基于遥感的灌溉耕地制图方法研究进展

准确的灌溉耕地位置分布信息是地球系统科学和气候变化等研究领域的基础,它关乎我们国家的粮食安全和水资源安全,对水循环、能量循环研究具有重要的意义。遥感灌溉耕地制图研究主要分为局地研究、区域研究和全球研究三类。目前,基于遥感的灌溉耕地制图研究大多数都集中在局地尺度上,其中,目视解译法和数字图像分类法是在局地尺度研究中最常见的方法;在区域尺度上,最常见的手段是使用中等分辨率的卫星图像进行多时段的时间序列分析,从而实现灌区地图的绘制;当前全球尺度的灌溉位置分布研究工作,由于在数据获取方面受到的的客观限制,使其在灌溉分类结果上存在较大的不确定性。近年来,国际国内出现了一些灌溉产品,由于各种原因,这些灌溉产品存在精度不高、分类不可靠等问题。然而,由于技术的进步,数据融合技术、微波遥感技术及大量其他辅助数据在大区域绘制灌溉地图方面提供了更大的可能性。为此,极有必要系统回顾灌溉耕地识别制图研究的发展历程,总结当前研究的现状及存在的不足,为进一步开展灌溉耕地制图方法研究和提高灌溉识别精度提供参考。     

区域气候变化情景下气候变率对我国水稻产量影响的模拟研究

利用中国随机天气模型将中国区域气候模式ＲＣＭ与作物模式ＣＥＲＥＳ－Ｒｉｃｅ相连接,模拟了３种气候变率（０％,１０％,２０％）水平下未来气候（２０５０年,假定此时ＣＯ２浓度为５５０ｍｇ／Ｌ）对我国水稻主产区（广州,长沙,南京）灌溉水稻和雨养水稻在考虑ＣＯ２肥效与否条件下的产量,模拟结果表明;（１）气候变率对水稻产量的影响因经营方式和研究地区的不同而有差异,对灌溉水稻来说,气候变率对其产量有负面影响,     

不同施肥与灌水量对槟榔土壤氨挥发的影响

利用通气法田间原位试验,研究了不同施肥模式、灌溉量对槟榔土壤氨挥发速率和挥发量的影响。结果表明：槟榔恢复期和出花期追肥灌水后,不同施肥处理均在第3天出现氨挥发速率峰值（0.50-3.42 kg.hm-2.d-1）,而后迅速下降并进入低挥发阶段。出花期氨挥发速率峰值（1.50-4.42 kg.hm-2.d-1）比恢复期氨挥发速率峰值明显高。灌水量小(300 m3. hm-2)的氨挥发率和总量比灌水量大(600 m3. hm-2)的明显减小。在同一氮水平下,有机质含量较低的氨挥发率较高。在同一有机质含量条件,氨挥发率随着N肥含量增加而升高。与单施N肥处理相比,有机肥与N肥配施可明显减少氨挥发速率和总量,可减少氮损失。     

群体分布和灌溉对冬小麦农田光能利用的影响

于2006-2008年进行冬小麦田间试验,设置行距×株距分别为：7 cm×7 cm（A）、14 cm×3.5 cm（B）、24.5cm×2 cm（C）、49 cm×1 cm（D）4种群体分布方式,每种分布方式设4种灌溉处理：整个生育期内不灌溉,灌拔节水,灌拔节和抽穗水,灌拔节、抽穗和灌浆水（每次灌水量相同,均为0.60 m³）,研究在同一群体密度(2.04×10⁶ 株·hm^-2)下不同群体分布和灌溉对冬小麦光能利用状况的影响及其在生产中的利用价值.结果表明：A、B处理的群体分蘖数和叶面积指数（LAI）显著高于C、D处理;随着行距的加大,光合有效辐射（PAR）透射率逐渐增多,而PAR截获率呈下降趋势;增加灌溉可提高冬小麦群体单茎数和LAI,降低PAR透射率,从而明显提高了PAR总截获率.冠层内PAR截获率表现为上强下弱的趋势,相对均匀的群体分布和所有灌溉处理均显著增加了冠层40 cm以上的PAR截获率.冬小麦光能利用率（RUE）随行距增大而逐渐降低,其中,A、B、C、D处理总RUE两年的均值分别为1.24%、1.27%、1.21%和1.06%,B处理较C、D处理分别提高了5.21%和19.56%,差异显著.群体分布相对均匀的A、B处理可显著改善冬小麦群体结构和PAR截获状况,有利于充分利用光能;所有灌溉处理也可影响群体结构,进而明显提高作物的RUE.     

