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《从太空测量作物产量》

  • 来源专题：农业立体污染防治
  • 编译者： 金慧敏
  • 发布时间：2015-11-17

  • 斯坦福大学地球、能源和环境科学院的地球系统科学博士后关开玉（音译）领导的一个研究小组开发了一个作物产量估算方法。该方法主要是利用卫星测量植物发出的太阳诱导荧光。该研究小组在《全球变化生物学》杂志上发表了其研究成果。这一进展将有助于科学家研究农作物对气候变化的反应。

    植物使用的大部分能量来自太阳，并通过光合作用吸收，未使用的能量作为热量释放。植物也被动地通过荧光释放吸收原始太阳能的1%-2%到大气中。关开玉的团队制定了如何区分大量反射到卫星太阳光的微小特别荧光流。现在可以从太空中检测到荧光的事实使得研究人员在更大的领域和很长一段时间监测植物的生长，并给出植物如何在变化的天气条件下产生波动的清晰画面。该小组计划继续美国农作物产量的研究，同时扩大对世界其他地区的测量。

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相关报告

  • 《滴灌在毛里塔尼亚省水和提高作物产量》
    • 来源专题：可再生能源
    • 编译者：pengh
    • 发布时间：2018-11-22
    • 在毛里塔尼亚，缺水、高温和沙质土壤一直是农民的问题，特别是妇女农民，他们试图在恶劣条件下种植蔬菜，以养活家庭，并在当地市场上出售。由于使用了核能和有关技术来确定水和肥料的最有效使用，它们提高了产量，可以种植新型蔬菜，甚至可以在沙漠边缘的干旱地区种植粮食。 美国国家农业研究与发展中心主任巴巴•艾哈迈德•乌尔德•纳格拉(Baba Ahmed Ould Naghra)表示:“现在有了更多的作物多样化，粮食可以全年种植，而不是像以前那样只在雨季种植。”“现在，两个村子里的400多名妇女和她们的家人有了自己的食物，可以自己消费，也可以卖到其他地方，为教育和健康提供收入。他补充说，蔬菜过剩也有助于减少儿童和孕妇的营养不良。 毛里塔尼亚的降雨量很少，其唯一的淡水来源塞内加尔河位于该国的南部边缘。因此，小规模农民面临着水资源短缺的问题，而通过周围土壤和沙子的蒸发或吸收而失去水分是他们无法承受的浪费。 作为国际原子能机构技术合作项目的一部分，国际原子能机构与联合国粮食及农业组织(粮农组织)合作，培训了当地专家，以确定自2016年以来在农业中最有效地使用水和化肥。当地专家与国际原子能机构的一名科学家一道，在2017年初安装了适合当地需要的小型家庭滴灌系统，并培训农民使用这种技术。 联合国粮农组织/国际原子能机构粮食和农业核技术联合司的土壤科学家Mohammad Zaman说:“每次少量用水的频繁灌溉和对作物根部的定向施用是最有效和资源消耗最少的技术。”“但你需要知道需要多少水和肥料。这就是我们帮助的地方。 利用他们在同位素技术上新获得的技能，当地科学家能够确定水和肥料的需求，以最大限度地提高生产力，同时节约资源。稳定同位素示踪剂被用来测定不同作物所需的水分和氮肥量，通过测量每种作物吸收多少(参见跟踪氮素摄入量和土壤湿度)。 滴灌系统用于灌溉中小型地块。每个系统都有一个带开关阀的水箱，农民可以根据科学家制定的指导方针控制作物的灌溉水量。管子在地下挖，在植物根部附近有小洞。必要时，向水中添加肥料，这个过程称为施肥。纳格拉说:“这个系统很快就被农民采用了，因为它使用起来很简单。” “多亏了这个项目，我们的生活发生了很多积极的变化，包括更高的收入，更多的食物，以及生产力的提高，”巴戈丁南部村庄妇女合作社(Women 's Cooperative)的主席、该项目的参与者哈比阿里尼恩(Haby Ali Niane)说。“农民也不必经常从很远的井里取水，这为他们节省了很多时间和体力劳动。” 阿里尼恩说，附近村庄的农民对滴灌系统越来越感兴趣，年轻人现在更愿意留在村里工作，而不是移居城市。