智能型规模化膜覆盖好氧堆肥系统设计与试验

设计了一种适用于规模化生产的节能环保智能型膜覆盖好氧堆肥系统,主要包括总控系统、风控系统、传感系统和覆膜系统。结合上述各系统的功能性需求,进行了系统整体性设计、功能模块独立设计选型,该系统可实现堆肥关键参数的高精度实时监测、通风供氧的灵活智能反馈控制、多设备无线通讯等功能。利用该系统进行规模化膜覆盖好氧堆肥性能试验,研究结果表明:整个堆肥过程高温时段满足粪便无害化处理需求,堆体氧浓度维持在适宜水平,覆膜工艺下可确保堆体发酵状况良好。从所监测的流量、频率、温度、压力、氧浓度等多元参数和总体性能来看,与传统技术模式相比,该系统智能化程度显著提升,生产能耗和气体产排显著降低。     

复杂防洪系统大规模LP模型扒口分洪运用方式分阶段算法研究

从水库、分蓄洪区及河道调蓄洪的基本原理出发,建立了一个复杂防洪系统的大规模线性规划（ＬＰ）模型。针对隐含着０～１要素、难以拟线性化的扒口分洪问题,提出了判断扒口分洪界点及其相应的分阶段算法的处理方法。实例验算表明,该分阶段算法是可行的。     

农机社会化服务对土地规模经营的影响——基于服务外包和供给的双重视角

为推动土地规模经营的进一步发展,助力小农户衔接大市场,兼顾农机服务供需两方面的研究必不可少。首先,从理论上分析农机服务外包与供给对于农户土地规模经营的作用机制;其次,运用OLS模型实证分析农机服务外包与农机服务供给对于农户土地规模经营的影响,为保证模型结果的可靠性,引入工具变量采用2SLS模型,做进一步分析;最后,选取家庭农机资产作为调节变量,建立调节效应模型,分析农户农机服务外包与供给二者间的关系。结果表明：农机服务外包对土地规模经营存在农户异质性影响,经营规模在(12.62 hm2,25.24 hm2］之间的农户户均农机服务外包环节数最高,达4.08,而经营规模在(0 hm2,12.62 hm2］、(25.24 hm2,37.86 hm2］以及大于37.86 hm2的农户户均农机服务外包环节数分别为3.48、2.29、1.45,表明随着农户经营规模的扩大,农机服务外包环节数呈现倒“U”趋势。农机服务供给对土地规模经营有正向促进作用,显著性系数为0.549;经营规模区间由低到高,其户均服务供给环节数分别为0.1、0.6、1.79和3.6,即随着经营规模的扩大,农户服务供给量也逐渐上升。家庭农机资产可以负向调节农机服务外包对土地规模经营的影响,自购农机与农机服务外包间存在替代关系。     

基于加权算法的空-天遥感升尺度土壤含盐量监测模型

利用无人机-卫星遥感升尺度转换方法可以有效提高土壤含盐量监测精度。以内蒙古河套灌区沙壕渠灌域为研究区,4月裸土期表层土壤为研究对象,分别采用主导变异权重法、局部平均法和最邻近法将试验区无人机4波段影像(0.1m)升尺度至与GF-1卫星(16m)同一尺度,引入3种变量组合作为模型输入变量并利用多元线性回归模型（Multivariable linear regression,MLR）和BP神经网络模型（Back propagation neural networks,BPNN）构建不同数据源关于土壤含盐量的定量监测模型。在此基础上,采用波段比值均值法对GF-1卫星数据进行修正,实现基于卫星因子的研究区土壤盐分升尺度反演。结果表明,经统计指标评价后得出主导变异权重法在4块试验区针对4波段影像的尺度转换效果总体上优于其他2种转换方法;3种无人机-卫星遥感升尺度转换方法中,主导变异权重法监测效果最佳,局部平均法次之,最邻近法效果最差;对筛选得到的2个模型进行升尺度修正,得到验证效果最佳的监测模型为基于混合变量组的多元线性回归模型,其R2v为0.420,RMSEv为0.219%,比直接采用GF-1卫星数据得到的混合变量组多元线性回归模型R2v高0.217,RMSEv低0.013个百分点。本文研究结果可为卫星、无人机多光谱遥感一体化监测裸土期农田土壤含盐量提供参考。     

发展节水灌溉应注意的几个原则性技术问题

21世纪初期，我国将以空前的规模发展节水灌溉事业，计划安排大量的全国性节水灌溉项目。为了合理、高效地开展这些项目的规划、设计、建设与运行管理工作，使其节水效果好、经济效益高，提高出应注意以下五方面原则性的技术问题：节水灌溉的涵义与目的、技术措施体系、尺度效应、效果评估指标体系、主攻方向。并对这些问题进行了具体论述。     

乡镇尺度森林景观格局特征与影响因素定量分析

为更客观、精细地刻画森林生态系统格局的完整性、稳定性和森林资源健康状况,为森林资源源头保护和合理经营管理提供科学依据和决策支持,以河北省易县森林资源清查数据、DEM数据和社会经济资料为基础,运用景观指数、结构方程模型和统计学方法,分析乡镇尺度森林景观类型、数量与分布,研究自然地理、社会经济和土地开发利用主导下森林景观格局特征差异及其影响机制。结果表明,西部山区乡镇森林景观资源优势明显,东部平原乡镇森林资源则较小,森林资源主要分布于海拔100～300 m浅山丘陵区和海拔500～800 m中山区。在景观和类型水平上,斑块密度(PD)、凝结度(COHESION)对地理环境支配和人类活动干扰的响应更大,低破碎化、高连通性、多样化森林景观与高海拔、高起伏度的地形条件关系密切,乡镇耕地和居民建设用地面积占比(PCLA、PRCLA)越大,林地景观破碎化越强和连通性程度越低。平均坡度(MS)、土层厚度(SD)和高差(ED)作为基础性的控制因素,直接影响耕地、居民建设用地占比等方面,间接作用于森林景观格局。在一定的地形土壤条件下,降低人口数量、耕地数量和居民建设用地占比,可降低森林景观格局破碎化,提升森林景观连通性。     

