基于风蚀模型的准东地区土壤风蚀研究

文中选取准噶尔盆地东部(准东)为研究区,以土地利用类型、气象数据为基础,结合实地监测与调查,基于中科院寒区旱区环境与工程研究所的大田推广模型,定量计算各类地表在不同植被和风力条件下的土壤风蚀模数,分析准东地区土壤风蚀状况。结果表明:准东地区土壤风蚀模数呈现未利用地(风蚀模数6456.17t·km~(-2)·a~(-1))>林草地(风蚀模数3437.32t·km~(-2)·a~(-1))>耕地(风蚀模数758.71t·km~(-2)·a~(-1));土壤风蚀主要发生月份为4月和5月,占全年风蚀量的52%。模型模拟的准东地区年风蚀总量达10194.28万t,平均风蚀模数4571.43t·km~(-2)·a~(-1)。为验证模型模拟的准确性,用测钎法实测准东地区土壤风蚀模数,模型模拟值与实测之间的误差分析表明模型的精确性达84%以上,证明该模型可用于该区域土壤风蚀监测。     

旱地保护性耕作土壤风蚀模型研究

在分析国外风蚀模型资料的基础上,建立了适用于保护性耕作的风蚀模型。该模型以小时为步长,根据气象数据、地表土壤水分、秸秆残茬覆盖率及地表粗糙度,模拟不同耕作体系下农田土壤风蚀流失量情况;针对保护性耕作的特点,考虑到残茬覆盖对土壤含水量和地表粗糙度的影响;通过田间风蚀测定数据的验证,证明所建立的保护性耕作风蚀模型的模拟值与实测值比较吻合。     

气候和人类活动对河北坝上丰宁县土壤风蚀沙化的影响

人类活动强度增大和气候的变化是影响农牧交错带东南边缘农业发展的因素之一 ,本文应用灰色关联模型 ,对农牧交错带河北坝上丰宁县土壤风蚀沙化因素进行了分析 :发现影响土壤风蚀沙化的主要因素是人口增长率和冬季 1月平均气温 ,其次是耕地、草地面积的变化和夏秋 8、9月的降水量。综合来看影响该区土壤风蚀沙化的主要因素是人类活动 ,自然因素居次要地位。在人口增加和人类活动强度不断加大的情况下 ,农业生产必须依据冬季平均气温和夏秋降水量的变化来调整产业结构和生产方式 ,以减轻土壤风蚀沙化 ,实现农业的可持续发展。     

基于数字成像技术的风蚀地表颗粒空间异质性

通过对吉兰泰盐湖上风向的戈壁、灌木林地表层颗粒空间格局特点及其空间分布特征的研究,揭示该地区的风沙运动规律,对加强相关地区的植被类型及其空间配置格局的防沙效应研究具有重要意义。以乌兰布和沙漠西南边缘的吉兰泰盐湖为试验区,以试验区内戈壁、灌木林地表层颗粒为研究对象,利用样方法和数字图像处理技术,获取地表层不同土壤风蚀颗粒的百分含量,采用经典描述性统计及地统计学方法,分析不同抗风蚀能力颗粒百分含量的小尺度空间特征。结果表明:1 2个样地颗粒越小,空间分布的变异性越大,峰度越尖锐。2裸露戈壁样地内3种风蚀颗粒含量的半方差函数模型均为线性模型,模型决定系数均在0.8以上,分布形态为随机分布,空间相关性中等;灌丛林地内3种风蚀颗粒的分布特征比较复杂,0.42 mm颗粒的随机因素引起的空间变异大。3由于灌丛对样地内不同风蚀颗粒分布的影响,导致灌丛林地及其周边0.84 mm的不可蚀颗粒呈聚集分布,空间分布比较强烈。     

作物生长模型ALMANAC的验证与应用初探

介绍了作物生长模型ＡＬＭＡＣＮＡＣ的结构和功能，对模型参数进行了修订，验证了模型在黄土高原地区的适用性，该模型可用于本区作物生物管理和科学研究工作。最后，指出了模型在探查资源生产潜力，优化作物栽培方案和研究环境变化对作物生产的影响等方面的应用前景。     

