新型冠状病毒肺炎疫情下小龙虾产业发展对策——以湖北省荆州市为例

新型冠状病毒肺炎疫情对荆州市小龙虾养殖-物流-加工-餐饮全产业链造成了严重冲击,短期内恢复难度大,企业、新型经营主体信心不足。经历了连续多年的快速发展后,在疫情影响下,小龙虾产业呈现出新的变化:一是养殖面积趋于稳定,稻田养殖将回归理性,由"大养虾"向"养大虾"转变;二是小龙虾储藏和精深加工产业发展;三是线上消费模式将越来越被接受。基于调查研究,提出了小龙虾产业恢复生产与持续健康发展的相关建议:养殖端要从产量增长向质量提升转变,加工、服务端要开发新产品、发展新消费模式,行业管理部门要加大引导、监管力度,政府要从政策、金融、宣传等方面加强扶持,共同引导产业升级,打造区域品牌。

淡水鱼越冬综合症发病气象指数评估方法研究

为科学预防淡水鱼越冬综合症,降低病害暴发风险,本研究在近年发病情况调查和资料搜集的基础上,深度分析了越冬综合症病害发生的气象背景差异,并建立了淡水鱼越冬综合症发病气象评估方法。通过统计分析关键气象要素,如稳定通过12℃初日、降温过程前期温度、降温过程发生时间、降温幅度和伴随降水量、雨日等,确定了影响鱼类越冬综合症的气象因子。研究发现,除降温和降水外,降温前气象条件也是影响鱼病发生程度的重要因素。基于此,构建了基于风险陷阱理论的升温陷阱指数和综合考虑雨量雨日的降水指数,并开发了鱼类越冬综合症的综合气象指数。结果表明,该综合气象指数能准确反映病害的发生时间和程度,与实际发病情况高度一致。此外,研究还确定了不同病害等级的累计综合气象指数阈值。这一评估方法为淡水鱼越冬综合症的气象监测和预报提供了科学依据。

不完整气象资料下基于作物模型的产量预报方法

针对基于作物模型开展产量实时预报后期气象资料的获取问题,提出通过相似类比,从历史气象资料库中获取替代资料的方案,基于CERES-Rice模型系统评估了平均值处理方案和历史相似类比方案的可预报性和误差分布特征。结果表明:水稻产量对成熟前2个月内的气象条件较为敏感,基于气象资料和作物模型开展产量预测,在5%误差范围内可获得60%以上的预测概率;以多年气候平均值替代起报日后期气象资料,在成熟前2个月起报预测概率约为60%,成熟前1个月约为70%,但预报误差系统性偏高;采用气候相似类比方法,从历史气象资料中获取起报日后期替代资料,可有效降低预报误差的系统偏差,若引入后期气候趋势信息,成熟前2个月起报预测概率可达80%以上,较采用历史平均值有显著提高。研究结果为基于作物模型和气象观测及气候预测信息开展产量预报提供了技术方案。

湖垸农业区不同水体总磷浓度的差异分析

在湖北省三湖农场的灌溉和排水沟渠以及鱼池等水体中采集水样,测定了总磷浓度指标,对不同水体类型的总磷浓度差异进行了分析。结果表明,灌溉渠道水体总磷浓度最低,田间围沟水体中含量次之,垸内排水干渠中的浓度较高,尤其是在有集中居民区排放生活污水的渠道,磷浓度更高;垸内水体以鱼池及其围沟的水体磷浓度最高,达到国家地表水水质标准的Ⅴ类及劣Ⅴ类;垸外排水干渠在没有城市工业和生活污水排放的情况下,磷浓度较低,但承接有城市污水排放的四湖总干渠总磷浓度严重超标。说明农区水环境受城市污水排放的影响十分明显。改善湖垸农业区域的水环境,必须首先控制和治理城市向农村排放的污水,高度重视水产养殖活动对农区非点源污染的贡献。

