基于GIS的近30年来松辽平原沙质荒漠化遥感动态研究

本文运用GIS、RS手段,以航天遥感MSS、TM、ETM为主要信息源,对松辽平原进行多时相、大面积沙质荒漠化遥感动态监测,从中探索松辽平原沙质荒漠化动态变化的规律,为经济发展和生态建设提供科学依据。研究结果表明:近30年来松辽平原沙质荒漠化面积变化呈现快速增加和缓慢减少两个阶段,即70年代中期到80年代末,松辽平原沙质荒漠化总面积呈快速增加趋势,动态度为-3.91%;而80年代末到本世纪初则呈缓慢减少趋势,动态度为0.82%。松辽平原沙质荒漠化的重心随之呈有规律的移动,沙质荒漠化面积增加时重心向东北方向移动,速率为3.08km/年。沙质荒漠化面积减少时重心向西南方向移动,速率为1.64km/年。     

豫南平原小麦主要农艺性状灰色关联度分析

为探讨小麦各主要农艺性状对产量影响的主次关系,运用灰色关联度分析方法,对2008、2009年两年小麦品比试验的结果进行分析。结果表明,产量高的品种其单位面积穗数和千粒重也相应较高,综合抗病性好的品种产量也较高;关联度大小依次为：单位面积穗数>千粒重>穗粒数>扬花期>成熟期>赤霉病>纹枯病>条锈病>白粉病。说明该地区与产量密切的主要农艺性状为单位面积穗数、千粒重、穗粒数。     

Quantifying the yield gap in wheat-maize cropping systems of the Hebei Plain, China

Wheat-maize double cropping is the most important cropping system on the Hebei Plain and is one of the most important cropping systems in China. In a scenario of greater food demand, and increasing water and rural labour scarcity, it is critical that the annual productivity of the system is improved in water-energy-cost efficient and low carbon ways. Based on farm surveys, this paper benchmarked the performance of wheat-maize double crops on the Hebei Plain during the 2004-2005 season. These farm yields were assessed both against experimental yields collected from on-farm maximum yield trials conducted during the same 2004-2005 season and relative to simulated estimates of the climate-driven potential productivity of the region.The survey of 362 farms in six counties of the Hebei Plain during the 2004-2005 season found wheat yields ranging from 3375 kg ha⁻¹ to 9000 kg ha⁻¹ with an overall average yield of 6556 kg ha⁻¹. Maize yields averaged 7549 kg ha⁻¹ and ranged from 3375 kg ha⁻¹ to 11,250 kg ha⁻¹. The aggregate production for the wheat-maize double crops grown in the 2004-2005 season averaged 14,105 kg ha⁻¹ across the six counties. This was 72% of the average production (19,586 kg ha⁻¹) recorded from on-farm trials conducted in each of the six counties and 60% of the simulated average production potential (24,147 kg ha⁻¹) for the Hebei Plain in the 2004-2005 season. Thus, the annual productivity of the current cropping system could be increased with currently available technologies by 28%, while a yield increase of 42% is possible if farm yields approach the simulated yield potential.Based on farmer interviews and field observations, a number of real and perceived reasons for the current yield gaps in farmers’ fields were recognised. For instance, irrigation at stem-elongation of wheat is a current recommendation, yet only a proportion of the surveyed farmers were able to follow this strategy due to lack of access to shared irrigation facilities. Improving the region's infrastructure to enable more timely irrigation of crops will be a necessary prerequisite to improved productivity.The results from the farm surveys and on-farm trials indicate that, with current recommended practices, farmers can improve their annual farm productivity and close the current yield gaps. However, the survey identified that increasing system performance and efficiency will require a focus on both agronomic and socio-economic issues.     

美国‘WL’系列苜蓿品种在北疆的引种试验

为筛选出适合新疆北部的苜蓿品种,引进‘WL168HQ’、‘WL343HQ’、‘WL363HQ’、‘WL354HQ’等4个美国‘WL’系列苜蓿品种,进行2年的生育期和产草量测定和主要营养成分的分析。结果表明,不同品种生育期无明显差异,越冬率均在95%以上,在当地表现出很好的适应性。‘WL’系列苜蓿品种蛋白质含量均高于新疆大叶苜蓿,其中‘WL168HQ’初花期粗蛋白质含量最高达20.32%,中性洗涤粗纤维含量35.0%。生长第2年‘WL168HQ’、‘WL343HQ’年总产量最高达24024.7、23590.7 kg/hm2,比新疆大叶苜蓿增产25.2%、23.8%(P0.01)。经分析‘WL168HQ’和‘WL343HQ’品种在北疆平原区适应性比较强,干草产量高,营养丰富,建议同类区域广泛推广种植,也可以作为育种材料加以创新利用。     

松嫩平原盐碱化反演及其动态变化过程

[目的]监测2000—2013年来松嫩平原盐碱地时空演变过程,为松嫩平原盐碱地防治提供理论依据。[方法]以MODIS影像为主要数据源,结合野外实测样点建立回归模型,对松嫩平原土壤含盐量进行定量反演。将整个研究时期分为3个时段:时段1(2000—2004年),时段2(2004—2008年),时段3(2008—2013年)。[结果]时段1和时段2盐碱地面积增加,增加速度为5 109.75和2 240.62km2/a,同时盐碱化程度加剧;以2008年为转折点,时段3盐碱地面积减少,主要是轻度盐碱地的减少,但是盐碱化程度仍在加剧。[结论]松嫩平原的盐碱化趋势不容乐观,应该采取紧急措施防止盐碱化程度进一步恶化,保护松嫩平原的生态环境健康发展。     

