细沟侵蚀量测算方法的探讨

本文评价了量测细沟侵蚀量的填土法和容积法。认为容积法简单易行,适于野外调查,但精度较低。为了提高容积法估算精度,通过资料分析,提出了野外调查量测细沟侵蚀量时的样方选择方法及具体量测和计算方法,并进一步通过资料分析,给出了根据容积法估算细沟侵蚀量的方程式。用这个方法量测和估算细沟侵蚀量简单、易行,精度也较高。     

草毡寒冻雏形土土壤CO2释放量估测方法初探

应用 1 998年 5月～ 1 999年 4月草毡寒冻雏形土土壤CO2 释放通量的实测资料 ,通过对常用的三种土壤CO2 释放量估测方法的比较分析 ,提出了适合草毡寒冻雏形土土壤CO2 日及年释放量的估测方法。土壤CO2 日释放量的估测是以土壤CO2 释放通量为因变量 ,时间为驱动变量 ,建立时间与土壤CO2 释放通量的一元四次多项式 ,通过对时间的求导积分 ,得出土壤CO2 日释放量。土壤CO2 年释放量的估测是以测定日的土壤CO2 日释放量为因变量 ,以气候、土壤环境因子 (降水、蒸发、日照、气温、土壤 0～ 30cm地温等 )为驱动变量 ,建立土壤CO2 的日释放量与气候、土壤环境因子之间的多元非线性经验公式 ,应用气象站气候、土壤环境因子有关资料 ,逐日计算出其土壤CO2 的日释放量 ,最后应用累积法 ,可估测土壤CO2 的年释放量     

~7Be示踪法估算土壤侵蚀速率模型计算结果比较

在总结现有7Be示踪法估算土壤侵蚀速率模型的基础上,通过坡耕地径流小区野外模拟降雨实测侵蚀资料,比较了Walling、杨明义和Wilson等所建的利用7Be示踪法估算土壤侵蚀速率模型的计算结果,并验证各模型的准确度。结果表明,对于不发生细沟侵蚀的小区,3个模型的计算值都有较高的准确度,但Wilson模型相对其它两个模型计算结果误差较大;对于发生细沟侵蚀的小区,Walling模型和杨明义模型估算坡面细沟间侵蚀量的绝对差值较小,但大于不发生细沟侵蚀小区的绝对差值;Wilson模型能够比较准确计算坡面的总侵蚀量,与实测值相比较,相对误差为3.59%～14.47%,不发生细沟侵蚀的小区相对误差大于发生细沟侵蚀的小区。随着侵蚀强度的增大,3个模型计算结果的准确度呈降低趋势。     

基于Dualex氮平衡指数测量仪的作物叶绿素含量估算模型

作物叶绿素含量的实时、无损及快速的监测,对及时掌握作物的胁迫状况、营养水平及环境适应性,进而对农田管理进行科学指导具有重要的意义。该研究论证是否可以通过Dualex氮平衡指数测量仪构建通用的叶绿素含量估算模型,以期实现叶绿素含量的快速及无损监测和估算。结果表明：1）Dualex估测叶绿素质量分数（Chl-M）和单位面积的叶绿素质量（Chl-S）具有较好的精度（决定系数R2分别为0.77和0.88）,与SPAD叶绿素仪的估算模型（R2分别为0.66和0.79）相比,模型精度更高;2）Dualex估测Chl-S的精度明显高于Dualex对Chl-M的估测精度,Dualex与Chl-M的关系需要考虑叶片厚度的影响,而Dualex与Chl-S的线性关系更加一致;3）构建的Chl-S通用模型的R2,均方根误差和标准均方根误差分别为0.88,4.80 mg/dm2和8.33%,模型的精度较高,并且通用模型的数据范围为12.2～105.6 mg/dm2,较大的数据范围适用于冬小麦和玉米各关键生育期Chl-S的估算。该研究为Dualex实现冬小麦和玉米叶绿素含量监测和估算提供校准模型,为及时了解作物养分状况及作物营养诊断提供了参考。     

基于RS和GIS的毛乌素沙地生物量估测

 选取毛乌素沙地东北部的伊金霍洛旗为研究区域,以少量野外定位调查数据与其对应的遥感信息和GIS信息为基础,利用岭估计分析方法,对影响生物量估测的遥感因子和GIS因子进行了筛选优化。找出了影响生物量估测的主要因子,建立了以像元为单位的生物量估测模型,实现了区域性生物量定量估测与自动制图。     

