水稻生长模型CERES-Rice的研究进展及展望

简单介绍了CERES-Rice模型的基本原理、主要参数和相关功能,重点阐述了该模型在国内外的研究和应用进展,总结了CERES-Rice模型研究中存在的问题,并在加强模型的机理研究、数据的可获得性、与信息技术的结合和界面友好化等4个方面对CERES-Rice模型研究的趋势进行了展望。     

生产建设项目弃土弃渣特性及资源化利用潜力评价

20世纪以来,我国经济进入了蓬勃发展阶段,各类建设项目大量开展,加剧了人、地、资源之间的矛盾。生产建设项目弃土弃渣尤其是土石混合堆弃体不合理处置,不仅浪费大量的土(石)资源,还侵占大量土地,造成环境污染,甚至导致滑坡、泥石流等灾害。目前,我国正大力推行生态文明建设,土壤污染防治行动计划、无废城市建设试点工程等陆续开展,弃土弃渣资源化利用更是水土保持法的明确要求,因此开展弃土弃渣特性分析及资源化利用潜力评价具有重要的意义。以现有资料为基础,预测我国目前已有的弃土弃渣量已接近400亿t;弃土弃渣的物质组成主要是土、砂和石块,实现资源化利用的方法、材料更易实现且成本低,更具资源化利用潜力。目前为止,针对弃土弃渣的管理和研究主要是从政策方面制定指导意见,对于实现资源化利用的途径、方法及潜力评价等方面的研究仍较薄弱。研究从弃土弃渣类型、现状、物质组成及利用潜力评价等方面总结分析,指明以土石混合为主的弃土弃渣实现资源化利用的重要性及可行性,为生产建设单位及相关行政管理部门切实有效减少弃土弃渣产生及实现资源化再利用提供科学指导。     

基于GIS的南方红壤丘陵区小流域汇流网络提取研究

以南方红壤丘陵区宝洞峪小流域作为实验样区,在地理信息系统技术空间分析和水文分析模块的支持下,采用不同分辨率的DEM为基本信息源,探讨了汇流阈值与汇流网络密度间的定量关系.研究结果表明:汇流阈值与汇流网络密度呈定量统计关系.经过对所得数据的回归分析.得出了汇流阈值与汇流网络密度的定量回归模型,其中系数6呈较明显的空间分异特征并随着DEM精度的变化而变化.还提出了一种基于栅格个数的汇流网络密度计算方法,通过在实际研究中的应用,表明该方法可以有效地应用到汇流网络结构研究中.     

基于ArcGIS Engine的水稻生产潜力预测系统的设计与实现

针对以往作物模型都是基于单点进行研究而导致空间外推不理想、尺度上升困难等问题，根据水稻生产潜力模型和栅格计算的特点，将模型与地理信息系统集成，综合利用空间数据和属性数据，在Visual Studio NET 2005开发环境中嵌入ArcGIS Engine组件.利用COM技术，遵照软件系统设计思想，设计并实现了水稻生产潜力动态预测系统.该系统使模型参数得到系统化处理，模型计算更加高效，分析更加精确，能较好地实现水稻生产潜力动态预测功能，同时对农业资源管理也具有非常重要的作用.     

水力侵蚀影响下土壤有机碳和微生物数量动态变化特征

土壤侵蚀是土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)动态过程的重要驱动因素,明确土壤侵蚀如何影响土壤微生物进而作用于SOC,有助于准确把握土壤侵蚀在全球碳循环中的作用。通过野外径流小区模拟降雨试验,结合定量聚合酶链式反应(quantitative Polymerase Chain Reaction,q PCR)技术,研究了水力侵蚀后短期内(10 d)坡耕地表层土壤微生物数量和SOC含量动态变化特征,并在此基础上探讨了微生物与SOC间的关系。结果表明:与雨前相比,降雨侵蚀后表层土壤SOC含量没有显著差异,而表层土壤细菌数量显著降低,为雨前细菌数量的58.76%(坡上)、55.22%(坡中)、55.82%(坡下);降雨侵蚀同样显著改变了表层土壤真菌数量,雨后真菌数量为雨前真菌数量的105.51%(坡上)、2.29%(坡中),12.20%(坡下);降雨侵蚀后,SOC、细菌和真菌数量均在短时间内显著增加,达到峰值后下降;相关性分析表明,细菌和真菌数量与SOC之间的关系均未表现出显著正相关关系,仅有坡下细菌,坡中、坡下以及整个坡面真菌与SOC含量表现出显著正相关关系。     

红壤丘陵区不同地类活性有机碳分布特征及与草本生物量关系

以南方红壤丘陵区荒地、松林、草地坡地小区为研究对象,在研究了土地利用方式对土壤活性有机碳和草本生物量分布特征影响规律的基础上,深入探讨了不同土地利用方式下土壤活性有机碳与草本生物量的定量关系.结果表明不同土地利用方式对土壤易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)以及草本生物量的分布特征均有重要影响,其中草地坡面小区的活性有机碳各组分和草本生物量均高于荒地和松林小区;定量关系研究表明,影响荒地、松林和草地草本生物量的活性有机碳组分分别为DOC,ROC,DOC和MBC,其中荒地坡面DOC主要通过土壤有机碳(SOC)对草本生物量产生影响.     

