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基于XGBoost模型的湟水流域耕地土壤养分遥感反演

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干旱区地理 2023年第10期46卷 1643-1653页

作者：刘尊方雷浩川盛海彦青海大学地质工程系青海西宁810016 青海大学农牧学院青海西宁810016

湟水流域是河湟谷地重要的组成部分,协同环境因素预测土壤养分空间分布对农业土壤养分管理尤为重要。土壤养分反演研究中对于参数对模型结果的影响和模型适用性的研究较少。选取研究区地形因子、土壤pH及光谱反射率共28个因子,结合贝叶... 详细信息

湟水流域是河湟谷地重要的组成部分,协同环境因素预测土壤养分空间分布对农业土壤养分管理尤为重要。土壤养分反演研究中对于参数对模型结果的影响和模型适用性的研究较少。选取研究区地形因子、土壤pH及光谱反射率共28个因子,结合贝叶斯优化算法构建人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)和极端梯度提升(XGBoost)3种机器学习模型预测耕地土壤养分空间分布,计算决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(RPD)评价3种模型的精度。结果表明:(1)基于贝叶斯优化超参数的XGBoost模型对全氮(TN)含量预测精度优于其他模型(R2=0.893,RMSE=0.359,RPD=2.470),预测土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量时,XGBoost模型验证集R2分别为0.801、0.509、0.442。(2)对比3种模型的寻优次数和误差发现,BOA-XGBoost模型参数优化次数少、效率高,具有更好的鲁棒性。对于不同的养分,ANN和SVM模型预测精度存在差异,SVM模型预测SOM含量时精度更高(RPD=1.580),而ANN模型预测TN时精度最佳(RPD=2.460)。基于贝叶斯算法进行超参数优化构建的XGBoost模型预测精度高,可以达到良好的预测效果,可为湟水流域精准农业施肥提供参考。

关键词：土壤养分 XGBoost 空间分布环境因子湟水流域

不同施氮量配施硝化抑制剂对柴达木枸杞园15N肥料去向的影响

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核农学报 2023年第3期37卷 577-585页

作者：卢九斤盛海彦高亚军王永亮青海大学农牧学院青海西宁810016 省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室青海西宁810016 西北农林科技大学资源环境学院陕西咸阳712000 青海诺木洪农场青海海西817000

枸杞产业已成为青藏高原的优势产业,但存在氮肥利用率低、环境污染等问题。适当施用氮肥和硝化抑制剂是减少氮肥气态损失、提高氮肥利用率和降低温室气体排放的有效途径。为探讨枸杞栽培的适宜施肥方式,于2020年在柴达木盆地青海诺木洪... 详细信息

枸杞产业已成为青藏高原的优势产业,但存在氮肥利用率低、环境污染等问题。适当施用氮肥和硝化抑制剂是减少氮肥气态损失、提高氮肥利用率和降低温室气体排放的有效途径。为探讨枸杞栽培的适宜施肥方式,于2020年在柴达木盆地青海诺木洪农场,以11年生宁杞1号为试验材料开展田间试验,设置4个处理:N267、N133处理分别施用纯氮267、133 kg·hm^(-2),N267I1.33、N133I0.67处理分别在N267、N133处理施氮量的基础上配施硝化抑制剂—2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(nitrapyrin)1.33、0.67 kg·hm^(-2),研究施氮量和2-氯-6(三氯甲基)-吡啶对施用的15N-尿素在枸杞-土壤系统去向的影响。结果表明,N267I1.33处理枸杞全株的干物质量、吸氮量和植株15N累积量(Ndfa)均最高,较N267处理分别提高了25.04%、30.17%、1.96%。秋果期及休眠前期N267I1.33处理的0~200 cm土层15N残留量较其他处理分别增加了73.89%~122.47%、80.33%~165.86%。N267处理的15N损失率最高,较N267I1.33处理提高了4.25个百分点,N133I0.67处理的15N损失率最低,较其余处理降低了2.08~10.29个百分点。N267I1.33处理的总产量最高,较其他处理提高了5.00%~9.48%。综上,267 kg N·hm^(-2)配施2-氯-6(三氯甲基)-吡啶1.33 kg·hm^(-2)可提高枸杞产量、植株吸氮量和土壤氮残留量,相同施氮量配施硝化抑制剂有利于提高枸杞生育后期土壤中的15N-尿素残留量进而降低土壤氮损失,是提高柴达木地区高肥力枸杞园氮肥利用率的推荐组合。本研究结果可为柴达木地区枸杞合理施肥提供科学依据。