基于SEBAL模型的盘锦湿地日蒸散估算及其分布特征

为了验证SEBAL模型对湿地蒸散量估算的准确性,本研究基于Landsat 8卫星数据和SEBAL模型,以盘锦湿地生态系统野外观测站的涡动相关实测数据为检验,估算盘锦湿地2013-2015年典型晴天卫星过境时刻的瞬时蒸散量,并利用正弦函数法将遥感反演订正后的蒸散瞬时值转换为日尺度的蒸散值,分析芦苇和稻田湿地的日蒸散量分布特征.结果表明:SEBAL模型反演的盘锦湿地瞬时蒸散量比实测值偏高,平均相对误差为31.6％,但相关系数达0.79,为了提高反演精度,利用线性方程进行订正,订正后的遥感估算值与实测值平均相对误差为6.4％,提高了25.2％;芦苇湿地日蒸散量集中在3.4～4.0 mm/d之间,占总面积的64.7％～82.4％;稻田湿地日蒸散量集中在3.6～4.1mm/d之间,占总面积的67.4％ ～86.6％;稻田湿地日蒸散量普遍比芦苇湿地高0.1 ～0.2mm/d.应用订正后的SEBAL模型反演湿地蒸散量,可为湿地区域蒸散估算及湿地水资源管理提供依据.     

树干茎流研究方法及其述评

树干茎流研究是国内外森林水文学研究中的重要内容,对国内外树干茎流的研究方法及研究成果进行综述,并将树干茎流研究方法分为野外实测法和数学模型估测法,分别进行了系统分类和简要述评。树干茎流的野外实测法有观测标准株的选取与树干茎流水的收集两个关键技术环节。树干茎流的数学模型分为3种类型,即经验模型、概念模型、理论模型。经验模型反映的是树干茎流量(或茎流流率)与降雨量的定量关系,概念模型描述的是茎流量与降雨特征及林分特征因子的数量关系,理论模型刻画了树干茎流形成的机理和动态变化过程(树干茎流随降雨的时空变化规律),分别给出了各类模型主要的数学表达式,并分析了各类模型主要的优点和缺点。     

基于连续小波变换的潮土有机质含量高光谱估算

土壤有机质含量快速估算对于土壤肥力评价、土壤信息化管理和精准施肥具有重要意义。该文通过对北京顺义地区64个土壤样品高光谱曲线进行连续小波变换,估算了该地区潮土有机质质量分数,并与4种常用光谱变换方法进行了比较。结果表明,潮土具有与其他类型土壤类似的光谱曲线,经过去包络线处理后,在可见与近红波段都出现了明显吸收峰;采用连续小波变换方法所确定的潮土有机质估算的敏感波段为1194、486和866nm,对应小波分解尺度为2,3和4;利用小波能量系数与有机质质量分数所构建的多元线性回归模型的决定系数R2为0.67,模型实测值与预测值的检验精度R2为0.75,RMSE为0.21;而采用4种常用光谱变换方法建立的潮土有机质估测模型的R2最高只有0.09,说明连续小波变换方法更适合于潮土有机质质量分数估测。Kringing插值分析表明,应在顺义地区东南部增加取样点,以提高模型估算精度。该研究可为潮土土壤肥力的快速测定提供参考。     

基于野外高光谱的黄河三角洲滨海盐渍土盐分含量估测研究

为探索适合黄河三角洲滨海地区土壤盐分含量的快速准确估测方法,以黄河三角洲垦利县为研究区,采用野外原位土壤高光谱数据与室内实测土样盐分数据相结合的分析方法,进行土壤盐分估测研究。通过对土壤盐分高光谱反射率、一阶微分反射率与盐分含量进行相关性分析,筛选出土壤盐分敏感波段;通过波段组合构建并筛选出土壤盐分敏感光谱参量;通过对敏感波段进行主成分回归建模、多元逐步线性回归建模和运用光谱参量建模,筛选出最佳的估测模型。结果显示:一阶微分可放大样品间的光谱特征差异,提高了相关性;波段组合可消除部分背景因素影响,与盐分的相关性明显提高;利用敏感光谱参量构建的估测模型优于直接用敏感波段构建的模型,土壤盐分最佳估测模型为y=0.623-2003920.934*X507*X772+0.259*(X512+X1093)-469.717*X772/X512,R2为0.591,验证R2为0.556,RPD为1.624,RMSE为0.116,拟合度较好,稳定性较高。该研究为滨海区土壤盐分含量的野外高光谱估测提供了新的方法,同时为土壤盐分含量的高光谱定量研究提供理论和技术参考。     

