基于GF-1影像面向对象分类方法的水稻种植信息提取研究

应用遥感技术提取水稻种植信息是农业遥感的重要内容。GF-1卫星WFV数据为农业信息提取提供了新的途径,面向对象的分类方法是遥感解译的重要方法。本研究以扬州市为研究区域,基于GF-1影像WFV数据,采用面向对象的分类方法,提取水稻种植信息,并实地调查验证试验结果,试图探讨GF-1数据面向对象分类方法在水稻种植信息提取中的可行性与影响提取精度的因素。结果表明,应用GF-1数据,采用面向对象的分类方法能够很好地完成扬州市水稻种植信息的提取,2016年扬州市有水稻种植面积214 524 hm~2,总体精度达到98.5%,Kappa系数0.95,面积精度达97.5%;实地考察能够提高提取精度,地形破碎程度越低,提取精度越高。     

近30年扬州市耕地土壤肥力变异特征及其驱动因素分析

  【目的】   揭示耕地土壤肥力变异特征及其影响因素，以指导长江中下游粮食主产区农业生产与耕地保育。   【方法】   江苏省扬州市是长江中下游粮食主产区的典型区域，选取扬州市1984年与2014年土壤pH、全氮、有效磷、速效钾和有机质作为土壤综合肥力评价指标，采用内梅罗指数法计算土壤综合肥力指数，采用GIS和地统计学相结合的方法，确定各项肥力指标和综合肥力指数的时空变异特征和分布格局，通过回归分析探究土壤肥力差异的主控因素。   【结果】   1) 30年间 (1984—2014年) 长江中下游粮食主产区耕层土壤有机质、全氮和有效磷含量分别增加了6.01 g/kg、0.33 g/kg和21.21 mg/kg，速效钾含量降低了9 mg/kg，土壤pH降低了0.77。土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量呈中等变异性，土壤pH呈弱变异性；2) 30年间耕地土壤肥力指数增加0.31，年度间稳定，呈中等变异性和中等空间自相关性，耕地土壤肥力水平上升明显。耕地土壤肥力等级1984年以Ⅲ级为主、占总耕地面积的73.27%，2014年以Ⅱ级为主、占比76.20%；3) 成土母质、土类、亚类、土壤质地、土地利用方式对长江中下游粮食主产区耕地土壤肥力变异达到极显著影响 (P < 0.01)。1984年和2014年土地利用方式能够独立解释53.9%和58.0%的耕地肥力演变差异，是长江中下游粮食主产区30年耕地土壤肥力变异最主要影响因素。   【结论】   长江中下游粮食主产区耕地土壤肥力总的呈增加趋势，肥力等级由1984年的以Ⅲ级为主，提升到2014年的以Ⅱ级为主。土地利用方式是长江中下游粮食主产区 (扬州市) 30年间耕地土壤肥力变异的最主要驱动因素。     

基于GIS的仪征市农田土壤pH时空变化分析

农田土壤酸化造成土壤肥力下降,威胁着粮食安全。本研究以仪征市为例,选取1984年、1994年、2005年和2014年具有代表性的农田土壤样点pH化验数据,运用GIS的空间插值技术和重心偏移模型,分析30年间仪征市的农田土壤pH的时空变化趋势。研究结果表明,仪征市的农田土壤pH降低,呈现酸化趋势;仪征市的农田土壤pH重心向西南方向偏移。研究结果可为控制农田土壤酸化,提供参考。     

基于耕地生产潜力评价确定作物目标产量

为了进一步完善作物目标产量预测技术,以江苏省仪征市种植水稻为例,采用耕地生产潜力指数法以地块为单位确定水稻目标产量,通过田间试验、示范及农户跟踪调查结果检验表明,耕地的水稻生产潜力指数及应用该指数估算的目标产量均与水稻实际单产显著正相关,决定系数R2达（124个样本）0.6134、0.5241。生产潜力指数能够客观地反映耕地的生产潜力,可用于测土配方施肥工作中作物目标产量的确定。     

扬州市耕地土壤速效钾含量30年演变及其驱动因子

调查分析扬州市1984、1994、2005、2014年4个年份耕地土壤速效钾含量、成土母质、土壤质地以及各年份的耕作制度、施用化肥品种和数量,参照第二次土壤普查的分级标准将耕地土壤速效钾含量分为6级,研究扬州市近30年来耕地土壤速效钾含量变化情况。结果表明:1984、1994、2005、2014年土壤速效钾含量平均值分别为108、63、116和99 mg·kg~(-1); 1984～2014年土壤速效钾含量的空间分布格局均表现为里下河地区、沿江圩区、丘陵地区、通南高沙土区呈递减趋势。1984、2005年速效钾空间分布以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级为主,占总面积95%以上; 1994年速效钾空间分布以Ⅳ级为主,占总面积的87.27%; 2014年土壤速效钾空间分布以Ⅲ、Ⅳ级水平为主,占总面积的90%以上。30年间土壤速效钾含量呈先下降后上升再下降的趋势; 30年间成土母质的速效钾含量整体呈先下降再上升后下降的趋势; 30年间不同土壤质地的速效钾含量变化整体趋于一致。1994～2005年间钾肥投入量和土壤速效钾含量呈正相关关系,而2005～2014年间两者呈负相关关系; 30年间秸秆还田与土壤速效钾含量呈显著正相关关系。影响土壤速效钾空间分布因素主要为成土母质、土壤质地,影响土壤速效钾时间分布因子主要为施用钾肥、秸秆还田,其中施用钾肥、秸秆还田是土壤速效钾含量变化的主要驱动因子。     