耕深对土壤物理性质及小麦-玉米产量的影响

为了解不同犁底层破除程度对黄淮海平原农田土壤蓄水保墒、穿透阻力动态变化及作物产量的影响,在山东德州试验基地以冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,设置4个犁底层厚度处理,分别为犁底层不破除(RT15)、犁底层破除1/3(DL20)、犁底层破除2/3(DL25)和犁底层完全破除(DL40)。结果表明:1)完全或者部分破除犁底层均能够显著降低10~30 cm土层容重和穿透阻力,各处理降低幅度具体表现为DL40DL25DL20RT15。2)DL20、DL25和DL40处理有利于增加降水或灌溉后水分入渗,冬小麦苗期20~70 cm土壤平均含水率分别较RT15处理提高5.3%、15.9%和23.6%,且冬小麦季耗水量分别较RT15处理提高4.9%、10.2%和11.6%;DL20、DL25和DL40处理夏玉米苗期20~70 cm土壤平均含水率分别较RT15处理提高7.7%、14.2%和15.8%,但夏玉米季耗水量分别较RT15处理降低5.8%、7.6%和10.5%。3)冬小麦季0~15和15~30 cm土层穿透阻力均表现为双峰型,且2土层受冻融作用影响各处理在越冬期达到穿透阻力峰值1 489.2~2 128.1和1 925.4~4 423.7 kPa;30~45 cm土层各处理穿透阻力变化规律在两季作物生长后期差异较大,冬小麦生长后期表现为DL40DL25DL20RT155,而夏玉米后期表现为DL40DL25DL20RT15。4)相对完全打破犁底层,部分打破犁底层更有利于提高水分利用效率,显著增加作物产量,DL25处理冬小麦和夏玉米产量分别较DL40处理增加4.2%和2.4%。综合考虑,DL25是目前相对较好的犁底层改良方式,此时犁底层厚度适当,既可节省农机能耗,又可兼有透水、增产效能。     

基于时间序列叶面积指数傅里叶变换的作物种植区域提取

为了获取不同农作物的空间分布信息,以华北平原黄河以北地区为研究区域,利用Savitzky-Golay滤波对2014—2016年的时间序列叶面积指数(leaf area index,LAI)进行重构,进而应用一阶差分法和重构LAI的傅里叶变换的谐波特征对研究区域主要农作物冬小麦、玉米和棉花种植区域进行识别和提取,并对不同作物的识别精度进行验证。结果表明,基于Savitzky-Golay滤波重构的LAI能够去除由云、大气等因素造成的LAI骤降的影响,重构LAI曲线平滑且符合作物的生长规律特征。研究区域2014—2016年作物识别的总体精度均大于80.00%,2015年达到87.08%,冬小麦-夏玉米、春玉米、棉花和单季夏玉米的识别精度分别为92.50%、80.00%、85.00%和82.50%,表明利用一阶差分法能够准确提取研究区域一年一季和一年两季作物种植区域。结合傅里叶变换方法和作物物候信息能够有效地识别不同作物的种植区域,进而获取研究区域主要农作物的分布信息。该研究可为研究区域主要作物的长势监测及产量估测预测提供参考。     

淮北平原1966～2007年蒸发量变化趋势及其影响因素分析

选择安徽淮北平原五道沟实验站1966～2007年的逐年器皿蒸发、不同深度的潜水蒸发资料以及对应的气温、相对湿度、水汽饱和差、风速、日照时数等气象数据计算淮北平原40年来蒸发过程的变化趋势及其与气象因子的关系,分析其相互作用关系。结果表明,近40年来淮北平原温度呈上升趋势,年均温度的增幅逐渐减小有利于蒸发能力增加,而太阳辐射、风速等减少和相对湿度增加蒸发阻力,且后者作用大于前者。在此基础上建立以气象变化因子的蒸发能力预测模型,能很好地反映气候变化过程对水面蒸发、潜水蒸发的影响,有利于评估未来水量平衡关系分析和预测。     

宁夏银北平原灌淤土耕层土壤微量元素的空间变异性研究

通过网格采样和土壤养分系统研究法测量了面积为267 hm2灌淤土耕层土壤速效微量元素硼、铜、铁、锰、锌含量,采用传统统计学和地统计学结合的方法,研究了宁夏银北平原灌淤土耕层土壤微量元素田间尺度的空间变异特征。结果表明,研究区耕层土壤微量元素铜、铁、锰、锌的有效态含量呈正态分布,硼呈对数正态分布,其变异系数在30.0%~87.2%;半变异函数分析表明,硼、铜、铁、锰、锌具有各向异性,长轴相关距离分别为550、1 100、700、500、500 m,短轴相关距离分别为200、450、300、250、200 m,块金值/基台值分别为14.3%、11.3%、23.0%、21.7%、23.1%。最后利用普通克立格插值方法绘制了研究区硼、铜、铁、锰、锌的含量分布图,以利于进行土壤微量元素养分的分地块管理。     

黑龙江省松嫩平原与三江平原土壤养分含量与空间分布特征研究

应用GPS和GIS定位技术,对黑龙江省松嫩平原和三江平粮食主产区土壤按20 km×20 km的网格进行取样,对土壤速效养分状况与分布特征进行了研究。结果表明,黑龙江省松嫩平原和三江平原粮食主产区土壤缺氮面积占87.9%,缺磷面积占46.1%,缺钾面积占72.4%,缺硫面积占86.1%,缺锌面积占61.3%,缺硼面积占43.6%。应采用松嫩平原地区重点补磷和锌,三江平原地区重点补硼,中南部地区重点补氮磷钾和全面补硫的施肥策略。