基于无人机高光谱的太浦河水质反演

为了快速掌握太浦河水环境分布状况,本文以太浦河典型河段为试验区,基于无人机高光谱数据和实测水质数据构建悬浮物浓度、浊度、透明度等水质参数的数学统计模型,并进行精度评价,选取评价精度最高的模型对太浦河水质进行反演与分析。结果表明:(1)与悬浮物浓度、浊度和透明度相关性最高的高光谱波段为880~900 nm,悬浮物浓度和浊度与各高光谱波段反射率相关性变化趋势一致,透明度与各高光谱波段反射率相关性绝对值变化趋势与前两者保持一致。(2)悬浮物浓度反演模型中,比值指数模型效果最佳(试验集R^(2)=0.91,验证集RMSE=27.04 mg/L,验证集MAPE=47.04%);浊度反演模型中,同样为比值指数模型效果较好(试验集R^(2)=0.92,验证集RMSE=16.50 NTU,验证集MAPE=15.24%);透明度反演模型中,归一化指数模型反演效果最佳(试验集R^(2)=0.85,验证集RMSE=2.43 cm,验证集MAPE=8.38%)。综合比较3种水质参数的反演效果可知,透明度反演效果最佳,浊度次之,最后为悬浮物浓度。(3)反演的太浦河悬浮物浓度呈现总体偏低、东部部分区域偏高的特点;浊度总体呈现东部较高、西部次之、中部最低的特点;透明度总体呈现西高东低的特点,西部和中部透明度较高,东部透明度显著降低。

2010年中国农作物净初级生产力及其空间分布格局

采用2011—2012年全国实测水稻、小麦、玉米、大豆、油菜、棉花6种作物的生物量获得的干燥系数(DC)、收获指数(HI)和根冠比(R/S),结合2010年以县为单位的农业统计数据估算了2010年中国农作物产生的净初级生产力(NPP)。2010年中国农作物产生的NPP为596 Tg C,其中地上NPP为517 Tg C,地下NPP为80 Tg C。NPP空间分布不平衡,主要集中在东北的松嫩三江平原、黄淮海平原、长江中下游平原、西南的四川盆地和华南的珠江流域。单位面积农作物产生的NPP介于9—2094g C m^(-2)a^(-1)之间,平均密度为519 g C m^(-2)a^(-1)。NPP密度(NPPD)较高的地区主要分布在中国的东部的湿润、半湿润地区以及内陆灌溉条件较好的地区。9个农业区中,黄淮海区农作物产生的NPP最多,东北区NPPD最高,青藏区农作物NPPD最低,产生的NPP也最少。作物种植面积能解释98%农业区之间NPP差异。通过对每个区域内县域NPPD与气候因子和化肥因子做相关分析,发现化肥施用量、日照时数、气温和降水均对NPPD的空间分异有影响,但是9个区域的主导因素不同。

2001-2010年中国农田生态系统NPP的时空演变特征

植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是地表碳循环的重要组成部分,而农业NPP代表了农田生态系统通过光合作用可固定大气中CO2的能力,决定了农田土壤可获得的有机碳含量。测算中国农田生态系统产生的NPP并分析其时空变异规律,探索其影响因子,对于了解全球碳循环,预测未来生态变化趋势具有重要意义。基于MOD17A3数据集,利用一元线性回归趋势线法和相关系数法定量分析了农田生态系统NPP的时空演变特征和气候因子对农田NPP的影响。结果表明,2001—2010年中国农田NPP平均值变化范围为C 0.21~17.24 Mg hm-2 a-1,平均值为4.12 Mg hm-2 a-1。从时间变化来看,NPP年际变化呈现先增加后下降的趋势。从空间分布来看,表现为南方高,北方低,其中,甘新区、黄土高原区、东北区、内蒙古及长城沿线区和黄淮海区北部NPP值较低,<3 Mg hm-2 a-1;四川盆地、山东丘陵、长江中下游滨海和沿江平原、云南、贵州、海南等地NPP值较高,>5 Mghm-2 a-1。从变化趋势来看,黄淮海农业区、黄土高原区、新疆的绿洲农业区和长江中下游农业区南部上升趋势明显,东北农业区、四川盆地和长江中下游农业区下降趋势明显。2001—2010年,中国农田中有22%的像元NPP平均值与降水呈显著相关,7%的像元与气温呈显著相关,反映了农田生态系统受人类活动影响较大。

