农业绿色发展数据移动采集系统设计与开发

【目的】 为农业绿色发展提供时空大数据、环境监测数据、作物生长数据等数据支撑。【方法】 文章利用遥感解译技术、地理信息技术、空间数据可视化技术，开发了一套农业绿色发展数据移动采集系统。系统支持在手机移动端搭建绿色农业试验基地实场景，实时采集各类实验和环境数据，并查看数据曲线；运用模型对实验采集的各类数据运算后进行评价、分析和排名。 【结果/【结论】 系统使用方便，传输稳定，可靠性高，有效提高研究人员的工作效率，系统可应用于绿色农业多场景多类型数据的采集，包括试验基地和实验方案等基础数据，大气、土壤、水质等物联网环境数据，作物长势、叶面积指数、植株高度等作物生长数据等。     

基于Sentinel-2卫星数据的埃及地区蝗灾监测

【目的】 蝗灾突发性强,传统地面调查及生物学模型方法在时间、空间上不能满足精准防控的需求,且对历史数据依赖度高,利用高分辨率遥感数据监测蝗虫栖息生境的变化,从而实现蝗灾及时、快速监测,对治蝗防蝗具有重要意义。【方法】 文章以埃及南部蝗灾常发区为研究区,基于Sentinel-2卫星数据和地面气象数据、土地利用数据、行政区划数据等,监测植被生长季植被指数及植被覆盖度变化,实现埃及地区蝗虫发生地、发生程度的快速评估。【结果】 2019年6—7月,埃及南部植被覆盖区蝗灾受灾面积比例约为12%,中度及重度以上面积不超6%,整体受灾不严重。【结论】 不依赖于历史数据,从短期植被覆盖度变化入手,可以动态监测蝗灾变化,总体时效性较强、效果较好。     

基于遥感的草地参照生态系统选取研究——以甘孜州为例

【目的】 全面评价草地生态系统质量，筛选确定草地参照生态系统。【方法】 文章基于遥感数据，从生态系统结构、生态系统功能与生态系统服务三方面选取指标构建生态系统质量评价体系及综合指数；引入Holdridge生命地带模型，进行生态地理分区；基于生态系统质量评价和生态地理分区结果对草地各分区开展参照生态系统筛选和质量评估；选取各个生态区前10%的值作为质量基线，高于质量基线的区域选为参照生态系统。【结果】 （1）2000—2020年甘孜州草地生态系统的质量呈现出北部低南部高的趋势。（2）草地生态系统可划分为34个生态区，剔除面积小于10 km²的分区，在后续草地参照生态系统筛选中涉及27个分区。（3）基于生态系统综合评价、生态系统结构、生态系统功能和生态系统服务筛选出的草地参照生态系统的面积分别为5 328.75 km²、5 323.75 km²、5 274.75 km²和5 274.25 km²。【结论】 为受损草地生态系统确定参照生态系统，分析评价生态系统退化程度并判断其恢复能力，以及研究区的生态修复计划、目标和最终评估提供依据与基准。     

PHANTOM 4 RTK+大疆像控处理技术在燕麦长势模拟中的应用

【目的】 利用小型消费级无人机航拍获取地物影像,通过地物阴影、高度差、色差快速提取地物,进而获取地物结构信息。【方法】 文章选取云南省曲靖市会泽县的大桥乡为研究区域,针对冬闲田闲置土地资源、种植结构相对单一的区域展开试验,利用高分辨率无人机遥感影像对燕麦进行识别,同时结合超声波传感器数据估算地物高度,并与实际高度和无人机生成的传统测高方法得到的高度进行相关性分析,获取高精度、可靠性强的数据。【结果】 基于可见光燕麦的总体分类精度为91.46%,Kappa系数为0.857,在增加DSM数据后的分类总体精度为98.91%,Kappa系数为0.982。研究表明由无人机获取的代表燕麦冠层高度信息的DSM数据能够显著提升燕麦的识别效果。相对于传统无人机测高方法生成数字表面模型提取地物高度的方法,依赖于光谱和高程信息识别地物信息的方法在计算地物高度时,精度更高,识别结果更可靠。【结论】 该文提出的小型消费级无人机利用地物阴影计算燕麦高度的方法,改进了相机镜头光心地位和RTK天线中心点地位补偿作用,打通了RTK模块、飞控模块及相机云台模块之间的通讯,能够应用于实际准确获取影像地位信息,为无人机遥感快速、准确地获取地物高度信息提供了一种新的思路。     

