不同秸秆还田率情境下亚热带水田土壤的“碳汇”贡献模拟研究

明确不同秸秆还田量对土壤“碳汇”的贡献大小是合理制定农业碳中和措施的基础。以我国典型亚热带地区——福建省水田土壤为研究对象,基于2016年15833个土壤样点实测数据和目前该地区最详细的1︰5万大比例尺土壤数据库,运用农业生态系统中广泛使用的DNDC(DeNitrification and DeComposition)模型模拟了不同秸秆还田率下全省未来的土壤有机碳动态变化。结果表明,2017—2053年传统管理(15%)以及秸秆还田30%、50%和90%下水田土壤的年均固碳速率分别为173、302、478和838 kg·hm^(–2),固碳总量分别为11.56、20.15、31.90和55.95 Tg。从土壤亚类来看,咸酸和盐渍水稻土的年均固碳速率最大,不同秸秆还田率下介于220~920 kg·hm^(–2)·a^(–1)之间;而渗育和潴育水稻土的固碳量最大,不同秸秆还田率下合计介于9.45~45.52 Tg之间,约占研究区总固碳量的81%。从行政区来看,龙岩、泉州两个地级市的固碳速率和总量均最大,不同秸秆还田率下均分别在202~937 kg·hm^(–2)·a^(–1)和1.55~8.34 Tg之间。总体而言,福建省水稻土亚类和行政区在不同秸秆还田率下的固碳潜力差异很大,应有针对性制定“固碳减排”管理措施。

基于生态空间微气候调节的城市与水体相互影响作用研究——以水网城市武汉为例

文章以水网城市武汉为例,旨在讨论城市与水体之间的气候调节影响作用,并找到应对城市高强度发展的生态空间调节策略,改善城市气候环境。在中尺度气象模式中构建了高分辨率城市冠层模型,模拟分析了不同季节水体的微气候调节作用,发现:夏季水体对城区有明显的降温效果,日间平均降温幅度达到0.5℃;过渡季(秋季)日出前水体对地表气温增幅达0.6℃,能够有效缓解辐射逆温现象;冬季夜间水体将主城区风速提升了0.2m/s,能够帮助城市空气污染物的疏散,减少雾霾现象。此外,建筑密度的升高增强了水体与高空的对流换热,而城市容积率的升高则削弱了水体的降温效果。

机器学习在土壤盐渍化遥感中应用的文献计量分析

近年来,随着机器学习算法的发展,国内外专家学者致力于利用机器学习模型展开土壤盐渍化遥感相关研究,并取得了丰硕成果。本文利用文献计量可视化软件CiteSpace,对近十年来基于机器学习的土壤盐渍化遥感建模研究进行分析,确定了研究主题和热点,从机器学习算法、建模特征变量以及模型评价等方面评述研究进展,并针对当前研究热点对目前研究的局限性与发展趋势进行讨论。主要结论:1)机器学习算法在土壤盐渍化遥感建模中发挥着至关重要的作用,主要研究主题有机器学习算法及其精度研究、建模特征变量选择研究、遥感数据源选择对模型的影响研究、土壤盐渍化研究区域选择和基于机器学习的土壤盐渍化数字制图应用研究。2)目前的研究热点为辅助变量作为特征变量在模型构建中的应用、实测光谱数据与多源遥感光谱数据结合以及最佳机器学习算法选择。3)以2018年为节点,研究进展分为起步阶段和高速发展阶段,目前仍存在需要解决的挑战以提高模型的准确性。未来的研究方向应集中在云平台和机器学习在土壤盐碱化大范围、长期监测中的应用。

