分布式水文模型SWAT的发展与研究动态

分布式流域水文模型研究已成为现代水文模型研究的热点，是解决流域水文、生态和环境问题的一个有效的途径。SWAT模型是一种基于GIS基础之上的分布式流域水文模型，近年来得到了快速的发展和应用。主要介绍了SWAT模型的发展历程和目前国内外应用研究动态，以期为我国水文模型的发展和建立提供参考。     

4种混合地物的光谱特征研究

利用野外型多光谱地物辐射计，在测量2种不同地物不同比例组合的光谱基础上，总结出4种混合地物的反射光谱特征，并通过相关性和线性回归等数据处理，建立了混合地物反射光谱的回归模型。该模型有助于定量研究混合地物，提高遥感图像的解译精度。     

土壤含水量对反射光谱法预测红壤土壤有机质的影响研究

研究土壤含水量对有机质预测的影响,可为野外红壤有机质快速测定提供理论依据。本文在实验室条件下测量了不同含水量红壤的可见光-近红外光谱反射率,运用偏最小二乘回归(PLSR)建立不同含水量的土壤有机质预测模型。结果显示,随土壤含水量的增加,有机质与一阶微分光谱的相关性先增加后下降,含水量为100～150 g/kg时相关系数最大。分380～2 400、380～1 300、1 300～2 400 nm三个波段建立不同含水量的有机质预测模型,模型预测精度均随土壤含水量增加而呈现先增加后下降的趋势。利用1 300～2 400 nm建立有机质预测模型可以有效避开氧化铁影响,建立的模型预测精度最高。本研究认为,当土壤含水量小于200 g/kg时,可以利用在室内控制条件下测定的土壤反射率,建立1 300～2 400 nm波段的PLSR模型,进行红壤土壤有机质含量预测。     

APEX模型在淮河中上游坡面尺度的适宜性研究

为评价农业政策与环境拓展APEX模型在淮河中上游坡面尺度的适宜性,将其应用于淮河中上游的3个径流小区,在采用傅里叶幅度灵敏度检验扩展法进行灵敏度分析的基础上,利用蒙特卡罗模拟结合多目标函数技术自动校正模型,并使用1982-1986年日径流和产沙数据实测值与模拟值评价模型适宜性.结果表明:湿度条件2下的径流曲线数初始值(CN2)、损耗系数(CNIC)、水土保持措施因子(PEC)以及最大径流率-降雨能量调整因子(APM)对产沙模拟影响较大,CN2和CNIC对地表径流模拟影响较大;在模型校正阶段,径流和产沙日平均模拟值的百分误差绝对值(APE)小于20％,纳希-苏特克利夫有效系数(EF)和R2分别大于0.45和0.55;在模型验证阶段,径流和产沙日平均模拟值的APE小于25％,EF和R2分别大于0.4和0.5.这说明APEX模型适用于淮河中上游坡面尺度,可用于评价该地区不同土地管理措施下的水土流失.     

基于多时相合成孔径雷达与光学影像的冬小麦种植面积提取

小麦是中国最重要的农作物之一,准确、及时掌握小麦种植面积具有重要意义。以探索合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)与光学数据对种植结构复杂地区冬小麦识别的能力,提高识别精度为目的。该研究以多时相SAR(Sentinel-1A)和光学影像(Landsat-8)为数据源,选取种植结构复杂的都市农业区为研究区。构建不同特征向量组合,利用支持向量机(support vector machine,SVM)提取冬小麦种植面积。通过对比分析基于不同特征向量组合的冬小麦识别精度,结果表明:1)使用SAR后向散射数据得到85.7%的制图精度和87.9%的用户精度;2)添加SAR数据纹理信息,总体精度高达90.6%,比单独使用后向散射数据在制图精度和用户精度上分别提高7.6%和6.7%;3)当SAR数据和光学影像结合时,总体精度高达95.3%(制图精度97%,用户精度98.4%),比单独使用SAR数据在制图精度和用户精度上分别提高3.7%和3.8%。因此,基于SAR数据的都市农业区冬小麦分类,有着较高分类精度,纹理信息和光学影像的添加能有效提高识别精度。研究结果可为SAR数据的农作物识别和应用提供理论基础。     

