基于NGO-CNN-SVM的高标准农田灌溉工程施工成本预测

为提高高标准农田项目施工成本的预测精度,控制施工成本在合理范围,减少投资风险,该研究从单体灌溉工程施工成本预测角度出发,通过随机森林（random forest,RF）筛选出高标准农田灌溉工程施工成本的关键影响因素,结合卷积神经网络（convolutional neural networks,CNN）和支持向量机（support vector machine,SVM）两种模型的优点,通过北方苍鹰优化算法（northern goshawk optimization,NGO）对模型里的惩罚因子和核参数进行寻优,构建基于NGO-CNN-SVM的施工成本预测模型。通过辽宁省2018—2023年高标准农田工程中灌溉工程的施工成本数据,选取样本决定系数R²、平均绝对误差MAE、平均绝对百分比误差MAPE和均方根误差RMSE作为精度指标进行分析,结果表明：基于NGO-CNN-SVM的施工成本预测模型在渠道工程中MAE低于0.615万元,RMSE低于0.512万元,R²达到0.968以上,相对误差小于4.210%;在进水闸工程中MAE低于0.610万元,RMSE低于0.536万元,R²达到0.966以上,相对误差小于4.410%;在桥涵工程中MAE低于0.494万元,RMSE低于0.477万元,R²达到0.970以上,相对误差小于3.548%,并相比较于反向传播神经网络,CNN和CNN-SVM模型,NGO-CNN-SVM模型的预测结果均最优。通过特征选择、模型融合、算法优化以及不同模型对比表明NGO-CNN-SVM模型具有更高的预测准确率和泛化性,可为高标准农田灌溉工程施工成本预测提供理论依据。     

三江平原湿地开垦对地表水中可溶性铁分布特征的影响

选取三江平原湿地开垦前后具有代表性的地表水类型,以空间换时间的方法对比分析了湿地开垦对地表水中可溶性铁（WSIFe）含量与形态分布的影响。结果表明,在田块尺度上,湿地地表积水、排水中WSIFe的含量均值分别为2.20、1.75mg·L^-1;开垦为大豆田后地表无积水,排水中降为1.34mg·L^-1;开垦为水田后分别增加为2.76、2.38mg·L^-1,这与使用铁含量较高的地下水灌溉有关。在区域尺度上,虽然湿地开垦导致沼泽性河流中WSIFe含量降低,但目前含量（均值为0.66mg·L^-1）仍高于黑龙江（0.34mg·L^-1）,是黑龙江WSIFe的重要来源;农田排水干渠中WSIFe含量均值为0.42mg·L^-1,也是黑龙江WSIFe的来源之一,但其贡献量低于沼泽性河流;湿地开垦减少了地表水中WSIFe向黑龙江的输出。湿地开垦后地表水中Fe^3＋的相对含量在田块尺度上出现增加,在区域尺度上有所降低,湿地开垦前后地表水中WSIFe的主要存在形态均为Fe^3＋。无论是田块尺度还是区域尺度,湿地开垦后地表水中WSIFe含量的季节变化都与灌溉活动有关。     

减量施肥对冬小麦休闲期农田杂草物种多样性及生态化学计量特征的影响

【目的】分析减量施肥对冬小麦休闲期农田杂草物种多样性及生态化学计量特征的影响,旨在为化肥农药“双减”政策产生的生态环境效应科学评价提供参考。【方法】以陕西杨凌曹新庄试验地冬小麦肥料试验为基础,设置不施肥（CK）、减量施肥（氮（N）、磷(P₂O₅)用量分别为165和122 kg/hm²）和常规施肥（N、P₂O₅用量分别为220和160 kg/hm²）3个处理,测定不同处理小麦产量及夏季休闲期农田杂草的生物量、株高、盖度、多度、频度、丰富度,以及藜、狗尾草和马唐的有机碳、全氮、全磷含量,计算植物多样性指标及生态化学计量比（C/N、C/P、N/P）,研究减量施肥对农田杂草物种多样性及生态化学计量特征的影响。【结果】与对照相比,减量施肥和常规施肥处理均对冬小麦休闲期农田杂草的生物量、株高、盖度、多度、频度有明显影响,冬小麦籽粒产量和杂草生物量增加;施肥处理藜和地锦草的株高和生物量均显著增加,其他农田杂草的株高和生物量总体降低。与对照相比,施肥处理苋的有机碳含量以及藜、狗尾草、马唐和葎草的全氮含量均显著增加,藜、马唐全磷含量显著降低。相较于常规施肥,减量施肥处理狗尾草全磷含量显著降低。与对照相比,减量施肥和常规施肥处理藜、狗尾草和马唐氮磷比和碳磷比总体显著增加,碳氮比显著降低。相对于常规施肥处理,减量施肥处理缓解了藜和马唐氮磷比的增加幅度。与对照相比,施肥处理的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Margalef丰富度指数均显著降低;与减量施肥处理相比,常规施肥处理Pielou均匀度指数与丰富度显著降低。植物β多样性指数表明,常规施肥对小区植物多样性的影响最大。【结论】减量施肥和常规施肥处理冬小麦休闲期农田杂草的物种多样性均明显降低,但减量施肥处理缓解了常规施肥对农田杂草生物多样性和生态化学计量特征的影响。     

基于SVM算法的区域农田灌溉短期用水量预测方法

常规方法对区域农田灌溉短期用水量预测时易出现预测数据误差大,预测过程复杂等现象。设计基于SVM算法对区域农田灌溉短期用水量进行预测。以某沿黄区域位于全景属于黄河流域东南方向一区域农田为研究对象,首先基于SVM算法选择用水量特征,选取一对一的构造方法将农田灌溉短期用水量数据分为两个类别。通过SVM算法中支持向量机分类功能将农田灌溉短期用水量特征子集进行获取,并在此基础上可以根据特征子集通过预测模型进行用水量预测。由于用水量序列波动性较强,将GM(1,N)模型与机器学习算法LSSVR模型相结合来进行用水量预测,并确定模型评价指标。结果证明基于SVM算法的区域农田灌溉短期用水量预测方法误差在允许范围内且在农业中具有可使用性。     

