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宇宙射线快中子法在农田土壤水分测量中的研究与应用 被引量:18
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作者 焦其顺 朱忠礼 +2 位作者 刘绍民 晋锐 杜帆 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1136-1143,共8页
区域地表土壤水分的获取是长期以来的研究难点。近年来,利用宇宙射线快中子法测量区域地表土壤含水量的研究得到了长足发展。作为一种新型的中尺度土壤水分无损测量方法,宇宙射线快中子法能够获得半径300 m左右源区内的土壤水分,较大的... 区域地表土壤水分的获取是长期以来的研究难点。近年来,利用宇宙射线快中子法测量区域地表土壤含水量的研究得到了长足发展。作为一种新型的中尺度土壤水分无损测量方法,宇宙射线快中子法能够获得半径300 m左右源区内的土壤水分,较大的测量源区使其填补了传统点观测和遥感大面积观测尺度之间的空白。利用宇宙射线土壤水分观测系统(COSMOS)、无线传感器网络对张掖绿洲农田下垫面的土壤水分进行观测。研究结果表明COSMOS观测数据很好地反映了农田尺度下土壤水分的变化趋势。COSMOS土壤水分主要受源区内灌溉和降水的影响,源区内不同地区灌溉顺序的不同使观测的COSMOS土壤水分呈现明显的双峰变化趋势。利用COSMOS源区内无线传感器网络数据对观测结果进行了验证,灌溉期受地面积水的影响,COSMOS观测结果偏高,剔除灌溉期数据后两者一致性较好,均方根误差(RMSE)由0.037 m3/m3降低到0.028m3/m3。宇宙射线土壤水分观测系统能够有效测量高异质性状况下的农田区域土壤水分,为遥感反演的土壤水分提供真正意义上的面状地面验证数据。 展开更多
关键词 土壤含水量 无线传感器网络 农田尺度 黑河流域
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基于物理模型的被动微波遥感反演土壤水分 被引量:8
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作者 陈亮 施建成 +1 位作者 蒋玲梅 杜今阳 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期663-667,共5页
利用土壤水分和海洋盐度(sMOs)卫星进行土壤水分反演的算法中,对地表发射率的描述仍采用半经验QIH模型,该模型描述地表粗糙度对有效发射率在V和H极化下影响相同。基于微波散射理论模型一高级积分方程模型(AIEM)建立了一个针对SMO... 利用土壤水分和海洋盐度(sMOs)卫星进行土壤水分反演的算法中,对地表发射率的描述仍采用半经验QIH模型,该模型描述地表粗糙度对有效发射率在V和H极化下影响相同。基于微波散射理论模型一高级积分方程模型(AIEM)建立了一个针对SMOS传感器的参数配置,包含各种地表粗糙度和介电特性的裸露地表辐射模拟数据库,发展了L波段多角度地表辐射参数化模型。在此基础上,利用SMOS多角度双极化特点,建立了土壤水分反演算法。该算法可以消除粗糙度对土壤水分反演的影响,同时最小化反演过程中辅助信息引入带来影响。反演算法通过美国农业部提供的L波段多角度地基辐射计数据(BARC)进行验证,在20°-50°入射角,土壤水分反演精度在4%左右。 展开更多
关键词 物理模型 微波遥感 土壤水分 L波段 多角度
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Hargreaves公式在塔克拉玛干沙漠腹地的适用性 被引量:6
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作者 王永东 李生宇 +5 位作者 徐新文 雷加强 金小军 王强 邸鲲 张忠良 《中国沙漠》 CSCD 北大核心 2013年第2期367-372,共6页