基于SWAT模型的清江流域径流模拟研究

SWAT模型已有针对北美地区流域建立的数据库,将模型应用于我国流域时,需要另行构建数据库,主要包括土壤数据库和天气发生器。以清江流域作为研究对象,分别采用SPAW程序和土壤渗透率经验公式估算土壤水分参数及土壤下渗率,对研究区土壤按美国标准采用水文分组等方法建立土壤数据库;利用PcpSTAT、Dew02等程序估算部分难获得的气象因子,构建天气发生器。依据前述数据库建立的SWAT模型对清江流域径流分别进行月模拟和日模拟,结果表明,构建的SWAT模型在清江流域的应用取得了良好效果,模拟精度较高,对该地区水资源管理具有一定的参考和借鉴价值。

SWAT模型中天气发生器与数据库构建及其验证

提出了通过日照时数和太阳辐射量的相关关系来估算逐日辐射量的方法,采用日平均温度和日平均湿度来计算日露点温度,以建立SWAT模型天气发生器。采用插值方法对土壤粒径进行转换,并利用SPAW程序估算土壤水特性参数,建立了SWAT模型土壤属性库。将构建的SWAT模型应用于潮河上游下会水文站以上流域的水文过程模拟,月效率系数≥0.91,确定性系数≥0.93,取得了非常好的模拟效果。结果表明在缺乏详细的气象和土壤数据情况下,可以构建SWAT模型进行水文模拟研究。

SWAT模型土壤数据库建立方法

从SWAT模型在中国应用的角度出发,针对模型土壤数据库与我国参数资料不一致的问题,提出了从苏联制土壤质地转化为美国土壤质地的方法,并给出了转换计算方法。应用该方法使用SPAW软件计算SWAT模型部分参数,进行了实例验证得到了理想的结果,为该模型在中国的应用提供了方便。

SWAT模型中气象数据库和土壤数据库的构建方法

以淅川县丹江口库区黄水河小流域为例,探讨了数据缺乏情况下分布式水文模型(SWAT)中气象和土壤数据库的构建技术.运用SWAT模型中的"天气发生器"模拟日太阳辐射量,用PcpSTAT和Dew02分别实现降雨量相关因子和露点温度计算;采用3次样条插值法实现土壤粒径的转换,用SPAW软件结合有机质含量数据计算得到模型需要的土壤物理属性数据;研究构建的气象和土壤数据库为SWAT模型在该区域应用奠定了基础.

基于GIS、ES的凉山州土壤数据库设计与实现

凉山州作为我省实施西部大开发战略的两个重点区域之一 ,以土壤资源为核心的国土资源的综合开发潜力巨大 ,而目前凉山州资源开发科技含量较低 ,农业信息化水平不高 ,严重制约了农业乃至整个经济的发展。基于GIS、ES的凉山州土壤数据库设计与实现就是提高凉山州农业信息化水平和资源开发科技含量的尝试 ,它利用GIS对图形数据强大的管理和分析功能、ES基于模型和知识的推理功能 ,结合关系型数据库对属性数据的管理功能 ,利用实体—联系 (E—R)模型设计了实用性强、用户广、操作简便、功能强大的土壤数据库 ,并应用GIS软件MapInfo、ES开发工具DET1 1和VisialFoxpro、VisialBasic进行程序开发。基于GIS、ES的凉山州土壤数据库设计与实现的建设地市州级土壤数据库的一种尝试 。

海南岛不同地形上土壤性质的多样性分析

多样性指数长时间以来在生态学领域被用于分析不同生态体的发生规律,本研究将类似手段用于某些土壤性质(土壤发生层次、土层厚度和土壤容重) 多样性的分析中,讨论基于海南岛土壤-地形体数字化数据库(SOTER),通过对不同地形上土壤发生层次、土层厚度和土壤容重等某些土壤性质类别SOTER单元的丰富度指数(S)、多样性指数(Shannon指数H') 和均匀度指数(Pielou E) 的计算,类别多度分布模型的应用,并在地理信息系统环境中实现了海南岛不同地形上某些土壤性质多样性分析的数字化表达。

