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[硕士论文] 许鹏
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:黄土高原是我国生态环境最脆弱的地区之一,该区水土流失严重,制约了区域的可持续发展。由于大面积的梯田可以改变地表地貌形态和流水侵蚀过程,长期以来,梯田作为我国黄土高原地区重要的水保工程措施,在水土保持方面发挥了重要的作用。在水土保持治理工作中,及时掌握区域梯田分布信息是水土保持监测和评价的重要内容。当前,对梯田的研究多以统计方法和小范围遥感调查为主,因此本文试图探寻一种快速有效的大尺度梯田信息遥感提取方法,为甘青宁黄土高原区的水土保持工作和生态建设提供科学依据。
  本文以甘青宁黄土高原地区为研究区,以高分一号遥感影像为主要数据源,基于面向对象分类技术对研究区梯田信息的大范围提取进行了有益的探索。通过主客观检验方法对提取结果进行了对比分析,评价了基于面向对象方法的GF-1 WFV遥感影像梯田信息的提取精度,讨论了该方法对大范围梯田信息提取的适用性,并分析了研究区梯田分布的合理性。本文开展的研究工作和得出的主要结论如下:
  (1)在对研究区梯田特征和物候数据结合分析的基础上,选择高分一号遥感影像,完成了梯田信息的遥感测量,故提出了利用GF-1 WFV数据进行快速区域尺度梯田测量的调查方法。
  (2)采用基于规则的面向对象方法进行梯田信息提取时,构建了梯田信息提取分类规则集,能够充分挖掘各种信息,提高梯田提取精度。基于样本的面向对象方法梯田信息提取方法简单,梯田信息提取精度较高。但两种方法均存在一定的不足。
  (3)结合调查数据和相关资料,通过主客观评价方法对梯田区提取结果进行检验。结果表明:基于规则的面向对象方法的梯田区提取结果总精度均值高达73.03%,Kaapa系数均值为0.6130;基于样本的面向对象方法的梯田提取结果总精度均值高达83.15%,Kaapa系数均值为0.6822,基于样本的面向对象方法平均总体精度高于基于规则的面向对象方法。
  (4)基于梯田信息的提取结果,对研究区梯田分布的合理性进行检验,表明甘青宁黄土高原区梯田分布的主要影响因素依次为降水、海拔、山体坡度、人类因素。
  (5)通过基于遥感方式的甘青宁黄土高原区梯田信息提取,可以较为准确地得出该地区的梯田分布和规模,全面掌握该地区梯田分布现状和梯田资源量,可为今后水保措施治理和梯田建设潜力开发提供参考。
[硕士论文] 申景昕
水土保持与荒漠化防治 中国林业科学研究院 2018(学位年度)
摘要:机械沙障固沙是荒漠化防治的一种主要工程措施,在流沙治理及植被恢复中发挥着不可替代的作用。沙柳沙障是我国西北干旱、半干旱地区广泛使用的植物沙障,可降解聚乳酸(PLA)纤维沙袋沙障是近十年发展起来的一种绿色环境友好型纤维沙障,具有可完全降解、使用寿命长、生态效益好等优点,已在我国多个气候类型区实地推广应用,具有良好的防风固沙效果。本文以沙柳沙障和可降解聚乳酸纤维沙袋沙障作为研究对象,通过测定不同规格沙障(1m×1m、2m×2m)迎风坡上部、中部、下部的植被种类、数量、株高、冠幅、频度等指标,分析2种沙障对植被空间格局的影响及差异;通过测定土壤物理、化学性质、土壤酶活性以及土壤细菌多样性等指标,结合风速流场的模拟,分析2种沙障对流沙生境的作用效果,初步揭示了沙障对植被恢复与流沙生境的影响。主要结果如下:
  (1)不同材料及规格沙障对植被恢复的作用效果不同。PLA沙障与沙柳沙障均提高了植被密度、植被覆盖度。1m×1m、2m×2 m PLA沙障的植被密度分别是裸沙丘的8.33倍、8.42倍,1m×1m、2m×2m沙柳沙障分别是裸沙丘的3.67倍、3.46倍。在不同沙丘部位上,PLA沙障沙丘中部植被密度较大,沙柳沙障沙丘下部植被密度较大。1m×1m、2m×2 m PLA沙障的植被覆盖度分别是裸沙丘的13.32倍、13.68倍,1m×1m、2m×2m沙柳沙障植被覆盖度分别是裸沙丘的8.15倍、8.38倍。在不同沙丘部位上,PLA沙障在沙丘中部植被覆盖度较大,沙柳沙障在沙丘下部覆盖度较大。PLA沙障植物多样性高于沙柳沙障,且1m×1 m PLA沙障植物多样性优于2m×2 m PLA沙障。总体上,铺设沙障有利于沙丘植被的恢复,且PLA沙障优于沙柳沙障。
  (2)沙障障格内部植被的生长位置与空间格局表现各异。铺设1年的PLA沙障与沙柳沙障障格内植被多生长于上风向与下风向靠近障角与障边。由于沙障对风沙流的阻碍,障体前后发生不同程度的沙粒沉积,对植物种子产生一定的沙埋,促进了种子的着床萌发。在2m×2m障格内,PLA沙障障格内植被在小尺度上(r<7 cm)为聚集分布,随着尺度增加呈现均匀分布,最后为随机分布;沙柳沙障障格内植被呈现为随机分布。
  (3)沙障铺设后能够在一定程度上改善土壤物理性状。1m×1 m PLA沙障均显著提高了0-10 cm层土壤含水量,2m×2 m PLA沙障对0-10cm土壤含水量影响不明显;2m×2m沙柳沙障均显著提高了0-10 cm层土壤含水量,1m×1m沙柳沙障对0-10cm土壤含水量影响不明显。PLA沙障障格内中部区域的土壤含水量高于障格边缘区域,而沙柳沙障障格内各区域土壤含水量差别不明显。2种材料沙障作用下的土壤温度日变化表现一致:随着土壤垂直深度的增加,土壤温度日变化趋于稳定;5cm、10 cm、20 cm土层土壤温度日变化幅度较大,变化趋势为先增大后减小;30cm、50cm层土壤温度较稳定,且沙障障格内土壤表层温度分布随着太阳辐射角度变化而变化。
  PLA沙障与沙柳沙障均增强了土壤表层硬度。两种规格PLA沙障障格内上风向与下风向硬度较小,障格中部硬度较大;1m×1m沙柳沙障障格内靠近上风向土壤硬度较小,2m×2m沙柳沙障障格内靠近下风向土壤硬度较小。铺设1年的沙柳沙障沙丘粗砂砾与粉沙含量增加;铺设1年的PLA沙障对土壤机械组成影响不明显;沙柳沙障粉粒与粗砂砾粒体积含量均大于PLA沙障沙丘与裸沙丘。
  (4)铺设1a的PLA沙障与沙柳沙障对土壤pH没有显著影响;铺设1a的PLA沙障土壤pH大于10a的PLA沙障,随着铺设年限的增长土壤pH有下降的趋势。
  土壤酶是土壤重要组成部分之一。铺设1a的PLA沙障与沙柳沙障对土壤脲酶、蔗糖酶酶活性没有显著影响;但沙柳沙障增加了过氧化氢酶活性。铺设10a的PLA沙障土壤酶活性大于铺设1a的PLA沙障,说明随着铺设年限的增加,土壤酶活性有增强的趋势。
  土壤微生物是土壤系统的重要组成部分。PLA沙障与沙柳沙障均能提高沙丘土壤细菌丰富度。1a的沙柳沙障土壤细菌丰富度高于1a的PLA沙障土壤细菌丰富度;10a的PLA沙障土壤细菌丰富度大于铺设1a的PLA沙障,随着设障年限增加土壤细菌丰富度有增加的趋势。
  (5)风速流场的模拟分析,气流经过PLA沙障障格内的风速流场变化趋势为:障前减速区、沿障体气流加速区、障后涡流减速区,障中加速区、障前减速区、沿障体加速区、障后涡流减速区。由于气流经过PLA沙障障格时的变化趋势,在障格内土壤表面蚀积强度不同形成凹曲面形态。通过对2种规格PLA沙障障格内风蚀情况进行分析,1 m×1m规格障格内风蚀较深处靠近上风向障角或障边,2m×2m规格风蚀较深处靠近障格中间部位,且2m×2m规格风蚀深度是1m×1m规格的大约2倍。
[硕士论文] 丁爱强
水土保持与荒漠化防治 中国林业科学研究院 2018(学位年度)
摘要:绿洲-荒漠过渡带的健康状况与绿洲的生态安全密切相关。由于人类的干扰,加之自然环境的变化,石羊河流域下游民勤绿洲荒漠过渡带的植被出现了大面积衰败和死亡的现象,绿洲边缘固定沙丘出现破碎化,沙丘活化,风蚀作用强烈,已直接威胁到该地区人民的生活。柽柳灌丛是民勤绿洲西缘和西北缘主要的固沙植被,近些年来,由于地下水位下降、土壤旱化,民勤绿洲边缘连续的柽柳灌丛沙堆退化、破碎化严重,已对当地的绿洲安全产生了严重的影响。鉴于此,本文采用时空替代法,选择不同退化程度柽柳灌丛沙堆,通过野外采样和室内分析,研究植被、灌丛沙堆、土壤理化性质和生物学特性在柽柳灌丛退化过程中的变化规律以及各因子之间的关系,为该区柽柳灌丛沙堆的恢复和保育提供科学依据。主要研究结果如下:
  (1)柽柳灌丛植被及沙堆的相关参数随着退化程度的加重,表现为盖度和新稍长度减小,枯枝率和株高,Patrick丰富度指数略有增加;表面风蚀破坏的面积迅速增大,垂直于主风向轴的长度先增大后减小,平行于主风向轴的长度逐渐加长,沙堆的高度增高。
  (2)土壤理化和生物学特性随着退化程度的加重,表现为粘粒和粉粒呈减小态势,细砂先增大后减小,粗砂粒呈增加态势;平均粒径和偏度的绝对值呈增大趋势,沉积物的组份逐渐变粗,灌丛沙堆沉积物的分选性变好,趋向于正态分布。容重增大,土壤含水率减小,灌丛内部的变化也趋于稳定;全盐含量、电导率、Ca2+、K+、Na+、Cl-、SO42-、速效P含量的含量均减小,pH值、HCO3-、Mg2+和全P含量变化不明显;速效N、阳离子代换量、全N和有机质先增大后减小。土壤中微生物的数量减少,酶活性降低。
