光学与微波遥感协同反演藏北表层土壤水分研究

表层土壤水分是定量干旱监测的重要参量,对干旱区生态环境具有十分重要的意义。在采用归一化植被指数阈值法划分地表覆盖类型的基础上,利用MODIS数据选择适用的光学遥感算法估算土壤水分基准值,以及利用风云三号B星搭载的微波成像仪(Fengyun-3B/MicrowareRadiationImagery,FY3B/MWRI)数据采用微波遥感算法反演土壤水分日变化量,最后构建藏北表层土壤水分协同反演的遥感模型并应用于区域土壤水分的估算。结果表明:光学遥感与微波遥感协同反演的土壤水分含量与实测数据呈显著相关,决定系数达到0.89,均方根误差为0.97,协同反演模型具有较高的反演精度,并且协同反演的结果优于单一遥感源的反演结果。该模型可以较好地适用于藏北地区表层土壤水分的动态监测。     

基于NDVI优化选择的土壤水分数据同化

时间序列上遥感观测数据的准确性会对同化结果有较大的影响.该文以宁夏回族自治区固原市为例,通过北方生产力生态模犁模拟2008年5-7月逐日的土壤湿度,按照不同日期的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)阈值,分别利用MODIS资料计算出基于红光和近红外波段的垂直含水量指数、改进的垂直干旱指数和基于近红外波段和短波红外波段的短波红外垂直水分胁迫指数,和宁夏中南部的气象站实测土壤水分建立关系,并用不同遥感指数反演的土壤水分作为观测值进行同化.结果表明,在作物的不同生长时期,垂直含水量指数、改进的垂直干旱指数和短波红外垂直水分胁迫指数的反演效果不同,基于NDVI优化遥感反演结果,选择准确性更高的反演结果作为同化观测值,能提高同化土壤水分的精度.该研究表明在不同时间段内使用更为准确的遥感监测结果作为观测值进行同化可以提高同化的精度.     

基于表观电导率和Hydrus模型同化的土壤盐分估算

精细刻画农田土壤盐分运移过程对盐渍化精准治理具有重要意义。该文以磁感式大地电导率仪EM38测定的土壤表观电导率作为数据源,利用表观电导率与剖面土壤盐分之间的反演模型作为观测算子,将集合卡尔曼滤波(ensemble Kalmanfilter,En KF)同化方法应用于土壤水盐运移过程模型(HYDRUS-1D),进行滨海盐渍农田周年土壤盐分动态的模拟,并分析了同化过程的敏感性。结果表明:与单纯使用HYDRUS模型相比,En KF同化方法对模型观测算子的更新,有效提高剖面土壤盐分模拟精度,且En KF同化值的精度优于En KF同化模拟值,在同化过程中的调整量亦最大;敏感性分析结果显示土壤盐分同化过程对状态变量集合数大小不敏感,对观测数据误差和引入观测数据的深度较为敏感,观测数据误差水平越高、引入观测数据的深度越浅其误差越大。研究表明基于水盐运移模型和土壤表观电导率数据的EnKF同化方法能提高土壤盐分的模拟精度,为利用多源数据和机理模型进行较大尺度生态过程模拟预测提供了有效手段。     

基于TVDI的山地平原过渡带土壤水分反演——以绵竹市为例

为了对生态脆弱的西部山地平原过渡带进行土壤水分监测研究。以绵竹市为例,利用Landsat8OLI/TIRS影像,获取了陆地表面温度(TS)和归一化植被指数(NDVI),通过温度植被干旱指数(TVDI)建立了土壤水分回归模型进行遥感水分反演,并通过野外采样数据对结果进行精度验证。结果表明:TVDI和土壤水分存在较强相关性(R=0.6553),能较好反映表层土壤湿度;土壤水分整体分布状况表现为西北山地地区高于东南平原地区,过渡带上山地向平原逐渐降低。因此,TVDI能较好反映过渡带土壤水分时空差异,对监测过渡带土壤干湿状况具有理论与现实意义。     