海南岛不同地形上某些土壤化学性质的多样性分析

多样性指数长时间以来在生态学领域被用于分析不同生态体的发生规律 .将类似手段用于某些土壤化学性质 (土壤pH值、表层阳离子代换量和表层有机质含量 )多样性的分析中 ,讨论了基于海南岛土壤 地体数字化数据库 (SOTER) ,通过对不同地形上土壤 pH值、表层阳离子代换量和表层有机质含量类别SOTER单元的丰富度指数 (S)、多样性指数 (Shannon指数H’)和均匀度指数 (PielouE)的计算 ,建立了类别多度分布模型 ,并在地理信息系统环境中实现了海南岛不同地形上土壤化学性质多样性分析的数字化表达 .研究表明 ,上述研究路线具有可操作性 ,几种多样性指数和多度分布模型的建立可以较好地反映不同地形上土壤化学性质类别的空间变异特点 .因此 ,SOTER单元作为土壤性质多样性的测度单元是可行的 .

AnnAGNPS模型土壤气象数据库建立方法研究

针对AnnAGNPS模型在国内推广应用中因相关数据缺失,数据库建立困难的现状,以三峡库区香溪河流域为研究示范区,探讨在现有资料的基础上如何建立AnnAGNPS模型中土壤和气象这2类重要数据库,重点研究数据库建立过程中露点温度、太阳辐射、土壤质地转换、水文土壤组划分、土壤侵蚀因子K等重要参数的计算方法。以期为An-nAGNPS模型数据库的建立研究提供借鉴,并为模型在国内的推广应用提供参考。

基于GIS、ES的大中比例尺土壤数据库系统设计与实现——以西昌市为例

针对目前世界上和我国土壤数据库系统研究集中于国家级和区域级地域 ,多采用小比例尺 ,宏观性强 ,但实用性较差的现状 ,开发基于GIS、ES的大中比例尺土壤数据库系统 ,利用GIS对图形数据强大的管理和分析功能、ES基于模型和知识的推理功能 ,结合关系型数据库对属性数据的管理功能 ,采用实体—联系 (E -R)模型设计了实用性强、用户广、直接面向基层和农户、操作简便的土壤数据库系统 ,并应用GIS软件MapInfo以及二次开发语言MapBasic、ES开发工具DET1.1和VisualFoxpro。

区域红壤资源信息系统的建立

将GIS技术与数学模型相结合,探讨区域红壤资源信息系统的建立与应用。在明确红壤资源信息系统研制的目的、任务与基本原则的基础上,进行系统的总体设计。划分系统的模块和确定系统的各个组成部分,并确定系统的软硬件配置、设计系统界面。建立空间数据库及多种分析与应用模型。

区域土壤信息系统数据建模

通过查阅大量的区域土壤资料,认为有必要进行区域土壤信息系统的开发。对区域土壤信息系统应具备的功能和信息类型进行了描述,根据实体关系方法,分析数据之间的关系,绘制了实体关系图。依据实体关系图可以建立物理的数据库。

基于大比例尺数据库的福建省耕地土壤固碳速率和潜力研究

明确土壤固碳速率和潜力是制定耕地固碳减排措施的基础。以我国典型亚热带地区—福建省不同地理位置的闽侯、浦城、同安、武平和永定5个县为研究区,运用生物地球化学过程模型DNDC(DeNitrification and Decomposition),模拟这5个县在目前区域尺度最详细的1︰5万土壤数据库下1980—2009年和2010—2039年有机碳动态变化,并运用尺度上推的方法估算出全省耕地土壤固碳速率和潜力。结果表明,福建省耕地土壤1980—2009年的固碳总量为7.37 Tg,而2010—2039年的固碳潜力为7.04 Tg,两个时段的年均固碳速率分别为190 kg·hm^(–2)和176 kg·hm^(–2),说明目前的农田管理措施有利于研究区长期固碳。其中,水稻土和盐渍水稻土分别在土类和亚类级别中固碳速率最大,不同时段均大于175 kg·hm^(–2)·a^(–1);而红壤在土类和亚类级别中固碳速率皆最小,不同时段均小于3 kg·hm^(–2)·a^(–1)。总体来看,1980—2009年和2010—2039年水稻土的固碳总量均占全省耕地固碳总量的92%以上,是今后制定固碳减排措施的重点。

