青海省近10年草地植被覆盖动态变化及其驱动因素分析

草地是陆地生态系统的重要组成部分,认清其植被覆盖变化规律对草地可持续发展和草地生态系统的恢复具有重要意义。基于2005—2014年增强型植被指数(MODIS EVI)数据和气象数据,结合相关分析、残差趋势分析等方法,分析了10年间青海省生长季草地植被覆盖变化规律,以及气候因素和人类活动对其变化的影响。结果表明:(1)10年间青海省生长季草地EVI的年增长速率为0.0023,整体呈波动增加趋势,其中东部黄土高原区整体呈显著增加趋势,其次是青南高原区、柴达木盆地,环湖和祁连山区整体呈退化趋势。(2)青海省生长季草地EVI与温度和降水相关性显著,与平均温度和累积降水量的偏相关总体呈正相关关系,空间差异明显,与温度的关系更为密切。(3)从驱动因素来看,主要受气温驱动的区域有环湖和祁连山区(Ⅲ级)、青南高原区(Ⅳ级);主要受降水驱动的区域有东部黄土高原区(Ⅲ级和Ⅳ级);主要受气温和降水驱动的区域有柴达木盆地(Ⅱ级,Ⅲ级和Ⅳ级)、环湖和祁连山区(Ⅰ级和Ⅳ级)、青南高原区(Ⅱ级和Ⅲ级);其他区域主要受非气候因子驱动。(4)人类活动对青海省草地植被生长总体上呈正影响,尤其对于草地植被明显变化区域的生态系统建设和破坏起着主导的作用。     

不同有机物料施用对砖红壤团聚体组成和稳定性的影响

通过培养和盆栽试验,研究猪粪、鸡粪、甘蔗叶、稻秆、稻秆生物炭等不同有机物料及其混施对砖红壤团聚体组成特征的影响,并利用团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)等指标和主成分分析方法(PCA)评价了土壤团聚体的稳定性特征。结果表明:与对照相比,施用有机物料,使土壤 1mm机械稳定团聚体比例提高了2.3%～45.7%,单施鸡粪效果最显著;使 0.5 mm水稳性团聚体比例提高了3.0%～41.4%,鸡粪+稻秆生物炭混施效果最显著。单施鸡粪对团聚体机械稳定性提升效果最好,团聚体MWD和GMD分别提高了36.3%和28.3%;鸡粪与稻秆生物炭混施对团聚体水稳性提升效果最好,团聚体MWD和GMD分别提高了32.1%和27.7%。 2mm团聚体比例分别与机械稳定性和水稳性团聚体MWD、GMD呈极显著正相关,与团聚体D值呈显著负相关,表明 2 mm团聚体对提高砖红壤结构稳定性具有积极意义。综合主成分分析和差异显著性分析结果,可得出鸡粪与稻秆生物炭混施提高砖红壤团聚体稳定性效果最佳的结论。     

土壤游离氧化铁高光谱特征与定量反演

【目的】建立基于可见-近红外光谱的土壤游离铁精确预测模型,简单、快速、经济地预测土壤游离铁,有助于研究土壤发生和分类。【方法】采集广西壮族自治区的铁铝土、富铁土、淋溶土和雏形土等82个旱地土壤剖面的B层土壤,进行室内土壤化学分析、光谱测定,分析不同光谱变换后的光谱反射率与土壤游离铁含量的相关性。基于特征波段利用偏最小二乘回归(PLSR)和逐步多元线性回归(SMLR)法建立土壤游离铁含量光谱预测模型,通过决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对预测偏差(PRD)确定最优模型。【结果】土壤光谱曲线分别在457、800和900 nm波段附近有明显的游离铁吸收和反射峰特征;土壤游离铁含量与原始光谱反射率呈负相关;原始光谱经过微分变换后,游离铁含量与光谱反射率相关性显著提高;基于400～580和760～1 300 nm特征波段和一阶微分光谱变换的SMLR模型预测精度最高,其验证集的R2和RPD分别为0.85和2.62,RMSE为8.41 g·kg~(-1)。【结论】将可见近红外光谱技术应用于土壤游离铁含量高效快速地预测具有良好的可行性。广西旱地土壤光谱反射率与土壤游离铁含量具有高度的相关性,应用逐步多元线性回归方法可以很好地建立土壤游离铁含量反演模型。     