基于SPOT-5遥感影像估算玉米成熟期地上生物量及其碳氮累积量

通过构建基于SPOT\|5光谱参数的玉米成熟期地上生物量、 碳氮累积量的遥感估算模型,为耕地生产力估测、 农田生态保护和碳氮循环研究提供依据。利用皮尔逊相关分析法分析玉米成熟期地上生物量、 碳氮累积量与同期14个预选光谱参数之间的相关性,筛选出适宜的光谱参数;通过回归分析,比较得出最优遥感估算模型。在构建的14个光谱参数中,土壤校正植被指数（SAVI）与玉米成熟期地上生物量和碳累积量均呈显著的正相关,相关系数分别达到0.831和0.846,因此以SAVI为底数的幂函数模型估算生物量和碳累积量的拟合效果最好,决定系数（R2）分别达到0.698和 0.722,在0.01水平下的F检验均呈显著性;与氮累积量相关性最强的是由近红外波段和绿波段构建的比值指数（R3/R1）,相关系数达到0.844;从而以R3/R1为自变量的线性模型对氮累积量拟合效果最佳,决定系数（R2）达到0.713,在0.01水平下的F检验呈显著性。因此,利用SPOT\|5的土壤校正植被指数（SAVI）、 近红外波段和绿波段的比值指数（R3/R1）构建的遥感模型来估算玉米成熟期生物量、 碳氮累积量是可行的。     

陕北黄土高原植被区划及与林草建设的关系

在陕北黄土高原,根据植被的地理分布、植物区系背景、环境条件的地理变化及造林种草实践,从南至北可划分为落叶阔叶林区、森林草原区和干草原、沙化草原区。以延安一线为界,南部为森林地区,北部为草原地区;再以长城沿线为界,南部为森林草原区,北部为干草原、沙化草原区。延安一线和长城沿线为两条重要的生态分界线,就是这两条生态线把陕北黄土高原划分为森林、森林草原及干草原、沙化草原三个植被区。植被区划是造林种草的理论依据之一,陕北黄土高原的种树种草应遵循这两条生态线,使其与植被分区相符合。     

半干旱地区草地生态系统的潜水依赖性模拟

针对半干旱地区复杂的水分条件,从水循环整体的角度出发,通过水循环模拟与植物生长模拟,探索地表植被与潜水的关系。以通辽市平原区的主要植被类型草地为研究对象,选取草地干物质产量作为反映草地植被生长状况的指标,通过分析该指标对降水和地下水变化的响应,阐明地表生态系统对地下水的依赖性。结果表明,枯水年草地生态系统稳定的适宜地下水埋深应在2.0～2.2 m之间;平水年草地干物质产量比枯水年增加13.0%～47.8%,说明降水是影响半干旱地区生态系统稳定的重要因素;无潜水支持条件下,枯水年的草地干物质产量比多年平均值减产11.0%～14.7%,而平水年仅减产3.8%～5.9%,可见降水的丰枯变化影响着草地的潜水依赖程度。     

黄土高原主要树(草)种热值试验

能源林主要是生产热能,树（草）种燃烧值的高低,是评选能源林树（草）种的重要指标。通过对黄土高原29种树（草）种燃烧值的测定表明,木本植物的燃烧值大于草本植物,这种能量差异主要是草本植物含有较多的灰分,结构物质纤维素含量较高,木本植物灰分含量较低,脂类物质相对较多。同时发现10种树种的热值随着年龄的变化多以5年生时的热值为最高,这对确定树种的平茬期,在生产上具有重要意义。     