  (3)不同退化程度的灌丛沙堆,随深度的变化,土壤粒径表层较粗,分选性好,下层较细,分选性差;除个别以外,土壤水分含量、微生物数量和酶活性随着深度加深而减小;盐分和养分含量普遍以0-5cm或5-10cm较高。
  (4)不同退化程度灌丛间植被和土壤特征的差异性表现为:整体上,为未退化与已退化之间的差异显著,而且随着退化程度的加重,差异性逐渐显著。相关性表现为:灌丛植被与沙堆形态参数间的相关性显著;除个别指标外,土壤粒度、土壤理化性质、土壤酶活性和土壤微生物间的相关性显著,不同土壤性质内部的联系也紧密。
  (5)柳灌丛退化过程中的土壤各个特征指标可归结为4个主成分,依次为土壤水分与土壤生物特性、养分、盐分及土壤结构与酸碱环境,方差贡献率依次为28.566%、22.386%、15.258%和12.565%。
  综上所述,民勤湖区绿洲-荒漠过渡带柽柳灌丛在退化过程中,除个别指标外,植被与土壤均出现了恶化或衰退现象,而且各因子间的联系紧密;该区柽柳灌丛的退化是以土壤水分和生物特性为主导因子,养分、盐分和土壤结构等因子综合影响的结果,因此,通过补给地下水而进一步提高地下水位深度至柽柳能够利用的临界水位是关键;在此前提下,还应人工补施一些能够综合改良灌丛沙堆土壤环境的新物质,加快退化灌丛自然修复速率。
[博士论文] 王栋栋
水土保持与荒漠化防治 西北农林科技大学 2017(学位年度)
摘要:黄土高原是全球水土流失最严重地区。该区以往严重土壤侵蚀给当地可持续发展及黄河下游两岸安危造成严重影响和威胁。1999年国家开始实施退耕还林草工程以来,黄土高原草被覆盖度显著提高,土壤侵蚀过程发生了重要变化,黄河水沙发生了历史性剧减。片蚀是坡地上分布面积最大及最重要侵蚀过程之一,草地坡面占优势侵蚀方式也已属于片蚀。阐明黄土坡面片蚀动力学过程草被调控,可深入认识黄土坡面退耕还草驱动下的土壤侵蚀变化过程,促进草地侵蚀过程研究及土壤侵蚀科学进一步发展,并可为黄土高原坡面水土流失治理与生态建设、黄河泥沙剧减原因揭示与黄河健康管理提供重要科学依据。
  论文采用草地小区与裸土小区模拟降雨试验方法,在同坡度不同雨强不同草被盖度(坡度15o,雨强0.7 mm/min、1.0 mm/min、1.5 mm/min、2.0 mm/min、2.5 mm/min与草被盖度0%、30%、40%、50%、60%、70%完全组合)及同雨强不同坡度不同草被盖度(雨强1.5 mm/min,坡度7°、10°、15°、20°、25°与草被盖度0%、30%、40%、50%、60%、70%完全组合)下,开展了黄土坡面片蚀动力学过程草被调控试验研究,研究了草被对黄土坡面片蚀过程中的水沙、片蚀动力学特征、土壤可蚀性的调控效应,以及对片蚀过程调控效应的机理,主要结论如下:
  1.研究了草被对坡面片蚀过程中水沙的调控效应。(1)不同雨强、坡度下,草地坡面径流深随草被盖度增大而减小,皆可用线性方程描述;不同雨强、坡度下,盖度从30%增加到70%,草被减水效应皆随草被盖度增大而增大,皆可用对数方程很好地描述,减水效应分别从3.30%-21.69%及9.03%-19.42%增加到23.73%-53.90%及22.96%-40.57%,平均分别从12.15%及12.14%增加到35.79%及30.77%,其中,盖度30%-40%和60%-70%间平均减水效应增大更明显,分别增大8.61%及5.79%和5.90%及5.02%;(2)不同雨强、坡度下,草地坡面片蚀率随降雨过程变化与裸坡基本相似,总体皆随降雨历时延长先急速递增,后缓慢递增或趋于稳定,皆可用幂函数方程描述;不同雨强、坡度下,草地坡面片蚀模数随草被盖度增大而减小,皆可用线性方程描述,随雨强、坡度及盖度变化可用三元幂函数方程很好地描述,与雨强和坡度呈正相关,与盖度呈负相关;不同雨强下,盖度30%-70%草被的减沙效应为11.40%-72.91%,平均为37.13%,草被减沙效应皆随草被盖度增大而增大,皆可用线性方程很好地描述,盖度从30%增加到70%,减沙效应从11.40%-23.42%增加到41.44%-72.91%,平均从17.38%增加到57.11%,其中,盖度30%-40%和60%-70%间平均减沙效应增大更明显,分别增大11.24%和11.48%;不同坡度下,盖度30%-70%草被的减沙效应为11.42%-61.26%,平均为33.24%,草被减沙效应皆随草被盖度增大而增大,皆可用线性方程描述,盖度从30%增加到70%,减沙效应从11.42%-23.28%增加到44.10%-61.26%,平均从16.57%增加到49.45%,其中,盖度30%-40%和60%-70%间平均减沙效应增大更明显,分别增大10.12%和9.19%;草被减沙效应随雨强、坡度及盖度变化可用三元对数方程很好地描述,与盖度及坡度呈正相关,与雨强呈负相关;不同雨强、坡度下,草被覆盖与管理因子(C因子)随草被盖度增大而减小,皆可用线性方程描述,随盖度、雨强、坡度变化可用三元对数方程很好地描述,与盖度和坡度呈正相关,与雨强呈负相关;(3)不同雨强、坡度下,草地坡面径流含沙量、草被对含沙量调控效应皆分别随草被盖度增大而减小、随草被盖度增大而增大,分别可用线性方程、指数方程描述,表明随草被盖度增大减沙效应大于减水效应。
  2.揭示了草被对坡面片蚀动力学特征的调控效应。(1)不同雨强及坡度下,裸坡及30%、40%、50%、60%、70%盖度草地坡面片蚀模数与平均水流切应力、水流功率、单位水流功率、断面单位能量耦合关系的决定系数、决定系数平均值大小顺序皆为水流功率(0.956;0.9568)>切应力(0.921;0.9136)>断面单位能量(0.839;0.8976)>单位水流功率(0.486;0.5876)。水流功率是与试验条件下不同处理坡面(裸坡及不同盖度草地坡面)片蚀耦合关系最好、关系最密切的水动力学参数,表明裸坡生长草被后不会改变片蚀动力根源;(2)草地坡面水流功率随草被盖度增大而减小,不同雨强、坡度下皆可用线性方程、幂函数方程分别描述;不同雨强、坡度下,盖度从30%增加到70%,草被对水流功率调控效应皆随草被盖度增大而增大,皆可用对数方程很好地描述,调控效应分别从3.48%-20.28%及9.68%-20.80%增加到21.91%-49.90%及20.56%-39.15%,平均分别从12.30%及12.67%增加到32.90%及28.27%,其中,盖度30%-40%和60%-70%间平均调控效应增大更明显,分别增大8.11%及5.68%和5.22%及3.74%。
  3.分析了草被对坡面土壤可蚀性的调控效应。(1)不同坡度草地坡面土壤可蚀性系数随草被盖度增大而减小,皆可用线性方程描述,盖度从30%增加到70%,7o、10o、15o、20o、25o草地坡面土壤可蚀性系数分别为0.0121-0.0156s2/m2、0.0111-0.0144s2/m2、0.0100-0.0140s2/m2、0.0110-0.0133s2/m2、0.0156-0.0170s2/m2。盖度30%-40%及60%-70%间,土壤可蚀性系数减小相对较明显的占较多坡度;(2)草被盖度和坡度对草地坡面土壤可蚀性系数影响可用二元指数方程描述,该系数与盖度呈负相关,与坡度呈正相关,这较好地体现了草被盖度与坡度在草地坡面土壤可蚀性调节中的作用。盖度系数(0.534)远大于坡度系数(0.007),表明草被盖度的影响显著大于坡度;(3)雨强1.5mm/min,坡度7o-25o下,盖度30%-70%草被对土壤可蚀性系数调控效应为0.27%-33.20%,平均调控效应14.63%,草被对土壤可蚀性系数调控效应皆随草被盖度增大而增大,可用线性方程很好地描述,盖度从30%增加到70%,调控效应从0.27%-13.30%增加到8.32%-33.20%,平均调控效应从6.10%增加到23.99%,其中,盖度60%-70%间平均调控效应增大最明显,增大5.40%;草被对土壤可蚀性系数调控效应随盖度及坡度变化可用二元线性方程描述,与盖度呈正相关,与坡度呈负相关,草被盖度系数(0.439)远大于坡度系数(0.009),表明草被的影响显著大于坡度。