基于GIS确定性模型的土体边坡稳定性评估研究

本文在GIS环境下 ,根据Bishop法原理 ,开发了用于土体边坡稳定性评估的二维确定性模型 ,建立了作为确定性模型输入数据库的地形、土层、地下水位等各GIS专题地图数据库 ,该数据库还可以随时添加模型计算结果 ,可对工程进行辅助决策。文章最后举例说明了模型的工作流程 ,所得结果表明 。

基于HWSD的GSAC模型网格化产流参数估计与校正

针对基于网格的萨克拉门托模型(GSAC)产流参数难以估计的问题,提出利用世界和谐土壤数据库(HWSD)土壤属性数据估计和校正该模型产流参数的方法。首先,采用HWSD土粒百分含量和土壤质地分类数据估算流域各网格顶层(T层)与底层(S层)土壤的凋萎系数、田间持水量、饱和含水量等土壤水分常数;再采用一个气候指数和HWSD的T层张力水容量、田间持水量及凋萎系数推求GSAC模型上层厚度,继而利用上层厚度将流域各网格的HWSD土壤水分常数转换为GSAC模型上、下层土壤水分常数;最后利用GSAC模型上层厚度与转换了的土壤水分常数估计流域各网格的产流参数;在估计产流参数的同时,采用12个系数对这些产流参数进行校正,所有的校正系数通过自由搜索(FS)算法率定GSAC模型确定。呼兰河流域的应用结果表明:基于HWSD土壤属性数据估计GSAC模型网格化产流参数的方法简便易行,利用校正产流参数驱动的GSAC模型在率定期与验证期的纳什效率系数(NSEC)分别为0.81和0.83,与不校正产流参数情况相比,校正产流参数的GSAC模型能够取得更高的模拟精度。

SWAT模型土壤物理属性数据库构建方法探究

SWAT模型应用广泛,具有综合、分布、基于物理机制且易与GIS集成的特征,能够准确模拟流域水文状况。SWAT模型已经在我国被广泛应用,但在应用过程中存在模型自带土壤属性数据库与中国实际情况不相符的问题。对此,以土壤物理属性数据库的构建为例,在较为系统地论述国内外相关研究进展的基础上,探究了土壤质地转换、基于SPAW软件的土壤属性数据库物理属性参数的确定方法,为建立符合国情的土壤属性数据库提供方法,并为后期SWAT模型的应用奠定了基础。

SWAT模型土壤物理属性数据遥感反演建库研究

针对秦淮河流域以水稻土为主的研究区域,探讨在湿润条件下SWAT模型土壤物理属性数据库的建立。将现有的土壤质地资料,通过插值计算,转化成美国制土壤质地。在此基础上率定研究区土壤的相关水文特性,针对研究区水田的管理措施划分其土壤的水文学分组。通过对研究区遥感图像进行反演计算,较为准确地反应特定时段下研究区域的地表反照率,为SWAT模型在大面积研究区域中的应用提供了便捷的可行手段。

橡胶园土壤数据库系统的设计与构建——以海南省儋州市为例

为充分利用橡胶园土壤资源信息,实现土壤资源信息共享,在调查和收集大量橡胶园土壤资料的基础上,运用GIS和空间数据库技术,探讨了橡胶园土壤数据库系统的设计和构建方法,对橡胶园土壤数据进行了分析,提出了建立胶园土壤数据库系统的E-R模型,确定橡胶园土壤数据库的结构以及库中空间数据与属性数据的关系模型,构建了橡胶园土壤空间数据库和属性数据库,实现橡胶园土壤数据可视化动态管理。