基于多源数据的河南省农业干旱时空变化特征分析

【目的】 全球变化背景下,利用遥感手段实时获取区域农业干旱信息并分析其时空变化特征,是有效进行农业监测预警、保障区域粮食安全的有效途径。【方法】 文章以河南省为研究区域,综合遥感、气象、土壤等多源数据,基于“金字塔”型多层级土壤水分估算模型框架反演土壤水分含量;利用土壤水分状态指数（SMCI）对2000—2020年河南省的农业干旱情况进行监测,分析其农业干旱发生的空间分布和时空变化特征。【结果】 21年间,河南省农业干旱平均发生4.408 9次/年,主要发生在春季和夏季,集中在3月和6月,以轻度干旱和中度干旱为主;秋季和冬季农业干旱则有加剧的变化趋势。河南省SMCI年平均值呈总体上升趋势,其中2019年SMCI平均值最高,农业干旱情况加重;河南省近54%区域农业干旱程度表现出显著加剧的变化趋势,集中分布在东部和中部地区。【结论】 河南省农业干旱情况呈现明显加重的趋势,应及时监测预警、科学应对,减轻其对农业生产的影响程度。     

无人机倾斜摄影三维建模技术在农村宅基地管理中的应用

【目的】 利用无人机倾斜摄影技术，对农村宅基地进行影像采集，建立实景三维模型，为后续农村宅基地科学合理化管理平台的建立提供技术支撑。【方法】 文章以邢台市信都区为研究区，使用无人机倾斜摄影测量技术获取测区影像数据，通过大疆智图软件构建实景三维模型。【结果】 实景三维模型结果精度较高，误差均达到地籍测绘规范要求，并在此基础上建立了农村宅基地管理系统平台。【结论】 通过平台搭建，推动宅基地各项流程电子化管理，实现实景立体三维模型，为农村宅基地管理提供技术保障的同时还方便后续农村宅基地管理工作进行。     

外来入侵植物凤眼蓝遥感监测研究进展

【目的】 外来物种入侵给生态、经济、社会带来严重负面影响,已成为各国政府、国际社会和学术界共同关注的焦点问题。凤眼蓝作为我国危害最严重的外来入侵物种之一,给我国南方地区生态系统以及农林牧渔业生产造成巨大损失,对于凤眼蓝的精准监测和防控已刻不容缓。【方法】 文章综述了近年来国内外有关凤眼蓝遥感监测的研究进展,传统可见光遥感、高光谱遥感与雷达遥感等数据源投入使用,光谱特征、纹理特征、动态特征、物候特征等图像特征应用使监测精度进一步改善,机器学习等多种方法融合应用。【结果/结论】 该文总结了凤眼蓝入侵发生扩散规律及预警技术,在监测预警技术方法上,以凤眼蓝的生理、生态特征为基础,运用生态学理论,结合3S技术,不再局限于单一的模型方法上开展,天-空-地一体化多模型综合监测已成为趋势,外来入侵凤眼蓝规模化、业务化监测预警能力进一步提升。围绕外来入侵物种“源头防控、末端治理”的理念,探讨基于遥感监测技术的精准、高效防控途径。     