毛乌素沙地复配土壤水分特征曲线模型筛选研究

针对国家增加可利用土地、降低水土流失的需求,利用复配土壤对风沙土进行改良,是实现毛乌素沙地治理、区域生态修复的重要手段。测定不同复配比例土壤的水力学性质,并进一步筛选出合适复配土壤使用的水分特征曲线模型,运用高速离心机法测定对复配土壤水分特征曲线,环刀法测定复配土饱和导水率,并对比不同水分特征曲线模型对于不同比例复配土壤的模拟效果。研究表明:相同土壤水吸力下,添加砒砂岩处理的土壤含水率均高于纯风沙土处理;复配比例中砒砂岩含量越高,土壤保水性越高;当砒砂岩与风沙土复配比例高于5:1后,土壤水分特征曲线与纯砒砂岩差异不大;低吸力阶段,砒砂岩的添加减少了土壤中大孔隙的比例,而在中高吸力阶段,砒砂岩的添加增大了土壤中小孔隙的比例,进而提高土体的持水能力。模型适宜性分析结果表明,能够适配各处理的非饱和导水率模式最优模型为van Genuchten模型;砒砂岩与沙复配比例高于1:5后,Gardner模型的相关系数从0.9473上升至0.9929,残差平方和0.041降低至0.010,模拟效果逐渐超越van Genuchten模型,间接推求公式Arya-Paris模型物理概念明确,但影响因素过多,相较经验公式拟合效果不佳。     

基于数字图像的风蚀地表颗粒粒度特征及空间异质性

基于数字图像处理技术获取了吉兰泰盐湖北部风蚀粗粒化地表不同粒级风蚀颗粒的百分含量,并采用经典统计学和地统计学分析方法对各粒级颗粒的空间异质性进行了分析.结果表明:1)高度可蚀(＜0.42mm)、半可蚀(0.42～0.84mm)和不可蚀(＞0.84mm)颗粒百分含量的均值分别为17.20％、20.73％和47.38％,说明研究区地表物质组成以不可蚀颗粒为主.2)高度可蚀、半可蚀和不可蚀颗粒含量的变异系数分别为53.31％、32.75％和41.58％,3者的半方差函数最优拟合理论模型均为指数模型,变异系数和半方差函数模型说明地表物质组成中,颗粒越小,其空间分布的变异性越大.3)3类风蚀颗粒的空间分布格局均呈斑块状,说明颗粒空间分布格局是由结构因素和随机因素共同作用的结果.其中,成土母质、风蚀及植被分布状况是造成不同粒级颗粒分布出现差异的主要驱动力,此外,人为过程在一定程度上也影响了颗粒的再分布.     

河南省不同生态区CERES-Maize模型参数确定及精度验证

本研究将河南夏玉米主产区划分为4个生态区,利用全省18个站近十余年农气观测资料对CERESMaize模型进行参数调试和验证,其中2003—2005年为模型调参年份,2006—2010年为模型验证年份。根据各生态区的多站点调参验证的平均状态,获得4套模型区域品种参数。由各生态区夏玉米品种遗传参数可知,I区全生育期所需积温最多,其次是Ⅲ区和Ⅳ区;单穗潜在最大籽粒数Ⅰ区最高,Ⅲ区次之,Ⅳ区最低;灌浆速率参数Ⅲ区略小,其他地区较相近。各生态区生物量和产量的模拟和验证结果表明,归一化均方根误差NRMSE均小于20%,模型对各生态区生物量和产量模拟能力较强。但各生态区模拟效果有一定差异,其中生物量调试结果中观测值与模拟值均值较接近,验证结果中实测值较模拟值普遍偏大,尤其是Ⅰ区和Ⅱ区。在产量验证中,Ⅰ区和Ⅱ区模拟值略低于观测值,而Ⅲ区和Ⅳ区模拟值略高于观测值。Ⅰ-Ⅲ区生物量和产量的观测值和模拟值相关系数r均通过显著检验,模型对于这些地区生物量及产量增减的变化趋势模拟较好。对生物量和叶面积指数的动态模拟及验证结果表明,地上部总生物量动态增长的拟合效果较好。叶面积指数观测值略滞后于模拟值,但总体趋势吻合度较好。     

基于PSR模型的干旱绿洲灌区耕地集约利用评价

以干旱绿洲灌区这一特殊沙漠边缘地带武威市为例,构建基于PSR模型的耕地集约利用评价体系,运用熵值法、极差标准化法及多因素综合评价法来评价耕地集约利用。结果表明:近年武威市耕地综合指数上升明显,从2010年的0.0805上升到2012年的0.1516,并与协调度指数保持一致;不同的区县表现出不同的耕地集约利用水平差异,2012年凉州区耕地集约利用度最高,达到0.5185,天祝县耕地利用度呈粗放状态,前者是后者的3.81倍。利用PSR模型评价结果与研究区的耕地实际利用情况相符,武威市干旱绿洲灌区耕地集约利用水平低,提升潜力很大。     