“我们已经成为别人的榜样。” 当地政府计划在2019年在邻近的Kaedi地区的三个地点建立滴灌系统。原子能机构和粮农组织通过原子能机构的技术合作方案，正在帮助40个国家采用这种技术，其中包括21个非洲国家。 原子能机构核科学和技术部长级会议将讨论核科学和技术如何帮助我们改善农业。请于2018年11月28-30日观看现场直播。请看这里的完整节目。 科学 追踪氮的摄入量和土壤湿度 氮在作物产量中起着重要作用。为了测量植物对添加氮肥的吸收，科学家们在试验田中添加了标有稳定同位素氮15的肥料，并跟踪单个作物吸收的氮肥量，以确定其使用效率，因为在世界上的这个地区，肥料是不容易获得的。科学家利用这些发现来确定农民在适当的植物生长阶段应该使用的肥料的精确数量。 土壤湿度传感器被用来确定作物对水的需求，以确保没有水被浪费-每滴水更多的作物!这些湿度传感器被放置在不同的土壤深度，并为科学家提供关于土壤湿度水平的信息，进而用于改善灌溉计划。
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  • 《 为什么气象卫星能预报农作物产量？》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2017-11-29
    • 　 天气预报影响着我们每个人的生活安排。对于农民来说，气象信息不仅指导出行，对庄稼收成也有重要的实际作用，农作物生长得好不好也可以由气象卫星来预报。 　　气象卫星是一种人造地球卫星，专门从太空对地球及其大气层进行气象观测。按其轨道的不同，有地球静止气象卫星和极轨气象卫星两种。卫星上载有可见光、红外线、微波等各种遥感仪器，可获得云系分布概貌，还能监测大气层中某些气象要素的分布和变化。例如，云、地面或海面温度、大气温度和大气湿度的垂直分布、风和各种辐射资料。 　　1988年9月7日，中国发射了第一颗气象卫星——“风云一号”极轨气象卫星。由于卫星上元器件发生故障，它只工作了39天。后来，中国又相继成功发射了多颗极轨气象卫星和多颗地球静止气象卫星(“风云二号”)。2008年5月7日，中国成功发射了“风云三号”气象卫星，它是中国第二代极轨气象卫星，功能和技术更为先进。 　　早在20世纪80年代初期，国内外科学家就已开始利用美国海洋和大气管理局极轨气象卫星获得的数据对农作物生长进行动态监测，包括农作物病虫害及冻害监测、农作物播种面积测算、农作物单位面积产量的预报等。 　　不同种类的植物或同一种植物不同品种、不同长势状况和健康程度，具有不同的植物形态和细胞结构，叶绿素和水的含量差别也较大，因此它们对太阳辐射中不同的光谱波段会出现不同的反射率和光谱特征。这就是利用气象卫星预报农作物产量的物理基础。农业气象工作人员根据卫星传感器收集到的地面资料，可以判识耕地上农作物的生长状况，计算出反映农作物生长状况的指数，利用数学统计模型，进而就可以预报出农作物单位面积的产量了。 　　影响农作物生长和产量高低的因子很多，地形地貌、土壤的湿度和温度、病虫害、气候异常(如发生旱涝灾害)等都是很重要的决定因子。这些环境因子也可以通过气象卫星进行实时监测。1986年，吉林省东辽河流域大暴雨致使洪涝成灾。当时，气象部门利用气象卫星资料测算出了准确的灾区分布和农作物坏死面积，成为气象卫星遥感监测水灾的首例。 　　但必须指出的是，地面上监测到的资料也很重要，地面上定点和非定点的监测资料是对卫星资料的有力支持，解译卫星遥感资料、建立定量解译标准、组建相关模式都要依据地面监测资料。 　　气象卫星除了能监测灾害性天气、动态监测农作物生长以外，还能探测森林和草原火灾，分析鱼群活动情况，监测海雾、海冰、冰川、环境污染等。可见，气象卫星真是多才多艺呢。事实上，卫星遥感技术现已广泛应用于军事、工农业生产和科学研究的许多领域，并收到了显著的效果。
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