高光谱遥感土壤质量信息监测研究进展

高光谱遥感具有波段多且光谱连续等特点,在土壤质量信息的监测方面,利用高光谱遥感数据,能够实现对土壤特性的定量分析。总结了利用高光谱遥感技术获取土壤质量信息的方式和特点,以及影响土壤光谱反射特性的主要因素,回顾了国内外基于遥感的土壤质量信息提取的定量研究,并对研究中的问题进行了分析和展望。     

基于无线传感器网络和WebGIS的墒情监测系统

为了解决墒情监测中便携式监测仪数据存储、发送困难及墒情实时监测和分析等问题,建立了基于无线传感器网络和WebGIS的墒情监测系统。系统以STC单片机为核心芯片,结合GPRS模块、GPS模块,通过无线传感器网络技术,实现土壤水分数据的实时监测及无线传送。建立了数据库,接收监测点数据。并以SuperMap IS.NET和SQL Server 2005为开发平台进行二次开发,将GIS技术与墒情监测结合起来,根据作物耕作深度、作物生长期对土壤含水量进行判断,得出墒情结果。实现墒情监测点信息、土壤含水量曲线图、等值线分布图在Web服务器上的显示。墒情监测系统的建立和使用,对农业生产有深远的意义。     

无人机遥感监测作物病虫害研究进展

病虫对作物生产构成了巨大的威胁,可直接或间接导致作物减产甚至绝收。快速、高效地掌握病虫的发生动态并及时防控,对作物增产保收具有重要意义。无人机遥感是现阶段监测作物病虫害的一项重要技术,具有实时、快速、高效、客观、大面积、无损监测等优点,将推动农业生产向优质、高效、安全、信息化以及智慧化方向发展。本文从无人机遥感监测作物病虫害概况、数据源种类、数据获取方法、数据处理流程及方法等方面进行归纳分析;指出无人机遥感监测作物病虫害中存在的病虫害特征选择、病虫害分类识别、传感器优化以及数据处理等主要问题,针对存在的问题提出了深化病虫害特征选择算法、建立专属病虫害光谱数据库、开发专一的病虫害监测传感器以及研发病虫害数据处理平台等发展策略,以期为无人机遥感监测作物病虫害的相关研究提供参考。     

土壤中有机氮形态及测定方法的研究进展

有机态氮是土壤氮素的主要存在形式,它是氮素循环中一个重要枢纽站,因此了解有机氮各组分的形态是土壤氮素肥力研究的重点。现已证明植物是可以直接从土壤中吸收可溶性有机氮,特别是小分子氨基酸,但仍有未被研究者发现的形态,基于同步辐射光源的X射线吸收近边结构光谱技术是国内外测定有机氮形态的前沿方法。文章综述了植物对有机氮的吸收,土壤有机氮的化学形态及其存在状况、不同施肥处理土壤有机氮含量及形态与土壤肥力之间的关系以及土壤有机氮4种测定方法,以期为进行植物吸收、利用有机氮的研究提供方法基础。     

辽河三角洲土壤盐分与上覆植被野外光谱关系初探*

土壤盐渍化是辽河三角洲主要的环境问题之一,尽管已受到广泛关注,但人类活动引发的次生盐渍化面积仍在不断增长。这就需要认真、及时地监测土壤盐渍化的现状及其变化趋势以阻止土壤次生盐渍化的不断发展,确保土地利用和管理的可持续发展。多源、多时相、多光谱和微波遥感技术已被广泛用于监测土壤盐渍化的时空变化研究中。航空遥感技术、地面土壤盐分探测技术、实验室和野外光谱分析技术与地面土壤盐分测试数据相结合进行土壤盐渍化监测极具发展潜力。当干旱、半干旱区植被覆盖度低于25~35%时,土壤的光谱特征差别明显,利用遥感、土壤光谱数据与土壤盐分分析数据相结合进行土壤盐渍化监测是最为有效的方法之一。如果植被覆盖度大于此阈值,监测精度下降,只能通过上覆植被信息间接推断土壤盐渍化状况。本研究的主要目的就是探讨一下土壤盐渍化与上覆植被光谱之间的关系,尝试利用上覆植被光谱信息推断辽河三角洲土壤盐渍化状况。结果证明方法是可行的。     

基于高光谱数据提取土壤养分信息的研究进展

主要综述了利用高光谱遥感技术提取土壤养分信息的研究进展,论述了当前国内外学者通过高光谱遥感技术获取土壤养分信息的研究现状、存在的问题以及应用前景展望。旨在探索新疆绿洲农区如何应用高光谱遥感技术,分析、模拟、评价、预测土壤养分含量,促进高光谱遥感技术在田间农情监测、土壤诊断、水肥分区管理、作物科学种植中的应用,为新疆及兵团实施精准农业提供科学理论参考。     

温室土壤处理技术应用

近年来丹东市温室草莓、蔬菜及蓝莓栽培发展迅速,但温室内的土壤环境状况已成为影响温室生产的重要因素,进行土壤处理是改善温室土壤状况的有效方法。详细地介绍了近年来在丹东地区温室生产中采用的几种较为有效的土壤处理技术,为实现温室持续高效生产作参考。     