基于银川地区水质的空心菜营养液配方验证试验

采用深液流(DFT)无土栽培技术,在优选出空心菜水培营养液配方的基础上,于二代节能日光温室内进一步研究验证了NO3-N、P、K、Ca四种元素对空心菜生长势、产量、品质及全氮、全磷及全钾含量的影响。结果表明:采用优选的最佳配方栽培的空心菜,其生长势、根系活力、产量、品质以及全氮磷钾含量均相对高于对照。基于宁夏银川地区水质的水培空心菜NO3-N、P、K、Ca四种元素的最优配方为:9、0.5、4.54、.0 mmol/L。     

毛乌素沙地不同土地利用类型的土壤粒度及有机质特征

在毛乌素沙地选择半固定沙丘地、留茬地、翻耕地及草地4种土地利用类型，采集土壤表层（0~5 cm）和亚表层（5~10 cm）实验样品，测试并分析粒度和有机质的含量变化及其二者之间的相关性。结果表明：① 留茬地、翻耕地和草地的优势粒级为粉粒（0.002~0.05 mm）。表层土壤粉粒含量草地（61.06%)>留茬地（53.09%）>翻耕地（48.28%）；亚表层为草地（61.25%)>翻耕地（49.43%）>留茬地（48.42%）。半固定沙丘地的优势粒级为细砂（0.1~0.25 mm）。其表层含量52.69%，亚表层含量54.53%。② 土壤有机质含量，表层草地（18.75 g·kg-1）>翻耕地（12.53 g·kg-1）>留茬地（11.25 g·kg-1）>半固定沙丘地（8.13 g·kg-1）；亚表层草地（13.36 g·kg-1）>留茬地（13.05 g·kg-1）>翻耕地（12.67 g·kg-1）>半固定沙丘地（7.73 g·kg-1）。③ 土壤粒度与有机质的相关性表现为留茬地、半固定沙丘地的有机质与粉粒呈显著正相关，翻耕地有机质与中砂、细砂呈正相关，反映了翻耕地土壤有机质不稳定且易受其他因素影响。     

基于MTVDI与DDI二元回归模型对毛乌素沙地腹部土壤表层水分的研究

采用温度植被干旱指数法(MTVDI)与荒漠化指数法(DDI),利用2016年4月、9月的Landsat数据对毛乌素沙地腹部的土壤水分进行反演,并与实测的土壤水分进行对比检验,将所反演的土壤含水量图划分为4个等级,基于此分析了2个时期毛乌素沙地腹部的旱情土壤水分分布变化。结果显示：(1)4月份MTVDI指数与0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土层土壤含水量的R²值分别为0.656、0.646、0.637,整体高于9月份R²值0.457、0.436、0.431,MTVDI能够较好地反映毛乌素沙地腹部土壤表层水分,且精度较高;(2)荒漠化指数DDI与MTVDI结合建立二元线性回归模型监测区域土层0~10 cm深度含水量,平均相对误差为10.95 %;(3)4月份,研究区0~10 cm表层土壤含水量5%~10%区域占总面积的53.72%以上,达到了6 256 km²,含水量偏低,需要加强当地水资源管理。     

基于云模型的宁南山区小流域土壤养分综合评价

土壤养分受到各因素的综合影响,也是植被生长繁衍的基础.为了解宁南山区小流域土壤养分状况,文中基于260个采样点0 ～20cm土层实测数据,分析了土壤养分含量特征,选取pH值、电导率(EC)、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)作为评价指标,运用熵权法...     

