香蕉枯萎病无人机多光谱影像数据集

香蕉枯萎病被称为香蕉“癌症”,目前已严重威胁着全球香蕉生产。及时精准地识别香蕉枯萎病植株对疫株除治及农业种植结构优化调整具有重要意义。为探究香蕉枯萎病的无人机遥感识别方法,本研究在广西隆安县的一个香蕉种植农场,选择有香蕉枯萎病发生的区域,获取了香蕉枯萎病遥感综合实验数据,经过整理和预处理制作了本数据集。本数据集包含了无人机多光谱反射率数据和香蕉枯萎病发生状况地面样点调查数据,无人机多光谱影像数据采集时天气晴朗、无云且光照充足,飞行高度120 m,空间分辨率8 cm/pixel;香蕉枯萎病发生状况样点调查采用过高精度手持GPS单元进行样点经纬度信息采集,并在室内将地面调查样点位置与无人机影像上对应香蕉植株的中心位置进行匹配。本数据集的无人机多光谱影像数据空间分辨率高,地面样点调查数据准确,可应用于香蕉枯萎病无人机遥感识别与监测相关研究,对促进农作物病害遥感监测研究及应用具有重要意义。

2018–2020年广西甘蔗10 m分辨率种植分布数据集

作物种植分布的提取是作物监测的基础,及时准确地提取出甘蔗种植分布对甘蔗监测及种植结构调整具有重要意义。本文基于Sentinel-1和Sentinel-2数据,采用主被动遥感协同方法和决策树分类方法,开展了广西甘蔗种植分布提取方法研究,并结合多年调查的地面样本数据进行验证,在此基础上提取了2018–2020年广西甘蔗种植分布。该方法利用遥感数据提取得到的2018年广西甘蔗种植分布总体精度达92%,Kappa系数为0.85;2019年广西甘蔗种植分布总体精度达94%,Kappa系数为0.88;2020年广西甘蔗种植分布总体精度达94%,Kappa系数为0.88。本数据集可作为广西甘蔗时空变化分析的基础数据,也可为广西甘蔗生产管理与种植结构优化调整等提供基础数据支撑。

区域土壤有机碳空间分布特征与尺度效应

结合当前土壤属性空间分布特征及其尺度效应研究进展和不足,综合采用变异函数理论、空间自相关理论、多重分形理论等方法从土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)空间变异性、相关性和结构性等不同层面深入揭示不同尺度下SOC空间分布特征及其尺度效应。研究结果表明:除了15 km尺度外,基于变异函数分析的其他尺度块基比均小于50%,结构性因素占主导,结构性因素主要包括土壤亚类、土地质地、土地类型等,随机部分带来的空间变异性随着尺度的增加呈现减少趋势;不同尺度下的莫兰指数随着分离距离的增加由完全正值逐渐变小,过渡到正负交替出现的格局,最后完全变为负值,标准化统计量均大于1.96,每个尺度均具有良好的空间结构;不论是瑞利谱图,还是多重分形谱,随着尺度的增加,图谱越来越接近,研究区不同尺度下的SOC在空间上的分布是典型的分维数体;无论何种尺度,基于多重分形克里格法的实测值与预测值特异值空间吻合程度较高,特异值覆盖比率均在85%以上。联合了变异函数、空间自相关、多重分形和多重分形克里格等方法能够从空间变异性、空间相关性、空间结构性等更加深入全面地揭示研究区SOC空间分布特征。研究成果可为相对平坦农业区域土壤有机碳空间分布特征研究提供方法支撑。

耕作方式和土壤类型对皖北旱作农田土壤紧实度的影响

为探明旱作区耕地质量变化,了解旱作区耕作管理方式对农田质量的影响,以皖北旱作区农田土壤为研究对象,研究分析了0—40cm不同深度土壤紧实度梯度变化,揭示耕作方式、土壤类型、土壤容重和土壤含水量对土壤紧实度变化的影响。结果表明:从总体上来看,在0—40cm土层深度下,土壤紧实度随深度的增加呈先增加后稳定的规律,20cm以后土壤紧实度逐渐稳定;全区平均耕层深度为14.14cm,平均耕层紧实度为573.63kPa。从耕作方式来看,旋耕在30cm之前各层土壤紧实度均大于翻耕地区,旋耕平均耕层深度为12.5cm,翻耕平均耕层深度为16.8cm,是旋耕的1.34倍。从土壤类型来看,不同土壤类型之间土壤紧实度的差异也很明显,潮土各土层平均紧实度均大于砂姜黑土,且随着深度的增加差距逐渐增大。从影响因素来看,土壤紧实度变化与土壤容重变化在水平和垂直方向上呈正相关;土壤紧实度变化与土壤含水量变化关系复杂,总体来看二者水平方向呈正相关,垂直方向呈现负相关。研究成果将为后续探究土壤结构变化过程及规律,旱作区耕层及犁底层变化迁移过程提供依据,对改善皖北旱作区农田质量状况提供数据理论支撑。