利用^(137)Cs示踪技术对土壤侵蚀的研究

统计了1985年~2009年3月利用137Cs示踪技术研究土壤侵蚀的国内现有电子资料,并对当前的研究文献做了归纳分析,从背景值、模型、土壤侵蚀的空间变异规律及影响因子等方面阐述了137Cs的研究现状,基于此,对其研究前景进行了展望。

2001—2010年中国农作物可还田量的时空演变

作物收获后的地上秸秆和地下根系部分是农田土壤有机质的主要来源。准确估算农作物收获残余物(CSRE)可归还到农田中的生物量可以帮助认识秸秆和根系在农田土壤碳循环中的作用。本文采用2011—2012年全国实测水稻、小麦、玉米、大豆、油菜、棉花6种作物的生物量获得的干燥系数(DC)、收获指数(HI)和根冠比(R/S),结合2001—2010年以县为单位的农业统计数据估算了可归还到农田中的农作物收获残余物生物量。2001—2010年中国农田产生的CSRE总量为3.5 Pg C。6种作物种,水稻产生的CSRE总量最多,为106.4 Tg C,玉米年均增加量最大,为C 6.5 Tg/a。2001—2010年,以县级行政单元估算的单位面积CSRE值在0.01~9.32 t/(hm^2·a)之间变动,全国平均值为C 3.20 t/(hm^2·a)。农田产生的CSRE空间分布不平衡,黄淮海区、长江中下游区和西南区的四川盆地CSRE可还田量较高。2001—2010年间,全国大部分地区农田产生的CSRE量呈增加趋势,黄淮海区、长江中下游地区中北部、四川盆地和东北地区上升趋势明显,且CSRE年际波动较小。华南地区农作物CSRE量减少趋势明显,但是年际波动较小。CSRE量波动较大的区域主要是西北地区。农田产生的CSRE量与气温和降水有相关关系,但是不显著。

云南抚仙湖近现代环境变化的沉积物粒度记录

通过对云南抚仙湖沉积物柱芯样品的放射性核素210Pb和137Cs的测试,确定了过去129年的湖泊连续沉积序列。利用210PbCRS计年模式,计算出每个样品深度所对应的年代,与137Cs时标计年法比较存在一定的偏差,分析了两种计年方法存在差异性的原因。根据抚仙湖的湖区特点,对沉积物的粒度特征进行了分析。抚仙湖柱芯的粘土(<4μm)、细粉砂(4～16μm)和粗粉砂(16～63μm)含量分别占约36%,44%和18%。粒度参数根据矩值法求得,平均粒径(值)为6.48～7.92,分选系数So为1.27～1.42,偏度SKD分布范围在-0.18～0.04之间。将整个柱芯的计年结果与粒度特征相结合,自1878年以来,抚仙湖的环境演化大致可以划分为4个阶段:自然演化阶段,人为扰动阶段,人为改造阶段,后期治理阶段。人类活动在特定的历史时期会对湖泊环境变化产生较大的影响。

中国季风区土壤^(137)Cs背景值研究

通过测定山东沂蒙山区、江苏苏南丘陵区以及云南滇池流域背景点样品中土壤137Cs活度,探讨了土壤剖面中137Cs的分布状况,发现不同地区不同质地的土壤137Cs的分布深度有所不同。非耕地137Cs活度呈指数型分布,且与分布深度表现出很强的相关关系;耕地中137Cs活度呈深度分异上的均一性。并确定了这几个地区137Cs的背景值分别为1737.1、1847.2和918.0Bq/m2。地区土壤137Cs背景值的确定使得137Cs示踪技术研究土壤侵蚀退化状况、侵蚀和沉积的空间分布成为可能,为土壤资源的可持续利用、土壤侵蚀的经济损益评估及水土保持措施评价等提供有力的技术支持。