水氮耦合对小桐子生长和灌溉水利用效率的影响

为了研究水氮耦合对于小桐子生长和灌溉水利用效率的影响,采用3个供水水平(W1,15.3mm;W2,25.5mm;W3,40.7mm)和3个施氮水平(N1,0g·kg-1;N2,0.3g·kg-1;N3,0.6g·kg-1)进行盆栽实验。结果表明:与W3相比,W1和W2处理的株高、茎粗、叶面积和总干物质量分别降低了61%和34%、57%和35%、46%和32%、49%和35%,根冠比在W2处理时达到最大值;对不同氮素处理,株高和叶面积最大值均出现在N2处理,而茎粗和根冠比则随着施氮量的增加而减小;与W3N3相比,W2N2处理节省灌溉用水38%,节约氮肥施用量50%,其株高、茎粗和总干物质量分别减少了12%、21%和12%,根冠比和叶面积分别显著增加了48%和16%,灌水后第2天、第3天和第4天的蒸腾量分别显著降低21%、15%和12%,从而使灌溉水利用效率提高了40%。     

基于遥感信息的黄土高原主要灌溉农业分布区生态安全特征

生态安全是区域经济社会可持续发展的重要保证.本研究基于2000-2018年间的遥感数据,系统分析了黄土高原4个主要灌溉农业分布区(银川平原、河套平原、汾河谷地和渭河平原)植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI)的变化特征.结果 表明:2000-2018年间,研究区FVC整体呈下降趋势,但4个不同灌溉农业分布区FV...     

模拟氮沉降和降雨变化对贝加尔针茅草原土壤细菌群落结构的影响

研究氮沉降和降雨变化对土壤细菌群落结构的影响,对未来预测多个气候变化因子对草地生态系统影响的交互作用具有重要意义。以施氮和灌溉分别模拟氮沉降和降雨增加,采用高通量测序技术,研究8个氮添加水平(0、15、30、50、100、150、200、300kg N hm-2a-1)和2个水分添加水平(不灌溉、模拟夏季增雨100 mm灌溉)对土壤细菌群落结构的影响。结果表明,氮素和水分输入增加后,土壤细菌群落组成、丰度均显著变化(P0.05)。在群落中占主导的细菌门类有疣微菌门Verrucomicrobia(30.61%—48.51%)、变形菌门Proteobacteria(21.37%—29.97%)、酸杆菌门Acidobacteria(9.54%—20.67%)和拟杆菌门Bacteroidetes(4.96%—9.74%)。在常规降雨和水分添加两种条件下,随着氮添加水平的增加,占主导的细菌门类(相对丰度1%)表现出不同的变化趋势。疣微菌门相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著降低,但在氮素和水分同时添加条件下随氮添加水平升高而逐渐升高,在N200—N300时显著升高。变形菌门和拟杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下呈升高趋势,但在水分添加时却无明显变化。酸杆菌门相对丰度在常规降雨高氮添加条件下升高,但在水分添加后呈明显下降趋势。放线菌门Actinobacteria相对丰度在常规降雨N100—N300条件下显著升高,但在水分添加后高氮添加时显著降低。厚壁菌门Firmicutes相对丰度在常规降雨条件下无显著变化,但在水分和高氮添加条件下降低。浮霉菌门Planctomycetes相对丰度在两种不同的水分添加条件下均呈先升高后降低的趋势。氮素和水分添加对土壤细菌群落结构的变化存在明显的互作效应(P0.0001)。在不同氮素和水分输入条件下共有19个土壤细菌门类相对丰度有显著差异。土壤细菌群落结构的变化主要来自于疣微菌门和酸杆菌门的相对丰度变化,两者可作为土壤细菌群落结构变化的指示种。综上,氮素和水分添加显著改变了土壤细菌群落结构,氮素和水分对土壤细菌不同门类相对丰度变化存在明显的互作效应。     