  4.阐明了草被对坡面片蚀过程调控效应的机理。(1)不同雨强、坡度下,草被对片蚀水流功率调控效应随草被盖度及植基盖度变化皆可用二元对数方程很好地描述;草被盖度及植基盖度对片蚀水流功率调控效应影响的贡献率,不同雨强下分别为82.86%-97.51%及1.48%-14.82%,不同坡度下分别为86.36%-97.51%及1.48%-20.44%,表明草被对片蚀水流功率的调控效应主要通过草被盖度的调控作用实现;(2)不同坡度下,草被对土壤可蚀性调控效应随草根体积与土壤容重变化可用二元对数方程描述;不同坡度下,草根体积与土壤容重对土壤可蚀性调控效应影响的贡献率分别为73.61%-97.94%及0.04%-0.22%,表明草被对土壤可蚀性的调控效应主要通过草根体积的调控作用实现,通过改善土壤容重达到对土壤可蚀性的调控作用微乎其微;(3)不同雨强、不同坡度、不同雨强及坡度下,草被对片蚀调控效应(草被减沙效应)对于草被对片蚀水流功率调控效应及草被对土壤可蚀性调控效应的响应关系皆可用二元线性方程很好地描述,与草被对片蚀水流功率调控效应及对土壤可蚀性调控效应皆呈正相关;不同雨强、不同坡度、不同雨强及坡度下,草被对片蚀水流功率调控效应及草被对土壤可蚀性调控效应对于草被对片蚀调控效应影响的贡献率分别为70.17%和23.27%、45.41%和52.29%、61.02%和33.55%。
[硕士论文] 杨利云
生物工程 兰州理工大学 2017(学位年度)
摘要:荒漠藻类作为一类在生物进化史上具有特殊意义的生物类群,在荒漠化综合治理方面扮演着十分重要的角色。荒漠藻结皮具有防风固沙、防止土壤侵蚀、改善土壤质量和物种拓殖等多方面的生态功能。因此在荒漠化日益严重的今天,利用荒漠藻类结皮来改良土壤,防风固沙,具有十分积极的意义。人工荒漠藻结皮技术是指人为的采取一系列措施使荒漠藻类在流沙表面快速形成一层生物结皮的过程,从而达到使用微生物藻类进行快速治沙的目的。
  本研究以具鞘微鞘藻为实验材料,通过野外采样与室内实验相结合的方式,从人工藻结皮对土壤理化性质的影响、人工藻结皮对四种沙生植物种子萌发的影响、人工藻结皮对抗地表风蚀作用的影响以及野外原位结皮对荒漠化土壤理化性质的影响四个方面出发,初步研究了人工藻结皮技术在运用过程中对甘肃民勤半荒漠地区的固沙效果,为荒漠化治理提供理论基础数据。实验结果表明:
  (1)人工藻结皮的形成,对土壤的理化性质具有显著的影响。人工藻结皮覆盖土壤后,与CK(未接种的流沙)组相比,土壤容重和 pH值均有明显的降低,而土壤的最大持水量、土壤总孔隙度、有机质、全 N、全 P含量以及速效 N、速效 P和速效 K含量却均有显著的提高。且在初始藻接种量为10ug·cm-2时结皮对土壤质量的改善作用最大,不同立地条件中,背风坡土壤基质中结皮对土壤养分的改善最显著。
  (2)不同的人工藻结皮的形成对四种沙生植物种子萌发的影响因种而异,人工藻结皮对沙米、籽蒿和红砂三种植物种子萌发产生明显的促进作用,对花棒种子的萌发产生明显的抑制作用。且在坡顶、迎风坡和背风坡土壤上结皮,沙米、籽蒿和红砂三种植物种子均在初始接种量为10ug·cm-2时表现为结皮对种子萌发的影响程度最大,而在丘间地土壤的结皮上,此三种植物种子均在以5ug·cm-2的初始接种量结皮时结皮对种子萌发的影响程度最大;花棒种子在人工藻结皮上的萌发率均显著低于在流沙上的萌发率,且表现为随着初始藻接种量的增大而减小。
  (3)人工藻结皮的形成可以有效提高土壤颗粒的起动风速,降低土壤的风蚀强度;在较大风速时,荒漠藻结皮可明显提高空气动力学粗糙度长度和摩阻风速,并且结皮空气动力学粗糙度长度和摩阻风速与结皮的破损率之间呈现正相关关系;不同藻结皮的风速廓线均呈对数分布,且结皮对风速的影响主要集中在150mm的高度以内;当结皮破损率为50%时,结皮空气动力学粗糙度长度、摩阻风速和风速廓线变化最为明显。
  (4)原位人工藻结皮的形成,对土壤的养分具有明显的富集作用,并且这种养分富集作用随着结皮发育年限的增长而增大;同时实验结果还表明,在野外人工藻结皮技术应用的过程中,应当以初始接种量为10μg·cm-2接种为最佳,并且人工管护阶段应以初始浇水量为1000 mL·m-2,浇水方式为 W(晚上浇水)为宜。
[硕士论文] 程琳
环境工程 兰州理工大学 2017(学位年度)
摘要:我国西部地区自然生态系统比较脆弱,土地荒漠化及植被退化问题明显,加强荒漠植物保护和提高荒漠系统生物多样性意义重大。荒漠植物根际土壤微生物与植物之间相互影响,对维系荒漠生态系统平衡有十分重要作用。为了解荒漠草原植物根际微生物多样性,研究其对荒漠植物定殖及生长的影响,并将其用于维护荒漠生态系统稳定。论文选择我国西部地区2个不同类型荒漠草原区,采用高通量测序结合涂布平板培养技术研究了荒漠草原土壤及主要荒漠植物根际土壤细菌群落多样性,测定了不同类型土壤理化性质,采用SPSS软件对土壤主要理化指标与细菌多样性的相关性进行了分析,主要研究内容如下:
  对白银荒漠草原土壤和骆驼蓬(Peganum harmala L.)根际土壤细菌高通量测序分析发现,该地区荒漠草原土壤细菌包括23门,43纲,80目,167科,344属,骆驼蓬根际土壤细菌包括24门,44纲,88目,179科,400属,在门水平上,两者细菌主要包括放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes),分别占细菌总量的94.35%和95.90%。在属水平上,骆驼蓬根际与周边土壤明显差异,根际土壤优势菌属为Flavisolibacter、Adhaeribacter、海细菌属(Pontibacter)、Aridibacter、GP4、Spartobacteria;荒漠草原土壤优势菌属为芽球菌属(Blastococcus)、链霉菌属(Streptomyces)、节杆菌属(Arthrobacter)、嗜氢菌属(hyrogenophaga)、Thermasporomyces、类诺卡氏菌属(Nocardioides)。
  用稀释涂布平板法测得荒漠草原土壤及骆驼蓬根际土壤可培养细菌总数分别为8.90×106cfu·g-1和1.46×107cfu·g-1。从荒漠草原土壤及骆驼蓬根际土壤共分离可培养细菌33株,荒漠草原土壤可培养细菌主要包括变形菌门、厚壁菌门和放线菌门的6个属,其中节杆菌属、芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和短杆菌属(Brevibacterium)为优势菌属。骆驼蓬根际土壤可培养细菌主要包括变形菌门、厚壁菌门和放线菌门的8个属,优势菌属为短杆菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属和短波单胞菌属(Brevundimonas)。
  对榆林荒漠草原土壤及荒漠植物柠条(Caragana korshinskii)、沙柳(Salix psammophila)、沙蒿(Artemisia sphaerocephala)根际土壤细菌高通量测序分析发现,该区域土壤优势细菌包括22门,44纲,86目,176科,455属。柠条根际土壤细菌包括25门,46纲,92目,198科,499属。沙柳根际土壤细菌属于23门,45纲,91目,182科,461属。沙蒿根际土壤细菌包括24门,45纲,92目,178科,465属。不同植物根际土壤细菌之间以及与非根际土壤细菌相比,菌种丰度和多样性差异较为显著。在细菌门水平上,荒漠草原土壤主要包括放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门,占土壤细菌总量的96.22%。柠条、沙柳、沙蒿根际土壤细菌主要包括变形菌门、放线菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、浮霉菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门,分别占细菌总量的96.16%、96.85%和95.72%。在属水平上,荒漠草原土壤细菌优势菌属依次为假单胞菌属、类诺卡氏菌属、节杆菌属、大理石雕菌属(Marmoricola)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、Gp6和酸土单胞菌属(Aciditerrimonas)。柠条根际土壤优势菌属依次为类诺卡氏菌属、鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属、大理石雕菌属、节杆菌属、海藻球菌属(Phycicoccus)、Gp6、Altererythrobacter和不动杆菌属(Acinetobacter)。沙柳根际土壤优势菌群依次为节杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属、类诺卡氏菌属、大理石雕菌属、溶杆菌属(Lysobacter)、根瘤菌属(Rhizobium)。沙蒿根际土壤优势菌群依次为节杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属、类诺卡氏菌属、大理石雕菌属、Gp6和溶杆菌属。
