咸水灌溉下土壤水盐变化的试验研究

2002年在内蒙古河套灌区红卫节水示范园进行了咸水灌溉试验,分析试验结果得出:咸水灌溉下的土壤经过秋浇后含盐量可以降到咸水灌溉前水平。以荷兰Wageningen农业大学等单位开发的土壤水分大气作物系统模拟软件SWAP为工具,应用示范园的土壤、水、盐分试验资料对模型的参数进行了率定和验证,模型模拟结果和田间试验结果符合较好。     

新疆盐碱地长期利用盐水灌溉土壤盐分变化

在地下水位3～5m、壤质土壤条件下,利用盐碱地时用2～5g/L盐化水灌溉,土壤1m剖面均为脱盐状况。灌溉盐化水15年后,1m土壤残留阴离子浓度较小,多点平均为3.709毫克当量/100克土。其中HCO-3相对较多,1m多点平均为0.404毫克当量/100克土。K++Na+浓度很大,1m多点平均为2.492毫克当量/100克土。这时,土壤1m全盐多点平均为0.248%,在灌溉水矿化度不直接危害作物生长时,不影响耕作和作物正常生长。由此可见,盐化水在盐碱地上无排灌溉,是可行的。     

“上膜下秸”措施对温室土壤水热盐调控试验研究

为了明确温室生产中不同耕作措施的水热盐调控效果,采用温室小区试验方法,以翻耕(CK)、翻耕结合地表覆盖地膜(M)、翻耕结合秸秆深埋(J)为对照,研究了翻耕结合地表覆盖地膜结合秸秆深埋(J+M)措施对温室土壤水热盐动态变化的影响。结果表明,与M、J及CK处理相比,J+M处理全生育期平均土壤含水率可分别提高8.96%、5.45%、14.32%,土壤温度分别提高3.35%、5.21%及8.32%,土壤全盐量分别降低24.44%、19.65%、26.64%,这一结果可为宁夏温室种植实施地膜覆盖与秸秆深埋改良措施提供参考。     

基于迁移学习的无人机影像耕地信息提取方法

随着精准农业技术的发展,对农作物用地信息快速、准确提取的需求越来越高。同时,无人机技术以其方便、高效、具有低空云下飞行能力等优势被广泛应用于自然资源的调查中。但无人机影像普遍光谱信息较为匮乏,因此很难准确、快速地提取出耕地信息。基于此,提出了一种利用迁移学习机制的耕地提取方法(TLCLE)。首先,利用深度卷积神经网络(DCNN)剔除线状地物(道路、田埂等),然后,通过引入迁移学习机制将DCNN特征训练过程中得到的特征提取方法迁移到耕地提取中,最后,将所提方法与利用易康(e Cognition)软件进行耕地提取(ECLE)结果进行对比。研究结果表明:对于实验影像1、2,TLCLE方法耕地提取总体精度分别为91.9%、88.1%,ECLE方法总体精度分别为90.3%、88.3%,2种方法提取精度相当,在保证耕地地块完整、连续性上TLCLE方法优于ECLE方法。     

基于距离反比法的土壤盐分三维空间插值研究

以新疆兵团一块面积约70 hm2的盐碱地为研究对象,采用EM38与土钻取样相结合的方法得到了126个点不同土层(0~200 cm)的1 386个土壤盐分数据,应用三维距离反比法(3D-IDW)对土壤盐分进行了空间插值,探讨了垂向坐标扩大倍数和搜索点数对插值结果精度的影响。结果表明,研究区0~140 cm土层盐分平均含量较高,为1.84~2.11 g/kg,盐分变异较大,而140~200 cm土层盐分平均含量较低,为1.74~1.79 g/kg。所有土层盐分含量的统计特征值(平均值、标准差和变异系数等)均随土层加深而呈现递减的趋势。土壤盐分实测值和估计值的均方根误差随垂向坐标扩大倍数的增大而减小,随搜索点数的增加而增大,其值在0.1~0.4 g/kg范围内变化,当垂向坐标扩大300倍、搜索点数为6个时,插值效果较优。采用确定的参数对研究区的土壤盐分进行了三维空间插值,结果表明土壤盐分空间分布特征与实测值比较吻合,大部分区域土壤盐分含量小于2.5 g/kg,靠近北部和南部边界区土壤含盐量较低,属于非盐化土区,而大于4 g/kg盐化土主要分布在中间和南部局部区域。研究区80%土壤为非盐化土和轻度盐化土,20%为中度和重度盐化土。影响该区盐化土分布的主要因素有灌溉、局部地形、粘土层位置、地下水埋深和矿化度。当不同方向的取样间距相差很大时,选取合适的垂向坐标扩大倍数和搜索点数对保障3D-IDW法的插值结果精度至关重要。     

