Variations of SOC and MBC observed in an incubated brown loam soil managed under different tillage systems for 12 years

To assess changes in organic carbon pools, an incubation experiment was conducted under different temperatures and field moisture capacity (FMC) on a brown loam soil from three tillage practices used for 12 years: no‐till (NT), subsoiling (ST) and conventional tillage (CT). Total microbial respiration was measured for incubated soil with and without the input of straw. Results indicated that soil organic carbon (SOC) and microbial biomass carbon (MBC) under ST, NT and CT was higher in soil with straw input than that without, while the microbial quotient (MQ or MBC: SOC) and metabolic quotient (qCO₂) content under CT followed the opposite trend. Lower temperature, lower moisture and with straw input contributed to the increases in SOC concentration, especially under NT and ST systems. The SOC concentrations under ST, with temperatures of 30 and 35°C after incubation at 55% FMC, were greater than those under CT by 28.4% and 30.6%, respectively. The increase in MBC was highest at 35°C for 55%, 65% and 75% FMC; in soil under ST, MBC was greater than that under CT by 199.3%, 50.7% and 23.8%, respectively. At 30°C, the lower qCO₂ was obtained in soil incubated under NT and ST. The highest MQ among three tillage practices was measured under ST at 55% FMC, NT at 65% FMC and CT at 75% FMC with straw input. These data indicate the benefits of enhancing the MQ; the low FMC was beneficial to ST treatment. Under higher temperature and drought stress conditions, the adaptive capacity of ST and NT is better than that of CT.     

近55年来河西地区干旱时空演变特征及其与ENSO事件的关系

根据河西地区14个气象站点1961-2015年的逐月气象观测资料，基于SPEI指数采用Mann-Kendall趋势检验法、反距离加权插值(IDW)等方法分析了近55年来河西地区年代际、四季干旱及空间变化特征，并探讨了ENSO 事件与该区干旱的关系。结果表明：在年代际变化上，自20世纪90年代以来河西地区干旱次数增多、干旱程度加重。季节时间变化上，河西地区春、夏、秋季均呈干旱化趋势，春季干旱化趋势最为突出，夏季次之，冬季略呈变湿趋势。空间变化上，整个河西地区春季均呈干旱化趋势，而且大部分地区的春旱趋势极为显著，其中春旱趋势最显著的地方是金塔；冬季整个研究区趋于湿润化。各季节干旱高频区分别集中在：春季在金塔、民勤地区，夏季在河西西北部，秋季在河西中东部及西部的安西—玉门一线，冬季在101°E以西的河西地区。河西地区秋季SPEI与SSTA指数的相关性最为显著，春季次之，夏季最弱。ENSO事件发生强度与河西地区SPEI影响因子的多项式拟合关系表明，ENSO事件强度对温度的影响高于降水；其中在ENSO暖事件(厄尔尼诺事件)发生年份，气温有明显的上升趋势；在ENSO冷事件(拉尼娜事件)发生年份，少数年份降水有所增加，对气温的影响较弱。     

村庄空心化背景下的农村居民点空间布局重构研究

农村居民点空间布局重构对于指导区域农村居民点整理规划、实现土地可持续发展具有重要意义。笔者以黑龙江省明水县明水镇为研究区,通过计算研究区空心化程度、农村居民点整理的重要性指数、迫切性指数、整理时序指数,对农村居民点的整理时序进行划分,提出农村居民点的整理迁移方案。研究结果表明:研究区各村屯农村居民点空心化现象明显,向阳村张奎英屯空心化率最高;在空心化趋势预测结果中,规划近期城北村空心化增强趋势变化最明显,规划中期互助村空心化增强趋势变化最明显,规划远期向阳村空心化增强趋势变化最明显;在农村居民点整理时序上,保留农居点占总数的35.29%,近期整理农居点占总数的9.8%,中期整理农居点占总数的23.53%,远期整理农居点占总数的31.37%。最后提出合理的整理迁移方案,研究成果为指导县域农村居民点整理规划提供参考和科学依据。     

