农业干旱灾害研究进展

［目的］文章阐述了基于不同数据源开展的农业干旱灾害研究，为明确农业干旱灾害研究的概况，便于把握农业干旱灾害研究的关键技术与问题。［方法］通过气象、遥感、统计3类数据，以使用数据源作为索引，对我国农业干旱灾害监测、评价及预警、灾害时空格局等内容进行分析。［结果］通过统计文献，了解农业干旱灾害研究的概况，分析农业干旱的基础和困境，明确国内农业干旱灾害的发展过程和最新进展，阐述未来农业干旱的研究重点。［结论］基于气象数据的农业干旱灾害研究最为系统，时间序列跨度长、空间分布范围广，在监测、预警、评价和格局分析等方面都有细致的研究； 基于遥感数据的农业干旱灾害研究主要以监测和灾害评价为主； 基于统计数据开展农业干旱灾害的研究主要集中在灾害损失评价方面； 基于多源数据的农业干旱灾害研究在逐渐增多，在监测、预警、评价等方面也有所突破。农业干旱研究的关键技术，以及研究的系统性、研究内容和发生机理等方面仍有待加强。     

论农业气象风险预警和处理机制的构建策略

农业气象风险高发、频发,建立预警和处理机制非常必要。我国农业气象风险主要包括台风、干旱、洪涝、冰雹、低温冷冻等类型,给农业和农民带来严重损失。建立农业气象风险预警处理机制应该坚持法治为先、以人为本、源头治理、协同参与的原则,具体包括预防准备、监测预警、信息报告、决策指挥、危机沟通、社会动员、恢复重建、调查评估、应急保障等内容。     

我国农业自然灾害风险评估与区划

利用基于灾情数据的评估方法对全国及31个省份的农业自然灾害风险进行评估,根据农作物灾害风险的概率密度和累积分布函数计算其年均损失率,并据此进行区划。研究结果表明:(1)在我国31个省(市、自治区)中,有16个省份平均每年的农业因灾损失率都在10%以上,全国农业因灾年均损失率为12.9%;(2)干旱和洪涝是导致我国农业损失的两个主要险种,分别占到总损失的51%和27%;(3)我国自然灾害各险种的高风险区均相对集中,建议政府采取针对性措施降低区域灾损风险。     

中国农业文化遗产的空间分布特征及影响因素分析

[目的]为更加全面掌握中国农业文化遗产资源空间分布规律及其影响因素,地理信息系统(GIS)作为定量化和可视化的分析方法具有重要意义。[方法]该研究尝试以中国境内已被全球重要农业文化遗产或中国重要农业文化遗产名录收录的62处农业文化遗产为数据源,通过ArcGIS 10.3的空间分析工具对农业文化遗产进行空间特征分析和核密度估计,并结合农业文化遗产的地域特征研究影响农业文化遗产空间分布的因素。[结果](1)农业文化遗产呈带状分布、组团状分布,分布不均衡,总体空间分布类型属聚集型;(2)农业文化遗产地域间差异明显,主要集中于我国中部和东部,长江、黄河流域内多而流域外少,沿海多而内陆少,西南部多于西北部和东北部;(3)农业文化遗产的空间分布聚集区域有5个,主要以京津、浙东、陇东、黔东、滇西为核心;(4)影响农业文化遗产空间分布的主要因素是独特的地域资源、差异化的民族特点、复杂的文化生态环境。[结论]在开展农业文化遗产地保护工作时,地理信息系统的引入将为农业文化遗产地保护提供精准决策依据和数据支撑,未来需要深入发掘地理信息系统的数字化、信息化、可视化技术在农业文化遗产信息管理、资源评估、保护规划的运用深度和广度。     

欧盟国家农业遥感应用及其启示

[目的]文章旨在对以遥感为代表的现代空间信息技术在欧盟国家农业中的应用领域进行梳理,分析欧盟国家数字农业和精准农业发展现状以及欧盟农业远景规划中的遥感工作计划,以期为我国加快数字农业发展提供参考建议。[方法]该文通过实地考察、文献整理及总结归纳,对欧盟国家农情遥感监测、农地综合管理、农业生产应用、灾害应急评价以及数字农业发展计划等方面的遥感应用研究进行综述。[结果]在数字摄影测量系统(DPS)、全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和作物专家系统(ES)组成的"5S"技术体系支撑下,欧盟国家精准农业生产方式基本形成,并对发展数字农业、智慧农业拟定了研究规划。[结果]与欧盟国家相比,我国农业现代化在遥感技术支撑方面较为滞后,需着重推进数字农业发展规划编制、农业政策执行效果核查、遥感等大数据技术应用、全球农业监测体系建设、数字农业政府示范引导以及农业遥感新型实用技术创新六方面工作,加强农业空间信息应用,提高农业数字化水平。     