集合卡尔曼滤波数据同化方法改进土壤水分模拟效果

陆面过程模型是连续模拟土壤水分的有效工具,然而输入数据及模型结构本身的不确定性会导致模拟误差在模型运行过程中不断积累。数据同化技术可以考虑模型不确定性,实时修正模型状态变量,进而提高土壤水分的模拟精度。本研究构建集合卡尔曼滤波(En KF,ensemble Kalman filter)数据同化方法,将其集成到水文强化陆面过程模型HELP(hydrologically-enhanced land process)中,对模型中土壤水分及表面温度等状态变量进行优化。模型选取山东位山生态水文观测站2006年的数据进行验证,采用未经同化的模型率定结果作为基准值。结果表明,数据同化后表层、根层、深层土壤水分模拟结果相比基准值均有提高,土壤含水量均方根误差减小30%~50%,证明采用数据同化方法能够有效提高土壤水分的模拟结果。     

基于NDVI分区的全国草地生态系统覆盖区土壤水分遥感反演

为了建立土壤水分遥感反演模型,反演2016年全国草地生态系统土壤水分并分析其时空变化特征,通过结合表观热惯量(ATI)和温度植被干旱指数(TVDI)的混合模型反演2016年全国草地生态系统的土壤水分,并在实测数据与反演结果精度验证的基础上确定归一化植被指数(NDVI)阈值。结果表明:(1)NDVI≤0.2的像元区域,采用ATI模型反演精度较高; NDVI≥0.78的像元上,基于增强型植被指数(EVI)的TVDI反演精度较高; 0.2相似文献   

利用温度植被干旱指数（TVDI）方法反演杭州伏旱期土壤水分

利用MODIS资料构建了杭州地表温度（Ts）-增强植被指数（EVI）的特征空间,拟合了特征空间中的干、湿边方程,计算了温度植被干旱指数（TVDI）,并推导出利用TVDI和干、湿边土壤水分计算土壤含水量的方程。在计算TVDI的过程中,为了减少高程的影响,利用数字高程模型（DEM）对Ts进行了订正;利用同期野外实测土壤湿度数据计算了干边上的土壤水分值,从而反演杭州2006年伏旱期8月份每隔16d的平均土壤含水量。结果表明：①TVDI方法能反演杭州伏旱期土壤表层水分,实测值与预测值之间平均绝对误差在15个百分点左右。②高程校正后的TVDI能更好的反映土壤水分,与校正前相比,平均绝对误差减少5个百分点,基本满足业务需要。     

同化AMSR2数据提高HYDRUS-1D模型土壤湿度模拟精度

同化遥感监测数据提高土壤剖面湿度模拟精度,对区域农业发展等实践与理论领域具有重要意义。该文结合了集合卡尔曼滤波(ensemble Kalman filter,EnKF)方法与HYDRUS-1D模型,同化降尺度后的AMSR2(advanced microwave scanningradiometer2)微波土壤湿度数据,开展榆社、荫城2个实验站点的土壤剖面湿度模拟。结果表明:在2个实验站点,与直接使用HYDRUS-1D模型相比,同化具有一定误差的AMSR2土壤湿度数据对不同深度土壤湿度的模拟精度提高都发挥了作用,尤其是对于同化前模拟方案S1(4月1日站点实测含水量)与S4(4月1日遥感含水量),由于HYDRUS-1D模拟时输入了较少数量的土壤湿度数据,数据同化效果与土壤湿度模拟精度提高更为显著;同化前后不同深度的土壤湿度精度对比结果表明,同化效果随深度增加而逐渐减弱。     

基于多源数据的土壤水分反演及空间分异格局研究

温度植被干旱指数(TVDI)是一种通过反演土壤水分来反映土壤干旱状况的重要方法。在TVDI的基础上引入数字高程模型(DEM)数据对地表温度进行校正,能够减少地形起伏对能量二次分配的影响。用阈值将研究区分割成不同土地利用类型,结合野外同步实测数据,用分段反演模型反演渭-库绿洲土壤水分分布图,并对渭-库绿洲土壤水分的空间格局和分异规律进行分析。结果表明:(1)地形校正后的TVDI能够更好地反映土壤水分状况;(2)土壤水分总体上从西至东,由北向南降低,在绿洲内部较为稳定,在交错带变化较为剧烈,土壤水分垂直变异系数呈现幂函数递减的整体变化趋势;(3)针对研究区不同土地利用类型用分段反演模型进行反演,有效地实现优势互补,总体上提高了土壤水分的反演精度,在区域土壤水分研究中值得关注和应用。     

遥感信息与作物生长模型的区域作物单产模拟

利用外部数据同化作物生长模型提高区域作物单产模拟精度是近年来的研究热点.该文以遥感反演的叶面积指数(LAI)作为结合点,以黄淮海粮食主产区典型县市夏玉米为研究对象,在区域尺度利用全局优化的复合形混合演化( SCE-UA)算法进行了遥感反演LAI信息同化EPIC (environmental policy integra...     

