草甸草原不同放牧强度草地土壤水分入渗特征

土壤入渗性能是影响降雨产流过程和土壤侵蚀过程中的关键因子,为探究草甸草原放牧强度对土壤入渗性能和草地水土保持能力的影响,以呼伦贝尔草原不同放牧强度草地为研究对象,利用双环入渗实验测定不放牧草地、中度放牧草地以及重度放牧草地的土壤入渗过程,分析其入渗特性及其影响因素。结果表明:3种放牧强度草地土壤入渗速率差异显著,不放牧草地土壤入渗速率最大,重度放牧草地最小。影响土壤入渗的主要因素有土壤初始含水量、土壤容重、土壤总孔隙度和非毛管孔隙度,4种因素与土壤初始入渗速率、温度入渗速率、累积入渗量呈显著相关,相关系数都达到0.69以上。利用4种入渗模型模拟不同放牧强度草地土壤入渗过程发现,Horton模型可以更好的描述入渗速率随时间的变化过程,模拟效果最好。     

荒漠草原植被覆盖对土壤水分的影响

以希拉穆仁草原为研究对象,通过对不同植被覆盖下土壤水分进行测定,研究了荒漠草原植被覆盖对土壤水分的影响,结果表明:植被覆盖度与土壤水分之间具有显著的相关关系,尤其是10 cm深度范围内土壤水分随植被盖度呈二次抛物线性趋势增加(R2=0.904 9);由于根系层分布的差异使得土壤剖面不同深度上对这种影响的水分响应不尽相同,灌丛植被覆盖的土壤水分含量在剖面0～40cm范围内明显大于其他植被类型,以坡顶土壤含水量最低;荒漠草原植被覆盖状况变化不仅影响土壤水分含量大小,而且显著影响土壤水分的空间分布,退化较轻的河滩草甸植被有利于维持相对均匀的土壤水分空间分布.     

宁夏生态鸡饲养现状调查及其发展思路探讨

宁夏中部干旱带属荒漠草原生态区,是全区天然草地的主体。2003年5月全区草原实行封山禁牧以来,当地政府采取了多项措施,草原植被得以较好恢复。盐池、灵武等县市在坚持草原生态建设的基础上,兼顾产业开发,借鉴内蒙古等外省区经验,利用当地草场资源,采取"放牧+补饲"方式在草原上饲养生态鸡(盐池俗称"滩鸡",灵武俗称"牧草鸡"、"果园鸡"),取得了较好的饲养效益。本文通过对宁夏生态鸡养殖品种、饲养方式、养殖效益等的调查研究,分析了宁夏生态鸡养殖现状、存在问题和发展趋势,提出了发展思路与对策。     

荒漠草原土壤植被界面蒸渗特性的研究

荒漠草原是草原区向荒漠区过度的一类草原生态类型。我国荒漠草原主要集中在北方,内蒙古荒漠草原是草原的重要组成部分,广泛分布于内蒙古中部和阴山山脉以北的乌兰察布高原。荒漠草原与其他草原类型先比,生态系统稳定性差,生态环境脆弱,对自然和人为的干扰较为敏感,一旦遭到破坏就难以恢复。本文针对希拉穆仁荒漠草原土壤植被界面蒸渗特性进行试验研究,为荒漠草原植被建设与恢复提供科学依据。     

干旱荒漠区土地利用变化对地表温度的影响

该文以Landsat TM 遥感影像为主要数据源,获取了宁夏中卫市沙坡头区1992年和2007年的土地利用信息;利用单窗算法反演了对应时期该区域的地表温度（LST）;据此分析了土地利用变化与地表温度变化之间的关系。结果显示：1）不同利用方式的土地的LST有显著差异,流动沙地的LST最高,其次是固沙用地、草原化荒漠等;2）过去15 a间,研究区内最为明显的土地利用变化方向是“草原化荒漠转变为农田”和“流动沙地转变为固沙用地”;3）“草原化荒漠转变为可灌溉农田”会导致LST明显下降,“草原化荒漠转变为压砂田”     