外来植物入侵遥感监测预警研究进展

文章紧密围绕近年来国内外关于外来植物入侵遥感监测、预警新技术、新方法,总结了当前监测预警技术方法的问题和不足,阐明了未来针对外来入侵植物的遥感监测、预警技术发展趋势和方向。目前在监测方法上,主要有图像识别法、高光谱监测法、雷达数据辅助识别法和中低分辨率时序序列数据分析法等。其中,图像识别法和高光谱监测法应用较多,但其数据来源获取困难,后期数据处理工作量大,缺少普适性强的自动解译算法;雷达数据辅助识别法由于雷达数据自身空间分辨率粗糙,在植被监测中往往配合其他数据源同时使用,因此应用上有一定的局限性;中低分辨率时序序列数据分析法适用于较大空间尺度上的植被外来物种入侵监测,监测结果空间定位能力差,很难在小尺度区域上进行应用。在预警方法上,主要有生态机理模型预测和数学模型机理预测两种方法,基于GIS和遥感技术的生态学模型预测机理性强、易推广,预警精度较好,具备一定的空间定位能力,适宜于在宏观区域尺度上应用,但存在部分关键植被生理遥感参数获取困难等问题。数学统计模型预测以理论统计为主,只是对外来植物入侵发生的概率进行了估测,对物种或区域环境依赖程度高,普适性较差,遥感参数较少参与模拟过程,空间定位能力不足。总体上,利用遥感技术快速、准确地进行外来入侵植物定位监测和预警已成为防控外来植物入侵,维护区域生态安全的必然趋势。在数据源集成上,传统可见光遥感和新型激光雷达遥感、高光谱遥感、多角度遥感等多源数据集成、融合应用更为多见,数据获取范围进一步拓宽。特别是诸多新型国产高分卫星发射升空后,使得监测时效性和成本进一步改善,实用化、规模化、业务化动态监测成为可能。在技术方法上,受信息技术、自动化技术和传感器制造技术的影响,数据获取范围不断拓宽,空间定位能力不断增强,监测、预警也将不再局限于单一技术和模型的应用,而是多模型、多平台(星-机-地)综合监测、预警模式成为趋势,外来植物入侵的遥感监测技术正逐步发展成为植被生态遥感学科领域的重要分支学科。     

县域农业资源承载力评价预警系统构建初探

[目的]建立农业资源承载能力评价预警系统,加快提升农业资源环境管控能力,是调结构转方式、推进农业绿色发展、建设美丽中国的重大举措。[方法]按照绿色发展理念,以"驱动力—压力—状态—影响—响应"(DPSIR)理论为基础构建农业资源承载力理论模型。[结果]以县域耕地和草地为研究对象,提出了基于承载体变化态势的农业资源承载能力评价预警思路;建立了农业资源承载力评价指标与综合集成评价方法、农业资源超载类型和预警等级划分体系;设计了农业资源超载成因解析准则和承载力调控政策创新方向。[结论]基于承载体视角的资源承载力评价预警系统适用于开放的县域农业资源管理;建立健全农业资源监测体系和资源台账,面向评价预警需求长期积累专题数据,突破"数据短板"。     

