应用基于PLSR的土壤-环境模型预测土壤属性

土壤-环境模型对于正确理解土壤属性与环境因子间的关系,以及进行土壤属性预测与制图均具有重要的意义。研究区位于陕西省长武县内多年退耕还林还草沟壑区域,采集72个土壤表层样本,选择3/4的样本作为建模集,其余1/4的样本作为验证集;环境因子选择容易获取的地形因子和由遥感影像提取的植被因子和湿度因子,建立基于偏最小二乘回归(PLSR)的土壤-环境模型。结果表明:全氮、速效钾、全钾、有机质与环境因子间均有显著相关性;建立的PLSR模型可解释土壤属性的空间变异从23%(全氮)到27%(全钾);与逐步回归方法构建的模型相比,利用PLSR构建的土壤-环境模型可以更好地表征土壤属性与环境变量间的关系,拟合精度和预测精度也相对较高,说明PLSR建立的模型可以更好地应用于相似区域的土壤属性预测。     

兰州市农村饮用水中硝态氮分布特征及评价

水体硝态氮污染是水污染研究的焦点之一。通过对兰州市7个县区农村98个生活饮用水水样的测定分析,结合国家相关标准(GB5749—2006),对兰州市农村生活饮用水硝态氮含量进行评价,并通过回归分析推断了不同水源类型水体硝酸根与电导率的相关性。结果显示:①兰州农村生活饮用水水体硝态氮平均含量为(5.42±6.63)mg·L-1,合格率为86.73%;②皋兰县、西固区和安宁区农村生活饮用水硝态氮含量无超标现象,榆中县、七里河区、永登县、红古区农村生活饮用水硝态氮含量较高,有不同程度超标现象,合格率分别为77.27%、77.78%、80.00%和83.33%;③不同水源类型水体硝态氮含量存在显著差异:自来水、河水和水库水合格率均为100%;窖水、深井水(>30m)和泉水硝态氮含量较高,合格率分别为92.00%、91.66%和55.56%;浅井水(<30m)硝态氮平均含量最高,为(22.27±10.54)mg·L-1,合格率仅为25.00%;④除水库水和浅井水,其他类型水体硝酸根与电导率呈显著或极显著的正相关性;⑤浅井水中水体硝态氮含量与pH呈显著负相关;⑥浅井水和泉水水体硝态氮含量与农田氮投入量存在显著正相关性。     

锡林浩特草原区27种植物净光合速率影响因素的多因子分析

植物净光合速率的关键影响因子关系到草原生产力的波动和稳定性。实地测定锡林浩特草原22个样地27种共82株植物的光合指标和环境影响因子,采用Pearson相关性分析、多元回归分析、通径分析、决策系数分析等方法,分析各因子与草原植物净光合速率的关系。结果表明:锡林浩特草原区植物净光合速率与气孔导度、蒸腾速率呈极显著正相关,与胞间CO2浓度呈显著负相关;净光合速率与水分利用效率呈线性相关;在影响草原植物的环境因子中,净光合速率随大气相对湿度的增加而增大,而空气温度对净光合速率的影响并不显著;由通径分析可知,水分利用效率、蒸腾速率、气孔导度和大气相对湿度成为影响净光合速率的主要因素。决策系数表明,锡林浩特草原区植物的蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度、胞间CO2浓度4个生理因子是净光合速率的主要决策变量,而环境参数中的空气温度和大气相对湿度,则成为净光合速率的限制性因素。影响草原植物净光合速率的因素有蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度和大气相对湿度。     

典型草地地上生物量遥感反演模型的建立

利用新疆阿勒泰地区富蕴县2011年9月野外典型草地地上生物量采样数据和同期接收的环境减灾卫星(HJ1A-CCD1)的遥感图像数据,分析了归一化植被指数(NDV)I、比值植被指数(RV)I与实测草地地上生物量的一元线性和非线性回归模型,并对不同回归模型进行分析比较。研究表明:植被指数NDVI与实测草地地上生物量之间存在较好的相关性;所建遥感植被指数与草地地上生物量的回归模型中,指数回归模型(y=3.716e26.758x,R2=0.815)最适合于监测草地地上生物量的遥感反演模型,并分析了该区域地上生物量的空间差异性。     

基于时间序列数据的粮食播种面积单产预测模型研究

采用了一种基于时间序列数据的灰色—线性回归模型对广西某市的粮食作物播种面积的单产进行了预测,并将预测结果及预测误差与线性回归模型及灰色GM（1,1）模型的预测结果进行了比较。结果表明,灰色—线性回归组合模型进行粮食作物耕地需求量预测精度较高,具有科学可行性。     

竹片粗铣连续化定向进料系统设计与试验

【目的】针对竹片粗铣前分选定向作业效率低、分选效果差、人工依赖程度高等问题,设计一种竹片粗铣连续化定向进料系统,以实现竹片分选定向的机械化、自动化和连续化。【方法】以破竹去竹节后的竹片为研究对象,提出竹片粗铣连续化定向进料系统技术方案,设计倾斜式振动升运链、阶梯式分离系统、竹青黄面识别和翻转系统及自动送料系统等机械结构。分析竹片振动分选过程、抛送过程的运动特征,建立振动分选过程竹片运动轨迹数学模型、描绘竹片抛物运动轨迹,确定竹片分选定向过程的主要影响因素。选取升运链转速、倾斜角和竹片长度为考察因素,运用三因素五水平二次回归正交旋转组合设计优化试验,以竹片分离率和竹青黄面识别率为评价指标,在福建建瓯中试基地对设备进行测试。【结果】单因素试验结果表明,升运链转速从1.5 m·s^-1升至2.7 m·s^-1,竹片分离率呈先上升后下降趋势;升运链倾斜角由25°增至45°,竹片分离率显著提升;随着竹片长度增加,竹片分离率呈先上升后下降趋势,但相比升运链转速和倾斜角对竹片黏连分离的影响较小。竹青黄面识别率主要受升运链转速影响,升运链转速较慢,识别系统能够获...     

