植被指数方法估算冬小麦冠层叶绿素含量的角度效应研究

叶绿素是表征作物长势状况、光合作用能力及生理状况的重要指标,其含量变化对于分析作物生理生化过程以及指导作物精准管理具有重要意义.该文结合辐射传输模型模拟数据和实测多角度遥感数据研究不同叶倾角株型冬小麦叶绿素含量反演的角度效应,即观测天顶角和太阳天顶角变化对植被指数方法估算冬小麦冠层叶绿素含量精度的影响.结果表明:模拟与实测多角度数据的角度效应影响植被指数与冠层叶绿素含量的相关性,实测多角度数据观测天顶角变化对植被指数与冠层叶绿素含量相关性的影响显著高于太阳天顶角以及平均叶倾角变化特征的影响.其中,实测多角度数据下,红边归一化植被指数(ND705)在后向10°和20°观测天顶角下估算冠层叶绿素含量精度最高(R2=0.71,RMSE=49.95μg/cm2,RRMSE=22％);角度不敏感植被指数(AIVI)垂直观测下估算冠层叶绿素含量精度最高(R2=0.72,RMSE=49.08μg/cm2,RRMSE=21％);观测天顶角小于30°时,红边植被指数估算冠层叶绿素含量精度受角度效应影响较小.     

草原植被长势遥感监测研究进展

草原植被长势监测是草原监测的重要领域, 它能从宏观上揭示草原的生长状况及其动态变化, 从而为草原科学管理提供快速、准确的参考依据。目前长势监测主要利用遥感的方法, 即选择归一化植被指数NDVI作为反映植被生长状况的指标, 方法有同期对比法、植被生长过程曲线法、直接监测法。本文在总结草原长势监测进展与方法的同时, 指出了其中存在的问题--监测中过分依赖NDVI、不区分草原类型而使用同一种方法进行监测;对未来发展方向做了展望--监测中选用适宜植被指数、监测方法, 分区域、分类型的监测长势, 提高监测精度, 将长势监测与草原产草量、生产力结合, 为牧民生产提供指导。     

温度植被干旱指数(TVDI)与多因子关系研究

利用EOS/MODIS数据,采用归一化植被指数(NDVI)和地表温度(LST)构建NDVI-Ts特征空间,依据该特征空间计算温度植被干旱指数(TVDI)。通过对2009年6期冬小麦数据比较和多因子相关分析,认为TVDI与LST为极显著正相关关系,与NDVI相关性次之。气象因子中降水量(JSL)因子与TVDI相关性较为显著,在作物生长中后期,降水距平(JSJP)因子影响日趋明显;其它气象因子及海拔、灌溉与否等因子作用不显著,在进行大尺度干旱监测时基本可以忽略。如将TVDI与影响较为明显的因子组合建立新的指标或许是一个更好的监测方法。     

基于EOS/MODIS 数据的NDVI 与 EVI 比较研究

作为NOAA/AVHRR 归一化植被指数(NDVI) 的延续和发展, EOS/MODIS 归一化植被指 数(NDVI) 和增强植被指数( EVI) 在许多领域得到广泛应用。应用数理统计和地统计学方法对二 者进行的对比研究表明: NDVI 在植被生长旺盛期容易达到饱和, 而EVI 则能克服这一现象, 比 较真实地反映植被的生长变化过程; 相同空间分辨率下, EVI 取值范围、标准差与变异系数均高 于NDVI, NDVI 数据比较均一, 其空间相关性高于EVI, EVI 更能反映研究区域内植被空间差异。 关键词:MODIS; 归一化植被指数(NDVI) ; 增强植被指数( EVI) ; 对比     

黄淮海平原雨养条件下冬小麦水分胁迫分析

雨养条件下的水分胁迫分析能够反映当地气候土壤条件下作物生长的水分环境对农作物生长的影响,可为农业干旱管理及灌溉策略的实施提供依据,减少农业干旱的发生。本文在阐述EPIC(Environmental Policy Integrated Climate Model)作物生长模型水分胁迫计算过程的基础上,模拟黄淮海平原冬小麦在雨养条件下的生长过程,分析水分胁迫现象的时空分异。结果发现,研究区内自然降雨远不能满足冬小麦的正常生长,从水分胁迫现象发生时间上讲,雨养条件下在冬小麦生长期后段(5月中旬以后)水分胁迫现象较为严重,以5月下旬最为严重,重度水分胁迫发生频率高达48.2%;从区域分布上分析,冀鲁豫低洼平原区和山东丘陵农林区水分胁迫现象在整个研究时间段上均较为突出。     

