ASTER遥感数据在矿区生态损害现状监测中的应用

德兴铜矿矿山多年开采对矿区生态环境造成极大的损害,为维护矿区可持续发展,生态损害现状调查尤为重要。利用ASTER数据结合野外实测各类地物反射光谱曲线,利用矿物指数提取矿区重金属和粘土污染;采用差值法提取水体污染状况;采用NDVI彩色密度分割法提取矿区植被污染信息。研究表明,铜矿区生态损害现状甚为严重,利用遥感手段监测矿区生态环境是完全可行的。这为矿区土地复垦与生态修复提供了技术支持和决策依据。     

基于无人机遥感影像的玉米冠层温度提取及作物水分胁迫监测

针对当前无人机热红外遥感提取冠层温度不准确、监测作物水分胁迫状况精度不高的问题,该研究以不同水分处理的拔节期夏玉米为研究对象,利用无人机获取试验区域热红外和可见光图像资料,分别采用Otsu算法、EXG-Kmeans算法和Otsu-EXG-Kmeans算法获取冠层区域图像,并对提取结果进行精度评价,而后采用最优算法求得对应作物水分胁迫指数（Crop Water Stress Index,CWSI）,通过分析CWSI同土壤含水率相关关系以及CWSI日平均变化趋势来监测玉米水分亏缺状况。结果表明：1）相比于其他方法,Otsu-EXG-Kmeans算法对冠层温度提取精度更高（用户精度为95.9%）,提取的冠层温度更接近实测温度（r=0.788）,可以准确获取图像冠层温度。2）相比于冠层温度,CWSI与土壤含水率的相关性更高（r= -0.738）,CWSI日平均变化趋势更符合实际情况,可更加精确地监测玉米缺水状况。该研究为无人机遥感精准监测作物水分胁迫状况提供参考。     

利用叶片光谱的作物铜铅污染判别

重金属污染种类的判别是作物生长环境监测的重要组成部分。该研究旨在提出一种由叶片光谱构建的铜铅污染判别特征(Copper and Lead Contamination Discriminating Features,CLCDF),以实现作物铜、铅污染判别。以典型作物玉米为试验对象,运用包络线去除与导数处理叶片光谱,基于该研究提出的归一化铜铅污染指数(NormalizedDifference Copper and Lead Contamination Index,NDCLCI)构建叶片CLCDF,在CLCDF分布域内建立判别平面(Discriminating Plane,DP)。依据CLCDF与DP的位置关系,得出直观的污染种类判别规则,并利用判别距离(Discriminating Distance,DD)对判别规则进行量化。基于训练集数据进行试验,提取到189种用于判别铜、铅污染的DP,同时获取了对应的污染种类判别规则,判别正确率为100%。使用验证集数据进行验证,189种DP中的88种判别效果较好,判别正确率为78.22%。该研究结果证明,基于CLCDF的铜铅污染判别方法效果良好且稳定。     

空间自相关性对冬小麦种植面积空间抽样效率的影响

空间抽样是实现区域农作物面积高效估算的重要手段,农作物分布受自然条件等因素影响普遍存在空间自相关性,但以往针对空间相关性对农作物面积抽样效率的影响研究明显不足。该研究选取安徽省凤台县为研究区,通过2017年4月4景GF-1全色多光谱影像(Panchromatic and Multispectral, PMS)与Google Earth高空间分辨率影像相结合提取研究区冬小麦。设计10种抽样单元尺度、3种抽样外推方法、2种相对允许误差和5种样本布局方式,构建多种冬小麦面积空间抽样方案。利用全局莫兰指数(global Moran’s index)评价不种尺度下抽样单元内冬小麦面积比的空间自相关强度,分析空间自相关性对冬小麦面积抽样效率(抽样误差、样本容量和空间布局)的影响。研究结果表明,抽样单元内冬小麦面积比的空间自相关强度随单元尺度的增大而减小,全局莫兰指数相应地由0.75降至0.50。无论在何种尺度下抽样单元内冬小麦面积比都呈显著的空间正相关性;抽样外推冬小麦面积总体的误差随空间自相关强度的减小呈先减小后明显增大的趋势。在10种抽样单元尺度中,当抽样单元尺度为2000m且抽样比为5%时,无论采用何种抽样方法外推总体的误差均为最小(简单随机抽样、系统和分层抽样外推总体的相对误差分别为17.94%、9.48%和1.82%);当相对允许误差设计为5%时,简单随机抽样外推总体所需样本容量随空间自相关强度的降低从660降至56。而分层抽样的样本容量不受空间自相关性的影响;5种样本布局方式中,采用分层随机抽样方式外推冬小麦面积总体的平均相对误差、平均变异系数和均方根误差最小,分别为1.82%、3.19%和0.11×108 m2。该研究可为有空间自相关存在下的农作物面积空间抽样方案合理设计提供参考依据。     

基于傅里叶描述子和共振频率的不规则果形梨果硬度评估指标构建

针对不规则果形梨果,为构建适用于评估果形不规则梨果硬度的硬度指标,该研究采用傅里叶描述子对梨果轮廓进行描述,并将试验模态分析和有限元模态分析相结合,研究果形变化对梨果振动频率的影响规律,基于振动频率和果形描述子构建硬度评估指标。结果表明,采用前15个傅里叶描述子可以准确描述啤梨果形轮廓特征,第1傅里叶描述子与啤梨低频弯曲、挤压、呼吸模态频率线性相关性较高,相关系数分别为-0.923、-0.922、0.700;挤压模态振动变形在赤道部较大,测试时易于提取共振频率,因此选取挤压模态频率构建含有第1傅里叶描述子的硬度指标,新指标评估硬度值与M-T穿刺硬度实测值决定系数为0.892。研究结果可为果形不规则梨果硬度评价提供参考。     