江汉平原农业水土环境利用与保护

江汉平原农业水土环境的基本特征是水高田低、涝渍危害严重,垸落众多、垸田密布。影响农业可持续发展的水土问题是地势低洼,因雨成灾;过境水量多,湖泊调蓄功能下降,防洪压力大,农田涝渍长期存在。为发展生产,必须保护湿地资源、完善水利工程、建设高标准基本农田,同时,要科学利用水土资源,因地制宜地发展湿地特色产业。

冬小麦籽粒品质评价及其对气象因子的响应研究

选用南北方冬麦区主要推广品种作试验材料,通过田间分期播种试验方法,采用方差分析、主成分分析对冬小麦籽粒性状和内在品质进行分析评价,利用线性相关、二次曲线相关和逐步回归等方法,选择影响显著的气象因子绘制品质响应曲线,构建冬小麦品质预测模型。结果表明:各供试小麦品种均属中蛋白品种,其主要品质性状中,淀粉含量最高且变异程度最小,蛋白质含量次高变异程度居中,脂肪含量最低但变异程度最大;蛋白质、脂肪和产量区域差异显著,各品质含量地域分布总体呈北方较南方高而稳定的特点;蛋白质组分氨基酸品质可由3个主成分解释,一般非必需氨基酸谷氨酸含量最高,必需氨基酸蛋氨酸含量最低,北方麦区氨基酸品质优于南方麦区,表明北方气温日较差大更利于提高氨基酸含量;脂肪组分脂肪酸品质可由4个主成分解释,一般不饱和脂肪酸亚油酸含量最高,饱和脂肪酸十五碳一烯酸含量最低。温湿条件是影响冬小麦籽粒品质的主要气象因子,可通过调整开花—成熟期气温日较差和降低土壤湿度的方式提高蛋白质或氨基酸品质,通过调节开花—成熟期最低气温和土壤湿度的方式提高脂肪或脂肪酸品质。

考虑生育期需水量的荆州棉花旱涝等级划分方法

通过分析近32a(1980-2011)荆州棉花生长季降水量资料,针对棉花4个生育期对水分的需求,进行作物旱涝等级划分。结果表明,荆州棉花生长季内发生的水分胁迫以渍涝为主,无干旱胁迫;苗期降水量普遍多于需求,渍涝风险高;蕾期和吐絮期发生渍涝的频率远高于干旱,且多发生大涝和重涝;花铃期干旱发生频率略高于渍涝。将研究区历年棉花产量分离为趋势产量和气象产量,气象产量与各生育期旱涝程度的相关关系表现为,气象产量与全生育期和花铃期降水距需百分率呈极显著负相关(P<0.01),与吐絮期降水距需百分率呈显著负相关(P<0.05)。棉花生长季内降水量超出需求越多,气象产量越低;除降水量显著偏少的年份外,降水越少,气象产量越高。通过采用距需百分率法划分棉花各生育期的旱涝等级,充分揭示了各生育期需水量与降水总量间的平衡与矛盾,对江汉平原棉花种植区不同旱涝年景及不同月份的田间水分管理与高效利用具有一定指导意义。

江汉平原杂交早稻安全播种育秧气温指标试验

利用荆州农业气象试验站2009、2011、2012年杂交早稻分期播种和2012年盆栽低温控制试验数据,验证杂交早稻安全播种育秧平均气温、平均最低气温界限指标,并分析日平均气温稳定通过10℃初日变化。结果表明,杂交早稻适宜播种期平均气温指标为10.7～16.5℃,平均最低气温指标为6.8～11.7℃。播种后8～10℃低温处理持续3、4、5 d,与对照相比出苗率分别降低10、17、31个百分点,处理1～2 d对出苗率影响不大,但播种至出苗间隔日数延长。江汉平原稳定通过10℃初日历年平均日期为3月24日,达80%保证率初日为3月30日,从下一茬双季杂交晚稻安全齐穗考虑,其现行中熟偏迟杂交籼型早稻播种期宜安排在3月下旬中后期,根据天气预报在冷头泡种,冷中催芽,冷尾暖头抢晴播种薄膜秧。

