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受渍指数构建及其在长江中下游小麦渍害风险评估中的应用

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农业工程学报 2023年第2期39卷 100-106页

作者：胡佩敏荆州市气象局荆州434020

渍害是长江中下游地区影响小麦生长发育的一种主要农业气象灾害,针对目前渍害评估方法中考虑致灾因子不全面和没有考虑作物耐渍性生育期差异等问题,该研究提出了以整个生长季受渍指数表征小麦受渍程度特征的量化模型。该模型综合考虑了... 详细信息

渍害是长江中下游地区影响小麦生长发育的一种主要农业气象灾害,针对目前渍害评估方法中考虑致灾因子不全面和没有考虑作物耐渍性生育期差异等问题,该研究提出了以整个生长季受渍指数表征小麦受渍程度特征的量化模型。该模型综合考虑了土壤低氧对根系影响和不同生育期内小麦耐渍性差异,并将2016—2022年SMAP(soil moisture active passive)土壤表层含水率产品数据代入模型中计算长江中下游地区各栅格点(10 km×10 km)受渍指数值,通过分析受渍指数与小麦产量的关系,确定受渍指数5.3为是否受渍的阈值,从而得到长江中下游地区受渍率空间分布,并依据受渍率进行分区风险评估。结果表明:湖北省、安徽省、江苏省小麦发生渍害地区主要集中在长江沿线,即各省南部,主要以中风险区为主;湖南省、江西省小麦发生渍害高风险区主要集中在各省的中部,2省其他区域都为中风险区。长江中下游地区全域无渍害区面积占20.0%,低风险区占14.8%,中风险区占30.1%,高风险区占35.7%。研究可为作物渍害精细化风险评估提供可靠的方法与手段。

关键词：土壤含水率根系胁迫小麦渍害 SMAP产品风险评估

基于气候相似性分析白酒最佳酿造地区研究——以白云边酒业为例

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酿酒科技 2024年第6期 81-87页

作者：胡佩敏杨团园赵永威邓平刘诗慧周莉莉尹昌伟张明春贺程程荆州市气象局湖北荆州434020 湖北白云边酒业股份有限公司湖北松滋434200

湖北白云边酒是浓酱兼香型酒的典型代表,独特的气候条件决定了白云边酒“芳香优雅、酱浓协调、绵厚甜爽、圆润怡长”的风味特征。针对白酒最佳酿造地气候区划研究空白这一现实,本研究通过对比白云边酒酿造地不同酿酒轮次时段内与洪湖、... 详细信息

湖北白云边酒是浓酱兼香型酒的典型代表,独特的气候条件决定了白云边酒“芳香优雅、酱浓协调、绵厚甜爽、圆润怡长”的风味特征。针对白酒最佳酿造地气候区划研究空白这一现实,本研究通过对比白云边酒酿造地不同酿酒轮次时段内与洪湖、秭归气候条件的差异,得到了酒酿造地独特的气候特征,提出了计算气候相似度的改进马氏距离法(添加了时段权重系数和因子权重系数),根据白云边酿酒轮次时段、轮次酒品质和白云边酒酿造地独特气候特征,分别对时段权重系数和因子权重系数进行赋值,得出了全国各地与白云边酒酿造地气候相似性空间分布,结合专家建议的阈值,首次对白云边酿造地进行了气候相似性区划,得到面积约972.4km^(2)的高度气候相似区,为白云边酒业的发展提供了数据支持。

关键词：酿酒气候相似性区划白云边酒

运用土壤水分表征小麦受渍影响程度的指标构建

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西南农业学报 2023年

作者：杨小琴万肖胡佩敏熊勤学陈啟行荆州市气象局长江大学农学院长阳土家族自治县农业产业服务中心

【目的】针对地下水位埋深和气象要素构建的小麦受渍程度特征量不足的问题，构建小麦受渍指数WI（Waterlogging index），为小麦产量预报、减灾抗灾提供科学依据。【方法】以长江中下游地区常见小麦种植品种“扬麦11”和“郑麦7698”为... 详细信息