宽皮柑橘移动夹持剥皮力学特性与果皮分离特性试验研究

为了解决目前柑橘剥皮设备,果皮一次剥净率较低,且损伤率较高。需要人工二次剥皮等问题,探索宽皮柑橘剥皮方法,该文以温州蜜柑为研究对象,利用自制的试验平台开展柑橘剥皮试验,对比了不同加载条件(不同剥皮方向、剥皮宽度及剥皮速度)对温州蜜柑的果皮分离过程中拉力值以及果皮分离位移的影响规律。试验结果表明:1)柑橘的剥皮特性具有各向异性,剥皮方向对剥皮特性具有显著性影响(P0.05),沿柑橘轴向方向剥皮,剥离的果皮长度与径向相比长约15%,且剥皮过程果皮能够均匀剥离;2)柑橘果皮分离过程中大致存在3种果皮断裂形态,其中剥离的果皮形态呈对称状,剥皮过程较为平稳;而剥离的果皮形态呈偏移或是果皮边缘带锯齿状,剥皮过程均存在波动过程,果皮呈斜向撕裂,剥离的果皮长度小于正向撕裂的对称状果皮长度;3)剥皮宽度、剥皮速度对柑橘果皮分离的最大拉力值有显著影响(P0.05),对果皮分离位移影响不显著(P0.05),其对剥皮长度影响较小,根据试验指标及自身剥皮设备参数,夹持较宽(采用环割划皮)的果皮,较高的剥皮速度(300 mm/min以上),利于提高剥皮效率。该研究可为宽皮柑橘的机械剥皮加工设备提供一定的理论依据。     

宽皮柑橘对辊式剥皮机的设计与试验

为改善目前宽皮柑橘加工业中以手工去皮为主的现状,提高柑橘剥皮效率,该文根据宽皮柑橘果皮包着宽松,易与果肉分离等特点,设计了一种可以实现快速去皮的宽皮柑橘对辊式剥皮机。柑橘进入设备后,在刮板的带动下翻转向前运动,运动过程中不同形式且相向转动的剥皮辊夹持并撕扯翻起的果皮,从而将果皮从柑橘上整体剥离。该样机主要由机架、传动装置、对辊装置、拨动装置和下料装置等部件组成,具有结构紧凑,果皮分离能力强等特点。试验结果表明:样机可以很好地完成剥皮功能,宽皮柑橘果皮去净率高于97.5%,果肉损伤率低于2.68%,生产率达到202.5 kg/h,基本满足生产需求。该研究可为中国柑橘加工业中自动去皮设备研制和发展提供参考。     

蒸烫处理对宽皮柑橘去皮的影响及作用机制

宽皮柑橘去皮前常采用蒸烫处理以降低去皮难度,在实际加工中由于缺少相关理论支撑,关于柑橘蒸烫去皮的作用机制尚不明了,常存在因蒸烫不当而导致去皮效果差的问题。为了探究蒸烫处理对宽皮柑橘果皮力学特性、组织结构、去皮性能的影响从而明确有效的蒸烫去皮工艺,该研究利用柑橘果皮分离性能测试平台研究了不同蒸烫时间下柑橘的去皮性能,利用果皮拉伸力学特性测试平台分析了蒸烫柑橘果皮的力学特性,基于Ray-CT断层扫描技术研究了蒸烫处理对柑橘外果皮、白皮层、果肉结构尺寸的影响规律,利用超景深显微镜和电子显微镜观察了果皮显微结构的变化。在此基础上,探讨了蒸烫处理对柑橘去皮性能的影响机理。结果表明：蒸烫时间对柑橘果皮分离时的最大拉力、分离位移、果皮的断裂强度、果皮与果肉间孔隙率影响极显著（P<0.01）,分离位移和断裂强度呈正相关,最大拉力和果皮与果肉间孔隙率呈负相关。随着蒸烫时间增加,果皮表面会起皱粗糙,果皮截面果胶化合物发生溶解,薄壁组织细胞和维管束组织坍塌消失,进而果皮与果肉间孔隙率逐渐增大、果皮断裂强度先增大后减小,导致去皮过程中最小拉力减小,分离位移先增大后减小。在蒸烫时间3 min时,最大拉力达到较小值1.59 N,相对于对照组减少了42.8%,果皮不易被拉断,分离位移达到最大值41.81 mm,相对于对照组增加了19.6%,整体去皮效果最好;蒸烫时间超过3 min后,果皮变得绵软易拉断,不利于果皮剥离。该研究为改善宽皮柑橘去皮困难和丰富蒸烫去皮机理提供了理论参考。     