水稻组合气象灾害的一个实例研究

气候异常变化对作物生产的影响正日趋增大,但气候异常究竟会以何种方式影响作物生长还鲜见报道。2007 年位于江汉平原(以湖北省荆州市为中心)发生罕见的中稻结实障碍,且田间受害症状表现为典型的高、低温致害症状。通过对田间试验和大范围生产调查,对水稻受害与气候条件之间的关系进行了因果对应分析。结果表明,7 月 20 日~7 月 25 日期间,部分地区有一个罕见的降温过程,日均温低达 20℃,达到籼稻品种孕穗期敏感温度范围;8 月 6 日~8 月 10 日,部分地区出现一个连续高温天气过程,日均温或最高温度达到日均气温 ≥ 30℃或最高气温 ≥ 35℃,将各地受害程度与气象条件进行比对、综合分析,将本年度中稻结实障碍因不同地区分为 3 类,分别为低温主导型、高温主导型和低、高温叠加组合型。其中以低、高温叠加组合型危害程度最重,即它既受到减数分裂期的低温危害也受到了开花期的高温危害。此实例启示,全球气候变暖将会给作物生产造成更为复杂和严重的灾害,相应应对技术的研究显得十分紧迫。

近63年荆州市四季变化特征分析

利用荆州站1955—2017年逐日气温资料,在研究四季长度和起始时间变化特征的基础上,利用Mann-Kendall检验等方法对季节的时间变化趋势进行研究。结果表明,季长变化上,荆州夏季季长有极显著的增加趋势(P<0.01),秋、冬两季季长有极显著的缩短趋势(P<0.01),即夏季以延长为主,秋、冬季主要表现为缩短,而春季季长无明显变化。季节起始日上,冬秋两季起始日期有极显著的推后趋势(P<0.01),春、夏季则表现为极显著的提前趋势(P<0.01)。

平菇田间栽培小气候调控措施和“麦—菇—棉”农业优势

1986年起进行了一系列平菇单作和间作套种的田间试验,研究平菇大田栽培的农业气象条件,小气候调控措施及其效应,探讨最佳种植方式。试验认为,只要采取适当的调控措施,田间培栽培平菇是可以丰产的。尤其是小麦、平菇、棉花间作套种,农业优势显著。年极端最低气温高于-15℃、出现几率在80%以上的地方都能实行。因此,“麦—菇—棉”间作套种可以形成一种有推广前途的种植制度。

节水灌溉、树脂包膜尿素和脲酶/硝化抑制剂对双季稻温室气体减排的协同作用

【目的】研究薄浅湿晒节水灌溉技术的减排增产效果及其与新型氮肥和添加剂的协同作用,提出增产与减排双赢的水氮管理措施。【方法】以江汉平原双季稻为研究对象,设置4种不同水氮管理措施:1普通尿素+常规灌溉(U+CI),作为对照(CK);2普通尿素+薄浅湿晒节水灌溉(U+SI);3树脂包膜控释尿素+薄浅湿晒节水灌溉(CRU+SI);4碧晶尿素(含0.5%硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶)+氢醌+薄浅湿晒节水灌溉(NU+HQ+SI)。采用静态箱-气象色谱法进行稻田温室气体连续监测,分析不同水氮管理措施的CH_4和N_2O排放量、基于CH_4和N_2O的综合温室效应。水稻收获后统计产量,计算各处理单位产量的排放量(GHGI)。【结果】薄浅湿晒节水灌溉有效抑制了特别是水稻生育后期的CH_4排放峰,导致早稻和晚稻U+SI处理的CH_4排放量极显著地小于U+CI处理(P<0.01),且晚稻的减排幅度更大。节水灌溉条件下,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌比普通尿素进一步减少CH_4排放量,CRU+SI和NU+HQ+SI处理的两季水稻CH_4排放总量分别是U+SI处理的60%和73%。薄浅湿晒节水灌溉促进了稻田N_2O的排放,早稻和晚稻U+SI处理的N_2O排放量分别比U+CI处理显著增加了34%和39%(P<0.05)。节水灌溉条件下,相比普通尿素,碧晶尿素混施氢醌、树脂包膜控释尿素处理的N_2O排放量呈现减少的趋势,尤其以碧晶尿素混施氢醌处理的控制效果更好。综合早稻和晚稻2个季节,薄浅湿晒节水灌溉下CH_4和N_2O排放此消彼长,但CH_4减排量大于N_2O增排量。总体而言,薄浅湿晒节水灌溉具有减少稻田综合温室效应的作用,减排效果视不同氮肥种类而不同,以树脂包膜控释尿素的减排效果最高为49%,其次为碧晶尿素混施氢醌,减排幅度达46%,普通尿素最低为28%。同时,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌更有利于增加水稻产量,降低排放强度。【结论】薄浅湿晒节水灌溉具有减排稳产的良好效果,薄浅湿晒节水灌溉结合施用树脂包膜控释尿素和添加脲酶/硝化抑制剂能进一步增加水稻产量和减少稻田温室气体排放,可作为水稻生产减排增效的推广技术。

