栖霞市观里镇苹果产业“农光互补”发展模式分析

当前,国家出台了一系列扶持光伏行业发展的政策,为“农光互补”模式的发展提供了有力的政策保障。光伏农业既能实现节能减排,还能满足农作物生长需要,提高土地利用率,解决就业问题,增加农民收入。基于栖霞市苹果产业,介绍了“农光互补”的发展现状,在此基础上分析了光伏电站对土壤理化性质、苹果树生长和小气候的影响,并对“农光互补”的发展前景进行了展望,以期促进苹果产业高质量发展。

气候变化条件下海河平原作物灌溉策略优化模拟

定量化评估未来气候变化条件下农田水分利用和作物产量变化,并探究适应气候变化的灌溉策略对水资源紧缺粮食主产区的农业可持续发展具有重要意义。该研究应用改进的SWAT(soil and water assessment tool)模型与CMIP6(coupled model intercomparison project phase 6)的大气环流模式(general circulation model, GCM)相结合的方法,在3种共享社会经济路径(SSP1-2.6, SSP2-4.5和SSP5-8.5)下评估了未来时期(2041-2070年)海河平原实际蒸散量、灌溉量、地下水净使用量(net groundwater use, NGU)和作物产量的变化情况,探究了未来气候情景中适宜的作物灌溉策略。结果表明:1)与历史时期(1971-2000年)相比,未来时期区域年实际蒸散量增加5.5%、年灌溉量和年地下水净使用量分别减少5.9%和25.8%。在SSP5-8.5情景下,年实际蒸散量的增幅最低,年灌溉量和年地下水净使用量的减幅最高。2)相较于历史时期,未来时期冬小麦和夏玉米产量分别增加14.3%和6.5%,其中夏玉米产量增幅随温室气体排放情景的增强而降低。3)在未来气候情景中,雨养夏玉米结合冬小麦拔节期进行灌溉(灌水定额为25 mm,根据自动灌溉系统确定灌水频率)或可最大限度地实现该区地下水资源恢复。从确保粮食安全的视角,推荐雨养夏玉米与冬小麦在拔节期和灌浆期灌溉相结合。研究结果可为区域农业水资源合理规划、可持续的粮食生产政策的制定提供参考。

基于多光谱数据的黄河三角洲岸线自动提取

基于多光谱数据对海岸线自动提取的问题研究已久。针对国内外岸线提取方法较为单一的现状,提出兼顾光谱特征与空间关系的海岸线自动提取方法:将2014年黄河三角洲Landsat8-OLI影像与实测地物反射率光谱对比,选择敏感波段建立提取模型,之后对研究岸段进行分类并自动提取,同时基于908专项山东省修测海岸线标准的目视解译方法对实验部分的海岸线进行提取,最后通过ROC曲线原则对提取结果分别进行0.5与1像元精度评价,实验证明该方法在1个像元精度(提取置信度均高于90%)范围内能快速、准确地提取黄河三角洲复杂地貌类型地区的海岸线,所得到的矢量岸线可直接用于地理信息系统(GIS)分析。

海岸线自动提取研究进展

由于海岸带活跃且脆弱,快速准确的监测海岸线的动态变化对于海域的使用管理具有十分重要的意义.遥感技术为海岸线的提取提供了重要手段,弥补了传统海岸线测量时,费时费力与部分地区难以到达等不足.基于海岸线特征提取的思路,总结当前国内外海岸线提取的主要方法.其存在问题为:影像信息不充分、验证精度低、海岸线误认为水边线等.针对以上不足进行探讨,最后对基于遥感的海岸线自动提取研究进行展望.