茶叶生产格局演变及空间集聚效应研究——以广东省为例

明确茶叶生产格局的演变特征和集聚效应,对广东省茶叶产业规划布局具有重要意义。引入空间重心模型,运用GIS技术和空间自相关分析方法分析广东省茶叶生产格局的演变过程、演变特征,采用空间自相关分析探究茶叶生产的空间集聚效应,研究结果表明：（1）1992—2017年广东省茶叶种植面积和茶叶产量稳步提升,2008年以后增速较为明显;（2）茶叶生产空间差异明显。粤北和粤东地区茶叶种植总面积占到广东全省的85%以上,茶叶产量占到83%以上,粤西和珠三角缩减较为明显;（3）广东省茶叶生产重心具有整体向东偏北迁移的趋势。茶园面积和茶叶产量重心的东移反映出广东省茶叶生产已呈现逐渐向粤东和粤北地区集聚的态势;（4）广东省茶叶生产空间极化和空间溢出作用显著,已经形成了以饶平、潮安、大埔、丰顺、五华、兴宁、英德、东源等县区的茶叶生产集聚区,构成了广东省茶叶生产的“热点区”,并对周边县市产生带动和刺激效应;（5）地理环境等自然因素是茶园规模扩张的基础,政府的政策激励和支持是茶叶产业形成的重要驱动力,巨大的市场消费力是茶叶产业迅速发展的直接因素,新品种和新技术的应用和推广是茶园面积扩张的重要原因。广东省茶叶生产空间集聚效应进一步增强,应根据地区自然资源、地理条件、种植传统等因素,推进茶叶生产区域集群化发展,提升广东茶叶的市场竞争力。     

Simulation of future dissolved oxygen distribution in pond culture based on sliding window-temporal convolutional network and trend surface analysis

Dissolved oxygen (DO) is a key ecological factor to measure the quality of water in the aquaculture. As the pond water body is affected by the breeding environment, the spatial distribution of DO shows a certain law in the entire pond. Therefore, to simulate the distribution of DO in aquaculture waters and grasp the temporal and spatial variation of DO is the key to achieving precise regulation of DO. For this purpose, this paper proposed a method for simulating the temporal and spatial distribution of DO in pond culture based on a sliding window-temporal convolutional network together with trend surface analysis (SW-TCN-TSA). This paper first utilized SW to construct DO data sets with different prediction durations, and then used the improved TCN model to realize one-dimensional time series prediction for DO at single monitoring point. Based on the prediction results of DO, a TSA method was performed on the predicted values of DO at the extreme moments of all discrete monitoring points, so as to realize the simulation of the temporal and spatial distribution of DO in the pond. Experimental results show that the SW-TCN model has better prediction performance for one-dimensional time series prediction of DO. Compared with traditional deep networks, such as CNN, GRU, LSTM, CNN-GRU and CNN-LSTM, the values of evaluation indicators (MSE, MAE and RMSE) have been greatly improved. In the process of trend surface fitting, all fitting R² of DO at different water depths are higher than 0.9, indicating that the TSA can accurately reflect the temporal and spatial distribution of DO. This method can provide a basis for the prediction and early warning of DO in the three-dimensional space of the pond and has high practicability in aquaculture.     

基于格网的石漠化地区生态系统服务与经济空间耦合

[目的]分析石漠化地区生态系统服务价值与经济的空间耦合关系,为石漠化地区生态环境保护与社会经济协调发展提供依据。[方法]以贵州省盘州市为例,基于格网尺度,计算了研究区生态服务价值(ESV)与国内生产总值GDP,并利用耦合协调模型,对两者间的耦合协调发展程度进行定量评估。[结果]①盘州市ESV热点区主要分布在东北部的几个少数民族乡镇,冷点区主要分布在经济发展较快且城市化率较高的区域;②盘州市GDP在空间上呈现出局部高的特点,高值区主要集中在石桥镇、亦资街道、翰林街道等工业镇和政治、经济、文化中心;③盘州市ESV与GDP耦合协调度值较低,空间上存在明显的自相关性,耦合协调度较低的区域主要分布在盘州市东南部、北部以及中部;④盘州市ESV与GDP耦合协调度类型以严重失调衰退经济损益型为主,占区域总面积的79.95%。[结论]盘州市ESV与GDP在空间上存在一定矛盾,耦合协调度较低,兼顾生态环境保护与经济发展有助于提升协调度。     