江汉平原四湖流域近50年高温热害及热涝相随特征

利用江汉平原四湖流域荆州、潜江、监利、石首和洪湖5站点1960-2010年逐日气象资料,运用常规统计手段和Mann-Kendal突变检测方法,对四湖流域高温热害过程年际变化趋势,高温热害过程在7-8月内各旬发生频次,高温热害发生密集度,热、涝相随灾害发生特征等进行初步探讨。结果表明:(1)四湖流域1960-2010年年高温热害天数以3～19d为主,20世纪60年代初-80年代中期缓慢下降,80年代中期以后呈上升趋势,且5站点均有突变点出现,但出现的时期有所不同;(2)四湖流域高温热害以轻度热害为主,且集中在7月中旬、下旬和8月上旬这3个时段(即7月10日-8月10日),同时存在两次高温热害相连发生的现实,其中以间隔1～3d相连发生的次数最高,发生周期为3a,就热害形式来说,轻度高温热害与其它高温热害相连发生的次数最多,51a共发生39次,周期为1.31a;(3)四湖流域发生次数最多的热、涝相随灾害形式为轻度热害、偏涝相随型灾害,51a各站点平均发生了15次,占热、涝相随灾害发生总次数的44.12%,且大部热、涝相随灾害中两种灾害的间隔期在1～5d内。

适雨灌溉下氮肥运筹对水稻光合特性、氮素吸收及产量形成的影响

【目的】为合理利用水稻生长期间的降雨,改善江汉平原地区稻田氮肥管理。【方法】采用田间小区试验,研究了常规淹灌(FI)和适雨灌溉(RAI)条件下,农民习惯施肥(FFP)、30%尿素+70%控释掺混肥(30%N+70%CRF)和优化减氮施肥(OPT-N)对降雨利用率、水稻产量、光合特性、干物质积累及氮吸收利用的影响。【结果】1)RAI能在节省水资源同时提升稻田对雨水的储蓄和利用能力,与FI相比可减少田间灌溉水量41.7%,各生育阶段水稻叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)、干物质积累、氮素吸收以及产量均有不同程度的增加;2)两种水管理方式下,与FFP处理相比,OPT-N处理水稻在分蘖期的Pn、Gs、Ci、Tr、干物质积累和氮素吸收显著降低,但在孕穗期-灌浆期有所增加,对最终产量形成影响不大;RAI结合30%N+70%CRF处理有利于水稻生育前期Pn、Gs、Ci、Tr的增加,提升生育中后期干物质积累量,氮素吸收量在分蘖期显著高于OPT-N和FFP,在齐穗期和成熟期显著高于FFP,有效穗数、穗长、千粒质量和结实率在各处理间表现最高,实际产量相较常规水肥管理可增产10.4%。【结论】适雨灌溉条件下,OPT-N不会显著影响水稻的生长及产量,30%N+70%CRF有助于水稻光合作用、氮素吸收及产量的增加。