浅谈塔额盆地草地退化现状与机械改良技术措施

<正> 塔额盆地地处自治区西北部,新疆著名的天然平原草场——库鲁斯台草原位于塔额盆地腹心,总面积25.93万hm2,其中可利用的草场面积21万hm2。 近十几年来,由于牲畜饲养量增加长期超载放牧,加之人为因素及农业水土开发等,塔额盆地草地退化加快,目前80％的草场有不同程度的退化,产草量显著下降,个别地方已影响到牧民的生活质量,阻碍草原畜牧业持续发展。1 塔额盆地草地退化现状     

陕北生态恢复区不同草地主导服务功能时空变化

利用生态系统分类及生态参量数据产品,运用In VEST生态服务评估模型,分析了陕北重大生态建设工程实施关键年份(2000—2010年)内草地生态系统类型及其主导服务功能的时空变化特征。结果表明:延安市和榆林市的黄土沟壑区草地生态系统面积明显增加,草地植被覆盖度整体由低覆盖向中覆盖等级转变,其中草原和草丛覆盖度呈明显增长趋势。11年间,各草地类型平均土壤保持能力逐年增加,由大到小呈现草原、草丛、稀疏草地的一致特征,分布于榆林市南部和延安市北部的草原是陕北草地土壤保持服务功能增加的主要贡献者。各类型草地产水功能变化表现为先减少后增加,稀疏草地分布区产水功能对陕北风沙滩区能源化工基地建设、城市生态安全维护以及农牧业可持续发展意义重大。     

基于无人机遥感与随机森林的荒漠草原植被分类方法

荒漠草原是草原中最旱生的类型,属于草原的极限生态状态,也是气候变化和生态系统演变的预警区。利用无人机高光谱遥感技术快速、准确地提取荒漠草原草地植被类型,对动态监测草原生态安全和合理开发草地畜牧业具有重要意义。以无人机搭载高光谱成像系统采集内蒙古荒漠草原遥感图像,获得具有高空间分辨率和高光谱分辨率的图像;通过光谱连续统去除变换,增强草地植被之间的光谱差异,并构建植被指数;采用分步波段选择法选择荒漠草原植被的特征波段,实现高光谱数据降维;构建融合光谱特征、植被特征、地形特征和纹理特征等24个变量的随机森林分类模型,并与支持向量机（SVM）、K-最近邻（KNN）和最大似然分类（MLC）法进行比较。结果表明,在4种分类方法中随机森林分类算法分类效果最好,总体分类精度达到91.06%,比SVM、KNN和MLC等机器学习算法分别高7.9、15.61、18.33个百分点,Kappa系数达到0.90,比SVM、KNN和MLC算法分别高0.13、0.23和0.26。无人机高光谱低空遥感和随机森林算法的结合为荒漠草原草地植被分类提供了新途径。     

基于高光谱特征参数荒漠草原生物量估测研究

应用高光谱技术对荒漠草原草地生物量进行估测,分别采用原始光谱、一阶微分光谱和高光谱特征参数,分析荒漠草原草地冠层光谱数据与草地生物量相关关系,选择与草地生物量显著相关的高光谱特征参数,利用单变量线性与非线性、逐步回归和BP(Back Propagation)神经网络构建估测模型。试验结果表明:与草地生物量相关系数最大的为高光谱特征参数SDR/SDb,相关系数为0.792;通过高光谱特征参数Dy、Rg、Rr、SDy、SDR、Rg/Rr、(Rg-Rr)/(Rg+Rr)、SDR/SDb、(SDR-SDy)/(SDR+SDy)建立的BP神经网络回归模型最优,决定系数R2为0.766,均方根误差为40.19g/m2,相对误差为29.88%。因此,利用草地冠层高光谱特征参数可以估测草地生物量,能够对草地生物量进行定量分析,为草地精细化管理提供技术支持,对畜牧业可持续发展具有重要意义。     

牧区水利科研的几点建议

1 牧区水利的重要性我国草地总面积60余亿亩,占国土面积的40％,为全国现有耕地面积的3倍。牧区(含半农半牧区)草原面积43亿亩,占全国草地面积的70％。其中可利用草原面积33亿亩,中干旱草原(15.6亿亩)和荒漠草原(11.4亿亩)占82％。牧区至今尚有缺水草原     

