基于GEE的苹果园地遥感信息提取研究——以陕西省渭北旱塬区为例

准确掌握苹果园空间分布及动态变化对苹果产业发展及规划具有重要意义。以陕西主要种植区———渭北旱塬区14个县(区)为研究区,基于Google Earth Engine(GEE)云计算平台,以2020年Sentinel-2卫星影像的Level-2A级数据为数据源,结合实地采样获得的461个苹果园样本点,构建包含光谱特征、遥感植被指数、纹理特征和地形特征等共计21个特征作为分类特征集,利用随机森林分类方法对研究区苹果园地空间信息进行提取。结果表明,研究区苹果种植面积为23.03万hm^(2),连片种植的苹果园主要分布于延安市洛川县、渭南市白水县、咸阳市淳化县和咸阳市彬州市,种植面积分别为3.54、3.21、2.90万hm^(2)和2.51万hm^(2);包含光谱特征、遥感植被指数、纹理特征和地形特征的分类特征集在提取苹果园空间格局方面效果最优,苹果园地提取的总体精度和Kappa系数分别为94%和0.86,高于其他分类特征组合。研究成果可为未来陕西省苹果产业合理规划及果园精细化管理提供科学依据和数据支撑。

渭北果树根区土壤养分平衡优化技术模式

针对渭北果区土壤有机质普遍偏低,土壤结构不良,理化性质不佳等限制果品品质提升的因素,以及果区每年秋施基肥费工费时等实际,经多年试验提出以“建园时在果树根区一次性施足有机肥”为主的局部营养富集技术,配合以“果园生草+肥水一体”的果园土壤养分维持技术,经多点示范,是果园土壤肥料管理、水分优化管理的一个新模式。

空间关联随机森林模型结合Sentinel-2影像估算潍北地区裸土期土壤盐分

土壤盐分含量(SSC)是评价土地退化和肥力水平的重要指标,实现SSC状态和空间分异的快速准确监测对区域环境的优化管理极为关键。选取潍北平原为研究区,野外采集233处土壤样品并获取同时相Sentinel-2多光谱影像,进一步将特征光谱波段和构建的最优光谱指数作为输入自变量,测试得到的SSC实测值为因变量,最后将空间关联函数引入到随机森林中去建立基于空间关联随机森林算法的SSC遥感估算模型,完成区域尺度上的SSC反演估算与空间制图。结果表明:影像的B3、B8和B11是SSC的特征波段,通过波段比值变换能够增强卫星光谱信号对SSC的吸收响应,筛选得到的最优光谱指数分别为RI_(34)(波段3和波段4的反射率比值)、RI_(711)(波段7和波段11的反射率比值)、ND_(611)(波段6和波段11的反射率归一化值)和D45(波段4和波段5的反射率差值);仅用特征波段或最优光谱指数来构建模型不能取得满意的SSC估算精度,空间关联随机森林模型的SSC估算精度要高于随机森林模型;在将上述特征波段和最优光谱指数共同输入空间关联随机森林遥感估算模型时,估算精度指标R2和相对分析误差RPD达到0.89和2.04,对比随机森林模型精度分别提升了28.99%和53.40%,能够较准确地完成区域SSC的估算制图;SSC在空间分布上中部略高于南部和北部,高值区主要受盐田分布影响。研究构建基于特征波段和最优光谱指数组合输入的空间关联随机森林模型,可为利用卫星遥感数据进行SSC的估算制图和区域内土壤环境的监测管理提供技术支持。

渭北地区水库移民房屋补偿价值测算方法初探

以渭北地区某水库移民为研究对象,分析移民区民居建筑特征,结合现行水利水电工程移民安置补偿相关标准规范,对移民房屋补偿价值进行测算,提出现行移民房屋补偿价值测算方法与优化建议。

风能和太阳能联合供电在水文自动监测站中的应用及推广实验分析

风能和太阳能联合供电技术已广泛应用于市政系统,但此技术鲜少直接使用在水文自动监测站。以杨凌区渭河川道平原区和旬邑县渭北黄土高原沟壑区为例,探索不同地理地貌,风能和太阳能联合供电可行性,并提出不同自然条件下,较为合适的风光互补联合供电的技术方案。