地理探测器与Tobit模型在粤西地区粮食生产效率及影响因子分析中的比较应用

为明晰粤西地区粮食生产效率及其关键影响因子，实现优化资源配置效率和推进粮食生产转型升级，基于1999—2018年粤西地区茂名、阳江、湛江3市粮食生产数据，采用交叉效率DEA模型测算区域粮食生产效率，揭示近20年粮食生产效率的时空变化特征，并利用Tobit模型和地理探测器模型比较分析粮食生产效率的关键影响因子。结果表明：粤西地区粮食生产效率平均值为0.77，其中，茂名市粮食生产效率最高（0.88），阳江市次之（0.78），湛江市最低（0.65）。Tobit模型和地理探测器测算粤西地区粮食生产效率影响力（贡献力）最大的投入因子是农业机械总动力，分别为-1.082和0.942。Tobit模型测得的7个投入因子仅化肥施用量（0.015）与粮食生产效率呈显著正相关，有效灌溉面积、粮食播种面积、农药使用量3个因子与粮食生产效率相关性不显著，农用塑料薄膜使用量、从业人口、农业机械总动力3个因子呈显著负相关。而地理探测器测得所有因子均对粮食生产效率产生显著影响。阳江市投入因子贡献力与粤西地区大致相同，但化肥施用量贡献力高出有效灌溉面积0.008。湛江市与茂名市化肥和农药投入的贡献力仅次于农业机械总动力，有效灌溉面积贡献力均最低。但茂名市粮食播种面积的贡献力依次大于从业人口和农用塑料薄膜使用量，湛江市则相反。研究表明，20年来粤西地区粮食生产效率不高，整体呈中等效率水平，粮食生产效率先降后升的变化趋势显著；地理探测器测度结果无不显著因子存在，探测因子影响力比Tobit模型所得结果更稳定且偏误小；农业机械总动力是影响粤西3市粮食生产效率的主导因子，但不同城市粮食生产效率的因子贡献力差异较大，湛江和茂名对化肥、农药等污染较大的生产要素依赖性更强。     

基于空间吻合性的土地利用总体规划实施评价——以珠海市斗门区为例

为评价珠海市斗门区土地利用总体规划的实施情况,采用空间吻合度模型,从规划实施过程和实施结果两个方面来分析地类图斑、用途分区和区域三个层面的2009—2014年以来的空间吻合度。通过规划动态评价,并结合规划的刚性与弹性、控制与引导等属性分析规划实施过程与结果中出现的问题。结果显示:(1)从历年变化趋势看,规划实施过程空间吻合度优于实施结果,小范围的违规地类变化累积导致较低水平的空间吻合度,凸显规划实施过程监测的重要性;(2)相较于其他用地而言,耕地与建设用地、其他农用地的违规转化较大,需重点核实和加大监测执法;(3)从规划实施结果看,相对于不符合规划的地类变化而言,规划不吻合的主要原因是规划未实施面积较大,规划的科学性与引导性有待加强。针对规划实施中存在的问题,提出相应的建议。     

基于“高分一号”遥感影像反演华南地区亚热带典型作物冠层SPAD

【目的】以广州市增城试验基地为例,探索国产高分卫星影像数据在反演华南地区亚热带典型作物冠层叶绿素相对含量（SPAD）的应用.【方法】根据2013年10月1日“高分一号”影像数据和相应的亚热带典型作物的实测数据,建立植被指数与典型作物冠层SPAD之间的关系模型,并分别探讨9种植被指数与SPAD之间线性和非线性关系,以便获得最佳的植被指数和相应的回归模型反演华南地区亚热带作物冠层叶绿素相对含量.【结果和结论】7种植被指数均与亚热带典型作物冠层SPAD有极显著的相关性,其中比值植被指数（RVI）相关性最好,其次是差值植被指数（DVI）.经分析,RVI的指数回归模型Y=31.445e^0.141X（R² =0.889）是反演亚热带典型作物冠层SPAD的最佳回归模型,实际拟合精度达92.75%,故使用该回归模型估测研究区内大范围亚热带典型作物冠层SPAD是可行的.     

