基于无人机高光谱遥感的柑橘患病植株分类与特征波段提取

目的 结合传统与现代农业病虫害监测的优缺点,探索通过无人机高光谱遥感技术检测出患病的柑橘植株、通过人工田间调查方式判断其患病种类及患病程度的病虫害监测方法。方法 使用无人机获取原始高光谱图像,经过光谱预处理和特征工程后,采用连续投影算法提取对柑橘患病植株分类贡献值最大的特征波长组合,基于全波段使用BP神经网络和XgBoost算法、基于特征波段使用逻辑回归和支持向量机算法,建立分类模型。结果 基于全波段的BP神经网络和XgBoost算法的ROC曲线下面积(Area under curve,AUC)分别为0.883 0和0.912 0,分类准确率均超过95%;提取出698和762 nm的特征波长组合,基于特征波长使用逻辑回归和支持向量机算法建立的分类模型召回率分别达到了93.00%和96.00%。结论 基于特征波长建模在患病样本分类中表现出很高的准确率,证明了特征波长组合的有效性。本研究结果可为柑橘种植园的病虫害监测提供一定的数据和理论支撑。     

基于CA-Markov模型的锡林河流域土地利用变化及预测分析

研究土地利用变化特征及预测未来土地利用变化的趋势,对经济平衡发展、提高生态环境质量、实现土地资源合理利用具有重要意义。以锡林河流域为研究区,对Landsat 2000、2005、2010年和2015年4期遥感数据进行目视解译,采用土地利用结构分析方法、重心迁移模型和CA-Markov模型,分析研究区16 a间土地利用演变特征,并对2030年土地利用情况进行预测。结果表明:1)2000-2015年,草地、林地和耕地呈波动变化,水域面积缓慢增加,建设用地不断扩张,未利用地面积在不断减少。建设用地、耕地和未利用地重心具有明显的方向性移动,耕地先向南后向北移动,建设用地主要向西北方向扩张,未利用土地重心持续向北移动。2)研究区综合土地利用动态度为5.70％,变化速率较快;锡林浩特市和各苏木土地利用变化速率差异较大,总体表现为中游＞下游＞上游;不同土地利用类型动态度为建设用地＞水域＞林地＞耕地＞未利用土地＞草地,即建设用地变化最快。3)研究区土地利用变化的主要方向为草地和未利用地的相互转换、耕地和草地的互相转换以及建设用地的不断扩张。4)2030年预测结果表明,耕地面积继续增加,速率有所下降,重心向西南方向移动;林地延续之前变化趋势,稳中有升;草地和未利用地面积继续减少,且未利用地重心持续向北移动;建设用地扩张明显,重心向锡林浩特市中心移动,速度减缓;水域有少量增加。CA-Markov模型与土地利用重心迁移模型相结合,实现了对未来耕地、建设用地和未利用土地的迁移方向的预测,可以为研究区提高草地退化防治效果、土地管理政策的制定和实施、城乡建设、土地利用规划等提供理论指导。     

科尔沁沙地土地利用时空演变及空间自相关分析——以奈曼旗为例

利用奈曼旗2000、2006、2012年和2018年4期遥感数据,在ENVI5.3和ArcGIS10.2的支持下,运用土地利用动态变化空间分析模型、空间变化率指数和土地利用程度空间自相关,分析奈曼旗土地利用时空动态演变规律,为科尔沁沙地沙漠化土地治理及生态环境恢复提供参考信息。结果表明:1）各沙漠化土地整体呈逆转趋势,耕地、林草地和建筑用地呈发展趋势,研究区生态环境逐渐好转;2）人口增长、经济发展和政府政策导致耕地和林草地空间变化呈扩展型,各沙漠化土地呈衰退型;3）耕地和林草地与同期其他土地利用类型转化幅度逐年增长,空间变化率指数逐年增加,各沙化土地空间变化率指数逐年下降,仍需坚持生态环境恢复,沙漠化土地重点治理;4）土地利用程度呈高度空间自相关,在空间上的聚集区域固定,高-高值聚集在南部黄土区,面积逐年减少,低-低值聚集在中部沙区,面积减少幅度较小。     

