应用模糊c均值聚类获取土壤制图所需土壤-环境关系知识的方法研究

在没有土壤普查专家及土壤图的地区,获取土壤环境间关系的知识是基于知识进行预测性土壤制图中的关键问题。本文建立了一套应用模糊c均值聚类(Fuzzyc-means,FCM)获取土壤环境间关系知识的方法:得到对土壤形成发展具有重要作用的环境因子,建立环境因子数据库;对环境因子进行模糊聚类,得到环境因子组合隶属度分布图;根据隶属度值确定野外采样点;将环境因子组合与土壤类型对应,进而提取土壤-环境关系知识。为检验该方法的有效性,应用所得知识进行土壤制图,通过独立采样点对土壤图进行精度评价。本文在黑龙江鹤山农场一个研究区的应用结果表明,该方法仅需要少量的野外采样即可获得有效的土壤-环境关系知识,为预测性土壤制图提供必需的依据,同时也显著提高了野外采样的效率。     

起伏地形下黄淮海地区太阳总辐射的空间分布研究

太阳辐射是地球上最基本最重要的能源,它的变化影响着温度、湿度、降水和大气环流特征等的变化。利用MTCLIM模型模拟了起伏地形下黄淮海地区年太阳辐射总量的空间分布状况,结果表明,在黄淮海地区,年太阳辐射总量的分布大体上呈现由西北向东南的递减趋势;太阳总辐射高值区位于黄淮海地区的西北部和西南少部分地区,低值中心则在沿海地区;影响太阳总辐射的因素主要包括地形地势、气候、纬度高低等方面。该研究可为其他地区太阳总辐射空间分布研究提供方法和技术参考,研究结果可为合理高效利用黄淮海地区的太阳总辐射能源提供科学依据。     

基于像元物候曲线匹配的生长季内河北省冬小麦空间分布识别

及时、准确的农作物空间分布信息是进行作物长势监测、灾害评估与产量估计的基础。传统方法一般在作物收获期前后进行作物的识别，时间上滞后，难以满足农业生产的应用，时空泛化能力差，模型复用程度低。该研究以历史知识为支撑，提出冬小麦像元匹配模型（Pixel-matched Model，PMM）进行冬小麦空间分布提取，旨在生长季内实现冬小麦空间分布的快速提取。研究结果表明，PMM能充分利用作物物候特征变化，排除冬小麦种植物候空间异质性的影响，能够在播种后2个月内实现冬小麦的准确提取，总体精度达到了95.49%，F1分数为0.83，且不随物候曲线的延伸而大幅提高精度。与传统参考曲线模型（Reference Curve Model，RCM）相比，PMM在消除区域内冬小麦生长物候差异方面具有优势，可在年际间实现冬小麦的准确识别，具有较强的时间泛化能力，能够实现冬小麦的自动化识别。     

短坡条件下侵蚀产沙与坡长的关系

采用变雨强人工模拟降雨,选择1~10 m共7个坡长,在5°条件下研究了侵蚀产沙量及其过程与坡长的关系,每个坡长进行干运行和湿运行降雨。结果表明:(1)干运行降雨40~80 min,虽然雨强逐渐减小,但4 m及以上坡长小区的径流含沙量保持较高的水平并出现跳跃,而1 m和2.5 m的小区的径流含沙量在整个降雨过程中较平滑;湿运行含沙量总体上小于干运行,且波动幅度较干运行小。(2)2 h降雨平均含沙量随着坡长的增加而增加,可用二次多项式、幂函数及直线来拟合。(3)侵蚀模数与坡长呈幂函数关系,细沟间和细沟侵蚀模数的坡长指数分别为0.101~0.240和0.757~1.609,表明随着坡长增加,细沟间侵蚀增加较小,而细沟侵蚀增加迅速;干运行的坡长指数均大于湿运行的波长指数。     

坡面薄层水流分离土壤的动力学机理

为探讨土壤分离过程的水动力机理及植被根系对土壤分离的抑制作用,采用变坡实验水槽,系统研究坡度、流量及根系对土壤分离速率的定量影响。结果表明,土壤分离速率是坡度、流量及根系密度的函数;植被根系能显著降低土壤分离速率,草地土壤分离速率均值仅为休闲对照地的30.6%;随根系密度增加,土壤分离速率呈指数关系下降;0～4 kg/m^3为根系减少土壤分离的有效密度区间,在此范围内,根系密度的增加能引起土壤分离速率的急剧降低,超过4 kg/m^3,随根系密度增加,土壤分离速率的降幅并不明显。     

