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。     

春季麦田管理的中心任务与措施

严冬己过,大地回春。南方的冬小麦已经蓬勃生长,进入起身拔节期,北方的冬小麦也即将开始返青。冬小麦返青拔节期是决定每亩总分蘖数、总穗数和穗子大小的关键时期。这个阶段的田间管理措施能否跟得上、或运用得当与否,对于冬小麦产量起着决定性的作用。因此,返青拔节关是夺取小麦丰收的主要战役,必须抓得“早、稳、巧、狠”,因时、因地、因苗制宜地制定管理措施,胜利地渡过返青拔节关、为争取今年小麦大丰收打下良好基础。     

基于LST/VI的冬小麦农田含水量监测研究

利用MODIS数据提取了7种不同植被指数(LST/VI)作为遥感参数,将其与地面实测含水量进行相关性分析,探索不同植被指数与土壤、植株含水量的关系,旨在为山西省冬小麦农田含水量监测提供科学依据。结果表明:与植被供水指数相比,LST/DVI和LST/RDVI在拔节期进行冬小麦干旱监测较好;而在抽穗期LST/PVI、LST/SAVI可代替LST/NDVI来监测冬小麦干旱;成熟期利用LST/PVI进行干旱监测,其效果明显好于LST/NDVI。     

基于MODIS EVI时序数据的冬小麦种植面积提取

基于MODIS EVI构建的时间序列谱,结合冬小麦生育期形态变化特征,提取了河南省冬小麦种植面积.结果表明,冬小麦在EVI特征空间中具有独特的序列谱相特征,返青期后冬小麦整体EVI表现为逐渐升高,EVI在开花期后下降,灌浆后期快速降低;采用决策树分类方法实现冬小麦分离提取,整个河南省冬小麦识别面积与官方统计面积仅相差482.00×103 hm2,精度达到90.88％;EVI时间序列谱反映的作物生长过程的生理意义明确,采用MODIS EVI时间序列谱的遥感分类方法可以较好地实现冬小麦的遥感分类提取,满足冬小麦的长势监测和遥感估产的需要.     

2016-2017年度山东济阳冬小麦全生育期气象条件分析

利用山东省济阳国家农气基本站2016-2017年度冬小麦全生育期的实测资料,探讨了冬小麦主要发育期有利气象条件,评价了气象条件对冬小麦生长和产量的影响.结果表明,2016-2017年度济阳越冬前积温足,墒情好,冬小麦平均分蘖和次生根较上一年偏多,小麦安全越冬;返青后至抽穗期间气温偏高,光照足,降水多,利于冬小麦返青后快速生长;灌浆期间气象条件有利于小麦灌浆和增加千粒重.     

基于MODIS数据的河南省冬小麦长势监测研究

利用MODIS卫星数据提供的红波段和近红外波段(分辨率为250 m)计算冬小麦的NDVI,建立NDVI值和麦苗长势的对应关系。利用河南省冬小麦面积分布图层数据,去除非小麦信息。将全省划分为5个遥感监测生态区,利用历史数据做出每个生态区的多年平均NDVI值随日期变化曲线,将需要分类的NDVI合成图和变化曲线进行比较进而对冬小麦进行分类。叠合行政区划图层,以行政区划为单元进行统计输出,监测河南省冬小麦长势。     

气候变化对临沂冬小麦主要生育期的影响及适播期研究

为了研究气候变化对临沂市冬小麦生产的影响,确定合理播期和适宜的田间管理措施。利用2001—2021年临沂市气象资料和农业农村部门苗情调查数据,同时参考1962—2000年临沂市历史天气数据,采用线性趋势性预测对小麦生育期温度、积温以及主要生育期日期和持续时间进行变化规律分析。结果表明:临沂市冬小麦适播期和各生育期均对气候变化发生了不同的响应,适播期为10月8—19日,最佳播期为10月11—14日;分蘖期出现反复降温频率变高,促进了小麦冬前抗寒锻炼,利于形成壮苗;冬前积温增多和越冬期延迟,间接推迟了适播期,为上一季玉米晚收创造了条件;返青大幅提前和返青后积温显著增加,大幅缩短了小麦停止生长和越冬时间,增加了冬小麦实际生长时间,有利于冬小麦苗情转化;拔节期大幅提前,使小麦更容易遭受晚霜冻(冷)害和倒春寒;4月和5月温度下降为小麦抽穗、扬花、灌浆提供了更好的气候条件,特别是5月温度下降既减少了干热风的发生机率又利于小麦后期灌浆。确定了临沂市冬小麦适播期,为小麦全生育期田间管理和高产栽培提供了依据。     

