EPIC模型对华北平原冬小麦与夏玉米生长和产量模拟的适用性评价

为验证EPIC模型应用于华北地区农业生产的适用性,利用禹城生态试验站的试验观测数据对该模型参数进行了修订,构建了适合华北平原的模型参数数据库,并分别验证了2003-2005年冬小麦、2004年夏玉米的叶面积指数、生物量和产量模拟的精度与适用性。结果表明,EPIC模型对禹城站冬小麦和夏玉米叶面积指数和地上部生物量的模拟值和实测值随时间的变化趋势大体一致,决定系数均高于0.81;EPIC模型对禹城站2004、2005年冬小麦产量的模拟误差分别为1.61%和-2.56%,对2004夏玉米产量的模拟误差为-2.60%。因此,该模型模拟产量的绝对误差低于2.60%,适用于华北平原冬小麦和夏玉米的产量评估。     

基于植被遥感信息的作物蒸散量估算模型--以华北平原冬小麦为例

本文基于作物系数法并结合植被遥感信息(MODIS/NDVI),提出一种能反映作物空间分布和土壤供水差异信息的作物蒸散量估算模型。利用该模型得到2000—2013年华北平原冬小麦的蒸散量,模拟结果与遥感蒸散产品吻合度较高(R2=0.952,RMSE=1.3×107 m3),并分析了冬小麦蒸散量和灌溉耗水量的时空变化。结果表明:1华北平原冬小麦蒸散量呈南高北低的格局。基于250 m空间分辨率上来看,山东省、河南省的黄河灌区以及太行山前平原的冬小麦蒸散量可达400 mm以上,中部平原区冬小麦蒸散量350 mm,滨海一带蒸散量200 mm。2冬小麦灌溉耗水量与其蒸散量格局相一致。在太行山前平原、河南省和山东省的引黄灌区,灌溉耗水量可达250 mm以上;河北平原北部由于冬小麦种植比例较低,灌溉耗水量100 mm。3近14年河北平原北部冬小麦播种面积下降明显,区域灌溉耗水量减少,地下水位下降趋势得到明显缓解。本文提出的作物蒸散量估算模型能够较好地用于确定较大区域作物蒸散耗水量,并可应用于区域作物灌溉量的评估与管理中。     

松嫩平原西部土地整理对盐渍化土壤的改良效果

为了研究松嫩平原西部土地整理对盐渍化土壤的改良效果,以吉林省白城市镇赉县土地整理项目区为研究区域,采用野外采样与室内分析相结合的方法,分析了原耕地、盐碱地和新增耕地土壤电导率、阳离子总量、阴离子总量、碱化度、pH值、有机质以及阳离子交换量等指标的差异。结果表明:在0~20和﹥20~40 cm土层上,新增耕地土壤电导率显著低于盐碱地44.9%和37.0%(P0.05),显著高于原耕地35.7%和58.6%(P0.05);新增耕地阳离子总量和阴离子总量均显著低于盐碱地(P0.05);盐碱地土壤碱化度在37.0%~38.2%之间,pH值接近10.0,为重度碱化土壤,新增耕地土壤碱化度在18.0%~21.6%之间,pH值低于9.0,为中度碱化土壤,其土壤碱化程度与原耕地接近;新增耕地土壤有机质显著高于盐碱地33.4%和61.3%(P0.05),在0~20 cm土层上显著低于原耕地21.5%(P0.05);新增耕地阳离子交换量比盐碱地提高16.7%和25.1%(不显著,P0.05),同时显著高于原耕地4.8%和11.0%(P0.05)。典范对应分析表明,土壤盐渍化、肥力指标和土壤离子组成与样地类型分布存在着空间上的有序关系,样地类型由盐碱地向新增耕地的变化,在土壤理化性质层面是盐渍化指标降低、肥力指标升高的过程;在土壤离子组成层面是HCO3-、CO32-和Na+等离子含量降低的过程。总体来看,松嫩平原西部土地整理能有效改良盐渍化土壤,但新增耕地土壤质量仍低于原耕地,建议在土地整理中通过完善灌溉与排水系统、将土地平整工程与深耕深松和增施有机肥相结合及采用生物措施等提升盐渍化土壤的改良效果。     

淮北平原Angstrom公式参数校正及太阳总辐射时空特征分析

为了解淮北平原太阳总辐射的时空特征,基于安徽省新马桥试验站内自动气象站2011-2016年的实测太阳总辐射Rs数据,分别采用最小二乘法和遗传算法对Angstrom公式中经验系数a,b值进行率定,对比分析2种率定值与FAO建议值计算ET0和Rs的差别;基于优选的率定参数,选取砀山、亳州、宿县、蚌埠及阜阳5个典型气象站点,对淮北平原太阳总辐射的时空分布特性进行分析.结果表明,FAO建议的经典参数a,b值并不适用于淮北平原,其较大估计了Rs和ET0.通过最小二乘法和遗传算法率定得出的a,b值均可有效提高Rs和ET0两者计算的准确性,且遗传算法率定的结果更优.1955-2014年的60 a内,淮北平原的日均Rs从北到南总体呈现逐渐降低的趋势,且平原北部下降幅度明显低于平原南部,1980年为主要转折年,1980年之前安徽省淮北平原年日均Rs年际下降趋势不明显,1980年之后年日均Rs年际下降趋势明显;Rs季节分布特征依次为夏季、春季、秋季、冬季,全年和各季度平均Rs在空间上呈现总体北高南低、局部有所差别的分布特征;此外,月尺度上Rs年内变化趋势呈现为单峰型分布,最大峰值出现在6月份,12月份最低.文中的研究成果可为淮北平原常规气象数据精确计算Rs和ET0提供参考.     