气候变化对粮食产量影响的研究方法综述

[目的]受气候变化的影响,全球粮食安全面临严峻挑战,及时准确地评估气候变化对粮食产量的影响是应对挑战、制定农业适应性对策的关键。相关研究已产生了不少方法,通过综述对方法进行分类,明晰各种方法的优缺点和适用性,以期扬长避短,促进研究方法的综合、发展与完善。[方法]利用文献法、归纳法和比较法,从方法的原理和应用、存在的问题、发展的趋势3个方面进行探讨。[结果]产量分解法可用于分析粮食产量及其构成要素与不同生育期气候变化的关系,实验比较法一般用于粮食产量对单个气候因子或若干气候因子变化的敏感性分析,生产函数法适用于在农业生产系统中分析气候变化对粮食产量影响的边际效应,气候生产潜力模型法侧重于农业生产环境发展评估,作物生长模型法便于结合气候情景预测未来气候变化对粮食产量的影响。在不同研究方向上得以运用的同时,各方法也暴露了一些问题:产量分解法的技术产量难以拟合,实验比较法的数据获取难、模型稳定性较差,生产函数法容易遗漏重要变量、函数构造困难,气候生产潜力模型法的结论难以验证,作物生长模型法参数标定难、模型应用存在尺度错位。[结论]研究方法将逐渐形成一套综合的气候—水文—作物—经济模型法,多源数据融合和多目标模式已经成为方法发展的驱动力。     

基于Landsat8 TVDI的河套灌区旱情分析——以临河区为例

[目的]河套灌区是我国北方重要粮、油生产基地,该区域地处我国干旱区,及时有效地监测评价该地区的旱情状况,对农业有十分重要的意义。通过遥感手段监测河套灌区旱情状况,将研究区分为无旱、轻旱和干旱3个旱情等级,并对统计结果进行评价,以期为当地农业生产提供参考。[方法]选取2016年7月1日的两景Landsat8遥感影像数据,针对遥感参数进行计算反演,对归一化植被指数(NDVI)、地表温度(LST)和温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI)等遥感参数分级统计,评价临河区旱情。[结果]3个旱情等级中,无旱的面积为466.38 km~2,占临河区面积的20.02%;轻旱的面积为1 176.50 km~2,占临河区面积的50.49%;干旱的面积为687.12 km~2,占临河区面积的29.49%。临河区东北地区旱情面积比重较大;西南地区靠近黄河及人工渠旱情面积较小或者无旱情发生。[结论]该方法适合农业旱情的快速监测评价,能较好地反映区域旱情空间分布,监测结果具有一定的实用价值。     

气候变化对灌溉井供水可靠性的影响分析*——基于华北井灌区100个村庄的实证调查

[目的]探究气候变化对灌溉井供水可靠性的影响及主要影响因素,以期为政府科学、合理制定相关政策提供实证依据。[方法]基于2010—2012年中国华北5省100个村庄实地调查数据,以作物灌溉面积未受影响比例作为衡量供水可靠性指标,构建村级供水可靠性理论模型,运用多元回归模型,实证分析气候变化对灌溉井供水可靠性的影响及影响因素。[结果](1)长期气候变化显著影响灌溉井供水可靠性,气候变化因素对灌溉井无水和缺水供水可靠性影响方向和作用程度不同;(2)村级灌溉井状况、村级组织灌溉管理状况与极端气候等变量显著影响灌溉井供水可靠性;(3)年份和地区虚拟变量对灌溉井供水可靠性影响存在差异。[结论]提出构建和培育更加完善的农业气象灾害监测预警系统,加强农田灌溉设施建设及维护,推进农业灌溉用水管理制度改革,发展各种形式农民合作组织,是提高中国农业生产适应气候变化能力的重要举措。     

基于WGA算子—熵权法的农业洪涝灾害风险评估——以潍坊市为例

目的 为了提高农村地区洪涝灾害科学应对水平,减轻农业损失,构建了农业洪涝灾害风险评估模型,分析评估指标的灵敏度,制定科学有效的风险应对策略。方法 文章结合2018年山东潍坊市的气象、地理和社会经济资料,构建农业洪涝灾害风险评估指标体系,利用熵权法确定各指标的权重,通过WGA算子分析指标的灵敏度,并得到潍坊市风险评估值,借助GIS绘制潍坊市农业洪涝灾害风险等级图,以此为基础制定风险防范措施。结果 （1）地形高程差和河网密度的指标灵敏度最大,最大日降水量次之,暴雨频率、汛期降水量、地均农业GDP、卫生机构数量的指标灵敏程度低。（2）潍坊市致灾因子的危险性从西往东逐渐减弱;孕灾环境敏感度最强的是潍坊西部和南部的山区,地势起伏大、河流众多,极易造成洪涝灾害;潍坊市的承灾体易损性呈现出从西北到东南逐级递减的现象;防灾减灾能力较弱的地区位于潍坊市的中部。（3）潍坊市综合风险总体态势是从西南到东北逐级递减。（4）应对致灾危险,提高气象预警的及时性和准确性,适当调整农作物的播种时间;应对孕灾敏感,兴修水利工程,发展林业;应对承灾易损,注重抗涝作物的栽培,加强对农业的自救;增强防灾能力,推行相应的保险协议,科普相关的防灾减灾知识,从而减少洪涝灾害给农业带来的损失。结论 通过农业洪涝灾害风险评估模型,可掌握潍坊市各地区的风险等级,因地制宜地制定风险应对策略,为农业防灾减灾提供理论支持和政策建议。     

