利用HJ-1B遥感数据反演西北地区近地表气温

近地表气温是一个重要的气候参数,为了给农业研究提供空间上连续的气温信息,以西北地区为研究区,利用HJ-1B数据运用温度-植被指数方法（temperature-vegetation index, TVX）反演近地表气温。首先采用修正普适性单通道算法反演地表温度,并利用同一地区的MODIS温度产品进行了对比验证,然后利用2010年7月20日、2010年8月28日、2011年8月8日3景影像结合研究区气象站点观测的气温资料推算饱和NDVI值,最后将推算结果应用到2011年8月28日影像,利用气象站点观测资料对TVX方法反演的气温进行了精度验证。结果表明,反演地表温度与 MODIS 温度产品空间分布趋势基本一致,符合研究区的地表覆盖状况;反演气温与反演地表温度空间分布格局具有较好的一致性,可以提供比气象站点观测数据更理想的空间异质性信息;反演气温值比观测值偏高,二者平均绝对误差MAE为2.16 K,均方根误差RMSE为2.72 K。为快速有效获取大范围的气温时空信息提供了一种新思路,对科学指导农业生产、合理利用农业资源具有一定的可参考性。     

利用EOS-MODIS数据提取作物冠层温度研究

利用EOS-MODIS遥感数据，基于线性混合模型，提出了一种新的作物冠层温度反演方法。首先，利用EOS-MODIS数据提取了陆地表面温度LST和植被指数NDVI。然后，假定地表只有植被和裸地两种组分，通过植被指数温度VI-Ts方法来估算裸土的组分温度，作物冠层温度通过线性混合模型来求解。为了验证反演的地表温度和冠层温度的精度，把反演的地表温度与NASA MODIS地表温度产品进行差值运算，在差值图像中90%以上的像元灰度值分布在-1和1之间，像元灰度的平均值小于0.5；同时在河北固城农业气象试验站对冬小麦冠层温度进行同步观测，通过与反演的冠层温度进行比较，其误差在±1.5℃左右。结果表明，文中所提出的作物冠层温度反演方法精度较高，其结果能够满足有关作物生长模型以及土壤水分模型对输入参数的精度要求。     

MODIS数据辅助的GF-1影像晴空光合有效辐射反演

面向农作物产量监测对中高分辨率遥感数据光合有效辐射(photosynthetically available radiation,PAR)反演的实际需求,该文选择山东省禹城市2014年1月至2014年12月共13景GF-1/WFV卫星影像作为数据源,基于中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)地表反射率产品作为辅助数据源,开发了适于业务运行的WFV数据气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)及PAR的反演算法。算法核心是采用6S(second simulation of satellite signal in the solar spectrum)大气辐射传输模型,建立包括AOD在内的大气参数与查找表(look-up table,LUT),结合大气顶层太阳入射辐照度及卫星入瞳处辐射亮度值反演地表反射率数据,通过与WFV蓝光波段地表反射率数据对比获取大气参数。通过反演的大气参数计算400~700 nm连续光谱区间的PAR值,并建立WFV数据离散红、绿、蓝光波段与连续光谱区间PAR的转换系数,实现WFV数据PAR的反演。其中,WFV蓝光波段反射率数据与MODIS地表反射率数据关系、离散到连续谱段PAR的关系可以从美国地质勘探局(United States Geological Survey,USGS)提供的典型地物波谱库数据理论计算获取。利用中国生态系统研究网络(chinese ecosystem research network,CERN)禹城站地面观测值进行验证结果表明,该文提出的算法总体精度达到92.63%,平均绝对误差为14.56 W/m~2,平均相对误差7.37%,具有业务应用的潜力。     