气候要素、品种及管理措施变化对河南省冬小麦和夏玉米生育期的影响

为揭示气候要素和品种及管理措施变化对冬小麦和夏玉米生育期的影响,利用1980—2014年河南省30个冬小麦站点和18个夏玉米站点的物候观测资料和逐日气象资料,通过一阶差分结合逐步回归的方法分析生长季温度、降水和辐射3个气候要素变化以及品种及管理措施变化对冬小麦、夏玉米全生育期和各生育阶段长度的影响。结果表明:1)河南省冬小麦返青期推迟,拔节、抽穗和成熟期提前;返青-拔节期、拔节-抽穗期分别缩短了4.8±1.9和3.3±0.9 d/10年,抽穗-成熟期延长了2.3±0.8 d/10年,全生育期长度无显著变化趋势。夏玉米大部分站点物候期变化趋势不显著;44%的站点全生育期延长,主要表现在抽雄-成熟期延长2.5±1.4 d/10年。2)冬小麦生长季温度升高,33%的站点降水减少,总辐射无显著变化趋势;气候要素变化主要发生在返青-拔节期。夏玉米生长季温度升高的站点占39%,降水量无显著变化趋势,39%的站点日均总辐射减少;温度升高主要发生在出苗-拔节期,日均总辐射减少主要发生在出苗-拔节期和抽雄-成熟期。3)冬小麦全生育期长度对温度、降水和辐射变化均较敏感,夏玉米全生育期长度对温度和辐射变化敏感。温度、降水和日均总辐射变化使河南省冬小麦全生育期平均缩短了6.3±4.2 d/10年,使夏玉米全生育期平均缩短了0.8±0.9 d/10年;而品种等其他因素使冬小麦和夏玉米全生育期分别延长了5.2±5.4和2.6±2.6 d/10年。气候要素变化缩短了河南省冬小麦和夏玉米的生育期,品种及管理措施等因素改变减缓了气候的负作用。但是各要素变化对河南省冬小麦、夏玉米全生育期、各生育阶段长度的影响仍存在较大的不确定性。     

基于MODIS多时相数据的冬小麦种植面积提取方法研究

以河南省作为研究区域,采用冬小麦返青及拔节期间的高光谱数据MODIS-NDVI 16 d合成数据集,利用遥感手段对河南省冬小麦面积进行估测。利用剔除非耕地后的数据,使用最小噪声分离(MNF)的方法进行数据压缩处理,并基于连续最大角突锥模型的线性混合像元分解法进行估测计算。估测结果与当年河南省实际统计数据相比,在特殊气候影响下,其相对误差也仅在0～7%,说明这种方法提取效果较好,在农作物面积估测中具有较强的应用价值。     

基于Landsat TM影像的冬小麦拔节期主要长势参数遥感监测

[目的]强化冬小麦长势遥感监测机制,为田间生产管理提供信息支撑.[方法]以2007-2009年试验实测数据为基础,以Landsat TM影像为数据源,分析试验样点拨节期冬小麦主要长势参数与品质、产量以及卫星遥感变量间的相关性,分别建立及评价了TM影像遥感变量监测冬小麦拔节期叶面积指数(LAI)、生物量、SPAD值和叶片氮含量(LNC)的模型.[结果]冬小麦拔节期,选用中红外波段的反射率(B5)、归一化植被指数(NDVI)、DSW5和绿波段的反射率(B2)等遥感变量分别反演冬小麦的SPAD值、生物量、LAI和LNC是可行的;SPAD值,生物量、LAI和LNC遥感监测模型的精度较高,以此为基础,制作出了具有实际农学意义的冬小麦拔节期不同等级SPAD值、生物量,LAI和LNC遥感监测专题图,实现了主要长势参数空间分布量化表达.[结论]研究结果可为广大农学家、农业部门决策者和田问管理人员提供及时的农情信息.     