基于机器学习的棉花叶面积指数监测

为实现基于机器学习和无人机高光谱影像进行棉花全生育期叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)监测,该研究基于大田种植滴灌棉花,在不同品种及不同施氮处理的小区试验基础上,对无人机获取的高光谱数据分别采用一阶导(First Derivative, FDR)、二阶导(Second Derivative, SDR)、SG(Savitzky-Golay)平滑和多元散射校正(Multiplicative Scatter Correction, MSC)进行预处理,并结合Pearson相关系数法、连续投影(Successive Projections Algorithm, SPA)、随机蛙跳(Shuffled Frog Leaping Algorithm, SFLA)和竞争性自适应重加权(Competitive Adaptive Reweighting, CARS)筛选敏感波段,将筛选出的波段,使用偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression, PLSR)、支持向量回归(Support Vector Regression, SVR)和随机森林回归(Random Forest Regression, RFR)3种机器学习算法构建棉花LAI监测模型。结果表明:棉花冠层LAI敏感响应波段集中在可见光(400～780 nm)和近红外(900 nm之后)波段;对比3种机器学习算法,各预处理下RFR建立的LAI监测模型精度最高,稳定性最好,其中以FDR-SFLA-RFR模型最佳,在建模集的决定系数为0.74,均方根误差为1.648 3,相对均方根误差为26.39%;验证集的决定系数、均方根误差分别为0.67和1.622 0,相对均方根误差为25.97%。该研究基于无人机获取的棉花冠层光谱反射率,从不同光谱预处理、波段筛选及建模方法建立的模型中筛选出最佳估算模型用于棉花全生育期LAI监测,研究结果可为棉花大田精准管理及变量施肥提供依据。     

贵州草海表层沉积物重金属污染特征与源解析

为探明草海沉积物中重金属的污染水平和来源,将沉积物重金属与贵州表生沉积物地球化学背景值进行比较,阐述重金属沉积特征,以生物效应浓度为参考,评价重金属对水生生物的危害性;利用主成分分析法（PCA）、正定矩阵因子分析法（PMF）两种模型解析重金属污染源。结果显示,沉积物中只有Cu、Cr平均含量未超过背景值,Cd、Zn、Hg、As、Pb相对背景值的超标率分别为100%、95.23%、92.86%、83.33%、66.67%,Cu、Cr的含量大多低于效应浓度低值（ERL）,部分样本的Cd、Hg、Zn含量大于效应浓度中值（ERM）限值范围;两种模型均识别出4种污染源,分别为地表径流源占13.31%,人为活动源占45.13%,地质背景源占38.32%,大气沉降源占3.24%。研究表明,两种模型解析的污染源均可得到很好的表达,说明沉积物中重金属来源明确,在制定污染防治措施时应重视人为活动的影响。     

不同施肥处理对南天竹幼苗生长及生理特性的影响

[目的]研究不同施肥量对南天竹苗木生长及生理的影响.[方法]试验在田间条件下,设置了不施肥对照(CK)、常规施肥(T50)、增量施肥(T100)3种施肥处理,测定南天竹的重要生长和生理指标.[结果]不同施肥处理下南天竹苗高、生物量、硝态氮、硝酸还原酶均呈T50>T100>CK的趋势.[结论]通过综合评价,适宜的施肥量为...     

Effects of heat stress on the endometrial epidermal growth factor profile and fertility in dairy cows

The endometrial epidermal growth factor (EGF) profile is an indicator of uterine function and fertility in cattle. The present study aimed to investigate the effects of heat stress on the endometrial EGF profile and fertility in lactating Holstein cows. The endometrial EGF profiles of 365 cows in the Hokkaido and Kyushu regions were examined between June and September (heat stress period, n = 211) and between October and January (control period, n = 154). EGF profiles were investigated using uterine endometrial tissues obtained by biopsy 3 days after estrus (Day 3). The proportion of cows with an altered EGF profile was higher between June and September than between October and January (41.2 vs. 16.2%, P < 0.05). The effects of rectal temperature on Days 0 and 3 on the endometrial EGF profile were also assessed in cows (n = 79) between June and September in the Kyushu region. A single embryo was transferred to cow on Day 7 to evaluate fertility (n = 67). Regardless of the rectal temperature on Day 3, the proportion of cows with an altered EGF profile was higher (64.1 vs. 30.0%, P < 0.05) and the pregnancy rate after embryo transfer (ET) was lower (26.7 vs. 51.4%, P < 0.05) in cows with a rectal temperature ≥ 39.5°C on Day 0 than in cows with a rectal temperature < 39.5°C on Day 0. The present results indicate that alterations in the endometrial EGF profile induced by an elevated body temperature on Day 0 contributed to reductions in fertility in lactating dairy cows during the heat stress period.     

玉米品种的耐瘠性研究

选取贵州地区广泛种植的具有较好耐瘠高产特性的12个玉米品种,利用在中低肥力土上筛选出耐瘠性强的品种和在高肥力土上展现出较高的产量空间的方法,采取与生产相近的条件,筛选出了适合黔中地区推广的耐瘠优质的玉米品种遵玉8号、农大108和黔单16号等.利用耐瘠与不耐瘠玉米在主要性状上的对比鉴定,找出了与玉米耐瘠相关的根数、根系体积、根重和地上部鲜重等几个指标,为耐瘠玉米的评价建立了一定的基础.