土壤全氮含量与碳氮比的高光谱反射估测影响因素研究

基于土壤高光谱反射特征可以实现土壤全氮(TN)含量与碳氮比(C∶N)等土壤属性的快速、无损测定,但其估测模型受土壤颗粒粒径水平与光谱指数(预处理)等因素影响。通过研磨准备2、0.25和0.15 mm共3个水平颗粒粒径的土样,分析了原始(RAW)及多次散射校正MSC(Multiple Scattering Correction)、一阶微分FD(First Derivative)、连续统去除CR(Continuum Removal)等预处理的土壤反射光谱与TN含量、碳氮比变化之间的关系,发现土壤研磨可以提高反射光谱对TN含量变化的响应,而FD、CR与MSC等光谱预处理能够明显缩小不同颗粒粒径水平土样的光谱反射-TN含量、碳氮比相关性差异。结果表明:0.25 mm颗粒粒径土样的FD预处理光谱在2 250 nm和2 280 nm处分别与TN含量、碳氮比变化存在最大相关,但最大相关单波段线性回归模型的TN含量、碳氮比估测精度不如全波段光谱PLSR模型。其中,0.25 mm土样RAW光谱全波段PLSR模型估测TN含量的表现最佳(RPD=3.49,R²=0.92,RMSEP=0.1 g/kg);而碳氮比的估测结果并不十分理想,其最优估测模型(0.25 mm土样FD预处理的全波段PLSR模型)的RPD仅为1.21,可能与土样的碳氮比变化范围较小有关,在以后的研究中可以尝试采集更多的样本数量或土壤类型,使训练样本具有较大的变量范围,以取得较好的估测效果。     

基于改进AlexNet模型的油菜种植面积遥感估测

目前农作物种植面积估测主要是依据遥感影像数据,结合遥感处理技术对遥感地物进行识别监测,估测结果受遥感数据源影响较大。为此提出了改进过的AlexNet卷积神经网络分类识别算法模型,该模型在传统AlexNet模型基础上,针对Landsat8遥感影像数据,创新的提出将五个卷积层的卷积核修改为两个3*3大小和三个2*2大小,并在三个全连接层后加入dropout层,减少过拟合的出现。将改进前后的模型和加入dropout后的改进模型分别对湖北省荆门市2017年油菜作物种植面积进行分析研究,研究从测试精度、Kappa一致性检验和估测面积三方面进行,实验结果表明加入dropout的改进后模型估测效果最好,估测面积与实际面积误差率为2.39%,Kappa一致性检验结果为0.9625,一致性较高。验证了改进后AlexNet模型在油菜作物遥感识别方面的适用性。     

作物种植条件下的土壤水盐动态变化研究

通过在大型模拟试验土柱上进行连茬作物的种植试验,运用一系列的监测仪器进行了土壤水分盐分及其它相关要素的数据获取,阐明了作物种植条件下土壤的水盐动态变化特征;并且侧重就植被与气候因素对土壤水盐动态的影响进行了相关分析和纵向研究,得出了水盐的动态变化规律,为土壤水盐运移模型的建立和土壤的盐渍化预测预报研究奠定了基础。     

福建耕地土壤硫肥效应及其临界指标研究

硫是作物生长发育所需的营养元素。根据多年多点田间试验和土壤有效硫测定,研究福建主要粮经作物的硫肥效应、土壤有效硫临界指标和耕地土壤硫肥力状况。64个田间试验表明,福建主要农作物施用硫肥平均增产10.5%,增产幅度是旱作物>水稻>香蕉;水田土壤和旱地土壤有效硫临界指标分别为23mgkg-1和25mgkg-1。根据全省372个耕层土样有效硫测定结果,土壤有效硫含量平均为27.6mgkg-1,低于土壤有效硫临界值的样品数占57.0%,其中,闽东南地区耕地土壤有效硫缺乏程度比闽西北地区高;在土地不同利用类型中,旱地土壤有效硫总体比水田匮乏,旱地土壤有效硫平均含量是茶果园>菜园>农地,其中,农地土壤有效硫低于临界指标的样品占75.3%;水田中不同土种的土壤有效硫含量以埭田最高,灰沙泥田为最低,旱地则以灰赤土最高而风沙土最低。     