关键词：枸杞施氮量 2-氯-6(三氯甲基)-吡啶 15N-尿素氮肥去向

基于改进聚类分析与网格搜索优化的雷电定位算法研究

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现代雷达 2023年第8期45卷 48-57页

作者：唐生昊贺敬安王军盛海彦胡馨月许文奕玉树藏族自治州气象局青海玉树815099 青海省气象灾害防御技术中心青海西宁810000 青海大学农牧学院青海西宁810006 西宁市湟中区气象局青海西宁811600

为了提高雷电定位精度与算法模型性能,在定位计算中引入了改进的聚类分析算法,评估了不同算法在国家雷电监测网中的性能。仿真结果表明,具有噪声的基于自适应密度的空间聚类(ADBSCAN)能根据实际定位结果间聚合程度自适应确定邻域参数,... 详细信息

为了提高雷电定位精度与算法模型性能,在定位计算中引入了改进的聚类分析算法,评估了不同算法在国家雷电监测网中的性能。仿真结果表明,具有噪声的基于自适应密度的空间聚类(ADBSCAN)能根据实际定位结果间聚合程度自适应确定邻域参数,实际应用效果最好。最后提出了一套基于改进ADBSCAN聚类分析与网格搜索优化的雷电定位算法(ADGLLA)。在相同回击数量的条件下,ADG-LLA相较于国家雷电监测网得到了更多的定位结果,闪电回击数据利用率从42.78%提高至56.37%,且定位效果较好,精确度更高,平均定位误差也比国家雷电监测网降低了30.78%。文中设计的雷电定位算法能有效识别噪声数据,克服了传统迭代算法计算量大且易于陷入局部最优等缺点,可稳定并精确求解出雷击点。

关键词：雷电定位算法聚类分析网格搜索优化闪电回击

放牧干扰对高寒金露梅灌丛草甸群落和土壤因子影响的研究

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放牧干扰对高寒金露梅灌丛草甸群落和土壤因子影响的研究

作者：盛海彦西北农林科技大学

学位级别：硕士

以祁连山北支冷龙岭东段南麓的甘柴滩夏季牧场集体长期混合（藏系绵羊、牦牛）放牧的高寒金露梅灌丛草场为对象,利用空间分布代替时间演替的方法,采用方格网法取样分析调查,对不同放牧压力梯度下金露梅灌丛群落的结构、组成、物种多样... 详细信息