基于温度植被干旱指数的江苏淮北地区农业旱情监测

为实现江苏省淮北地区农业旱情监测,利用Savitzky—Golay(S-G)滤波方法,对2011—2012年江苏省淮北地区1-5月MODIS的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和地表温度(land Surface temperature,LST)8 d产品进行重构,去除原8 d数据的噪声,填补受云影响而缺失的数据。基于重建后的NDVI和LST数据,计算温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index,TVDI);分析TVDI和土壤湿度之间的关系,构建土壤湿度反演模型。最后,利用另外1组数据验证所建土壤湿度模型的精度。研究结果表明:1)S-G滤波方法能够提高MODIS LST和NDVI数据质量,并能对缺失数据进行填补;2)TVDI方法能够实现试验区土壤湿度反演,所建模型在试验区具有一定的普适性,反演精度较高(R2=0.575,RMSE=2.59%);3)TVDI方法在江苏省淮北地区干旱监测中得到了较好的应用,能够成功地监测出江苏淮北地区2011年和2012年春旱。该研究可为农业旱情的快速监测提供借鉴。     

利用EOS—MODIS数据提取作物冠层温度研究

利用EO S-M OD IS遥感数据,基于线性混合模型,提出了一种新的作物冠层温度反演方法。首先,利用EO S-M OD IS数据提取了陆地表面温度LST和植被指数NDV I。然后,假定地表只有植被和裸地两种组分,通过植被指数温度V I-T s方法来估算裸土的组分温度,作物冠层温度通过线性混合模型来求解。为了验证反演的地表温度和冠层温度的精度,把反演的地表温度与NA SA M OD IS地表温度产品进行差值运算,在差值图像中90%以上的像元灰度值分布在-1和1之间,像元灰度的平均值小于0.5;同时在河北固城农业气象试验站对冬小麦冠层温度进行同步观测,通过与反演的冠层温度进行比较,其误差在±1.5℃左右。结果表明,文中所提出的作物冠层温度反演方法精度较高,其结果能够满足有关作物生长模型以及土壤水分模型对输入参数的精度要求。     

L波段主被动微波协同反演裸土土壤水分

土壤水分是进行干旱监测、土壤侵蚀、农作物产量预测以及地表温度研究的重要参量,利用主被动微波协同的方法提高土壤水分的反演精度是定量遥感发展所面临的重要任务。本文基于土壤L波段微波散射辐射模拟数据集,通过对比分析主被动微波数据对土壤水分含量和粗糙度2个参数的敏感性,提出了基于L波段主被动协同的裸土土壤水分反演算法,算法充分利用了被动微波地表发射率对土壤水分较为敏感,而主动微波后向散射系数对地表粗糙度较为敏感的特点。首先由地表垂直极化发射率和 VV 极化后向散射系数协同提取地表粗糙度信息,再由被动微波双极化数据结合地表粗糙度信息来估算土壤水分信息。利用SMAPVEX12实验数据集中部分稀疏植被采样点的观测数据对算法进行验证,验证结果显示,土壤水分反演结果与地面实测数据相关性为0.6637,RMSE为0.0607 cm3/cm3。该文反演算法模型系数直接由模拟数据集计算得到,克服了常规经验算法的发展对地表实测数据的依赖性,减小了算法在实际应用中的局限性。     

基于MODIS数据的长江三角洲地区近地表气温遥感反演

近地表气温是一个重要的气候参数,为了给农业研究提供空间上连续的气温信息,以长江三角洲为研究区,根据MODIS地表温度和NDVI数据运用温度-植被指数方法反演了2005年全年的气温,并通过进一步去除温度-植被指数空间窗口的残余云和水体信息扩大了该方法的通用范围.最后利用气象站点观测气温数据对遥感反演值进行了精度验证,分析...     