【目的】针对地下水位埋深和气象要素构建的小麦受渍程度特征量不足的问题，构建小麦受渍指数WI（Waterlogging index），为小麦产量预报、减灾抗灾提供科学依据。【方法】以长江中下游地区常见小麦种植品种“扬麦11”和“郑麦7698”为材料，通过小麦不同品种受渍处理盆栽试验，利用APSIM模型中土壤水分低氧胁迫对小麦根系影响的特征量作为小麦受渍日指数，结合土壤体积含水量，研究土壤水分低氧胁迫、受渍程度与小麦产量的关系。【结果】①小麦受渍时长与小麦产量增减率呈极显著线性负相关，小麦受渍天数越长，小麦产量增减率越低。对比不同受渍时期小麦产量增减率，开花至成熟期对小麦进行受渍处理产量影响较大；②累计WI与小麦叶片SPAD值呈显著负线性关系，即小麦受渍越严重，小麦叶片叶绿素含量及活性越低；③当WI≤5.3（“扬麦11”）或6.0（“郑麦7698”）时，WI与小麦产量增减率呈正相关，WI越大小麦产量增减率越高；当WI>5.3（“扬麦11”）或6.0（“郑麦7698”）时，WI与小麦产量增减率呈负相关，契合小麦受渍害影响机理。【结论】基于土壤水分构建的WI可定量表达小麦受渍程度及对产量的影响，且具有普适性，可以为小麦渍害灾损评估提供可量化的计算方法，对小麦渍害预警，灾损评估有较高利用价值。

关键词：小麦渍害受渍程度指数定量分析

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基于潜在渍害日指数的小麦渍害预报模型研究

麦类作物学报 2023年第5期43卷 660-668页

作者：黄钰瑾熊勤学胡佩敏任菲莹长江大学农学院湖北荆州434025 荆州市气象局湖北荆州434020 湿地生态与农业利用教育部工程研究中心湖北荆州434025 长江大学涝渍灾害与湿地农业湖北省重点实验室湖北荆州434025 吉林省气象灾害防御技术中心吉林长春130062

针对目前作物渍害大范围预报不足的问题,在前人研究基础上,对作物可能渍害预报指标前期累积降雨指数进行改进,提出了考虑气象条件、地形条件、土壤类型等成灾因子影响的小麦潜在渍害日指数概念,并给出了小麦潜在渍害日指数的计算模型;... 详细信息

针对目前作物渍害大范围预报不足的问题,在前人研究基础上,对作物可能渍害预报指标前期累积降雨指数进行改进,提出了考虑气象条件、地形条件、土壤类型等成灾因子影响的小麦潜在渍害日指数概念,并给出了小麦潜在渍害日指数的计算模型;运用监利县12个观测点2014-2016年渍害监测数据计算出公式中的参数,同时对小麦潜在渍害日指数特征进行了分析。结果表明,小麦潜在渍害日指数既是影响渍害成因的综合因子,也是反映土壤水分空间差异的特征量,它和土壤吸力与土壤水分关系相似,有明显的吸湿过程和脱湿过程,即当土壤水分减少时,潜在渍害日指数比较低,而当土壤水分增加到相同的值时,潜在渍害日指数普遍偏高。监利县夏收作物受渍指标:当农田地下水位埋深小于60 cm、小麦潜在渍害日指数5 d滑动均值高于65 mm的持续期大于5 d时,夏收作物受到轻度渍害;当持续期大于12 d时受到中度渍害;持续期20 d以上时受到重度渍害;渍害发生后,当小麦潜在渍害日指数小于40 mm时,渍害结束。利用这一预报预警指标对在2017-2019年监利县进行预测验证,22次渍害过程中,有17次准确,3次漏报,2次误报,表明用小麦潜在渍害日指数进行渍害预报预警是比较准确的。

关键词：小麦渍害潜在渍害日指数预报模型

前期降水指数结合SAR数据提取作物渍害空间分布信息

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农业工程学报 2021年第5期37卷 175-183,F0003页