以祁连山北支冷龙岭东段南麓的甘柴滩夏季牧场集体长期混合（藏系绵羊、牦牛）放牧的高寒金露梅灌丛草场为对象,利用空间分布代替时间演替的方法,采用方格网法取样分析调查,对不同放牧压力梯度下金露梅灌丛群落的结构、组成、物种多样性、地上生物量和金露梅灌丛及其丛间草地的土壤水分、土壤养分、土壤微生物数量和土壤微生物碳、微生物氮等环境因子变化进行较为系统的研究,结果表明:目前平均以5.73只（藏羊）/hm2的放牧强度严重超过了该灌丛草地的放牧承载力,放牧对该灌丛草地的植被、土壤及土壤微生物产生显著影响（P﹤0.05）。①离家畜圈栏和放牧居住点（当地称“夏窝子”）由远到近,放牧压力梯度不断增加,金露梅株高、密度、覆盖度、地上生物量和丛间草地的地上生物量均有不同程度的降低,地上的总生物量降低幅度达84.77%。金露梅株高与放牧压力梯度遵循对数方程;而金露梅密度、覆盖度、丛间草本地上生物量与放牧压力梯度呈幂函数关系。 ②随着放牧压力梯度断增加,金露梅灌丛下层群落的物种组成及其结构有显著变化。禾本科、莎草科和杂类草植物的地上生物量均由不同程度的下降,而杂类草的地上生物量占地上草本植物总生物量的比例由56.0%上升到79.69%;莎草科生物量占地上草本植物总生物量的比例略有所上升;禾本科的地上生物量占草本植物地上总生物量的比例由31.2%下降到9.6%。群落物种的丰富度在强放牧压力梯度时显著降低。轻度的放牧不会对物种的多样性产生影响,适度的放牧能够增加物种多样性,过度放牧会降低物种多样性。 ③随着放牧压力梯度的增加,0～10cm土层容重下降显著（P﹤0.05）,10～20cm土层容重变化不显著。放牧对金露梅灌丛丛间草地土壤容重的影响比对露梅灌丛的大;金露梅灌丛0～10cm土壤水分低于10～25cm土层的,而丛间草地的相反;随着放牧压力梯度的增加,金露梅灌丛和丛间草地的土壤水分逐渐减少,其水分减少数量与放牧压力梯度成显著直线相关;金露梅灌丛0～25cm土层的毛管孔隙数量较丛间草地的多,随着放牧压力梯度的增加,10～25cm土层毛管孔度的变化不显著（P﹥0.05）,而0～10cm土层的毛管孔度下降显著（P﹤0.05）。 ④随放牧压力梯度的增加,0～25cm土层的土壤有机质由108.73mg/g下降到80.30mg/g,其下降数量与放牧压力梯度呈显著的线性回归关系;金露梅灌丛和丛间草地0～10cm土壤全氮、全磷均显著降低（P﹤0.05）,其中全氮平均降幅达17.07%,全磷平均降幅为29.14%,而10～25cm土层的全氮、全磷变化不显著（P﹥0.05）;灌丛和丛间草地0～10cm土壤全氮、全磷减少数量与放牧压力梯度呈直线相关,而土壤速效磷总体变化不显著;放牧使土壤速效钾显著增加,其中丛间草地的增幅是41.9%,灌丛的增幅为30.18%;放牧使0～10cm土壤pH值显著升高,对丛间草地的pH值影响比灌丛的大。 ⑤不同放牧压力梯度下,金露梅灌丛和丛间草地,土壤微生物数量以细菌占绝对优势,放线菌和真菌较少,并有明显的垂直分布;随着放牧压力梯度的增加,金露梅灌丛和丛间草地,0～25cm土层中的细菌、放线菌、真菌数量及微生物C和微生物氮数量呈降低趋势,其降低程度与放牧压力梯度呈直线正相关。与无放牧金露梅灌丛相比0～25cm土层的细菌、真菌、放线菌最大降幅分别为49.64%、37.76%和38.01%;金露梅灌丛土壤微生物碳量占土壤有机炭的比例变化为0.85%～0. 43 %,微生物氮占土壤全氮的0.90%～1.11 %,微生物量对土壤营养库的贡献率较低;土壤微生物量和土壤有机质呈显著线形正相关;土壤细菌数量和土壤水分呈显著线形正相关。

关键词：金露梅灌丛放牧干扰群落土壤养分土壤微生物碳量

不同施氮措施对枸杞园土壤NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响

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农业环境科学学报 2022年第1期41卷 210-220页

作者：卢九斤聂易丰魏娇娇盛海彦华明秀许米聪王永亮青海大学农牧学院西宁810016 省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室西宁810016 青海诺木洪农场青海都兰816100

为明确适宜氮肥用量配施硝化抑制剂对柴达木枸杞园土壤NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响,在柴达木地区枸杞园开展研究,共设置9个处理:N667、N534、N400、N267、N133、N0处理分别表示施用纯氮667、534、400、267、133、0 kg·hm^(-2),N400I2... 详细信息