对运用Hargreaves公式计算参考作物蒸散量(ET0)在干旱区的适用性存在不同观点。为了求证Hargreaves公式在极端干旱区塔克拉玛干沙漠腹地的适用性,利用2005—2010年塔克拉玛干沙漠研究站的气象资料,以利用Penman-Monteith公式计算的结果... 对运用Hargreaves公式计算参考作物蒸散量(ET0)在干旱区的适用性存在不同观点。为了求证Hargreaves公式在极端干旱区塔克拉玛干沙漠腹地的适用性,利用2005—2010年塔克拉玛干沙漠研究站的气象资料,以利用Penman-Monteith公式计算的结果为标准,对利用Hargreaves公式计算的ET0进行了对比分析,并对两种计算结果差异的成因进行了阐释。结果表明:在年时间尺度上,利用Hargreaves公式计算的结果略大于利用Penman-Monteith公式计算的结果,标准差介于32.86~35.00mm,年参考作物蒸散量计算结果呈现弱变异程度;在月时间尺度上,用两种方法计算的参考作物蒸散量呈现中等变异程度,蒸散量绝对偏差介于-3.26~8.73mm,相对偏差介于-12.20%~29.02%,除了10月与11月,其余月份相对偏差均保持在10%之内。用两种方法计算的10月与11月份ET0产生差异的最主要原因在于有较高的温度较差。最后,经过对年、月参考作物蒸散量进行t-检验及建立回归方程,表明Hargreaves公式适用于极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地。 展开更多
关键词 极端干旱区 塔克拉玛干沙漠 参考作物蒸散量 HARGREAVES Penman—Monteith
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黑龙港地区土壤含水量的垂向分布研究 被引量:8
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作者 于赢东 刘家宏 +3 位作者 秦大庸 苟思 张俊娥 陈强 《节水灌溉》 北大核心 2010年第4期23-25,共3页
黑龙港地区是河北省为落实"2020年我国新增粮食500亿kg"的规划而划定的粮食主产区之一,土壤水的开发利用是未来粮食增产的重要措施。为探讨黑龙港地区土壤含水量垂向分布情况,以河北省农林科学院旱作农业研究所衡水试验站土壤为观测点... 黑龙港地区是河北省为落实"2020年我国新增粮食500亿kg"的规划而划定的粮食主产区之一,土壤水的开发利用是未来粮食增产的重要措施。为探讨黑龙港地区土壤含水量垂向分布情况,以河北省农林科学院旱作农业研究所衡水试验站土壤为观测点,分别利用FDR、TDR、烘干法测量了不同深度的土壤含水量。结果表明在0-110cm深度上土壤含水量整体上呈现先增加后减少再增加的趋势,这种趋势主要是由于不同土层的不同性质所决定的,而土壤垂向剖面存在的两个潴育层是土壤水分含量呈现这种变化趋势的主要原因。 展开更多
关键词 土壤含水量 垂向分布 土壤分层 潴育层
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华北地区暴雪覆盖与土壤墒情关系初探——以邯郸市为例 被引量:5
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作者 卢路 刘家宏 +2 位作者 叶睿 李玮 秦大庸 《节水灌溉》 北大核心 2011年第1期10-13,17,共5页
研究土壤冬季储水量对整个冬季土壤墒情尤为重要,可以预测解冻后土壤墒情变化为3月中旬华北地区开展农田灌溉提供理论依据。利用华北地区2009年11月的一次强降雪气象资料、2002-2008年多年平均同期降水资料和土壤墒情实测的面尺度资料,... 研究土壤冬季储水量对整个冬季土壤墒情尤为重要,可以预测解冻后土壤墒情变化为3月中旬华北地区开展农田灌溉提供理论依据。利用华北地区2009年11月的一次强降雪气象资料、2002-2008年多年平均同期降水资料和土壤墒情实测的面尺度资料,对降雪量、降雪时间和土壤含水量以及相互影响关系进行了分析。研究结果表明:积雪覆盖对土壤含水量有显著影响。和同等水量的降雨相比,冻融土壤平均含水量高出多年平均土壤含水量10%以上;积雪覆盖导致土壤各层含水量随时间变化波动较为均匀,使土壤水分下渗延时效应明显;积雪覆盖有利于维持土壤含水量的稳定,同时使土壤含水量有增加的趋势。 展开更多
关键词 暴雪 土壤含水量 华北地区 面尺度
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机载雷达和辐射计数据反演植被覆盖区土壤水分的初步研究 被引量:3
6
作者 陈权 李震 王磊 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期756-761,共6页
