基于MODIS数据温度植被干旱指数干旱监测指标的等级划分

采用2000—2014年每年6—9月的黑龙江省MODIS数据,计算温度植被干旱指数（TVDI）。以过去15 a的全省40个旱作农业站点以旬为单位的土壤相对湿度为研究对象,与MODIS数据得到的TVDI相对应,根据土壤相对湿度的农业干旱等级划分标准,制定TVDI的干旱监测等级。结果显示:TVDI被分为5个等级,TVDI < 0.46为无旱,TVDI在0.46~0.57为轻旱,TVDI在0.57~0.76为中旱,TVDI在0.76~0.86为重旱,TVDI≥0.86为特旱。利用2011年实地测取土壤相对湿度数据对该等级进行验证,结果表明,验证结果准确度达到83%。证实了该等级划分结果的准确性。     

利用改进温度植被干旱指数反演农田表层土壤水分的研究

土壤水分作为土壤的重要组成部分,是气候、农业和生态系统的关键组成要素。快速、大面积和实时地监测土壤含水量,对旱情预报、农田灌溉和作物估产有着十分重要的作用。本文主要结合Landsat 8光学影像数据对地表土壤含水量进行反演,在温度植被干旱指数（TVDI）的地表温度－植被指数特征空间基础上引入分形覆盖度,构建地表温度－分形覆盖度特征空间,从而计算得到改进温度植被干旱指数（ITVDI）,采用研究区实测土壤含水量数据对计算的结果进行对比分析。为了分析TVDI和ITVDI与土壤体积含水量的关系,分别制作TVDI、ITVDI与土壤体积含水量的散点图并分析相关性。研究结果表明:在小麦拔节期内,研究区域大部分地区处于干旱状态,轻旱地区主要分布在研究区西部、北部以及中部的高植被覆盖地区;重旱地区主要分布在城市中心及部分裸露地面和小麦种植地区。TVDI和ITVDI与地表土壤含水量线性相关显著,两者均可表征研究区干旱的实际情况。但ITVDI引入分形植被覆盖度参数,在一定程度上避免干旱指数受到地表覆盖类型的限制,使得ITVDI与实测土壤含水量的相关性和反演精度都高于TVDI。因此,ITVDI能够更好地反映研究区域土壤含水量的状况,更适合高植被覆盖度地区土壤含水量反演。     

温度植被干旱指数反演全国土壤湿度的DEM订正

 用温度植被干旱指数(TVDI)反演土壤湿度的原理,是基于水分蒸发和植被蒸腾对地表温度的降低作用。随高程增加气温降低,气温影响地表温度,因而随高程增加气温对地表温度也有一定的降低作用。用数字高程模型(DEM)对地表温度t s进行订正,可以减少气温对地表温度的影响,使得经过DEM订正获取的TVDI,能更好地反映土壤湿度。订正前后结果的对比分析也表明,经过DEM订正获取的温度植被干旱指数,与实测值有更好的相关性,能更好地反映土壤湿度分布的实际情况。     

基于FY-3 VIRR的温度植被干旱指数在陕西省的应用及其IDL实现

以FY-3可见光红外扫描辐射计（VIRR）L1数据为信息源,对FY-3 VIRR L1数据在陕西省云检测、地表温度、温度植被干旱指数（TVDI）等反演方法进行本地化研究,同时使用IDL程序语言研制了FY-3 VIRR L1数据预处理、云检测、地表温度反演、TVDI指数法反演土壤干旱程度等应用程序,以实现利用温度植被干旱指数（TVDI）对陕西省土壤干旱程度的监测,并对检测结果进行数据反演。反演结果表明,利用FY-3 VIRR L1数据生成的TVDI与20cm土壤相对湿度具有良好的负相关性,相关系数在-0.535左右;TVDI能较好地反映陕西省土壤干旱状况,在延安、关中、陕南的TVDI反演结果与实际旱情一致性较好,但在植被覆盖较差的榆林部分地区,反演结果与实际旱情差异较大。     

