基于面向对象分割的耕地集中连片经营分布提取及其影响因素研究——以大同市云州区四乡镇为例

为探讨如何促进耕地集中连片与规模经营,本研究基于第三次土地调查耕地图斑、Google Earth高分辨率遥感影像和实地调研的问卷数据,以大同市云州区四乡镇为研究对象,采用面向对象的分割方法对耕地斑块进行分割,得到耕地经营斑块,运用景观格局软件Fragstats 4.2、统计软件SPSS及地理探测器模型,分析了云州区四乡镇的耕地集中连片经营空间分布现状以及主要影响因素。结果表明:云州区四乡镇位于大同盆地腹地,地势平坦,聚合度指数均大于80,整体耕地斑块分布较为集中,耕地集中连片聚类分析结果表明第Ⅲ、Ⅳ类的耕地面积占比较大,共占58.63%。影响因子对耕地集中连片经营的影响力度从大到小依次为耕地流转率、黄花菜面积占比、人均收入、高等学历人数占比、纯农型农户占比、合作社数量、收入来源,其分异决定力指标(q值)均在0.1以上,交互作用探测结果呈现非线性增强为主、双因子增强为辅,黄花菜种植面积占比与合作社数量的交互作用影响最为显著,凸显了黄花菜种植面积的驱动作用。研究表明,耕地的有效流转、黄花菜的种植和合作社的建立促进了耕地集中连片经营。

基于时空分解的汾河流域植被净初级生产力的变异性及驱动因子分析

汾河流域生态环境脆弱,且水土流失问题较为严重,易受自然及人为因素的影响。基于1982—2019年汾河流域的植被净初级生产力(NPP),利用趋势分析、经验正交分解(EOF)和结构方程模型(SEM)研究汾河流域NPP的时空演变特征及其驱动因素,旨在为汾河流域生态环境建设和保护提供理论依据。结果表明,汾河流域NPP由流域中心向边缘增加,整体呈波动上升趋势,NPP显著增加的面积远大于退化面积;从2003年开始,汾河流域尤其是东北部地区植被NPP明显提高,中北部区域的NPP呈现退化趋势,并表现出较强的时间变异性。人类活动、气候变化和基础自然环境因子对汾河流域NPP空间结构的总效应分别为0.50、0.20、0.03,表明了人类活动是影响NPP空间结构最主要的因素;基础自然环境对NPP变化有显著的直接和间接效应,并且容易在小尺度范围内形成潜在的时空格局。温度和相对湿度是影响流域NPP空间结构和时间变异最主要的气候因素。

南高丛蓝莓“明星”离体叶片再生不定芽技术研究

为建立南高丛蓝莓“明星”离体再生体系,以早春新萌发的带腋芽嫩枝段为外植体试材,以诱导腋芽萌发获得的无菌材料叶片为离体培养试材,研究了灭菌时间、不同浓度和种类的植物生长调节剂对外植体灭菌、腋芽萌发诱导、叶片不定芽诱导和不定芽继代增殖培养的影响。结果表明,外植体最佳灭菌方法为75%酒精浸泡10 s,再用0.1%升汞溶液灭菌5~6 min;腋芽萌发诱导最适培养基为WPM+ZT 2.0 mg/L;叶片不定芽诱导最适培养基为WPM+TDZ 0.5 mg/L+IBA 0.2 mg/L;不定芽增殖培养最适培养基为WPM+ZT 2.5 mg/L。

工作面开采沉陷对农田土壤和植被碳库扰动预评价

为了明确煤田工作面开采沉陷对农田土壤和植被碳库的扰动影响,分别选取了开采沉陷坡面样区和未受开采沉陷影响对照区,在对沉陷样区坡度进行预测的基础上,运用DNDC模型模拟了实验区2013—2015年的农田土壤有机碳储量和植被NPP,并对模拟结果进行分析,同时,对DNDC模型在本研究区的适宜性进行了验证。研究结果显示:(1)在煤田工作面开采沉陷影响下,农田土壤和植被碳库有显著的失碳效应,且随煤田工作面开采工作的持续,其碳损失量越大。(2)在开采沉陷区,坡度的升高是农田土壤和植被碳库储量发生明显变化的主要原因。(3)通过精度评价发现DNDC模型可准确模拟煤田开采沉陷区农田生态系统碳循环过程,基于DNDC模型的煤田开采沉陷下农田土壤和植被碳库扰动预评价精度整体上较好。