基于时间序列MODIS LST产品的重构研究

利用遥感数据可以对地球资源环境进行大面积连续监测,得到更为精确的研究结果,MODIS LST数据因其优化的时空分辨率成为较理想和常用的数据源。同时,遥感数据由于受到云、气溶胶以及传感器角度等影响均存在不同程度的噪声污染、数据缺失等问题。针对该现象,以河南省为研究区域,以MODIS LST数据为研究对象,利用谐波分析方法对河南省2011年全年每天四个时刻的MODIS LST 时间序列数据进行重构。结果表明,利用该方法重构的数据可对MODIS缺值70%以上的影像进行弥补,并且60%以上影像误差可控制在3℃以内,能得到较好的重构结果;同时重构LST数据与相应气温数据相关性大部分在0.8左右,能够较好拟合LST的变化趋势。     

基于CBERS遥感的冬小麦长势分级监测

应用遥感信息技术,可实时对冬小麦长势进行分级监测预报,便于农业部门及时制定和实施相应的管理措施,达到目标化生产的目的。以江苏省姜堰市为例,进行了基于中巴资源卫星(CBERS-02)遥感的冬小麦拔节期长势分级监测研究。经过计算机分类和人机交互式判读解译,结合GPS样点信息校验,冬小麦面积解译精度在90%以上。利用遥感植被指数反演叶面积指数(LAI)等长势信息,对整个区域的冬小麦长势状况进行分级监测。叠加样点的实测数据校验,监测精度达到85%以上,最终制作区域的冬小麦长势分级专题图,并对各长势状况进行了分析。结果说明,中巴资源卫星影像数据可以满足区域冬小麦长势监测要求,并可在实际生产中进行推广应用。     

运城盆地不同播期小麦春季冻害风险评价

为评价山西南部地区不同小麦品种在不同冬前积温下的春季冻害风险,明确适应当前气候变化的适宜播期和品种,分别于2017-2018霜冻发生和2018-2019霜冻不发生的两个不同气候年型,在山西运城盐湖区采用播期、品种二因子裂区试验设计,对3个不同生态类型小麦品种(济麦22、周麦18和西农529)在不同冬前积温下的春季冻害风...     

基于有效积温的冬小麦返青后植株三维形态模拟

【目的】基于有效积温,利用三维建模技术,实现小麦生长模型与形态模型的有机结合,真实表达环境因素对小麦生长发育和形态结构的影响,最终实现小麦生长过程的三维可视化,为小麦作物生长动态预测、栽培管理调控、作物株型设计等提供重要参考。【方法】以天津地区主要推广小麦品种衡观35、济麦22和衡4399为材料,于2015—2016年冬小麦生长季内开展不同小麦品种和施氮水平的田间试验,采集各品种冬小麦在不同施氮水平下的叶长和最大叶宽等形态数据,通过分析各品种冬小麦返青后形态数据和有效积温的定量关系,用Logistic方程构建了冬小麦返青后叶片叶长、最大叶宽模拟模型,并对该模型进行检验;基于该模拟模型,计算各品种冬小麦返青后每个生长日的形态数据,借助OpenGL和NURBS曲面造型技术,构建冬小麦几何形态模型,最终实现冬小麦生长模型与形态模型的结合,实现了冬小麦返青后生长过程可视化。【结果】在不同品种、不同施氮水平下,小麦叶长回归方程R2值在0.772—0.983之间,F值在10.153—340.191之间,且Sig小于显著水平0.05,最大叶宽回归方程R~2值在0.853—0.999之间,F值在17.371—4 359.236之间,且Sig小于显著水平0.05,表明上述模型拟合度和显著性均较好。经数据检验,叶长模型绝对误差在0—3.88 cm之间,根均方差(RMSE)值在0.24—1.95 cm之间,最大叶宽模型绝对误差在0—0.28 cm之间,RMSE值在0.02—0.15 cm之间,表明所建模拟模型精度较高,该模型对不同品种冬小麦返青后的叶片生长具有较好的预测性;基于所建模拟模型计算冬小麦返青后逐日形态数据,可构造不同品种、不同施氮水平下的冬小麦植株形态,可逼真模拟冬小麦返青后植株动态生长过程。【结论】基于有效积温构建的冬小麦返青后叶长和最大叶宽模拟模型,可较好预测冬小麦返青后叶片生长状态,可实现小麦生长模型和形态模型的有机结合,实现不同品种冬小麦在不同施氮水平下的叶片生长可视化。     