联合Terra/Aqua MODIS多角度多光谱数据反演冬小麦叶面积指数

Terra与Aqua双星搭载的MODIS传感器可实现每日上下午分别对同一地点观测一次,并且由于卫星轨道漂移形成累积连续多天的多角度观测特点,加上多通道的光谱响应,极大地丰富了地表目标的观测信息,为LAI等地表参数的实时准确反演提供了可能。该文利用MODIS双星高质量的连续多天的多波段地表反射率数据,结合PROSAIL(PROSPECT+SAIL,properties spectra+scattering by arbitrarily inclined leaves)模型和查找表方法反演冬小麦LAI,并与MODIS LAI产品及野外采样点实测LAI对比,结果表明,联合双星高质量的多角度多波段数据能够较准确反演冬小麦LAI,其反演结果无论从空间分布还是时序变化特征来讲,较MODIS LAI产品更符合实际情况,也更接近地面实测值。该文的研究为充分利用MODIS数据的角度和光谱信息反演小麦等农作物的LAI提供了一定的借鉴。     

基于多源遥感数据融合和LSTM算法的作物分类研究

准确、及时地获取农作物的空间分布信息,对于指导农业生产、制定农业政策具有重要意义。为了检验长短时记忆网络(long short-term memory,LSTM)算法在基于时序遥感数据进行作物分类中的优势,该文以临汾盆地为研究区域,利用Savitzky-Golay滤波对MODIS NDVI进行平滑处理,并采用ESTARFM(enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model)算法对滤波后的MODIS NDVI和Landsat NDVI进行融合,生成空间分辨率为30 m、时间分辨率为8天的时序NDVI。基于Landsat NDVI利用LSTM算法进行作物分类,同时,基于融合NDVI分别利用LSTM算法和神经网络(neuralnetwork,NN)算法进行作物分类,并对比3种方法的分类精度。结果表明,Savitzky-Golay滤波后的时序MODISNDVI能够反映不同作物的物候特征;基于融合NDVI的分类精度明显高于基于LandsatNDVI的分类精度,表明融合后的时序NDVI由于具有更高的时间分辨率,能够更加突出不同作物的物候特征,显著提高作物分类精度;基于融合NDVI和LSTM算法的分类精度高于基于融合NDVI和NN算法的分类精度,前者的冬小麦面积估测精度高于后者的估测精度,表明LSTM算法的分类精度高于NN算法。该文可为基于遥感影像进行不同作物种植区域提取的研究提供重要的方法参考。     

利用多时相Sentinel-1 SAR数据反演农田地表土壤水分

土壤水分是陆面生态系统水分和能量循环的重要变量,在农田干旱监测、作物长势监测和作物估产等应用研究中具有重要的作用。该文结合基于变化检测的Alpha近似模型,利用Sentinel-1卫星获取的多时相C波段合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)数据,实现了农田地表土壤水分的反演。该文首先利用微波辐射传输模型验证了Alpha近似模型在土壤水分反演中的合理性。研究发现,对于土壤散射占主导的区域,Alpha近似模型对辐射传输模型有较好的近似,能够有效地消除地表粗糙度和植被对雷达后向散射系数的影响。在此基础上,结合怀来研究区多时相Sentinel-1 SAR数据,利用Alpha近似模型构建了土壤水分观测方程组,通过求解方程组得到了农田地表土壤水分。地面验证结果表明,土壤水分反演的均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.06 cm3/cm3,平均偏差为0.01 cm3/cm3,精度较好。该文研究为利用高重访周期、多时相的Sentinel-1 SAR数据获取农田地表土壤水分提供了参考。     

Silicon Effect on Nutrient Acquisition of Peanut (Arachis hypogaea L.) Under Aluminum Stress

Aluminum (Al) toxicity represents one of the main yield-limiting factors for crops in acid soils. Silicon (Si) is known to increase tolerance in higher plants. This study was conducted to determine whether treatment with Si could improve nutrient uptake by peanut under Al stress. Peanut (Arachis hypogaea L. cv Zhonghua 4) was raised with or without Si (1.5 mM) in the growth chamber under 0 and toxic Al (0.3 mM) levels. Aluminum stress significantly decreased the root- and total-dry weight by 52.4% and 32.0%, respectively. The content of nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), and magnesium (Mg) was significantly decreased, but that of Al increased markedly in shoots and roots after Al exposure at seedling, flower-needle, and pod-setting stage. Silicon alleviates Al toxicity in peanut plants in relation to Al distribution and allocation of tissue P, K, Ca, and Mg by favoring the partitioning of dry mass to roots.     