天然草场耗水量与牧区干旱分区研究

内蒙古牧区地处中高纬度内陆区，受降水、气温、日照等气候条件的作用，草原地带性分布十分明显。在草原植被和气候条件的综合作用下，牧草对水分的需求和草地对水分的消耗也存在一定差异，研究我区各类天然草场的耗水量，揭示其供、耗水矛盾，不仅可为提高草地生产力提供技术指导，也可为牧区旱灾的评价提供依据。     

干旱半干旱牧区灌溉草地发展模式

草地沙化、退化是我国牧区脆弱生态系统失衡急需整治的重大环境问题。本文在分析草地生态环境现状的基础上，从提高草地综合生产力和恢复保护草地植被、改善生态环境二个方面，阐述了牧区发展灌溉草地的必要性和可行性，并提出了各类草地灌溉发展模式和相应的定量计算方法。     

基于无人机遥感与卷积神经网络的草原物种分类方法

基于无人机高光谱成像遥感系统,在400～1 000 nm波段内采集低矮、混杂生长的荒漠草原退化指示物种的高光谱图像信息。分别在退化指示物种的开花期、结实期和黄枯期进行飞行实验,飞行高度30 m,高光谱图像地面分辨率2. 3 cm。采用特征波段提取与深度学习卷积神经网络相结合的方式,提出一种荒漠草原物种水平分类的方法,结合植物物候给出了中国内蒙古中部荒漠草原物种分类的推荐时相,总体分类精度和Kappa系数平均值分别达到94%和0. 91。研究结果表明,无人机高光谱成像遥感技术及深度卷积神经网络可以较好地实现荒漠草原退化指示物种的分类,与基于径向基核函数的支持向量机、基于主成分分析的深度卷积神经网络分类法相比,基于特征波段选择的深度卷积神经网络分类法效果最好,分类精度最高。无人机搭载高光谱成像仪低空遥感和卷积神经网络法提供了一种草原物种水平分类的途径。     

四子王旗草地修复试验区不同修复模式的抗风蚀试验

针对内蒙古四子王旗农牧交错区的荒漠化草地,用移动式风蚀风洞及相关配套设备对20%盖度退化草地、40%盖度带状柠条修复草地和60%盖度冰草修复草地进行原位测试,研究它们的近地表风沙运动规律,探索柠条带状配置修复和冰草喷播修复草地土壤抗风蚀的作用机理和防护效果,从而为农牧交错区荒漠化草地的风蚀防治提供技术依据。研究结果表明,在同一风速下,草地的粗糙度由大到小依次为柠条修复草地、冰草修复草地和退化草地,其中,柠条修复草地的粗糙度平均值为2.46 cm,分别是冰草修复草地和退化草地平均粗糙度的1.95和2.76倍;随着距地表高度的降低,3种草地风速均呈现减小趋势,当风洞中心风速为9 m/s时,柠条修复草地、冰草修复草地和退化草地地表在8 cm处的风速较之64 cm处的风速分别降低82.23%、66.67%和61.11%。冰草修复草地与退化草地的输沙率曲线都是随高度增加呈指数函数形式单调递减,冰草修复草地的曲线衰减更快,而柠条修复草地的输沙率最小,其输沙率在距地表约柠条带顶部的30 cm处出现极大值,在柠条带顶部以上的输沙率才会按指数规律递减。因此,带状配置柠条修复草地对风沙流的阻碍和改变作用差异显著,在低覆盖度下仍达到较好的抗风蚀效果。     

防风固沙草方格铺设机器人通过性研究

在沙漠沙土物理性能试验的基础上，对轮胎与沙土相互作用力进行计算，得到沙漠牵引车在行驶过程中产生的驱动力，进行了纵向铺草机构滚轮压草阻力试验，依据汽车地面力学理论对草方格铺设机器人的通过性进行了研究，结果表明所设计的机器人在沙漠中具有良好的通过性。     

Field evaluation of fertigation uniformity as affected by injector type and manufacturing variability of emitters