为明确适宜氮肥用量配施硝化抑制剂对柴达木枸杞园土壤NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响,在柴达木地区枸杞园开展研究,共设置9个处理:N667、N534、N400、N267、N133、N0处理分别表示施用纯氮667、534、400、267、133、0 kg·hm^(-2),N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理分别表示在N400、N267、N133处理基础上配施2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(nitrapyrin)2.00、1.33、0.67 kg·hm^(-2),采用通气法和静态暗箱法采集NH_(3)和NO_(2),连续流动分析仪和气相色谱仪测定气体含量。结果表明:NH_(3)挥发速率与累积量均随施氮量的增加而增加,相同施氮量下配施硝化抑制剂对NH_(3)挥发无显著影响。N667处理2019年及2020年的NH_(3)挥发速率峰值分别为0.48 kg·hm^(-2)·d^(-1)和0.57 kg·hm^(-2)·d^(-1),NH_(3)挥发累积量分别为34.49 kg·hm^(-2)和35.11 kg·hm^(-2),显著高于其他处理。两年相同施氮量处理下配施与未配施硝化抑制剂处理的NH_(3)挥发累积量均无显著差异;N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理较农民习惯施氮(N667)处理显著降低了N_(2)O排放。2019年和2020年N667处理的N_(2)O累积排放量较N400处理分别增加了43.10%、16.11%,N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理的N_(2)O累积排放量较N400、N267、N133处理降低了28.52%~41.37%。2019年和2020年N400I2.00处理的产量较N667处理显著提高了9.26%及6.67%,且净收益提高了9.80%、7.10%。研究表明,与农民习惯施氮量相比,减施氮肥且配施硝化抑制剂可显著降低NH_(3)挥发和N_(2)O排放,同时可提高枸杞产量与经济效益。施氮量为400 kg·hm^(-2)且配施nitrapyrin 2.00 kg·hm^(-2)为柴达木高肥力枸杞园较优的施氮组合。

关键词：枸杞施氮量 2-氯-6(三氯甲基)-吡啶 NH_(3)挥发 N_(2)O排放产量

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高寒干旱区观赏植物的重金属富集特征研究

环境污染与防治 2017年第9期39卷 967-970,975页

作者：段杰罗少辉盛海彦青海大学农牧学院青海西宁810016 青海省雷电灾害防御中心青海西宁810001

对适宜在青海高寒环境下生长的12种观赏植物进行了研究。结果表明:参试的12种观赏植物中,对镉和锌积累量较大的植物有红花(Carthamus)、荷兰菊(Aster novi-belgii)和3种向日葵(Helianthus annuus)。其中,多花向日葵对镉的净化率最高,为3... 详细信息

对适宜在青海高寒环境下生长的12种观赏植物进行了研究。结果表明:参试的12种观赏植物中,对镉和锌积累量较大的植物有红花(Carthamus)、荷兰菊(Aster novi-belgii)和3种向日葵(Helianthus annuus)。其中,多花向日葵对镉的净化率最高,为3.56%,其次是红花(3.47%);对锌净化率最高的是红花,为0.66%,其次为多花向日葵(0.65%)。因此,红花与向日葵可作为绿化带种植首选的修复植物。

关键词：高寒干旱区观赏植物重金属富集

氮肥用量和配施硝化抑制剂对柴达木枸杞产量及氮素吸收利用的影响

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西北农业学报 2023年第7期32卷 1058-1067页

作者：卢九斤盛海彦华明秀聂易丰高亚军许米聪魏娇娇青海大学农牧学院西宁810016 金华市农业技术推广与种子管理中心浙江金华321000 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室西宁810016 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

研究氮肥用量和硝化抑制剂对枸杞产量和氮素平衡等的影响,以期为柴达木地区枸杞科学施氮提供依据。设置8个处理,N_(667)、N_(400)、N_(267)、N_(133)、CK处理分别施用纯氮667(当地农民习惯施氮量)、400、267、133、0 kg/hm^(2),N_(400) ... 详细信息

