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。     

利用气象卫星资料估算全球作物总产研究

以美国为例，利用1996～2000年每旬的全球植被指数卫星遥感资料，计算出每年耕地上作物生长季内的总NPP（Net Primary Production）。农作物总产是耕地上总NPP的一部分，根据NPP与作物总产的关系，确定作物的产量转换系数，然后利用当年耕地的总NPP值来估算当年作物的总产。通过研究表明，该方法的预测精度较高，可操作性强，能够投入业务应用。     

2006年上半年全国生态气象监测与评估研究

为了对2006年上半年全国生态环境进行以气象条件为主要驱动因子的监测与评估，研究创建了基于植被第一性生产力（NPP）估算的生态气象监测与评估指数（EMI）模型。通过计算生态气象指数、划分生态气象等级，进行生态气象监测与评估。2006年上半年全国大部地区生态气象条件较差，平均生态气象优劣评价指数仅为-30；生态气象等级好、中、差的比例大约为2：45：53。对我国生态及生产起重要作用的林地、草灌、农田的生态气象等级在中等以上的面积较2005年上半年显著减少。1—6月平均生态气象指数在逐月降低，虽处于正常等级范围之内，但5、6月份处于临界状态已接近较差等级。其主要原因是持续干旱和低温冷害的影响，多起森林与草原火灾和大范围高频度的沙尘天气与生态状况互为因果。所构建的生态气象监测评估模型，有良好的理论基础和科技含量，也有较好的时空分辨能力，可以进行生态气象定量监测和评价，监测与评估结果科学、客观、合理，能够反映气象条件对生态环境的作用。     

黄淮海地区冬小麦农业气象指标体系的构建

冬小麦农业气象指标体系是定量评价冬小麦农业气象条件优劣和发布灾害预警预报的基础,更是农业气象业务服务的基础。在解释冬小麦农业气象指标内涵的基础上,参照冬小麦农业气象指标体系构建的通则,综合农业气象指标研究方法的优缺点,构建了由4个一级指标、21个二级指标构成的我国黄淮海地区冬小麦农业气象指标体系。其中一级指标由冬小麦品种特性农业气象指标、关键生育期农业气象指标、主要农业气象灾害指标、主要病虫害指标四大类构成。冬小麦品种特性农业气象指标由反映品种特性和地域布局的指标构成,包括品种类型、区域布局和耕作栽培管理气象指标;关键生育期农业气象指标由反映关键生育阶段气象条件适宜与否的指标构成,包括播种出苗期、分蘖期、越冬期、返青期、拔节期、抽穗开花期、乳熟期、成熟收获期气象指标;主要农业气象灾害指标由反映受灾程度的指标构成,包括干旱、越冬冻害、晚霜冻、湿渍害、干热风、烂场雨等;主要病虫害指标由反映病虫害发生发展程度的指标构成,包括白粉病、赤霉病、锈病、蚜虫等。此外,还对指标的筛选和综合集成及赋权方法进行了探讨。     

中国农业气象业务系统(CAgMSS)设计与实现

中国农业气象业务系统(CAgMSS)是基于C/S架构,研发的面向国家级和省级农业气象服务的业务工作平台,主要包括农业气象监测评价、作物产量预报、灾害监测评估、农用天气预报等子系统,是农业气象业务的基础性软件。系统融合现代信息技术和农业气象业务技术,实现了全部子系统数据管理、模型运算、产品制作等业务流程的一体化。系统采用大型关系型数据库规范了农业气象各类业务数据,基于插件技术集成各项业务功能,实现多元数据、多指标、多模型在农业气象监测、评价、预报等领域的综合应用,提高了农业气象产品的定量化、精细化、客观化水平。系统于2012年投入业务应用,基于该系统制作的农业气象情报、作物产量气象预报、农业气象灾害影响评估、关键农时农事气象保障等服务产品,在指导全国农业生产和防灾减灾中发挥了重要作用,明显提高了农业气象业务能力和业务工作效率。     