  采用稀释平板法测得荒漠草原土壤、柠条、沙柳、沙蒿根系土壤可培养细菌数分别为6.45×106cfu·g-1、9.32×106cfu·g-1、7.45×106cfu·g-1和1.12×107cfu·g-1。从荒漠草原土壤、柠条、沙柳、沙蒿根系土壤各分离出可培养细菌共69株,主要集中在芽孢杆菌属、短杆菌属、小杆菌属(Microbacterium)、链霉菌属(Streptomyces)、鞘氨醇杆菌属(Sphigobacterium)、金黄杆菌属(Chyseobacterium)、纤维菌属(Cellulosimicrobium)、黄杆菌属(Flaavobacterium)、溶杆菌属、节杆菌属、寡养单胞菌属(Stenotrophomons)等19个属。
  分别测定了白银及榆林2个不同荒漠草原土壤及主要植物骆驼蓬、柠条、沙柳和沙蒿根际土壤水分含量、pH、全氮、全磷含量等理化性质,发现不同土壤均偏碱性、含水率较低;除了pH差异不显著,同一类型荒漠草原非根际土壤及其植被根际土壤理化因子之间存在显著差异(p<0.05),含水率、总氮、速效氮、总磷、速效磷、总钾、速效钾以及各种土壤酶指标明显高于周边非根际土壤(p<0.05);同一地区不同植被根际土壤理化指标也存在一定差异,柠条根际土壤养分含量显著高于沙柳和沙蒿。
  通过对荒漠草原土壤微生物群落Alpha多样性指数与土壤理化因子相关分析,发现土壤全氮、全磷和速效钾与Shannon指数呈极显著正相关(p<0.01),说明土壤全氮、全磷和速效钾含量越高,土壤微生物多样性越高;土壤速效氮与Chao1指数呈极显著正相关(p<0.01),说明土壤速效氮影响土壤微生物丰度,速效氮含量越高,土壤微生物丰富度越高。荒漠草原土壤全氮、速效氮、全磷和速效钾是影响土壤微生物多样性和丰富度的主要因子。
[硕士论文] 杜波
水土保持与荒漠化防治 贵州大学 2017(学位年度)
摘要:岩溶石漠化区的土壤侵蚀已成为中国西南地区极其严重的生态灾难,制约着当地的社会经济发展。土壤侵蚀模型是土壤侵蚀研究的前沿领域,也是分析土壤侵蚀问题的有效方法之一,本研究以喀斯特岩溶石漠化地区关岭享乐小流域为研究对象,通过监测资料收集、野外调查和室内实验,建立WEPP水蚀预报模型的植被、土壤、气象和地形四大数据库,选取流域坡面和流域两个尺度进行次降雨产流产沙的模拟,通过优化率定参数,建立最优WEPP模型参数,评价WEPP模型的适用性,并进行情景模拟。
  本研究主要内容包括:⑴WEPP模型对草地、裸岩草地和耕地+林地坡面的次降雨产流产沙模拟均能达到理想的效果,达到丙级以上标准,适用于该地区同类型坡面的模拟。降雨量<50mm,草地、裸岩草地和耕地+林地坡面产流和产沙的纳什系数Ens均在0.72和0.50以上,R2均在0.74和0.67以上,最佳水力传导系数分别为1.40mm/hr、1.70mm/hr、1.80mm/hr,最佳细沟间侵蚀分别为1.80×107 kg·s/m4、3.50×107 kg·s/m4、6.00×107 kg·s/m4。降雨量≧50mm,草地、裸岩草地和耕地+林地坡面产流和产沙的纳什系数Ens均在0.65和0.53以上,R2均在0.81和0.55以上,最佳水力传导系数分别为10.00mm/h、15.00mm/h、18.00mm/h,最佳细沟间侵蚀分别为3.80×106 kg·s/m4、7.0×106 kg·s/m4、1.25×107kg·s/m4。⑵流域坡面情景模拟中,降雨量<50mm,耕地和林地产流量分别为裸岩草地的4.64倍和0.16倍,产沙量分别为裸岩草地的3.98倍和0.21倍。降雨量≧50mm,耕地和林地产流量为裸岩草地的4.31倍和0.48倍,产沙量为裸岩草地的5.28倍和0.49倍。⑶小流域次降雨产流产沙量的实测值和模拟值的变化趋势相一致,模拟效果达到丙级以上标准,适用于该地区同类型流域尺度的模拟。产流纳什系数Ens和线性回归系数R2为均在0.95以上,相对误差Re在-10.20%以内。产沙实测值和模拟值的相关性很好,但差值很大,对比非喀斯特岩溶地区的土壤侵蚀模数,产沙量乘以1/8系数后,可达到较好的效果,产沙纳什系数Ens在0.90以上,相对误差Re在-19.63%以内。⑷小流域不同情景模拟,次降雨产流产沙量变化趋势相同,但增减变化幅度存在差异。草地和农地的次降雨产流模拟值基本都高于现状值,灌木和林地的次降雨产流模拟值基本都低于现状值,总量方面,农地>草地>现状>情灌木>林地。草地、灌木、林地的次降雨产沙模拟值基本都低于现状值,农地的次降雨产沙模拟值基本都高于实测值,总量方面,农地>现状>草地>灌木>林地,草地能使产流量增加,产沙量减少,具有“增流减沙”的效果。降雨量大,不同情境模拟产流产沙量值的差异大,而降雨量小,则差异小,甚至没有变化。⑸情景模拟农地、草地和灌木林地变为林地后,径流深方面,分别减少63.72mm、29.87、13.21mm;产沙量方面,分别减少113.12t/km2、28.71t/km2、21.60t/km2。模拟草地、灌木和林地变为农地后,径流深方面,分别增加13.58mm、32.24mm、106.97mm;产沙量方面,分别增加36.66t/km2、64.85t/km2、165.66t/km2。
[硕士论文] 杨杰
环境地理学 江西师范大学 2017(学位年度)
摘要:采用室内盆栽试验,研究两种水分条件下(足量供水与限量供水)施加五种(0.00%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%)保水剂浓度对狗牙根、高羊茅萌发及幼苗形态、生理特征的影响,同时利用抗旱性综合评定法对狗牙根、高羊茅抗旱性能进行综合分析与评价。通过野外调查和试验,探寻沙化土地草本植物快速恢复方法,以破除沙化土地水分、养分缺乏及风沙流动对草本植物种子萌发和幼苗生长的影响。研究结论如下:
  (1)保水剂可提高高羊茅种子萌发率与发芽势,足量供水条件最优保水剂浓度为0.10%,限量供水条件最优保水剂浓度为0.40%和0.30%;保水剂可提高高羊茅幼苗叶片的Chl a、Chl b及类胡萝卜素含量,降低幼苗叶片SOD,POD,MDA的含量,保水剂浓度为0.20%~0.40%处理时各组值变化幅度较小;保水剂可提高高羊茅根系活力,在保水剂浓度为0.20%处理时达到最大值;5种保水剂浓度下高羊茅抗旱性顺序在足量供水条件下为0.40%>0.20%>0.30%>0.10%>0.00%,限量供水条件下为0.30%>0.20%>0.40%>0.10%>0.00%。
  (2)施加保水剂可以提高狗牙根匍匐茎萌发率与发芽势,最优保水剂浓度
  在足量供水条件为0.30%,限量供水条件下萌发率与发芽势分别为0.20%和0.30%;施加保水剂可以提高狗牙根幼苗地上生物量、地下生物量及总生物量;施加保水剂浓度为0.10%~0.30%时的狗牙根幼苗叶片光合色素Chl a、Chl b、Chl a+b的含量均高于CK组;施加保水剂处理的狗牙根叶片膜脂过氧化产物MDA及保护酶SOD、POD、CAT含量均低于CK组;5种保水剂浓度下狗牙根幼苗抗旱性顺序在足量供水条件下为0.30%>0.20%>0.10%>0.40%>0.00%,限量供水条件下为0.30%>0.20%>0.40%>0.10%>0.00%。
  (3)野外试验表明,添加保水剂可提高狗牙根种子萌发率和促进幼苗生长。狗牙根发芽率呈现先上升后下降趋势,在保水剂的浓度为0.25%时达到最大,当保水剂浓度高于0.25%,种子萌发速率开始下降;从存活率来看,整个试验期添加保水剂处理组存活率均高于对照组;随着试验持续时间的延长,添加保水剂处理组株高较对照组增加越发明显。
[硕士论文] 曹瑀
土壤学 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:当今社会人地矛盾越来越突出,影响了经济发展和社会稳定,因此耕地保护问题变得尤为重要。为了缓和人地矛盾,就要对土地进行开发。因此将未利用地开发为耕地是解决人地矛盾的重要措施。土地的开发整治研究已经经历了很长时间的摸索,并取得了很多成果。目前较好的耕地后备资源大部分已被开发,剩下的较差的未利用地成为未来开发的重点。盐碱地作为黄骅市未利用地的一种类型,数量最多,开发潜力巨大,是我们对未利用地合理资源化的一个重要方面。目前在盐碱地的开发利用方面,已经取得了一些成果,但由于实践经验的不足,在开发过程中还存在一些生态破坏的问题,同时缺乏对开发工程指向的正确指导。因此开展盐碱地合理开发利用研究已迫在眉睫。
  本文针对以上问题,结合野外调查与室内分析,选择黄骅市盐碱地为研究区域,通过选取盐碱地宜耕性评价指标,采用最小因子法确定该区域盐碱地开发为耕地的适宜程度,同时结合生态敏感性,确定生态条件约束下的宜耕性评价结果,引入“互斥矩阵模型”确定其开发利用分区,并在此基础上结合限制性因素进行进一步类型的划分,对每个分区确定开发工程指向。本研究的主要结论如下:
