农林复合系统中的科学

农林复合业是一种传统的种植方式，即农民从自身的利益出发，带树木与作物混种。根据孢粉分析，这种种植方式至少已有1300年的历史，而树木的驯化史则可能更久。农林复合业从农民的常识发展成为农业研究的前沿领域，则是近20来年的事情。这期间，它作为集农、林两业所长的一种持续发展的实践活动，被广泛地推广开来。将树木与作物混合种植或与畜牧业复合经营，目的在于提高作物的产量，保持土壤，增进养分的循环，同时提供燃料、饲料、水果和木材。人们对农林复合业潜力的认识，最初大都基于描述性的资料或传闻，而且多是在生产潜力较高的地区取得的。以往针对农林复合业的应用研完十分活跃，但有关其自然和社会经济过程的基础性研完工作却很少。农林复合业目前还不成其为科学，其理论基础仍需以周密而严谨的治学态度加加以发展。现在它还只能说是涉及到生态学、经济学、人类学、农学、林学、土壤学、动物学、树木遗传学、生物统计学及其它应用学科的一个研究领域，经过这个大熔炉的反复锤炼，它才能成为一门人们公认的科学。由于涉及到的交叉领域如此之广，未来的复合农林学极可能是一门十分诱人的学科。目前，世界上许多研究机构正在对农林复合业的基本问题进行着深入的探讨。我们归纳了农林复合系统区别于农业或林业系统的两个基本属性，即竞争和复杂性。这两个性质又演绎出了农林复俣系统的两个期望属性——盈利性和持续性。本文的目的就是要论述这些法则和属性，作为建立科学的复合农林掌的一种尝试。     

作物胁迫无人机遥感监测研究评述

作物胁迫是全球农业发展的一个重要制约因素,实现快速、大范围、实时的作物胁迫监测对于农业生产具有重要意义。传统的作物胁迫监测方式,如田间调查、理化检测和卫星遥感监测总是受到各种田间条件或大气条件的制约。随着无人机和各种轻量化传感器的快速发展,其凭借高频、迅捷等优势为各种作物胁迫监测提供了一套全新的解决方案。本文在介绍了目前主流的多种无人机和传感器的基础上,首先对目前无人机遥感用于作物监测的主要胁迫类型进行了梳理,然后重点阐述了基于光谱成像和热红外传感器进行作物胁迫无人机遥感监测的应用和技术方法,最后提出了作物胁迫无人机遥感监测尚需解决的关键问题,并展望了未来无人机遥感用于作物胁迫监测的前景。     

河北平原冬小麦播种面积收缩及由此节省的水资源量估算

以河北平原1998-2010 年11 地市的农业统计数据和22 个气象站点的逐日气温、降水量、水汽压、风速、日照时数和相对湿度等资料为基础,对该地区冬小麦播种面积的收缩情况及由此引发的耕作制度变化进行了分析;同时,结合作物系数法和逐旬有效降水量法,计算了不同耕作制度下的水分亏缺量,进而估算了该地区因耕作制度变化节省的水资源量。结果表明:① 该时段河北平原11 地市冬小麦的播种面积均呈收缩趋势,总面积下降了16.07%,约49.62×10⁴ hm²。京津唐城市群表现最为明显,下降了47.23%;② 冬小麦的降水满足率仅为20%~30%,而春玉米和夏玉米均为50%以上;冬小麦-夏玉米一年两熟制所需的灌溉水资源量为400~530 mm,而春玉米一年一熟制仅为160~210 mm;③ 该时段河北平原因冬小麦播种面积收缩而节省的灌溉水资源量约为15.96×10⁸ m³/a,相当于南水北调中线一期工程为京津冀三省市供水量的27.85%。     

自然与农田状态下照度计测光的偏差分析

根据色度基本原理，推导并计算了不同天气类型下照度的换算因数，并在不同天气类型下，对自然光和小麦群体不同高度透光情况进行了测定，将照度计实测照度换算出的辐射强度与实测辐射强度进行对比。结果表明：①前两种照度计可以在1、2级日光状况下用于太阳辐射测定而在3、4级日光状况下误差较大。②在作物田中，实测照度换算为辐射光量子数时，内活动面偏差比在0.2左右，而外活动面因光斑阴影作用，偏差较大，实测时应增加重复。     

