利用光谱反射率估算土壤理化性质

传统的土壤理化性质检测多为实验室化学分析方法,这种方法费时费力,而且获得的数据结果存在滞后性,不适应于土壤理化性质的快速评价和及时决策。近年来研究表明,近红外光谱技术可用于估算土壤理化性质,然而许多研究中的估算模型构建方法较为复杂,难以在实际农业生产中推广应用。本文提出了一种新型的基于土壤光谱曲线线性趋势变化的土壤理化性质估算方法。试验采集了140个土壤样本,测定其理化性质和相应光谱曲线,其中70个样本用于建模,70个样本用于模型验证。结果表明,400~1 000 nm土壤光谱曲线线性趋势参数(Slope)与土壤有机质含量(OMC)、全氮含量均呈极显著相关关系,相关系数分别为-0.808和0.637;Slope与土壤阳离子交换量(CEC)的相关性达到显著水平,与有效磷(AP)、有效钾(AK)、pH的相关性没有达到显著水平。土壤OMC光谱估算模型为OMC=-329.9 Slope+41.755,决定系数R²为0.814 9,模型较优。选取独立数据对OMC估算模型验证,发现估算OMC值与实际测量OMC接近,这表明本研究提出的基于光谱反射率Slope的方法可以估算土壤有机质含量OMC,该方法建模方法简单,容易开发成便携式产品或传感器,具有较大的应用价值。     

土壤含水率对近红外传感器标定模型的响应研究

为提高近红外传感器测量的准确度,进一步理解不同标定模型对土壤含水率测量精度的影响。利用土壤表面的近红外反射光强来预测土壤含水率,通过归一化处理将反射光强转化为相对吸收深度和相对反射率,采用2种标定方法,分别建立土壤含水率与相对吸收深度之间及土壤含水率与相对反射率之间的线性模型与非线性模型。选取我国东北地区的黑土进行标定,并用独立的试验数据对模型进行检验。结果表明,吸收深度法的线性和非线性模型的预测值和实测值符合度较好。反射率法的线性模型和非线性模型对土壤的含水率预测均方根误差(RMSE)分别为2.89%和2.95%,相对吸收深度法非线性模型的RMSE值明显大于其他3种模型,预测准确度最低。说明不同标定方法会影响土壤含水率的预测结果。4种模型的预测精度能够满足测量要求。     

土壤含水量、容重、光谱反射率之间相伴变化关系研究

[目的]研究土壤含水量变化对容重变化的定量化影响及其与光谱反射率的关系,构建相关模型,为近红外线光谱连续准确监测土壤含水量提供科学依据。[方法]以湖北省黄棕壤、水稻土、潮土为供试土壤,用环刀采样,在土壤脱水干燥过程中,用微型光纤光谱反射仪等连续同步测定土壤质量含水量、容重、土壤体积含水量和光谱反射率的变化。[结果]探讨了土壤含水量～容重变化的关系及相关模型,构建了反映土壤容重变化的土壤体积含水量与土壤光谱反射率的指数关系模型。[结论]所建模型拟合效果好,物理意义明确,形式简单,变量关系清晰。     

土壤含水率和盐分对土壤电导率的影响

基于电流－电压四端法的“polar-dipole array”形式,以壤土作为研究对象,对土壤含水率和土壤盐分与土壤电导率之间的相互关系进行了试验研究,结果表明,在土壤盐分和含水率2个相关因素中,土盐分对土壤电导率的影响较土壤含水率要大得多。     