宽皮柑橘剥皮机对辊式剥皮装置工艺参数优化

为了提高宽皮柑橘在机械剥皮过程中的果皮去净率,降低果肉损伤率,该文以桔瓣罐头加工的主要原料温州蜜柑为试验对象,以预处理方式、对辊转速、拨板移动速度作为主要影响因素,利用自行开发设计的剥皮机研究各因素对对辊式剥皮装置剥皮效果的影响。在主要影响因素的单因素试验的基础上再进行正交试验,试验结果表明,预处理方式、对辊转速、拨板移动速度对柑橘果皮去净率影响显著(P0.05),对果肉损伤率的影响较小;运用综合平衡法获得的最佳参数为:热蒸汽加热3 min、对辊转速为60 r/min、拨板移动速度为12.98 mm/s,此参数条件下得到的柑橘机械剥皮果皮去净率为100%,果肉损伤率为1.96%,研究结果可为对辊式柑橘剥皮设备的运行及优化提供技术依据。     

Soil Micronutrients and Citrus Growth

By using nutritional diagnosis of citrus leaves and determining soil micronutrients,the relationship between soil micronutrients and citrus growth in southern China has been studied.Studies showed that there was a significant positive correlation between available micronutrients (such as Zn,Mo,Cu)in the soil and the corresponding nutrients in citrus leaves.Thus,one can roughly learn of the sufficiency or deficiency of certain nutrients in soils by analyzing citrus leaves.Rational spray of Zn B or Mo fertilizer not only improved citrus yields but also increased the total sugar of Satsuma mandarin and of Xinhui orange by 2.9 and 17.2% respectively compared with the control.Spraying Mo fertilizer increased the vitamin C content of Satsuma mandarin juice by 4.7%-8.4%,maturated fruits 7-10 days earlier and gave the peel a brighter color.The ultramicroscopic characteristics of Zn-deficient citrus leaves were investigated under an electron microscope.Results showed that the Zn-deficient leaf cell was characterized mainly by poor cytoplasm,endoplasmic reticula and ribosomes and by big starch grains in the chloroplast.As a result of spraying Zn fertilizer the structure of the cell returned to normal,the cytoplasm became rich and the amount of chloroplast increased.There also appeared a great deal of multiform endoplasmic reticula,thus promoting the photosynthesis of Zn-deficient plants.This provides a cytologico-theoretical basis for fertilization of high-yielding citrus trees.     

Quality and elemental content of citrus fruit from exposed and internal canopy positions 1

Quality and elemental content of fruit from internal tree canopies were compared with those from external canopy positions in 4 citrus varieties: ‘Kinnow’ mandarin; ‘Redblush’ grapefruit; ‘Valencia’ orange; and ‘Lisbon’ lemon. Fruit weight, total juice per fruit, peel fresh and dry weight, and rind thickness of fruit from internal canopies of all 4 varieties were significantly higher compared with external fruit. Mandarin, grapefruit, and orange fruit from external canopies had higher soluble solids and specific gravity. Fruit from internal canopies of all varieties had generally higher peel concentrations (% dry weight) of N, P and K due to a dilution effect, while the opposite condition existed in mandarin when these elements were expressed on a percent fresh weight basis. Peel Mg and S from external fruit were higher in all varieties, expressed as percentages of either dry weight or fresh weight. Nitrogen content of mandarin and orange juice and Ca content of grapefruit and lemon juice from external fruit were significantly higher compared to those from internal canopy fruit. Elimination of fruit quality and mineral variations as a result of canopy positions is recommended by the means of cultural practices.     

