Monitoring desertification processes in Mongolian Plateau using MODIS tasseled cap transformation and TGSI time series

Most remote sensing studies assess the desertification using vegetation monitoring method. But it has the insufficient precision of vegetation monitoring for the limited vegetation cover of the desertification region. Therefore, it offers an alternative approach for the desertification research to assess sand dune and sandy land change using remote sensing in the desertification region. In this study, the indices derived from the well-known tasseled cap transformation(TCT), tasseled cap angle(TCA),disturbance index(DI), process indicator(PI), and topsoil grain size index(TGSI) were integrated to monitor and assess the desertification at the thirteen study sites including sand dunes and sandy lands distributed in the Mongolian Plateau(MP) from 2000 to 2015. A decision tree was used to classify the desertification on a regional scale. The average overall accuracy of 2000, 2005, 2010 and 2015 desertification classification was higher than 90%. Results from this study indicated that integration of the advantages of TCA, DI and TGSI could better assess the desertification. During the last 16 years, Badain Jaran Desert, Tengger Desert, and Ulan Buh Desert showed a relative stabilization. Otindag Sandy Land and the deserts of Khar Nuur, Ereen Nuur, Tsagan Nuur, Khongoryn Els, Hobq, and Mu Us showed a slow increasing of desertification, whereas Bayan Gobi, Horqin and Hulun Buir sandy lands showed a slow decreasing of desertification. Compared with the other 11 sites, the fine sand dunes occupied the majority of the Tengger Desert, and the coarse sandy land occupied the majority of the Horqin Sandy Land. Our findings on a three or four years' periodical fluctuated changes in the desertification may possibly reflect changing precipitation and soil moisture in the MP. Further work to link the TCA, DI,TGSI, and PI values with the desertification characteristics is recommended to set the thresholds and improve the assessment accuracy with field investigation.     

中国农耕区土壤有机质含量及其与酸碱度和容重关系

对我国农耕区土壤有机质区域变化及其与酸碱度和容重关系进行系统分析，为耕地地力提升和改善土壤结构提供支撑。基于国家级耕地长期定位监测点913个，统计分析全国及7大区域（东北NE、华北NC、西北NW、长江中游MYR、长三角YRD、华南SC、西南SW）耕层土壤有机质含量、酸碱度及容重变化特征。结果表明，全国农耕区耕层土壤有机质含量平均值为22.4~24.8 g/kg。其中有机质含量中等偏低的监测点位占比达72.5%。不同区域耕层土壤有机质含量差异显著（p<0.05），MYR耕层土壤有机质含量显著高于其他6个区域。全国农耕区耕层土壤pH和容重平均分别为（6.90±1.20），（1.30±0.15） g/cm³。不同土壤利用方式对土壤有机质、酸碱度及容重产生影响。水田耕层土壤有机质含量显著高于旱地，旱地耕层土壤pH和容重则显著高于水田。亚当斯方程和指数函数分别推荐拟合土壤容重对有机质含量响应关系（R²=0.09，RMSE=0.17，n=759），以及土壤pH对土壤有机质含量响应（R²=0.16，RMSE=1.24，n=886）。全国农耕区耕层土壤有机质含量总体中等偏低，呈现出东南向西北依次降低趋势。土壤pH及容重与土壤有机质呈现显著的负相关关系。亚当斯模型及指数方程能较好地拟合土壤容重及pH对有机质的响应关系，可用于非线性插值法补充土壤容重及pH缺失值。     

基于农牧户视角的荒漠化治理中退牧还草技术综合评价——以内蒙古鄂托克旗为例

农牧户作为退牧还草技术的实施者和重要利益相关者,其对技术的感知度和认可度对于调整和完善退牧还草技术具有重要的现实意义。本文以草地荒漠化典型区域——内蒙古鄂托克旗为例,采用主观层次分析法和客观熵权法相结合的方法,构建包括技术成熟度、技术应用难度、技术相宜性、技术效益和技术推广潜力5个方面的退牧还草技术综合评价指标体系,基于农牧户视角对内蒙古鄂托克旗退牧还草技术进行综合评价。结果表明:1)基于农牧户视角的鄂托克旗退牧还草技术综合评价结果为0.469 8,说明农牧户对于退牧还草技术的综合评价处于中等水平,技术满意度一般,技术可持续性较弱。具体表现为农牧户对于技术自身的草地生态系统退化修复功能持以肯定态度,生态效益评价较高;而对于经济效益和技术可持续性评价较低。2)分项退牧还草技术评价结果由高到低的排序为:技术相宜性、技术效益、技术成熟度、技术应用难度、技术推广潜力。3)分区域研究得出,鄂托克旗退牧还草技术综合评价的区域差异性较小。因此,退牧还草技术的综合评价结果能够反映农牧户对于该项技术的满意程度,为退牧还草技术的持续有效实施提供参考。     