沂蒙山区金银花光合效率对土壤水分的响应

为探索抗旱灌木光合作用效率对土壤水分的响应特征与阈值效应,以沂蒙山区优势灌木金银花为材料布设盆栽模拟试验,通过人工灌水与植物自然耗水的方法进行控水处理,在不同水分梯度下测定分析了金银花的光合作用参数,并对土壤水分有效性进行了分级。结果表明:1）金银花叶片净光合速率（P_n）和水分利用效率（WUE）对土壤相对含水量（RSWC）具有明显的阈值响应规律,当RSWC分别为79.59%和47.43%时,金银花P_n、WUE达到最大值。当RSWC=29.71%时,制约光合效率的主要因子由气孔限制转为非气孔限制。2）确定了金银花光合作用的5个特征水分阈值:P_n水分补偿点、P_n水分均值点、P_n水分饱和点、WUE水分均值点和WUE水分高效点。同时,将金银花的土壤水分有效性划分了5个等级:高产高效水、高产中效水、中产高效水、低产低效水和无产无效水。3）田间水分管理时,为维持金银花较高的光合作用水平,应维持的土壤水分范围为:42.38%≤RSWC≤96.05%,避免土壤水分低于29.71%。研究结果可为沂蒙山区干旱逆境下金银花的风险诊断和田间水分管理提供科学依据。     

田园综合体建设初期土地利用效益综合评价——以鲁家村为例

以鲁家村田园综合体项目为例,构建田园综合体土地利用效益评价指标体系,综合运用层次分析法和变异系数法组合确定指标权重,并从社会效益、经济效益、生态效益3方面对其土地利用效益进行综合分析,以期为田园综合体建设提供借鉴。结果显示:鲁家村田园综合体建设初期土地利用效益评价中,社会效益、经济效益、生态效益所占比重依次减小。鲁家村土地利用效益在田园综合体规划实施后有较大提升,社会效益、经济效益于2016—2017年增幅较大,2017—2018年增幅较小;生态效益在2016—2018年总体呈现稳定小幅增长。总的来看,鲁家村田园综合体建设对当地社会发展、经济提升、生态保护等均有正向影响,且在短期内社会效益、经济效益显著,而生态效应提升不明显。     

1957-2017年京津冀主要作物水分利用效率及节水潜力分析

水资源短缺以及农业用水效率不高制约着京津冀一体化国家战略的实施。【目的】提高主要作物水分利用效率,缓解京津冀地区农业水资源矛盾。【方法】基于FAO推荐的Penman-Monteith公式及有效降水计算公式估算了1957-2017年京津冀地区冬小麦、夏玉米的耗水量及水分利用效率以及冬小麦、夏玉米的节水潜力。【结果】冬小麦、夏玉米水分利用效率呈逐年线性增长趋势。冬小麦、夏玉米水分利用效率仍有20%~30%的提升空间,在产量不变的前提下,京津冀地区可节约水量43.6亿~60.4亿m^3。冬小麦节水潜力高于夏玉米。【结论】可通过改善土壤条件,优化灌溉管理以及秸秆覆盖等措施提高冬小麦及夏玉米的水分利用效率。     