  (1)结合实际情况,选取了表土质地、土体构型、土壤盐渍化程度、有机质含量、地下水埋深和水源条件6个指标,构建了黄骅市盐碱地宜耕性评价指标体系,经过实地调查和室内化验获取并分析了每个评价单元的指标状况,利用比配和最小因子法对其进行宜耕性评价,将评价结果分为高度适宜、中度适宜、勉强适宜和不适宜4个宜耕性等级。其中勉强适宜性的面积最大,为1252865hm2,比例为4178%,主要分布在黄骅市东部的国营中捷友谊农场。高度适宜的面积最小,为94693hm2,比例仅为316%,主要分布在黄骅市中西部和西南部的滕庄子乡、常郭镇和羊三木回族乡。
  (2)结合实际情况选取了沥涝情况、植被覆盖度、生物多样性及距自然保护区和生态用地距离4个要素,构建了生态敏感性评价指标体系,利用层次分析法确定指标权重,利用综合指数法进行生态敏感性评价,将生态敏感性评价结果划分为低度敏感、中度敏感、高度敏感和极敏感4个等级。其中中度敏感性面积最大,为2169112hm2,比例为72.33%。
  (3)将生态敏感性与宜耕性评价结果相结合,通过叠加处理,最终确定了13个生态条件约束下的宜耕性评价结果,其中中度敏感勉强适宜的盐碱地数量最多,面积为990376hm2,比例为3303%。同时引入“互斥矩阵模型”确定黄骅市盐碱地的开发利用分区,将其划分为优先开发、重点开发、控制开发和禁止开发4种类型。其中控制开发的面积最大,为1222094hm2,比例为4075%,主要分布在黄骅市中东部地区的国营中捷友谊农场。
  (4)在宜耕性评价的基础上,结合各宜耕性等级对应的主要限制因子划分宜耕限制型,利用因素组合法对其对应分级中主要的限制因子进行组合,最终得到51种黄骅市盐碱地宜耕限制型结果。其中高度适宜没有进一步划分,中度适宜中有19种宜耕限制型,勉强适宜中有30种宜耕限制型,不适宜中有1种宜耕限制型。面积最大的宜耕限制型是盐渍化限制型不适宜类盐碱地,主要分布在黄骅市中东部的国营中捷友谊农场和南大港管理区,面积为8141.47hm2,所占比例为2715%。
  (5)在分析盐碱地宜耕限制型的基础上,将其根据工程类型组合特征进行整合,确定了农田水利完善区、水盐综合整治工程区等10种开发工程指向,同时将黄骅市盐碱地的开发利用分区与开发工程指向相结合,通过叠加处理,最终得到18种开发工程分区结果。其中控制-排盐排水工程区、重点-全面综合整治工程区和重点-肥盐综合整治工程区的盐碱地面积较大,面积分别为5582.05hm2、3701.08hm2和2661.62hm2,所占全市盐碱地总面积的比例分别为18.62%、1234%和888%,分别主要分布在黄骅市中南部的国营中捷友谊农场和羊二庄回族镇、黄骅市中部的黄骅镇和南部的羊二庄回族镇以及黄骅市西部的常郭镇和滕庄子乡。
  综上,通过评价黄骅市盐碱地的宜耕程度得到了4个宜耕性等级,并结合4个生态敏感性评价结果确定了4个开发利用分区,同时在宜耕性评价的基础上,划分了51种宜耕限制型,进而将其根据工程类型组合确定了10种开发工程指向,并将开发利用分区与开发工程指向相结合最终得到了18种开发工程分区,为黄骅市土地整治规划与土地开发方向提供指导和依据,有利于促进盐碱地的开发治理,实现盐碱地的持续利用。
[硕士论文] 罗艳
生态学 新疆大学 2017(学位年度)
摘要:生态系统是生物与其外部环境彼此作用和影响的功能单元,生态系统养分循环过程将受到环境中碳氮磷等养分元素改变的强烈影响。农田生态系统是作物内部及其与土壤之间不断进行各种能量、物质、信息交换和传递,而形成一个相对稳定的整体,它是绿洲农田生态系统的重要组成部分。碳(C)、氮(N)和磷(P)是植物生长和发育过程中所需的重要元素,同时也是衡量和判断土壤肥力、土壤质量等的关键指标。而生态化学计量学是探索作物在生长过程中 C、N、P化学元素变化特征的科学思路与理论依据。研究作物和土壤C、N、P及其化学计量比的变化特征,可以深入了解作物生长过程中对资源的利用及土壤养分循环的状况,揭示作物与环境之间相互平衡制约的关系。本研究以塔里木盆地绿洲农田小麦、玉米、棉花为研究对象,对三种作物各器官和土壤的C、N、P生态化学计量特征及其相关性进行分析。研究主要得到以下结论:
  (1)塔里木盆地北缘绿洲农田小麦、玉米、棉花三种作物各器官C、N、P生态化学计量特征均存在一定的差异性,且随生育期也表现出一定的差异性。小麦各器官中C、N含量在叶片中最高,P含量在麦穗中最高;玉米C、N和P含量分别在苞叶、叶片和穗中最高;棉花各器官中C含量在叶片中最高,N和P含量均在蕾中最高。三种作物受N和P元素共同限制。苗期是生长初期,三种作物所吸收的元素多用以满足营养器官的生长;小麦抽穗期、玉米抽雄期、棉花花铃期是各作物的生长比较旺盛的时段,也是作物营养生长和生殖发育同时发生的阶段;玉米成熟期和棉花吐絮期分别是他们的生长末期。不同时期作物会通过调节不同器官的养分变化及其化学计量比值来适应环境变化。
  (2)土壤化学计量特征是表征土壤养分元素特征和状况的重要指标。与全国(11.12、1.06、0.65mg.g-1)水平相比,三种作物各元素含量均较低;三种作物土壤的C/N、C/P、N/P也均低于全国水平(12.01、25.77、2.15)。三种作物土壤的C、N、P化学计量特征也随着生育期表现出一定的差异性。小麦土壤中的C、N、P含量从苗期到成熟期逐渐降低,玉米土壤中C、N、P含量从苗期到成熟期表现出先降低然后增加的规律,棉花土壤中C、N、P含量从出苗期到吐絮期除C含量外,N和P含量均为先降低后增加的趋势。这种差异性主要与农民施用肥料的方式和配比量不同,土壤养分特征也因此发生改变。
  (3)不同作物、器官和元素之间内稳性存在较大的差异。本研究中小麦、玉米、棉花各器官C、N、P元素含量及其比值的内稳性指数随季节呈现出一定的变化趋势。从苗期到成熟期,小麦C和N元素的内稳性指数均是在叶中最大,而P元素在根中最大;从苗期到成熟期,玉米C元素的内稳性指数在叶中最大,而N和P元素是在茎中最大;从出苗期到吐絮期,棉花C和N元素的内稳性指数均是根最大,而P元素则是在叶中最大。
  (4)小麦、玉米、棉花在生长过程中C、N、P生态化学计量特征受生育期和器官单因素以及两因素交互影响的程度各不相同。生育期对各作物生态化学计量特征的影响与作物自身不同物候期的生理特性有关,器官对各作物生态化学计量特征的影响与他们自身的结构特点和遗传特性相关,因此生育期和季节对不同作物的影响程度不同。
  (5)不同作物与土壤C、N、P生态化学计量特征之间存在一定的相关性。小麦C和N含量与土壤P含量表现为显著正相关,P含量仅与土壤C:P表现出显著负相关;玉米仅P含量与土壤P含量存在极显著正相关;棉花N含量与土壤C、N和P含量,P含量与土壤C含量表现出极显著正相关。这说明各作物养分元素含量受作物种类以及土壤养分特点的影响,这也在某种程度上解释了作物的某些养分元素与土壤之间的相关性不显著。
[硕士论文] 田超
土壤学 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,人地矛盾成为土地利用面临的一大问题,城市发展过程中大量耕地被占用,基于生态安全问题提出的退耕还林政策等都造成了我国耕地资源紧张的危机和粮食安全问题。土地开发是解决人地矛盾和缓解粮食安全压力的重要措施,经历多年的研究,已取得了众多成果,对解决人地矛盾具有重大贡献。目前大部分等级较好的耕地后备资源已经被开发,而等级较差的土地中盐碱地数量较多,全世界盐碱地的面积为9.54×108hm2,其中我国为9.91×107hm2,所以盐碱地开发为耕地的潜力较大。以往在盐碱地开发利用方面,有一定的成果,但由于理论知识与实践经验的脱节,缺乏针对性的开发技术等都会造成资金的巨大浪费。
  随着盐碱地改良技术的不断发展,盐碱地开发为耕地的地区也越来越多,在开发过程中,如果没有科学的理论作为指导,盐碱地盐渍化程度反而加重,所以筛选出适合盐碱地开发的工程组合非常重要,本文针对黄骅市盐碱地,采用比配法和最小因子法筛选出适合改为耕地的盐碱地,并通过障碍度模型识别出影响宜耕盐碱地开发的限制因子,通过限制因子与工程类型的对应分析和优序对比法确定出研究区内不同评价单元的开发工程组合,并采用因素法对不同工程组合下的盐碱地做预期开发目标等别分析,并得出以下结论:
  (1)黄骅市宜耕盐碱地开发限制因子数量为2-9个,研究区限制因子数量越多所需开发工程越复杂,含9个限制因子且有2个高限制因子的区域开发难度最大,面积为20.96hm2,占总面积的0.1%;其次为含9个限制因子且含1个高限制因子的区域,面积为892.32hm2,占总面积的4.08%;含1个限制因子且无高限制因子的区域开发难度最小,面积为56.12hm2,其限制因子为土壤含盐量。