河套盐碱地不同利用方式土壤盐碱化特征差异分析

为研究河套平原盐碱地在不同利用方式对土壤盐碱化特征分布的影响,通过野外调查取样和室内分析相结合的方法,对5种土地利用方式下(林地、农用地、牧草地、改良地、盐荒地)不同深度土壤剖面形态特征、可溶盐含量、盐分离子组成、总碱度、pH、碱化度等指标的变化规律进行了系统研究。结果表明:不同利用方式土壤剖面土体结构、颜色、根系分布、石灰性反应及碱化层分布均有明显差异;土壤剖面的可溶性盐、阴阳离子分布因土地利用方式不同而存在差异,牧草地和林地土壤剖面可溶性盐呈"橄榄"型、盐荒地和改良地呈"表聚"型、农用地呈"底聚"型;土壤pH、碱化度和总碱度在剖面中的分布特征基本一致,呈"S"型;经不同利用方式土壤的盐化程度和碱化程度均有所下降,与盐荒地相比,农用地盐碱化指标下降的最为显著(P0.05),其中0—20 cm土壤全盐量降至0.88 g/kg,pH降至7.83,总碱度、ESP降至0.17 cmol/kg和12.54%,表明苏打盐碱地经农用后更有利于土壤脱盐化过程和脱碱化过程;土壤全盐量、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、总碱度、pH可作为控制区域盐碱化的主要因子。研究结果为阐明河套平原盐碱地的盐碱化过程及盐碱化土壤利用模式提供技术参考。     

基于无人机与激光测距技术的农田地形测绘

平整地技术是提高作物单产的重要措施，而获取高精度的农田地形测绘数据与农田数字地形模型，是进行精准平整地作业的必要条件。为了解决传统接触式地形测绘效率低、基于航拍摄影技术的遥感地形测绘精度差及作业成本高等问题，该研究提出了一种基于多旋翼无人机与激光测距技术的农田地形测绘方法。在多旋翼无人机测绘平台上搭载激光测距模块与后处理动态差分全球定位系统设备（Post-Processing Kinematic Global Positioning System，PPK-GPS），获取激光测距序列、PPK-GPS三维定位数据以及无人机的飞行姿态数据。首先使用均值滤波器处理原始激光测距序列，并将得到的激光测距序列与PPK-GPS定位数据进行同步处理，使二者建立空间对应关系。根据无人机倾斜状态时的测距激光方向与理论竖直方向的空间几何关系，使用从无人机的飞行控制器中提取的姿态信息校正激光测距序列，消除无人机平台在飞行过程中俯仰与横滚姿态变化对激光测距精度的影响。最后，根据PPK-GPS定位数据的海拔高度分量与激光测距序列计算试验地块内地面测量点的海拔高度，共获取1 417组地面测量点的有效测绘数据。利用手持PPK-GPS设备对地面测量点的海拔高度进行测绘精度检验。验证试验结果表明，本文提出的无人机农田地形测绘系统获取的海拔高度与手持PPK-GPS设备采集的海拔高度的均方根误差为5.2 cm，表明该无人机农田地形测绘系统具有较高的测绘精度。与利用手持GPS设备进行地形测绘作业的方法相比较，本文提出的无人机农田地形测绘系统具有自动化程度高、作业效率高等优点。该研究可为促进精准平整地技术的大规模应用提供数据支持。     

咸-淡水交替漫灌淋洗改良滨海盐土效果

为探讨咸-淡水交替淋洗改良滨海盐土效果和节水潜力,通过土柱模拟试验,对咸-淡水交替淋洗下土壤溶液电导率变化、淋出液矿化度变化、淋洗用水量等进行了研究。结果表明,咸-淡水交替淋洗模式咸水(矿化度5.35 g L_-1)淋洗阶段,当100 cm深土体底部开始有淋出液时,距土表40 cm深处土壤溶液电导率下降已非常明显,而距土表80 cm、100 cm深处土壤由于盐分的聚积而电导率较高；咸水持续淋洗下40 cm深处土壤电导率始终缓慢下降,而80 cm、100 cm深处土壤电导率变化历经较快、快速、缓慢下降三个过程。咸-淡水交替淋洗模式淡水淋洗阶段,前期不同深度处土壤溶液电导率基本保持稳定；随着淋洗水量的增加,由土表向下不同深度位置土壤溶液电导率先后经过快速下降和缓慢下降两个过程。咸-淡水交替淋洗模式咸水淋洗阶段,淋出液矿化度变化经过快速、较快、缓慢下降三个过程,直至下降到7.32 g L_-1。淡水替换咸水继续淋洗下,前期淋出液矿化度保持稳定,当淡水淋洗水量增加到7 L(27.49 cm水层)时淋出液矿化度开始下降。咸-淡水交替淋洗模式咸水、淡水淋洗阶段结束后100 cm深土体土壤平均含盐量从初始的23.92 g Kg_-1下降到5.92 g Kg_-1和1.46 g Kg_-1,咸、淡水淋洗水量分别为21.45 L和14.85 L,与对照淡水淋洗模式比较咸-淡水交替淋洗模式淡水节约率为25.38%。咸-淡水交替淋洗模式改良滨海盐土效果较好,且节水潜力较高,但相应需要更长的淋洗改良时间。     

