●●以下文章网络预出版（在线出版）于2023年2月20日，预计刊于《地质论评》2023年第69卷第3期(2023年5月15日发行纸质版）或2023年第69卷第4/5期（2023年7/9月15日发行纸质版）

硒(Se)是人类和动物必需微量元素之一,为科学预测作物硒含量,实现富硒土地资源合理开发利用。本研究系统采集并分析了13042个表层土壤样品和313套玉米、164套马铃薯及其对应的根系土样品,研究了该区土壤 Se 含量分布特征及影响因素,分别建立了马铃薯、玉米可食部分Se含量的BP神经网络预测模型,对富 Se农作物种植区进行了合理规划。结果表明：土壤Se含量均值是0. 164 μg/g,空间分布不均匀,研究区内清水河平原地区出现富硒区且连片分布。研究区土壤硒元素含量主要受其成土母质控制,岩石经风化剥蚀、随河水迁移和农业灌溉,伴随着有机质含量增加,造成第四系冲洪积平原 Se 含量增加。研究区马铃薯、玉米籽实富Se 率分别为 82. 32 % 和 38. 02 %,且重金属含量不超标,具备开发富硒农产品的潜力。农作物籽实 Se 含量主要与根系土中Se、S、pH和有机质含量有关,通过作物籽实 Se 含量预测模型规划出研究区富 Se 马铃薯种植区面积为 1050. 11 km2,富 Se 玉米种植区面积 19. 19 km2。该认识可为当地富硒农产品种植区规划及作物种植调整提供依据。     

科尔沁沙地农田玉米耗水规律研究

首先采用波文比-能量平衡法分析了科尔沁沙地农田玉米(Zeamays L.)不同发育阶段晴天的能量分配特征,在此基础上估算了玉米的蒸散量,并对估算结果和蒸渗仪测定结果进行比较,最后运用作物蒸散量和参考作物蒸散量计算了玉米的作物系数。结果表明:①在玉米的整个生长过程中,能量交换以水分蒸散耗热为主;②根据试验年份的降雨分布情况,该地区的自然降水不能满足玉米对水分需求,玉米各生育阶段水分亏缺比较严重;③科尔沁地区玉米4个生长阶段(苗期、营养期、生殖期、成熟期)的作物系数分别为0.52、0.90、1.13和0.64;④波文比能量平衡法可以较准确的估算玉米农田晴天时的蒸散量。     

基于HJ卫星IRS遥感数据的农作物秸秆火点提取模式研究

根据农作物收割前后的HJ-1B 卫星红外相机(IRS)遥感数据特征,提出农作物秸秆焚烧火点提取模式:利用IRS波段3(3.78 μm)与波段4(11.36 μm)结合两种经典火点探测算法首先提取出所有类型的地面火点;再利用收割前后的IRS波段2(1.72 μm)与波段1(0.9 μm)建立农作物秸秆地判定依据,从而从所有类型的地面火点中识别出秸秆火点。结合10月6日、10月21日的HJ-1B IRS影像,对10月21日江苏省农作物收割时期的秸秆火点进行提取实验,并与对应的MODIS探测结果进行相关分析,相关系数R²为0.685,验证了研究方法的合理性。     

作物病虫害遥感监测与预测研究进展

作物病虫害作为严重的生物灾害已危及到世界农业生产和粮食安全,病虫害对我国粮食生产造成的损失日益加剧,植保部门目前使用的测报和防控方式无法满足大范围的精准、高效、绿色科学防控需求.因此,建立基于遥感手段的高效、无损的大面积病虫害监测预测方法,将提升我国大面积作物病虫害的监测和测报精度与防控水平,有利于减少农药施用,对保障国家粮食和食品安全,实现农业可持续发展具有重要战略意义.近年来出现的多种形式的作物病虫害遥感监测方法和技术手段为病虫害的有效防治和管理提供了重要支撑,通过对相关技术方法进行综述,本文从多尺度下的作物病虫害遥感监测与预测机理、监测方法、预测预报方法、典型模型与应用等方面阐述了作物病虫害遥感监测和预测预报研究进展,并探讨了作物病虫害遥感监测当前面临的挑战以及未来发展趋势,建议通过建立全国尺度的作物病虫害遥感监测预测系统,构建作物病虫害绿色智能防控体系,实现病虫害大面积、快速的监测、预测预报和精准、高效、绿色科学防控.     

华北平原参考作物蒸散量对气候因子的季节响应分析

为探讨华北平原作物需水量在不同季节随气候变化的变化规律,对华北平原参考作物蒸散量(Evapotranspiration,简称ET_o)在不同季节对气候因子的响应情况进行了分析研究。首先利用FAO-56Penman-Monteith公式计算了华北平原48个气象站点1960~2012年的ET_o,其次分析了ET_o及温度(T)、日照时数(n)、风速(u)和相对湿度(RH)这4个主要气候因子在各个季节的年际变化规律,然后使用敏感性分析法分析了ET_o对气候因子变化的敏感程度,最后结合ET_o对气候因子的敏感性及气候因子的多年相对变化率分析得出气候因子的变化对ET_o变化的贡献。结果表明:1960~2012年,华北平原ET_o在四季的年际变化均呈下降趋势。气候因子除T呈上升趋势外,n、u和RH均呈下降趋势。ET_o对T、n和u的变化正敏感,对RH的变化负敏感。ET_o对T和n最敏感的季节为夏季,对u和RH最敏感的季节为冬季。ET_o在春季、秋季和冬季的下降主要受u下降的影响,ET_o在夏季的下降则主要归因于n的下降。     