不同压实水平下铁尾矿砂和土壤的水力学特征比较

由于尾矿砂的不良结构和严重压实,水土流失严重,水分已成为其生态恢复的重要限制因素。因此以水分运移为主线,通过室内土柱模拟,研究铁尾矿砂和土壤在自然状态到最大压实状态间5个压实水平(铁尾矿砂1.50~1.70 g/cm^3,土壤1.30~1.50 g/cm^3)的水力学特征差异,为尾矿砂的合理改良提供依据。结果表明:铁尾矿砂自然容重1.50 g/cm^3的水分入渗能力低于土壤自然容重1.30 g/cm^3的水分入渗能力。随容重的增大,尾矿砂和土壤的水分运移特征均呈幂函数减小的趋势,但分别在1.60,1.40 g/cm^3处入渗能力明显降低。从水分参数入渗率、湿润锋距离、累计入渗量、饱和导水率、剖面水分分布整体来看,在较低容重范围内,土壤水分运移能力高于铁尾矿砂,但由于容重对土壤水分运移的影响大于铁尾矿砂,在较高容重范围内,土壤的水分运移能力则不如铁尾矿砂。铁尾矿砂和土壤的水分特征曲线形状也完全不同,铁尾矿砂呈现"上凸"形,表现为高吸力段缓低吸力段陡,土壤水分特征曲线均为"下凹"形,表现为高吸力段陡低吸力段缓。因此,尾矿砂中可以添加土壤或者类似土壤结构的基质来增强其不良的持水性和导水性,促进生态恢复。

9个高丛蓝莓盆栽表现

为开发蓝莓品种的观赏种植价值,以9个高丛蓝莓品种为试材,对其组培苗盆栽2年的植株进行物候期、生长量、自花结实率和果实性状的观测。结果表明,9个高丛蓝莓品种熟期为早熟至中熟,天后、瑞贝尔2品种最早熟;温莎、天后、南金、瑞贝尔4品种生长势佳;南金、黑珍珠2品种树形最好;各品种间自花结实率63.8%~90.7%,差异明显;黑珍珠果个最小,但风味最佳;瑞贝尔、天后果个大,风味好;南金、夏普兰风味浓郁,酸甜适口。综合分析认为,9个品种盆栽,以天后、瑞贝尔适宜鲜果生产;南金、黑珍珠适宜庭院、阳台景观设置。

兔眼蓝莓鲜食品种筛选评价

为解决兔眼蓝莓果实口感粗糙、不适合鲜食采摘等问题,开展了兔眼蓝莓品种引种评价。试验从引进品种中筛选了9个综合性状较好的兔眼品种,进行农艺性状、经济性状、果实性状等的分析,并应用模糊数学综合评价方法进行评价。结果显示:奥克尼、泰坦、芭尔德温3个品种树势好,丰产性强,风味佳,籽粒感少,适于作鲜食栽培。

主题导向下混合式教学在新农科遥感课程中的实践与研究

建设新农科是为了适应高等农林教育发展改革,适应全球变化、农业现代化发展的需要。而遥感作为一门新兴的交叉学科,在新农科的资源环境调查、作物产量评估、作物灾情预报等方面具有重要的作用。本文以“遥感地学分析”课程为例,针对遥感课在新农科领域中教学的课程特点和面临的问题,探索主题引导和线上线下混合式教学相结合的教学模式,重点从课程信息、课程设计、课程实践和课程成果等4个方面进行实践与研究,为下一步其他课程开展主题导向的混合式教学实践提供参考。