研究氮肥用量和硝化抑制剂对枸杞产量和氮素平衡等的影响,以期为柴达木地区枸杞科学施氮提供依据。设置8个处理,N_(667)、N_(400)、N_(267)、N_(133)、CK处理分别施用纯氮667(当地农民习惯施氮量)、400、267、133、0 kg/hm^(2),N_(400) I_(2.00)、N_(267) I_(1.33)、N_(133) I_(0.67)处理分别施用纯氮400、267、133 kg/hm^(2)并配施纯氮量0.5%的2-氯-6-三氯甲基吡啶(硝化抑制剂)2.00、1.33、0.67 kg/hm^(2),测定枸杞产量、植株吸氮量和土壤无机氮累积量等指标。结果表明:枸杞产量随施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,配施硝化抑制剂可有效提高枸杞产量。2019年N_(400) I_(2.00)、N_(267) I_(1.33)处理的枸杞产量较N_(400)、N_(267)处理分别增加5.8%、5.0%。两年N_(400) I_(2.00)处理的枸杞产量较N_(667)处理分别增加9.3%和6.7%。枸杞的氮肥偏生产力随施氮量的增加而降低。N_(400) I_(2.00)~N_(133) I 0.67处理的氮肥偏生产力较N_(667)处理增加8.9~45.1 kg/kg。与农民习惯施氮处理相比,减施氮肥及配施硝化抑制剂显著提高植株及果实吸氮量。N_(400) I_(2.00)处理的植株吸氮量及果实吸氮量最高,较N_(667)处理提高18.5%及12.8%。同等施氮量下硝化抑制剂的施用降低氮素表观损失量。N_(400) I_(2.00)~N_(267) I_(1.33)处理的表观损失量较N_(400)~N_(267)处理降低30.7~44.4 kg/hm^(2)。在农民习惯施氮量的基础上减少40%~60%施氮量可保证较高的枸杞产量及植株氮素吸收量。相同施氮量配施硝化抑制剂可显著提高枸杞植株吸氮量,降低氮素表观损失量。在本试验条件下,以施氮量267~400 kg/hm^(2)同时配施1.33~2.00 kg/hm^(2)的2-氯-6-三氯甲基吡啶为青海省柴达木地区枸杞生产的适宜施氮组合。

关键词：枸杞氮肥用量 2-氯-6-三氯甲基吡啶产量氮素平衡

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蔬菜专用叶面肥对番茄产量及品质的影响

中国农学通报 2004年第4期20卷 182-184页

作者：盛海彦翟丙年杨岩荣赵伯善青海大学农牧学院农学系西宁810016 西北农林科技大学资源环境学院杨陵712100

采用小区试验研究了蔬菜专用叶面肥对提高保护地番茄产量和改善品质的作用效果。试验结果表明,该叶肥处理不仅能明显提高番茄产量,而且能改善其品质,使番茄果实中可溶性固形物、Vc、粗蛋白含量及糖酸比显著提高,有机酸、NO-3-N含量明显... 详细信息

采用小区试验研究了蔬菜专用叶面肥对提高保护地番茄产量和改善品质的作用效果。试验结果表明,该叶肥处理不仅能明显提高番茄产量,而且能改善其品质,使番茄果实中可溶性固形物、Vc、粗蛋白含量及糖酸比显著提高,有机酸、NO-3-N含量明显降低。从内在品质、果品产量、生产成本等考虑,叶肥以稀释1000倍喷施效果最好。

关键词：蔬菜专用叶面肥番茄产量品质

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土壤水分对鹅绒委陵菜表型可塑性的影响

干旱地区农业研究 2004年第3期22卷 119-122页

作者：盛海彦李军乔杨银柱李红英青海大学农牧学院农学系青海西宁810003

研究了不同土壤水分条件对匍匐茎草本植物鹅绒委陵菜表型可塑性的影响,结果表明:间隔子、叶片数、分枝密度、分枝长度、分枝角度呈二次曲线变化;土壤含水量为田间最大持水量的64%左右的生境最为适宜;其复叶长对土壤含水量的反应可用Yiel... 详细信息

研究了不同土壤水分条件对匍匐茎草本植物鹅绒委陵菜表型可塑性的影响,结果表明:间隔子、叶片数、分枝密度、分枝长度、分枝角度呈二次曲线变化;土壤含水量为田间最大持水量的64%左右的生境最为适宜;其复叶长对土壤含水量的反应可用YieldDensity曲线描述;其小叶间隔随着土壤水分的增加而增加,遵循Logistic曲线变化。克隆植物构型的可塑性有可能促进其对斑块性分布土壤水分资源的利用,因而具有一定的生态学意义。

关键词：土壤水分鹅绒委陵菜表型可塑性蔷薇科匍匐茎