土壤容重对棉花根系作用模拟的知识管理研究

为了对作物根系在土壤中生长的知识进行有效管理,针对不同土壤容重中棉花根系的形态特征和生长特点,提出一种结合知识模型和可视化模拟的作物根-土系统知识管理方法。建立棉花主根轴向生长速度与土壤容重定量关系的数学模型,搭建土壤容重对棉花根系作用的知识管理平台,利用SimRoot根构型几何模型模拟棉花根构型参数主根轴向生长速度随土壤容重的变化。结果表明,结合可视化模拟仿真的知识管理方法能够预测不同土壤容重中棉花根系生长状态。     

同胴体指标估测平均日增瘦肉量的方法研究

本文根据杜洛克和“杜长大”两个瘦肉型猪群的测定资料，对猪平均日增瘦肉量（简称日增瘦肉量）的胴体估测方法进行了研究。性能测定结果表明，全期日瘦内量为杜洛克２１６克／天，杜长大２２５克／天。测定期日瘦肉量为杜洛克２９３克／天。相关分析结果表明，全期日瘦肉量与测定期日瘦肉量和全期日增生的相关系数分别为０．８５和０．９２，呈强正相关。用逐步回归法筛选出根据胴体指标估测日瘦肉量及相关指标（瘦肉量、瘦肉率）的     

基于温度估测汽车电子机械制动系统(EMB)制动力研究

针对汽车电子机械制动系统(EMB)控制机构中制动力传感器测量制动力存在的不足,运用传热学理论和有限元方法,结合实验对刹车片温度场、热性能、热分布规律及冷却过程进行分析,建立了考虑快速制动和冷却过程条件下估测刹车片温度和制动力的模型。根据模型模拟出EMB特性曲线并用实验进行了验证。实验证明建立的模型准确可行。     

用胴体指标估测平均日增瘦肉量的方法研究

本文根据杜洛克和“杜长大”两个瘦肉型猪群的测定资料，对猪平均日增瘦肉量（简称日瘦肉量）的胴体估测方法进行了研究。性能测定结果表明，全期日瘦肉量为杜洛克216克／天，杜长大225克／天。测定期日瘦肉量为杜洛克293克／天。相关分析结果表明，全期日瘦肉量与测定期日瘦肉量和全期日增重的相关系数分别为0．85和0．92，呈强正相关。用逐步回归法筛选出根据胭体指标估测日瘦肉量及相关指标（瘦肉量、使肉率）的6个最优回归方程，为减少日瘦肉量研究和测定工作的难度提供了有效方法。     

基于WebGIS的棉田土壤肥力信息管理及施肥决策系统

本文以新疆兵团农七师125团为例,针对土壤信息数据在农业生产中的重要作用,综合应用作物平衡施肥原理、数据库技术、WebGIS技术、Java技术及专家系统技术,依据区域土壤肥力、质地类型,不同棉花品种需肥特点等众多特点,以条田为操作单元,建立了集棉田土壤养分管理、专家施肥推荐、SQL信息查询以及远程土壤养分数据管理等功能于一体的新疆农七师125团棉田土壤养分信息管理与作物推荐施肥系统。     

樟子松林下土壤养分、微生物及酶活性的研究

为探讨樟子松林土壤生化特性及其与土壤肥力的关系,本文对我国最重要樟子松原产地—红花尔基地区的不同林龄樟子松林下土壤养分、微生物及酶活性进行了测定和分析,结果表明:不同林地的土壤养分、微生物和酶活性均表现出差异。土壤养分、微生物和土壤酶活性总体变化趋势是先随着树龄增加而增加,到60~70年树龄时达到最大,后随着树龄增大各项指标呈现下降的趋势。土壤微生物数量、酶活性与土壤养分含量之间呈显著相关关系,可作为评价土壤肥力的指标。     

长期定位施肥对作物产量及土壤养分的影响

根据24年肥料效应长期定位监测试验结果,研究了不同施肥处理对作物产量及土壤肥力、养分水平等指标的影响.结果表明,不同施肥处理作物产量差异较大,有机肥和氮、磷、钾化肥的配合施用对提高作物产量、增加土壤养分作用十分明显.     