辽河平原北部草地类型特征及分布现状

为掌握辽宁省北部草地现状及群落特征,以辽河平原北部的彰武、康平、昌图、法库4县确权草地为范围,通过2年的野外详查,分析草地植被特征,并重新划分草地类型,运用ArcGIS 10.0软件勾绘出草地分布图。结果显示：25个调查样地共出现164种植物,隶属46科129属。根据水热、地形及植物群落结构特征,将调查区草地划分为疏林草地类、暖性灌草丛类和低平地草甸类3大类。其中,疏林草地类所含物种数最丰富,占到了总物种数的71.3%;疏林草地类和暖性灌草丛类以旱生植物为主,低平地草甸类湿生和水生植物相对较多。3类草地共出现8个草地型,疏林草地类2个,暖性灌草丛类3个,低平地草甸类3个,且均有乔木和灌木。与80年代相比,披碱草（Elymus dahuricus）、野古草（Arundinella anomala）、荻（Triarrhena sacchariflora）等中生植物占优势的草地型已消失,糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）、冷蒿（Artemisia frigida）等旱生植物的优势度有所增加,典型草原旱生植物分布区向东扩展。3类草地的分布具有明显的区域性差异：彰武县以疏林草地类为主,昌图县以暖性灌草丛类为主,而康平和法库县则以低平地草甸类为主。4县共出现草地斑块11 250块,其中50亩以下的占81.2%,100亩以上的仅占8.8%,草地分布零散而面积小。     

基于加权Voronoi图扩展断裂点的农村居民点布局优化

为探寻农村居民点布局优化的最佳方法,以三江平原腹地大榆树镇为研究区,构建农村居民点结节性指数评价体系,基于最邻近指数及变异系数确定居民点斑块的等级类型,通过加权Voronoi图扩展断裂点模型、空间点格局及两步移动算法,确定研究区农村居民点布局调整的最优方案。结果表明:(1)结节性指数大的居民点斑块主要分布于镇中心及交通干线附近,区位优势显著,且基础设施齐全,农机化水平高;结节性指数小的居民点位置较为偏远,且布局散乱。(2)中心村、基层村、迁移村和零星村的居民点数量分别为13,20,22,13,基于此提出了重点拓展、控制发展、迁移合并和重点整治4种布局优化策略。(3)通过加权Voronoi图扩展断裂点模型及两步移动算法确定了部分农村居民点的迁并方向,制定了大榆树镇农村居民点空间布局调整的最优方案。为三江平原地区农村居民点布局调整及农业生产提供理论依据。     

黄淮海地区土地利用转型与粮食产量耦合关系研究

土地利用转型包含显性形态和隐性形态的变化,而土地利用强度是土地利用隐性形态的重要指征,既可以反映出人类对土地的干预程度,又可以呈现出特定时期社会经济发展状态。本文以土地利用强度的定量测度为抓手,基于分县统计数据及遥感解译的土地利用数据计算了区域土地利用隐性形态的变化,探讨了区域土地利用转型与粮食产量的耦合关系。研究表明:(1)1990—2010年,黄淮海地区耕地利用强度不断增加,而村庄建设用地利用强度快速减少,且区域时空格局差异明显;(2)耕地利用强度-村庄建设用地利用强度-粮食产量耦合类型时空演化特征明显,"低-低-低"类型主要分布在环渤海湾地区,而"高-高-高"类型主要集聚于冀鲁豫交界地区;(3)土地利用转型推动粮食生产格局不断演化,二者耦合关系模式将呈现出由"拮抗"到"协调"的转化过程。综上所述,土地利用转型过程中,科学优化土地利用转型与粮食生产的耦合关系,对保障区域粮食安全有重要作用。     

基于光能利用率模型的松嫩平原玉米单产估算

区域作物产量估测对于农业用地管理、粮食安全和宏观调控具有重要意义。以中国重要的玉米主产区之一松嫩平原为研究区,利用2001—2013年长时间序列遥感和气象数据,基于光能利用率模型估算玉米生育期5—9月累积地上生物量,进而根据地面实测的玉米收获指数校正,建立了研究区玉米单产估算模型。结果表明:该模型估算结果达到了大范围估产的精度要求;2001—2013年松嫩平原年均玉米单产为12 397.44kg/hm~2,总体呈增加趋势。该区玉米单产空间分布差异显著,总体为西低东高。从玉米单产年际变化的空间分布来看,研究区91.7%的区域玉米单产均有所增加,尤其是在松嫩平原西部的白城、齐齐哈尔等地,增产趋势更为明显。松嫩平原南部地区玉米单产与降水间具有显著的正相关性,但与气温呈负相关性,而研究区其他地区玉米单产与降水和气温相关性不明显。     

豫东平原农业智能化气象灾害预警与防御系统研究

豫东平原农业智能化气象灾害预警与防御系统在实现了农业智能化的同时,根据豫东地区地理、气候和农业生产现状,在农业自动化灌排系统的基础上整合了农业气象监测服务系统、天气预报预警灾害防御系统,该系统可以根据气象预报预警信息自动、及时做出农事生产建议,能够自动根据土壤墒情、农作物生长状况进行灌溉、排水等。在不同地区,可以根据需要选用不同类型和功能的气象自动站,因地制宜,方便地进行农业、林业、园艺及灌溉等气象要素的监测,实现耕地园田化、灌排系统化、管理科学化、运行良性化、信息网络化、服务社会化,达到经济、社会、生态三大效益的统一。