WOFOST模型在东北春玉米产区的验证与适应性评价

校准与验证春玉米WOFOST模型,为模型本地化、区域化应用提供研究依据。采用东北春玉米田间观测数据,使用全局敏感性分析EFAST方法对WOFOST模型参数进行敏感性分析,结合土壤数据和同期气象数据等资料对模型进行参数校正与优化,确定春玉米的作物参数;利用独立的观测数据,对春玉米生育期、叶面积指数、各生物量等指标进行详细的验证与适应性评价。结果表明:1)针对不同区域进行作物模型敏感性分析筛选出的作物参数有一定差异,但对产量影响最敏感的前5位总敏感参数相同。2)模型对春玉米生育期的模拟较好,开花期和乳熟期的相对模拟平均误差在1 d左右,在成熟期的平均误差在3 d左右。3)模型对各生物量模拟的回归系数α与确定系数R2较好,均通过显著性检验,从模型整体模拟效果来看,地上部分总生物量和叶面积指数为89%和86%,整体模拟性能较好;残差聚集指数(CRM)为14%和4%,表明模型对地上生物量和叶面积指数的模拟值略偏低。4)通过校准模型作物参数值,WOFOST模型能够较好地模拟东北春玉米生长发育及其生物量的动态积累过程,能够应用于东北地区春玉米生产。     

气候变化对库布齐沙漠生态环境的影响及其适应性对策初探

通过近30a的气候资料分析表明,库布齐沙漠气候有暖湿化的趋势,且其东部较为明显。近20a来,库布齐沙漠以油蒿(Artemisia ordosica)为主的稳定性沙生植被增加、半流动沙丘的面积显著减少;但放牧等人为干扰也使部分草场退化面积增加;库布齐沙漠的植被净初级生产力随年际间的气候波动而变化明显。气候暖湿化趋势虽然对库布齐沙漠东部生态恢复的贡献大于西部,也使得风沙防治工作相对减轻;但沙漠生态系统目前的状况可能还不足以应对未来气候变率增大带来的种种生态危害。基于此,就库布齐沙漠下一步的生态环境建设给出了一些建议。     

全国晚稻气候年景评价方法研究

通过对晚稻产量和气象资料的处理，划分出全国晚稻主产区的丰歉年型及其主要气象要素的特征等级。在不同区域气候年景特征等级分析的基础上，建立了晚稻气候年景综合评价模型，并在2001年农业气象业务服务中的丰歉年型评价中取得了较好的效果。     

作物长势评估指数的设计与应用

合理有效地开展作物长势评估,可以及时反映作物生长状况及其对天气气候条件的响应。由于WOFOST模型、ORYZA2000模型在模拟冬小麦、玉米和水稻生长发育过程具备较强机理性,研究基于2001年以来全国冬小麦、玉米、水稻主产区逐日模拟的作物发育进程、叶面积指数和地上总生物量,通过隶属函数构建评估指数,开展高时空分辨率的作物长势评估。结果表明:长势综合评估指数在作物生长前期以发育进程、叶面积指数和地上总生物量三要素加权集合表征,中后期以发育进程和地上总生物量与穗重相关性的加权集合表征;长势评估指数与常规地面观测和遥感长势监测一致性较好,可以反映天气气候条件影响。在作物生长季内,以日为单位构建了作物长势评估指数数据库;根据长势评估指数将作物长势分为长势好、长势偏好、长势持平、长势偏差、长势差,实现空间上的长势监测、对比;以空间集成的方式,开展省级作物长势对比分析;利用长势评估指数变化反映典型天气气候条件对作物生长发育的影响。上述基于作物模型的作物长势评估指数符合现代化农业气象科研与业务服务发展的需求。     

2006年夏季川渝高温干旱的生态气象监测与评估

为了客观定量地监测与评估2006年夏季发生在我国川渝地区历史罕见的高温干旱对生态环境造成的影响，利用所创建的基于植被第一性生产力（NPP）估算的生态气象评价指数（EMI）模型，计算分析了6-8月川渝地区的生态气象评价指数及其等级。结果表明，川渝地区生态气象评价指数较常年同期偏低，其中四川33％、重庆43％的地区生态气象等级较差或很差。两地6月与8月生态气象等级较差的范围大，7月较小。各生态系统中，城镇等生态气象等级很差；农田、草灌等明显偏差；林地生态气象等级正常稍差。干旱造成的生态影响多数是可逆的，气象条件得到改善后可以恢复。因此，应采取适当措施恢复各类生态系统的服务功能，把灾害带来的损失降到最低。