基于温度植被干旱指数的黑龙江省20年干旱时空特征研究

为了探讨2000—2019年黑龙江省的干旱时空变化特征,通过利用MODIS的归一化植被指数和地表温度产品计算温度植被干旱指数(TVDI),对20 a的5—9月农业干旱进行了监测。结果表明：(1)从时间上来看,2000—2006年干旱较严重、2007—2013年干旱减弱、2014—2019年干旱震荡减弱,其中2006年、2009年和2015年极端干旱情况最重,年平均干旱有显著减弱趋势而极端干旱未通过显著性检验分析。年内5月是全省干旱最严重时期,6月和9月干旱次之,7月和8月干旱较弱。(2)从空间上来看,根据干旱频率高低强度大小将全省划分为重风险区、中风险区和低风险区,年干旱特征为讷河市、甘南县、齐齐哈尔市、龙江县、林甸县、泰来县、大庆市、肇源县和杜尔伯特县属重风险区,西部地区和宝清县、富锦市、友谊县、集贤县、勃利县和宁安市属中风险区,北部、中部和东北部地区属低风险区。(3)逐月干旱空间特征表现为西部地区、宁安市、勃利县、鸡东县、友谊县、宝清县和集贤县等地区5月干旱发生频率高、强度大,西部部分地区6月持续高频率高强度干旱,大庆市周边及泰来县、龙江县、甘南县、齐齐哈尔市、讷河市等地区9月干旱...     

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。     

条件植被温度指数干旱监测方法的完善

应用NOAA-AVHRR多时段卫星遥感数据,以陕西省关中平原为研究区域,建立了条件植被温度指数干旱监测方法,讨论了植被指数和地表温度特征空间中冷边界和热边界的确定方法。通过气象网站的降水量资料验证了该研究区域1999年以来每年5月上旬的干旱监测结果,结果表明条件植被温度指数与降水量间的相关性随着累计时间的增加而降低,与最近月份降水量的相关性最好,证实了冷边界和热边界确定方法的合理性以及条件植被温度指数是一种可行的、近实时的干旱监测方法。     

利用EOS/MODIS植被供水指数监测锡林郭勒地区土壤湿度

利用锡林郭勒盟13个测墒站0-10cm土壤相对湿度和对应时段MODIS卫星资料,分析植被供水指数(VSWI)与土壤相对湿度间的相关性.结果表明,二者呈极显著的线性关系(P＜0.01),在此基础上建立了基于植被供水指数的土壤相对湿度监测模型.运用该模型反演的土壤相对湿度分布与实测结果基本吻合.从动态监测旱情的变化角度,用植被供水指数(VSWI)监测了锡林郭勒草原在2011年8月旱情的发生、发展和加重过程.说明植被供水指数法适用于植物生长季大范围的干旱监测,通过动态监测,可为及时、准确掌握大范围土壤水分状况和旱情提供决策依据.     

基于植被温度条件指数的克里雅河流域干旱监测研究

干旱是干旱半干旱地区由气候变化和人类生产活动而引起的环境问题之一。区域环境干旱化趋势的研究对该区域生态环境、水资源管理及农业生产有着重要意义。在植被温度条件指数（VTCI）的基础上对克里雅河流域进行干旱监测。结果表明：2005-2010年研究区整体上向干旱化方向发展,由北向南干旱趋势依次增强。其中,南部山区2005年VTCI值为0.696 4,到2010年VTCI值为0.486 4,其变化相差-0.210 0,旱化趋势较为严重;研究区中部的VTCI相差值分别为0.071 3和0.042 6,表现为有轻微干旱程度减弱趋势,变化不明显;北部地区即克里雅河下游地区的VTCI值从2005年的0.121 0减少到2010年的0.075 4,VTCI相差-0.045 6,呈轻微旱化趋势。     