Fruit quality and mineral nutrient from exposed verses internal canopy positions of four scitrus varieties

>Quality and mineral content of fruit from internal tree canopies were compared with those from external canopy positions in 4 citrus varities: ‘Kinnow’ mandarin; ‘Redblush’ grapefruit; ‘Valencia’ orange; and ‘Lisbon’ lemon. Fruit weight, total juice per fruit, peel fresh and dry weight, and rind thickness of fruit from internal canopies of all 4 varieties were significantly higher compared with external fruit. Mandarin, grapefruit, and orange fruit from external canopies had higher soluble solids and specific gravity. Fruit from internal canopies of all varieties had generally higher peel concentrations (% dry weight) of N, P and K due to a dilution effect, while the opposite condition existed in mandarin when these elements were expressed on a percent fresh weight basis. Peel Mg and S from external fruit were higher in all varieties, expressed as percentages of either dry weight or fresh weight. Nitrogen content of mandarin and orange juice and Ca content of grapefruit and lemon juice from external fruit were significantly higher compared to those from internal canopy fruit. Elimination of fruit quality and mineral variations as a result of canopy positions is recommended by the means of cultural practices.     

棉秆挤压剥皮剪切力学特性试验

针对棉秆重组材原料疏解剥皮的需要,该文利用自制的棉秆剥皮试验台,以测试剥皮剪切强度为目标,对含水率、取样部位、加载强度3个影响因素进行了中心组合试验,对皮附着长度进行了单因素试验,并将泡水软化棉秆和新鲜棉秆进行了比较.结果表明:取样部位、加载强度对轴向与切向剥皮剪切强度影响显著(P＜0.01);含水率对轴向和切向剥皮剪切强度的影响不显著(P＞0.05),三因素间的交互作用均不显著(P＞0.05);加载强度、取样部位、含水率对棉秆剥皮剪切强度的影响依次由强到弱;切向剥皮方式优于轴向剥皮方式;新鲜棉秆的剥皮剪切强度较小,收获后及时剥皮效果好.该研究可为棉秆疏解剥皮装备的设计提供参考.     

自动反拉式换位夹持苎麻剥麻机设计与参数优化

针对目前普遍使用且依靠人力喂入及反拉的苎麻剥麻机劳动强度大、安全性差、剥麻质量不稳定等问题,该研究以“川苎11号”苎麻为研究对象,设计了一种自动反拉式换位夹持苎麻剥麻机。首先对苎麻茎秆物理尺寸和力学性能参数进行测量,确定采用双夹持机构与同步带夹持输送、电机驱动夹持机构翻转换位、双滚筒反向剥麻的技术方案。进而对剥麻装置、夹持机构等主要部件进行结构设计和理论分析,确定苎麻剥麻机结构和剥麻滚筒转速、反拉速度、喂入角度等工作参数。然后分析苎麻茎秆剥打过程并建立仿真模型,运用ANSYS/LS-DYNA模块对剥麻过程进行单因素仿真试验,分析了木质部去除量、韧皮部损失量等,仿真结果表明,剥麻滚筒转速、反拉速度、喂入角度分别在350～650 r/min、0.2～0.4 m/s、5°～15°范围内时的剥麻效果较好。根据Box-Behnken试验设计方法,开展三因素三水平正交试验,通过方差分析和响应面分析,得出反拉式换位夹持苎麻剥麻机的最优工作参数为:剥麻滚筒转速451.047 r/min,反拉速度0.319 m/s,喂入角度10.728°;样机试验表明最优工作参数下的平均鲜茎出麻率为5.03%,平均原麻...     

辐照与水果保鲜膜剂复合处理柑桔的保藏效应

本文阐述了应用低剂量γ辐照与液态水果保鲜膜剂复合处理柑桔的保藏方法。该法具有增进柑桔贮藏效果、降低贮期腐烂损耗、保持和改善桔果品质和外观的作用。小试表明,经辐照+SM_1和辐照+京2B复合处理的温州蜜柑,在常温下贮藏140天的损耗率分别比相应膜剂处理下降12.9和8.0%、比单一辐照处理下降19.3和15.6%。扩大试验结果表明,该法对温州蜜柑和椪柑的长期贮藏均有效。温州蜜柑和椪柑经复合处理后,常温下分别贮藏125和140天的损耗率为20.6和17.9%,比托布津浸果分别下降5.4和7.6%。通过主要营养成分分析测定表明,复合处理对桔果总糖,总酸、维生素C及氨基酸组分均无不良效应。该法操作简便、成本低廉,有希望作为一种柑桔采后保藏技术在商业上应用。