  (2)黄骅市宜耕盐碱地共有47种工程组合,其中井排+引水灌溉和引水灌溉+井排+道路工程组合结果面积最大,面积分别为3604.41hm2和2146.68hm2,占总面积的16.5%和9.8%;井排+引水灌溉+(客土+开沟躲盐)、井排+深耕平底+(增施有机肥+秸秆还田)、引水工程+明沟排水+(深耕平底+开沟躲盐)+秸秆还田、引水工程+井排+(深耕平底+开沟躲盐)+种植绿肥和引水工程+暗管排水+(深耕平底+升沟躲盐)+(增施有机肥+秸秆还田)开发工程组合结果面积较少,分别为4.84hm2、5.03hm2、1.3hm2、2.53hm2和1.14hm2,占总面积的0.02%、0.02%、001%、0.01%和0.01%,各地区在盐碱地开发实践中可根据该开发工程组合结果选择相应的工程措施,从而提高工程开发的效率。
  (3)黄骅市宜耕盐碱地开发目标等别共分为4个等别,其中8等地主要分布在羊二庄回族乡和滕庄子乡,面积分别为2380.24hm2和840.88hm2,占8等地总面积的34.11%和12.05%,南排河镇无分布,其他乡镇零星分布;9等地分布在黄骅镇、旧城镇、南大港管理区、齐家务乡和滕庄子乡,其他乡镇无分布,其中滕庄子乡和黄骅镇面积分布最大,分别为331.09hm2和590.88hm2,为9等地总面积的30.76%和54.89%;10等地在各乡镇均有分布,主要分布在国营中捷友谊农场、黄骅镇、旧城镇、滕庄子乡、羊二庄回族镇和羊三木回族乡,其面积分别为1178.72hm2、1850.06hm2、1484.29hm2、1733.63hm2、1323.76hm2和1473.52hm2,占10等地总面积的10.48%、16.44%、13.19%、15.41%、11.77%和13.10%;11等地在官庄乡和南排河镇无分布,主要分布在国营中捷友谊农场、黄骅镇、旧城镇滕庄子乡和羊三木回族乡,面积分别为422.60hm2、372.36hm2、431.45hm2、486.80hm2和288.22hm2,占11等地总面积的16.64%、14.66%、16.99%、19.16%和11.35%,其他乡镇零星分布。
  综上,根据限制因子确定研究区开发难度并筛选开发工程措施,得到黄骅市宜耕盐碱地工程开发组合,可以为盐碱地的开发提供针对性的开发工程组合类型,实现盐碱地的持续利用,发挥整治资金的最大效益。
[硕士论文] 胡兴兴
人文地理学 江西师范大学 2017(学位年度)
摘要:我国农耕文化源远流长,农业文化相关内容纷繁多彩,形式各具特色,饱含了劳动人们在改造自然、适应自然过程中的勤劳和智慧,对我国现代化背景下农业的可持续发展有着可圈可点的借鉴意义。农业文化遗产具有公共物品的性质,没有直接的交易市场,根据环境经济学的理论,它具有使用价值和非使用价值。使用价值可以通过旅游门票、农产品收入等经济指标来进行反映和计算,而非使用价值如存在价值、遗产价值、选择价值等一些隐形的价值却无法直接用市场价格的方法进行计量,很容易被忽略掉,使其价值的评价有所失真。因此,采用科学合理的方法对农业文化遗产的非使用价值进行评价显得非常迫切和有必要。本文以江西崇义客家梯田系统为研究对象,通过运用条件价值法(CVM)对遗产地居民的支付意愿进行了调查,估算出崇义客家梯田系统的非使用价值,并且分析了遗产地核心区居民的支付意愿及其影响因素与非核心区居民的差异,对当地的保护发展做出了相关研究。研究结果如下:
  (1)2015年崇义客家梯田系统农业文化遗产的非使用价值约为2914.20万元,选择价值、遗产价值、存在价值分别是839.29万元、1064.05万元和1011.92万元;核心区和非核心区居民的最大平均支付意愿分别为123.44元/a和140.07元/a,非核心区为核心区的1.14倍;核心区居民的支付意愿率为75.90%,非核心区居民的支付意愿率为72.39%,核心区略高于非核心区,反映了核心区居民对该农业文化遗产有更强烈的保护意愿。
  (2)支付意愿与月平均收入、受教育程度、受该文化遗产影响程度及情感态度等因素呈正相关,与年龄、家庭负担等因素呈负相关;月平均收入状况、对该文化遗产的情感态度是制约受访者支付行为的主要因素。核心区与非核心区居民的抗议支付原因差别较大;核心区比重最大的抗议支付原因为家庭负担重,无能力支付,而非核心区居民比重最大的抗议支付原因是认为保护费用应该由国家和政府支付,表明对保护缺乏一定的信心。
  (3)崇义客家梯田系统的保护发展既要根据核心区和非核心区居民的具体特点有针对性地采取保护措施,又要认识到保护和发展涉及到多个利益主体,要注意建立多方参与、利益共享的协同创新保护发展机制。多方主体积极参与,优化资源,形成合力,从而真正实现崇义客家梯田系统的长远可持续发展。
[硕士论文] 曹文涛
人文地理学 辽宁师范大学 2017(学位年度)
摘要:耕地资源是农业生产与发展的重要基础,其有效保护有利于保障国家及地区粮食安全、社会稳定与经济长远发展。大连市耕地后备资源严重不足,耕地质量较低,伴随大连市经济社会发展及城镇化与工业化的迅猛推进,部分耕地资源被侵占,基本农田的保护形势日趋严峻。金普新区作为国家级新区,自然条件优越,耕地数量众多,该区永久性基本农田的划定,对于严格落实大连市下达的耕地保有量和基本农田保护任务,实现全区基本农田数量有保证、质量有提高的双重目标,具有重要的理论与实践意义。
  本文以人地关系理论及区位理论为理论基础,以GIS的地形分析、缓冲区分析及叠加分析为技术支撑,遵循国家永久性基本农田划定原则,根据金普新区自然及人文地理特点,确立永久性基本农田划定指标体系,运用指标量化及聚合方法,确定金普新区永久性基本农田数量、质量及空间布局。
  首先,运用技术方法获取金普新区的矢量地形图、海岸线图、耕地分布现状矢量图、乡镇街道行政区划矢量图、重点开发区域分布矢量图及重点生态功能区区域分布矢量图。根据国家《基本农田划定技术规程》(TD/T1032-2011)及《大连市土地利用总体规划(2006-2020)》,借鉴国内各地区划定方法,确立适宜金普新区的指标体系,并对各指标量化与聚合。
  其次,利用GIS的地形分析、缓冲区分析及叠加分析技术,对大连金普新区耕地分布矢量现状图与大连金普新区海岸线分布图进行叠加,分析出金普新区沿海耕地的分布图;将符合调出条件的耕地图与大连金普新区乡镇街道行政区划图进行叠加,分析出金普新区各乡镇街道行政区调出耕地示意图;把所有调出耕地图与大连金普新区矢量地形图进行叠加,分析出大连金普新区总体所需调出耕地的示意图,最后获得金普新区各乡镇街道永久性基本农田空间分布示意图。
  最后,分析金普新区调出耕地结果及永久性基本农田划定结果,金普新区不满足本文确定指标体系的耕地地块8233块,面积10841.61公顷,主要位于金普新区南部。将满足本文确定指标体系的耕地划定为永久性基本农田,永久性基本农田地块24500块,面积57937公顷,主要位于金普新区的北部、东北部及中部地区。划定的永久性基本农田与现状耕地对比,发现利用本文确定的指标体系划定的永久性基本农田,数量有保障,质量有提高。
[硕士论文] 朱倩
生态学·生态学 兰州大学 2017(学位年度)
摘要:在黄土高原半干旱地区,低温、水资源短缺和贫瘠的土资源是限制该地区作物生长的主要因素。为了提高该地区作物的产量和经济效益,从种植模式、作物组合和物种多样性的角度出发,探究种植模式、作物组合和物种多样性对总产量的影响,试验于2015-2016年在半干旱地区进行了连续2个生长季的大田示范性试验。试验设置17个处理:以玉米、豌豆和马铃薯单作为对照,设置玉米/豌豆、玉米/马铃薯和豌豆/马铃薯在1:1、1:2、2:1和2:2下4种行比的间作,同时设置玉米/豌豆/马铃薯间作的2种行比是1:1:1和2:2:2,研究不同物种间作组合和间作行比下玉米、豌豆、马铃薯的主要农艺性状和经济效益,同时探讨了种植模式和物种多样性对作物总产量的影响。主要获得以下研究结果:
  在两年的生长季,各间作处理的总产量均小于玉米单作(MT),玉米/马铃薯间作的总产量显著高于豌豆/马铃薯间作的总产量。在保持各小区面积不变的情况下,因为间作行比的变化导致物种种植密度的变化,受玉米种植密度的影响,玉米/豌豆间作的总产量在两个生长季均小于MT的产量。在2015年,各间作种植模式下的土地当量比(LER)均大于1,且玉米/马铃薯间作的总产量显著大于马铃薯单作(ST),但与玉米单作(MT)的产量无显著性差异,玉米/马铃薯在四种行比间作下的总产量无显著性差异。在2016年,玉米/马铃薯在间作行比2:1和2:2下的总产量与MT无显著性差异,其余各处理的总产量均小于MT。在2015年,各间作处理下的单株玉米产量无显著差异,但在2016年间作对玉米的单株产量有一定的影响。在2015年和2016年,间作模式对豌豆和马铃薯的单株产量也有一定的影响。