新疆安集海灌区膜下滴灌棉田根系层土壤盐分多尺度空间分布特征

明晰土壤盐渍化空间分布特征是盐碱地改良的基础。与单一尺度相比,嵌套多尺度研究可更好地分析土壤盐分的空间变异结构特征,更精确地表达盐渍化程度的自相关随尺度的变化情况。采用传统统计学和地统计学相结合的方法,通过野外实地分层采集土样,分析了4km、500m和100m三个嵌套尺度条件下,新疆安集海灌区膜下滴灌棉田根系层土壤含盐量的空间分布规律及其变异特性。结果表明,灌区棉田各尺度根系层土壤含盐量整体水平较低(平均1.52~1.87 g·kg^(-1)),属中等变异,具有明显的连续变化和底聚特征。轻度盐化土和非盐化土在整个灌区占主导地位并主要分布于地表水矿化度较低、地势较高、排水相对通畅的灌区东南侧,盐渍化相对较重区域主要位于地下水埋深较浅的泉水溢出带,以及受平原水库和干渠渗漏影响的区域。受地形地貌等结构性因素与人为活动等随机性因素共同影响,土壤含盐量呈强空间自相关性:随尺度加大,地统计模型的块基比减小,相关距离增加,自相关性增强,结构性因素影响增强,随机因素影响减弱;反之随尺度减小,空间分布更加清晰明确,随机因素的影响则逐渐增强。对于盐渍化严重区域,有必要针对整个根系层采用嵌套方式在更小尺度上加密采样,以充分了解土壤盐分的空间分布规律与变异特性。

2000—2020年玛纳斯河流域的作物种植结构与需水满足度

变化环境条件下干旱绿洲水土资源的高效利用一直广受关注。玛纳斯河流域分布着新疆最大、最典型的绿洲农耕区,其水土资源高效利用无疑应基于对种植结构和需水满足度(供水量/需水量)时空演变规律的了解。基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)平台并通过区域调查和调研,该研究利用面向对象的随机森林分类,建立流域地物遥感识别模型,分析当地2000-2020年种植结构的变化过程,探讨种植结构变化与膜下滴灌棉花水分供应状况和需水满足度间的关系。结果表明:基于GEE平台,融合简单非迭代聚类图像分割算法和随机森林分类算法可快速、准确识别流域地物,总体精度约0.9;近20年,流域种植作物始终以棉花为主,占耕地总面积的80%以上,受益于膜下滴灌技术的节水、抑盐等功效,中、下游盐碱荒地不断被开垦为棉田,致使其面积以每年约101km^(2)的速度增长,但棉田面积增长与灌溉水资源供给的矛盾日益突出,棉花需水满足度显著下降,尤其是水资源相对匮乏的下游灌区及需水旺盛的夏灌期,2020年流域下游棉花夏灌期需水满足度已降至约46%,种植结构的调整和优化已势在必行。研究可为玛纳斯河流域水资源配置及农业种植结构优化提供科学依据。

TRMM在海河流域南系的降水估算精度评价及其对SWAT模型的适用性

准确估算区域降水对水文过程评价和水资源管理意义重大。为评估TRMM 3B42V7降水产品在海河流域南系的估算精度及其在土壤和水评估模型(Soil and Water Assessment Tool,SWAT)中的适用性,利用28个气象站降水观测数据(2007-2016年)和101个雨量站观测数据(2010-2016年)开展研究。研究表明:站点尺度上,3B42V7降水产品对月降水估算的均方根误差小于15 mm,平均误差小于8.5 mm;在湿润季节的估算精度更好。流域尺度上,日降水估算精度较差,相关系数小于0.6。分区尺度上,3B42V7能够很好地捕捉到不同等级降水强度,但对微量降雨有所低估;山区和平原的年降水量均出现高估现象,平原区较为突出;此外,3B42V7能够较好地捕捉到研究区内极端降水的时间和空间分布。分2种情景进行水文模拟,利用月平均流量对模型进行校准和验证,在情景Ⅰ中,验证期模拟结果较好,决定系数在0.56~0.96之间,纳什效率系数在-11.09~0.94之间。TRMM 3B42V7可为海河流域及其类似区域的水资源管理提供参考。