煤炭开采导致的农田生态系统固碳损失评估

煤炭开采活动损坏了原生地貌和地表植被,造成了矿区及其周边环境的破坏,引起植被-土壤碳汇量减少,导致了农田生态系统碳储量的大量流失。为了量化煤炭开采对矿区农田的生态影响范围,评估矿区农田生态系统固碳损失,本研究以长河流域矿区为例,构建了一种估算煤炭开采导致农田生态系统固碳损失的方法。利用矿区数据、遥感数据、气候数据、地理数据等确定农田直接受损区和参照区,通过测算直接受损区周边归一化植被指数(NDVI)的变化趋势确定间接受损区;采用增强自适应的遥感图像时空融合方法(ESTARFM)和CASA模型计算农田植被固碳量,实地采样并测试了农田土壤有机碳;结合矿区土地利用变化计算矿区农田生态系统固碳损失量。结果表明:2000—2015年,长河流域矿区因煤炭开采导致的农田直接受损面积为5.06 km^2,间接受损面积为18.99 km^2;矿区农田植被固碳量为3936.16 t/km^2,土壤碳储存量为6737.05 t/km^2;矿区农田生态系统固碳总损失量为30737.68 t,其中直接受损区固碳损失量占总损失的42.12%,间接受损区固碳损失量占总损失的57.88%,表明间接受损区也应纳入煤炭开采导致的生态破坏的评估中;煤炭开采对矿区农田生态系统固碳量的影响属于失碳效应。

基于高光谱技术的退耕还林地年限判别

自2000年以来,黄河中游坡度较大的不同区域、同一区域的不同部位在不同年度实施了退耕还林工程,促进了黄河中游土壤质量及生态环境的改善。为了研究退耕工程对土壤及环境的影响机制,需要快速获取退耕年限及土壤特征。该研究以黄河中游大宁县不同年限退耕还林土壤为研究对象,获取不同年限退耕还林土壤理化性质,同时测定不同退耕年限土壤光谱特征曲线,以表征不同退耕年限的土壤属性及光谱特征;以土壤原始光谱反射率数据(Reflectance,R)为基础,采用Savitzky-Golay平滑(Savitzky-Golay smooth,SG)、倒数的对数(Reciprocal of Logarithm,RL)、一阶微分(First Order Differential,FD)、去包络线(Continuum Removal,CR)、主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)以及光谱特征参数(Spectral Characteristic Parameter,SCP)等光谱预处理,以原始反射率主成分(R-PCA)、倒数的对数主成分(RL-PCA)、一阶微分主成分(FD-PCA)、去包络线主成分(CR-PCA)、SCP为输入因子,采用K均值聚类(K-means Clustering Algorithm,K-means)、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和线性判别分析(Liner Discriminant Analysis,LDA)构建退耕年限的分类模型并选取最优模型。结果表明:1)退耕年限的增加会导致土壤理化性质的显著变化,土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)含量、土壤含水率逐渐增加,土壤黏粒含量逐渐减少,土壤粉粒、砂粒及饱和导水率呈现先增加后减少的趋势;2)不同退耕年限土壤光谱曲线差异细微,预处理CR可显著提升光谱曲线的吸收特征,在480、900、1100、1400、1900、2200和2350 nm处出现明显的吸收特征;3)3种分类模型取得了较为理想的分类精度,其中LDA模型最优,Kappa系数最大为0.83;5种输入因子分类效果差异显著,其中CR-PCA分类效果最好,不同模型分类精度均达到75%以上。该研究通过土壤光谱曲线探索不同年限退耕还林土壤的光谱特征及分类方法,可实现退耕年限的快速区分,为退耕还林工程对土壤属性及环境影响的进一步研究提供参考。