基于不同旱情指数的石羊河流域春旱监测研究

【目的】 对石羊河流域的旱情进行监测,找出更能体现区域旱情变化趋势和适宜石羊河流域的监测指数,为业务化干旱监测打好基础,提供科学手段,也为该区农业生产和防灾减灾提供决策依据。【方法】 文章基于HJ-1A/B的CCD和IRS数据,针对2018年石羊河流域出现的一次较为严重的春旱,采用3种遥感旱情监测指数（TVDI、VSWI、VHI）进行监测,并结合实测土壤湿度进行相关性分析并建立模型。【结果】 3种指数均能反映出研究区域旱情的发生发展及变化过程。其中,3—4月VSWI指数与土壤湿度的相关性最高,相关系数分别为-0.85（P<0.001）和-0.89（P<0.001）;5月旱情缓解后,TVDI指数与土壤湿度的相关性高于VSWI和VHI指数,相关系数为-0.76（P<0.001）。将监测点划分为水浇地和旱地两种类型,TVDI指数适用于反演水浇地的土壤墒情;对于旱地类型,3种指数均可以用来反映旱地土壤墒情。建立土壤湿度与3种遥感指数的关系模型,3—4月VSWI指数建立的模型调整后的R²最高,分别为0.72和0.79,模型的平均绝对误差和均方根误差均低于10%。5月旱情得到缓解后,TVDI指数建立的模型调整后的R²在0.58以上,高于VSWI和VHI指数。【结论】 TVID指数更适用于墒情较好的区域进行土壤湿度的反演,VSWI指数则适合在干旱时期进行干旱监测和反演土壤湿度。     

基于PSR模型的武汉市生态脆弱性空间分异研究

【目的】 对区域生态脆弱性进行评估和分析,有利于了解区域生态环境稳定性和指导生态修复。【方法】 文章依据武汉市自然环境特点,采用“压力—状态—响应”评价模型,基于土地利用数据、遥感数据和GIS空间分析技术,利用熵权法、综合指数法和聚类分析等方法,构建评价体系,测算武汉市生态脆弱性综合指数,从生态角度分析武汉市生态脆弱性及其空间分布规律。【结果】 （1）武汉市整体生态脆弱性在0.17～0.55之间,总体上处于轻度脆弱;各区生态脆弱性具有空间异质性,由东北向西南生态脆弱性越来越强,全市西部脆弱性高于东部,特别是西南部地区生态脆弱性较为严重。（2）武汉市各区生态脆弱性等级由高到低依次是蔡甸区、青山区、硚口区、汉阳区、江汉区、江岸区、江南区、武昌区、东西湖区、黄陂区、江夏区、洪山区、新洲区。【结论】 武汉市南部及中心城区生态脆弱性等级较高且大部分位于长江沿岸,应加强其生态防护屏障建设力度;北部生态脆弱性相对较轻,但生态问题依然不能忽视。     

农业生态多维绩效评价研究进展

【目的】 农业生态多维绩效包括农业生态效率、农业生态承载力、农业生态敏感性、农业生态环境质量和可持续发展能力等,对其进行客观全面的评价能够有效管理农业生产经营方式,为农业决策系统提供支持,有助于可持续发展战略的落实。【方法】 文章分别从评价体系构建、评价指标获取和评价方法选择三方面总结现阶段农业生态多维绩效评价研究进展,并结合国内外实证研究,探究其成果在农业信息化中的应用潜力。【结果】 研究结果表明,农业生态多维绩效研究在国内倾向于作为农业生产者管理农业生产经营方式的数据基础,在国外则偏重农业生态信息系统的创新与模拟。【结论】 该文从适用于小农耕作特点的体系构建,研究结果的完善与推广和农业信息技术的具体应用3个角度提出展望,旨在为我国农业管理与决策以及农业信息化进程提供新思路。     

施氮水平及施氮方式对稻田土壤渗漏水三氮浓度影响

针对当前氮素不合理使用造成地下水严重污染等一系列事件,明确稻田施肥水平及施肥方式对稻田氮素随渗漏水下渗流失的影响,探求当季氮素流失情况具有积极意义。采用自制盆栽模拟大田土壤渗漏情况,收集渗漏水并分析稻田养分流失量。结果表明:表施肥可以减少9.87%的铵态氮渗漏损失,混施肥可以减少5.92%的铵态氮渗漏损失,但是表施肥又增加了铵态氮的气态损失,且随着施氮水平的提高损失程度加深,渗漏水中硝态氮浓度大于铵态氮浓度,渗漏水中总氮的浓度受施肥方式影响较大。混施肥使得深施和表施的缺点得以避免,是一种合理的施肥方式,在田间作业时可将肥料机械性的搅拌到土壤当中,增加土壤地力。     