广元市植烟土壤养分与其烟叶品质的灰色关联分析

为了探明广元市种植烟草土壤的养分状况及其对烟叶品质的影响,以云烟85初烤中部烟叶和种植烤烟田块的土样为材料,采用灰色系统关联方法分析了土壤养分状况与烟叶品质的关联度.结果表明:1)土壤养分状况对烟叶的内在化学品质、外观质量及综合品质的影响较大,对感官评吸质量的影响较小.2)土壤养分因子中对烟叶内在化学品质影响较大的有交换性镁、速效磷、速效钾、有效锰和pH,其关联度分别为0.744 6、0.738 2、0.737 0、0.717 6和0.713 7;对烟叶外观质量影响较大的有有机质、交换性镁、交换性钙、速效磷和速效钾,其关联度分别为0.753 7、0.748 3、0.732 0、0.702 0和0.699 3;对烟叶综合品质影响较大的有交换性镁、速效钾、氯离子、有效锰和pH,其关联度分别为0.762 2、0.741 6、0.724 3、0.718 6和0.713 9.3)影响广元市烤烟品质的土壤养分因子主要有交换性镁、速效钾、速效磷、有效锰和pH,并以交换性镁的影响最大.因此,在广元市烟草种植区可通过增加交换性镁、速效磷、速效钾和控制交换性钙施用量调节土壤的酸碱度,提高当地烟叶品质.     

土壤光谱特性及光谱反射率与苏打盐渍土含盐量的相关

统计分析认为,可利用光谱反射率区分盐碱土、风沙土、淡黑钙土和黑土,为其在TM单波段影象上的解译提供了理论依据。在干扰因素差异甚微的情况下,经过对苏打盐渍土壤光谱反射率进行统计分析认为,光谱反射率与苏打盐渍土表层0～5厘米含盐量极显著相关,可建立二者之间相关的回归方程。通过对回归方程的实用性进行检验认为,基本可利用光谱反射率由回归方程推算苏打盐渍土表层含盐量。为苏打盐渍土速查提供了新途径。     

不同土地利用类型土壤含水率与热导率相关性研究

[目的]研究自然条件下不同土地类型土壤含水率与热导率的相关性。[方法]选取露天状态下农耕地、裸地、草地、灌木地4种土地利用类型作为供试地块,在0~15 cm深度土层取样,通过烘干法测量土壤含水率,利用非稳态探针热脉冲技术测量土壤热导率。[结果]4种土地利用类型下,土壤含水率变化范围为12.79%~25.08%,土壤热导率的变化范围为0.481~1.291 W/(m·K);农耕地和裸地采样带相邻点间数据的波动性较大,灌木地和草地采样带相邻点间数据的连续性较好。[结论]农耕地、裸地、草地、灌木地4种土地利用类型中,自然状态下的土壤含水率与热导率表现为正相关性关系。     

土壤含水率测定方法研究

总结了国内外最主流的土壤含水率测定方法,包括称重法、电阻率法、FDR法、灰度反演法、光谱分析法、红外线感测法、中子法、γ射线法、TDR、分布式光纤测量法(DWS法)、遥感测定法、探地雷达法;并且对这些方法的原理优缺点进行了介绍。     

烟叶中性致香物质含量与土壤养分指标的灰色关联分析

为了研究土壤养分对烟叶中性致香物质含量的影响,针对平顶山不同部位烟叶中性致香物质含量与对应的土壤养分关系进行了灰色关联分析。结果表明:速效钾对美拉德反应产物和酮类致香物质总含量影响较大;全Ca对苯丙氨酸类降解产物和西柏烷类降解产物含量影响较大;速效磷对类胡萝卜素类降解产物含量影响较大;氯对新植二烯含量影响较大。总体来看,速效钾、速效磷和全Ca对烟叶中性致香物质含量影响较大,土壤有机质对烟叶中性致香物质含量影响不大。     

2015年东沟流域土壤含水率变化分析

利用2015年东沟流域的实测土壤含水率资料、崇礼水文站的蒸发、降雨等数据,分析土壤含水率年内的变化规律及与降雨量、蒸发量和土壤干容重的关系。研究结果表明,测次间降雨量越大,土壤含水率越大;测次间蒸发量越大,土壤含水率越小;土壤干容重越大,土壤含水率越小。同时提出在10月下旬对农田进行1次灌溉,增加土壤墒情;设立墒情站时需严格测定土壤的干容重;有条件的墒情站,增加配套的蒸发观测项目;土壤墒情站可以增加风速和日照2项辅助观测项目等建议,作为分析土壤含水率合理性的参考。     