强度耕作对^137Cs、^210Pbex和有机质剖面分布的影响

很少有关于直接测定强度耕作侵蚀引起土壤退化过程的报道。我们的目的是确定应用137Cs和210Pbex直接定量评价耕作侵蚀对土壤有机质(SOM)坡面运移影响的可能性。我们在黄土高原陡坡耕地上进行了50次犁耕活动,并将与其相临的另一块陡坡耕地作为对照。在对照坡地不同坡位,137Cs浓度均匀分布于上部0～30cm土层,而210Pbex浓度在坡上部和坡中部随土层深度增加呈现线性递减,在坡下部呈指数函数递减。0～30cm土层中土壤有机质含量显著大于30cm深度以下土层,并在坡中部和坡下部呈现与210Pbex类似的土壤剖面分布特征。与对照坡地比较,50次犁耕活动导致坡上部、坡中部0～45cm土层的SOM含量分别降低了38%和47%,坡下部0～100cm土层中的SOM含量却提高了18%。坡上部土壤剖面中137Cs浓度的加权平均值从1.48Bq/kg降低到0.29Bq/kg,坡中部从2.53Bq/kg减少到0.33Bq/kg,坡下部从1.48Bq/kg提高到2.81Bq/kg。210Pbex浓度的剖面加权平均值在坡上部从27.71Bq/kg下降到6.15Bq/kg,在坡中部和坡下部分别从35.46Bq/kg和25.53Bq/kg降低到1.57Bq/kg和19.40Bq/kg。137Cs和210Pbex的剖面分布与SOM在p<0.001水平呈显著相关,相关系数R2值在对照坡地为0.81～0.86,在犁耕实验坡地为0.86～0.91。实验结果表明,环境放射性核素137Cs和210Pbex在黄     

Irrigation Module and Sowing Date Affect Seed Cotton Yield,Quality, Productivity Indices,and Economics of Cotton in North-western India

ABSTRACT

Delayed sowing and imprecise application of irrigation water to cotton has been the major hurdle in sustaining cotton yield in north-western India. Therefore, studies were initiated to ascertain the impact of heavy or normal level of presowing irrigation (PSI), scheduling time of first postsowing irrigation (POSI) under two sowing dates (SDs) on cotton arranged in a split block design replicated thrice. PSI_h (100 mm) recorded 23.2% higher seed cotton yield over PSI_n (70 mm) owing to better yield attributes and higher stand. First POSI at 4 weeks after sowing (WAS) resulted the highest yield (3072 kg ha^?1), while one at 6 WAS (POSI₆) recorded least due to poor population and reduced yield attributes. Water productivity under POSI₆ was lesser by 29.1%, 25.2%, and 16.2% as compared to POSI₃, POSI₄, and POSI₅, respectively. April sown crop out yielded the May sown cotton crop by 939 kg ha^?1 due to better yield attributes. Nitrogen factor productivity (NFP) among SD remained higher by 23.3% for April as compared to May sowing. PSI_h exhibited better NFP over PSI_n. POSI₆ recorded least NFP by 24.4%, 28.5%, and 16.3% as compared to POSI₃, POSI₄, and POSI₅, respectively and was indicative of relatively poor utilization of N under delayed schedules. Therefore, planting in April after heavy PSI and scheduling first POSI at 4 WAS is best strategy for sustaining cotton yield and maximizing farmer profitability.     