基于GPRS的远程土壤pH 值快速检测系统设计

针对传统土壤pH值检测技术手段落后、数据实时性差且无法与检测现场地理信息数据融合、检测设备功能单一、灵活性差等问题,研究了一种基于GPRS的远程土壤pH值快速检测系统.集成土壤pH值参数快速检测、实时显示、远程传输等技术于一体,采用高性能、低功耗的微控制器STM32F103RBT6为核心处理芯片,ZA-SOPH-A101为土壤pH值检测传感器,以GPRS网络为载体实现了现场检测数据的远程实时传输.在青海省西宁市大通县景阳镇进行了测试,结果表明:该设计结构合理、运行稳定,实现了现场土壤pH数据的快速检测以及实时远程传输,并具有精度高、灵活性强、可靠性好等特点,满足土壤pH值快速检测的应用需求.     

多尺度行政区平衡视角下耕地空间布局优化

优化耕地空间布局对提升耕地生产能力、促进农业可持续发展具有重要意义。该研究以广东封开县为例,基于“现状耕地调出-可恢复地类调入”的微观调整逻辑,综合运用空间叠加、综合评价及蚁群优化算法,构建了耕地空间布局调整模型,以调入调出数量平衡为约束条件实现了不同行政区尺度下的耕地布局优化。结果表明：1）研究区共调出耕地1 689.89 hm²,占耕地总面积的7.62%,整体上呈现出“全局零散、局部聚集”的分布特征。2）研究区可恢复地类农业生产适宜性均值为67.04,具有开展作物种植的良好禀赋条件。3）不同行政区尺度平衡情景下,调入结果在研究区北部空间差异显著,与镇内平衡情景相比,县内平衡情景下,调入耕地的农业生产适宜性均值提高了2.08,综合生态系统服务均值下降了0.67。4）两种情景下,耕地的连片性、质量及稳定性均得到提升,因不受调入规模和行政单元空间范围限制,县内平衡情景下的提升效果更加明显,适当扩大可恢复地类筛选范围有利于提升整体耕地质量并降低重要生态用地筛选概率。该研究构建的耕地空间布局调整模型具有良好的适用性,可为制定农用地布局优化与整治提升方案提供参考依据。     

基于TM8卫星热红外数据地表温度反演及其应用

地表温度(LST)是农业旱灾监测模型和农作物估产模型的关键因子,在干旱遥感监测中有着广泛应用.针对TM 8卫星运行陆地成像仪(OLI)和热红外传感器(TIRS)数据波段特点,提出新的劈窗算法流程图,推导新的劈窗算法系数,对地表比辐射率和大气透过率这两个基本参数进行了分析.选取同一时刻珠三角区域的MODIS温度产品和气象站点观测值作为基准,对该算法进行精度分析.结果表明:LST散点图得出RMSE为0.3845;从LST差值直方图得出反演LST和产品LST误差范围主要集中在-0.6～0.6℃之间;对观测的气象站点值进行统计,产品站点温度均值、算法反演温度均值和站点观测温度均值分别为21.61、21.19、21.38℃,对高温区域的气象站点温度数据统计得出该算法的RMSD为0.742℃,误差小于1℃.从实例应用来看,该算法能快速有效地反演农业旱灾监测中所需要的LST参数,并获得较好的反演效果,能提高农业旱灾监测模型的反演精度.     

关于耕地质量等级监测技术与方法的探讨——以化州市耕地质量等级监测为例

土地资源的数量质量并重管理对国家粮食安全和经济发展具有重要意义,开展耕地质量等级监测有利于揭示我国耕地质量等级变化特征,进而实现对耕地数量和质量并重的管理.在分析化州市耕地质量等级监测试点工作技术与方法的基础上,探讨了该项工作的技术难点、工作重心以及可能改进的方面,以期为全面开展耕地质量等级监测工作提供技术支持和理论依据.