我国下击暴流强风灾害风险分析与区划研究

目的 下击暴流是一种特殊的强风类型,具有强致灾性,已经在世界范围内对大量工程结构和农作物造成破坏,因此对以各地发生概率和致灾损失分析为基础的灾害风险性分析有利于下击暴流强风的风险辨识、灾害评估和风险评价。方法 为研究下击暴流强风对我国各地的灾害影响,文章通过收集我国下击暴流灾害灾情统计资料,建立了下击暴流灾害风险层次分析结构模型,开展了下击暴流灾害风险的区域划分研究。结果 夏季为下击暴流的高发期,我国全年约2/3下击暴流强风灾害都发生在夏季,发生月份主要集中在7月;我国下击暴流强风灾害发生的频次总体分布趋势为中部多,东部次之,西部少;河北省和河南省则是全国下击暴流强风灾害发生频次最高的区域。结论 根据下击暴流强风灾害风险,可以将我国大陆各地划分为下击暴流强风灾害4个风险等级区,其中风险程度最高的一级风险区分布在我国中部和东部部分地区,包括河南省、山东省、河北省、天津市和江苏省。     

内蒙古玉米干旱风险区划方法研究

针对目前内蒙古地区农业保险业的现实需求,特别是农业可持续发展、农业防灾减灾等的重大科技需求,急需开展农业气象灾害影响评估技术服务,实现对农业气象灾害风险的定量分析和动态评估。为了填补内蒙古干旱风险区划研究的空白,文章针对内蒙古玉米的作物特性进行研究,利用119个气象站点1960~2013年的温度、降水、日照、相对湿度、风速等观测资料,综合考虑了致灾因子和承载体的地域特性,建立了内蒙古玉米气候区划、气象干旱、农业干旱、气候生产潜力、气候适宜性5个方面的干旱风险评估指标。利用GIS的空间分析功能,对各指标进行重分类和叠置分析,确定内蒙古玉米干旱风险动态评估分级指标体系,对内蒙古2011~2013年玉米干旱进行了风险评估模拟。评估结果与内蒙古2011~2013年玉米实际年景十分相符,证明了该风险区划方法在内蒙古地区的可行性,可以为有关部门控制农业气象灾害的发生、防御或减轻灾害对农业生产的危害、制定救灾措施、农业灾害保险政策、进行风险转移提供科学依据,进而最大限度地减轻灾害造成的不利影响。     

河北省冬小麦—夏玉米干旱灾害风险评估

目的 通过分析河北省冬小麦和夏玉米的干旱灾害风险的时空分布格局,从致灾因子危险性、承灾体暴露性、环境敏感性、防灾减灾能力4个因子出发确定10个指标,为河北省农业防旱抗灾工作提供科学支持。方法 文章基于自然灾害理论,利用2000—2018年河北省气象站点数据,计算水分亏缺指数,并通过建立农作物减产率和水分亏缺指数的关系来确定不同干旱等级的临界阈值,建立基于信息扩散理论的干旱危险性评估模型。利用遥感数据以及统计年鉴数据,建立承灾体暴露性模型、环境敏感性模型和防灾减灾能力模型,在此基础上,对河北省冬小麦和夏玉米不同生育阶段进行干旱灾害综合风险评估。结果 （1）将信息扩散模型应用于小样本事件中,弥补资料不足带来的缺陷,可对不同级别的干旱进行风险评估;（2）干旱发生程度以轻度干旱和中度干旱为主,发生严重干旱的概率极低,致灾因子是影响旱灾程度的关键因素;（3）冬小麦和夏玉米在不同生育阶段风险的空间分布是不均的,高风险区和中高风险区呈现零星点状分布,冀中和冀南综合风险比较高,防灾减灾能力在一定程度上缓解了旱灾对该区的影响力度,而对于冀东地区来说,承灾体的暴露性以及防灾减灾能力决定了旱灾对该区的影响力度。结论 因此,建立的冬小麦和夏玉米不同生育期干旱灾害风险评估模型可有效地识别农业旱灾高风险区,服务于农业生产实践,可为防灾减灾提供支持。     

