Carbon stocks in Scottish peatlands

Various estimates have suggested that the peatlands of Scotland are a significant deposit of fixed carbon. However, these have been based upon rather imprecise estimates of peat depth. Using previously unused archived data, we have mapped peat depth across the country and then used these values to obtain an improved value of the total carbon stock within peatlands, as well as indicating their spatial distribution. We included peat deposits that occur in combination with other soils in soil map units other than 'blanket' or 'basin' peat. We obtained an area-weighted mean peat depth of 2.0 m, which is slightly shallower than previous estimates. Using values of bulk density and % carbon from the Scottish soils database, the total peatland carbon stock came to 1620 Mt, which represents 56% of the total carbon in all Scottish soils.     

不同植被覆盖类型黑土水分动态变化特征

采用中子水分仪定位监测方法,研究黑土区平水年大豆地、草地和裸地3种覆盖类型土壤水分变化特征.结果表明:土壤水分空间垂直动态变化随深度增加而降低,基于变异系数(CV)将土壤水分垂直变化分为4层,即水分速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层.不同覆盖类型下,土壤水循环深度依次为大豆地>草地>裸地,土壤水循环强度依次为草地>大豆地>裸地;3种覆盖类型的土壤剖面含水量在作物生长季节内呈增长型变化特征,裸地0～20 cm土层各时段土壤含水量均高于草地和大豆地;30 cm土层以下土壤水分含量依次为草地>裸地>大豆地.该区土壤储水量主要受降雨调控,3种植被覆盖类型下,土壤水分的总蒸散量依次为草地>大豆地>裸地.     

MODIS数据辅助的GF-1影像晴空光合有效辐射反演

面向农作物产量监测对中高分辨率遥感数据光合有效辐射(photosynthetically available radiation,PAR)反演的实际需求,该文选择山东省禹城市2014年1月至2014年12月共13景GF-1/WFV卫星影像作为数据源,基于中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)地表反射率产品作为辅助数据源,开发了适于业务运行的WFV数据气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)及PAR的反演算法。算法核心是采用6S(second simulation of satellite signal in the solar spectrum)大气辐射传输模型,建立包括AOD在内的大气参数与查找表(look-up table,LUT),结合大气顶层太阳入射辐照度及卫星入瞳处辐射亮度值反演地表反射率数据,通过与WFV蓝光波段地表反射率数据对比获取大气参数。通过反演的大气参数计算400~700 nm连续光谱区间的PAR值,并建立WFV数据离散红、绿、蓝光波段与连续光谱区间PAR的转换系数,实现WFV数据PAR的反演。其中,WFV蓝光波段反射率数据与MODIS地表反射率数据关系、离散到连续谱段PAR的关系可以从美国地质勘探局(United States Geological Survey,USGS)提供的典型地物波谱库数据理论计算获取。利用中国生态系统研究网络(chinese ecosystem research network,CERN)禹城站地面观测值进行验证结果表明,该文提出的算法总体精度达到92.63%,平均绝对误差为14.56 W/m~2,平均相对误差7.37%,具有业务应用的潜力。     

径流冲刷条件下冻融坡面产沙时空分布

为确定冲刷条件下冻融坡面侵蚀产沙时空分布特征,利用稀土元素(REE)示踪技术,采用2个坡度(10°,15°),4个初始解冻深度(2,5,10,15cm),4个流量(4.5,6.5,8.5,10.5L/min)进行径流小区冲刷试验,分析冻融坡面侵蚀产沙时空变化规律。结果表明:相同初始解冻深度条件下土壤侵蚀产沙量随着坡度和流量的增大而增大,坡面第1坡段发生侵蚀最大,占总产沙量的68.24%,第3坡段产沙量一直趋于平稳状态;坡度相同时,侵蚀产沙量随着起始解冻深度和流量的增大而增大;冻融坡面侵蚀产沙量沿坡面方向和沿土壤深度方向逐渐降低;La元素示踪区产沙量随时间变化呈先增大后减小的趋势,其他各稀土元素示踪区产沙量随侵蚀时间变化的趋势与La元素示踪区产沙量的变化趋势基本一致。     

基于时延神经网络的多深度土壤含水率预测

为精准预测大田土壤含水率,并掌握不同深度土壤含水率分布规律,针对大田土壤含水率时序数据的非线性特点及相邻深度土壤含水率间具有较强关联关系,该文建立3层时延神经网络大田多深度土壤含水率预测模型,用以实现对6个不同深度(10、20、30、40、50和70 cm)土壤含水率预测。利用试验法确定预测模型的隐含层节点个数、训练学习算法和训练集样本量。试验结果表明:隐含层使用10个节点,采用L-M(Levenberg-Marquardt)训练算法,采用45%样本集数据作为训练样本,55%作为测试样本集,对所建预测模型进行预测,10和20 cm的预测相对误差小于7%,而30、40、50和70 cm的预测相对误差小于4.5%。因此利用基于时延神经网络的多深度土壤含水率预测模型,可为掌握土壤含水率分布动态变化规律提出一种解决方案。     