江汉平原土壤有机碳含量高光谱预测模型优选

研究探讨了贫瘠地区低有机碳含量条件下,不同光谱预处理与建模方法用于土壤有机碳估测的最佳组合,对贫瘠土壤属性信息快速获取和精确农业发展具有重要意义。以江汉平原不同利用条件下的土壤为研究对象,使用可见光/近红外高光谱技术,结合包括Savitzky-Golay平滑(SG)、一阶导数(FD)、多元散射校正(MSC)在内的光谱预处理方法,分别建立用于估测土壤有机碳(SOC)含量的多元线性回归(MLR)、主成分回归(PCR)、偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机回归(SVMR)模型。结果表明：不同建模方法预测精度差异明显,PLSR和SVMR的预测结果优于MLR和PCR;不同预处理方法对模型的预测精度亦有较大影响,表现为MSC＞FD＞SG;基于FD和MSC组合预处理的SVMR模型的预测能力最好,R2=0.84,RPD=2.50,满足土壤有机碳的预测。有机质含量大于2%并不是建立优质模型的必要条件。     

关于环境监测与兵团农田土壤保护的思考

新疆生产建设兵团(以下简称兵团)农田土壤由于地膜、化肥、农药和滴灌的应用,土壤受到不同程度的影响,板结现象普遍,加强土壤环境监测、实施有效的农田土壤保护已经刻不容缓。兵团对农田土壤保护非常重视,组织科研人员在土壤残膜回收、化肥及农药的应用以及土壤治理方面开展了研究。加快先进技术的推广应用,助力环境监测工作的发展,对于环境保护有着重要的意义,本文通过分析兵团农田土壤现状,结合土壤环境监测及新技术的应用,提出了加强土壤环境监测与综合治理的对策与建议。     

基于全波段高光谱的冬小麦生长参数估算方法比较

利用高光谱数据监测作物生长情况具有无损和高效的特点,是现代农业的发展方向。为了简化高光谱数据处理流程,直接利用原始的高光谱反射率完成从建模到估算作物生长参数的全过程,应用于作物长势的实时监测。本文利用偏最小二乘回归（partial least squares regression,PLSR）、支持向量回归（support vector regression,SVR）和前馈神经网络（feedforward neural network,FNN）3种方法,利用全波段高光谱数据分别对冬小麦多个关键生育期（拔节、孕穗、扬花和乳熟期）生长参数（地上部生物量、叶面积指数、全氮含量和叶绿素浓度）进行了估算。比较3种方法的建模及估测效果,发现对于建模集数据,SVR对上述生长参数4个生育期的估测结果R²均值为0.89~0.98,MAPE为1.70%~7.53%,对于验证集数据,R²均值为0.90~0.94,MAPE为4.04%~7.46%,拟合优度和估测精度均超过PLSR和FNN,是估算方法中利用全波段光谱反射率估测冬小麦生长参数的最佳方案。随着无人机载高光谱技术成熟,SVR方法能够用于处理航拍获取的大范围田间高光谱信息,简便快捷地进行建模与参数反演,实时反映作物生长状态。     

基于近红外光谱的小麦品质分类研究

为了快速、简便、准确地鉴别小麦品质的类别,本研究提出了应用近红外光谱分析技术结合BP神经网络的鉴别方法对小麦进行品质分类。研究过程中对小麦样品的光谱数据进行了详细分析,采用马氏距离剔除了光谱数据中异常数据,并通过主成分分析说明利用近红外光谱鉴别小麦品质分类的可行性。为了提高所建模型的性能,采用SPXY算法对小麦样品进行合理的划分。并选取了一阶微分加归一化的预处理方法来处理光谱数据,消除无关信息和噪声对小麦光谱数据的影响。运用偏最小二乘法压缩光谱数据,减少了数据量,节省建模时间。最后采用BP神经网络方法建立了小麦品质分类模型。实验结果显示：模型的鉴别效果较好,对强筋样品识别的准确率高达94.4%,弱筋样品识别的准确率高达100%。实现了快速、准确地对小麦品质强筋和弱筋两类的鉴别,对小麦生产、市场交易及食品加工有着非常重要的意义。     

农用土壤保水剂在半干旱地区林业生产中应用效果研究

农用土壤保水剂Guilspare在半干旱地区林业生产中应用效果表明:在半干旱地区林业生产中,在浓度为1%的条件下,使用一定量的农用土壤保水剂Guilspare能明显提高土壤蓄水保墒能力,促进树木生长;超过一定量反而降低土壤蓄水保墒能力,对树木生长不利。     

农产品微环境监测系统设计

设计了一款将农产品微环境监测领域所用到的温度、湿度、氧气及二氧化碳气体浓度传感器集成到一起的多功能一体化传感器系统,并且可以通过Si4463无线模块将测得的数据发送给远端服务器,为后续的环境参数预警、保鲜期预测等提供原始的数据信息,利用液晶显示屏实时显示测量结果。该多功能一体化传感器系统解决了传统传感器测量类型单一,且测量数据不能远程传输的问题。经实际测试,该系统运行稳定,为农产品的仓储、物流等环节环境参数的监测提供了极大的便利。     

