作物需水时空尺度特征研究进展

受气象、土壤和种植条件等客观条件的影响,作物需水时空尺度分布具有明显的时空异质性,致使作物需水的理论和模型具有高度的尺度依赖性。基于此,该文对作物需水时空尺度特征的计算方法及其运用情况作了详细的阐述,并建议在今后作物需水时空尺度特征的进一步研究中,应以试验数据为基础,运用分形、小波、信息熵等复杂性理论,研究作物需水的时空尺度特征,发展既有理论基础又便于应用的区域尺度的作物需水量估算新模式。     

国外作物生长模型区域应用中升尺度问题的研究

系统研究总结了小区或田间尺度上开发的作物生长动力模拟模型应用于更大区域尺度和更高级系统水平时 ,易发生环境变量的时空变异、响应变量的空间归并以及由于空间平均、时间变异和现有模型未考虑的新特性及其新过程时所产生的偏差等升尺度问题 ,归纳并提出有效控制和减小误差的方法     

时空协同的地块尺度作物分布遥感提取

地块尺度作物分布信息清晰直观地反映了农田位置、空间形态等空间细节和种植类型信息,对精准农业管理、种植补贴发放和农业资源调查等具有重要价值.虽然遥感时空协同思路为地块尺度作物分布提取提供了解决方案,但在农田地块提取和时序特征构建方面尚存在不足.该研究基于遥感时空协同的思路,以Google Earth高空间分辨率影像为底图...     

地块尺度的复杂种植区作物遥感精细分类

实现复杂农区作物种植信息的精准、动态监测是中国农业精细化管理面临的迫切需求,而作物种植碎片化和异质性给作物遥感精细分类带来了诸多挑战,该文旨在探索基于高分辨率影像的地块尺度多种作物同步识别方法,以满足实时获取复杂农区作物详细分布信息需要。研究选取武汉市新洲北部为典型区,以WorldView-2影像为数据源,利用ReliefF-Pearson方法优选作物遥感特征,采用人工神经网络、K最近邻和随机森林算法进行作物分类,并对比分析其精度。研究发现：1）RVI、NDVI、相关性和边界长度等12个特征构成了地块尺度作物分类的相对较优特征,可在充分表征影像信息同时降低数据冗余;2）相比于人工神经网络和K最近邻算法,随机森林算法分类精度最高,其总体精度达79.07%;3）以光谱特征差异为作物区分基础,形状和纹理特征的使用能有效改善地块尺度作物分类精度,总体精度可提高4%左右;4）研究所采用的方法体系能有效提升复杂种植区地物分类精度,水稻、棉花、荷等主要作物以及裸旱地、裸水田等地物分类精度均达到了80%以上。研究成果可为复杂种植区作物遥感精细分类提供新的思路和方法借鉴,亦可为作物种植信息精准普查、土地利用精细化管理以及农业产业结构调整动态监测等提供参考。     

Laplace多尺度图像增强去噪算法

针对传统的单尺度图像增强算法的不足,提出了一种基于Laplace多尺度分解的图像增强算法。该算法将图像分为由高频到低频若干个子图像,对每个频道的细节图像进行不同的非线性变换,使得图像中最细微的、对诊断有用的信息得到有效的增强,同时图像又不被过增强,再通过分解的逆过程重建图像。试验表明,该方法能有效提高图像中细节的清晰度并抑制噪声。     

北京耕作土壤重金属多尺度空间结构

为了有效揭示土壤重金属的空间分布特征,为土壤环境质量评价提供科学依据,该研究以北京市耕作土壤中重金属为例,通过地统计学方法分析了重金属空间结构的尺度效应。研究结果表明：土壤重金属Cr、Ni、Zn和Hg的空间结构性对空间尺度有明显的依赖,理论半方差函数的最优性检验进一步表明多尺度套合模型能充分地挖掘和利用土壤重金属Cr、Ni、Zn和Hg的空间变异结构,并且采用多尺度套合模型法对重金属Cr、Ni、Zn和Hg进行克里格插值,其插值效果明显优于单一尺度下的普通克里格插值。因此,多尺度套合模型法能有效地揭示耕作土壤中重金属的空间分布特征。     

滁州市冬小麦生育期作物需水量和降水变化特征

基于1961—2013年滁州市气象数据,运用集合经验模态分解和交叉小波分析,探究了冬小麦生育期需水量和灌溉需水量的变化特征。结果表明:1961—2013年滁州市冬小麦生育期需水量和灌溉需水量均呈增加趋势（增势分别为:2.80,1.48 mm/a）;年代变化上,冬小麦生育期需水量逐渐增大,灌溉需水量大致呈现先减少后增加的变化特征。冬小麦生育期作物需水量和灌溉需水量均呈现明显的多尺度变化特征,表现为多尺度的周期变化特征和趋势变化特征。作物需水量存在2.65,6.63,13.25,26.50 a的周期,灌溉需水量存在3.11,5.89,10.60,26.5 a的周期。研究时段,作物需水量和灌溉需水量与潜在蒸散量呈同相位分布,与降水量呈显著的反相位。     

