Remote sensing based estimation system for winter wheat yield in North China Plain

1IN~IOXChinaisabigagriculturalcountrywithaverylargePOPulation.ChinesegovernmentattacheSgreatimportancetomdproduction.Anobviousapplicationofsatelliteremotesensing,withitsregularsynOPticcoverage,istOmonitoragriculturalpefforrnance.CropyieldestimationhaSbeenoneofthemainapplicationsofspaceremotesensingtechnologysincethelaunchingofhighrefutionsatellite-Landsat.Forgaininginformationofcropsproductionintime,StatePlanning~ssionsetupanationalkeyprojectduringtheeighthfiveyearplanPened(1991--1995)c…     

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。     

浙闽泥质区全新世物源和古气候演化研究进展

浙闽泥质区是全新世高海平面以来沉积物的汇。受东亚季风影响,浙闽沿岸流和台湾暖流具有季节性变化,长江口"夏储冬输"的沉积物输运模式对东海内陆架泥质区的形成有关键作用。浙闽泥质区的潜在物源主要有长江、浙闽河流以及台湾西部山地河流,以长江物质为主。黏土矿物、稀土元素、Sr-Nd同位素、环境磁学等方法是物源研究的重要手段。长江物质以伊利石为主,蒙脱石含量较少,高岭石和绿泥石含量中等;而台湾物质以伊利石和绿泥石为主,没有蒙脱石。磁黄铁矿是台湾河流沉积物特有的磁性矿物,可作为大陆河流与台湾河流物源识别的指标。泥质区位于东亚季风区,受低纬热带过程和高纬大气环流的影响,气候变化具有波动性。沉积物敏感粒级反演的东亚冬季风（EAWM）只记录了泥质区形成以来的气候变化,不能代表整个全新世。受台湾暖流和浙闽沿岸流的双重影响,敏感粒级作为EAWM演化的指标需进一步深入研究。     

西太平洋深海沉积物记录的～80ka以来风尘物质输入与东亚冬季风强度

大洋沉积物中的风尘记录良好地揭示了风尘源区干旱化过程和季风强度变化。以位于西太平洋采薇海山附近的柱状沉积物(MABC19孔)为研究对象,在基于地磁场相对古强度对比获取年代框架的基础上,从沉积物粒度组分和磁学参数中提取研究区~80ka以来风尘物质的记录。沉积物高矫顽力磁性矿物参数结果指示,研究区风尘输入量自~80ka以来总体呈逐渐增加趋势,在MIS3/MIS2转换阶段风尘输入量增加明显,揭示了风尘源区古气候条件的转变。通过碎屑沉积物粒径—标准偏差方法提取代表风尘输入的敏感组分,其平均粒径记录了东亚冬季风强度在MIS3/MIS2转换阶段显著增大,该记录与黄土地区风尘记录指示的东亚冬季风强度变化在MIS3阶段高度一致,在其余时段存在着差异,初步推测这是由于高空风尘输送机制的海、陆差异所致。     

不同冬小麦对盐处理和干旱胁迫交互作用响应的差异性分析

通过对抗逆性不同的6个烟台冬小麦品种在盐处理和干旱胁迫交互作用进程中叶片相对含水量（RWC）,膜脂过氧化产物（MDA）和抗氧化酶活力（SOD,POD,CAT）及渗透调节物含量（脯氨酸,可溶性蛋白）的分析,以了解不同冬小麦品种对盐处理和干旱胁迫交互作用响应的生理调节差异。研究表明,在水分供应充足条件下盐处理10 d,6个品种冬小麦生长良好并和对照没有差异,但在干旱胁迫中盐处理组较对照MDA含量低,RWC和抗氧化酶活力和渗透调节物含量均高,且叶片萎蔫较对照出现晚。但经盐处理的6个冬小麦品种对干旱胁迫响应有差异。在长期干旱(12 d),抗旱性强的品种RWC（81%）明显高于抗旱性弱的（62%）,前者叶片MDA含量较后者低30%,抗旱性强的品种抗氧化酶活力和渗透调节物含量略低于抗旱性弱的品种,但是差异不明显。在盐处理和干旱胁迫交互作用下,盐离子自身可作为渗透调节物既增加了土壤的持水力又提高了细胞保水力而使冬小麦耐旱性增强。抗旱性强的冬小麦品种对盐处理反应敏感且保水性强,细胞膜脂过氧化程度较低,故耐旱力高,抗旱性弱的品种则相反。研究进一步表明,在未来干旱地区实施适度的盐水灌溉可提高冬小麦的耐旱力,但选择抗旱力强的冬小麦品种是实施这一农业耕作措施的关键。     