生草对黄土高原旱地苹果园土壤性状的影响

对黄土高原渭北苹果园生草土壤性状测定结果表明．生草能降低0～60cm土层土壤容重,增加土壤孔隙度，提高田间贮水量，且与生草年限呈正相关；能显著提高0～20cm土层有机质含量，种植禾本科牧草有机质年积累量为0．10％．种植豆科牧草年积累0．15％；随生草年限的增加．较深土层土壤有机质趋于增加，种植白三叶改善较深土层土壤有机质的效果强于种植黑麦草。对N、P、K营养的影响主要表现在0～40cm土层，生草的前期（4年）土壤养分消耗大于积累，苹果与牧草在该土层存在养分竞争，在第5年全氮、全磷、全钾呈现恢复性增长，全氮、全磷、全钾的演变呈现“S”型的演变过程．但生草能提高0～40cm土层水解氮、速效磷及速效钾含量，具有活化有机态N、P、K的功能，有利于果树对N、P、K营养元素的吸收利用；生草类型不同，活化N、P效果不同．黑麦草活化P的作用大于白三叶，而白三叶活化N的作用大于黑麦草；生草后土壤三大微生物类群数量及过氧化氢酶、尿酶、碱性磷酸酶活性都显著提高．并随生草年限的增加趋于增加。

渭北地区残茬(秸秆)覆盖农田生态效应及应用技术实例

综合分析各地残茬(秸秆)覆盖试验结果,从土壤物理性状、土壤水分、土壤养分、土壤温度、农田杂草和水保性能等方面对残茬(秸秆)覆盖的农田生态效应进行了总结,并依据渭北地区实际,介绍了适合该地区旱地冬小麦、旱地春玉米和小麦—玉米一年两熟应用的残茬(秸秆)覆盖技术。

不同秸秆覆盖模式下农田土壤水温效应研究

为探明不同秸秆覆盖模式下农田土壤温度和水分的效应问题,于2007—2010年在陕西合阳县西北农林科技大学旱农试验站,以不覆盖为对照(CK),设置3个水平秸秆覆盖量(4500、9000、13500kg·hm-2)在全年覆盖方式(QSM)下(分别以S1、S2和S3表示)和生育期覆盖方式(SSM)下(分别以S4、S5和S6表示)的定位试验。结果表明,不同覆盖处理在0～25cm土层的降温效应,表现为随覆盖量的增加而增大,随土壤深度增加而减小。在0～15cm土层"低温效应"在全生育期内表现出前期大、后期小的变化趋势。0～5cm土层不同处理的地温日变化在早上6:00最低,与CK差异最小;中午14:00最高,与CK差异最大;晚上20:00介于前两者之间。QSM方式下,S1、S2和S3处理与CK相比,3个年度休闲期的0～200cm土壤贮水量分别增加7.6、10.8、12.3mm;生育期内0～20cm土层土壤含水率分别高出3.9%、8.5%和11.8%。SSM下各覆盖量处理土壤温度和水分的运移规律与QSM方式相似,但均弱于后者。从水温效应综合来看,QSM覆盖方式整体优于SSM方式,尤以S2处理综合表现较优。故在渭北旱塬或其他同类生态区进行玉米整秸秆覆盖时,推荐选择QSM方式,且以9000kg·hm-2覆盖量为宜。

渭北旱塬矮化富士苹果幼树N,K营养状况分析

采用311-A最优混合设计,以有机肥、无机肥(mN∶mP2O5∶mK2O=1∶0.7∶1)和补充灌水量为主要因子,通过田间试验和室内叶分析,对无病毒矮化红富士苹果树体的N,K营养状况进行了研究。结果表明,在渭北旱塬南缘,红富士苹果幼园不施肥或施肥不足,均会造成树体N,K营养缺乏,成为影响幼树生长发育的主要限制因子,其中以N素缺乏尤为严重;在中量施肥条件下,N,K营养均为非限制性因素,但补充灌水能提高养分的有效性。对树体生长、发育和营养状况进行综合分析后确定,渭北旱塬南缘矮化红富士幼树的最适施肥量、灌水量分别为:有机肥20000～24536kg/hm2,无机肥N,K2O均为376.90～501.2kg/hm2,P2O5263.80～350.84kg/hm2,平水年补充灌水量为24.8～61.8mm,丰水年可不进行补充灌水。

渭北旱原优势农产品发展战略研究

在剖析渭北旱原自然资源和优势农产品发展背景的基础上,论述了加入WTO对该区优势农产品发展的影响,提出了大力发展优势农产品加工业、产业结构调整和升级、提高科技对优势农产品的贡献率、支持优势农产品质量安全体系建设、加快生态农业模式的推广普及等综合发展战略途径来增加区域优势农产品的国际竞争力和促进农民的增收。