雷州半岛雷暴发生频次变化特征及其与作物布局调整的相关分析

为了探究雷州半岛作物布局调整对雷暴发生的可能影响,以达到趋利避害,利用相关分析、11种模型拟合和全变量回归分析等数理统计方法进行了分析和研究。结果表明：雷州半岛年雷暴日数总的变化趋势是明显下降,一年四季均有雷暴天气,午后热雷雨占雷暴天气的大多数,其中5～9月雷暴日数最多,开雷、收雷年际变化差异大。随着稻田的减少,糖蔗、水果种植面积的增加,雷州半岛植被结构得到改善,雷暴天数呈明显减少趋势;蔬菜的种植改变了冬季闲田植被性质,不利于冬初、春末雷暴天气的生成;花生种植面积的调整对雷暴天数变化影响不大。雷州半岛水稻、糖蔗、水果、蔬菜等主要农作物布局调整对雷暴发生可能有明显的影响,主要农作物对雷暴天数可能影响从大到小依次为糖蔗、水稻、蔬菜和水果,农作物布局调整对年开雷、收雷的迟早没有影响。     

我国主要旱地作物水分供需状况分析及改善对策

建立了一个农田水分计算和评价模型,并利用1961～2000年月平均气候和有关作物资料,计算分析了我国5种主要旱地作物(春小麦、冬小麦、春玉米、夏玉米和棉花)的理论需水量及其时空分布,利用水分订正系数为指标评价作物需水量的满足程度.结果表明,气候条件对不同作物生产影响不同,比如小麦生育期内普遍严重缺水,玉米生育期水分供应比较充足,但在山西、陕西等地,夏玉米的播种期、出苗期及拔节期(6～8月)也存在明显的水分亏缺现象.作者针对我国北方农田干旱严重、水分供需很不平衡的情况,提出了相应的改善建议.     

水资源约束下的阿克苏河流域适宜绿洲规模分析

阿克苏绿洲是中纬度干旱区典型的绿洲灌溉系统,制定绿洲适宜发展规模、明确适宜耕地面积,可为实现绿洲的生态稳定与可持续管理提供科学依据。以中国西北干旱区的阿克苏河流域为研究对象,基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡法,借助典型绿洲结构模型,计算了阿克苏绿洲的适宜耕地面积。结果表明：2010-2015年阿克苏灌区的作物需水量高达740.3 mm,较20世纪60年代的539.6 mm增加了37.2%;考虑到山区来水和下泄塔里木河干流的水量要求,阿克苏绿洲的可用水量为42.6×10⁸ m³;阿克苏河流域绿洲已处于不稳定状态,耕地面积超过了水资源承载能力。计算得出绿洲适宜规模为12 430 km²,与现有水平相当。基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡算法计算的阿克苏绿洲的适宜耕地面积分别为4 674 km²和4 211 km²,需要在当前耕地水平上退耕18%至26%。     

中国作物物候对气候变化的响应与适应研究进展

以气候变暖为主要特征的气候变化对作物物候产生了重要的影响,通常气温升高会导致作物生长速度加快,生育期缩短,从而造成作物产量下降,不利于农业发展。同时,作物物候变化可以直接或间接反映气候变化情况,对于气候变化具有重要的指示意义。作物物候的研究对于农业气象灾害的预防、农业生产管理水平的进步以及农业产量提高都极为关键。随着全球地表气温的持续升高,作物物候相关研究也越来越引起科学家的关注。论文结合作物物候的主要研究方法,综述了中国近几十年来小麦、玉米、水稻以及棉花、大豆等主要农作物的生育期变化特征以及主要的驱动因子,得到以下主要结论：①在研究方法上,统计分析方法应用最为普遍,其他几种方法都需要与统计分析方法相结合使用。另外,作物机理模型模拟方法易于操作、可行性强,在物候研究中应用也比较多。遥感反演方法对作物生育期的特征规律要求较高,一般主要关注作物返青期。②整体上,小麦全生育期主要呈缩短趋势,而玉米和水稻全生育期以延长趋势为主。③作物物候变化的驱动因子主要是气候变化和农业管理措施改变,其中,气候变化是主导驱动因子,对作物物候变化起决定作用,而调整农业管理措施,在一定程度上抵消气候变化对作物生育期的不利影响。作物物候对气候变化的响应和适应研究可以为农业生产适应气候变化提供重要的理论依据和对策。