河南农业经济发展的灰色关联分析

运用灰色关联分析方法,对河南农业总产值与内部各产业产值及农业总产值与农业生产条件的关系进行定量分析,结合定性分析方法,揭示河南农业内部结构和生产条件发展演变的特点。     

四川省土壤湿度自动站和人工观测数据对比分析

选取6个代表站点,采用人工观测数据和自动站监测数据进行相关性分析、箱式图分析、对比差值计算以及对比差值的标准差、相对误差计算,结果表明：各站点误差较大的层次多出现在表层,代表站点中只有浦江一个站点的相对误差≤10%。目前,土壤湿度自动站只能反映土壤水分趋势变化情况。接着,进一步分析土壤湿度自动站数据不准确的原因,并对相关性较好的层次提出订正方法。     

不同保墒耕作方法在旱地上的保墒效果及增产效应

采用田间试验研究了留茬少耕秸秆全程覆盖、免耕补充灌溉和传统保墒耕作 3种方法对旱地土壤水分及小麦产量的影响。结果表明 ,留茬少耕秸秆覆盖增加了夏闲期农田的蓄水量 ,为旱地小麦播种出苗提供了水分保证。小麦收获时的土壤水分含量 ,0～ 60 cm的土壤有效蓄水量传统保墒方法为 6.4mm,免耕补充灌水的为 6.7mm,留茬少耕秸秆全程覆盖方法为 1 5 .3 mm,留茬少耕秸秆全程覆盖方法的蓄水量多 ;60～ 1 0 0 cm的土壤有效蓄水量传统保墒方法为 3 0 .9mm,免耕补充灌水为 2 0 .3 mm,留茬少耕秸秆全程覆盖方法为 3 3 .5 mm,也是留茬少耕秸秆全程覆盖方法的蓄水量多。留茬少耕秸秆全程覆盖比传统耕作保墒技术增产 6.7%～ 5 4.8%。留茬少耕秸秆覆盖技术 ,提高了小麦播种时的底墒、灌浆时的土壤水含量 ,是一种有效的蓄水保墒、提高旱地小麦产量的方法     

不同保墒耕作方法在旱地上的保墒效果及增产效应

采用田间试验研究了留茬少耕秸秆全程覆盖、免耕补充灌溉和传统保墒耕作3种方法对旱地土壤水分及小麦产量的影响。结果表明,留茬少耕秸秆覆盖增加了夏闲期农田的蓄水量,为旱地小麦播种出苗提供了水分保证。小麦收获时的土壤水分含量,0～60cm的土壤有效蓄水量传统保墒方法为6.4mm,免耕补充灌水的为6.7mm,留茬少耕秸秆全程覆盖方法为15.3mm,留茬少耕秸秆全程覆盖方法的蓄水量多;60～100cm的土壤有效蓄水量传统保墒方法为30.9mm,免耕补充灌水为20.3mm,留茬少耕秸秆全程覆盖方法为33.5mm,也是留茬少耕秸秆全程覆盖方法的蓄水量多。留茬少耕秸秆全程覆盖比传统耕作保墒技术增产6.7%～54.8%。留茬少耕秸秆覆盖技术,提高了小麦播种时的底墒、灌浆时的土壤水含量,是一种有效的蓄水保墒、提高旱地小麦产量的方法。     

坐水播种时耕层土壤水分再分布的数值分析

利用朝阳县的旱地土壤取得基本参数后,应用数学模型计算了坐水播种时耕层土壤水分再分布时的土壤湿润状况参数,通过数值分析揭示了坐水播种湿润锋运动和土壤含水率的变化规律。结果显示:湿润锋运动速度和土壤含水率的变化速度都是由快逐渐减慢,所形成的湿润区近似一个球冠体;土壤含水率中的最大值出现在沟底附近;并提出可以用历时7 d的土壤湿润状况参数作为衡量坐水播种灌水质量的指标。     

