基于野外实测Vis-NIR光谱的土壤肥力估算研究——以湟水流域为例

为探讨野外实测光谱数据对土壤肥力的估算能力,采集青海省湟水流域表层0～20 cm土壤样品220份,同步测量其采样位置的野外实测光谱数据,实验室对土壤养分、机械组成含量以及pH值进行分析。基于上述数据,对野外实测光谱反射率进行多元散射校正(Multiplicative scatter correction,MSC)、SG-一阶导数变换(SG-First Derivative,SG-1st)预处理,采用稳定性竞争自适应重加权采样法(stability competitive adaptive reweighted sampling,SCARS)提取不同土壤养分、机械组成含量以及pH值的特征波段,以偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型对土壤全碳(TC)、有机质(OM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、pH、黏粒(clay)、粉粒(silt)、砂粒(sand)含量进行估算并对比分析,构建土壤养分含量、p H值以及机械组成含量的最优野外实测光谱估算模型。结果表明:通过MSC校正和SG-1st变换能够有效增强野外光谱特征;经SCARS选取的...     

大菱鲆测量性状对体重的影响效果分析

选取了初孵仔鱼90日龄的大菱鲆114尾,测定了全长、体长、头长、吻长、体高、尾柄高、尾柄长和体重等8项性状。采用相关分析和通径分析方法,剔除了与体长有共线性的自变量全长,计算了以测量性状为自变量对体重依变量的相关系数、通径系数、决定系数及相关指数,建立测量性状对体重的回归方程。结果表明,大菱鲆7个测量性状均与体重的相关系数达到极显著水平（P〈0.01）;体长、体高和尾柄高对体重的通径系数达到显著水平,是直接影响体重的重要指标,决定系数分析结果与通径分析结果有一致的变化趋势;所选测量性状与体重的复相关指数为R^2=0.895,是影响体重的主要自变量;多元回归分析建立了体长（X2）、体高（X5）和尾柄高（X6）对体重（Y）的回归方程。     

基于高光谱和激光雷达遥感的水稻产量监测研究

【背景】快速、准确地估算水稻产量对于肥水精确管理及国家粮食政策的制定至关重要。高光谱与激光雷达遥感作为2种不同的主被动监测技术,为水稻长势信息获取提供了多样化手段。【目的】对比2种遥感监测手段在不同生态点的独立数据集中的验证精度,寻求可移植性强的产量估算模型,对水稻长势监测提供理论与技术支撑,及为精确农业提供科学指导具有重要意义。【方法】本研究通过实施3年(2016—2018年)包含不同地点、不同品种与不同氮素水平的水稻田间试验,在抽穗后各时期同步获取点云数据和光谱数据,结合线性回归与随机森林回归来估算产量,探究抽穗后点云数据与光谱数据估算水稻产量的差异;同时评估产量模型在不同数据集的时空可移植性,寻求可移植性强的产量估算模型。【结果】利用点云数据估算产量的精度(R²=0.64—0.69)优于光谱数据的估算精度(R²=0.20—0.58);基于线性回归的产量估算模型,其验证精度明显优于基于随机森林回归的产量模型;产量模型在同一生态点的可移植性更强(不同生态点:RRMSE 16.69%—17.85%;同一生态点:RRMSE 11.37%—12....     

甘薯品种产量性状的稳定性和适应性分析

利用AMMI模型对2005～2006年江苏省甘薯新品种区域试验结果进行分析,评价品种的稳定性和适应性.结果表明:3个乘积项表达的基因型与环境的交互作用主成分效应均达到极显著水平,分别解释交互作用平方和的50.96%、33.7%和10.65%,可合计共解释95.31%互作平方和.宁11-6、南京J51-11和徐62-4属于高产稳产品种;南京00211属于低产稳产品种;南京99-19属于低产不稳产品种;宁27-5和苏渝303属于高产不稳产品种.根据AMMI双标图及互作效应值,宁13-1和苏渝303有相对广泛的适应性,宁13-1对江苏省农业科学院粮食作物研究所试点有特殊适应性,宁27-5对泰兴市试点有特殊适应性,产量较低的南京99-19对涟水县试点有显著的正向互作效应,表现出特殊适应性.就地点环境而言,泗洪县试点最适宜的品种为苏渝303,徐州中心试点对于各品种有较广泛的适应性.     