基于高光谱图像的牧草粗蛋白含量反演模型

粗蛋白(crude protein,CP)是评价牧草品质和饲用价值的重要指标。利用高光谱技术实现大面积牧草CP含量实时、准确、无损监测是草地营养状况监测的重要内容。为掌握青海省海晏县金银滩草原牧草CP含量的分布状况,该文采用课题组航空飞艇搭载自主集成高光谱成像系统获取高分辨率高光谱图像,对高光谱数据进行光谱衍生变换,采用不同建模方法构建CP含量的反演模型。选取最佳组合的2种光谱指数为自变量构建牧草CP含量的单变量模型。对于包络线去除的衍生光谱和对数、归一化、一阶微分及其衍生组合变换光谱,使用逐步判别分析法筛选各光谱变量的特征波段作为自变量,构建牧草CP含量的多元线性和非线性回归模型,综合比较各模型的精度选择最优反演模型。结果表明,不同光谱变量相比,微分光谱变量对牧草CP含量拟合效果较好,R~2均达到0.794以上。不同多元回归模型相比,非线性回归模型精度高于对应的线性回归模型。以光谱对数后再一阶微分变量(D(log(R)))构建的多元非线性回归模型为牧草CP含量最优估算模型,R~2为0.918,RMSE为0.054。将D(log(R))建立的非线性回归模型应用于高光谱图像上,绘制研究区牧草CP含量空间分布图。研究为大区域尺度CP含量的定量反演及精准畜牧业的高效实施提供参考和技术依据,也为今后智慧畜牧业的发展奠定基础。     

草被地上和地下部分拦蓄径流和减少泥沙的效益分析

研究草被地上和地下部分拦蓄径流和减少泥沙效益对科学评价草被防止土壤侵蚀的作用有重要科学意义。采用模拟降雨试验，分析了草被地上和地下部分拦蓄径流和减少泥沙的效益。结果表明，草被与森林植被一样，能有效防止土壤侵蚀。当草地地面覆盖达90％时，草被拦蓄径流效益达90％以上，而基本上无侵蚀发生。草被地上部分（茎枝＋枯落物）拦蓄径流效益为23．7％，其中茎枝部分拦蓄径流效益为9．0％和枯落物层拦蓄径流效益为14．7％，减少泥沙效益为44．6％；草被地下部分土壤体拦蓄径流效益为72．7％，拦蓄泥沙效益为55．4％。     

河北省坝上地区农业持续发展途径研究

简析了河北省坝上地区自然、气候特征和农业生产中存在的问题,指出坝上地区发展以牧为主的大农业,调整农业结构,在草地恢复和重建中实行集约化经营,增加投入,提高牧草产量,是坝上地区农业持续发展的重要途径。     

基于秸秆补饲的青藏高原草地载畜量平衡遥感监测

为了快速准确地掌握青藏高原草地生产力/产草量及草畜平衡情况,促进藏区草地资源可持续利用,实现青藏高原生态与生产协调发展,有必要对青藏高原不同行政区域天然草地及补饲后的载畜能力和草畜平衡问题开展研究。该研究首先结合MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据、青藏高原草地类型图、气象数据、土壤质地数据等数据,利用改进的CASA(carnegie-ames-stanford-approach)模型,对青藏高原草地产草量进行了估算,并分析了青藏高原草地天然产草量的空间分布情况。然后利用草谷比法估算了青藏高原饲用秸秆资源量及空间分布情况,计算得出各县市可利用的秸秆资源的载畜量情况。最后根据草地产草量、秸秆资源载畜量和实际载畜量,利用草畜平衡模型,模拟得出各县市的超载过牧情况。结果表明:2010年,青藏高原年产草量区域差异十分明显,西藏年产草量最大为2642.89万t,青海藏区次之,为2 307.60万t;云南藏区最低,为37.36万t。青藏高原天然草地总载畜量为8 363.04万只(羊单位,以下同),其中,青海省藏区为2 889.10万只,西藏为2 789.35万只,四川藏区为1 854.10万只,甘肃藏区为796.42万只,云南藏区为34.09万只。青藏高原饲用秸秆资源量为372.16万t,其中青海藏区和西藏的饲用秸秆资源总量占整个藏区的74.77%;其他3个省份的可饲用秸秆总量比例仅占25.23%。青藏高原饲用秸秆资源可饲养牲畜293.53万只,其中青海省藏区为172.48万只,西藏为46.80万只,四川藏区为31.94万只,甘肃藏区为19.69万只,云南藏区为22.65万只。青藏高原各县市超载过牧十分突出。在未补饲情况下,超载率超过5倍的县市占7.69%,2~5倍的占13.46%,1~2倍的占28.84%,超载率小于1倍的占38.82%,未超载的仅占11.19%。通过补饲秸秆资源,未超载过牧的县市比例未发生变化,但各县市的超载过牧情况有所改善。超载率超过5倍的县市比例下降了3.2个百分点,2~5倍的下降了4.49个百分点,1~2倍的增加了5.49个百分点,超载率小于1倍的增加了2.2个百分点。因此,今后青藏高原需根据草地资源及饲用秸秆资源的承载能力严格控制牛羊的养殖数量,实现生态环境和畜牧业的可持续发展。     