芋疫病空间分布格局及其抽样技术研究

为了进一步提高对芋疫病预测预报,科学指导生产上的防治,应用最小二乘法、频次分布、聚集度指标、m^*-m回归分析和Taylor幂法则等对病株的空间分布型进行了分析。结果表明:当田间芋疫病病株率在0.427~0.513时,病株田间分布属聚集分布;当田间芋疫病病株率在0.720~0.820时,病株田间分布属均匀分布。此外其病株空间分布的基本成分是个体群,病株个体间相互吸引,病株在大田中存在明显的发病中心,且病株个体的空间格局随着病株密度的提高越趋均匀分。在此基础上,提出了Iwao最适理论抽样模型N=232.3783/m-87.9438,并建立序贯抽样模型T₀(N)=0.3689N±1.7177$\sqrt{N}$,即:调查株数N时,若累计病株率超过上界可定为防治对象田,若累计病株率未达到下界时,可定为不防治田,若累计病株率在上下界之间,则应继续调查,直到最大样本数m₀=0.3689时,也即病株率15%,所需抽样数542株止。     

无人机机载激光雷达提取果树单木树冠信息

定株管理是未来果园精准生产管理的趋势，果树单木树冠信息的提取是定株管理的关键。该研究利用无人机采集的苹果园激光探测与测量数据（Light Detection and Ranging，LiDAR）检测和测量每棵果树的树冠面积和树冠直径，并评价空间分辨率对于果树单木树冠检测与提取的影响。该方法主要包括使用反距离权重插值法间接生成冠层高度模型（Canopy Height Model，CHM）；使用局部极大值滤波算法和标记控制分水岭分割算法（Marked-Controlled Watered Segmentation，MCWS）对果树进行单木树冠检测与提取，通过与参考数据的比较，评估了该方法的精度，并定量分析了空间分辨率对于单木树冠检测与信息提取结果的敏感性。结果表明，该方法有效地实现果树单木树冠检测与信息提取，代表果树检测精度的F1得分为94.86%，树冠轮廓提取准确率为86.39%，树冠面积的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.81和20.56%，树冠直径的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.85和14.79%，树冠面积和直径不同程度地被高估。此外，冠层高度模型的空间分辨率接近果树平均树冠直径的1/10时精度最高，可以有效检测果树单木树冠及提取树冠轮廓，从而准确提取果树单木树冠信息。     

桃蚜在辣椒上的空间分布及抽样技术研究

桃蚜作为世界范围内农作物主要害虫,在我国主要蔬菜种植区均有发生。因其繁殖能力强以及对蔬菜尤其是辣椒质量造成危害而成为重要防治对象。为了明确四川省成都主要辣椒种植区桃蚜空间分布格局,本试验运用2种回归方法和8个聚集度指标(K, C, CA, I, M*, m*/m, L*, L*/(1+m))对桃蚜盛发期种群的空间格局进行了研究；同时,通过Iwao回归法和Taylor幂法计算桃蚜种群理论抽样数,Iwao和kuno序贯抽样技术拟合桃蚜的序贯抽样模型。结果表明桃蚜种群呈聚集分布,聚集强度随种群密度的升高而增加,且个体间相互吸引,其聚集原因是由桃蚜习性与环境因素共同引起的,但8月下旬开始聚集原因主要有环境因素决定；通过种群密度与聚集度指标相关性分析表明,用平均拥挤度(m*/m)、负二项分布指标(K),久野指数(CA)及L*/(m+1)分析桃蚜空间分布型更具说服力；并利用空间格局参数确定了理论抽样数和序贯抽样模型。     

宁夏中部生态移民区土地利用时空变化分析

通过解译宁夏中部红寺堡区1989年、1999年、2006年、2012年TM遥感影像,获取该区域生态移民前后4期土地利用数据,对1989~2012年以来土地利用变化情况进行了分析。结果表明,各个时间段的土地利用变化差异性显著。1989~1999年,由于大规模的土地开荒和红寺堡灌区的建设,耕地面积持续增加,同时该区域开始有了水浇地,而林草面积相应减少;1999~2006年,由于退耕还林还草政策的实施,耕地中的旱地被逐渐退耕为草地或发展为水浇地,林草面积开始由减少转为增加,区域土地利用开始合理化;2006~2012年,随着生态移民工程和生态建设工程的成熟发展,林草覆盖面积进一步增加,水浇地面积继续稳步增加,而未利用地和旱地面积持续下降。研究结果为区域土地资源的合理利用及生态移民工程的进一步顺利开展提供可靠依据。