基于尺度推绎方法的生态脆弱区耕作适宜性研究——以山西省寿阳县为例

以山西寿阳县的玉米和小麦为研究对象,应用尺度推绎方法开展机械化与传统耕作方式下区域粮食作物耕作适宜性的对比研究。结果表明：（1）传统耕作方式下玉米与小麦适宜种植面积皆要大于机械化耕作方式下两种作物适宜种植面积,而无论是机械化种植还是传统耕作小麦适宜种植区面积皆大于玉米种植适宜区.（2）两种作物种植适宜区空间分布呈两极化特征,即高度适宜区与永久非适宜区占据研究区绝大部分区域.（3）两种粮食作物高度种植适宜区基本集中在寿阳县北部黄土高原的塬、沟地貌区及坡度较小的山区。建议在机械化种植与传统耕作方式下皆是中、高度种植适宜区域采取机械化种植方式,而在仅适宜传统耕作的种植适宜区采取传统方式耕作。     

土地利用/覆盖变化驱动力机制研究新进展

进入21世纪以来,随着全球人口、资源与环境问题的日益突出,土地利用/土地覆被变化研究已成为国际上全球变化研究的前沿与热点。作为土地利用变化研究领域焦点之一的驱动力机制研究一直备受关注,它也是土地利用变化问题最核心的研究部分。现有土地利用变化驱动力机制研究虽然取得了一些进展,但仍然存在许多亟待解决的问题。在总结梳理现有文献的基础上,针对土地利用变化驱动力机制研究的层次性变化,土地利用变化驱动力机制影响因子时空尺度效应与一致性、土地利用变化驱动力机制社会经济影响因子定量化与空间化,土地利用变化驱动力机制方法进行了探讨,并提出了土地利用变化驱动力机制研究未来发展趋势,以期对深入理解土地利用/覆盖变化驱动力内在和外在机制以及促进该领域进一步研究提供参考。     

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。     

不同政策情景下荒漠化地区土地耕作适宜性评价

针对目前耕地适宜性评价中存在指标缺乏表达农民意愿及生态限制性因子的缺陷,应用基于生态限制性因子指标体系开展了中国荒漠化地区土地耕作适宜性评价。结果表明：在粮食安全政策导向情景下,荒漠化地区土地耕作适宜性较高的地区集中分布在亚湿润干旱区及半干旱区的局部地区,占地37×104 km2;在生态环境政策导向下,荒漠化地区土地耕作适宜性较高的地区集中分布在内蒙古南部、西藏南部、新疆北部的局部地区,占地约26.9×104 km2;由于政策导向的不同,宜耕减少地区主要集中于内蒙古东部和西藏南部的局部地区。该研究为大空间     

黑土有机碳变化的DNDC模拟预测

为探讨黑土有机碳的长期变化规律及DNDC模型在土壤有机碳预测方面的适用性,本文利用吉林省公主岭地区黑土不同施肥措施下的长期定位试验数据,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、配施有机肥(NPKM)和增施有机肥(M2+NPK)4个处理进行土壤有机碳分析,并将数据用作DNDC模型验证。验证结果表明:各处理DNDC验证中RMSE值均小于10%(分别为5.09%、6.11%、9.38%、8.36%),说明模拟值与观测值一致性良好,模型可用于该地区土壤有机碳模拟。选取了化肥施用、有机肥施用、秸秆还田比率、温度及降水5个因子进行模型的敏感性分析,结果表明:有机肥的施用对土壤有机碳含量的影响最显著,且这种影响具有持久性。最后模拟了4种施肥情境下未来(至2100年)的土壤有机碳变化情况。结果表明:对照不施肥处理(CK)土壤有机碳含量略有下降,至2100年土壤有机碳含量为11.55 g·kg-1,较试验前土壤初始有机碳(13.2 g·kg-1)下降约12.5%。单施化肥处理(NPK)土壤有机碳含量较为稳定,并未出现土壤有机碳含量下降。配施有机肥(NPKM)和增施有机肥(M2+NPK)处理土壤有机碳含量增加明显,至2100年土壤有机碳含量为24.4 g·kg-1和27.6 g·kg-1,分别较初始有机碳含量上升84.8%和109.1%。     