土壤水稳性大团聚体测定方法综述

 湿筛法是测定土壤团聚体粒径分布和稳定性的经典方法。土样在湿润过程中,同时发生了崩解、差异膨胀和物理化学分散作用。已有的湿润方法按湿润速度可分为快速湿润和慢速湿润,按土样所处的气压条件可分为常压湿润和高真空湿润。常压快速湿润过程中,水分沿毛管快速渗入土体,土壤内部封闭的空气被压缩,产生微型爆炸,对团聚体破坏较大;慢速湿润和真空湿润能使团聚体稳定性显著增大。如果是为全面了解土壤团聚体稳定性及粒径分布的信息,可对土样采用常压快速湿润和常压慢速湿润（或真空湿润）2种预湿润。湿筛的作用在于区分不同粒级的土壤颗粒,应尽量减小对团聚体颗粒进一步的磨蚀作用,因此湿筛过程中振动速度不能太快。筛目可以根据实验目的选择。     

规则林地覆盖度照相测量法的精度分析

为定量研究照相法测量规则林地覆盖度中采样策略、相机非垂直拍摄等因素对覆盖度计算结果的影响,该文对河北怀来的一片梨树林进行了实地测量,通过对测量数据的统计计算,利用植被结构生成软件Onyx tree professional重建梨树林场景,采用基于物理的光线追踪算法模拟相机拍摄的照片,提出了规则林地覆盖度照相法测量的采样方案,并通过计算机模拟检验了采样方案。通过精确控制模拟相机的拍摄条件,进一步分析了非垂直拍摄对测量精度的影响。结果表明,相机的非竖直拍摄对覆盖度计算结果的精度有较大的影响,误差最大可达27.9%。该文提出的测量方案为规则林地的覆盖度实地测量提供了参考。     

基于多源遥感数据的三江平原日蒸散量估算

采用FAO Penman-Monteith(P-M)模型,结合多源遥感数据,实现空间尺度上的扩展,对三江平原生长季(5-9月)不同气象条件和不同下垫面条件下的日实际蒸散量进行了估算,并利用波文比观测数据对模拟结果进行了验证.结果表明:(1)观测站日实际蒸散发的模拟值与实测值较为一致,R2达到0.824,RMSE为0.493,研究所采用的基于遥感驱动的PM模型适用于三江平原日蒸散发的估算.(2)生长季内,三江平原的月蒸散发量呈单峰性分布,7月达到峰值;蒸散发量的空间分布与植被盖度和水分供给状况密切相关.(3)净辐射和气温是影响三江平原实际蒸散发的两个主要因子,其次为比湿和风速,此外,降水可以明显增加实际蒸散量,是影响区域蒸散发的关键因素.     

北京山区果园水平阶整地措施的水土保持效益

坡地果树产业已成为北京山区市县农业的重要组成部分.坡地果园坡度大,地表覆盖低,土壤侵蚀严重.水平阶整地是北京山区坡地果园的重要水土保持措施之一,定量测算坡地果园土壤侵蚀速率和水平阶整地措施的水土保持效益对于实现资源环境和经济的可持续协调发展具有重要的实际意义.分别采集北京山区无措施（昌平）和水平阶整地措施（密云、怀柔）后的土壤样品,通过测定137 Cs面积活度换算土壤侵蚀速率,估算北京山区坡地果园水平阶整地措施的水土保持效益.结果表明：昌平、密云和怀柔坡地果园的土壤侵蚀速率分别为5 331、2 494和1 970 t/（km2·a）,水平阶整地措施减少50％的土壤侵蚀量,可起到降低土壤侵蚀的作用;但是由于年久失修,没能完全发挥其应有的水土保持功效.     

中国水土保持措施分类

水土保持措施分类是土壤侵蚀调查、水土保持规划、水土保持措施推广应用、以及效益评价的重要基础.笔者在总结前人研究成果的基础上,提出了水土保持措施分类系统.分类的原则兼顾科学性、适用性和定量化.该分类将我国水土保持措施分为生物措施、工程措施和耕作措施3个一级类,然后再划分出二级和三级类,共包括32个二级类型和59个三级类型.希望该分类系统起到抛砖引玉的作用,能引起对水土保持措施分类更广泛的关注和讨论,不断完善我国水土保持措施分类系统,服务于水土保持实践.