污水灌溉与环境问题——以石家庄污灌区为例

城市混合污水作为二次水源利用,在国内外引起多方面的重视。城市混合污水中含有多种的植物营养素给污水灌溉带来某些肥力效益;对于干旱半干旱缺水地区,污水灌溉还具有提高水资源利用率的意义。石家庄污水灌区在我国污灌农业的发展史上居重要的地位。随着环境科学的发展、监测技术的进步与提高,污水灌溉的利弊关系被进一步揭露。特别是近年来对污灌区人体健康状况的普查,为正确评价污水灌溉和探讨污灌引起的环境问题,提供了新的信息,事实说明现在已有必要来重新认识污水灌溉在农业生产中的作用与意义。     

基于遥感时序特征的地表覆被信息提取

地表覆被作为自然过程和人类活动共同作用的重要地表景观特征,对全球或局地气候、水热循环、物质传输及陆面生态系统多样性等影响深远。利用年内时序遥感影像自动提取不同地表覆被类型的方法,以新疆阜康地区为研究目标,组织2016年植被全生长季的Landsat 8 OLI地表反射时序影像,研究不同物候期植被冠层的纹理响应信息,考察研究区典型地表覆被类型在3—11月多波段波谱、归一化植被指数(NDVI)及增强型植被指数(EVI)的时序特征,构建提取地表覆被类型的策略规则,形成时序特征匹配方法,将其应用于2018年研究区地表覆被填图的提取。最后,基于高分辨率卫星影像和野外实地调查对随机选取的2500个样点进行对比验证。结果表明:提取结果和验证数据一致性较好,总体精度为97.2%,Kappa系数为0.9655,且实地考查结果显示本方法在复播作物识别和有效降低单一时相中“异物同谱”现象上展示潜在优势。     

利用NDVI时间序列数据分析植被长势对气候因子的响应

本文利用1982～2000年旬合成NDVI时间序列数据,计算2000年3月和5月各旬NDVI偏离历年均值及时间序列NDVI的标准差,进而确定不同土地覆盖类型的Z值在空间域内正态分布特征参数,利用概率密度函数方法将Z值归一化,得到植被长势评价指标标准植被指数(SVI),利用SVI分析2000年3月和5月上旬植被生长状况,在此基础上,利用10个气象站观测的降水量和平均气温资料,分析了各个气象站点19年时间序列的SVI和VCI与降水量和平均气温之间的相关程度,结果表明：(1)在华北平原大部分冬小麦耕作区,3月份小麦生长较好,到5月份,生长与历年相比较差;从3月上旬到5月下旬,生长不良的植被面积有扩张趋势;(2)SVI与植被状态指数(VCI),表明SVI与VCI之间相关显著,SVI作为植被生长状况评价指标是有效的;(3)SVI和VCI与降水量和气温之间尽管表现出一定的相关性,但相关程度都不很显著,表明植被长势是由多因素共同作用的结果,在不同地区、不同时期以及不同植被覆盖条件下,植被长势所受主要控制因子存在很大的差别;(4)在森林覆盖类型区,3月份的植被长势与该月份之前总降水量存在的关系更显著,而与当月降水和当月平均气温关系并不明显,到5月上旬,由于森林覆盖条件下植被绿度达到饱和,引起建立在光谱植被指数基础上的长势评价指标对气温和降水均不敏感;(5)自然植被条件下的灌丛、草原和草甸覆盖区,相对于降水量,植被长势对气温变化的响应更敏感;(6）农作物覆盖条件下,SVI与降水和气温的关系都不明显,而VCI在不同的季节所受影响的主要气候因子不同,3月份,气温成为作物生长的主要限制因子,而到5月份,水分条件成为作物生长的主要限制条件,特别是在华北平原的冬小麦耕种区;(7)利用时间序列NDVI数据在时间域内构建的指标,进行干旱监测存在明显局限性,因为指标对降水量的敏感性在不同季节不同;(8)VCI和SVI与降水和气温的相关分析说明VCI对气候环境的变化更敏感。     