基于GAM的长江口鱼类资源时空分布及影响因素

根据2006至2017年长江口及其邻近海域鱼类资源调查,运用广义加性模型研究长江口鱼类资源密度与环境因子之间的关系,并对2017年鱼类资源密度的时空分布进行预测。结果显示,春夏秋冬四个季节最佳GAM偏差解释率分别为69.6%、55.9%、51.4%和47.4%,交叉验证回归线斜率的平均效应为0.62～0.88。盐度、水温和溶解氧是影响长江口鱼类资源密度的主要环境影响因子且在不同季节对鱼类资源密度有不同的影响机制。总体上,在春、夏、秋季,盐度与鱼类资源密度之间存在正向相关性;在夏、秋、冬季,水温对鱼类资源密度有显著影响,在秋季与鱼类资源密度之间存在正向相关性;在春、秋、冬季,溶解氧对鱼类资源密度有显著影响,在冬季与鱼类资源密度之间存在正向线性相关。研究表明,2017年夏季鱼类资源密度较高;在长江口南支的自然延伸水域存在鱼类资源密度的相对低值,在崇明岛向海自然延伸方向水域存在鱼类资源密度的相对高值。后续研究将对长江口鱼类资源进行不同生态类型区分,以期更加准确地掌握影响各生态类型鱼类时空分布的环境因素及其时空分布信息。     

基于有限混合模型的山东海域口虾蛄群体体长结构分析

个体大小是渔业资源种群的重要结构特征,一般研究中采用平均个体体长或平均体质量等分析指标,难以充分反应具有多年龄结构和个体生长速度差异的种群组成差异。为研究口虾蛄个体大小组成的时空变化,实验根据山东海域2016年10月和2017年1、5、8月的底拖网调查数据,应用有限混合模型分析了不同性别、不同时间、不同水深口虾蛄个体大小的频率分布特征。结果发现,除秋季外,山东海域口虾蛄均可区分为高、低两个年龄组,同时雌雄体长分布具有一定的差异。从冬季到夏季,雌性口虾蛄中低龄组个体比例先下降后上升,雄性口虾蛄低龄比例则逐渐下降。就不同水深而言,口虾蛄低龄组个体主要集中在近海海域,其比例由近海向远海逐渐减小。各年龄组的近远海分布表现出季节性差异,春季高龄口虾蛄在近海比例最大,由近海向远海比例逐渐减小;夏季高龄组口虾蛄在20～30 m水深比例最大;冬季高龄组口虾蛄比例则由近海向远海逐渐增加。有限混合模型能够较好地对口虾蛄的体长结构进行分析,解析口虾蛄不同年龄组在山东海域的时空分布,对于深入了解口虾蛄种群分布动态和科学的渔业管理具有重要意义。     

基于电磁感应仪数据的南疆棉田土壤电导率反演模型研究

土壤盐渍化是南疆棉田优质高产的主要障碍因素,定额灌溉可有效改良土壤盐渍化,EM38-MK2可快速、动态获取土壤盐渍化数据,适时监测土壤盐渍化,为棉田定额灌溉提供数字依据。针对电磁感应仪(EM38-MK2)的发射圈和接收圈设计了不同采样方案,在同一条田内采集了6个不同时期的土壤表观电导率数据及相应的剖面土样,分析了不同土壤采集方案及土壤含水量对表观电导率模型精度的影响,对比了以单一时期数据建模的局部模型和6个时期整体数据建模的全局模型的反演精度。结果表明,由单点采集电磁感应仪发射线圈位置土样所构建的模型精度更高,稳定性更好,能有效减少由采样带来的误差。当土壤含水量低于10%时,表观电导率与实测电导率之间的相关性较低,决定系数为0.58,反演模型只具备粗略估计实测电导率的能力;当土壤含水量高于10%时,表观电导率与实测电导率具有很好的相关性,决定系数达到0.80以上,反演模型具有较好的预测能力。EMH+EMV多测定模式下表观电导率与实测电导率之间的模型精度高于EMH或EMV单一测定模式,确立EC_h0.375+(EC_h0.75+EC_v0....     