北京市平原区土壤类金属砷质量分数分布特征研究

基于变异函数理论、经典统计分析、地统计分析以及单因子污染评价方法,以北京市平原区农用地为研究对象,针对不同功能分区、种植模式和母质类型,设置不同土壤深度(0~25cm,25~50cm),对土壤中类金属As的质量分数、水平和垂直分布特征及影响因素进行分析.结果表明:整体上,0~25cm,25~50cm土层As块基比值均小于50%,结构性因素占主导,随着土壤深度增加,随机性因素减少;不同深度土壤As质量分数水平空间分布变化趋势基本一致,平谷区As质量分数均值最高,其污染指数达1.54.不同功能区土壤As质量分数差异性无统计学意义(p<0.05).种植模式对0~25cm土壤类金属As质量分数影响有统计学意义(p<0.05),对25~50cm As质量分数的影响极有统计学意义(p<0.01),果园土壤As质量分数存在累积现象;不同母质类型对0~25cm,25~50cm土壤类金属As的影响有统计学意义(p<0.05),钙质岩类风化物母质下的不同土壤深度As质量分数均最高.

中国油气项目土地复垦工程类型区划与关键技术

以我国石油天然气项目土地复垦为对象,采用文献分析、资料总结和区划等方法,剖析油气项目土地损毁环节形式、损毁与复垦特征,探讨其土地复垦工程类型区划和关键技术模式,为油气项目土地复垦提供更加科学的指导。根据研究结果表明:提出了我国油气项目土地复垦工程类型区划的技术路线以及区划方法,确定了我国油气项目土地复垦工程类型区三级层次体系,将我国油气项目复垦区划分为9个一级工程类型区和38个二级工程类型区,明确了涵盖工程技术和生物化学措施的油气项目关键复垦技术和要求。解决我国油气项目土地复垦工程类型区划和关键技术等基本问题,为油气项目土地复垦提供技术支撑。

土壤汞含量分布特征与影响因素研究

以北京市平原区农田土壤为研究对象,针对平原区农田土壤不同的功能分区、种植模式、母质类型等,基于经典统计分析和地统计分析方法,从样点和区域角度对土壤重金属Hg含量的水平和垂直分布特征及影响因素进行分析。结果表明:从整个研究区来看,0～25cm土层Hg平均含量明显高于25～50cm土层,随着土壤深度的增加,重金属Hg含量逐渐减少。其中海淀、丰台Hg均值含量显著高于其他地区,以城区周围为中心,Hg含量向外逐渐减小,且0～25cm的Hg含量等值线明显比25～50cm的等值线密集,两个土层在空间分布格局上较为一致。整个区域处于中等生态风险水平,而海淀、丰台存在较高的生态风险。不同功能分区下,无论是0～25cm还是25～50cm土壤,都市生活区Hg含量明显高于农业保障区和水源保护区。不同种植模式下,0～25cm土壤Hg含量,菜地>园地>耕地,而25～50cm土层,园地>菜地>耕地,且组间均没有显著差异(P<0.05)。母质类型的不同是导致Hg含量有所差异的内在因素,以洪水冲积物所形成的土壤Hg的含量最高。研究成果将为平原区土壤重金属污染防治提供理论支撑。

海南岛农业台风灾害风险评估与可持续发展对策

海南岛是中国台风频发地区之一,开展海南岛农业台风灾害风险评估研究,可为海南岛优化农业种植布局和加强农业防灾减灾提供技术支撑。该研究基于自然灾害系统理论和方法,结合海南岛气象、自然地理与社会经济等要素,综合考虑致灾因子危险性、孕灾环境暴露性、承灾体脆弱性,研究构建了海南岛农业台风灾害风险评估方法与指标体系,并基于2001-2020年历年海南岛台风发生数据进行了海南岛农业台风灾害风险评估,在此基础上提出了农业台风灾害防灾减灾与可持续发展对策。结果表明,海南岛农业台风灾害风险指数处于0.40~0.80之间,平均0.61,整体上呈现出北部及沿海地区的灾害风险高于中部山区的趋势;致灾因子危险性、孕灾环境暴露性在全岛北部和沿海地区指数较高,承灾体脆弱性在琼海、陵水和三亚等市县指数较高。同时提出了3种农业台风防灾减灾与可持续发展对策,包括调整农业种植布局、提升风险监测预警能力和加强农业政策保险投入等。海南岛各市县农业台风灾害风险的差异以及相应的对策,可支撑相关部门为不同灾害风险程度区域建立防灾方法提供指导依据。