Trace Metal Contamination During Grinding of Plant Samples

Inductively coupled plasma-mass spectroscopic (ICP-MS) analysis of leaves from 22 cabbage crops in the Sa P? and B?c Hà districts of Láo Cai Province, North-Western Vi?t Nam, revealed unexpectedly high concentrations of chromium (Cr) and nickel (Ni). The concentrations were strongly linearly related (r² = 0.94), indicating sample contamination during grinding through a stainless-steel hammer mill. We tested this hypothesis in two ways. First, brown rice ground through the same mill was contaminated not only by Cr and Ni, but also cobalt (Co), iron (Fe) and molybdenum (Mo). Second, scanning electron microscopy/energy dispersive analysis of x-rays (SEM/EDS) of the ground samples revealed small fragments with co-located Fe, Cr and Ni, consistent with stainless steel wear fragments. Other grinders may perform differently and we suggest that quality assurance protocols for trace metal analysis of plants should include testing for grinder wear metals. Lastly, brown rice appears to be convenient for investigating contamination of plant tissues during grinding.     

Predicting the Classes and Distribution of Salt-Affected Soils in Northwest Libya

Sodicity and salinity can adversely affect soil structure and are common constraints to plant growth in arid regions. Current remote sensing techniques cannot distinguish between the various classes of salt-affected soils. Field and laboratory measurements of salt-affected soils are time-consuming and expensive. Mapping of the salt-affected soils can be used in soil conservation planning to identify regions with different degrees of limitations. There is a need to use existing field and laboratory measurements to create maps of classes of salt-affected soils. The objectives of this study are to classify salt-affected soils, use existing field data to interpolate and validate geospatial predictions of the classes of salt-affected soils using Geographic Information Systems (GIS), and create maps showing the different classes and distribution of salt-affected soils. The classification framework for salt-affected soils is based on electrical conductivity (ECe), soil pH and the sodium adsorption ratio (SAR), and provides four degrees of limitations to salt-affected soils: slight (normal soils), moderate (saline soils), severe (sodic soils), and extreme (saline-sodic soils). Spatial interpolation of the field data from northwestern Libya was verified by cross-validation, and maps of the salt-affected soils in the region were created. The majority of soils in this region of Libya are normal (slight degree of limitation). Twenty percent of the topsoil is saline-sodic (extreme degree of limitation). Land use recommendations and rehabilitation strategies can be developed from such maps of salt-affected soil classes. The methodology followed in this study can be applied to other arid regions around the world, particularly in developing countries where budgetary constraints limit detailed field and laboratory measurements of sodicity and salinity.     

模拟降雨条件下污染土壤中重金属元素径流迁移特征

探明污染土壤中重金属元素随地表径流迁移特征,对于防控重金属污染物的迁移扩散具有重要意义。通过室内模拟降雨试验,研究不同降雨强度下(55,100,120mm/h)污染土壤中Cd、Pb和Cr随地表径流迁移的特征。结果表明:径流中3种重金属元素总量在产流的前20min内逐渐降低,随后趋于稳定;产流初期(产流10min内)颗粒态重金属占径流重金属总量的比例均在80%以上;随产流时间延长,颗粒态Cd和Cr对径流重金属的贡献率快速降低,其颗粒态/溶解态的比值范围分别为47.0～0.4和12.9～0.4,而Pb则主要以颗粒态的形式存在,溶解态Pb对其随径流迁移的贡献率可忽略不计;随降雨强度增大,径流中总Cd和Pb含量显著降低,而径流中总Cr含量以及溶解态重金属含量无明显变化规律。     

外源胡敏酸对土壤有机质组分变化的影响及其与茶树铅有效性的关系

盆栽试验分析了胡敏酸输入土壤6个月后茶树根际和非根际土壤有机质SOM及其组分,包括水溶性物质WSS、富啡酸FA、胡敏酸HA以及土壤微生物生物量SMB的变化,并对不同土壤有机质组分碳含量和茶树不同组织铅含量作了相关性分析。外源胡敏酸设置3个浓度水平（0、300、600 mg kg-1）,铅设置2个浓度水平（0、300 mg kg-1）,试验共有6个处理。茶苗置于温室培养,6个月后分新叶、老叶、新茎、老茎、根收获。结果表明：根际并非总是富含有机质,未加铅处理根际SOM含量低于非根际;而加铅处理根际SOM含量高于非根际。HA加入土壤能够显著增加根际和非根际SOM和SMB的含量,但是加铅处理和不加铅处理增加幅度不同。高浓度HA显著增加了根际FA的含量,可能是HA部分裂解所致。非根际有机质各组分与茶树铅含量无显著相关关系;根际SOM、HA和茶树不同组织铅含量没有显著相关关系。根际WSS、FA与茶树嫩叶、老叶、嫩茎、老茎以及根部铅含量均存在显著或极显著正相关关系;而根际SMB与茶树各个组织铅含量存在显著负相关关系。总之,胡敏酸施入土壤改变了土壤有机质及其各个组分的含量,而根际某些土壤有机质组分的改变又显著影响了茶树不同组织铅的吸收和分布。     