作物模型与气候模型的连接研究进展

针对目前气候变化对农业影响的大气模型与作物模型尺度差异问题,介绍了气候变化对农业生产影响中气候模型与作物模型相连接的方法,即大气模型的降尺度和作物模型的升尺度连接,指出目前这些方法中存在的问题,并对各方法中常用方式如天气发生器、作物模型区域校正等进行了介绍,最后指出未来的发展方向。     

基于时空滤波Sentinel-1时序数据的田块尺度岭南作物分布提取

为解决岭南地区作物制图中光学影像时空覆盖缺失以及作物种植结构复杂导致不确定性高等问题,以满足对高精度作物制图日益迫切的应用需求。该研究提出了一种基于Sentinel-1的双极化时间序列和作物物候信息建立时空维度典型物候特征的作物分类方法,选择广州市南沙区为试验区,通过XGBoost机器学习算法,实现了田块尺度下的不同作物类型的准确识别及种植面积的精细提取。结果表明：1）相比像素时序特征分类结果,经过雷达时空滤波后的田块时序特征分类方法不仅能有效抑制合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）影像斑点噪声产生,而且总体分类精度和Kappa系数分别提高了12.5个百分点、0.19;2）与仅基于Sentinel-1(VV+VH)时空滤波后的全年时序特征分类方法相比,在分类过程中添加物候特征变量的方法表现出更高的精度,Kappa系数可达0.91,甘蔗和香蕉播种面积提取精度分别达到82.04%和71.01%。研究结果表明中高分辨率SAR影像（10 m×10 m）时间序列结合XGBoost算法和雷达数据时空滤波策略可实现区域作物准确识别及种植面积提取,同时,可从数据源与分类方法上为岭南地区农业遥感应用提供思路,对该地区农业灾害管理和灾后救助具有重要参考价值。     

基于SPAC系统的作物腾发量模型的试验研究

通过田间试验对河北省2004年和2005年棉花、冬小麦和夏玉米不同生育期的冠层温度、地表温度和叶面积指数进行测定,根据能量平衡方程和空气动力学方程,结合当地气象资料推导出作物腾发量模型,并与棉花、冬小麦和夏玉米不同生育期实际腾发量比较发现:作物腾发量模型计算值不仅反映了这3种作物不同生育期腾发量的变化规律,而且与实际腾发量平均值的相对误差2004年分别为8.46%、4.76%和12.85%,2005年分别为3.42%、1.65%和0.84%,因此可以利用作物腾发量模型来计算作物腾发量,该研究为监测土壤墒情和确定作物缺水指标提供了理论依据.     

Priestley-Taylor与Penman法计算参照作物腾发量的结果比较

利用北京气象站50年的气象资料，对两种常用的计算参照作物腾发量的公式——Priestley-Taylor和Penman方法的计算结果进行了比较。年值序列比较显示，Priestley-Taylor结果远小于Penman结果，前者比后者低15%～31%，两者最大相差378.3 mm，最小相差150.9 mm，多年平均相差255.9 mm。对历年逐月序列分析显示，两种方法在7、8月份的结果十分接近，没有显著差异，但其它月份均存在显著差异。造成这种显著差异的原因，既有降雨的影响，又有Penman中空气动力学项的影响，而后者的影响可能更大些。空气动力项与辐射项之比与两种方法的吻合程度呈显著负相关。该比值越大，两种方法的吻合程度越差；反之，吻合程度越好。     

基于多尺度数据集的虫害检测模型

在复杂和密集尺度的农业检测任务中基于Transformer的DETR类模型逐渐崭露头角,但现有的传统量化分析难以深入探究检测模型的优化策略和机制的有效性。为了满足密集小型昆虫的检测和计数的需求,该研究构建了真实场景采集的包含稻飞虱、蚜虫和麦蜘蛛3类小型害虫的多尺度虫害数据集（multi-scale tiny crowded planthopper-aphid-wheat mite pest detection,MTC-PAWPD）,提出基于黏连率和相对尺寸的数据划分方式,将虫害数据集分为密集分布、大尺度、中小尺度和超小尺度4类场景。通过分析DINO模型在特定场景下的性能表现,设计详尽的消融试验方案,以特征与其关键组件查询的可视化试验辅助,验证虫害检测任务性能提高与各个模块之间尤其是与查询相关模块的联系。经试验,模型在MTC-PAWPD测试集上的mAP@50达70.0%,与其他主流模型相比提升2.3个百分点。在4类场景中mAP@50分别达42.5%、79.4%、75.7%和62.4%,在多尺度、密集任务中表现出较强的检测性能。通过针对自身模块的消融和可视化试验证明模型性能提升与Trans...     