Fertigation with microirrigation systems is increasing in popularity. Uniformity of fertigation is important for many reasons. Field experiments were conducted to evaluate the effects of injector types and emitters on fertigation uniformity by simultaneously measuring the distributions of water application, solution concentration, and fertilizer applied within a subunit of microirrigation system. Three conventionally used injectors, a water-driven piston proportional pump, a venturi device, and a differential pressure tank, were evaluated with three different emitters. The results indicated that both manufacturing variability of emitters and injector types had a very significant effect on the uniformity of fertilizer applied, while the uniformity of water application was mainly dependent on emitter type. The uniformity of solution concentration was dependent on injection methods. Emitters having a higher manufacturer’s variation produced a more nonuniform distribution of water application and fertilizer applied. For a given emitter type, a differential pressure tank produced considerably higher coefficients of variation (Cv) for water application and fertilizer applied than a proportional pump or a venturi injector because a differential pressure tank released fertilizer in a decreasing rate with time. To obtain a uniform fertigation distribution, an injector that can inject fertilizers in a constant rate is recommended. The relationship between water application uniformity and fertigation uniformity for a microirrigation system was established for different injection methods. Cv for fertilizer applied was very close to water application Cv for a microirrigation system using a proportional pump or a venturi injector as an injection device. However, fertilizer Cv for a differential pressure tank was approximately double of the water application Cv. The injection method and injector performance should therefore be considered in the design of microirrigation systems.     

基于无人机高光谱的荒漠草原地物精简学习分类模型

荒漠草原植被稀疏、裸土细碎化分布对遥感数据空间分辨率和光谱分辨率的指标精度提出更高要求,目前应用于遥感场景的深度学习模型隐藏层较多、模型结构复杂,且采用经典深度学习模型未考虑遥感数据内在特点,导致模型训练普遍存在计算过度、耗时增加等问题。本文利用低空无人机（Unmanned aerial vehicle,UAV）遥感平台搭载高光谱成像光谱仪采集荒漠草原地物高光谱数据,发挥高空间分辨率与高光谱分辨率相结合的优势,并基于三维卷积神经网络（Three-dimensional convolutional network,3D-CNN）方法提出一种适合荒漠草原地物植被、裸土、标记物识别的精简学习分类模型,进行参数组合调优,在调整学习率、批量规模、卷积核尺寸及数量后,最高总体分类精度（Overall accuracy,OA）可达到99.746%。研究结果表明,精简学习分类模型的优化建立在超参数选择基础上,为获得精度高、耗时短、性能稳定的最优模型,需不断调整超参数并对比不同组合分类效果。基于无人机高光谱技术的精简学习分类模型在荒漠草原地物的分类识别应用中具有较大优势。     

黄土高原生态修复与饮水安全一体化解决方案

黄土高原半干旱区,降水量少、蒸发量大,水资源总量少且生态环境极其脆弱。随着社会经济和人口规模的快速发展,该区域的生态环境面临更大的压力,大部分河流出现严重污染并失去自我修复、净化能力,地下水位急剧下降,广大城镇和农村地区出现严重的人畜饮水困难。以汾河流域为例,详细分析该流域用水环境及水生态不断恶化的现状,针对性地提出综合改善措施:在生态脆弱的黄土高原半干旱区,必须坚持以人为本和生态优先的新时代水利发展理念,彻底摒弃水利工程以工业和农业用水为主的传统观念,优先保障城乡居民饮用水和生态环境建设用水,以民生水利工程大建设、大发展为抓手,统筹解决城乡引水、给排水工程及饮水安全工程、污水处理工程。      

草地振动式间隔松土机设计与试验

针对我国草原长期过载放牧,造成土壤板结严重,导致草原退化的问题,设计了9ST-460型草地振动式间隔松土机.该机采用间隔配置的梯形框架式松土部件,利用曲轴连杆机构产生的向上激振力,对通过松土部件的土壤进行强制振动疏松,实现了在不破坏草原植被的条件下,对高坚实度草原土壤的松土作业.田间试验表明:机具在前进速度1 m/s、振动频率10.0 Hz情况下,作业稳定,松土效果明显.经检测,松土平均深度20.01 cm,松土比43.4%,植被破坏率1.6%,生产率0.85 hm~2/h,达到了技术要求.作业后土壤容积密度和坚实度平均降低了30.0%和48.8%,可以获得适合牧草生长的虚实并存的耕作层,提高了土壤的蓄水保墒能力,天然草地和人工草地牧草产量分别增产73.99%和68.65%.