利用 GIS地理统计模块预测海南岛植被指数季节性变化趋势

虽然采用遥感图像提取的植被指数在空间上能较好的反映作物的状况,但其不能预测植被指数在空间上的变化范围,如果能从整体上了解不同市县在不同季节的平均植被指数值,就可以对该区域整体植被状态进行量化分析,也就可以从大范围内进行植被指数的预测分析.利用地理信息系统(GIS)和地统计学相结合的地理统计分析模块(ArcGIS Geostatistical Analyst),根据MODIS遥感数据提取的每季度不同市县平均NDVI植被指数,采用Kriging插值的方法分析了海南岛归一化植被指数(NDVI)季节性变化趋势,并     

基于作物植被指数和温度的产量估算模型研究

该文利用冬小麦返青初期至抽穗初期的累积植被指数和孕穗—灌浆阶段的温度累积值为模型因子 ,建立冬小麦产量估算模型 ,在建模过程中 ,分析了模型变量与产量的关系并对变量获取方法进行了适当改进 ,简化了变量的获取途径 ,为模型的业务化应用奠定了基础。     

鲁西北平原冬小麦耗水过程与节水灌溉管理模式讨论

本文利用禹城综合试验站土壤-植物-大气综合观测场冬小麦田间的小气候梯度仪和大型蒸渗仪的观测资料,结合作者建立的模拟SPAC系统中水、热、CO2通量和光合作用的综合模型,研究了冬小麦全生育期的耗水过程;根据模拟计算的土壤水分动态,对山东省鲁西北平原现行的灌水管理模式进行了讨论。(1)冬小麦全生育期耗水438mm;返青以前耗水占20%,拔节-灌浆期是耗水的旺盛时期,占67%;(2)灌水后地表以下1m处的渗漏量与土层前期储水量和灌水量有关,前期含水量越大,灌水量越大,损失越大,灌水利用率越低;(3)鲁西北平原现行的越冬水-返青水-灌浆水-黄熟水的灌水模式在各次的灌水量控制上应谨慎处理,否则会造成大量的水资源浪费,从而影响灌水利用率。     

Impacts of climate change on winter wheat growth in Panzhuang Irrigation District, Shandong Province

Global climate change has significant impacts on agricultural production. Future climate change will bring important influences to the food security. The CERES-Wheat model was used to simulate the winter wheat growing process and production in Panzhuang Irrigation District (PID) during 2011–2040 under B2 climate scenario based on the Special Report on Emissions Scenarios (SRES) assumptions with the result of RCMs (Regional Climate Models) projections by PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts Studies) system introduced to China from the Hadley Centre for Climate Prediction and Research. The CERES-Wheat model was calibrated and validated with independent field-measured growth data in 2002–2003 and 2007–2008 growing season under current climatic conditions at Yucheng Comprehensive Experimental Station (YCES), Chinese Academy of Sciences (CAS). The results show that a significant impact of climate change on crop growth and yield was noted in the PID study area. Average temperature at Yucheng Station rose by 0.86℃ for 1961–2008 in general. Under the B2 climate scenario, average temperature rose by 0.55℃ for 2011–2040 compared with the baseline period (1998–2008), which drastically shortened the growth period of winter-wheat. However, as the temperature keep increasing after 2030, the top-weight and yield of the winter wheat will turn to decrease. The simulated evapotranspiration shows an increasing trend, although it is not very significant, during 2011–2040. Water use efficiency will increase during 2011–2031, but decrease during 2031–2040. The results indicate that climate change enhances agricultural production in the short-term, whereas continuous increase in temperature limits crop production in the long-term.     

气候变化对山东省潘庄灌区冬小麦生长的影响(英文)