粉碎秸秆类生物质原料物理特性试验

为分析秸秆类生物质原料的物理特性,该文选取自然晾晒后(全水分8%左右)的6种不同地区玉米秸秆和5种不同种类秸秆,细粉(粒度0～10mm)后进行物理特性研究。结果表明,粉碎秸秆的自然和振实堆积密度范围分别在37.43～140和48.40～200kg/m3之间,静态和动态堆积角分别在44°～51°和17°～31°之间,与金属、橡胶材料的最大静摩擦系数分别在0.45～0.55和0.51～0.62之间,内摩擦系数在0.53～0.73之间。不同地区玉米秸秆和不同种类秸秆的堆积密度和堆积角均不同,秸秆品种和原料的均匀度对堆积密度有影响,不同种类秸秆堆积密度差异较大。原料的全水分越高,堆积角越大。摩擦特性和流动特性无明显差异。这说明在秸秆原料的压缩、输送、储存等相关装备及工艺路线的设计中,应充分考虑不同地区、不同种类的秸秆原料堆积特性的差异性。该研究为秸秆类生物质原料的利用提供基础数据支撑。     

基于冠层温度的菜心缺水指数模型初步试验研究

以柳叶菜心为研究对象，测试了不同干旱条件下的土壤含水量、空气温湿度和冠层温度等参数，确定了作物缺水指数经验模型的参数，并针对太阳辐射强度对模型做了改进。研制了蔬菜旱情检测系统，利用红外测温仪、土壤含水量传感器等，可以实时测得田间作物的水分亏缺状态，为同类研究提供了测试手段和数据分析方法。     

Towards collection of wild relatives of crop plants in India

A total of 373 species of wild relatives of crop plants representing 120 genera and 48 families were collected from different phytogeographical regions of India during a mission mode sub-project on Sustainable Management of Plant Biodiversity under National Agricultural Technology Project during 1999–2005. Significant diversity representing endemic/rare/endangered species has been discussed in this paper. The information on phytogeographical distribution, life form, economic types and assessment of threat has also been included. Thrust areas for future target collections and conservation have been discussed to serve as reference for management of genetic resources.     

植物体内硅素生物化学作用及机理研究进展

介绍了作物体内硅素生物化学作用的最新研究进展，包括硅素的增产作用机理、植物对硅的积聚、吸收及硅素在作物体内的沉积等方面，并对其未来研究趋势做了展望。     

基于多尺度形态学大豆图像滤波方法

提出了一种基于多尺度形态学滤波算法,用于减少噪声影响从而提高大豆图像质量。首先用多尺度结构元素分别对原图像进行开闭重建运算,构造形态学开闭塔;然后计算相邻尺度形态学开闭重建图像间的差,构造亮特征和暗特征的差异塔;最后根据不同尺度的亮特征和暗特征重建图像。通过一组被不同噪声污染的大豆图像验证该文提出的滤波算法,并采用一些标准的评估方法将该文方法与文中提到的其它滤波方法在不同噪声污染情况下进行比较,试验结果表明本文方法的滤波效果优于其它方法。     

中国北方农牧交错带农作物产量时空格局与情景预测研究进展

中国北方农牧交错带是中国少数关键的生态区域和全球变化响应敏感区域之一,对保持中国北方生态系统的农业生态服务功能起着至关重要的作用,该文从中国北方农牧交错带研究的重要性入手,分析了近年来国内外在农作物产量研究方面的进展,提出北方农牧交错带高时空分辨率的农作物产量分布格局和预测研究存在的问题,阐述了对发展北方农牧交错带高时空分辨率的农作物产量分布格局和预测研究的主要方向和途径,对未来气候变化对该区农业生产力和生态环境的影响具有重要意义。     

地膜覆盖对农作物产量的影响

综合考虑地膜覆盖技术对农作物产量的正面效应和地膜残留对农作物产量的负面影响,构建了地膜覆盖技术对农作物产量影响的评价模型,并以湖北省为例进行了评价。结果表明,湖北省在使用地膜覆盖技术36a后,残膜所造成的农作物减产率将大于由地膜覆盖技术引起的农作物增产率,残膜对农作物产量的负效应再持续16a则可以抵消由于地膜覆盖增温保墒使农作物增加的全部产量。由此可见,从长远来看,在现有残膜回收技术条件下使用地膜覆盖技术是不经济的。