用土壤水分试验(SMEX02)中获取的机载雷达和辐射计(PALS)数据进行反演土壤水分的研究。首先利用PALS数据中雷达和辐射计对土壤水分最敏感的波段,进行主被动结合的多元线性回归反演土壤水分。结果表明,这种方法并不能有效地提高反演精度... 用土壤水分试验(SMEX02)中获取的机载雷达和辐射计(PALS)数据进行反演土壤水分的研究。首先利用PALS数据中雷达和辐射计对土壤水分最敏感的波段,进行主被动结合的多元线性回归反演土壤水分。结果表明,这种方法并不能有效地提高反演精度;然后,改进了一个新提出的适用于大尺度星载C波段辐射计数据的土壤水分获取方法,提高其运算效率,并将该算法应用到PALS数据,一方面验证了该方法在机载高分辨率数据和非C波段下的适用性,另一方面对该方法进行了定量化评价。 展开更多
关键词 土壤水分 SMEX02 机载雷达和辐射计 多元线性回归
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基于多源信息融合的土壤含水量估算 被引量:3
7
作者 赵颖辉 蒋从锋 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2010年第4期486-492,共7页
遥感信息在大面积土壤水分监测中具有不可替代的优势。通过对试验区域的气象数据、土壤类型数据、土壤和水体的光谱特征曲线、多时相遥感影像数据等进行预处理,提取图像信息和属性数据,并对土地利用类型和植被覆盖度进行划分。基于土壤... 遥感信息在大面积土壤水分监测中具有不可替代的优势。通过对试验区域的气象数据、土壤类型数据、土壤和水体的光谱特征曲线、多时相遥感影像数据等进行预处理,提取图像信息和属性数据,并对土地利用类型和植被覆盖度进行划分。基于土壤的光谱响应机制建立像元反射光谱信息分解模型,以此计算出该区域土壤容积含水率。结果表明该方法对于低植被区的监测精度较高(理论精度89.78%),可作为土壤水分监测预警的依据。 展开更多
关键词 遥感 土壤含水量 光谱特性
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排水沟附近农田潜水蒸发计算的渗流力学方法 被引量:1
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作者 林飞 任红蕾 +1 位作者 韦婷 陶月赞 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期484-495,共12页
潜水蒸发计算方法通常依据潜水水位消退规律建立经验和半经验公式,或是依据土壤—植物—大气连续体建立的SPAC模型。但在设置排水沟控制潜水水位的地段,潜水水位的消退受沟渠排水与潜水蒸发的共同影响,需建立特定水文地质条件下的渗流... 潜水蒸发计算方法通常依据潜水水位消退规律建立经验和半经验公式,或是依据土壤—植物—大气连续体建立的SPAC模型。但在设置排水沟控制潜水水位的地段,潜水水位的消退受沟渠排水与潜水蒸发的共同影响,需建立特定水文地质条件下的渗流力学算法。结合实际观测统计制度,将潜水蒸发及灌溉回归等变量离散成阶梯函数;将设置滚水坝的排水沟,概化为水位稳定不变的第一类边界,建立沟渠边界控制下含阶梯函数型源汇项的潜水非稳定渗流模型;利用Laplace变换给出模型解析解,并通过数值法验证解析解的可靠性。依据模型的解,建立利用潜水水位动态实测数据逐日计算潜水蒸发强度的递推公式,讨论沟渠边界的影响;以安徽淮北平原的一个实例,演示方法应用过程与步骤。计算农田潜水蒸发的渗流力学方法,原理上有别于基于潜水位消退规律或SPAC模型的现行算法,且新方法可清晰反映边界条件的影响,计算所需参量较少,易于实际应用。 展开更多
关键词 潜水蒸发 阶梯函数 潜水非稳定渗流 LAPLACE变换 递推公式
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极限梯度提升和长短期记忆网络相融合的土壤温度预测 被引量:7
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作者 李清亮 蔡凯旋 +4 位作者 耿庆田 刘光洁 孙明玉 张嵛 于繁华 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2337-2348,共12页