Impacts of Recent Climate Change on Dry-Land Crop Water Consumption in the Northern Agro-Pastoral Transitional Zone of China

Climate change has substantially impacted crop growth and development in the northern agro-pastoral transitional zone. Examination of the response of crop water consumption to climate change may provide a guide for adapting local agricultural production and ecological construction to new realities. The water consumption of three local crops (wheat, naked oats, and potatoes) is examined for Wuchuan County in the northern agro-pastoral transitional zone of China using meteorological data from 1960 to 2007 and soil moisture data from 1983 to 2007. The relationships between climate change and the crop water consumption are discussed. The results show that Wuchuan experienced both a warming trend and a reduction of precipitation between 1960 and 2007. The annual mean surface air temperature increased at a rate of 0.04℃ yr-1 and the annual precipitation decreased at a rate of 0.7 mm yr-1 . Both trends are particularly pronounced between 1983 and 2007, with an increase in annual mean temperature of 0.09℃ yr-1 and a decrease in annual mean precipitation of 2.1 mm yr-1 . Crop water consumption decreased between 1983 and 2007 for wheat (1.65 mm yr-1 ), naked oats (2.04 mm yr-1 ), and potatoes (3.85 mm yr-1 ). Potatoes and naked oats consume more water than wheat. Climate change has significantly impacted crop water consumption. Water consumption and rainfall during the growing season are positively correlated, while water consumption and active accumulated temperature are negatively correlated. Compared to precipitation, accumulated temperature has little impact on crop water consumption. Recent climate change has been detrimental for crop production in Wuchuan County. Adaptation to climate change should include efforts to breed drought-resistant crops and to develop drought-resistant cultivation techniques.     

遥感信息结合植物光合生理特性研究区域作物产量水分胁迫模型

首先给出利用遥感信息结合作物光合生理特性研究作物产量水分胁迫模型的一般性概念,然后论述作物产量水分胁迫模型中作物蒸散和光合作用的关系.建立以作物蒸散为显参的作物产量水分胁迫模型;对模型的参数给出求解公式,利用遥感信息反演模型参数.最后利用发展的作物产量水分胁迫模型对华北平原典型区进行作物产量填图,将本模型与作物产量经验模型的1997年计算结果进行比较,发现本文发展的模型有可比的精度.     

作物水分亏缺指数在农业干旱监测中的适用性

将作物水分亏缺指数作为干旱识别指标,对其在我国不同农区适用性进行了探讨.通过计算1971～2000年全国18个气象站的逐日滚动作物水分亏缺指数,以及春、夏、秋、冬各季节和逐年平均作物水分亏缺指数,初步分析了该指数的时空分布特征.以作物水分亏缺指数距平为干旱监测指标,对代表站典型干旱年的干旱时段进行分析验证,与实况基本吻合.该指标能较好地反映各站主要生长季作物水分亏缺与农业干旱情况,对监测不同区域的农业干旱具有较好的适用性.     

特征优选与卷积神经网络在农作物精细分类中的应用研究

农作物的精细分类一直是农业遥感领域的热点,对农作物估产和种植结构监管有重要意义.深度学习的出现为农作物分类准确性的提升提供了新的思路.本文提出一种特征优选与卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)相结合的多光谱遥感农作物分类方法,用以解决精细分类问题.实验以哨兵2号遥感影像为数...     

物候窗口和多源中高分辨率影像的稻虾田提取

由于显著的经济效益和生态效益,近年来稻虾共作模式分布面积迅猛扩张。准确获取稻虾田空间分布信息,对于水稻种植结构调整、产量估算和水资源管理具有重要意义。本文以“小龙虾之乡”——湖北省潜江市为研究区域,基于Google Earth Engine平台协同Landsat 7/8和Sentinel-2卫星数据,通过分析稻虾田的农业耕作管理和季相节律特征,提取了稻虾田区别其他农作物的关键“水淹”信号和“植被”信号。基于实地稻虾田样本统计分析关键特征的阈值,构建稻虾田规则集识别模型,提取了湖北省潜江市2019年稻虾田空间分布。最后,基于实地样本验证该物候窗口特征方法的精度,并评估和比较了该方法与随机森林和基于水体季相差异方法的表现。结果表明：物候窗口1月1日—4月30日内的水淹信号（LSWI>NDVI或EVI）、物候窗口7月15日—9月30日内的植被信号（NDVI或EVI>LSWI）和物候窗口11月10日—12月31日内的水淹信号是稻虾田遥感识别的典型特征。基于该方法提取的2019年潜江市稻虾田制图精度和用户精度分别为90.74%、94.69%,显著高于水体季相差异方法和随机森林方法的精度。基于关键物候窗口的稻虾田提取方法具有较高的泛化能力,能以较少的实地样本进行时空尺度的延展,从而为大尺度长时序稻虾田遥感制图提供重要的方法支撑。