基于水稻叶面积指数的根生物量预测模型研究

准确预测作物根生物量对评价农田生态系统碳源汇功能具有重要意义。本研究以江西省余江县为研究区,以2012年晚稻季抛秧的黄花粘水稻为研究对象,基于26个监测点的水稻生育期(分蘖期、抽穗期、灌浆期和完熟期)叶面积指数(LAI)以及完熟期地上和地下生物量数据,分析了LAI与生物量的相关关系,比较了利用LAI直接预测根生物量和利用根冠比法预测根生物量的优劣,最终建立了基于多生育期LAI的水稻根生物量预测模型。结果表明:灌浆期LAI与根生物量呈极显著相关关系,相关系数为0.775;利用LAI直接预测根生物量精度高于根冠比法;利用单一生育期LAI预测根生物量的精度较低;多生育期LAI能显著提高根生物量预测精度,其中基于抽穗期、灌浆期和完熟期LAI组合的根生物量预测模型最优。综上所述,本研究区抛秧的黄花粘水稻的根生物量可以通过LAI快速、准确地预测。

^(210)Pb_(ex)示踪法应用于非耕作土壤侵蚀的研究探讨

[目的]为更好地使用210Pbex示踪法测定土壤侵蚀速率提供依据。[方法]叙述210Pbex的来源、示踪原理与土壤中210Pbex的计算方法,探讨210Pbex在非耕作土壤中的深度分布及土壤侵蚀模型中的应用。[结果]210Pbex在非耕作土壤剖面中存在于0~16 cm处。从土壤表层自上而下,非耕作土壤和矮树林土壤中的210Pbex含量随土层深度增加呈指数降低。利用环境放射性核素210Pbex来研究土壤侵蚀和沉积具有很大的应用价值和潜力,当核素随大气沉降到地表时,迅速被土壤颗粒吸附,通过其在土壤间的移动和有规律的分布模式可以示踪100年尺度上的土壤侵蚀速率。[结论]210Pbex示踪技术可以研究近100年的土壤再分配状况,在时间尺度上很好的弥补了示踪短周期的土壤再分配速率。

利用Sentinel-2遥感影像分析水葫芦时空分布规律

水葫芦大面积暴发会对河湖防洪、供水安全,水生态造成重要影响。本文以江苏省里下河地区为研究区,采用Sentinel-2影像数据对比分析3种机器学习算法分类精度,利用最佳分类方法提取2017—2021年多期影像中的水葫芦,分析研究区水葫芦暴发年际特征及其扩散趋势。结果表明,基于支持向量机(SVM)的分类效果优于神经网络(NN)和随机森林(RF)(总体精度为84.81%~94.30%,Kappa系数为0.70~0.89);2017—2021年水葫芦面积整体呈先增后减趋势,其中,2019年水葫芦暴发达到峰值,暴发热点主要集中在阜宁县南部、宝应县中部及兴化市南部地区等行政交界和水网密集处。兴化、宝应、高邮、江都、阜宁五区县年均水葫芦面积在3 km^(2)以上,其中兴化市年均水葫芦暴发最为频繁,面积达6.85 km^(2)。

里下河地区极端降水时空变化及未来趋势分析

在全球变暖背景下,极端天气事件逐渐增加,影响着社会经济发展,因此揭示区域极端降水时空变化对防洪减灾具有重要意义。基于1960—2019年的逐日降水数据,通过M-K趋势检验、小波分析、重标极差以及克里金插值方法,从强度、频率和持续性三方面分析里下河地区的极端降水指数时空变化,并进一步探究其未来趋势变化。结果表明:(1)里下河地区多年平均降水为1017.25 mm,呈不显著增加趋势,空间分布自西北向东南逐渐增加。(2)研究区内极端降水指数变化各异,极端降水的强度、频率均呈现增加趋势,持续性呈减少趋势。(3)整个变化过程中存在3类尺度的周期性变化,出现3个偏多中心和2个偏少中心。(4)R10 mm和R20 mm未来变化趋势与过去相反且呈弱持续性,而其他极端降水指数未来变化趋势与过去一致,且过去总体趋势对未来趋势的影响时长为9~16年左右。研究结果可为里下河地区科学合理应对气象灾害、合理配置水资源提供依据。