北京平原区土壤镉空间分布特征及健康风险评估

以北京平原区农业用地作为研究对象,基于变异函数理论、经典统计分析、地统计分析、经验贝叶斯克里格插值法等方法对不同土壤深度(0~25、25~50 cm)镉的空间分布特征及健康风险进行系统分析与评价。结果表明,0~25、25~50 cm变异函数块基比值均小于75%,属中等空间变异,随机因素带来的空间变异性随土壤深度增加呈减少趋势,变异函数拟合较好;从整体看,土壤镉含量由中部至东南部呈现逐渐增加的趋势,平均含量以通州和平谷为最高;在空间分布上,不同土壤深度(0~25、25~50 cm)镉含量水平分布格局基本一致;根据单因子污染指数数据发现,整个研究区土壤镉含量存在轻度-中度污染,不同土壤深度污染指数点位超标率分别为35.11%(0~25 cm)、12.76%(25~50 cm),0~25 cm土壤轻度-中度污染的覆盖面积约为3 152.49 km^2;方差分析表明,不同种植模式(果园、耕地、菜地)对0~25 cm土壤镉有显著性影响(P<0.05),耕地模式下镉含量累积较小;不同母质类型对25~50 cm土壤存在极显著性影响(P<0.01),不同土壤深度以洪积物母质中的镉质量分数为最高;经口摄入是人群暴露重金属镉的主要途径,不同功能区重金属镉对人体的非致癌暴露风险值HQ和致癌暴露风险值CR均在安全阈值内,不会对人体产生明显的健康危害。

北京平原区土壤Cr空间分布及影响因素研究

以北京市平原区农田土壤为研究对象,针对不同功能区、不同种植模式及不同母质类型等因素,基于经典统计学、经验贝叶斯克里格插值法,从点与区域两个方面对不同土壤深度(0~25、25~50 cm)重金属Cr含量的水平和垂直分布及影响因素作了系统分析。结果表明:从整体看,不同土壤深度重金属Cr含量存在一定差异,不同区域比较以海淀和丰台平均含量为最高;空间分布上,不同土壤深度(0~25、25~50 cm)Cr含量水平分布格局基本一致,其分布以城区为中心向外逐渐降低。从单因子评价看,处于警戒线以内的区域面积仅占研究区总体的19.16%(0~25 cm)和14.81%(25~50 cm),存在明显富集现象。不同功能区重金属Cr含量在不同土壤深度中排序均为都市生活区>农业保障区>水源保护区,且对不同土壤深度Cr含量存在显著性影响;种植模式及母质类型对不同土壤深度Cr含量无显著影响,且组间无显著性差异。该研究成果可为农田土壤重金属污染进一步治理和管护提供科学依据。

矿业废弃复垦地主导作物重金属健康风险评价

针对矿业废弃复垦地土壤重金属含量明显上升以及由此引起的粮食安全问题,以西南地区某硫磺矿废弃复垦地为研究对象,利用"点对点"采集土壤和玉米样品40个,建立研究区玉米重金属健康风险评价模型,基于该模型,联合地理加权回归(Geographic Weighted Regression,GWR)、综合污染指数法等方法,进行了复垦区域主导作物重金属健康风险评价及其相关性分析。结果表明:玉米籽粒中重金属均值均未超过国家食品卫生标准(GB 2762—2012)限值,仅部分点位出现超标现象,其中Cr、Ni、Cd的超标率分别为2.5%、5.0%和10.0%;从食用当地主导作物引起的健康风险结果来看,该地区种植的玉米对成人健康不会产生风险,但对儿童健康产生风险的可能性大,需引起重视;玉米籽粒中Cr的个人平均年健康风险最大,已超过USEPA推荐的最大可接受风险(1.0×10-4a-1),故应对此加强防范管理,而其他元素均处于安全水平。相关性分析表明,Ni、As元素在玉米籽粒与土壤中对应显著正相关(P<0.05),Cd呈现极显著正相关(P<0.01);GWR模型有效揭示了土壤对玉米的影响是一种空间非平稳关系。该模型可为当地作物中重金属污染差别化治理和防控提供科学依据。