农产品产地土壤环境质量评价研究进展

农产品产地土壤环境质量评价的目的是为农产品产地认证和土地可持续利用提供依据。此文综述了农产品产地土壤环境质量评价在评价标准选取、评价指标选择和指标权重确定的研究进展,总结了传统方法和基于GIS方法在农产品产地土壤环境质量评价中的优缺点,最后对农产品产地土壤环境质量评价研究进行了展望。     

农林废弃物的资源化利用研究进展

农林废弃物是一种宝贵的生物质资源。如果不能高效资源化利用，会造成严重的环境污染，甚至对人类健康造成很大危害。农林废弃物的资源化利用是治理农业面源污染、节约生物质资源、节能减排、保护生态环境、实现碳达峰碳中和目标、社会经济可持续发展的重要内容。为了推进农林废弃物的资源化利用，本研究综述了近年国内外在农林废弃物资源化利用方面所取得的进展。     

山东滨州地膜残留现状、危害及防治对策

农用地膜在农业生产中发挥着不可替代的作用,但随着使用年限的增加,带来的负面影响越来越凸显出来,如影响土壤的理化性质,影响农作物的生长发育,造成环境污染等。滨州是传统农业大市,地膜使用有较长的历史。农用薄膜及地膜的大面积使用,为滨州市农业增产农民增收提供了保障,但随之而来的是日益严重的残膜问题。本文对滨州市1999—2020年农膜、地膜使用量和地膜覆盖面积数据及全国地膜残留监测网国控监测点无棣县佘家镇北石村和柳堡镇付𨟠王家村残膜检测数据相结合进行分析,结果表明：滨州市地膜残留量已具有较高的含量水平,由于地膜不易分解的特性,后期将可能产生一系列不利影响。同时有针对性的提出滨州市地膜防治对策,包括大力推广标准加厚地膜、建立健全地膜监管及回收机制、发展全生物可降解地膜替代技术及宣传示范适期揭膜种植技术等,为今后指导农业生产提供重要依据。     

有机肥对土壤微生物群落特征影响的研究进展

土壤微生物是评价土壤健康的关键指标，农业生产中，施肥提高土壤肥力和粮食产量的同时也深刻地改变着土壤微生物的生存环境。在农业生产发展和推广有机肥的基本政策下，研究有机肥料对土壤微生物的影响有利于全面、客观评价有机肥对土壤健康的意义。中国自20世纪70、80年代，布局了一批长期定位施肥试验，基于这些研究结果，对土壤微生物研究发展变化趋势及环境影响因素进行研究，阐述了有机肥在提高土壤微生物生物量和构建群落结构方面的积极效应，探讨了有机培肥对土壤微生物群落功能多样性的影响。总的来说，有机肥改变土壤微生物群落多样性和碳源利用特征，提高土壤细菌真菌比，增加古菌、固氮微生物和氨氧化微生物等功能微生物菌群丰度，抑制土壤病原菌的活性，从而起到提高土壤碳氮代谢活性和维护土壤健康的作用。有机肥构建土壤微生物群落结构的途径主要是引起土壤pH、养分含量、团聚结构、酶的活性等理化性质的改变，以及自身携带的外源微生物、抗生素、重金属等对土壤微生物群落特征的影响。施用有机肥时应综合考虑土壤条件、作物类型和肥料种类等因素。今后，可以通过新的生物技术深入挖掘微生物功能特性及作用机制，同时开发安全高效的新型微生物肥料，充分发挥微生物在农业绿色发展中的作用。此外，还要重视土壤健康微生物指标的开发和验证，深入开展土壤健康评价体系研究。     

土壤含水量高光谱遥感定量反演研究进展

高光谱遥感因其光谱信息丰富,在土壤含水量的反演中得到了广泛的应用。通过对土壤含水量遥感监测方法进行了归纳总结,对比分析了微波法、热红外法、光学法和高光谱法监测土壤含水量的优缺点以及适用范围;重点分析总结了土壤含水量高光谱遥感定量方法,简要阐述了统计模型和机理模型反演土壤含水量的研究进展,特别对辐射传输模型和几何光学模型等两个机理模型进行了说明,将近年来国内外学者在基于机理模型的土壤含水量遥感反演研究中获得的成果进行了归纳总结,并提出了存在的问题以及今后的研究方向。     

生物炭、沸石与化肥配施的农学和环境效应的研究进展

生物炭和沸石在提升耕地生产性能和作物生产力,修复土壤障碍和改善农业面源污染等方面有着重要的现实意义和应用价值,与化学肥料科学配施可作为农业与环境可持续发展的重要战略之一。为了提高生物炭、沸石与化学肥料配施的农学效益和环境效益,简要归纳了生物炭、沸石与化肥配施的农学和环境效应研究现状,包括生物炭和沸石的性质与特征,生物炭、沸石对土壤理化性质的作用机理,生物炭、沸石与化学肥料配施的农学效应和环境效应。最后指出了生物炭、沸石与化学肥料配施存在的问题以及研究趋势。