宁夏灌区玉米平播密植模式下的农田蛾类多样性研究

为了解宁夏灌区玉米平播密植模式下田间蛾类昆虫的组成及发生时序动态,对灌区玉米田进行灯诱监测,获得蛾类昆虫标本10科42种。明确了该种植模式下蛾类以夜蛾科(Noctuidae)和草螟科(Crambidae)昆虫为主要类群,优势种为旋幽夜蛾(Discestra trifolii)、草地螟(Loxostege sticticalis)、亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)和小地老虎(Agrotis ypsilon)。刀夜蛾(Simyra nervosa)为宁夏新记录的种类。8月下旬蛾类群落多样性水平最高,Shannon-Wiener指数、均匀度指数、丰富度指数及优势度指数依次为2.509 8、0.868 3、4.492 4、0.089 9。不同阶段蛾类群落相似性水平均很低,其中以7月上旬与7月中旬相似性水平最高,为0.526 3;相异性以6月中旬与7月上旬最高,为0.888 9。     

基于省域数据的我国耕地非农化与经济发展研究

土地利用与社会经济活动关系密切。耕地作为土地的精华,面积变化与经济发展之间呈现出显著的规律性。通过分析我国经济成熟区、经济成长区和经济欠发达区经济差异特征的基础上,以1999年～2002年耕地面积统计数据为基础,采用相对指标(耕地减少率、耕地非农化率)和绝对指标(耕地建设占用总量和人均占用量)考察耕地减少状况,然后将各经济区域与耕地减少状况进行空间相关分析,结果表明,耕地减少率与区域经济发展水平相关性不显著,而耕地非农化率与经济发展之间存在着良好的相关关系,经济成熟区的耕地非农化率最高;耕地建设占用总量和人均占用量也表现出经济成熟区>经济成长区>经济欠发达区的特点。耕地建设占用程度与经济发展水平呈正向变化趋势。建立土地优化配置机制、推进产业结构升级代换是实现耕地非农化库兹涅茨曲线转化的关键措施。     

封育草地与弃耕地土壤碳氮固持及固持速率动态

研究植被恢复对土壤碳氮动态的影响,对了解陆地生态系统碳氮循环,应对全球温室效应具有重要意义。本研究以黄土高原丘陵区封育草地和弃耕地为对象,分别以放牧草地和农田为参照,对比分析了封育14年草地和弃耕地0~300 cm土层土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(STN)储量、固持量及固持速率。结果表明,封育草地和弃耕地显著增加SOC储量,并且二者封育14年后SOC储量相同;在0~200 cm土壤中,封育14年草地与弃耕地STN储量相对于对照并无增加,0~300 cm土壤中,封育14年草地STN储量显著高于弃耕地(P<0.05);弃耕地SOC固持及固持速率显著高于封育草地,封育14年弃耕地SOC固持主要发生在0~140 cm表层土壤;0~100 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著高于封育草地,0~300 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著低于封育草地。以上结果表明,封育和弃耕均可显著提高土壤碳储量,并未明显提升土壤氮储量,弃耕地有较高的SOC固持量及固持速率。     

2006—2015年重庆市农田生态系统碳足迹分析

利用2006—2015年重庆市农业生产统计数据,对全市农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹进行估算、分析,探讨造成碳排放和碳吸收变化的影响因素。结果表明：在所有排放因子中,氮肥的排放量和占比均最高,约为50%,但有逐年下降的趋势,由2006年的51.35%下降到2015年的47.32%;水稻是重庆市第一大农作物,也是生态系统中碳吸收第一大来源,截至2015年,其全生育期碳吸收量达到4.099 5×106 t,占全市农田生态系统碳吸收量的39.16%;农田生态系统碳足迹占同时期播种面积的比例也呈现下降趋势,由2006年的19.78%下降到2015年的17.44%,即农田生产产生的碳排放需要全市约1/5的播种面积来消纳;重庆市农田生态系统处于碳盈余状态,2015年达到了2.727 2×106 hm2,重庆市农田生态系统的碳汇功能逐年提高。     

运城地区农田鼠害的发生与防治

对运城地区农田鼠类种群结构、分布、危害情况进行了调查。结果表明,运城地区农田害鼠种群结构为达乌尔鼠、仓鼠、花鼠、子午沙鼠、黑线姬鼠、岩松鼠、中华鼢鼠,优势种为达乌尔鼠、仓鼠,主要发生在山地丘陵、坡地、旱地,且以小麦、油料作物、果树受害最重。并提出了相应的防治方法。     

黄土高原坡改梯综合效益分析——以燕沟流域为例

 退耕坡地是近年来黄土高原整治生态环境和控制水土流失的关键措施,但对于如何退耕,学术界存在多种不同观点,实践方面存在多种不同模式。以延安燕沟流域坡改梯为例,利用2005年延安站的逐日气象数据和燕沟流域地貌、土壤及土地利用等资料,借助WIN-YIELD软件,对不同地形坡度条件下坡改梯在作物增产、保水减沙效益以及燕沟流域坡改梯实践效果进行模拟、对比和实证分析。结果表明:地形坡度越大,坡改梯作物增产、保水和减沙效益越显著;坡度小于5°的坡耕地可以不进行梯田改造,坡度大于15°的坡耕地应及早实施坡改梯或退耕还林(草)。