复叶槭雌雄株叶片中水溶性酚类物质的比较分析

采用酒石酸铁比色法对复叶槭雌、雄株叶片中水溶性酚类物质的含量进行了一个生长周期的跟踪测定，对不同性别、不同年龄、不同光照条件下的复叶槭植株叶片中水溶性酚类物质的含量做了比较分析，同时研究了叶片中叶绿素的含量与水溶性酚类物质含量之间的关系。结果表明在样株的年龄、样株以及样叶所处的光照条件相同的条件下复叶槭植株叶片中水溶性酚类物质的含量与植株的性别密切相关；叶片中水溶性酚类物质含量与叶绿素的含量之间也存在显著相关，这二类物质的含量均可望作为该树种幼苗性别鉴定的生理指标。     

不同浓度营养液对水培莴苣的影响

为筛选出比较适合东北温室水培莴苣生长发育的营养液浓度,采用浮板式水培的方法,以美国大速生菜为材料,试验设3个处理、1个对照、3次重复,研究在莴苣生长发育过程中,不同浓度营养液对莴苣的株高、根重、叶重和干重的影响。结果表明:EC值为2.6mS.cm-1的营养液浓度比较适合莴苣生长。     

SBR法处理高浓度生活污水研究

对SBR法处理高浓度生活污水的可行性进行了研究。结果表明,该工艺在悬浮性固体(MLSS)含量为3 g／L,COD容积负荷为1．0 kg／(kg·d),好氧4 h,溶解氧(DO)3～5 mg／L;厌氧2 h,DO<0．2 mg／L;好氧1 h,DO3 mg／L;缺氧1 h,DO<0．5 mg／L以及试验温度22～28℃,周期为9 h的运行条件下,对COD、NH(?)-N、TP去除率分别为97．5％,94．9％,97．1％;该工艺有利于反硝化除磷过程的同步实现,其适宜的污泥龄为20 d。     

海南省主要河流及地下水硅含量的分布规律

通过分析海南省主要河流及地下水硅的含量,指出海南省主要河流及地下水硅含量的分布规律:总体上硅含量比较低,水稻等喜硅的植物应补充含硅的肥料或含硅的复合肥。三大河流中以万泉河流域河流及地下水水体中的二氧化硅含量最高,分别为11.60mg/L和9.81mg/L,以昌化江流域河流水体中的二氧化硅含量最低;南渡江流域地下水水体中的二氧化硅含量最低,与万泉河相比相差分别为61.8%和6.63%。总体上河流水体中的二氧化硅含量比地下水中的二氧化硅含量略低,为3.9%。相关分析知道,相关系数(r)0.588**(r*=0.349,r**=0.449,n=31);地下水二氧化硅含量的整体的变异比较小,变异系数(CV%)为41.1%,河流水体的二氧化硅含量变异程度则较大,变异系数(CV%)为54.4%。比较流域变化情况来看,南渡江流域二氧化硅含量变异最大,河流水体和地下水变异系数(CV%)分别为67.3%和60.3%。要准确地提出与海南省的实际情况吻合的水稻等农作物对应的水体中二氧化硅临界值,需进一步研究。     

渗管取水出水浊度影响因素的模拟研究

【目的】研究渗管取水工程中出水浊度的影响因素,为渗管取水工程设计提供依据。【方法】通过物理模型试验,分析不同河床砂厚度(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5和0.6m)在不同来水含沙量(0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,4.0,5.0,10.0和15.0g/L)下对渗管取水出水浊度的影响。【结果】当来水含沙量一定时,随着河床砂厚度的增大,出水浊度逐渐减小;当河床砂厚度一定时,随着来水含沙量的增大,出水浊度逐渐减小,其中以河床砂厚度0.1m、来水含沙量为0.5g/L时的出水浊度最大,为982.33NTU,以河床砂厚度0.6m、来水含沙量15g/L时的出水浊度最小,为2.30NTU。采用综合渗透系数代替河床砂厚度进行理论分析,建立了滤水料渗透系数、来水含沙量与渗管出水浊度关系的拟合公式。实例分析表明,所得拟合公式与试验数据及实际工程实测数据均符合较好。【结论】渗管出水浊度的拟合公式可用于实际工程的指导。     