东北地区土壤湿度的诊断分析(英文)

采用EOF法分析了中国东北地区22年间(1981～2002年)平均土壤湿度(10～100cm层)的垂直分布特征及时空变化。结果表明我国东北地区土壤湿度的变化在小兴安岭至牡丹江这块区域以及松嫩平原的南侧这2块区域最为突出,深层土壤湿度受外界影响比表层弱,两者表现出反位相。1981～2002年这段时间内,东北地区表层(10～60cm)土壤湿度呈现下降趋势,而深层(60cm)以下呈现上升趋势,东北地区各年土壤湿度的垂直结构各有不同,降水是造成这一现象的可能因素之一。东北地区各个站点土壤湿度的垂直结构和变化特征也有很大区别,除了降水,积雪、地温等因素也会影响土壤湿度的变化。     

东北地区土壤湿度的诊断分析

分析了中国东北地区22年间（1981～2002年）平均土壤湿度（10～100cm层）的垂直分布特征及时空变化。结果表明,1981～2002年,东北地区表层（10～60cm）土壤湿度呈现下降趋势,而深层（60cm）以下呈现上升趋势,东北地区各年土壤湿度的垂直结构各有不同,降水是造成这一现象的可能因素之一。东北地区各个站点土壤湿度的垂直结构和变化特征也有很大区别,除了降水,积雪、地温等因素也会影响土壤湿度的变化。     

土壤墒情评价指标研究进展

在现代农业中,准确有效的测量土壤含水量是推行精量灌溉技术、提高水资源利用率的基础.为了更好地预测墒情并及时采取应对措施,综述了国内外广泛应用的各类土壤墒情指标并将其归纳为单项指标和综合指标两类,单项指标包括降水量指标、土壤含水量指标、作物旱情指标等;综合指标包括作物供需水指标、作物水分综合指标、PSDI指标、作物缺水指标等评价了土壤墒情指标的优缺点以及在农业上的适宜性,为减缓和预防土壤墒情对农业的不良影响及制定科学的政策提供依据.     

基于土壤墒情的云南干旱分析

根据2008—2012年云南省23个土壤墒情站点土壤含水量和日降水数据,研究土壤墒情与降水、温度的关系,并基于土壤相对含水量分析云南省干旱的时空分布特征。结果表明,不同深度土壤平均相对含水量的最大值与降水关系显著,均出现在6—8月,且基本滞后降水最多月份1个月,其出现时间呈现出由东南向西北推迟的变化趋势;而不同深度土壤平均相对含水量的最小值与气温关系显著,均出现在3或4月,其出现的时间大致与旱季(11月—次年4月)最高气温出现的时间一致。云南省干旱主要发生在1、3、11和12月,其中11和12月旱情最为严重;在空间分布上,1和3月干旱主要分布在云南西部,尤其是滇西南、滇西北和滇中,11和12月干旱主要分布在云南东部,尤其是滇中和滇东南。     

自动土壤水分站资料质量控制及其相关关系分析

以距离自动土壤水分站最近的人工观测地段的历史土壤水分资料为依据,开展对应的自动土壤水分站观测资料的质量控制阈值研究.统计有土壤水分观测任务的各台站近30年10 ～ 50 cm深度5个层次人工观测的土壤重量含水率最大、最小值,且分析与本站凋萎湿度和田间持水量的相关性,作为自动土壤水分站所属区域片上的极值,完成区域极值检查规则的定义.通过分析人工站历年极值序列的均方差确定条件阈值范围和安全指标,实现该区域内自动土壤水分站资料的实时质量控制;通过邻近站资料对比、时序检查等自检方法完成人工干预质量控制.