太湖流域典型湖泊演变特性及驱动力分析

湖泊是重要的国土资源,具有调节径流、繁衍水生生物和维持区域生态环境等多种功能,同时也是农业灌溉、工业和生活用水的重要来源。随着太湖流域社会经济的快速发展,城市化和工业化进程加速,该地区湖泊形态发生显著性变化。研究基于多源遥感影像,采用区域生长法结合人工目视解译交互提取湖泊水域信息,通过面积变化率、湖泊景观形状指数(LSI)和湖泊质心偏移度3个主要指标,分析了新中国成立初期(1960年)以来各时段内太湖、滆湖和长荡湖的时空演变规律及其成因。结果表明:通过同期高景1号和Landsat8影像数据对比分析,3个典型湖泊提取面积误差分别为0.1%,0.3%和0.3%,采用不同空间分辨率的遥感数据提取水域面积时,对湖泊等大型水体提取面积影响较小;3个典型湖泊水域面积整体呈现“减少-增加-再减少-增加”的波状起伏特征,其中1960年代-1980年代之间湖泊萎缩最严重,萎缩率分别为5.44%,26.11%和25.84%;3个典型湖泊景观形状指数(LSI)整体呈先减少后增加的变化趋势;不同湖泊的演变特征具有明显的空间差异;湖泊面积减少主要受圈圩养殖、围湖造田以及建筑建设等人类活动的影响。通过对3个典型湖泊形态演变的原因分析,可为太湖流域湖泊保护及演变驱动力机制研究提供基础。

建筑暖通空调系统节能措施分析

暖通空调系统在我国已经非常普遍,已成为居民家庭耗能的重要组成部分,故研究其节能措施具有非常重要的意义。通过对建筑暖通空调系统节能措施进行分析和探讨,为暖通系统在建筑中的完美应用提供节能参考。

基于^(137)Cs的土壤沉积速率的定量模型

在假设137Cs在耕层中得到充分混合而变得均一的基础上,根据质量平衡原理建立了一个根据农业耕作土壤剖面中137Cs的沉积量和土壤沉积量之间关系的定量模型。在建立模型的过程中,充分考虑了137Cs的衰变常数,年沉降分量,耕层厚度和采样年份等因素。模型的模拟结果表明,137Cs的沉积量与年平均土壤沉积量之间的关系是一种复杂的曲线关系。

不同水培植物对室内甲醛污染吸收能力的研究

【目的】筛选出甲醛吸收能力强的水培植物类型,为选择室内水培植物净化居室甲醛污染提供科学依据。【方法】采用自主研制的定时调控和记录甲醛质量浓度的熏气试验装置模拟室内甲醛污染环境,对15种水培植物进行甲醛质量浓度分别为10、50、100 mg·m^-3且时长10 h的熏气处理,综合熏气后植物甲醛吸收率和单位叶面积甲醛吸收率,分析不同水培植物吸收甲醛能力的差异。【结果】试验水培植物均吸收甲醛,但吸收能力差异较大,与植物叶片类型存在关系。甲醛质量浓度升高导致植物甲醛吸收率降低,而单位叶面积甲醛吸收率升高,50 mg·m^-3甲醛污染或已接近大部分水培植物吸收甲醛的饱和浓度。【结论】白鹤芋、鹅掌柴、绿萝、吊竹梅、鸟巢蕨、金边吊兰、波士顿蕨、‘绿精灵’合果芋吸收能力较强,是有效、快速净化居室等相对低浓度甲醛污染室内环境的科学选择。