基于SEM的公众洪灾风险认知水平评估——以景德镇市为例

客观、准确评估公众洪灾风险认知水平将有助于提高公众参与积极性。基于保护动机理论框架,从灾前准备意识、灾中应对意识以及灾后恢复意识三方面构建评估体系,以景德镇市为例,建立公众洪灾风险认知的结构方程模型,基于路径系数评估了洪灾风险认知水平。结果表明:洪灾风险认知受灾前准备意识和灾中应对意识的直接影响,灾后恢复意识则产生间接影响,灾前准备意识对洪灾风险认知的影响程度最高;评估指标贡献率上,住宅内部损失经历的贡献率最高,应急物资准备意愿、防洪演练参与意愿的贡献率均超过4%;洪灾风险认知评估结果上,女性的风险认知水平高于男性;青年、老年人群风险认知水平较低。     

农业水循环与水环境遥感应用研究进展

农业生产受环境因素影响大,进入农耕文明以来,农业对气候的高度依赖局面没有得到根本性的改变,频繁的自然灾害给我国的农村经济发展造成了极大的困难。遥感技术是运用各类非接触的主被动的探测设备,对地面目标物的电磁波辐射与反射特性进行探测,通过其特性分析,探明其物体性质、特征及状态的综合性探测技术。它具有覆盖面积广、空间分辨率高、获取信息大、重访周期短等优点,适用于农业资源调查与自然灾害监测等农业相关领域的研究,对农业生产的指导与相关部门的决策管理意义重大。文章主要针对国内遥感技术在农业水循环与水环境的发展、应用现状进行综述与分析,并对遥感技术在农业水资源领域的发展趋势进行展望。     

基于随机森林算法的洪水灾害风险评估研究

根据流域灾害系统理论,在考虑致灾因子、孕灾环境和承灾体的基础上,选取9个风险评价指标,运用样本数据进行人工识别风险并得到训练样本,采用随机森林算法构建基于随机森林的洪水灾害风险评估模型。然后采用随机森林自评估工具,分析建立的洪水灾害风险评估模型的误差和指标,同时构建支持向量机模型作为对比方案,并采用五折交叉验证方法对基于随机森林算法的洪水灾害风险评估模型和支持向量机模型进行验证。最后以海河流域邱庄段为研究对象,分别运用基于随机森林算法的洪水灾害风险评估模型和基于支持向量机模型对相同的数据集进行评估和对比,结果显示,12 h内降雨总量、洪水持续时间和土壤含水量是引发洪水的主要因素,而基于随机森林算法的洪水灾害风险评估的训练精度及测试精度均高于支持向量机模型。     

农业干旱灾害风险评价及预测预警研究进展

在总结国内外关于农业干旱定义的基础上,对适应于农业干旱灾害风险评价的不同指标进行分析对比,归纳了农业干旱灾害风险评价方法并介绍其应用情况,总结了农业干旱预测预警理论和方法研究进展,结合农业、水文等相关学科的最新进展对农业干旱灾害风险评价和预测预警的发展趋势做出展望。     

淮河流域行蓄洪区运用的风险因素识别

淮河流域行蓄洪区作为防洪工程体系的重要组成部分,在减轻淮河沿岸大堤的洪水压力方面发挥着重要作用。行蓄洪区的运用会造成行蓄洪区内的经济损失、人员伤亡及环境污染等多种风险。行蓄洪区运用的风险是致灾因子的危险性、孕灾环境和承灾体易损性及御灾环境的脆弱性等共同作用的结果。从4个方面分析淮河流域行蓄洪区运用的风险因素,提出淮河蓄洪区运用的风险防范对策。