不同水土保持临时措施下工程堆积体坡面减流减沙效应

为量化城市生产建设项目水土保持相关规范中对于水土保持临时措施的布设要求,并为水土保持监管提供科学依据,该研究以深圳市生产建设项目工程堆积体为例,基于工程堆积体特征及其水土保持临时措施实施情况现场调查结果,结合深圳市多年自然降雨强度,概化设计室内人工模拟降雨试验,研究临时苫盖和拦挡措施在不同降雨强度及坡度下对工程堆积体坡面的减流减沙效应。结果表明：1）坡度为20°,降雨强度为1.45～3.33 mm/min,单一临时拦挡与苫盖措施平均径流率较裸土条件降低幅度分别为22.46%～38.22%和20.59%～38.34%,其减流效应随降雨强度的增大而减弱,且两者减流效应大体相当;2）单一临时苫盖措施减沙效应较拦挡措施更为明显,其平均侵蚀速率较裸土条件降低幅度为70.06%～97.35%,是临时拦挡措施减沙效应的1.2～7.6倍;3）采用临时拦挡+不同覆盖率的临时苫盖（25%、50%、75%、100%）措施体系,堆积体坡面平均流速及侵蚀速率随苫盖覆盖率的增大而降低,侵蚀速率较裸土条件降低幅度为32.98%～97.79%。临时拦挡+苫盖措施体系下,工程堆积体坡面减流减沙效应达到最佳时的临时苫盖覆盖率阈值为50%~75%。考虑生产建设项目水土保持监管工作的开展,建议生产建设项目施工区布设临时拦挡+覆盖率50%以上的密目网苫盖措施体系。研究成果可为生产建设项目水土保持监管提供参考。     

洞庭湖区农业环境信息数据库建设研究

针对当前洞庭湖区农业环境信息组织相对滞后的现状，基于ArcSDE+SQLServer2000的数据库构建理论，结合对洞庭湖区各类农业数据源进行标准化的数据整理分析与质量控制，阐述了基于优化构建理论为支撑进行综合农业环境信息数据库设计及实现的方法.研究结果表明，优化理论为区域性农业环境信息数据库提供了全套完整的数据存储与管理机制，在海量数据组织、复杂格式数据存储和数据互操作等核心技术问题上获得了优化，从而为区域性农业环境数据库建设提供了相对规范化与更加高效的理论与技术参考.     

基于SQL Server+ SDE的综合农业环境数据库建设机制优化研究

针对现阶段我国精准农业和数字农业发展的需求,整合当前较为先进的空间数据库引擎技术、数据库技术和3S技术等技术手段,研究提出建设区域性综合农业环境数据库的优化技术组合理论,并在此基础上进一步提出区域性综合农业环境数据库的性能优化策略,同时给出了数据库部分实例功能与整体效果评析。研究结果表明:基于Ice混合层次空间数据库引擎+SQL Server 2000农业环境数据库建设技术理论,在针对农业环境数据信息自身特点的基础上,优化了基于关系型数据库管理系统的农业数据统一存储机制,提高了结构化与非结构化农业环境信息数据间的协调性能与互操作性能;基于Ice混合层次空间数据库引擎、优化空间数据模型的运用,也为区域农业环境信息的深度挖掘与高效管理提供了理论与技术支持。     

两种驱动力作用下植被调控堆积体坡面减水减沙效益

定量分析侵蚀驱动力的变化对于植被调控堆积体坡面水文和产沙过程的影响,对于深刻理解植被防护堆积体侵蚀及其水土保持效益具有重要作用。该研究以陡坡工程堆积体(30°)作为研究对象,采用野外模拟降雨和降雨+上方汇水试验研究苜蓿对工程堆积体侵蚀过程的影响及其减水减沙效益。结果表明:1)两种驱动力下苜蓿对工程堆积体坡面减沙和减流效益分别为57.28%～98.51%和13.17%～83.11%,加入上方汇水后减沙和减流效益分别减少17.01%和68.74%;2)降雨条件下苜蓿对堆积体坡面减流减沙效益随降雨强度增大降低,而加入上方汇水后减沙效益随降雨强度增大而增大,但减流效益减小。显著性差异分析表明降雨强度对裸坡和苜蓿堆积体的径流和产沙均有显著影响(P0.01),且上方汇水的作用大于降雨;3)两种驱动力下裸坡堆积体侵蚀速率总体随产流历时减少,而苜蓿堆积体在降雨条件下侵蚀速率总体增大。加入上方汇水后裸坡及苜蓿堆积体坡面侵蚀和径流随产流历时的波动性显著增强;4)裸坡堆积体在降雨和降雨+上方汇水条件下产流前期的平均侵蚀速率是后期的1.06～2.90倍,苜蓿堆积体在降雨条件下产流前期平均侵蚀速率小于后期。研究成果可为生产建设项目工程堆积体水土流失防治和植被措施布设提供科学指导,具有显著的科学意义和工程实践指导价值。