基于无人机影像的冠层光谱和结构特征监测甜菜长势

甜菜是中国北方地区重要的经济作物。快速、准确、高通量的获取甜菜的地上部和块根鲜质量、块根含糖率、叶绿素含量对甜菜生产具有重要意义。该研究采用无人机搭载数码和多光谱相机,获取甜菜叶丛快速生长期、块根及糖分增长期和糖分积累期的数码影像和多光谱影像,提取了冠层的结构特征和光谱特征。选择随机森林回归（Random Forest Regression,RFR）和偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression,PLSR）2种建模方法基于获取的冠层特征,构建甜菜全生育期的地上部和块根鲜质量、块根含糖率和SPAD（Soil and Plant Analyzer Development）值估算模型。研究结果表明,随机森林回归模型和偏最小二乘回归模型对地上部和块根鲜质量、含糖率都做出较好的预测,R2范围分别为0.9～0.94、0.88～0.9,rRMSE范围分别为7.6%～17%、8.8%～20%。对SPAD值的预测均较弱,R2分别为0.66和0.67。为了减小输入变量集的大小以及去掉对预测不敏感的变量,该研究采用置换重要性（Permutation Importance,PIMP）来筛选冠层光谱特征和结构特征中对预测有重要影响的变量。结果表明基于筛选出的重要性特征构建的随机森林回归模型和偏最小二乘回归模型对地上部和块根鲜质量、含糖率都做出较好的预测,R2范围分别为0.89～0.94、0.74～0.91,rRMSE范围分别为7.3%～19%、7.6%～19%。对SPAD值的预测均较弱,R2分别为0.65和0.68。进一步表明随机森林回归模型在精度上略好于偏最小二乘回归模型。同时基于PIMP筛选变量的方法在保持原有精度的同时能实现降低数据收集复杂性的目的。研究结果为基于无人机遥感技术快速、准确监测甜菜长势和估测块根类作物的根部活性物质提供了参考。     

旱作技术对水稻中期群体结构的影响

利用三因素二次回归旋转组合设计探索水稻旱种的施氮量、基肥施氮比例及点播密度对水稻抽穗期群体的有效穗、单茎重的影响。结果表明:适宜的施氮量、基肥施氮比例及点播密度将形成抽穗期群体适宜的有效穗、较高的单茎重和茎鞘重/叶重比值。通过改进旱作技术,可使旱作水稻群体形成适宜的有效穗,个体充分生长,并促进抽穗前群体合成的净光合物质由叶流向茎,形成壮蘖、大穗,并控制叶的生长而实现高产。     

云南省森林火灾发生驱动因子分析及火险区域划分

森林火灾的有效预测是减少火灾所造成损失的重要手段之一。云南省森林资源丰富且植被覆盖率高,易发生森林火灾,加之平均海拔较高,扑救山火难度大、危险系数高。如能有效构建该区域森林火灾发生预测模型,将为我国西南林区森林火灾预防与管理提供科学参考。提取了云南省1999—2019年森林火点数据进行分析,利用ArcGIS 10.7软件,随机建立与火点形成1∶1数据随机点,使数据符合二项分布,对月平均最高气温、月平均降水量、日照时长、海拔等24类驱动因子进行空间信息提取,并用SPSS 25.0软件通过Logistic回归和ROC曲线模型检验方法,分析影响云南省森林火灾发生的主要驱动因子,构建了该地区森林火灾发生预测模型,并验证了该模型适用性,根据ROC曲线坐标确定了最佳阈值,划分了该地区的高火险区域。月平均气压、月平均相对湿度、月平均最高气温、日照时数、极大风速、归一化植被指数值（NDVI）等6类驱动因子,与云南省森林火灾的发生存在显著关系,基于Logistic回归构建的森林火灾发生预测模型准确率可达到82.3%。模型AUC值为0.894,通过计算得出云南省火险划分最佳阈值为0.645。构建的森林火灾...     

杂交紫长茄瑞丰3号优化栽培模式研究

【目的】研究不同施肥措施及栽培密度对茄子新品种瑞丰3号产量的影响,为瑞丰3号紫长茄高产栽培提供科学参考。【方法】采用“416-B”最优混合设计,探讨种植密度和氮、钾、磷肥施用量与瑞丰3号紫长茄产量、利润及产投比的关系,并建立三元二次回归模型,分析各因子对产量形成的影响及相互作用效应。【结果】4个因素对茄子产量影响的顺序依次为氮肥>钾肥>种植密度>磷肥,说明氮肥和钾肥施用量是制约紫长茄产量的主导因素。【结论】在该试验条件下,其最佳栽培措施是：施氮量297.33 kg/ha, 施钾量371.44 kg/ha,施磷量95.68 kg/ha,种植密度36908株/ha,紫长茄最优产量为100937.7±13239.5 kg/ha。