华北平原灌溉农田的土壤水量平衡和水分利用效率

华北平原农业面临的主要问题是水资源短缺,地下水位持续下降。通过一维土壤水量平衡模型模拟了华北平原不同灌溉方式下农田耗水量和土壤水分深层渗漏的变化,并分析了作物的产量和水分利用效率。结果显示在正常的灌溉条件下,冬小麦季地下水的采补差额超过了200mm,某生育期一定程度的水分亏缺(返青期、拔节期或灌浆期)能明显减少冬小麦的耗水量,但没有明显减少作物的产量。因此,在一定程度上减少灌溉是可行的,但仍不能达到地下水资源的采补平衡。从长远来看,华北平原维持可持续的地下水灌溉开采,应减少冬小麦的种植面积、增加低耗水经济作物的比例。     

Effects of humic acid on remediation of the nutritional deficiency of gerbera in hydroponic culture

Information is scant on the effect of humic acid (HA) on physiological, antioxidant and photosynthesis attributes of gerbera plants undergoing nutrient deficiency in culture solution. Gerbera plants cv. Malibu were grown in a factorial experiment based on a completely randomized design with 3 replications, using 3 different nutrient solutions [complete nutrient solution (NSc), 25% NSc (NS1), and 50% NSc (NS2)] treated with 2 levels of humic acid [0 (HA0) and 500 mg/l (HA1)].The interaction effect of HA and NS showed that HA improved the flower number in NSc, the transpiration in NS1+HA1, photosynthesis rate in NSc+HA1, stomatal conductance (gs) in NS2, mesophyll conductance of leaves in all NS levels and photosynthetic water use efficiency in NSc+HA1. The interaction effect of nutrient solution and HA on antioxidant activity was inconclusive, malondialdehyde content was the highest in NS2 and the lowest in NS1+HA1. The peroxidase activity increased in complete nutrient solution with and without HA and there were no differences among other treatments. Superoxide dismutase activity increased in NS1 and complete nutrient solution with HA and reached the highest in NSc. Humic acid was more effective in nutrient uptake, i.e., nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, zinc, and iron (N, P, K, Ca, Zn, and Fe) in complete nutrient solution compared to NS1 and NS2. Conclusively, humic acid can compensate the nutrient deficiency stress of the culture solution in regards to protein synthesis, photosynthesis attributes regardless of the nutrient uptake of gerbera.     

(A)ngstr(o)m-Prescott系数选取对参考作物蒸散量的影响-以黄河中游站点为例

利用黄河中游三个站点近50a的气象资料,研究了(A)ngstr(o)m-Prescott系数不同取值对参考作物蒸散量的影响.结果显示,当ngstrm-Prescott系数as和bs分别相差56%和93%时,引起的ET0差异月值在0.6%～26.2%,年值在173.1～197.4mm(18.2%～21.9%).ngstrm-Prescott系数不同取值对ET0的影响程度随地点而变化,即随海拔和日照时数的增加,对ET0的影响程度相应增大.因此在高海拔和高辐射地区,应对ngstrm-Prescott系数进行校正.尽管FAO56 PM推荐的(A)ngstr(o)m-Prescott系数在世界各地广泛应用,但依据本文结果尚不能确定其在中国能否直接使用.随着辐射数据的不断积累,有必要对这些系数进一步研究、验证和校正.