基于土壤肥力的江苏省耕作层土壤剥离分区与深度确定

耕作层土壤是农业生产的物质基础,是耕地资源的核心,剥离利用对保障耕地数量和质量动态平衡具有重要意义。该研究在江苏省内收集了来自20世纪80年代的201个代表性土壤剖面及其不同层次有机质、容重、p H值、全氮、全磷、速效钾和土层厚度等属性数据,通过主成分分析确定江苏省耕地肥力差异主控因子,在此基础上运用聚类分析得出江苏省耕地肥力性质差异分区,最后采用显著性检验方法,得出了全省不同分区下耕地耕作层土壤剥离深度。通过研究发现:1)对于所选取的指标体系来看,影响全省耕地肥力性质差异的因素主要有p H值、全磷、全氮含量和容重。2)江苏省耕地土壤亚耕层/犁底层与表耕层肥力相似、性状略差,应考虑剥离利用,而心土层与表耕层、亚耕层/犁底层差异较大,不具有所需的质量,不宜剥离利用。3)全省耕作层土壤剥离深度可分为6个区,分区结果与农业综合区划相类似。4)耕作层土壤剥离深度应区分水田、旱地、菜地,并结合全省不同地区的耕地保护压力、耕地(农用地)年转用量、复垦开发补充耕地面积情况等,实施差别化的管理。可为江苏省耕作层剥离工作提供参考。     

基于Kinect视频技术的葡萄园农药喷施路径规划算法

为实现对葡萄园的精准喷施,减少药品浪费和污染,该文使用微软Kinect融合彩色和深度图像信息,提出了基于样条区域的叶墙区域(leaf wall area,LWA)平均距离计算方法以及基于路径偏差的喷施路径规划方法,并实现了一套软件路径规划算法和硬件喷施实验平台相结合的精准喷施算法及系统。算法首先使用形态学方法对Kinect采集的彩色视频图像进行图像分割,以准确划分LWA区域;进一步结合深度图像,提出基于样条区域的LWA平均距离计算方法,用于准确测算喷施设备距LWA的距离;最后,提出路径偏差及矫正规划方法,引导喷施系统保持最佳行进路径。并且,为了能够对精准喷施算法进行实际检验,设计实现了喷施臂可调的自走式喷施试验平台。试验结果证明,路径规划算法计算的喷施距离和路径偏差与测量值差值及方差都较小,算法结果精确;能够准确测算喷施距离并规划最优路径,实现葡萄园的精准喷施。     

紫花苜蓿田间滴灌毛管布置优化研究

【研究目的】为了进行苜蓿浅埋滴灌技术的推广与示范,确定出适宜的苜蓿优质高产的浅埋滴灌布置方式,通过建立数学模型,利用Hydrus-2D软件模拟田间毛管不同埋深和不同间距下的水分入渗特征,采用大田试验进行验证,与模拟结果进行对比分析。结果表明：HYDRUS-2D模拟结果可靠,可用于模拟苜蓿地下滴灌土壤水分运移规律,鉴于埋深5 cm和埋深20 cm时,间距为60 cm时能获得较优产量,且产量相差不大,且由于埋深为5 cm时更容易进行浅埋作业,建议在该地区采用地下滴灌埋深为5 cm,毛管间距为60 cm的布置方式。     

水泥-生石灰对铬污染土固化效果及微观孔隙特征的影响

为评价水泥和生石灰对铬污染土壤的固化效果及固化土在工程中再利用的可行性,采用固化稳定法进行六价铬污染土壤的修复试验,将重铬酸钾(K_2CrO_7)人工添加至粉砂土以模拟污染土,通过无侧限抗压强度、浸出毒性、核磁共振孔隙和微观三维形貌试验,研究水泥和生石灰对铬污染土的固化效果及其微观孔隙特征。结果表明:固化土强度随龄期增加而显著增加,且达到废弃物的填埋标准,同时随六价铬离子浓度增大强度先增加后稳定或减少;六价铬离子浓度小于900 mg·kg~(-1)时,生石灰掺量对于固化土强度存在阈值为4%,低于4%时随着生石灰掺量增加强度呈上升趋势,浸出毒性降低且达到浸出标准,同时0.1~1μm孔隙占比最高,结构致密;高于4%时随着生石灰掺量增加强度呈下降趋势,浸出毒性波动变化,1~10μm的大孔径增多,结构致密性差,平整度降低。研究表明,掺入合适比例的水泥和生石灰对铬污染土有较好的固化效果,可防控受污染土壤中六价铬浸出和渗透到地下水带来的环境问题。     

沟灌简易量水槽水力性能探究

提出了一种针对小流量的、制作安装简易的量水设备--便携式三角形喉道量水槽.该量水槽的原型过流试验在9种流量(0.90,1.44,1.88,2.36,2.84,3.36,3.92,4.57,4.90 L/s)的自由出流和淹没出流工况下进行,设置于断面形式与田间灌水沟相近的U型渠道内,通过测量量水槽内13个控制断面水位,对水面线、傅汝德数、临界淹没度、测流精度等水力性能进行试验分析.三角形喉道量水槽的过槽流量与上游水深具有良好的乘幂关系,复相关系数达到0.999 5;拟合得出自由出流和淹没出流状态下的水深流量公式,计算流量与实际流量比较,平均误差和最大误差均在5%以内.分析了不同流量工况下傅汝德数变化规律,进而确定了临界水深断面产生的具体位置在喉道段后半段,距离量水槽进口为334~355 mm;该三角形喉道量水槽的临界淹没度稳定,范围为0.80~0.86;单个量水槽的流量适用范围为0.90~5.00 L/s.