基于EM38-MK2的南疆干旱区表观电导率反演土壤水分研究

土壤水分含量是农田进行定额灌溉的基本参数,南疆地处干旱区,土壤水资源稀缺,实现田间定额灌溉更利于充分利用土壤水分。EM38-MK2快速和高效获取土壤水分含量数据,适时监测土壤水分含量,可成为农田精准灌溉的重要途径。用EM38-MK2测定轻度、中度和重度3个不同程度盐渍化区域土壤0～0.75 m和0～1.5 m的表观电导率,结合同步采集的0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm和80～100 cm土壤剖面剖面及室内测定含水量数据,对比三个不同盐渍化程度表观电导率反演土壤含水率模型精度,比较分区模型和全区模型的反演精度,分析土壤盐分含量对反演土壤含水率精度的影响。结果表明,用EM38-MK2对土壤含水率反演效果在轻度盐渍化表现最好,中度盐渍化次之,重度盐渍化较差。不同深度土层的分区模型精度均高于全区模型精度,分区模型R²为0.73～0.88,RMSE低于全区模型,全区模型各层的RPD均低于1.5,不具备预测能力。土壤盐分含量对土壤水分的反演有影响,并且随土壤盐分含量的增加,反演精度下降。     

数字土壤制图的推理方法对比研究

数字土壤制图是基于计算机技术利用现代空间分析方法获取详细空间属性的土壤制图技术,是当下信息时代对土壤资源类型、数量以及空间分布进行详尽认识的新方法,而推理方法决定了制图效率和结果的可靠性。不同的研究区域必须与推理方法相互匹配,为研究适合小尺度空间范围上的土壤制图方法,本研究选取母质类型、地形因子及遥感光谱指数,在原始土壤图基础上采用面积加权法布设采样点,选用决策树、支持向量机、随机森林三种推理方法获取土壤—环境知识,从而获得研究区的土壤类型空间分布图,并通过实地采样点数据验证比较三种方法的制图精度。研究结果表明:(1)总体上,每种算法得到的土壤类型空间分布结果与原始土壤图高度相似,但相较于原始土壤图,推理得出的土壤图细节信息更丰富;(2)实地采样点验证结果显示,随机森林分类模型的总体分类精度与Kappa系数均优于决策树与支持向量机分类模型,分类结果最佳;且对比三种分类算法推理得到的各土壤类型的用户精度和生产精度,随机森林算法也较决策树与支持向量机两种算法更优。本研究结果可为数字土壤制图中推理方法的选取提供参考。     

基于原位光谱的田块尺度土壤含水量建模及预测

以长年连作的南疆棉田土壤含水量为研究对象,利用带有内置光源的SR-3500型便携式地物光谱仪研究了不同S-G平滑参数、数据组合对土壤水分预测精度的影响。结果表明:SR-3500型便携式地物光谱仪的土壤反射率光谱对含水量有着很好的响应;通过采用21窗格、2次S-G平滑能够使土壤含水量预测精度有所提高;引入实验室配置含水量土样数据与原位数据结合,使模型既有较好的泛化能力又能保证模型精度(R2=0.84,RMSE=22.34 g kg^-1,MAPE=15.38%);对定量模型精度的评价指标决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)进行比较,认为MAPE能够更全面地评价模型综合性能。