黄土丘陵半干旱区人工林迹地土壤水分恢复研究

为了研究黄土丘陵半干旱区人工林迹地土壤水分恢复情况,该文以正在生长的人工林土壤水分含量为人工林迹地土壤水分恢复的起点,并分别以持续农地和持续放牧荒坡的土壤含水量为林后农地和草地土壤水分恢复的上限,对位于黄土丘陵半干旱区绥德县境内的人工林迹地土壤水分恢复情况进行了研究。结果表明,人工林死后的放牧荒坡在20a的时间里,其土壤水分没有补偿;人工林死后的保护草地土壤水分有微弱恢复迹象,但年恢复速度在0.5～3.7 mm之间,以这样的速度恢复到持续放牧荒坡的土壤含水量,至少需要150a以上;林后农地土壤含水量有恢复趋势,年平均恢复速度为15 mm左右,其土壤含水量要恢复到持续农地当前的水平,大约需要40a的时间。研究结果揭示了黄土丘陵半干旱区人工林对土壤水分影响的长期性,并为制定可持续的土地利用规划提供借鉴资料。     

3种坡面流水深测量方法比较

[目的]为坡面流水深的快速、准确测量提供技术支撑。[方法]采用超声波系统测量变坡试验水槽不同坡度和流量条件下坡面流水深,同时用测针法和染色法对其进行平行测量,利用平均绝对误差(MAE),平均相对误差(MRE),相对均方差误差(RRMSE)和Nash—Sultcliffe系数(NSE)4个指标比较超声波法和染色法或测针法测量数据的接近程度。[结果]通过对3种方法测量结果的比较分析发现,不管以测针法还是以染色法的测量值为参照,超声波法测量的水深值与参照值更接近且相关程度更高。[结论]超声波法能快速有效地测量坡面流水深,用于侵蚀静床坡面流水动力学、土壤侵蚀机理等相关的研究工作。     

不同尺度冬小麦氮素遥感监测方法及其应用研究

该文以航空影像、地面冠层光谱数据及同步观测的植被生化数据为基础，探讨了冬小麦冠层氮素监测的遥感方法。该方法应用于Lukina变量施肥模型，研究了基于遥感影像变量施肥量的计算方法。为实现以上目标，首先采用矩匹配和反射率转换方法，对获取的机载实用模块化成像光谱仪(OMIS)影像进行辐射校正；然后结合航拍相片及地面高精度差分GPS定位点坐标对高光谱影像进行几何校正。以预处理后的反射率影像和冠层光谱数据为数据源，采用倒高斯模型拟合冬小麦红边光谱曲线，并构建红谷位置、红边位置和红边宽度等光谱特征参量。通过对红边光谱特征量和实测氮素进行统计分析，寻找相关性显著、拟合误差小的最佳光谱特征量，并用于预测冬小麦冠层的氮素含量。统计相关分析结果表明：拟合曲线和图像反射率曲线面积差和实测的氮素含量有最高的相关性，且相关性达到极显著。最后，把该氮素预测方法集成到Lukina变量施肥模型中，结合反射率影像数据生成变量施肥处方图。文中探讨的最佳氮素预测方法改善了氮素预测的精度；基于影像的面状信息获取技术克服了点状信息的不足，使变量施肥技术更利于实用和推广。     

基于RGB-D相机的脐橙实时识别定位与分级方法

为实现脐橙采摘机器人对脐橙果实进行实时识别、定位和分级采摘的需求,该研究提出了一种基于RGB-D相机数据的脐橙果实实时识别、定位及分级的OrangePointSeg算法。首先利用微软最新消费级深度相机（Azure Kinect DK）采集脐橙果实的RGB-D数据,建立脐橙果实实例分割数据集及增强数据集。然后通过改进YOLACT算法对脐橙果实进行实时分割并生成实例掩膜,与配准后的深度图裁剪得到果实深度点云,再利用最小二乘法进行脐橙果实外形拟合,得到其相机坐标系下质心坐标及半径。试验结果表明,在果实识别阶段,改进YOLACT算法在该数据集上的检测速度为44.63帧/s,平均精度为31.15%。在果实定位阶段,1 400～2 000点云数量时的拟合时间为1.99 ms,定位误差为0.49 cm,拟合出的半径均方根误差为0.43 cm,体积均方根误差为52.6 mL,在大于800点云数量和距离1 m以内时,定位误差均控制在0.46 cm以内。最后通过引入并行化计算,OrangePointSeg的总体处理速度为29.4帧/s,能够较好地实现精度与速度的平衡,利于实际应用和工程部署。该研究成果可推广至其他类似形态学特征的果实识别中,为果园的智能化管理提供行之有效的技术支撑。     

土地整理中不同梯田空间配置的水土保持效应

利用WEPP坡面土壤流失模型,基于典型区的土地整理项目状况,模拟不同坡度条件下,梯田空间配置的水土保持效应,通过对坡度、降雨量和梯田层次的设置,分析30种情景模式下,土壤流失量和产沙量的变化规律。结果表明,基于物理过程的WEPP机理模型能够较好地定量模拟土壤在坡面上的流失情况。总体上看,梯田建设对于土壤流失量和产沙量都具有明显的影响：对于土壤流失量来说,梯田调控了土壤在坡面上流失的空间特征,降低了土壤坡面流失情况;对于产沙量来说,梯田建设有效拦截了产沙过程,随着坡度从5°到25°,拦截率从20%上升到84%;对于梯田数量来看,梯田数目越多,土壤流失量越低,但是产沙量变化不大。对比不同坡度和降雨强度,坡度和降雨强度仍是决定性因子。     