基于无人机多光谱遥感数据的烟草植被指数估产模型研究

无人机遥感估产具有实时、高效的特点。通过无人机搭载多光谱相机,以广东省韶关市特色优质烟叶生产示范区为对象,基于2019年成熟期烟草冠层多光谱影像数据,选用5种植被指数与烟草实际产量构建回归估产模型,并对估产模型精度进行检验,从中选出最优估产模型。结果表明,非线性回归估产模型精度整体高于线性回归估产模型,多植被指数组合遥感估产可提高估产模型精度;最优植被指数为改进简单植被指数(MSR),最优植被指数组合为改进简单植被指数-绿色归一化植被指数(MSR-GNDVI),其非线性回归估产模型的决定系数(R~2)最高,为0.70,均方根误差(RMSE)最小(n=20),为31.18,相对误差(RE)为1.47%。基于无人机遥感信息的最优估产模型为y=129.49x~2-181.46x+2066.7。该模型可用于区域烟草遥感估产的快速实现,为小尺度烟草估产经营提供高效管理依据。

基于地貌-重要性-敏感性分析框架的生态功能分区研究--以太行山脉中段晋中市为例

以太行山脉中段晋中市为研究区,在地貌-重要性-敏感性的框架下对研究区生态系统服务功能重要性和生态敏感性的空间分布特征进行分析,并对其生态功能区进行划分.结果表明:①研究区生态系统服务功能重要性类型以高度重要为主,生态系统服务功能极重要区与高度重要区镶嵌分布,主要分布在研究区的中部以及太行山脉—太岳山脉主脊两侧,生态系统服务功能以固碳释氧和水源涵养为主.②研究区生态敏感性的空间分布特征差异性明显,生态极敏感区和高度敏感区的总面积占研究区总面积的29.19%,主要分布在自然保护区、森林公园等生境质量好的区域.③采用三维魔方空间分类法从地貌、重要性和敏感性三个维度对研究区生态功能进行耦合分区,最终将研究区划分为5个生态功能区,并根据每个生态功能区的空间分布特征以及面临的主要生态环境问题提出了相应的管理保护措施,可为研究区生态建设战略规划的制定提供一定的参考.

基于连续投影算法与BP神经网络的玉米叶片SPAD值高光谱估算

叶片叶绿素含量是评价作物生长状况的重要指标。为实现玉米叶片叶绿素含量的准确、高效高光谱估测,以玉米大田试验为基础,于7月1日(大喇叭口期)、7月19日(灌浆初期)和8月18日(腊熟期)利用ASD高光谱仪和便携式叶绿素仪(SPAD-502)分别测定了玉米叶片高光谱数据和叶绿素含量相对值SPAD;利用连续投影算法提取出玉米叶片光谱的特征波长,再用BP神经网络构建SPAD值的估算模型,并对模型进行验证。结果表明,3个日期的分段监测模型及统一监测模型的R2分别为0.885,0.900,0.675,0.827;RMSE分别为2.156,2.103,3.236,2.651;7月1日模型、7月19日模型和统一监测模型均具有较高的精度,同时检验模型RPD均大于2,具有很好的预测能力;而8月18日的监测模型表现较差(RPD=1.641),但也达到可用水平。表明利用连续投影算法结合BP神经网络可以进行玉米叶片SPAD值的高光谱估算。

黄河中游退耕还林地土壤有机碳含量的高光谱估测--以大宁县为例

为了快速获取退耕还林地土壤有机碳含量数据,明确退耕还林工程的实施效果,以黄河中游大宁县退耕还林土壤为研究对象,获取土壤有机碳及光谱曲线数据;并选择原始光谱及其倒数的对数、倒数的对数一阶微分、一阶微分、去包络线5种光谱数据作为自变量,首先与土壤有机碳含量进行相关分析,选取特征波段,然后分别建立主成分回归、偏最小二乘回归和支持向量回归3种土壤有机碳高光谱估测模型。结果表明,土壤有机碳含量与光谱反射率呈负相关,即有机碳含量越高反射率越低,光谱曲线总体上呈现递增的趋势,在可见光范围内反射率增长速度较快,近红外范围内增长速度缓慢;不同光谱变换形式可以提高土壤有机碳含量与光谱反射率的相关性,其中倒数的对数一阶微分和去包络线光谱提升效果最好。分析不同光谱变换形式的建模精度发现,同一光谱数据在不同模型中建模精度存在显著差异,同时对比3种建模方法发现,支持向量回归方法精度较好,以倒数的对数一阶微分为自变量的支持向量回归模型精度最高,建模集和验证集的R2分别为0.780、0.707。高光谱技术可以准确、快速地进行土壤有机碳含量的估算。