基于遥感温度植被干旱指数的小蠹虫害预警

针对小蠹虫对森林的危害隐蔽强,症状滞后性明显,在其早期发生时进行遥感识别非常困难。该文基于干旱和虫害存在一定的时滞相关性的假设,提出基于温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index,TVDI)预报小蠹危害的方法。以遭受大面积连续干旱和小蠹危害的云南省中部的石林县为案例区,利用Landsat数据,建立归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)-地表温度(land surface temperature,Ts)特征空间,估算逐像元TVDI。基于地面小班调查的虫害等级数据(健康、轻度、中度和重度4个等级),比较不同虫害等级斑块TVDI差异。同时,以持续干旱2011年轻度受害区为例,结合受害前后云南松林NDVI差值(difference of NDVI before and after the forest attacked by bark beetles,d NDVI)表征实际受害程度的方法,建立TVDI与d NDVI的关系,对2012年进行预测。结果表明,2010-2015年,受害区整体呈下降趋势,TVDI由西向东逐渐变大。健康云南松林TVDI显著高于虫害云南松林(P0.05),且虫害越严重,TVDI越小;2011年,TVDI与d NDVI呈显著负相关(P0.05),可以用线性模型进行拟合,拟合决定系数R2为0.322。采用模型对2012年实际发生情况进行预测,得到预测与实测d NDVI均方根误差RMSE为0.237。在整体干旱的环境下,相对湿润的地方小蠹虫害更严重。因此,可以根据TVDI空间分布特征,找出TVDI相对较小的区域,作为虫害可能发生的重点关注区域,该研究对及时发布虫情监测信息有建设性的意义。     

基于ATI和TVDI模型的河北平原土壤湿度遥感反演

为了进一步提高河北平原土壤湿度时空变化的监测精度,本文以MODIS数据和实测土壤相对湿度数据为数据源,按照优势互补的设计思想,联合应用表观热惯量模型(ATI)和温度植被干旱指数模型(TVDI)反演河北平原地区的土壤相对湿度。在3—5月、10—11月采用基于NDVI=0.2阈值分区分方案的反演方法反演河北平原地区的土壤相对湿度,其中在每旬NDVI0.2的区域采用TVDI模型,NDVI≤0.2的区域采用ATI模型,而6—9月单独使用TVDI模型来反演土壤相对湿度值。在1—2月和12月,由于植被覆盖度较低和实测土壤相对湿度数据缺测,采用ATI模型。模拟模型全部通过0.01的显著性检验。研究结果表明,河北平原地区的土壤相对湿度在年内时间变化上呈现两个由升到降的变化周期,第1个周期为12月—翌年6月,其中,12月—翌年3月为上升,3—6月为下降,3月为峰值;第2个周期为6—12月,其中,6—8月上升,8—12月下降,8月为峰值;全年土壤相对湿度的平均最大值出现在8月,最小值出现在6月。土壤相对湿度的空间分布主要受降水、人工灌溉和土地利用方式的影响,冀东和沧州滨海平原同期的土壤相对湿度值高于平原其他部分,春季太行山山前平原和燕山山前平原的土壤相对湿度值相对较高。对3个代表性月份(5月、7月和10月)进行的点对点验证表明,各月遥感反演结果的平均相对误差分别为21.4%、19.25%和22.22%。可见,遥感反演的土壤相对湿度和实测土壤相对湿度具有良好的相关性。将本文研究结果和全部用ATI模型和全部用TVDI模型反演的结果进行对比发现,联合应用ATI和TVDI模型分区反演模型反演的土壤相对湿度的平均相对误差均小于其他两种单一反演模型。     

基于MODIS数据的中亚地区旱情监测及影响因素分析

在全球变暖的背景下，及时准确地进行干旱监测对保障区域生态安全、对"新丝绸之路经济带"沿线各国的经济发展以及农业生产具有重要的指导意义。近年来，世界各地自然灾害频繁发生，中亚地区的干旱问题已成为全球生态环境变化中最显著的问题之一，阻碍了中亚及周边国家社会经济的长期、稳定发展。该研究基于2001-2020年的MODIS地表温度（Land Surface Temperature，LST）和归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）数据建立了温度植被干旱指数（Temperature Vegetation Dryness Index，TVDI）模型，利用趋势分析、MK趋势检验、地理探测器等方法揭示了中亚地区近20 a的干旱时空变化及特征、干旱演变规律并探讨了不同因素（气温、年均降雨量、土地利用类型、人口密度、高程、坡度、坡向）对TVDI的影响。结果表明：1）中亚干旱区TVDI空间分布具有明显的区域特征，呈现出自西南向东北递减趋势，其中66%面积呈干旱显著加剧趋势（P<0.05），34%的面积呈干旱显著减弱趋势（P<0.05），呈现"北部变干、南部变湿"空间变化趋势。其中，哈萨克斯坦的西北部一带旱情加剧显著；2）从旱情年际变化趋势可知，近20 a中亚地区生长季干旱程度略呈加剧趋势，2012年为干旱最严重的年份。TVDI空间分布差异显著，整体呈季节性变化，其干旱等级表现为：夏季>春季>秋季；3）单因子探测结果显示，气温和高程是驱动研究区干旱化形成的主要影响因素，多因子交互作用下，气温和高程、气温和坡度、气温和土地利用、气温与降雨量这4对组合贡献最大。随着全球气候变化、人类活动（植被破环、城市化建设、开垦耕地、过度放牧、工业污染等）持续加剧，近20 a来中亚地区气温逐渐上升，降雨量的减少，导致植被退化，进而导致生态环境恶化、干旱化趋势加剧。该研究可为当地政府及相关部门的旱灾防控提供参考和提升中国应对中亚生态风险及地缘安全影响的能力具有重要意义。     