三江源区不同土壤类型有机质含量高光谱反演

近年来高光谱遥感技术被广泛运用于土壤有机质含量反演的研究中。基于三江源区玉树县和玛多县采集的146个土壤样品的室内ASD FieldSpec 4实测光谱数据及4种变换形式,利用偏最小二乘回归(PLSR)和人工神经网络(ANN)建立土壤有机质含量高光谱预测模型。结果表明:ANN模型反演土壤有机质含量的整体精度高于PLSR模型,总均方根误差均在17.51以下;但是,不同土壤类型的最佳反演模型及指标却有所差异:高山草甸土和沼泽土的最佳反演模型和指标均为ANN模型和BD指标,模型总均方根误差分别为10.29和3.29;高山草原土的最佳反演模型是PLSR模型,最佳指标是REF指标,模型总均方根误差为5.59;山地草甸土的最佳反演模型为〖JP2〗PLSR模型,最佳指标为BD指标,模型总均方根误差为4.68。研究发现,利用ANN模型和PLSR模型都能较好地预测三江源区4种土壤类型的有机质含量,而波段深度则是该区域的最佳反演指标。〖JP〗
     

典型黑土区作物根层土壤含水量遥感估算及影响因素研究

漫川漫岗黑土区作物根层土壤含水量受植被覆盖、地形、土壤温度、降雨等多因素的影响，是农业生产和农田管理的关键要素。以友谊农场两个不同坡度的典型耕地地块（平耕地与等高种植坡耕地）为研究对象，利用Landsat 8遥感数据结合气象数据等驱动SEBAL(Surface Energy Balance Algorithm for Land)模型估算根层土壤含水量，利用地面实测数据对估算结果展开验证。在此基础上分析根层土壤含水量空间分布的影响因素。结果表明：(1)SEBAL模型估算的根层土壤含水量6月27日决定系数R2为0.85,7月13日决定系数R2为0.68，且7月13日根层土壤含水量明显高于6月27日；平耕地6月27日决定系数R2为0.65,7月13日为0.84；等高种植坡耕地6月27日决定系数为0.64,7月13日为0.50。(2)地块不同导致作物根层土壤含水量影响因素也不同，平耕地主要影响因素为坡度、植被覆盖度和土壤温度；等高种植坡耕地为高程和土壤温度。使用SEBAL模型可以较为快速准确地估算根层土壤含水量，研究结果对于黑土区耕地的水分管理、农业灌溉及水分运移研究具有重要意义。     

黄土高原土壤铁元素含量遥感反演方法

利用光谱技术可快速而高效地获取土壤组分及其空间分布信息,为准确估算黄土高原土壤Fe元素含量与分布特征,通过对榆林东部地区的典型黄土进行野外采集、室内理化分析、光谱测定及其预处理,分析土壤铁含量与反射光谱的相关性,筛选敏感波段,利用偏最小二乘法建模,确定最佳估算模型。光谱反射率及其不同变换后筛选出的敏感波段,主要分布在500、870、1 700、2 200 nm附近;原始反射率(Ref)建模结果相对较稳定且预测效果最佳,预测集相关系数R~2达0.73,均方根误差RMSEP最小;经导数变换(FDR和SDR)及连续统去除CR变换的模型次之,预测集R~2分别达到0.61和0.64;采用波段内插法将土壤Fe含量最优估算模型Ref应用Sentinel-2多光谱遥感影像上,得到土壤Fe含量遥感反演图,结果表明研究区土壤Fe含量的分布特征与地层密切相关;该研究结果可为土壤Fe元素含量遥感分析提供支撑,实现黄土高原土壤铁的光谱快速制图。     