土壤温度是地球科学多个领域的重要变量。其时空变化受多种环境因素影响,这对土壤温度的准确预测带来巨大挑战。以机器学习为核心的数据驱动方法,在土壤温度预测中是重要研究领域,为基于物理过程模型提供重要补充。然而目前针对土壤温... 土壤温度是地球科学多个领域的重要变量。其时空变化受多种环境因素影响,这对土壤温度的准确预测带来巨大挑战。以机器学习为核心的数据驱动方法,在土壤温度预测中是重要研究领域,为基于物理过程模型提供重要补充。然而目前针对土壤温度影响因素量性研究较少,因此本文提出XGBoost-LSTM的数据驱动方法。基于极限梯度提升算法(XGBoost)分析土壤温度影响因素的重要性,然后根据影响因素重要性依次组合,并输入至长短期记忆网络(LSTM),得到最优预测模型并实现土壤温度预测。最后在长白山和海北两个气象站完成实验,本文方法的最优均方根误差为2.234、平均绝对误差为1.716、纳什效率系数为0.932、LMI系数为0.729和威尔莫特一致性指数为0.983。结果表明本文提出的XGBoost-LSTM预测模型与目前土壤温度中常用的数据驱动模型相比,均表现出更高的精确度。 展开更多
关键词 土壤温度预测 长短期记忆网络 极限梯度提升 特征重要性 数据驱动方法
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国内气候适宜度模型中水分适宜度模型的改进与应用 被引量:7
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作者 魏瑞江 王鑫 康西言 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期496-504,共9页
农作物生长发育离不开光、温、水等气象条件,基于气候适宜度的气象条件定量评价方法是判定气象条件对农作物适宜程度的方法之一。基于国内气候适宜度方面的研究和应用现状,指出了目前国内气候适宜度模型中水分适宜度模型存在的不足,在... 农作物生长发育离不开光、温、水等气象条件,基于气候适宜度的气象条件定量评价方法是判定气象条件对农作物适宜程度的方法之一。基于国内气候适宜度方面的研究和应用现状,指出了目前国内气候适宜度模型中水分适宜度模型存在的不足,在此基础上对水分适宜度模型进行改进,水分适宜度模型包括降水适宜度模型和土壤水分适宜度模型,水分适宜度取降水适宜度和土壤水分适宜度二者的大值。改进后的降水适宜度模型考虑了农作物的需水量及降水的有效性和降水过多的影响;改进后的土壤水分适宜度模型采用农田0~20 cm区域土壤相对湿度与农作物不同生育阶段适宜的土壤相对湿度进行比较,减少了以往土壤水分模型中因涉及因子过多带来的不便,并用河北省冬小麦不同年度的气象条件对改进后的模型进行检验应用。得出如下结论:应用改进后的水分适宜度模型计算的水分适宜度,能够反映冬小麦生长期间实际的水分状况;通过改进后的水分适宜度模型计算的综合适宜度反映了实际气象条件对冬小麦的影响,并且综合适宜度与冬小麦产量呈正相关,通过了0.05显著性水平检验,相关性优于模型改进前的。 展开更多
关键词 气候适宜度 水分适宜度 评价模型 改进与应用
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中亚棉花生产需水量与虚拟水贸易变化趋势 被引量:2
11
作者 辛萍 韩淑敏 +2 位作者 杨永辉 周新尧 周宏飞 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期290-298,共9页
棉花是中亚重要的出口农产品之一,在水资源日趋严峻形势下,评价棉花生产需水和虚拟水贸易对区域水资源管理具有重要意义。本研究基于中亚175个站点长期气象数据,利用ArcGIS空间插值和作物系数法,结合棉花空间分布情况,首先估算了中亚五... 棉花是中亚重要的出口农产品之一,在水资源日趋严峻形势下,评价棉花生产需水和虚拟水贸易对区域水资源管理具有重要意义。本研究基于中亚175个站点长期气象数据,利用ArcGIS空间插值和作物系数法,结合棉花空间分布情况,首先估算了中亚五国的棉花需水量和单产需水量;基于单产需水量和国际粮农组织(FAO)的棉花产量和贸易数据,分析了1992年以来棉花的生产需水量、虚拟水贸易变化趋势及影响因素;最后评价了虚拟水贸易对中亚水资源的影响。研究结果表明:1)中亚棉花需水量为761.0~1033.9mm,单产需水量为2834.4~5732.1 m^3·t^-1,其中产棉大国乌兹别克斯坦为4263.8 m^3·t^-1。2)1992—2017年,中亚地区棉花收获面积减少和产量偏低,导致总产量下降,生产需水量从初期的不足300亿m^3下降到目前的不足200亿m^3;棉花消费量增加导致出口量降低,净出口虚拟水量从初期的200亿m^3左右下降到目前50亿m^3;年均棉花生产需水量、净出口虚拟水量和净出口占生产需水量的比值分别为237.2亿m3、147.4亿m^3和62.1%。3)1992—2017年,乌兹别克斯坦和土库曼斯坦通过棉花出口分别输出其可更新水资源总量的18.4%和12.7%,加剧了咸海流域水资源短缺。因此减少农田输水损失,提高棉花水分利用效率,是提升中亚棉花总产、减少棉花生产耗水、提升棉花出口贸易、减少虚拟水外输的有效措施。 展开更多