基于像元尺度耕地质量局部空间自相关的基本农田划定

划定永久基本农田保护区是我国农业可持续发展的战略要求,耕地质量是保护区位置选择的重要依据。以湖北省嘉鱼县为例,引入植被指数信息,完善耕地质量综合评价指标体系,通过网络层次分析法确定指标权重,结合局部空间自相关分析结果,分别对基于耕地质量与莫兰指数的基本农田逐像元补划结果进行了分析。研究结果表明,嘉鱼县耕地综合质量在空间上表现出较强的相关性,全域和耕地范围的局部自相关系数分别为0. 864 5和0. 991 6;基于耕地质量和莫兰指数的划定结果在空间上保持高度的一致性,两种方法均优先将空间上呈HH型聚集的99. 97%的像元划入了基本农田保护区;两种方法互为补充,可以为最终决策提供参考。     

退耕还林工程建设对吴起县域植被碳储量的影响

采用标准样地调查结合数据分析的方法研究了吴起县退耕还林工程实施后,人工林的含碳率、碳储量及空间分布特征,结果表明：吴起县9类退耕还林地植被层总碳密度由大到小的顺序为：柠条〉刺槐〉沙棘〉紫穗槐〉臭椿〉山杏〉山桃〉侧柏〉油松,均大于天然草地的总碳密度;吴起县退耕还林12年后植被的总碳储量为152.53万t,是退耕还林前1998年总碳储量的3.2倍,且其空间分布也发生了较大的转变。吴起县退耕还林地的平均碳密度值远低于我国及世界各地森林平均碳密度的一些估计值,各类林地生态系统的碳储量还有很大潜力空间。     

基于电磁感应数据的电导率反演模型研究

【目的】土壤盐渍化是限制新疆南部棉花高产的主要因子,准确获取区域尺度土壤剖面盐分信息。【方法】以南疆阿拉尔垦区为研究区,以田间尺度采集的30个不同盐渍化程度棉田的540个样点的0~0.375、0~0.750、0~1.000 m的土壤剖面电导率数据和对应的电磁感应数据为数据源,采用线性模型和非线性模型分别构建了田间尺度和区域尺度的土壤剖面电导率的电磁感应反演模型,并采用缩减建模样本量方法进一步检验了区域尺度模型的可靠性和稳定性。【结果】多元线性回归(MLR)、偏最小二乘回归(PLSR)和主成分回归(PCR)建模方法的田间尺度模型R²在0.88~0.95,而对应的区域尺度模型R²在0.34~0.53。基于随机森林(RF)、神经网络(NN)和支持向量机(SVM)非线性建模方法构建的土壤剖面电导率的区域尺度电磁感应反演模型R²在0.60~0.85,其中RF模型的精度最高。0~0.375、0~0.750、0~1.000 m土壤剖面电导率的RF反演模型R²分别为0.80、0.85和0.84,相较于线性建模方法的区域尺度模型精度有明显的提高。RF区域尺度模型的样本数量由540个缩减到240个,模型精度没有明显变化,表明采用区域尺度模型,可大幅度降低土壤剖面样本采集数量,从而可显著提高采样效率和降低采样成本。【结论】区域尺度下构建土壤剖面电导率反演模型时,随机森林建模方法效果较优,模型预测能力具有较高的可靠性。     

Cover crop effects on nitrogen load in tile drainage from Walnut Creek Iowa using root zone water quality (RZWQ) model

Studies quantifying winter annual cover crop effects on water quality are mostly limited to short-term studies at the plot scale. Long-term studies scaling-up water quality effects of cover crops to the watershed scale provide more integrated spatial responses from the landscape. The objective of this research was to quantify N loads from artificial subsurface drainage (tile drains) in a subbasin of the Walnut Creek, Iowa (Story county) watershed using the hybrid RZWQ-DSSAT model for a maize (Zea mays L.)-soybean [Glycine max (L.) Merr.] and maize-maize-soybean rotations in all phases with and without a winter wheat (Triticum aestivum L.) cover crop during a 25-year period from 1981 to 2005. Simulated cover crop dry matter (DM) and N uptake averaged 1854 and 36 kg ha⁻¹ in the spring in the maize-soybean phase of the 2-year rotation and 1895 and 36 kg ha⁻¹ in the soybean-maize phase during 1981-2005. In the 3-year rotation, cover crop DM and N uptake averaged 2047 and 44 kg ha⁻¹ in the maize-maize-soybean phase, 2039 and 43 kg ha⁻¹ in the soybean-maize-maize phase, and 1963 and 43 kg ha⁻¹ in the maize-soybean-maize phase during the same period. Annual N loads to tile drains averaged 29 kg ha⁻¹ in the maize-soybean phase and 25 kg ha⁻¹ in the soybean-maize phase compared to 21 and 20 kg ha⁻¹ in the same phases with a cover crop. In the 3-year rotation, annual N loads averaged 46, 43, and 45 kg ha⁻¹ in each phase of the rotation without a cover crop and 37, 35, and 35 kg ha⁻¹ with a cover crop. These results indicate using a winter annual cover crop can reduce annual N loads to tile drains 20-28% in the 2-year rotation and 19-22% in the 3-year rotation at the watershed subbasin scale over a 25-year period.