作者：熊勤学胡佩敏马艳湿地生态与农业利用教育部工程研究中心荆州434025 长江大学农学院荆州434025 长江大学涝渍灾害与湿地农业湖北省重点实验室荆州434025 荆州市气象局荆州434020

为实现高时空分辨率的作物渍害空间分布信息的提取,该研究以夏收作物受渍害最严重的湖北省监利市的夏收作物为研究对象,通过水云模型,结合Sentinel-1A SAR数据,提取了12 d间隔的监利市土壤表层相对体积含水量空间分布,再以每天的前期降... 详细信息

为实现高时空分辨率的作物渍害空间分布信息的提取,该研究以夏收作物受渍害最严重的湖北省监利市的夏收作物为研究对象,通过水云模型,结合Sentinel-1A SAR数据,提取了12 d间隔的监利市土壤表层相对体积含水量空间分布,再以每天的前期降水指数视作具有一定误差的观察数据,运用卡尔曼滤波插值方法,实现了以天为单位监利市2018年至2020年每年1-4月夏收作物区土壤表层相对体积含水量空间分布信息的提取,经220hm2试验区的土壤湿度数据验证,其Nash-Stucliffe效率系数为0.909;结合夏收作物渍害的判别标准,获取了监利市夏收作物同期的渍害时空分布信息,与试验区观测的结果相似;同时通过对计算结果数据的分析,发现前期降水指数与该指数下所有的夏收作物受渍农田比例(受渍农田面积与监利夏收作物总面积比率)的最大值有明显的二次多项式关系。由于Sentinel-1A SAR数据不受云层干扰,可以全天候获取,前期降水指数可用气象台站数据计算,这种作物渍害高时空分辨率监测的方法可实现渍害监测。

关键词：遥感土壤水分渍害前期降水指数卡尔曼滤波时空分布信息提取

基于HJ卫星混合像元分解法的湖北省四湖地区夏收作物种植信息提取

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长江流域资源与环境 2014年第6期23卷 869-874页

作者：熊勤学胡佩敏长江大学长江中游湿地农业教育部工程研究中心湖北荆州434025 湖北省荆州市气象局湖北荆州434020

混合像元是造成中低空间分辨率遥感数据计算机解译不准确的主要原因,通过收集2013年四湖地区夏收作物生长期内的不用生育时期的三景HJ卫星CCD数据,生成一个15波段的"类高光谱"数据;在采用阀门技术结合夏收作物NDVI指数变化特点,提取所... 详细信息

混合像元是造成中低空间分辨率遥感数据计算机解译不准确的主要原因,通过收集2013年四湖地区夏收作物生长期内的不用生育时期的三景HJ卫星CCD数据,生成一个15波段的"类高光谱"数据;在采用阀门技术结合夏收作物NDVI指数变化特点,提取所有夏收作物(小麦与油菜)在四湖地区的空间分布的基础上,成功运用改进的逐步回归法计算出小麦与油菜在混合像元中的丰度值,高精度地取得了四湖地区小麦、油菜种植区的空间分布;将部分结果与同期资源三号卫星融合数据作为标准进行比较,证明基于改进的逐步回归法计算混合像元的丰度值是比较准确的,为运用HJ卫星CCD数据高精度提取农作物种植信息提供了一种可行的方法。

关键词：混合像元改进型逐步回归分解法丰度值种植面积

基于ASAR GM数据时序特征的农田表层土壤水分的反演

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长江流域资源与环境 2014年第5期23卷 632-637页

作者：胡佩敏熊勤学湖北省荆州市气象局湖北荆州434020 长江大学长江中游湿地农业教育部工程研究中心湖北荆州434025

了解农田表层土壤水分的时空变化对反演涝渍害有着十分重要的意义,针对ASAR GM数据特点提出了在没有地面观测数据地区农田大尺度土壤水分的反演方法,即运用MODIS NDVI数据(空间分辨率为250m)的农田作物时序特征提取土地利用现状,并以此... 详细信息