省域尺度下不同时序景观指数集与粒度效应分析

[目的]景观格局变化是景观生态学中的热点问题。研究省域尺度下不同时序景观指数的粒度效应、选取计算景观指数所需的适宜粒度范围并筛选出代表性景观指数集对分析景观格局变化具有重要意义。[方法]以安徽省土地覆被为研究对象,以2000年、2005年、2010年的Landsat TM遥感影像为主要数据源,采用土地利用转移矩阵对安徽省土地覆被的转移数量与方向进行研究;通过设置不同的栅格大小研究景观指数的粒度效应并选取合适的粒度范围;基于相关性分析、因子分析与敏感性分析,筛选出代表性景观指数集。[结果](1) 2000—2010年安徽省的土地覆被始终以耕地为主,其次是林地与人工表面;人工表面的增加是建立在耕地面积减少基础之上的,在10年间共有超过3 200km2的耕地转化为人工表面;(2)景观指数存在粒度效应,粒度变化会对景观指数的计算结果产生影响;省域尺度下计算景观指数所需的合适粒度范围为100～125m;(3)研究安徽省景观格局变化的代表性景观指数有4个,分别为最大斑块指数、景观形状指数、平均斑块面积、香农多样性指数。[结论]计算安徽省景观指数的适宜粒度范围为100～125m,安徽省的代表性景观指数集为最大斑块指数、景观形状指数、平均斑块面积、香农多样性指数,为进一步研究景观格局变化及驱动机制提供了依据。

2016年和2020年海南岛10米空间分辨率耕地复种指数监测数据集

耕地复种指数是开展耕地地力评价、农业生态评价等的重要参数,遥感技术的发展使得高时空分辨率耕地复种指数监测成为可能。本文基于Sentinel-2数据,采用Savitzky-Golay滤波方法和二次差分法,开展了海南岛耕地复种指数提取方法研究,并结合2020年地面样本数据进行验证,在此基础上提取了2016年和2020年海南岛耕地复种指数数据集。该方法利用遥感数据提取得到的2020年海南岛耕地复种指数总体精度达91.9%,Kappa系数为0.9。本数据集可作为海南耕地复种时空变化分析的基础数据,也可为海南省开展农业生态资源监管,实施热带高效农业可持续发展战略提供数据和决策支撑。

基于遥感与MaxEnt预测海南东亚飞蝗宜生区

【目的】科学预测海南东亚飞蝗宜生区并划分不同等级,对海南东亚飞蝗制定科学防治措施、提高绿色防控效率提供参考。【方法】文章选取海南岛为研究区域,结合600个海南东亚飞蝗分布点,基于最大熵模型构建基于遥感、土壤、植被和地形等多源数据的海南东亚飞蝗宜生区指标体系,分析不同生境因子对海南东亚飞蝗宜生区分布的影响,对海南东亚飞蝗宜生区进行预测。【结果】模型模拟结果极好,平均AUC值为0.944;决定海南东亚飞蝗宜生区分布的主要影响因子为6月降水量、5月植被指数(NDVI)、6月地表温度、9月降水量、10月降水量和3月植被指数;高宜生区和中等偏高适生区主要分布在东方市、儋州市、昌江黎族自治县和乐东黎族自治县。【结论】在当前全球变暖的条件下,气温的升高可能会使海南东亚飞蝗繁殖加快,从而增加种群数量,海南东亚飞蝗的高宜生区在东方市和乐东黎族自治县分布比例较高,需密切关注该地蝗虫发育情况,做到早防早控。

土壤肥力及其影响因素的尺度效应——以北京市平谷区为例

为揭示区域土壤肥力空间变异与影响因素及其随尺度变化的特征,本文以北京市平谷区为研究区,选择全区(L)、西部三镇(M)及三镇加密采样(S)三种尺度,以加权和法计算得到的土壤综合肥力指数(IFI)作为土壤肥力的表征,并结合变异函数与地理加权回归(GWR)等方法,分析IFI空间变异特征、各评价指标对土壤肥力贡献程度及其尺度效应,探究不同尺度土壤肥力影响因素作用差异。结果表明:不同尺度下土壤各指标差异明显,而三种尺度下IFI均在0.61左右,不同尺度间IFI变异度变化与其他各指标均不相同;IFI空间变异性具有明显的尺度效应,IFI块基比随着尺度的减小而增加,随机因素引起的变异在总变异中所占比重逐渐增大,L尺度表现为强空间相关性,M尺度表现为中等空间相关性,S尺度表现为弱空间相关性;不同尺度下不同土壤养分含量对IFI的贡献程度不同,L到M尺度各养分系数有所降低,M到S尺度各养分系数变化范围略有增加,单一指标对IFI的作用会受到其他指标的影响。土壤亚类、母质等因素对IFI的影响具有明显的尺度效应,随着尺度的降低各因素对IFI的影响作用总体上呈减弱的趋势。研究结果揭示了平谷区土壤肥力空间变异特征与影响因素及其随尺度的变化特征,为不同尺度下区域土壤肥力评价、空间格局分析等提供了技术支撑。