间作系统刈割三叶草对小麦氮素供给的影响

三叶草在小麦-三叶草间作系统中起到为小麦提供氮肥的重要作用。中国科学院禹城综合试验站的田间试验评价了小麦-三叶草间作系统中刈割三叶草对三叶草固氮以及向小麦转移氮素的影响。利用15N自然丰度法测定了小麦-三叶草间作系统中氮素的转移。结果表明,整个生长季三叶草向小麦转移的氮量在34.4–57.5 kg·ha-1之间。与不刈割相比,刈割三叶草增加了土壤中累积的氮素,同时减少了小麦茎叶中氮浓度。将刈割的茎叶覆盖到小麦行间导致小麦茎叶中氮浓度的降低。该研究提供了小麦-三叶草间作系统中氮素从三叶草向小麦转移的量,为该间作系统在华北平原的推广提供参考依据。     

中国南方过去400 年的极端冷冬变化

以南方地区及全国的冬季与1 月气温观测记录为基础,采用事件发生概率密度函数小于10%的标准确定1951 年以来的极端冷冬事件;根据历史文献中的寒冷事件及其灾害影响记载,采用古今极端冷冬事件影响程度对比的方法建立了1600-2010 年间的极端冷冬事件年表。分析表明：极端冷冬发生频率存在明显的阶段性变化,其中1650-1699 年、1800-1849 年及1850-1899 年是过去400 年极端冷冬发生最为频繁的时段,其发生次数达1950-1999 年的2 倍,1600-1649 年及1900-1949 年较20 世纪后半叶略多, 而1700-1749 年及1750-1799 年则与1950-1999 年相当。此外,极端冷冬事件具有连发或隔年再发特征。同时,20 世纪50 年代以来最严重冷冬事件的寒冷程度并没有超出历史时期曾经出现过的事件。     

最后4个冰期旋回中国黄土记录的东亚冬季风变化

开展高分辨率的黄土记录研究, 是揭示过去气候变迁和变率的主要途径.选择黄土高原中部的灵台和赵家川剖面, 对L5以上的黄土-古土壤序列进行了石英颗粒的提取和粒度分析.结果表明, 石英粗颗粒(> 43μm) 体积分数变化揭示了最后4个冰期旋回东亚冬季风存有的快速变化特征, 并同深海氧同位素记录具有良好的对应关系; 然而, 在每一个冰期时段, 石英粗颗粒体积分数的变化幅度和频率存有较大差异, 可能意味着对应的冰期下垫面状况和气候系统内部的非线性响应机制并不相同.值得注意的是由石英粗颗粒体积分数反映的东亚冬季风变化, 在某些时段不仅同磁化率记录的夏季风变化不协调, 而且同深海氧同位素记录存有明显差异.深入研究这种由不同代用指标反映的古气候变化间的差异, 对理解黄土记录的全球性意义显得尤为重要.      

气候变化对河南南部冬小麦播种期的影响

以位于河南省南部地区的驻马店市为研究区域,利用1961～2003年驻马店市冬小麦播种期内气象观测资料,采用相关分析等数理统计方法对气候变化对冬小麦播种期的影响进行分析,结果表明：在河南南部地区,传统播种期内气温逐渐升高;气候适宜冬小麦播种期逐渐推迟;传统播种期内降水量有所减少。并利用1981～2003年驻马店市冬小麦作物观测资料进一步分析了按照传统观念播种小麦存在的弊端。从而得出结论：在河南南部地区,冬小麦的播种必须打破传统的种植观念,适当晚播,才有利于冬小麦产量的进一步提高。     

景观破碎度在冬小麦面积抽样设计中的应用研究

将破碎度指标引入到遥感抽样调查中,重点探讨了面积规模指标与破碎度指标在分层抽样中的适用性。实验结果表明:在种植结构破碎区域,面积规模指标与破碎度指标的相关系数均在0.7以上,可以作为分层标志,随着抽样格网不断增加,面积规模指标的相关系数不断增大,而破碎度指标的相关系数则不断减小。当格网小于100m×100m时,破碎度指标作为分层标志效果要优于面积规模指标;在种植结构规整区域,面积规模指标要始终优于破碎度指标,破碎度指标更适合于种植结构破碎、抽样单元较小的遥感抽样调查方案中作为分层标志进行应用。