了解农田表层土壤水分的时空变化对反演涝渍害有着十分重要的意义,针对ASAR GM数据特点提出了在没有地面观测数据地区农田大尺度土壤水分的反演方法,即运用MODIS NDVI数据(空间分辨率为250m)的农田作物时序特征提取土地利用现状,并以此来校正ASAR GM数据(空间分辨率为1km)中的混合像素;利用大面积降水后土壤表层湿度水平差异不大的特点,运用非线性回归模型,获取水云模型中的经验系数,运用水云模型将植被和土壤对后向散射的贡献区分开;在获得一个地方长时间土壤后向散射系数空间分布集后,假设其土壤粗糙度不变的情况下,其后向散射系数与土壤表层湿度成正比,运用其时序特征计算出其土壤表层相对体积含水量。运用上述方法,利用79景ASAR GM数据和同时期的MODIS数据,反演了湖北省四湖地区棉田的土壤表层相对体积含水量的时空分布,将其计算值与观测值比较分析后发现,其变化趋势相同、相关系数(R2=0.779,n=25)也很高,圴方根误差为9.63%,表明上述反演方法还是可行了,适用于大尺度农田土壤墒情的反演。

关键词： ASAR GM数据表层土壤湿度遥感反演

叶轮式增氧机对鱼池溶氧日变化影响的模拟模型初步研究

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淡水渔业 2021年第1期51卷 11-19页

作者：胡佩敏李谷农业农村部淡水生物多样性保护重点实验室中国水产科学研究院长江水产研究所武汉430223 荆州市气象局湖北荆州434020

针对鲜有鱼池溶氧模型考虑增氧机对鱼池溶氧日变化影响的现实,在传统的描述鱼池水温和溶氧日变化多层模型的基础上,通过分析叶轮式增氧机水跃和液面更新对鱼池多层水体中各能量要素和溶氧变化因子的影响,构建了能反映叶轮式增氧机增氧... 详细信息

针对鲜有鱼池溶氧模型考虑增氧机对鱼池溶氧日变化影响的现实,在传统的描述鱼池水温和溶氧日变化多层模型的基础上,通过分析叶轮式增氧机水跃和液面更新对鱼池多层水体中各能量要素和溶氧变化因子的影响,构建了能反映叶轮式增氧机增氧效果的鱼池水温和溶氧日变化模拟模型。通过实验数据对模型的校参和验证,发现溶氧逐小时模拟值与观测数据的均方根误差为0.267(晴天)和0.420(阴天),Nash-Stucliffe效率系数为0.957(晴天)和0.967(阴天),证明该模型能准确反映溶氧质量浓度的变化规律。同时运用模型模拟数据进行分析,结果显示:叶轮式增氧机增氧1 h后,其影响会持续12 h左右,而且效果主要集中在鱼池中下层,表层水层因高溶氧值和复氧原因,其增氧效果不明显;晴天一天之中最佳开机时间为0:00~10:00;阴天增氧效果不是很理想。

关键词：溶氧模型叶轮式增氧机鱼池模拟研究

农作物种植面积的改进型混合像元判别分析法提取

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湖北农业科学 2012年第24期51卷 5783-5787页

作者：胡佩敏湖北省荆州市气象局湖北荆州434020

根据线性混合模型原理提出了利用低分辨率高光谱的遥感数据计算农作物种植面积的新方法,改进型混合像元判别分析法,并运用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据计算了江陵县中稻和棉花的种植面积,以当天TM数据的监督分类法得出的种植面积作为... 详细信息

根据线性混合模型原理提出了利用低分辨率高光谱的遥感数据计算农作物种植面积的新方法,改进型混合像元判别分析法,并运用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据计算了江陵县中稻和棉花的种植面积,以当天TM数据的监督分类法得出的种植面积作为标准对此方法进行了详细比较,并与其他两种常规方法作物光谱特性差异法和监督分类法进行比较。结果表明,改进的混合像元判别分析法误差最小,运用在混合像元为特性的MODIS数据上比较合适;作物光谱特性差异法原理简单、计算方便,但小面积地物区分效果差;监督分类法误差最大,不适合运用在低分辨率高光谱的MODIS数据上。

关键词：中分辨率成像光谱仪(MODIS) 农作物种植面积改进型混合像元判别分析法