基于TVDI的沁水煤田地表土壤水分时空演变分析

温度植被干旱指数（Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI）是表征地表干旱的有效指标,其时空格局分析是地表干旱与全球环境变化相互影响下的地表覆被变化的研究内容。以山西沁水煤田为研究区,结合2000—2010年MODND1M和MODLT1M数据,构建了NDVI-Ts特征空间并对干湿边拟合分析。结果表明:近11年来,沁水煤田年平均TDVI均大于0.4,且总体呈显著增加趋势,地表土壤湿度很低,部分区域处于中度和重度干旱之间。年度内,月平均TVDI处于0.5~0.7之间,且7月份TDVI存在明显波动。在空间上,研究区地表土壤湿度分布与地表植被分布基本一致。煤田南部和东部以干旱和极干旱为主,西北山区地带以正常或湿润为主,矿区密集区土壤湿度含量明显低于其他地区,矿井分布附近较其他区域地表干旱现象突出。     

基于植被状态指数的甘肃省2000—2019年干旱时空特征分析

农业发展受干旱影响极为敏感。为了为制定科学的应对措施和干旱缓解措施提供科学依据,利用NDVI作为基础数据,将植被状态指数(VCI)作为表征干旱的指标,通过分析VCI的变化趋势、计算干旱频率和干旱面积占比、分析VCI与降水量的相关性,探讨2000—2019年不同空间尺度甘肃省干旱的时空分布特征,并且结合土地利用类型分析了不同用地类型发生不同程度旱情的可能性。结果表明:甘肃省农业干旱高发于春季,其次是秋季; 空间上以全域性干旱为主,即研究时段内甘肃省干旱面积占比大于50%为主,并呈现西北高东南低的空间格局; 植被状态指数与当月降水量的相关系数最大,达到了0.827; 林地和草地发生干旱的比例最低,未利用地发生干旱的比例最高。综上,甘肃省旱情以全域性干旱为主,且时空分布不均,整体旱情呈现逐渐缓解的趋势。     

应用三种模型对浙江省植被净第一性生产力(NPP)的模拟与比较

运用Miami模型、Thornthwaite模型以及综合模型,计算浙江省植被NPP,并与国际生物学计划(IBP)推荐值进行比较,旨在找出最适用于浙江省的一种植被NPP计算模型;分别分析三种模型模拟的植被NPP的年际及年代际变化特征;利用站点的经纬度、DEM及其衍生数据建立多元回归方程对浙江省植被NPP进行空间插值,并分析其空间分布特点。结果显示:(1)综合模型模拟的浙江省植被NPP与国际生物学计划(IBP)推荐值最接近,为952.722～1376.971g.m-2.a-1,并且NPP随时间呈波动上升趋势;20世纪60-70年代植被NPP增幅最大,为33.31g.m-2.a-1;(2)对于三种模型,北部嘉兴市的植被NPP最小,南部温州市的植被NPP最大;植被NPP的空间分布形态一致,全省范围内均表现为西北低、东南高;(3)比较得出,综合模型在模拟计算浙江省NPP时更具有实用性。     