关键词 棉花 需水量 单产需水量 虚拟水贸易 中亚五国
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SMAP射频干扰与夜间灯光分布关系初探 被引量:2
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作者 熊雨阳 吕海深 +2 位作者 朱永华 姚怡灵 郭晨煜 《遥感信息》 CSCD 北大核心 2023年第1期105-111,共7页
文章对SMAP射频干扰和灯光分布的关系进行了初步探索。为检测和衡量人类活动对SMAP射频干扰(SMAP-RFI)造成的影响,以夜间灯光数据作为衡量人类活动强度的标准,探究RFI的强度和分布规律。结果显示:RFI源往往会伴随着夜间高灯光区出现,夜... 文章对SMAP射频干扰和灯光分布的关系进行了初步探索。为检测和衡量人类活动对SMAP射频干扰(SMAP-RFI)造成的影响,以夜间灯光数据作为衡量人类活动强度的标准,探究RFI的强度和分布规律。结果显示:RFI源往往会伴随着夜间高灯光区出现,夜间灯光数据与RFI强度负相关系数达0.55;在个别低灯光区也观测到很强的RFI,RFI源具有辐射特性,多个RFI源在低灯光区辐射叠加产生了很强的RFI;夜间灯光数据能够识别催生RFI源因素的分布,但无法量化这些因素,不能准确识别工厂、机场、基站等,这会对RFI和夜间灯光值的关系造成影响。 展开更多
关键词 SMAP 射频干扰 夜间灯光数据 人类活动 社会经济
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基于区域农作物种植结构分析的农业灌溉用水量估算方法探讨
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作者 王亚雄 《人民珠江》 2018年第6期98-100,共3页
区域农业用水量的准确估算一直是一个难题。从区域农作物种植结构分析出发,根据样点灌区单项作物灌溉定额,直接计算区域农田灌溉用水量,并进行了实例分析,结果表明该方法可得到比较合理的结果,是一种计算区域农业用水量的有效方法。
关键词 农作物种植结构 灌溉净定额 灌溉用水量
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优质高产天宝蕉的农业地质环境分析 被引量:3
14
作者 黄毓明 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期121-125,共5页
在天宝蕉产区的农业地质背景和天宝蕉品质分析的基础上,对二者的相互关系进行了研究,得出优质天宝蕉产区的主要农业地质特征是:(1)天宝香蕉的优质区主要分布在九龙江Ⅰ级阶地和红土台地上;(2)优质天宝蕉的成土母质为第四系全新统冲洪积... 在天宝蕉产区的农业地质背景和天宝蕉品质分析的基础上,对二者的相互关系进行了研究,得出优质天宝蕉产区的主要农业地质特征是:(1)天宝香蕉的优质区主要分布在九龙江Ⅰ级阶地和红土台地上;(2)优质天宝蕉的成土母质为第四系全新统冲洪积层和第四系残坡积层;(3)优质天宝蕉种植区的土壤主要为灰泥田和赤砂土;(4)天宝蕉优质区成土母质富集元素最多,土壤全量中Na2O、MgO、CaO的含量较高,土壤有效态含量中Cu、Zn元素的含量较高;(5)天宝香蕉优质区的水位埋深较浅,土壤的持水透水能力适中。同时提出了对非优质香蕉的种植区补充土壤营养元素、改良土质和增加蕉园的灌溉等土壤改良建议。 展开更多
关键词 农业地质 天宝蕉 成土母岩
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Field water surplus and deficit of major crops in dryland of northern China 被引量:1
15