平原水网地区湖泊群退圩还湖规划研究及退后效益分析——以兴化市里下河湖区为例

实施退圩还湖,清除保护范围内的养殖圩和种植圩,恢复水体自由水面,提高湖区蓄滞能力,修复湖区水生态环境,己成为里下河湖区目前亟待解决的问题。对兴化市里下河湖区的现状及存在的主要问题进行梳理,提出了兴化市里下河湖区退圩还湖规划方案,分析了退圩还湖工程实施以后的效益,为后续退圩还湖工程的实施提供依据和保障。

3S技术在江苏省退圩还湖中的应用

介绍了3S技术在江苏省退圩还湖工程中的应用,具体体现在现状调查、变化监测、空间布局、模型模拟、制图等方面。实践表明,3S技术显著改善了退圩还湖规划编制及实施的效率和精度,在此类工作中具有广阔的应用前景。

江苏农业水价综合改革验收办法评价与改革“回头看”指标构建

农业水价综合改革是我国新时期“节水优先”治水方针的重大战略举措,是促进农业节水的政策保障。被国家列为改革先行者、探索者的江苏,于2020年底率先完成改革任务。其2019年出台的《江苏省农业水价综合改革工作验收办法》,是全国此类首例,是江苏改革成效的检验石,也是其高效推动自身改革的行动指南,更可作为其他改革地区的宝贵参考资料。为此,靶向国家改革要点,本文解析了江苏地区改革目标、任务的上位政策符合性,综合评价了江苏改革验收办法中考核指标的适宜性,并基于该办法,初步构建了江苏后续改革“回头看”指标体系,为巩固和持续发展本地区的水价改革工作提供帮助。

退圩还湖工程实施方案及其对湖泊环境影响分析

圈圩养殖和围垦种植、侵占湖泊,是江苏省里下河湖区面临的主要问题。编制实施方案、实施退圩还湖已成为解决里下河湖区面临的防洪排涝、水环境、水生态问题的主要方法之一。为了更好地推进退圩还湖工程的实施,针对退圩还湖实施方案的内容和退圩还湖实施以后的效果开展研究非常必要。详细介绍了蜈蚣湖退圩还湖实施方案涵盖的内容,并运用平原河网水动力模型,分析研究了退圩还湖工程实施以后对湖泊水动力和水环境的影响。研究结果表明:退圩还湖恢复了湖泊水体,并使得湖泊的水动力条件增强,湖泊的自净能力得到提高,有利于湖泊湿地环境的改善,对恢复和维持良好的湖泊生态具有积极的意义。研究成果可为相关退圩还湖实施方案的编制提供参考和依据,为退圩还湖工程的实施提供理论支撑。

基于“3S”技术的南京市水土流失定量监测及分析

为定期对南京市水土流失开展动态监测,利用降雨资料、土地利用资料、环境卫星遥感数据、土壤和地形数据,采用"监测水土流失的定量新方法",计算2011—2015年南京市水土流失。结果表明:(1)2011—2015年5 a平均南京市水土流失总量为201.42万t,其中,轻度以上水土流失面积为515.75 km2,水土流失量166.77万t,占全市水土流失总量的82.8%,轻度以上水土流失治理仍是水土流失治理中的重点;(2)5 a中2015年水土流失最严重,2013年则最轻,其中降雨侵蚀力Ri大小为决定因素;(3)5 a平均极强烈与剧烈水土流失量为分级侵蚀量中最大;(4)与2001—2010年10 a平均相比,2011—2015年5 a平均南京市微度水土流失面积增加7.6%,轻度以上水土流失面积减少42.5%,轻度以上年水土流失量减少23.7%,CP值的减小是2011—2015年5 a平均水土流失状况改善的主要原因;(5)3次水土流失定量监测表明,2011—2015年监测强烈、极强烈的水土流失面积和年水土流失量减幅下降,剧烈的水土流失面积和年水土流失量增大,主要原因是2011—2015年降雨侵蚀力Ri(5 a)平均值较大。研究成果为南京市水土保持规划和水土流失防治提供了重要的基础数据支撑和科学参考依据。