含水率对土壤有机质含量高光谱估算的影响

土壤含水率对有机质(soil organic matter,SOM)含量高光谱估算精度有很大的影响。为了探讨SOM高光谱估算中土壤含水率的影响,该文对烘干土、风干土和质量含水率为5%~40%(按5%递增)的土壤样本进行了室内高光谱测量,对光谱数据进行了反射率、反射率一阶导数和反射率倒数对数3种光谱数据变换,运用偏最小二乘回归法(partial least squares regression,PLSR)建立了相应的SOM估算模型。结果表明,风干土的SOM高光谱估算精度较好;当含水率水平小于25%时,SOM估算模型精度受含水率的影响较大,光谱数据进行反射率倒数对数变换后的模型精度最高;当含水率水平大于等于25%时,水分对土壤光谱反射率的影响要大于SOM,不适宜利用土壤光谱数据进行SOM含量高光谱估算。该研究可为大田环境不同含水率情况下光谱估算SOM提供参考。     

吉林省中部平原区土壤有效态中微量元素的空间变异特征

运用地统计学方法结合GIS技术研究了吉林省中部平原农业区土壤中微量元素的空间分布特征,通过对数转化、域法处理和Box-Cox转化3种数据处理方法对土壤有效钙、有效镁、有效硼、有效铜和有效锌进行了正态分布性检验。结果表明,Box-Cox转化成功地使有效钙、有效镁、有效铜、有效锌含量数据更好地服从正态分布,而域法处理能使有效硼含量数据更好地服从正态分布,削弱了异常值的影响。应用地统计学分析方法进行了半方差函数的计算和最适合模型的拟合,得出各元素最好的理论模型,并绘制了各养分元素的空间分布图。半方差分析的结果显示,各元素具有中等空间相关性。     

农产品产地土壤锌环境质量评价方法比较研究——以吉林省舒兰市为例

[目的]探讨农产品产地土壤锌在不同环境质量评价方法中的结果精度,为农产品产地认证提供依据。[方法]以吉林省舒兰市为例,通过实地采样,实验室样品分析,运用单因子污染指数法和基于GIS的空间插值方法,根据绿色食品产地环境质量标准进行农产品产地土壤锌的环境质量评价,并进行方法比较。[结果]基于GIS的土壤锌空间插值环境质量评价方法比传统方法的精度高;采用基于辅助因子的土壤锌协同克里格插值评价结果比普通克里格精度高;土壤锌和有机质的协同克里格插值评价方法比土壤锌与高程的协同克里格插值评价方法的精度高。[结论]基于GIS空间插值方法的土壤锌环境质量评价结果比传统方法更具科学性和合理性。     

建国以来黑龙江省粮食产量变化小波分析

采用Morlet小波变换分析方法,对建国以来黑龙江省粮食产量变化进行了多时间尺度分析,揭示了黑龙江省粮食产量变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下粮食产量变化的周期,并根据主要周期对未来粮食产量进行了预测。结果表明:建国以来黑龙江省粮食产量变化具有明显的6年、9年、13年、18年和24年的特征时间尺度和相应的周期性变化特征,并且特征时间尺度有逐步增加的趋势,即黑龙江省的粮食产量变化渐趋稳定;此外,根据小波方差发现黑龙江省粮食产量变化具有显著的9年、13年、18年和24年的主要周期,并以24年的周期尤为显著;最后综合5个时间尺度上小波系数的演变趋势发现,无论是大尺度还是小尺度上,在未来几年内,黑龙江省将走出粮食增产时期,而进入粮食减产时期。     

基于高光谱的土壤有机质含量反演研究

土壤有机质含量是土壤肥力的一个重要指标,利用高光谱对土壤有机质含量进行定量化反演,为精准农业地表土壤有机质含量的快速测定提供参考。利用美国ASD FieldSpec FR地物光谱仪,在室内条件下对经过处理的土壤样品进行光谱测量,通过对土壤样品光谱反射率不同变换形式与有机质含量进行相关性分析,建立土壤光谱变量与土壤有机质含量的多元回归关系模型。结果表明：在波长492 nm、663 nm、1221 nm、1317 nm、1835 nm和2130 nm处,采用光谱反射率一阶微分建立的土壤有机质含量反演回归模型,预测精度最好,决定系数R2为0.909。建立的土壤有机质含量高光谱反演模型,可以较好地预测土壤有机质含量,从而为精准农业土壤有机质含量的快速测定提供新的途径。