作者 Received date: 2000-01-23 Foundation item: The national key research project: Field water balance and its regulation techniques, water potential productivity and its proper exploitation in typical dryland farming areas of northern China for the Ninth Five 《Journal of Geographical Sciences》 SCIE CSCD 2000年第3期1-12,共2页
The definition and classification of field evapotranspiration was discussed, based on which the calculation model for field evapotranspiration was established. Based on crop, soil measurements and mean climatic data i... The definition and classification of field evapotranspiration was discussed, based on which the calculation model for field evapotranspiration was established. Based on crop, soil measurements and mean climatic data in 1950-1980, mean field water surplus or deficit on climatic, crop and cropland basis in dryland of northern China was calculated, and the pattern of field water surplus or deficit was analyzed and discussed in this paper. 展开更多
关键词 Northern China DRYLAND field evapotranspiration crop water requirement crop water consumption field water surplus or deficit
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安徽省旱灾区划与农业经济损益分析 被引量:4
16
作者 李金鑫 蒋尚明 +2 位作者 杜云 费振宇 金菊良 《上海国土资源》 2013年第2期80-83,96,共5页
水资源分布不均及利用率不高是安徽省旱灾产生的重要原因,旱灾区划是抗旱水利工程系统规划和科学管理的重要依据,有效管理抗旱投入从而提高农业抗旱效益是旱灾风险管理的重要目标。旱灾对粮食产量、农村居民和牲畜饮水、农村经济发展都... 水资源分布不均及利用率不高是安徽省旱灾产生的重要原因,旱灾区划是抗旱水利工程系统规划和科学管理的重要依据,有效管理抗旱投入从而提高农业抗旱效益是旱灾风险管理的重要目标。旱灾对粮食产量、农村居民和牲畜饮水、农村经济发展都产生最直接的影响。研究当前抗旱工作的效益和效果,对进一步提高抗旱效率、降低经济损失以及完善抗旱管理具有重要的现实意义。通过对安徽省1990~2007抗旱投入和减少农业经济损失两个指标时间序列进行协整分析,确立两指标之间存在长期均衡关系,误差修正模型显示短期内具有很强的自我调节均衡的能力。结果表明,抗旱投入对减少农业经济损失产生了重要作用。同时分析了目前抗旱投入管理工作中存在的问题并提出相应的对策建议。 展开更多
关键词 水资源 旱灾 风险区划 农业经济 损益分析 协整理论
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张义镇人参果农业地质环境分析 被引量:6
17
作者 尹念文 白昀 《甘肃科技》 2008年第17期38-40,共3页
介绍了张义镇人参果的概况,重点从气象水文、土壤和灌溉水、地质地貌等方面分析了张义镇人参果生长的农业地质环境特征,并初步建立了张义镇人参果产地农业地质模型。
关键词 人参果 农业地质 环境分析
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