钙调磷酸酶催化亚基A基因(PPP3CA)在不同品种鸭发育早期肌肉中的表达及其与肌纤维特性的相关性

钙调磷酸酶催化亚基A(protein phosphatase 3 catalytic A,PPP3CA)是PPP3C在骨骼肌中的主要亚型,在肌纤维分化中起重要作用.为研究PPP3CA基因在不同品种鸭(Anas platyrhynchos domestica)发育早期肌肉中的表达规律及其与肌纤维特性的相关性,本研究选用生长速度差异较大的金定鸭和高邮鸭,采用实时荧光定量PCR检测鸭13、17、21、25和27胚龄及7日龄胸肌和腿肌中PPP3CA mRNA的表达水平.结果表明,两鸭种同一肌肉组织中PPP3CA mRNA的表达表现出显著的时间特异性,而品种和性别效应并不显著.两鸭品种胸肌和腿肌中PPP3CA mRNA的表达模式虽不同,但均是在13胚龄(13embryonic day,E13 d)时最高,且在出雏后7日龄时极显著高于27胚龄(出雏前)(P＜0.01).胸肌中PPP3CA mRNA在21胚龄时显著低于其他各胚龄或日龄(P＜0.01);腿肌中PPP3CA mRNA在21胚龄时表达量较高,27胚龄时降到最低,且极显著低于其他各胚龄或日龄(P＜0.01).相关性分析结果显示,两鸭品种腿肌PPP3CA mRNA表达量与本研究前期检测的肌纤维类型、直径、面积和密度等肌纤维特性呈现不同程度的线性相关;两鸭品种胸肌和腿肌PPP3CA mRNA表达量与均与本研究前期检测的类胰岛素生长因子(insulin-like grow factor-Ⅰ,IGF-Ⅰ)mRNA表达量呈显著的正相关(P＜0.05或P＜0.01).初步推测鸭发育早期骨骼肌中PPP3与肌纤维类型和肌纤维生长发育密切相关,与IGF-Ⅰ可能共同参与了对骨骼肌生长发育的调节.本研究结果将有助于了解PPP3在鸭肌肉早期发育中的作用,并为改良鸭肉品质提供理论依据.     

Comparison of humus composition of charred Susuki (Eulalia,Miscanthus sinensis) plants before and after HNO3 treatment

Ando soils (Kurobokudo), which are characterized by the accumulation of large amounts of black humus, are widely distributed in Japan, and the black color is due to the presence of A type humic acids with a high degree of humification (Kumada 1987).     

天然磁铁矿和商用Fe3O4修复Hg(II)污染地下水的模拟研究

目前汞污染地下水修复面临很大的技术和成本挑战,亟需发展修复效果好、经济效益性高的汞污染地下水修复技术和修复材料。通过批量实验和光谱分析探究了天然磁铁矿和商用Fe_3O_4对Hg(Ⅱ)的去除效率和去除机制,并分析了两种材料对模拟地下水中Hg(Ⅱ)的吸附和脱附行为。结果表明,天然磁铁矿和商用Fe_3O_4对Hg(Ⅱ)的去除受pH、Hg(Ⅱ)初始浓度、Cl-等因素的影响;二者对Hg(Ⅱ)的去除均符合准二级动力学模型和Freundlich模型;天然磁铁矿对Hg(Ⅱ)的去除机制主要是羟基络合与物理吸附,而商用Fe_3O_4对Hg(Ⅱ)的去除主要是化学还原与物理吸附。二者对模拟地下水中Hg(Ⅱ)的去除率分别达90%和95%,具有修复Hg(Ⅱ)污染地下水的应用潜力。     

原位合成Ti(C,N)-WC/Ni60A基复合涂层显微结构及性能

针对农机作业中触土刀具易磨损、失效频繁、寿命低、消耗成本高等现状,研究开发了金属表面熔覆陶瓷涂层工艺。采用反应等离子熔覆技术,在Q235B钢表面制备了Ti(C,N)-WC增强Ni60A基复合陶瓷涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合熔覆层的微观结构及强质硬化相的成分、组织、性能进行了分析。研究结果表明:预涂敷层中的钛(Ti)粉、石墨粉、氮化钛(TiN)粉在等离子熔覆过程中原位合成了颗粒状新生相Ti(C,N),且均匀弥散分布在熔覆层中,形成了主要由硬质相、包覆相、粘结相组成的芯-环结构;涂层平均硬度达HV0.51750,最高可达HV0.52040;涂层的磨损机理主要为磨粒磨损,与基体相比,有较好的硬度和耐磨性能,以期为农机刀具材料强化提供参考。