不同水氮条件下灌溉方式对玉米干物质量和氮钾利用的影响

由于作物需水随生育期的变化,分根区交替灌溉(AI)的节水效果也会随生育期而发生变化,探明不同生育期分根区交替灌溉对玉米生长和水分养分利用的影响,以期为分根区交替灌溉的实施和充分发挥其节水节肥效果奠定理论基础。通过盆栽试验,在2种灌水水平(正常灌水和轻度缺水)和2种有机无机氮比例(100%无机氮和70%无机氮+30%有机氮)下,以常规灌溉(CI)为对照,分别研究苗期—灌浆初期、苗期—拔节期以及拔节期—抽雄期进行AI对玉米干物质量、氮钾含量和吸收量以及土壤碱解氮和速效钾含量的影响。结果表明,在轻度缺水和有机无机氮肥配施下,与CI相比,拔节期—抽雄期分根区交替灌溉玉米地上部和总干物质量分别增加29.6%和27.4%,地上部和总N吸收量增加50.7%和50.4%。与单施无机氮肥相比,有机无机氮肥配施会在不同程度上增加地上部和总N吸收量,但是一般降低土壤碱解氮和速效钾含量,这说明在轻度缺水和有机无机N肥配施下,拔节期—抽雄期进行分根区交替灌溉提高玉米总干物质量和N吸收量。     

基于20 cm蒸发皿蒸发量制定的华北地区温室黄瓜滴灌灌水制度

试验分别于2013和2014年在中国农业科学院新乡综合试验基地进行,以20 cm蒸发皿蒸发量（E_p -20）为灌水依据,设置5种水面蒸发系数（K_cp1:0.25;K_cp2:0.5;K_cp3:0.75;K_cp4:1.0;K_cp5:1.25）代表5种灌水水平,分析了不同水量（I_r）对温室黄瓜滴灌耗水量（ET）、产量、品质以及水分利用效率（WUE）的影响,探讨了以E_p -20制定温室滴灌灌水计划的可行性.结果表明：温室滴灌黄瓜整个生育期内的耗水量在129~314 mm,耗水量随着灌水量的增加而增加.当灌水量超过0.75E_p 20时,各处理之间的产量无差异,平均单果质量、单株瓜条数和平均瓜长对灌水量的响应均存在一个阈值（0.75E_p 20）;品质方面,可溶性固形物、维生素C和可溶性糖含量均随着灌水量的增加而降低,而可溶性蛋白质含量为：K_cp2＞K_cp3＞K_cp4＞K_cp1＞K_cp5;采用修正后的Penman Monteith公式计算温室滴灌黄瓜参考蒸发蒸腾量所得结果与E_p -20呈极显著线性相关关系.可见,在华北地区日光温室黄瓜的滴灌灌水制度选用0.75倍的20 cm蒸发皿水面蒸发量作为灌水依据简单可行.     

不同灌溉模式对稻田土壤及糙米重金属积累的影响

为探讨降低土壤和糙米重金属的灌溉模式, 选取江西省萍乡地区的中度重金属污染稻田, 研究了灌浆期习惯性灌溉(间歇性灌溉)和长期淹水灌溉2种灌溉模式对水稻产量、糙米重金属及土壤理化性质的影响。结果表明: 与习惯性灌溉相比, 长期淹水灌溉条件下的水稻产量降低1.25%; 糙米Cd和Pb含量分别降低42.79%和3.70%, 其中糙米Cr含量显著降低44.81%, 但糙米Hg含量显著增加200%, 糙米无机As含量增加3.29%; 土壤Cd含量降低38.77%, 其中土壤有效态Cd含量和阳离子交换量显著降低72.08%和36.71%, 但土壤pH和有机质增加0.97%和6.32%; 同时相关性分析发现糙米Cr含量与土壤有机质呈显著负相关, 与阳离子交换量呈显著正相关, 糙米Hg含量与土壤有效态Cd含量和阳离子交换量呈极显著负相关。长期淹水灌溉可有效降低污染稻田土壤Cd进入水稻, 实现水稻安全生产, 但会增加糙米Hg积累和减产。