氮肥减量后移对喷灌玉米产量和水氮利用效率的影响

【目的】优化井灌区田间水肥管理。【方法】试验于2018年6—9月在河南省许昌灌溉试验站进行,以当地主栽玉米品种登海3737(P1)和豫单9953(P2)为试验材料,设置3种施肥调控方式,分别为当地传统施肥模式CK(N、P2O5、K2O施量分别为315、75、75 kg/hm^2,全部基施),优化模式F1(N、P2O5、K2O施量分别为225、75、75kg/hm^2,40%三叶期和60%拔节期追肥),优化模式F2(N、P2O5、K2O施量分别为225、75、75kg/hm^2,30%三叶期、30%拔节期和40%大喇叭口期追肥),研究了喷灌水肥一体化下氮肥减量后移对不同品种夏玉米生长发育、产量和水分利用效率的影响。【结果】增加施肥频次和施肥时间后移可提高玉米叶面积系数(LAI)和延缓叶片衰老,增加玉米干物质累积量以及最大生长速率。喷灌水肥一体化(F1、F2处理均值)较传统施肥籽粒产量提高7.8%,耗水量降低11.9%,水分利用效率(WUE)提高22.2%,籽粒氮肥偏生产力(PFPY)提高51.1%,生物量氮肥偏生产力提高49.2%。登海3737干物质累积、最大生长速率、WUE和PFPY的均值较豫单9953分别增加2.8%、7.7%、8.5%和8.6%,最大生长速率出现的时间没有差异。豫单9953干物质积累快增期持续时间比登海3737增加5.3 d。不同品种之间产量和构成要素差异极显著。登海3737平均产量为11 319 kg/hm^2,较豫单9953增产8.4%,其中穗长、百粒质量对产量贡献较大,分别提高22.5%和18.2%。【结论】本研究中,F2处理为最佳施肥模式,即N、P2O5、K2O施量分别为225、75、75 kg/hm^2,施肥配比为30%三叶期、30%拔节期、40%大喇叭口期。     

基于灰色-BP神经网络模型的多情景交通用地需求预测——以长江中游城市群为例

为探索科学预测区域交通用地需求的合理途径,指导国土空间规划编制中交通用地规模的划定,拟通过灰色-BP神经网络模型识别主要社会经济影响因素,以长江中游城市群为例,在预测其远景交通用地需求规模的同时,基于城市群发展的阶段特征选取典型城市群样本设置3类情景,对不同情景下的交通用地需求分别进行预测。结果表明:1)城镇化水平、产业结构高度化程度和劳动力资源禀赋是当前影响长江中游城市群交通用地需求的主要社会经济因素。2)通过系统仿真试验对比不同方法的交通用地需求预测结果,可以发现基于灰色-BP神经网络模型的预测方法精度较高,误差较小,该预测方法对于区域交通用地规模的预测具有一定的适用性。预测得到的长江中游城市群2020和2030年交通用地需求分别为31.22万和49.07万hm2。3)不同情景下长江中游城市群交通用地需求预测结果存在明显差异,底线情景可作为划定交通用地规模的底限,一般情景可作为基准,极限情景可作为红线,长江中游城市群交通用地合理规模应以基准为参考,介于底线和红线之间。     

1990—2015年内蒙古高原土壤风蚀时空差异特征

基于RWEQ模型定量反演了1990-2015年内蒙古高原不同季节土壤风蚀模数,分析不同季节土壤风蚀差异,揭示植被覆盖对土壤风蚀的响应阈值。结果表明:不同季节土壤风蚀量差异较大,春季、夏季、秋季、冬季土壤风蚀量比例为5.42∶1.00∶1.36∶3.00;土地利用/覆盖状况对土壤风蚀具有重要的影响,不同季节有明显差异,植被覆盖退化后土壤风蚀模数增大,反之降低了土壤风蚀模数,尤其春季中、低覆盖度草地相互转化对土壤风蚀的作用明显;植被覆盖达到75%时可有效抑制土壤风蚀,春季与冬季低覆盖度植被对抑制土壤风蚀作用敏感于高覆盖度植被,当植被覆盖度达20%~25%时可迅速降低土壤风蚀模数。     

冀南地区巨峰葡萄高产高效管理规程

本文针对冀南防寒地区巨峰葡萄管理方式进行了调研统计,根据葡萄的产量和表现,系统地对巨峰葡萄高产、优质、高效的管理技术进行了研究,总结了一套高产高效的管理规程,主要包括秋季剪枝、冬季防寒填埋等栽培管理、养分管理、病虫害防治等方面内容,以期为种植户提供参考。