江汉平原四湖流域降水特征分析

通过对四湖流域5个试验站1958-2000年降水资料的统计分析,探讨了四湖流域降水特征。结果表明,四湖流域降水在区内差异不明显,但降水量年际年内分配不均匀,年际间标准差、变异系数分别为204.9、0.19,春、夏两季降水量占总降水量的70.49%。采用Z指数法分析该区域多年降水旱涝情况,结果表明出现雨涝和干旱年的概率相当(分别为25.58%、27.91%);采用降水量模比差积曲线法及游程理论分析四湖流域降水多年丰枯变化趋势和连丰、连枯情况,结果表明四湖流域多年降水存在3个明显的连丰时段、5个明显的连枯时段。

适雨灌溉下不同施肥模式对机插稻稻田水环境及产量的影响

【目的】探讨江汉平原地区适雨灌溉条件下不同施肥模式对机插稻稻田水环境及水稻生长的影响,为当地机插稻水肥管理措施的改善提供理论和数据支撑。【方法】采用田间小区试验,研究了适雨灌溉条件下,农民习惯施肥(FFP)、70%控释掺混肥+30%尿素(70%CRF+30%N)和有机无机复混肥(OIF)对稻田降雨利用率、田面水氮磷质量浓度的动态变化与径流流失量、干物质积累及水稻产量的影响。【结果】适雨灌溉下,返青期、分蘖期、拔节孕穗期和灌浆成熟期的降雨利用率分别为17.5%、100%、100%和84.2%;基肥和分蘖肥施用过后,FFP、70%CRF+30%N和OIF处理田面水TN、NH4+-N和TP质量浓度迅速提高,在第1天达到峰值,水稻移栽后30 d内70%CRF+30%N处理田面水TN、NH4+-N和TP的平均质量浓度较FFP处理分别降低40.4%、47.4%和0.5%;稻田氮磷径流流失量的90%左右在返青期,10%左右在灌浆成熟期,70%CRF+30%N处理TN、NH4+-N和TP径流损失量较FFP处理分别降低31.4%、30.9%、1.9%;70%CRF+30%N处理在返青期干物质积累量显著低于FFP和OIF处理,移栽-返青期阶段干物质积累量占总积累量比例表现为FFP处理>OIF处理>70%CRF+30%N处理,成熟期OIF处理干物质积累量显著高于70%CRF+30%N和FFP处理,实际产量表现为OIF处理>70%CRF+30%N处理>FFP处理。【结论】适雨灌溉条件下,70%CRF+30%N处理有助于减少稻田氮素流失,OIF处理有助于机插稻干物质积累与产量的增加。

基于冠层温度的冬小麦水分胁迫指数的实验研究

在田间实验基础上对冬小麦田逐日１４时基于冠层温度的作物水分肋迫指数（ＣＷＳＩ）进行了计算和分析。同一时刻干旱处理ＣＷＳＩ高于湿润处理；麦田灌溉后ＣＷＳＩ４～６天降到极小值，表明了灌水后作物从水分胁迫状态恢复所需的时间；从本次灌溉后ＣＷＳＩ达到极小值至再次灌溉期间，ＣＷＳＩ呈持续增加趋势。这些表明ＣＷＳＩ较好的反映了因土壤供水不足导致的作物水分胁迫，ＣＷＳＩ与叶水势之间呈明显的负相关关系。ＣＩＶＳＩ等于０．４，相当于实际蒸散与可能蒸散的比率为６０％，是指示冬小麦发生严重水分胁迫的关键性指标。

持续受渍对油菜叶片光谱特性的影响

针对目前只能用最终产量诊断油菜是否受渍的现实,基于光谱反射曲线能准确反映作物水分胁迫状况,为实现油菜渍害的快速、无损鉴别,通过田间试验,在油菜蕾薹期和花期,利用光谱仪每隔3 d定期采集油菜华油杂668、中双9号2个品种,在不受渍(CK)和充分受渍(地下水近地表)6、9、12、15、18 d后叶片的光谱反射率数据,分析油菜受渍时间对油菜叶片光谱特性的影响。研究结果表明,在花期持续受渍的21 d内,叶片光谱反射率相比未受渍油菜,在550~700 nm及1 400~1 500 nm区间内升高,在750~950 nm区间内降低;其NDVI、NDWI指数基本随受渍时间的增加而降低。通过光谱曲线的一阶导数提取红边位置后发现,当渍害胁迫超出了油菜机体自我调节阈值时,其叶片反射光谱的红边位置随受渍时间的增加发生蓝移现象,且蓝移幅度随渍水时间增加而增大。通过比较油菜品种华油杂668、中双9号在蕾薹期、花期的红边位置,结果表明油菜品种华油杂668的抗渍能力比中双9号强。建议用NDVI、NDWI指数变化,结合红边位置是否蓝移诊断油菜是否受渍。