不同利用方式的农用地土壤中抗生素分布特征与驱动力分析

抗生素作为一种新型污染物对环境、生物及生态产生持久性危害,文中通过对华北旱作区某县域四环素类抗生素(Tetracyclines,TCs)残留含量分析,运用传统统计学、环境生态学及GIS相结合的方法研究其在农用地土壤中的分布特征及影响因素。结果表明:TCs在研究区内土壤中普遍存在(检出率为50.40%),金霉素是其主要组成部分。不同利用方式农用地中TCs含量的差异使研究区TCs的分布具有较大的空间差异性;加之养殖活动中排泄物消纳及地形、河流等自然因素的作用,使得TCs含量高值区主要分布在平原地带居民区周边以及河流沿岸。有机肥的施用是造成不同利用方式农用地中TCs分布存在显著性差异的主要驱动因素;其次,果园中土壤性质对TCs分布差异的解释度较高,菜田土壤中TCs分布受土壤性质和排泄物消纳的作用较多,农田土壤中的TCs分布的主要影响因子依次为排泄物消纳、土壤性质和自然因素。

农用地土壤抗生素组成特征与积累规律

选取我国北部典型农副产品生产基地,利用HPLC-MS/MS测定土样中四环素类(tetracycline antibiotics,TCs)、大环内脂类(macrolide antibiotics,MLs)以及磺胺类(sulfonamide antibiotics,SAs)共10种抗生素的残留含量,研究不同种类抗生素的组成及空间分布,并对其分布特征与距养殖场、公路、河流间距离的关系,以及不同种植模式、不同土壤性质对抗生素组成与积累规律的影响进行初步探讨.结果表明,研究区土壤抗生素含量值处于较低水平,但检出率较高,总量的检出率高达100%.研究区土壤抗生素的主要成分为TCs,约占总量的94%,不同抗生素的变异系数较大.区内土壤抗生素的空间分布及积累规律受人类活动强度的影响,其中抗生素含量与距养殖场距离呈显著负相关(P <0. 05);距河流50 m内的样点3类抗生素的检出率均达100%;不同种植模式下抗生素含量的积累规律为:果园>菜地>菜果混种地,且桃园及露天菜地中抗生素的来源、含量与核桃园、大棚菜地及菜果混种地块有明显区别.研究选用土壤pH、有机质(SOM),阳离子交换量(CEC)、总氮(TN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)表征土壤性质,通过冗余分析显示,土壤pH、SOM、CEC、AP、AK这5种土壤特性对抗生素含量的影响较大,其中AK的影响强度最大,TN的影响则相对较弱.研究认为区内土壤抗生素的组成与积累程度受人类活动及土壤性质的共同作用.

基于Sentinel-2的海南耕地复种指数监测及时空变化分析

海南是发展热带特色高效农业的黄金宝地,开展高时空分辨率耕地复种指数遥感监测与时空变化分析对海南农业生产管理具有重要意义。基于Sentinel-2数据,利用最大值合成法和Savitzky-Golay滤波对NDVI时间序列曲线作平滑重构,结合二次差分法计算2016—2020年海南耕地复种指数,分析海南省耕地复种指数的时空演变特征。结果表明:通过2020年地面调查数据验证,海南耕地复种指数提取总体精度达91.94%,Kappa系数为0.88。海南省耕地复种指数从2016年1.53提升到2020年1.66,提高了0.13。从2016年到2020年单季种植面积占比增加了6.10%,两季种植面积占比减少了2.65%,三季种植面积占比增加了5.10%,休耕或抛荒耕地面积占比减少了5.60%。海南省各市县耕地复种指数在1.28—1.96区间内,其中海口市、三亚市、东方市、临高县等地区耕地复种指数上升,而琼海市、万宁市、琼中县等地区耕地复种指数下降。研究结果可为海南农业部门合理调整休耕、开垦方案等政策,实施热带高效农业可持续发展战略提供数据和决策支撑。