基于灰色马尔科夫模型的河南省耕地压力状况研究

通过研究河南省1978年~2012年的统计数据,分析了河南省耕地面积在35a内的变化情况和耕地压力状况,应用灰色马尔科夫模型预测了全省未来8a内耕地面积和耕地压力指数。结果表明:1)1978年以来,虽然河南省人均耕地面积持续减少,但由于粮食单产和复种指数的不断提高,耕地压力指数呈波浪式降低的趋势。2)2013年~2020年耕地压力指数进一步降低。可见,通过控制耕地面积减少速度,依靠增加投入和提高农业科技水平是缓解耕地压力状况的根本途径。3)灰色马尔科夫模型能发挥灰色GM(1,1)对长期趋势预测精确的优势,又能发挥马尔科夫预测模型对波动性数据准确的优势,为耕地面积和耕地压力指数的科学预测提供了一种新方法。     

基于季节特征的土壤退墒模型建立与率定

利用河南省南阳市2011—2015年12个墒情站的土壤水分监测资料,分析研究了无增墒情况下土壤含水量消退规律,构建出基于不同季节(夏季、春秋季与冬季)的土壤含水量与衰减系数的数学模型,运用规划求解法率定模型参数,并利用2016—2017年资料对模型进行检验。结果表明,不同季节土壤水分衰竭系数模型分别为α=1.023(1-ω~2/4353)~(1/2)(夏季)、α=1.013(1-ω~2/7005)~(1/2)(春秋季)与α=1.008(1-ω~2/9303)~(1/2)(冬季),所建立的数学模型适用于南阳市相应季节壤土与粘壤土小麦、水稻与休闲地土壤旱情预测,但不适用于夏季与春秋季砂土特别是休闲地砂土土壤墒情预测。     

基于地统计学和GIS的灌区盐渍化土壤制图及评价

利用土壤质地、质地层次组合和总盐含量为指标,进行千旱区盐渍化土壤分类.结合野外调查采样,利用地理信息系统等数字土壤技术,对研究区盐渍化土壤进行制图研究,定量评价土壤质地和盐渍化状况.结果表明:研究区土壤以轻盐化(36g/kg)为主,面积为1 535.7 kM2(64.7% );3种类型盐渍化土壤(全a轻盐化土、表a轻盐化土壤和腰黏轻盐化土壤)的总面积为1517.4 kM2(63.9%),土壤黏粒含量是影响盐渍化的一个重要因素.制作完成的盐渍化数字土壤图为研究区盐溃化土壤的改良及利用提供了基础数据.     

基于MODIS数据的沙漠化地区地下水位遥感监测模型的建立——以毛乌素沙地为例

为了研究沙漠化地区地下水位的分布状况,利用MODIS卫星遥感数据,采用遥感一数学一模型学融合的研究方法,在实地考察沙漠化地区地下水位、土壤水分和其它辅助资料的基础上,通过土壤水分和地下水位的线性方程,提出了基于MODIS影像数据,在土壤中存在毛细管补给条件时,简便、有效地监测沙漠化地区地下水埋深的遥感模型,并在毛乌素沙漠化地区进行了实地验证。结果表明,该模型反演地下水位和实测地下水位之间的相关系数为0.868,误差较小,研究结果符合实际。认为在较大范围且地下水埋深不大于7 m的沙漠化地区,利用MODIS多波段遥感模型监测并评价地下水位分布是可行的。     

基于水分驱动的AquaCrop模型及其研究进展

介绍了AquaCrop模型的原理及基本参数,从模型的校验与应用两方面阐述了该模型的研究进展。指出目前仍缺乏实测数据验证AquaCrop模型对蒸发及蒸腾的模拟效果;AquaCrop模型在严重水分及盐分胁迫下模拟结果精度较差;已开展的模拟研究地域范围窄;由于缺少更复杂的生理子模块,AquaCrop模型不能很好解释水分胁迫对光合产物向籽粒运输分配过程的影响。为了提高模型的模拟精度并进一步延伸模型的应用范围,应完善模型水分及盐胁迫模块,并在较广范围内获取丰富的实测数据对模型开展进一步的校验研究。     

基于空间计量模型的甘肃省耕地流转价格研究

文中以县为基本单元,通过探索性空间数据分析、相关分析和空间计量模型揭示了甘肃省耕地流转价格的空间分布规律及其形成机制。研究表明:甘肃省耕地流转价格在全局空间特征上呈现"西高东低、北高南低"的态势,并表现出显著的"高高-低低"聚类特征;相关分析发现,耕地流转价格与耕地平均质量等别、第一产业比重、粮食播种面积比例、户均耕地面积存在统计和空间上的显著负相关,而与GDP、城镇化率、财政收入、人均GDP、农民人均纯收入存在统计和空间上的显著正相关;空间计量分析显示,耕地平均质量等别对耕地流转价格产生了显著的负向作用,GDP和农民人均纯收入对耕地流转价格产生了显著的正向作用,说明区域耕地质量和社会经济条件的差异是导致耕地流转价格空间分异的主要动力。