基于机载多光谱的冬小麦返青期土壤墒情反演

准确快速得获取冬小麦地块的土壤墒情,可为高效利用水资源、实现精准灌溉提供参考。为此,特在江苏省张家港市获取返青期冬小麦种植区的无人机多光谱遥感数据,并同步测定2个深度（10 cm和20 cm）的土壤墒情,通过遥感图像提取光谱反射率,计算归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）和垂直干旱指数（PDI）,进行共线性分析后,分别运用逐步回归法、岭回归法和偏最小二乘法,构建针对不同深度土壤墒情的反演模型,并基于最佳反演模型绘制试验区不同深度土壤的墒情反演图。结果表明,用逐步回归法构建的模型在10、20 cm深度土壤墒情反演中的决定系数分别达到了0.885、0.782,建模精度最优,且针对10 cm深度土壤墒情的反演效果优于20 cm。研究结果可为冬小麦返青期土壤墒情监测方法的选择提供参考。     

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。     

不同耕作方式麦田土壤温度及其对气温的响应特征——土壤温度特征及热特性

 【目的】研究耕作方式对冬小麦田土壤温度和热特性的影响规律。【方法】于河北省栾城县设置翻耕、旋耕和秸秆覆盖免耕处理,采用热脉冲-时域反射技术监测2004－2005年冬小麦生育期土壤温度及热特性,探讨了不同耕作方式下的土壤温度效应。【结果】耕作方式对土壤温度主要集中在冬小麦拔节前。相对于其它处理,免耕在气温降低阶段表现“增温效应”,在升温阶段表现“降温效应”,且达到极显著水平;免耕在播种-分蘖期降低土壤日均温0.69～1.02℃,推迟了冬小麦出苗2 d、分蘖7 d,缩短了冬前分蘖时间7 d,分蘖活动积温减少54.12～55.55 ℃?d;免耕越冬期具有较高土壤平均温度0.02～0.09℃和耕层土壤负积温0.87～2.25℃?d,但在越冬期稳定通过0℃以上晚7 d,低温持续时间长2～3 d,并推迟返青2～6 d;免耕完成返青消耗了更多活动积温21.54～29.15℃,造成拔节推迟5 d;免耕在冬小麦营养生长阶段降低累积温差123.43～148.62℃和日平均温差1.17～1.42℃。旋耕相对于翻耕推迟了返青4 d,减少活动积温8.55℃,增加累积温差25.19℃。不同耕作方式农田土壤容积热容量、热导率和热扩散系数无明显差异。【结论】从冬小麦生育进程上来说,热量资源利用效率以翻耕最高、旋耕居中、免耕最低;免耕缩小温度变化幅度不利于冬小麦生长发育,但有利于冬小麦保苗。免耕表现增降温效应的主要原因是秸秆覆盖而不是土壤物理性质的变化。     

近50年华北地区冬小麦生产的气候资源时空变化

通过计算华北地区近50年的降水量、初霜日、终霜日及冬小麦各生育时期的积温等农业气象指标,对该地区冬小麦生产的气候资源变化趋势进行了分析。结果表明,近50年来,华北地区的积温增加,霜期缩短,关键季节降水总体减少,冬小麦各生育时期等日线在空间上北移,小麦返青和拔节期的变化较明显。