基于多源数据融合的盐分遥感反演与季节差异性研究

为提高多光谱盐分遥感反演的精度,利用实测高光谱与多光谱进行数据融合,并分析了不同季节盐分遥感的差异性。以河套灌区永济灌域为研究区域,以实测光谱仪测定的土壤高光谱数据和Landsat-8 OLI多光谱数据为基础,通过光谱变换和多元逐步回归方法筛选特征波段和特征光谱指数,构建了春、秋两季土壤盐分多光谱、高光谱反演模型,并利用特征光谱指数的线性回归构建了高-多光谱数据融合反演模型。结果表明:高光谱的反射率总体比多光谱高36. 83%,春季反射率比秋季平均高23. 78%。利用模型中最优变量-特征光谱指数对多光谱模型与高光谱模型进行融合,高-多光谱融合反演模型训练集和验证集R2平均值分别为0. 651和0. 635,RMSE平均值分别为2. 44 g/kg和2. 49 g/kg,精度明显高于对应的多光谱反演模型,其中训练集、验证集的R2平均值分别提高了36. 19%和35. 64%,RMSE平均值分别降低了34. 28%和41. 72%。春季多光谱、高光谱和融合反演模型的精度均高于秋季,其中训练集R2平均值比秋季模型分别提高了6. 03%、6. 05%和4. 40%,验证集R2平均值分别提高了19. 07%、12. 21%和1. 75%。构建的高-多光谱融合模型反演灌域春秋两季平均盐分含量分别为6. 05、5. 97 g/kg,平均相对误差分别为9. 65%和10. 68%,总体上该区域春季土壤主要为重盐化土,秋季土壤主要为中盐化土。     

铜铅镉砷在紫色丘陵农田中的径流迁移

通过天然降雨的径流小区试验,探求铜,铅,镉、砷在土表流、壤中流和固体径流中的含量及迁移量。用实测的元素含量与紫色土区域的径流量推算区域输出量。用盆栽试验中元素的土、水含量平衡关系,评价了水稻生长的元素临界含量是否对水环境造成影响。结果表明,农田污染以稻田最为突出,即使在稻田土壤处于临界含量条件下,其稻田径流水质也能达到国家地面水质三级标准。     

磷钾在红壤中的迁移及扩散系数

以圆形土柱顶部施加ＫＨ２ＰＯ４，模拟磷钾红壤中的一维扩散迁移，并用Ｆｉｃｋ方ｄｃ／ｄｔ＝Ｄ＇．ｄ＾２ｃ／ｄｘ＾２进行描述，对分别培养了３、７、１４ｄ的土柱进行磷钾含量测定，结果表明：磷钾供试红壤中迁移很慢，扩散系数Ｄ＇值很小；钾的很移速率稍快于磷，钾的Ｄ＇值亦稍大于磷。     

光谱技术结合水分校正与样本增广的棉田土壤盐分精准反演

棉田土壤盐分的精准反演对于棉花的种植管理具有重要意义。水分和盐分作为主要环境因素,共同影响棉田土壤的波谱特征,两者之间的耦合关系直接影响土壤盐分的检测分析。为了提高基于光谱技术构建的模型对棉田土壤盐分信息解析的准确性与可靠性,该研究联用可见/短波近红外（400～1 000 nm）和长波近红外（960～1 693 nm）技术,采集不同含水率与含盐量的新疆地区土壤样本的光谱;结合外部参数正交法（external parameter orthogonalization,EPO）,校正不同标样集与不同波段光谱中的土壤含水率干扰信息;引入基于不同卷积步幅的深度卷积对抗网络（deep convolutional generative adversarial networks,DCGAN）,进行样本增广与质量评估;参考三层残差神经网络设计一维卷积神经网络RNet,最终构建基于EPO-DCGAN-RNet的优化模型,用于棉田土壤盐分的反演。结果表明,与传统机器学习方法和基于VGG或EfficientNet结构一维卷积神经网络相比,该研究提出的EPO-DCGAN-RNet方法能够有效地滤除水分对盐分反演的影响、提高模型对特征波段的挖掘能力、降低深度学习算法对样本量的依赖性,并能得到更优的模型预测性能。EPO-DCGAN-RNet的建模集R²和均方根误差分别为0.942、115.420 μS/cm,验证集R²和均方根误差分别为0.910和136.472 μS/cm。研究结果可为新疆棉田土壤盐分快速精准检测提供理论指导和技术支持,有助于促进盐碱地区棉花种植的水肥科学管理。     

调理剂对旱直播稻土壤物理性状、氮素吸收与迁移的影响

常规稻田土壤氮素环境风险较为严重,急需改善稻田土壤物理性状,降低氮素累积,减缓旱直播稻田土壤氮素迁移,提升旱直播稻氮素吸收及产量。在旱直播条件下选用生物炭、腐殖酸调理剂,设计4个处理,即CK(对照)、BC(生物炭24 000 kg/hm²)、HA(腐殖酸1 500 kg/hm²)、BC+HA(生物炭12 000 kg/hm²+腐殖酸750 kg/hm²),研究旱直播稻田土壤物理性状、氮素吸收及迁移状况。结果表明,物理性状方面,BC处理能够显著降低土壤容重5.96%(P<0.05),提升土壤田间持水量10.93%,显著提升>0.25 mm土壤团聚体含量和平均质量直径(MWD),有效改善土壤团粒结构;同时生物量与氮素吸收方面,BC处理能够获得最大总干物质量21 957.67 kg/hm²、稻谷干物质量7 949.17 kg/hm²及氮素吸收量169.42 kg/hm²;氮素迁移方面,BC+HA处理能够显著降低4个土层硝态氮含量...