《农村土地承包经营权要素编码规则》国家标准解读

农村土地承包经营权要素编码是开展农村土地承包管理的基础性工作。《农村土地承包经营权要素编码规则》(GB/T 35958-2018)于2018年9月1日开始实施,必将对规范农村土地承包经营权确权登记颁证工作和促进土地承包管理信息化建设发挥极其重要的作用。为便于国家标准GB/T 35958-2018使用者理解和执行,本文对标准的主要内容进行分析和解读。介绍了GB/T 35958-2018的编制背景,分析了标准的内容要素和层次结构,剖析了标准中农村土地承包经营权要素的代码结构、编码方法和赋码规则,揭示了GB/T 35958-2018与国内相关标准的关系,特别是与NY/T 2538-2014的内在关联性,指出了GB/T 35958-2018在应用过程中需要注意的若干问题,并就及时宣贯和修订国家标准提出了建议。研究可望深化对农村土地承包经营权要素编码的认识,促进GB/T 35958-2018在农村土地承包经营权确权登记颁证工作中的有效实施和规范应用。     

旱地燕麦间作对土壤酶活性、微生物含量及产量的影响

本文通过研究内蒙古旱作区禾本科、豆科及茄科间作对土壤生物性状的影响，旨在揭示燕麦（Avena sativa Linn）与不同作物间作及其单作在土壤酶活性、微生物量及土地当量比（LER）等方面的优势机理。本试验设置燕麦、黑豆（Glycinemax（L.）merr）、苜蓿（Medicago sativa）、马铃薯（Solanum tuberosum L）单作和黑豆间作燕麦、苜蓿间作燕麦、马铃薯间作燕麦共7个处理，探讨各处理对上述各指标的影响。结果表明：燕麦间作黑豆土地当量比最高，2015年和2016年分别为1.62和1.65。燕麦间作黑豆土壤脲酶活性和蔗糖酶活性较苜蓿间作燕麦、马铃薯间作燕麦显著提高了5.00%~51.61%和5.73%~52.29%。2015年和2016年播种后75 d苜蓿间作燕麦土壤过氧化氢酶活性显著高于黑豆间作燕麦，分别提高了29.47%和40.56%。黑豆间作燕麦对比其他两间作处理土壤微生物的生物量碳、氮含量分别显著提高了2.70%~17.89%和11.36%~26.47%，土壤脲酶活性提高了1.51%~55.22%，蔗糖酶活性提高了5.73%~52.29%，是该地区最优的间作模式。     

Maize/peanut intercropping increases photosynthetic characteristics, ~(13)C-photosynthate distribution,and grain yield of summer maize

Intercropping is used widely by smallholder farmers in developing countries to increase land productivity and profitability. We conducted a maize/peanut intercropping experiment in the 2015 and 2016 growing seasons in Shandong, China. Treatments included sole maize(SM), sole peanut(SP), and an intercrop consisting of four rows of maize and six rows of peanut(IM and IP). The results showed that the intercropping system had yield advantages based on the land equivalent ratio(LER) values of 1.15 and 1.16 in the two years, respectively. Averaged over the two years, the yield of maize in the intercropping was increased by 61.05% compared to that in SM, while the pod yield of peanut was decreased by 31.80% compared to SP. Maize was the superior competitor when intercropped with peanut, and its productivity dominated the yield of the intercropping system in our study. The increased yield was due to a higher kernel number per ear(KNE). Intercropping increased the light transmission ratio(LTR) of the ear layer in the maize canopy, the active photosynthetic duration(APD), and the harvest index(HI) compared to SM. In addition, intercropping promoted the ratio of dry matter accumulation after silking and the distribution of ~(13) C-photosynthates to grain compared to SM. In conclusion, maize/peanut intercropping demonstrated the potential to improve the light condition of maize, achieving enhanced photosynthetic characteristics that improved female spike differentiation, reduced barrenness, and increased KNE. Moreover, dry matter accumulation and ~(13) C-photosynthates distribution to grain of intercropped maize were improved, and a higher grain yield was ultimately obtained.     

细分外推与模糊预测在近海水质非线性时序处理中的比较分析

近海水质非线性时间序列通常由于采集范围大、时间间隔长带有一定震荡性和模糊性,这使得对其进行分析与预测有一定的难度。本研究中以某近海水质指标磷酸盐(PO3-4-P)、硝酸盐(NO-3-N)、亚硝酸盐(NO-2-N)、铵盐(TNH+4-N)和硅酸盐(Si O2-3-Si)所形成的5种时间序列为例,采用逼近细分模式导出的细分外推法和多参考加权数据的模糊预测法对近海水质时序预测进行了比较分析,并通过图形与误差计算比较了两种方法的异同。结果表明:采用细分外推法预测序列在整体形状上能更好地逼近初始时序,而模糊预测法在整体逼近精度上占有优势。本研究中提出的预测比较方法可为同类问题的预测与模型选取提供参考依据。