扬州市耕地土壤pH值30年演变及其驱动因子

【目的】土壤pH值是衡量耕地质量的重要指标,开展江苏省扬州市30年来种植制度、耕作制度、施肥、降雨等对耕地土壤酸化影响的研究,为预测和控制土壤酸化提供科学依据。【方法】调查了1984年、1994年、2005年、2014年四个时期耕地土壤pH、成土母质、土壤类型、土壤有机质含量,以及各时期的耕作制度、种植制度、降雨量和施用化肥品种和数量。数据来源于1984年第二次土壤普查的农化样点（4107个）、1994年的土壤普查点（2862个）、2005年土壤养分调查点（4018个）、2014年土壤养分调查点（6009个）,共16996个。参照《中国土壤》对我国土壤酸碱度分级指标将扬州市耕地土壤pH分为5级,分别为Ⅰ级（ 7.5）、Ⅱ级（6.5~7.5）、Ⅲ级（5.5~6.5）、Ⅳ级（4.5~5.5）、Ⅴ级（ 4.5）。应用地统计学中克里格法（Kriging）和相关的统计学方法,用ArcGIS10.1、SPSS19等软件进行了数据统计分析。【结果】扬州市1984年、1994年、2005年、2014年土壤pH平均分别为7.51（4107个）、7.07（2862个）、6.83（4018个）、6.74（6009个）;1984~2014年四个时期土壤pH空间分布格局基本不变,即里下河地区 沿江圩区 通南高沙土区 丘陵地区。1984、1994年和2005年,土壤pH以Ⅰ级、Ⅱ级为主,1984年占总面积的90%以上,1994年和2005年占总面积的75%以上;2014年土壤pH空间分布以Ⅱ级、Ⅲ级水平为主,占总面积的65.7%。30年间,土壤pH值下降0~1个单位的面积占总面积的47.2%,下降大于1个单位的面积占总面积的39.3%。前20年土壤pH值下降严重,下降了0~2个单位的面积占80%以上。30年间不同成土母质、土壤类型的整体土壤pH值呈下降趋势,分别下降0.9、0.8个单位;土壤有机质含量的变化与土壤pH变化呈负相关关系,30年间土壤有机质含量平均上升了6.01 g/kg,是土壤pH整体呈下降趋势的原因之一;30年间扬州市降水pH值整体呈下降趋势,其中丘陵、沿江地区下降最快,与丘陵、沿江地区土壤pH下降较快是一致的;30年间化肥投入量与土壤pH变化呈高度的负相关,2005年化肥投入量约505300吨,比1984年化肥投入量增加了2.42倍;2005~2014年化肥投入量呈稳定趋势,与30年土壤pH变化趋势是一致的;种植大棚蔬菜的田块土壤pH平均值比周边种植稻麦田块下降1.5~2个单位,表明土地利用类型改变也会影响土壤pH值。【结论】扬州市耕地土壤pH值30年间持续下降,前20年下降幅度较大,后10年渐趋稳定。影响土壤pH值空间分布因子主要有成土母质、土壤类型、土壤有机质含量;影响土壤pH时间分布因子主要有酸雨、施肥及土地利用类型,其中酸雨、施肥是导致土壤酸化的主要驱动因子。     

扬州市江都区水田土壤环境质量评价

江都区作为国家大型优质稻米生产基地,其水田土壤环境质量状况对水稻生长,粮食安全、生态环境、人民身体健康都有重要的影响。通过对扬州市江都区水田土壤8 大重金属和666、DDT 2 种有机污染物的累积污染指数、单项污染指数以及综合污染指数的分析,以期了解扬州市江都区水田土壤环境质量状况。结果表明：江都区水田土壤8 大重金属和有机污染物666 和DDT无明显累积现象,Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、666 和DDT 100%符合《绿色食品产地环境技术条件》,Hg、As、Pb 有98.7%的样点符合《绿色食品产地环境技术条件》;94.8%的样品土壤处于清洁水平,3.9%的样品土壤处于尚清洁水平。综上所述,江都区耕地土壤未受到重金属和666 和DDT的明显污染,土壤环境质量满足农产品安全生产的条件。