缓;20世纪50～90年代冬季气温呈现台阶式增暖趋势,进入90年代冬季平均气温出现跳跃增暖态势,进入21世纪气温呈现回落趋势,但冬季气温整体还是呈上升趋势。济南人口增加,使城市化进程加快、城市热岛效应加剧,是济南气候变暖的一个重要因素。[结论]该研究为了解济南地区的长期气候变化趋势及其是否与全球气候变暖的背景相一致提供理论依据。     

近54年济阳县气温变化分析

利用1962—2015年济阳县气象资料,采用统计分析方法,分析了近54年来济阳县气温变化规律。结果表明,近54年来济阳县气温总体呈上升趋势,20世纪60—80年代属偏冷期,90年代—2015年平均气温显著增高,特别是90年代后期—2015年,属显著偏暖期。     

珲春盆地近50年热量条件及低温冷害的变化特征分析

利用一元线性回归、滑动平均等方法统计分析1960~2007年48年来珲春市年平均气温变化特征及日平均气温稳定通过0、5、8、10℃的积温和持续日期、初霜日、终霜日、无霜期、≥30℃高温日数的年代际变化。结果表明,珲春市气温在全球气候变暖的背景下也在上升,年平均气温增温率为0.37℃/10年,各界限积温每10年增幅在60~80℃,各界限温度持续日数和无霜期在20世纪90年代后分别增长了7 d和22 d,≥30℃高温日数增长3 d。低温冷害在气候变暖的背景下,尤其是进入2000年代夏季气温持续偏高的影响下明显减少,冷期中以延迟型和混合型冷害为主,暖期里以障碍型冷害为主。     

真空冻干大蒜片最佳工艺参数研究

应用真空冻干技术加工脱水蒜片,利用大型设备获得优质大蒜粉生产的最佳工艺参数。经研究,冷冻干燥量佳工艺条件为：干燥室压力30～60Pa,加热介质温度约53℃,冷阱温度约-60℃。     

Effects of temperatures on the development and reproduction of the armyworm,Mythimna roseilinea: Analysis using an age-stage,two-sex life table

The armyworm Mythimna roseilinea(Walker) is a major pest of grain crops in South China. So far little is known about its basic biology and ecology, making prediction of population dynamics difficult. This study examined the relationships of individual development and population growth with temperature based on an age-stage, two-sex life table of M. roseilinea reared on maize in the laboratory at 18, 21, 24, 27 and 30°C. The highest values of net reproductive rate(R_0) and fecundity were observed at 21 and 24°C, respectively. Both the intrinsic rate of increase(r) and finite rate of increase(λ) increased significantly and mean generation time(T) decreased significantly with increasing temperature. M. roseilinea was able to develop, survive and lay eggs at all temperature regimes tested. Development rates of the egg, larval, pupal, as well as the whole pre-oviposition stages had a positive linear relationship with temperature. The calculated development threshold temperatures of egg, larval, pupal, pre-oviposition and total pre-oviposition stages were 13.29, 8.39, 14.35, 7.42, and 12.24°C, respectively, and their effective accumulated temperatures were 63.59, 445.00, 211.11, 89.02, and 698.95 degree-days, respectively. These results provide insight into temperature-based phenology and population ecology of this insect pest and will allow population prediction and management available in the field.     

玉米灌浆期间气冠温差与产量的关系

用CB-0241型红外测温仪研究了玉米灌浆期间气冠温差与产量的关系.结果表明,在玉米灌浆期间,两个密度下的玉米品种气冠温差都随生育进程呈现升—降—升—降的趋势,并且6×104株.hm-2种植密度的玉米品种在吐丝后20 d左右和35 d到成熟这两个阶段的气冠温差与产量之间具有很好的相关性.     

大连地区夏季特种地温特征分析

对近10年大连站沥青下垫面温度观测数据年、月数据进行分析,并对不同天空状况条件下的特种地温、地面温度和气温进行了对比,结果表明:特种地温温度变化最为剧烈,地温与之相近,而气温变化较平缓;三者的差异在14:00最大达17℃,8:00、20:00差值较小;晴天和多云天气条件下各时次特种温度与气温的差值相差不大,14:00都约为20℃,而阴天条件下两者差值相对较小,14:00仅为12℃;8:00、20:00各种天空状况条件下,三者温度相差均不明显。此结论可以在特种地温订正预报中加以应用,也可以在考虑特种路面作业时作为参考。     

张家港乡镇温度订正方法研究

三农问题是关系国计民生的根本性问题,做好乡镇预报服务是农业农村公共服务的重要内容之一。本文利用2016～2022年国家气象观测站和8个乡镇区域站的气温资料,依据温度订正法,分析订正各区域站最高、最低气温。结果表明,国家气象观测站和区域站的日最高、最低气温差异不大,而极端高温和低温具有明显区域性差异。因此,在气温起伏较大的冬、夏两季,可在国家站预报的基础上,对各乡镇的最低、最高气温极值进行一定的修正,从而更好提高乡镇预报中气温预报的准确性。     

太岳山油松人工林土壤温度状况的初步研究

该文在定位观测的基础上，研究了太岳山油松人工林生态系统生长季节的土壤温度分布、温度梯度以及热力流向；从定性走向定量，为林业生产活动提供理论依据。     

低温菌株的筛选及对堆肥温度的影响

为解决北方低温季节牛粪大量堆积问题,将筛选的糖、淀粉、蛋白质和纤维素分解菌株复配,优化出组合菌剂(T1+DF2+D2+D5+XB1+XA2),研究低温下优化组合菌剂对低温牛粪堆肥起温的影响。结果表明,在室外-20℃低温下,牛粪接种优化组合菌剂后物料迅速升温,48h达55.8℃,第4d达64.9℃,高温期维持8～9d,发酵周期缩短至15d,而未加菌和加常温发酵剂的对照则一直未进入高温期。说明添加低温复合发酵剂能使低温下牛粪堆体迅速升温,进入高温期,完成无害化,缩短发酵周期。