Parameter selection and testing the soil nitrogen dynamics model SOILN

Abstract. The SOILN model with a crop growth submodel for grass and cereal crops and the associated soil water and heat model SOIL were selected out of a number of similar models to simulate nitrogen cycling in a soil/crop system. The main parameter values required by the model were selected on the basis of a combination of field experiments and literature sources. Experimental data measured on grassland at Dumfries in the West of Scotland and on arable land at Bush Estate near Edinburgh were used to test the model. Simulated biomass yields and nitrogen contents of harvested biomass were in reasonable agreement with measured values for both grass and cereal crops. There were similar trends in accumulated leached nitrate between the simulations and experiments at the sites. Any discrepancy between simulated and measured nitrate leached appeared to correspond to similar discrepancies between simulated and measured water flow. The comparison between simulated and experimental results suggests that the model with the selected parameter values can simulate nitrogen and carbon cycling both in grassland and in arable land, and make convincing predictions about the effects of varying soil, crop, fertilizer and manure management practices. A basic sensitivity analysis carried out on the parameters determining the biological and biochemical processes showed the model predictions of annual N-leaching are relatively insensitive to all but two of the plant parameters. However, the model predictions of annual N-harvested and dry mass production are sensitive to numerous plant parameters.     

寒山流域草地生物量动态方程与开发利用研究

小流域经济的发展取决于土地利用方向及经济结构的合理程度。干旱少雨、山高坡陡的山区,粮食生产受到很大限制,要想使农民尽快富裕起来,就必须针对山区牧草资源丰富的优势,发展商品性畜牧业。然而多年来在小流域综合治理规划中,基本农田建设目标比较明确,但在草地开发建设及管理利用方面,缺乏定量分析和有效、周密的系统设计,致使不少地方超载、过牧,生态环境恶化,水土流失严重。本文依据寒山流域天然草地、林间草地牧草的生长规律,确定了该流域草地生物量动态方程,并在此基础上确立以草定畜,实行轮封轮牧的合理经营模式,将草地经营管理提高到一个新的高度,合理地解决了在保土保水条件下畜牧发展与饲草利用的匹配关系。     

家庭牧场模型模拟研究进展

家庭牧场是草地资源利用的基本单元,其在生态恢复、多样性保护、农牧民经济收入提高等方面具有重要意义。家庭牧场中包含着环境、资源、经济、社会、管理等多层面的内容,是一个复杂系统,其研究正在朝着定量化、精细化、模式化、市场化的方向发展。模拟模型对于家庭牧场尺度上的复杂系统进行生产、经营、管理和研究是一个重要工具,其目的在于将限制牧场经营和发展的因素最小化,实现牧场效益的最优化。近年来,国内外出现了大量与家庭牧场相关的模型、软件,不仅用于模拟牧草生长、动物生长、温室气体排放等内容,同时还用于模拟相应的管理措施,其模拟结果用来研究家庭牧场复杂生态经济系统运行,指导该尺度上的生产经营决策。本文通过对国内外24个相关模拟模型的整理总结,从家庭牧场管理、牧草生长和温室气体排放等方面进行比较分析,提出了家庭牧场模拟模型发展的主要特点为:1)模拟模型在畜牧业发达国家发展迅速;2)农场模型的发展更为全面,尤其是奶牛和肉牛饲养农场模型更为系统;3)饲草平衡、能量平衡、效益最大化是模拟的主要目标;4)模型参数数量大且部分数据的获取较难;5)普适性和广域性模型缺乏。结合我国家庭牧场生产方式状况的区别,提出了ACIAR、Grass Gro和SEPATOU适用于以天然放牧为主的家庭牧场,而IFSM等模型较适合于集约化管理的牧场。综合考虑我国草地和家畜利用方式的现状,提出了我国家庭牧场模拟模型的建立和应用需着眼于已有研究和实践成果,跨学科、跨地域协作,最终实现我国家庭牧场模拟模型的快速发展。