宁波引种南高丛蓝莓品种品质特性评价

为解决本地蓝莓鲜食品种抗病性差,树势易衰老等问题,本研究开展了南高丛蓝莓品种引种评价。试验从引进品种中筛选了9个熟期、产量、抗性、品质等综合性状较好的南高丛品种,以现有主栽品种奥尼尔为对照,进行农艺性状、经济性状、果实性状等分析。结果显示:明星、瑞贝尔、甜心3个品种树势强于主栽品种奥尼尔,病虫害比奥尼尔轻,果实品质优良,外观漂亮,香甜风味,适于作鲜食栽培,能作为本地蓝莓鲜食品种更新加以推广。

Multi-scale spatial relationships between soil total nitrogen and influencing factors in a basin landscape based on multivariate empirical mode decomposition

The relationships between soil total nitrogen(STN)and influencing factors are scale-dependent.The objective of this study was to identify the multi-scale spatial relationships of STN with selected environmental factors(elevation,slope and topographic wetness index),intrinsic soil factors(soil bulk density,sand content,silt content,and clay content)and combined environmental factors(including the first two principal components(PC1 and PC2)of the Vis-NIR soil spectra)along three sampling transects located at the upstream,midstream and downstream of Taiyuan Basin on the Chinese Loess Plateau.We separated the multivariate data series of STN and influencing factors at each transect into six intrinsic mode functions(IMFs)and one residue by multivariate empirical mode decomposition(MEMD).Meanwhile,we obtained the predicted equations of STN based on MEMD by stepwise multiple linear regression(SMLR).The results indicated that the dominant scales of explained variance in STN were at scale 995 m for transect 1,at scales 956 and 8852 m for transect 2,and at scales 972,5716 and 12,317 m for transect 3.Multi-scale correlation coefficients between STN and influencing factors were less significant in transect 3 than in transects 1 and 2.The goodness of fit root mean square error(RMSE),normalized root mean square error(NRMSE),and coefficient of determination(R2)indicated that the prediction of STN at the sampling scale by summing all of the predicted IMFs and residue was more accurate than that by SMLR directly.Therefore,the multi-scale method of MEMD has a good potential in characterizing the multi-scale spatial relationships between STN and influencing factors at the basin landscape scale.

幼儿园课程“园本化”管理的探讨

幼儿园教育是启蒙阶段的教育,在幼儿的成长中占据着非常重要的地位,如果幼儿阶段的教育质量高,那么对幼儿的终身发展都是有益的。文章从幼儿、园长和教师三个角度对幼儿园课程园本化管理的意义进行了分析,并结合现阶段幼儿园的实际发展情况提出了进行幼儿园课程园本化管理的策略,以期为幼儿园的建设、课程内容的完善和幼儿自身的发展创造更好的条件。

基于高光谱遥感的玉米叶片SPAD值估算模型研究

灌浆期玉米叶片叶绿素含量对玉米光合作用及产量形成具有重要作用。为通过高光谱特征准确、高效估测玉米叶片叶绿素含量,以SPAD值表征叶绿素相对含量,构建了基于光谱特征参数的传统回归模型、基于全谱和光谱特征参数的PLSR模型和BP神经网络模型,并进行了比较分析。结果表明:基于全谱构建的PLSR模型SPAD值拟合效果最好(R^2=0.910,RMSE=2.071),而基于光谱特征参数所建立的PLSR模型拟合效果可达到与全谱PLSR模型相近的水平。但后者的实测值与预测值拟合效果(R^2=0.867,RMSE=2.581,RPD=2.628)优于全谱PLSR模型,且建模时间短,模型复杂程度降低。BP神经网络模型相较于两种PLSR模型预测效果略差,但优于传统回归模型。综合来看,基于光谱特征参数建立的PLSR模型估测效果最好。