花铃期受涝棉花的高光谱-光合特征及关系模型

为探索高光谱监测涝害棉花叶片光合参数的可行性,利用灌排可控的试验田模拟花铃期受不同程度涝害情形,分析了涝害对棉花倒四叶光合参数及高光谱参数的影响规律,评价了利用叶片光化学反射指数(photochemical reflectance index, PRI)和荧光比值指数(fluorescence ratio indices, FRI)拟合光合参数的效果。结果表明:花铃期受涝倒四叶净光合速率下降的主导限制因素随涝害持续时间而变化,涝害<3 d是叶片固定碳的能力下降,涝害3~6 d以气孔限制为主,涝害≥6 d由叶片气孔限制和非气孔限制共同造成。花铃期受涝1 d时实际光化学效率、表观光合电子传递速率(apparent photosynthetic electron transfer rate, ETR)和光化学淬灭系数就显著降低,非光化学淬灭系数(photochemical quenching coefficient, NPQ)显著升高,受涝3 d时初始荧光显著升高,最大光化学效率到受涝6 d时才显著降低。天线热耗能和非光化学耗能增加率、光化学耗能降低率分别与受涝天数呈显著对数、一元二次、幂函数关系。涝害3 d左右时倒四叶PRI显著下降、而FRI=R600/R690、FRI=R740/R800显著提高。综合考虑决定系数、归一化均方根误差和光谱参数对涝害的敏感性,建立的基于PRI的用于拟合净光合速率、气孔导度、初始荧光、最大光化学效率动态的模型可用于监测花铃期涝害棉花倒四叶光合参数动态。

淹水胁迫下棉花叶片SPAD高光谱估算模型研究

【目的】建立淹水胁迫下棉花叶片SPAD的高光谱模型。【方法】利用灌排可控的试验田在棉花花铃期模拟淹水处理,分析受涝1 d、3 d、6 d、9 d后棉花叶片光谱反射率、SPAD值的变化特征;并对淹水胁迫后棉花叶片高光谱特征参数与SPAD值进行相关与回归分析,探寻用于估算淹水胁迫下棉花叶片SPAD变化的高光谱模型。【结果】(1)受涝3 d时棉花倒4叶SPAD值就显著低于对照,到受涝9 d时SPAD值比对照减少15%左右。(2)棉花花铃期受涝后倒4叶绿光波段反射峰变陡,近红外短波段的反射率升高。花铃期受涝使棉花倒4叶红边位置"蓝移",涝害持续9 d时红边位置向短波方向移动了4~5 nm,红边幅度和红边面积呈先增大后减小趋势,在受涝6 d时达到最大,红边偏度和红边峰度增大。(3)涝后棉花叶片SPAD值与红边幅值(Dr)、红边位置(λr)、绿峰反射率(Rg)、绿峰位置(λg)、红谷位置(λo)、蓝边面积(SDb)、黄边偏度(Sy)、黄边峰度(Ky)、红边偏度(Sr)、红边峰度(Kr)等光谱特征参数极显著相关;分别以Sy、Sr、Kr为自变量的一元线性、多项式和指数模型估算SPAD值较优,其决定系数(R^2)均大于0.9,均方根误差(RMSE)均小于1;多元逐步回归分析发现以λg、SDr/SDb(VI3)、Sb、Sy、Ky为自变量的多元线性模型估算SPAD值较优,R^2高达0.973,RMSE为0.393。【结论】该模型可以作为估算淹水胁迫棉花叶片SPAD值的遥感模型。