种植密度对渭北旱作区小麦群体性状和产量的影响

为筛选渭北旱作区主栽小麦品种的适宜种植密度,设置梯度种植密度试验,分析不同种植密度下‘,铜麦6号’‘、长航一号’2个小麦品种的生育时期、群体性状及产量和产量构成因素的表现。结果显示:种植密度对小麦生育时期无明显影响;随种植密度增加,小麦成穗率先增后降,330×104株/hm^2时成穗率最高;4个种植密度对小麦穗数影响明显,对千粒重无显著影响‘;铜麦6号’在种植密度为330×104株/hm^2时产量最高,达4389.50 kg/hm^2‘,长航一号’在种植密度为390×104株/hm^2时产量最高,达4531.20 kg/hm^2,但270×104～390×104株/hm^2种植密度下,各小麦品种间产量均没有达到显著差异(P>0.05)。在本试验条件下,结合生育时期、成穗率、产量及产量构成因素表现,揭示330×104株/hm^2是2个小麦品种在渭北旱作区最适宜的种植密度。

渭北西部黄土塬隐伏岩溶区地下水资源评价及其开发利用研究

通过野外调查及已有资料的收集分析 ,划出了渭北西部黄土塬隐伏岩溶区不同类型的岩溶泉域系统 ,采用数值模拟技术模拟以及理论频率计算方法 ,计算出各泉域系统的开采资源量 ,提出了岩溶地下水的合理开发利用方案。

水肥耦合对矮化富士苹果幼树的促长促花作用研究

采用311-A最优混合设计,以有机肥、无机肥(N∶P2O5∶K2O=1∶0.7∶1)和补充灌水量为主要因子,对无病毒矮化红富士幼树的生长发育和早实性进行了研究。结果表明,在渭北旱塬南缘,采取合理的水肥组合与管理措施,可显著改善矮化红富士幼树的营养状况,促进新梢生长和提早开花结实。在平水年,降水可满足幼树生长需要,补充灌水虽可促进春梢生长,但对提早开花结实有负作用;不施肥或施肥不足,则成为影响红富士幼树生长、发育和早实性的主要限制因子。增施有机肥(混合厩肥)24536kg/hm2,无机肥N、K2O各459.86kg/hm2、P2O5321.90kg/hm2,补充灌水35.86mm可使春梢生长量达到最大,对迅速扩冠成形极为有利;同时该施肥、灌水水平亦可使栽后第三年开花株率达70.1%。

基于遥感技术的两种区域蒸散估算方法的应用比较

蒸散发的估算在区域能量平衡和水分循环研究中具有重要意义。本文利用NOAA/AVHRR卫星资料、常规气象观测站和区域加密自动气象站观测资料,采用能量平衡单层模型和蒸散系数模型估算了陕西关中渭北生长季的潜热通量。结果表明,两种模型都能较好地反映出蒸散与研究区域土地利用和植被覆盖间的密切关系;造成这两种模型估算蒸散结果差异的原因主要有两个:一是由于估算过程中部分参数取值的差异,二是由于各模型物理过程对下垫面差异的敏感程度不同。

陕西省渭北、陕北粮食生产态势与定位

该文提出了确定区域粮食产量发展目标的“生产单元长时段产量动态分析法”，并根据黄土高原国家试验示范区粮食产量长期动态资料，提出渭北粮食近期８亿ｋｇ增产潜力。旱作粮食单产指标达到４０５０ｋｇ／ｈｍ２，其中小麦为３７５０ｋｇ／ｈｍ２，玉米为６７５０ｋｇ／ｈｍ２，并指出实现指标的３项措施。对于陕北地区，根据其农业生态环境条件，明确指出，在农业发展上不宜提建设“粮仓”目标，应定位在生态农业建设上，做到粮食自给有余。

渭北黄土高原沟壑区土地整治中新增耕地土壤养分现状分析

【目的】以渭北黄土高原沟壑区为例,研究土地整治中新增耕地的土壤养分特征,为判别新增耕地能否实现可持续利用提供参考。【方法】以位于渭北黄土高原沟壑区的白水、蒲城和富平3县新增耕地为研究对象,每20 ha新增耕地作为一个采样单元,采集0~30 cm耕层土壤,共采集土样30个,测定土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量及土样质地等指标,分析土壤养分状况。【结果】渭北黄土高原沟壑区新增耕地土壤质地均为粉壤土,有机质、全氮、有效磷及速效钾平均含量分别为16.69 g/kg、0.67 g/kg、15.79 mg/kg和173.28 mg/kg;有机质和速效钾含量表现为白水县〉富平县〉蒲城县;全氮含量表现为蒲城县〉白水县=富平县;有效磷含量表现为白水县〉蒲城县〉富平县。相关性分析结果表明,土壤有机质含量与全氮含量呈显著正相关（P〈0.05）,与有效磷、速效钾含量呈极显著正相关（P〈0.01,下同）;有效磷含量与速效钾含量呈极显著正相关。除全氮外,其他土壤养分含量与砂粒含量呈正相关,与黏粒和粉粒含量呈负相关。参照黄土高原养分分级指标对渭北黄土高原沟壑区新增耕地的土壤养分进行分级评价,土壤有机质含量整体处于中等水平,全氮含量较低,有效磷和速效钾含量较高。【结论】渭北黄土高原沟壑区不同采样县新增耕地土壤养分存在地区差异性。土壤有机质含量对土壤养分含量影响较大。