东北典型黑土耕层颗粒组成与腐殖质层厚度的关系

土壤颗粒组成是影响土壤肥力的主要物理性质之一.为了了解东北黑土腐殖质层厚度与土壤颗粒组成的关系,通过在东北典型黑土区选择典型坡面,调查不同地貌部位土壤腐殖质层厚度,测定耕层土壤的颗粒组成,分析腐殖质层厚度和耕层土壤颗粒组成随地貌部位的变化趋势,以及土壤颗粒组成与腐殖质层厚度的关系.结果表明:土壤腐殖质层厚度由上坡至坡脚...     

我国五种主要土壤水稳性团聚体含量研究

认识土壤水稳性团聚体含量对于研究土壤肥力、质量及侵蚀程度具有重要的意义。采用非真空快速浸润法、非真空快速滴水浸润法和非真空慢速气溶胶浸润法3种方法,测定了黑土、褐土、黄土、红壤、紫色土等5种土壤的水稳性团聚体含量。通过对不同方法所测结果的稳定性和差异性进行分析,可知非真空快速浸润法测定的土壤水稳性团聚体含量最小,非真空慢速气溶胶浸润法测定的含量最大,非真空快速滴水浸润法所测结果介于前2种方法所测结果之间。根据5种土壤的水稳性团聚体含量在3种方法间的差异,将5种土壤分为黑土与紫色土、黄土、褐土与红壤3种类型;5种土壤在3种方法下所测定的土壤水稳性团聚体含量的排序分别为:黄土<黑土<褐土<紫色土<红壤,黄土<褐土<红壤<黑土<紫色土,黄土<褐土<黑土<红壤<紫色土。     

贵州省降雨侵蚀力时空变化特征研究

降雨侵蚀力是区域土壤侵蚀状况定量化的首要因子,反映了区域降雨对土壤侵蚀的潜在作用.贵州省地处喀斯特强烈发育地区,水土流失极为严重.利用罗甸小区降雨过程资料及相应的土壤流失量资料,得出贵州省降雨侵蚀力指标的最佳组合为EI30;采用回归分析得出降雨侵蚀力的简易算法为:R=2.0354P1.2159+45.5649.利用264个站点1956-2000年的月降雨量、多年平均降雨量资料得出各站点降雨侵蚀力,并采用Kriging方法进行插值,得到降雨侵蚀力的空间分布图.结果表明:贵州省降雨侵蚀力的空间变化表现为由南向北递减的趋势.按照月降雨侵蚀力的分布状况,将贵州省全年划分为干季和湿季两个阶段,其中湿季降雨侵蚀力约占多年平均降雨侵蚀力的57％.总体而言,近年来贵州省的降雨侵蚀力变化不明显,但仍不能排除个别区域有增高的趋势.     

西安1980坐标转换为WGS1984坐标的3参数近似估算方法

在第一次全国水利普查的土壤侵蚀调查过程中,野外填图用到的地形图、遥感影像和GPS定位设备的大地坐标系不同,为野外调查工作带来了不便。为方便调查,需要将西安1980坐标转换为WGS1984坐标。利用coord软件和ESRI公司的Arcmap软件,在全国选取10个省(自治区)14个片区的61个样点,估算各片区西安1980坐标转换为WGS1984坐标的3参数,并分析利用分区3参数和全国统一3参数进行坐标转换后的精度。结果表明:采用分区3参数进行坐标转换时,平均经向和纬向误差均小于10 m,采用全国统一3参数进行坐标转换时,平均经向和纬向误差均小于15 m,无论采用分区3参数还是全国统一3参数进行坐标转换,均符合本次土壤侵蚀调查的精度要求,并可为国家或地区的其他类似调查提供方便。     

东北黑土区坡面涝渍对土壤养分的影响

[目的]研究东北黑土区坡面涝渍地季节性渍水对土壤养分的影响。[方法]选取不同坡面上5组涝渍地和与涝渍地相邻的坡耕地为研究对象,对它们的化学性质进行测定,采用t-test评判涝渍土壤与耕作土壤养分含量差异,并且用Pearson相关性分析说明土壤含水量对土壤养分的影响。[结果]与耕作土壤相比,涝渍土壤全氮含量高出约19%,铵态氮含量高3.6倍,而硝态氮含量低约51%;涝渍土壤与耕作土壤相比全磷含量差异不显著,而有效磷含量低约26%;涝渍土壤与耕作土壤全钾及速效钾含量差异不明显,缓效钾含量低约11%。通过相关分析,发现土壤含水量与有机质、全氮、铵态氮、速效钾含量显著正相关,与p H、硝态氮含量、缓效钾含量显著负相关,与全磷、有效磷、全钾含量相关性不显著。[结论]涝渍土壤养分潜力、有效性都较高,土壤养分的形态、含量受涝渍的影响较大。改善坡面涝渍的水分状况将有利于土壤养分的进一步释放,达到涝渍土壤改良的效果。