重庆主城区环境空气中PM10的质量浓度和水溶性组分

对2001年夏冬2季重庆市工业区和非工业区环境空气颗粒物PM10质量浓度及其水溶性成分的分析结果进行了探讨,结果表明：重庆市PM10质量浓度超标严重,颗粒物中以SO4^2-,NH4^＋和Ca^2＋为主要水溶性离子成分;空气颗粒物浓度及其离子组成随季节和功能区的不同而有明显变化。     

基于水体指数的镜泊湖叶绿素a质量浓度反演研究

结合2015年9月镜泊湖30个有效采样点的实测叶绿素a质量浓度和同步Landsat 8 OLI数据,通过分析叶绿素a的光谱特征,在Landsat8OLI数据11个波段中,选择前7个波段(B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7)单独或组合建立叶绿素a质量浓度反演模型。利用多元统计分析法分析发现,波段组合B5/B3、(B3+B4)/B5、B3/(B1+B5)模型精度较好,决定系数R2分别为0.754 1、0.774 3、0.739 6。作为对比,另外选取典型的水体指数建立叶绿素a质量浓度反演模型;其中归一化水体指数(NDWI)、改迚归一化水体指数(MNDWI)、增强型水体指数(EWI)模型较好,R2均大于0.7,分别为0.747 6、0.726 7、0.763 5。选取上述6种模型,利用剩余采样点迚行精度检验,结果预测值与实测值之间的R2为0.0711～0.8094,其中,NDWI模型反演R2值为0.7614,平均相对误差为13.0%,最大相对误差为22.4%,最小相对误差为1.4%;均方根误差为0.20μg/L。与波段组合模型相比,水体指数模型虽然精度没有较大的提高,但其模型摆脱了波段的随机组合,更适合用来作为镜泊湖叶绿素a常用的监测方法。通过NDWI模型对镜泊湖叶绿素a质量浓度的反演,发现镜泊湖叶绿素a质量浓度分布具有一定的空间差异性,大体趋势为靠近岸边的浅水区叶绿素a质量浓度高于湖心的深水区,有河流注入的来水区高于其他湖区。     

半荒漠区土壤盐度指标换算关系研究

以78份土样数据对我国半荒漠地区土壤盐度指标的换算关系进行研究。结果表明,该区域土壤1：5浸提液电导率（EC1：5）与盐分摩尔总浓度（TEC1：5）的换算幕系为TEC1/5=11．28×EC1：5（r^2=0．99,P〈0．01）,TEC1：5与盐分质量总浓度（TDS1：5）的关系方程为TDS1：5=63．37×TEC1：5（r^2=0．99,P〈0．01）,由EC1：5推算土壤全盐量（St）的经验方程为Sk=3．60×EC1：5（r^2=0．99,P〈0．01）。     

Effects of High Ammonium Concentration on Growth and Nutrient Uptake of Lettuce Plants with Solution Culture

A nutrition solution experiment was conducted over two months to investigate the response of vegetable crops to high concentrations of ammonium, using lettuce （Lactuca sativa L. cv. Angustana Irish） as a test crop. Ammonium concentrations were designed in 5 levels, ranging from 12 mmol N L^-1 to 22 mmol N L^-1 and local tap water was used as water source. At the first culture stage （0-9 days）, lettuce plants maintained normal growth while the lettuce roots were increasingly impaired. During the subsequent three stages the root structure was greatly damaged, and roots became brown or black through continuous supply of high concentration of ammonium. However, there was no obvious reduction of the aboveground biomass of the plants in the high ammonium treatments compared to those supplied with nitrate alone. In contrast to results obtained in another experiment from us with distilled water, the detrimental effect of high ammonium concentration on lettuce growth was greatly alleviated. Based on the results, it was postulated that the small amount of nitrate and the higher amount of bicarbonate existed in the tap water might mitigate the adverse effects of high ammonium N. The higher bicarbonate content in water and soil has usually been regarded as a major constraint factor limiting plant growth in calcareous soil areas. However, the reaction of bicarbonate to ammonium might produce positively interactive effect on reduction of both damages. The lettuce plants grown in ammonium solutions took up less P, K, Fe, Mn and Cu and more Ca than those grown in the nitrate nutrient solution. In conclusion, the results indicated that the N form imposed an obvious influence on absorption of cations and anions. Supplying ammonium-N stimulated transport of Ca, Mg and Mn to shoots of lettuce.