  与MT相比,玉米/豌豆在四种行比间作下的玉米农艺性状无明显变化,在玉米/马铃薯间作以及玉米/豌豆/马铃薯间作模式中,不同种植模式对玉米的株高和穗长有一定的影响;与豌豆单作(PT)相比,间作对百粒重无影响,但间作对株高、分枝数和单株荚数有一定的影响;与马铃薯(ST)相比,间作模式对株高、单株结薯数和单株商品数均有一定程度的影响。
  在2015年,P2S2即豌豆与马铃薯按2:2行比间作的经济效益最高,每公顷产值可达10002元,分别较单作豌豆和单作马铃薯提高了205.6%、25.6%;2016 年M2S2即玉米与马铃薯按2:2行比的间作的经济效益最高,每公顷产值可达9583元,分别较单作玉米和单作马铃薯提高了6.8%、79.9%。导致两年试验经济效益差异的可能原因是由于2016年生长季降水及气候造成作物大量减产。
  本试验结果表明:种植模式对总产量有显著性影响,其中,作物组合起决定性的作用,而物种多样性与总产量之间不存在某种必然的联系。
[硕士论文] 李宇健
农村与区域发展 安徽农业大学 2017(学位年度)
摘要:本文运用土地评价理论、生态经济学理论、水土保持理论、生态演替理论和可持续发展等理论,在综合研究国内外土地复垦研究成果的基础上,建立高速公路临时用地复垦适宜性评价体系,并以北沿江高速(巢湖至马鞍山段)为例,开展对高速公路临时用地复垦适宜性评价研究,探究高速公路复垦的方向及其适宜性,为实现复垦区社会效益、经济效益和生态效益的统一以及缓解日趋紧张的人地矛盾提供参考方案。
  首先,根据国内外研究成果介绍目前广泛使用的土地复垦工程措施和技术措施。介绍不同地形环境下所应采取的复垦工程措施,待土地平整工程结束后,通过一定的土地复垦生物技术等,逐步恢复土地地力。
  其次,根据所获取的数据和研究的客观条件,以取土场和临时工程用地(施工场地、弃土场、施工场地以及施工便道等临时占地)作为土地复垦适宜性评价对象,分别以灌溉条件、排水条件、地面坡度和挖损深度作为取土场的评价指标,以灌溉条件、排水条件、地面坡度和有效土层厚度作为临时工程用地的评价指标。建立土地适宜性类型参照表,划分五个利用类型。
  第三,介绍了研究区的自然资源状况、社会经济状况和土地利用状况。利用已建立的高速公路复垦适宜性评价体系和获取的数据,计算获取取土场和临时工程用地的高速公路临时用复垦适宜性等级和复垦方向,并最终从社会、生态和经济综合分析高速公路临时用地土地复垦适宜性评价效益。
  最后,本文所构建的评价指标体系有待更进一步的完善,且文中研究所涉及的评价评价指标也只选择了通用的4种类型,且利用的指数和法和极限条件法综合的方法所获取的结果有一定主观因素存在,有鉴于此,今后的研究中应根据工程所处环境和具体情况,因地制宜,扩大样本研究数量,并适当扩大临时用地和土地类型的数量规模,进一步减少主观因素对数据处理中的权重的影响,增强评价结果的科学性和客观性。
  研究结果认为:本次研究结果能够准确的反映出高速公路临时用地复垦结果,其结果符合预期的社会、生态和经济效益:社会稳定,生态健康,经济效益提升显著。
[硕士论文] 朱孟娜
水土保持与荒漠化防治 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:沙物质作为沙漠和沙地发生、发展的物质基础,其基本特征是由沙源物质的初始性质和风力搬运改造过程决定的。研究分析沙物质基本特征,对于探究其来源、侵蚀-搬运-堆积的动力过程及沙丘形态塑造都具有重要意义。
  本文以科尔沁沙地沉积物为研究对象,通过野外实地考察和系统采样,对沉积物的粒度特征、石英颗粒形态以及表面结构特征进行综合分析,进而对其沙丘砂来源进行探讨。研究结果表明:
  (1)科尔沁沙地以中砂和细砂为主,北部区与南部区沉积物粒级级配差异较大,而西部区与东部区相似,说明沙源与各区下伏物质有关,沉积动力环境的相似,使得沙物质粒度组合也具有相似性。细砂以下组分,河流砂对沙丘砂的贡献率大,而中砂以上组分,地层砂的贡献率大,由此推断,地表分布的松散河流砂和地层砂均可能成为沙丘砂的来源。
  (2)科尔沁沙地沉枳物由西至东方向上,平均粒径变细,分选变好。这是由沉积盆地流水搬运自然分选的结果,并非由沙地西部远距离搬运至东部进行沉积的结果。由北向南以及由西北向东南方向,沉积物平均粒径没有顺风向的变化规律,但分选逐渐变好,说明各地沉积物沙源不同,均属就地起沙,风力作用仅体现在上风向物质的混入及沉积物的就地分选上。
  (3)沙丘砂的平均粒径和分选系数均介于地层砂与河流砂之间,且与地层砂和河流砂的均值很接近。说明沙丘砂不仅来自河流砂,而且来自下伏的地层砂,是风力作用将它们再吹扬混合的结果。由于长期的沙物质循环过程,沙丘砂、河流砂和地层砂是相互混合、相互转换、互为因果的。
  (4)科尔沁沙地沉积物的沉积环境复杂多样,可以判定科尔沁沙地沙丘砂来源具有多源性,西部区和南部区沉积物多来源于周边河流与湖泊的冲积-湖积物,北部区沉积物多为周围高大山体的河流搬运-堆积以及洪水冲积-堆积而成。东部区沉积物除来源于冲积-湖积物外,风积物来源较明显。
  (5)石英颗粒表面以风力作用特征占绝对优势,流水作用特征也较为明显,冰川作用特征少量出现,代表了风成、水成和冰川作用的各种结构之间相互伴生、相互叠加的关系,反映沙丘砂经历了多种沉积环境和外营力综合作用,沙源具有多样性,既有来自河流搬运的碎屑物质,又有下伏地层堆积的松散沉积物。
  (6)从沙丘砂、河流砂和地层砂的相似性来看,三者之间的相似度差异不大,说明沙丘砂来自河流砂和地层砂的概率几乎均等。这与研究区沉积物粒度特征、石英颗粒形态及表面结构特征所反映沙源问题的研究结果一致,说明了科尔沁沙地沙丘砂的沙源具有多源性和复杂性。
[硕士论文] 高新颖
设施农业 浙江农林大学 2017(学位年度)
摘要:新时代背景下,农田被赋予新的内涵,农田景观化要求在满足生产功能的前提下,优化空间布局,合理搭配农作物,注重营造季相景观,注重挖掘乡村文化内涵,发展休闲观光产业,为美丽乡村建设注入新鲜血液。
  1.通过对农田生产性景观相关概念的分析,总结归纳在农田生产性景观方面的研究方向,从生态、景观、可持续发展、文化四个理论层面进行阐述,为农田生产性景观的营造提供理论指导;
  2.通过分析农田生产性景观的主要类型,从农业角度和景观角度对农田景观设计要素进行分析,得出农田景观要素经过设计可以具有景观化的效果;对农田生产性景观的美学设计从空间、色彩、图案方面进行分析,总结出设计要点;
  3.通过对农田生产性景观季相营造的理论研究,重点从当地气候特征、农作物生长规律、季相设计原则及季相设计模式方面进行分析,总结归纳项目所在地区的季相景观应采用营造四季不同季相效果的模式;
  4.分析研究国内外优秀案例,详细分析云南元阳红河哈尼梯田、杭州八卦田、婺源油菜花、芝加哥格兰特公园·艺术之田、瑞士拉沃葡萄园梯田,分析其景观特点以及对本论文项目案例的启示;
  5.通过前文对农田生产性景观在景观要素、季相营造手法及案例的分析总结,从规划设计、种植设计、专项设计、运行机制等方面指导临安市指南村高山梯田修复方案,得出农田生产性景观的营造策略。
[硕士论文] 肖冰
农业资源利用 河北农业大学 2016(学位年度)
摘要:我国是世界上人口最多的国度,耕地后备资源严重缺少。伴随着经济大跨度的增长,建设用地逐年增加,可利用耕地面积减小。针对这种情况,国务院已经明确提出了要划定永久性基本农田,来保持我国基本农田数量和质量。
  “十二五”时期,我国全面推进数字化建设,智慧城市建设全面启动,各地形成了地理信息公共服务平台。其中基本农田管理系统就是基于数字地理空间框架而构建的示范应用系统。
  系统基本完成研究目标:实现数据的高效管理,有效提升政府的决策水平,加快办事速率;实现承德市基本农田的查询与监测,确保国家粮食安全,保障农民利益,建设和谐社会;合理规划,制定有效保护土地资源的措施,严格按照既定规划进行管理;为新的地类规划编制提供本底数据,保护现有土地市场秩序,使耕地总保有量动态平衡十分重要。
  基于承德市地理信息公共平台的基本农田管理信息系统从项目需求分析出发。因此设计研究基于SuperMap基本农田管理信息系统主要研究内容有:
  (1)在SuperMap的基础上进行平台开发,通过了解用户需求进行数据的汇总与分析,从而确立数据结构,明确将空间数据和属性数据相结合的基本农田采集地理信息系统平台;
  (2)在进行系统的需求分析的基础上,完成软件系统的设计、数据库设计、功能设计、界面设计和代码实现。承德市基本农田管理信息系统运用Microsoft.Net平台及GIS组件技术进行开发,以研究承德市基本农田数据和技术方法为基础,在设计和开发上,采用C/S构架结合组件式开发来实现;
  (3)实现了从最开始的数据采集编辑、数据的处理、到数据的查询表表分析,数据库的管理,地图服务的管理等GIS软件的大多功能,功能较为完备,能够为国土管理部门基本农田管理提供一个有价值的参考。