Global climate change has significant impacts on agricultural production.Future climate change will bring important influences to the food security.The CERES-Wheat model was used to simulate the winter wheat growing process and production in Panzhuang Irrigation District(PID) during 2011-2040 under B2 climate scenario based on the Special Report on Emissions Scenarios(SRES) assumptions with the result of RCMs(Regional Climate Models) projections by PRECIS(Providing Regional Climates for Impacts Studies) system introduced to China from the Hadley Centre for Climate Prediction and Research.The CERES-Wheat model was calibrated and validated with independent field-measured growth data in 2002-2003 and 2007-2008 growing season under current climatic conditions at Yucheng Comprehensive Experimental Station(YCES),Chinese Academy of Sciences(CAS).The results show that a significant impact of climate change on crop growth and yield was noted in the PID study area.Average temperature at Yucheng Station rose by 0.86℃ for 1961-2008 in general.Under the B2 climate scenario,average temperature rose by 0.55℃ for 2011-2040 compared with the baseline period(1998-2008),which drastically shortened the growth period of winter-wheat.However,as the temperature keep increasing after 2030,the top-weight and yield of the winter wheat will turn to decrease.The simulated evapotranspiration shows an increasing trend,although it is not very significant,during 2011-2040.Water use efficiency will increase during 2011-2031,but decrease during 2031-2040.The results indicate that climate change enhances agricultural production in the short-term,whereas continuous increase in temperature limits crop production in the long-term.     

秸秆覆盖免耕储水灌溉对春小麦耗水特征及灌溉水分利用效率的影响

在河西走廊的黑河流域中心试验站进行了秸秆覆盖免耕（NTS）储水灌溉对春小麦耗水特征及灌溉水分利用效率影响的试验研究。结果表明:①就春小麦全生育期耗水情况来看,NTS并没有减少土壤水分的消耗,只使春小麦的耗水在时间和空间上有所改变;②NTS的全生育期日均耗水量最高,而全年的日均耗水量最低,这主要是由NTS在休闲期时明显的保墒作用所导致;③为获取高产和提高灌溉水分利用效率,耕作方式为NTS且冬季储水定额为1 200 m3·hm-2的处理是最优的;④随着储水定额的增大,全生育期和全年的日均耗水量增大,而灌溉水分利用效率递减。若仅仅为提高节水效率和灌溉水分利用效率可以将冬季储水定额减少到750 m3·hm-2。     

基于日尺度SPEI的黄淮海平原冬小麦生育阶段干旱特征分析

黄淮海平原地处燕山以南、淮河以北，包含黄河、淮河和海河冲积平原及部分丘陵山区，属于半干旱、半湿润地区，年降水量500～900 mm，是我国主要的冬小麦种植区。利用黄淮海平原49个农气站点1961—2017年日值气象数据，采用Penman-Monteith模型计算的日尺度SPEI指数，从气象干旱的角度分析了黄淮海平原近56 a冬小麦主要生育阶段干旱持续时间和干旱强度的变化，并采用R/S方法对干旱未来变化趋势进行预测。结果表明：（1） 从空间分布上来看，冬小麦的营养生长期和并进期，北部干旱持续时间较短，干旱强度较小，南部干旱持续时间较长，干旱强度较大，而冬小麦生殖生长期与前两个生育期干旱分布相反。（2） 从各站点变化趋势来看，在冬小麦整个生育期内干旱持续时间与干旱强度呈相反趋势。（3） 从时间变化趋势上来看，1961—2017年干旱有明显减缓趋势，除个别站点外，在冬小麦的营养生长期和并进期，干旱持续时间和干旱强度自2003年起干旱有逐渐减缓趋势，在生殖生长期则从2007年起干旱有逐渐减缓趋势。（4） 从未来变化趋势来看，营养生长期干旱持续时间将缩短，干旱强度将减小，并进期的干旱持续时间和干旱强度的变化将和过去56 a基本保持一致，生殖生长期干旱持续时间将有所增长，干旱强度将有所加重。本研究分析了黄淮海平原冬小麦生育阶段干旱特征，旨在认识分析和掌握冬小麦生育期干旱演变特征以及干旱发生规律，对保障粮食安全和防旱减灾提供了科学依据。     

气候变暖背景下中原腹地冬小麦气候适宜度变化

通过构建冬小麦光照、温度、降水及综合气候适宜度计算模型,探讨气候变化对冬小麦气候适宜性的影响。结果表明:冬小麦全生育期温度、光照、降水及综合气候适宜度均值分别为0.54、0.64、0.37及0.50;冬小麦对光照适宜性较好,降水是限制冬小麦生长发育的主要因子;温度和降水适宜度以0.001·a^-1线性趋势下降,光照适宜度以0.002·a^-1线性趋势下降,气候因子匹配效果变差对冬小麦的生长不利。冬前生长阶段温度、光照和降水适宜性较弱,各气候因子匹配效果较差。出苗-拔节期降水适宜性较强,各气候因子组合效果较差;拔节-抽穗期和抽穗-乳熟期温度与光照适宜性较强,水分胁迫较大,气候因子组合效果趋好。乳熟-成熟期光照和降水适宜性较强,综合气候适宜性变差。光照、温度和降水适宜度在全生育期的中后期与冬小麦产量的相关性比较显著。     