渭北台塬县级城市空间扩张的分形研究

基于RS与GIS技术,采用分形理论对渭北台塬县级城市空间扩张特征进行分析。结果表明:1990—2010年台塬区县级城市加速扩张,总面积扩大了2.86倍,年均增长率达8.7%。1990,2000,2010年县级城市空间形态分维值均值分别为1.08,1.09,1.21,变异系数分别为3.06,3.09,3.93,城市空间形态总体简单但渐趋复杂且不断分化。异速生长模型标度因子b值均小于1,人均城市空间较为合理但远未达到最优状态。1990—2000年城市以填充型扩张为主,2000—2010年以外延型扩张为主,用地集约性呈下降趋势。空间上,铜川塬、宝鸡塬扩张较快,人地关系较差;咸阳塬扩张最快,人地关系一般;渭南塬扩张相对较慢,人地关系较优。总体上,亟待加强城市规划以构建节约型城市空间增长模式。

渭北黄土高原半干旱沟壑区鞘翅目森林昆虫区系研究

【目的】调查渭北黄土高原半干旱沟壑区森林昆虫区系,为该区人工林害虫控制及害虫种群科学管理提供依据。【方法】采用标准样地内随机网捕法和五点法(地下昆虫),定期对黄土高原半干旱沟壑区陕西省永寿县退耕还林人工植被森林昆虫区系进行调查。【结果】调查区有鞘翅目昆虫24科129属182种(含亚种)。该区森林昆虫主要类群有步甲、金龟、瓢虫、天牛、叶甲和象鼻虫等6大类10科142种,其中北界有65种,占该10科总种数的45.77%;古北-东洋界共有种类48种,占33.80%;东洋界14种,占9.86%;其他15种,占10.56%。【结论】古北界和古北-东洋界共有种是渭北黄土高原半干旱沟壑区鞘翅目森林昆虫区系的主要组成成分。

陕北渭北粮食开发的潜力与途径

论述了陕北渭北粮食开发的重要意义，定量分析了陕北渭北粮食播种面积、粮食单位面积产量和粮食总产量增长潜力。结果表明，在现有栽培技术条件下，“二北”粮食总产量最高可望达到７８．５０亿ｋｇ，较“八五”期间净增产４３．６７亿ｋｇ．最后分析了潜力开发的可能途径与应具备的条件。

渭河地区及周缘晚古生代-中生代碎屑锆石年代学、地球化学及构造-沉积意义

本文在对渭河地区及周缘晚古生代-中生代残存地层分布研究的基础上,采用岩石学、锆石同位素年代学、主微量元素地球化学分析方法,对渭河地区南北两侧上古生界二叠系及中生界三叠系进行对比,进而恢复了研究区晚古生代晚期、中生代早期沉积面貌,并结合裂变径迹构造抬升的研究结果,探讨了渭河地区中生代后期改造过程及演化阶段。结果显示:渭河盆地内部主要凹陷可能仅残留小范围的、不连续的C-P地层,未发现中生代地层。岩石学、锆石U-Pb年龄、主微量元素表明鄂尔多斯南部和北秦岭地区二叠系、三叠系具有很好的对比性,两者在相同时期为同一盆地。二叠系碎屑岩源区可能为再旋回造山带及陆块源区,主要来自北秦岭中-新元古界宽坪群变质碎屑岩及南部二郎坪群火山-沉积岩;三叠系沉积岩物源主要来自北秦岭地区的宽坪群、秦岭群或同期发育的火山岩。裂变径迹资料暗示渭河地区与渭北隆起及秦岭造山带中生代抬升期次具有一致性:晚侏罗世-早白垩世末,地层以强烈的构造变形、弱抬升为主;早白垩世末以来,地层发生大规模抬升、剥蚀,致使上古生界-中生界在渭河地区残留较少。在以上研究的基础上,将渭河地区晚古生代-中生代演化过程分为晚古生代二叠纪、中生代三叠纪-早中侏罗世、晚侏罗世-早白垩世末、早白垩世末-白垩纪末几个演化阶段。