  论文以国土资源部关于基本农田的保护规范和承德市基本农田信息管理需求为出发点,提出系统设计思想,并且进行了需求分析和数据结构设计,最后确定基于SuperMap进行基本农田信息管理系统设计及系统开发。系统运行良好,并且为后续的系统延伸提供可持续服务。
[博士论文] 刘宁
土地资源利用 山东农业大学 2016(学位年度)
摘要:煤炭是我国乃至世界最主要的能源,由煤矿开采产生的地表裂缝、塌陷等问题,导致耕地面积减少,生态环境恶化。土地和煤炭均是人类生存不可或缺的两大重要资源,如何解决农业生产与煤矿开采之间的矛盾是亟待解决的一项重要课题。土地复垦是当前增加耕地面积、缓解人地矛盾的主要途径之一。对土地复垦工程进行科学有效的质量评价和监控,对于创新复垦技术、改良复垦土地利用模式、提高复垦土地生产力都具有重要的意义。在对复垦土壤进行农业利用的过程中,土壤压实已经成为影响复垦土壤质量的最主要因素;覆土厚度是复垦土壤质量检验中农、牧、林业主要测试项目之一,灌溉渠道的防渗性能、田间道路的稳定性及承载力也是复垦工程质量检测的重要内容。本研究主要内容包括:
  ⑴探明了不同复垦工艺下土壤紧实度的变化规律及其影响因素。基于统计学理论,采用2×5×4混合试验设计并建立模拟复垦实验区,模拟2种复垦机械对土壤进行不同次数(1、3、5、7、9次)的压实。通过测定各组合中不同层次厚度的土壤紧实度值并进行变量的方差分析和多重比较,研究了土壤紧实度的变化规律及其影响因素。实验证实,土地复垦过程中,压实机械、压实次数和土层厚度都是影响土壤紧实度的显著性因素,各因素的贡献率均在97%以上。不同的压实机械,质量不同,接地面积不同,会产生不同的压实效果,自卸汽车压实5次之后即可使上层土壤紧实度达到最大值,而履带式推土机需要压实7次。深度越大,土壤紧实度越小;随着压实次数的增加,各土层厚度之间土壤紧实度差异减小,中间10~30cm的土壤紧实度相对较高。过多的压实还会使土壤先板结后破碎,影响严重。上述研究成果为改良复垦工艺提供了依据。为减轻土壤压实状况,一方面,选择质量较小、承重轮面积较大的机械有助于减轻对土壤的压实;其二,即使单次压强较小,多次碾压对土壤造成的压实仍不容忽视,应尽量避免对相同位置土壤的反复碾压,碾压次数应控制在5~7次之内。
  ⑵构建了压实指标与土壤介电常数关系模型。以土壤容重作为压实指标,通过相关性分析,证实土壤介电常数与土壤压实指标具有较好的相关性,相关系数绝对值均大于0.89,可以表征土壤压实状况。以现有的复合介电常数模型为基础获取土壤介电常数计算值,基于探地雷达获取土壤介电常数实测值,对比发现二者虽然存在不同程度的误差(21.85%~138.80%),但相关性较好,相关系数大于0.99;通过其相关方程对复合介电常数模型进行了修正,结果表明基于修正后的模型获取的土壤容重数据准确度较高,误差范围在0.79%~0.98%之间,并且野外实验证明模型通用性较好。该部分为探地雷达在土壤压实状况的无损检测提供了有效途径。
  ⑶揭示了土壤压实状况在不同土地利用类型和复垦年限的时空变异特征。分别选取于不同时期复垦完成的3种土地利用类型复垦实验区,使用探地雷达连续4个年度对每个复垦实验区进行土壤质量监测并获取其土壤容重值,通过对土壤容重值进行统计分析,揭示了不同土地利用类型在不同复垦年限的土壤压实状况时空变异特征及其影响因素。研究发现,土壤容重总体上呈现出随复垦年限增加而逐渐下降的趋势,其下降速度和规律各有不同。耕地复垦8年后土壤容重达到最低值(1.30g/cm3),草地(1.46g/cm3)和林地(1.39g/cm3)分别于复垦后12年和15年左右基本达到原地貌土壤状态。同时期耕地土壤容重最小,草地次之,林地最高。受人为活动及植物根系作用的影响,3种土地利用类型在不同土壤层次的容重变化规律也存在差异。综合来看,复垦年限和土地利用类型都是导致土壤容重产生显著性差异的因素,其中土地利用类型在各年度均是土壤容重的主要变异来源(因素贡献率为72.4%~97.7%),复垦年限在整体变异中的比重随时间的延长而逐渐减小。不同土地利用类型的土壤容重在时间尺度上的变化趋势各有不同;土地利用类型对容重的影响程度也随着复垦年限的变化而产生变化,复垦中期采取不同的利用模式对土壤压实状况的改良具有积极意义(因素贡献率为82.3%~95%)。以上研究成果一方面为复垦后土壤的有效利用及制定土壤改良措施提供了依据,同时实现了对复垦土壤质量的长期动态监测。
  ⑷论证了探地雷达检测复垦工程质量的关键技术。选取覆土厚度、路面厚度和渠道衬砌厚度作为复垦工程质量的检测指标,通过探地雷达获取介质的剖面图像,实现了对上述指标的无损检测,并对地面位置定位、电磁波传播速度标定和反射层拾取等关键技术进行了重点分析;与传统检测数据进行对比,对探地雷达检测的准确性及其原因进行了分析。结果显示:本试验项目区覆土厚度稍有不足(平均厚度48cm),但变异程度较小(变异系数为9.375%);路面厚度起伏较大(变异系数为27.94%)且部分区段低于设计标准;渠道衬砌分布均匀(变异系数为12.86%),厚度达到设计标准(平均厚度15.57cm)。研究发现波形图中第一个正峰的位置与地面位置最为接近,Hilbert变换可以较好地解决多种因素导致的反射相位识别困难问题,同时探地雷达的工作方式对于检测结果的准确性至关重要。土壤由于其结构的复杂性,在探地雷达的使用方面存在诸多影响因素,在数据处理时应注意弱化地下介质对电磁波的衰减作用。
[硕士论文] 付强
农业遥感 东北农业大学 2016(学位年度)
摘要:随着粮食产量的不断提升,农用化肥的研发、销售、施用也在不断加强,但与此同时突显出的问题也越来越多,化肥的过量施用便是最突出的问题之一。过量施肥不仅造成肥料资源的浪费,更是对农业生态造成了大量的面源污染,降低了农业的经济效益,甚至降低农作物的生产品质。因此,科学合理有效的提高肥料利用率,对农业生态、农业经济的发展都具有重大而现实的意义。精准管理分区便是提高肥料利用率最有效的方法之一。精准管理分区就是把特定的区域分成独立的小单元,每个单元内具有相同的特性,然后对不同属性的单元进行变量施肥。传统的精准管理分区大多以田间土壤网格采样为主,通过分析影响作物生产的土壤理化性质或产量数据来划分精准管理分区。田间土壤网格采样,需要消耗大量的人力、物力、财力,并且时效性差,难以大规模推广,实用性较差。而采用遥感技术划分精准管理分区比田间网格采样具有更大的优势,不需要在田间消耗大量的时间、降低变量施肥成本,并且具有更高的时效性,适合大规模推广试验。
  本文选取黑龙江省北安市红星农场为试验区,根据往年作物产量记录,选取作物长势差异明显的大豆种植地块进行研究。在大豆播种前期的裸土地块上进行田间网格采样,采取土壤样本,并分析土壤的理化性质。分别以土壤理化性质和遥感影像为数据源对田块划分精准管理分区。首先以土壤样本的理化性质为数据源,结合ISODATA分区算法划分精准管理分区;其次,考虑到田块的地形起伏很大,结合土壤理化性质和高程、坡度、坡向进行ISODATA划分精准管理分区;然后,分别以单一时期的裸土和作物生长期的高分一号遥感影像进行面向对象分割;最后,用多时相植被指数影像进行面向对象分割划分精准管理分区。主要研究内容和结论如下:
  (1)以土壤理化性质划分精准管理分区效果较好。基于土壤的理化性质,利用ISODATA分区算法划分精准管理分区,精准管理分区内变异性以土壤理化性质的空间变异性为判断依据。划分精准管理分区后土壤理化性质的变异系数在2.3%到70%之间,相对于整个地块,土壤理化性质有不同程度的下降,并且精准管理分区各单元之间具有一定的空间异质性。因此,以土壤理化性质为数据源划分精准管理分区有一定的效果。
  (2)结合地形数据划分精准管理分区可以提高精度。试验区的地形起伏较大,不同的地形对于施入的化肥流向有一定的影响。因此,在综合考虑地形数据的情况下再次进行ISODATA分区。分区结果显示土壤理化性质的空间变异性同样得到下降,并且结合地形数据的精准管理分区划分结果略好。
  (3)基于多尺度分割并以裸土时期遥感影像为数据源划分精准管理分区效果最好。基于多尺度分割的精准管理分区精度更高,更适合变量施肥。本文对裸土时期地块的高分一号影像进行多尺度分割,并评价最优分割尺度。结果表明,土壤理化性质的变异性有较大幅度的下降,并且各精准管理分区间的空间异质性得到提升,优于以土壤理化性质划分的精准管理分区。
  (4)基于裸土影像的精准管理分区比基于多时相植被指数的精准管理分区具有更高的精度。在对比分析了5月1日的裸土时期影像、7月16日作物生长期遥感影像和4月1日、5月20日、7月16日、9月4日的多时相植被指数的多尺度分割后,结果表明,裸土时期的遥感影像为最佳分区时期,作物生长期遥感影像的分区次之,多时相植被指数的分区并不理想。
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