利用方式改变对水稻土发生学特性的影响

长期种植蔬菜和苗木改变了水稻土(水耕人为土)周期性的灌溉和排水的管理方式及土壤的水分、通气状况,因而对水稻土发生学特性产生了显著的影响。长期种植蔬菜和苗木,耕作层厚度增加,犁底层变薄;铁锰斑数量明显增加,氧化铁晶胶比明显提高;长期种植蔬菜还可引起土壤酸化。随着种植蔬菜等其它旱作时间的增加水稻土逐渐失去其原有的特性。但长期种植蔬菜是否已改变了土壤类型还有待于进一步研究。     

基于HJ-1B卫星遥感数据的水稻识别技术研究

为快速、准确地在遥感图像上识别水稻作物的信息,满足县级尺度水稻遥感监测的需要,以野外实地调查资料、1∶5万地形图数据为辅助,通过光谱分析法,分析研究HJ-1B星CCD数据的水稻作物的光谱反射特性,建立水稻作物遥感信息识别模型。采用决策树分类方法提取水稻作物信息,并将该技术方法应用于广西宾阳县水稻作物信息提取研究。采用实测样地数据,利用混淆矩阵进行精度评价验证,总精度为94.9%,Kappa系数为0.8533。研究表明,该水稻作物的识别技术,可以为了解我国水稻种植情况,进行水稻长势监测和产量估测提供技术参考。     

土壤全钾含量高光谱估测模型

鉴于进行高光谱遥感全钾含量估测时,全钾含量及其高光谱反射率数据受到诸多因素的影响(复杂非线性问题),具有较大的模糊性和随机性,采用模糊识别理论建立数学模型对全钾含量进行估测。对横山县采集的84个土样350~2 500nm波段的光谱曲线,利用对数的一阶微分方法计算土壤全钾含量与光谱反射率的相关系数,然后根据极大相关性原则选择最佳波段作为光谱反演指标。经剔除异常样本后,考虑所有反演指标的组合方式,通过各个预测模型精度的对比,找出最佳全钾含量估测模型。     

黏性土冻胀风险可拓评价方法研究

针对黏性土冻胀性分级指标单一、界限值大,无法反映冻胀影响因素间不确定性的问题,本文在基于可拓云模型在不确定性方面的优点,结合熵值客观赋权方法提出了以取样深度、含水率、干密度、孔隙比和超塑含水率为评价指标的可拓云综合评价模型.该模型可根据实测数据与冻胀风险等级的随机性处理离散化问题,真实反映指标间的模糊性、随机性以及不确定性关系,准确评价黏性土冻胀等级,通过工程案例对该模型的有效性进行了验证.研究结果表明,基于熵值法的可拓云综合评价模型在黏性土冻胀风险评价中的应用是有效的、可行的.     

不同林龄人工林对退化生态系统土壤肥力质量的影响

选择黄土高原地区典型人工林为研究对象,以土壤容重、质地、有机质、养分、矿质全量等为指标,对不同恢复时期人工林改良土壤的效应进行了研究,并采用新复极差法分析了有机质及养分含量的差异显著性,最后应用综合指数法进行检验。结果表明:(1)沙棘林中中龄林土壤肥力质量最高,过熟林较低,幼林最低;(2)油松成林和刺槐成林各项肥力指标与其中幼林和撂荒地都呈极显著性差异;(3)同龄刺槐林土壤肥力质量高于油松林。     

WOFOST模型的发展及应用

作物生长模拟模型已经成为一门新兴的科学,可以为农业资源的管理利用、农业最大收益的获取提供科学的依据。WOFOST(W orld Food Stud ies)模型是荷兰瓦根宁农业大学和世界粮食研究中心共同开发研制的,是模拟特定的土壤和气候条件下一年生作物生长的动态的、解释性模型。WOFOST模型已经在欧洲、非洲以及亚洲的一些地区得到了运用和验证,可用于水稻、玉米、小麦等多种一年生作物的模拟。WOFOST模型可用来分析作物产量风险,不同年份产量的变化,土壤类型及气候变化对产量变化的影响;确定播种策略以及农业机械使用的关键时期;该模型还可用于估计某种作物最大潜在产量,提高灌溉和施肥的增产效益,对生长在不利条件以及地区的作物产量进行预测等。该模型对可持续农业的发展具有积极的指导作用。