干旱强度及发生时间对华北平原五省冬小麦产量影响

本文利用2001-2016年时间分辨率为8 d的MOD09A1和MOD16A2的数据集,构建了基于NDVI和ET/PET的干旱指数（DSI）,分析华北平原五省不同程度的干旱在时间和空间上的分布情况,探究不同程度的干旱作用于冬小麦不同生长阶段对农作物产量产生的影响。研究表明：① 年际分布上,2001-2002年干旱最为严重,其余年份干旱显著减缓,年内分布上,干旱主要集中发生在春季和秋季,夏季次之,冬季最少;② 空间分布上,河北北部、河南南部、安徽及江苏的中部和北部、山东东部是干旱多发区;③ 干旱对冬小麦产量的影响研究表明,越冬期发生初旱对产量起促进作用,而在乳熟成熟阶段发生初旱则会导致农作物减产;轻旱发生在乳熟期会对冬小麦产量产生显著影响,而中旱发生在开花、乳熟成熟期都会对产量产生显著影响,随干旱程度加重,干旱对作物产量产生显著负作用的生长期越长;此外,在播种时若出现水分短缺也会对冬小麦的产量产生影响,尤其是发生重旱和特旱。研究不同强度干旱发生在不同生长阶段对冬小麦产量的影响,对研究区的灌溉时间规划以及保墒增产具有重要理论与现实意义。     

1967-2017年甘肃省小麦需水量和缺水量时空特征

基于甘肃省28个气象站点1967—2017年的逐日气象数据，采用Penman-Monteith 公式和作物系数计算了小麦的需水量，结合美国农业部土壤保持局推荐的方法计算了有效降水量，进一步得出小麦缺水量，并分析了小麦需水量与缺水量的变化趋势和空间分布特征，探讨了小麦需水量影响因子重要程度。结果表明：1967—2017年甘肃省春、冬小麦全生育期的年平均需水量分别为517.03 mm和436.70 mm，年平均缺水量分别为468.24 mm和301.54 mm；在时间上，51 a来春小麦种植区内的需水量与缺水量整体上无明显的趋势变化，而冬小麦种植区内的需水量与缺水量整体上呈明显上升趋势；在空间上，春小麦种植区内需水量和缺水量大致由西北向东南递减，冬小麦种植区内的需水量和缺水量大致由西向东递减。甘肃省小麦生育期内日照时数和日平均气温是影响小麦需水量的主要因素。     

Regime of subsurface water resources in shallow groundwater agricultural fields

l introductionYucheng area is located in the downstream alluvial plain of the Yellow hiver in Shandong provillce,Nortll China. bouenced by the conhnenlal monsoon clllnate in wann tCmperate zone, fainfall isdistributed very unevenly in bine. AVerage annual precipitation amounts to 600 ~ with 70%concentrahng from June to September The mother material of soil is conStituted by river alluvium andmainly consistS of mealy sand and light loam. Vadose zone consistS of mealy san4 its dry bulk densi…     

The climatic effect of a manmade oasis during winter season in a hyper arid zone: The case of Southern Israel

Most studies conducted on the desert oasis effect have focused on the summer season, while the winter has received less attention. This study aimed to determine existence of the oasis climatic effect in winter season and investigate influence of different vegetation types on its intensity and dynamics. Measurements were conducted during five consecutive years (2004–2009) at the peak of winter in a manmade oasis located in hyper-dry Arava Valley, Israel. Results obtained demonstrate that all types of vegetation had a cooling effect (up to 2 °C) limited to a few mid-day hours. In contrast, from nighttime throughout morning all vegetation types were up to 2 °C warmer than the surrounding desert. This effect was more pronounced with subtropical vegetation in comparison to local desert trees. The effect was most significant in calm, stable weather conditions characterized by low nighttime temperatures, while during unstable weather it was negligible. Influence of tree canopies on incoming and outgoing radiation is a major factor determining the influence of vegetation on local climate conditions in winter season. Since one characteristic of arid climates is extremely low nighttime temperatures during winter, warming created by the oasis has implications for human comfort and energy consumption in the desert environment.