太湖地区稻田甲烷排放模拟的粒度效应研究

利用DNDC(DeNitrification–DeComposition)模型,估算了由太湖地区1∶50000土壤数据库转换集成的1km、2km、4km、8km、16km、32km和64km七种栅格粒度下1982～2000年共19年的稻田CH4的排放总量,研究了稻田CH4排放总量随栅格粒度增加的变化特征。结果表明,太湖地区稻田19年的CH4排放总量在16km栅格粒度处有明显的转折点,表现为在1km至16km栅格粒度之间,稻田CH4排放总量的极差仅为0.27TgC,模拟结果变异很小;而在16km至32km和64km栅格粒度之间,由较大的栅格单元所引起的面积误差导致了稻田CH4排放总量的极差达到2.96TgC,模拟结果迅速增大。因此,综合考虑空间数据量和模型运算周期,基于1∶50000土壤数据库转换集成栅格数据模拟估算农田温室气体排放时,16km栅格粒度是最适宜的模拟粒度。     

遥感估测土壤元素技术体系建立的研究初探——以溧水水田土壤全氮为例

氮素是作物的主要限产因子之一。遥感监测土壤氮素营养对于及时快速掌握农田肥力状况,合理施肥意义重大。植被指数在监测地表植被覆盖中发挥着重要作用,水田植被覆盖种类单一,其它影响因素少,这使得通过植被指数监测水稻长势,间接监测土壤肥力状况变得可行。文章利用中巴-2号卫星的CCD的归一化植被指数对南京溧水县水田的土壤全氮含量进行了估测,表明遥感估测土壤氮素含量是有可能性的。文章并对遥感估测水田土壤全氮含量的技术体系进行了探索和研究,提出了一套遥感估测土壤元素含量的技术体系。     

土壤有效含水量的经验估算研究——以东北黑土为例

土壤有效含水量(AWC)是评价土壤抗旱性、水资源规划和管理以及指导灌溉的重要依据。对土壤AWC进行经验估算,是一种有效方法。文章首先介绍了土壤有效含水量(AWC)的概念、计算方法、经验估算建模的依据及意义,并分析了土壤AWC与土壤其它特征因子如土壤质地、土壤有机质、土壤容重等的相互关系,对国外已有的经验估算的统计模型及其建模思路进行了介绍。其次,运用统计技术,对我国东北黑土土壤AWC进行了经验估算研究并建立相应的估算模型。结果表明,土壤质地组成及有机质含量为与东北黑土AWC有着密切关系的理化参数,运用它们所建立的土壤AWC估算模型是比较简单而且可行的。     

农业利用方式对土壤有机碳库大小及周转的影响研究

通过土壤样品的室内培养,运用三库一级动力学理论,以丘陵区红壤为对象,研究了水田、桔园、旱地、水旱轮作4种土地利用方式农田土壤有机碳库大小、各碳库平均周转时间及分解动态,探讨了土地利用变化对土壤有机碳的影响.结果表明,土壤有机碳分快速分解和缓慢分解两个阶段.快速分解阶段的分解速率与活性碳含量和活性碳占有机碳的百分含量相关性不明显;缓慢分解阶段的速率与缓性碳库含量呈正相关.4种土地利用类型表层和中层土壤总有机碳含量分别为4.97～12.40 g/kg,2.58～4.00 g/kg;缓性碳库表层含量的大小顺序为,水田(5.78 g/kg)>旱地(3.77 g/kg)>桔园(3.39 g/kg)>水旱轮作(2.83 g/kg)I惰性碳库表层含量的大小顺序与缓性碳相同,含量分别为6.42,5.43,2.45,2.03 g/kg,水田的缓、惰性碳库含量最高,水田更具有固碳潜力.     

太湖水网地区不同种植类型农田氮素渗漏流失研究

为了探索太湖流域水网地区不同种植类型农田土壤中氮素累积量与渗漏水中氮素含量之间的关系,在浙江省嘉兴市选择10个农田点位埋设渗漏计和地下水采集管,采集水、土样品,研究了菜地、果园和水田3种典型种植类型农田氮素渗漏流失情况.结果表明:1)旱作农田渗漏水中的NO3--N含量在汛期明显高于非汛期,菜地在汛期和非汛期时20 cm渗漏水中的NO3--N含量分别为51.70 mg·L-1和12.53 mg·L-1,果园在20 cm渗漏水中的NO3--N含量在8至9月份高达125.51 mg·L-1,水田20 cm渗漏水中的NO3--N含量在汛期和非汛期差别不大,分别为2.17 mg·L-1和1.60 mg·L-1.2)研究区菜地和果园等高施肥量农田土壤中的无机氮含量和渗漏水中的氮素含量均显著高于水田.农田土壤中NO3--N累积量与渗漏水中氮素含量之间具有极显著的正相关关系,表明农田土壤中高水平的NO3--N累积量必然增加氮素渗漏流失的风险.