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江西省耕地土壤碳氮比空间变异特征及其影响因素

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环境科学 2017年第9期38卷 3840-3850页

作者：江叶枫郭熙孙凯饶磊李婕王澜珂叶英聪李伟峰江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室南昌330045

以江西省2012年测土配方施肥项目采集的16 582个耕地表层(0~20 cm)土壤样点数据,运用普通克里格和回归分析方法,对江西省土壤碳氮比(C/N)空间变异特征及其影响因素进行分析.结果表明江西省土壤C/N在2.98~52.67之间,平均值为11.72,变异... 详细信息

以江西省2012年测土配方施肥项目采集的16 582个耕地表层(0~20 cm)土壤样点数据,运用普通克里格和回归分析方法,对江西省土壤碳氮比(C/N)空间变异特征及其影响因素进行分析.结果表明江西省土壤C/N在2.98~52.67之间,平均值为11.72,变异系数为25.17%,呈中等变异性.经半方差分析,土壤C/N的块金效应为88.44%,其空间变异受结构性和随机性因素共同影响,但随机性因素的影响更大.土壤C/N空间分布较为平滑,高值区主要分布在九江市彭泽县、萍乡市上栗县和抚州市乐安县.地形因子、耕地利用方式、成土母质、土壤类型和氮肥施用量对土壤C/N空间变异影响均显著(P江西省土壤C/N空间变异最主要的因素.

关键词：江西省土壤碳氮比空间变异影响因素氮肥施用量

近30年余干县耕地土壤碳氮比时空变异特征及其影响因素

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环境科学 2018年第3期39卷 1386-1395页

作者：江叶枫钟珊李婕王澜珂郭熙江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室南昌330045

基于1982年余干县第二次土壤普查200个样点数据和2012年测土配方施肥项目423个样点数据,运用方差分析、相关性分析、回归分析和普通克里格法,结合成土母质、土壤类型、耕地利用方式、地形因子、pH、秸秆还田和氮肥施用量,探讨近30年来... 详细信息

基于1982年余干县第二次土壤普查200个样点数据和2012年测土配方施肥项目423个样点数据,运用方差分析、相关性分析、回归分析和普通克里格法,结合成土母质、土壤类型、耕地利用方式、地形因子、pH、秸秆还田和氮肥施用量,探讨近30年来余干县耕地表层(0~20 cm)土壤碳氮比(C/N)时空变异特征及其影响因素.结果表明余干县1982年和2012年土壤C/N均值依次为10.05和11.18,变异系数分别为19.40%和25.04%,均呈中等程度的变异性.经半变异函数分析,块金效应值分别为15.91%和71.25%,表明土壤C/N由结构性因素和随机性因素共同作用变为更倾向于受随机性因素的主导作用.近30年来大部分区域土壤C/N增加明显,以东部区域增加最为显著.1982年土壤C/N空间变异主要受成土母质、土壤类型、地形因子和pH的影响,其影响程度依次为17.3%、14.2%、7.4%和2.3%.2012年土壤C/N空间变异受成土母质、土壤类型、耕地利用方式、地形因子、秸秆还田和氮肥施用量共同作用,其影响程度依次为8.7%、23.5%、28.2%、12.2%、12.6%和42.3%.

关键词：余干县土壤碳氮比时空变异成土母质氮肥施用量

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场次暴雨条件下濂水流域水沙关系探究

农业工程学报 2023年第3期39卷 68-75页

作者：盛菲刘士余陈子惟魏凯江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室南昌330045

为探究场次暴雨条件下流域的水沙关系,该研究以赣南濂水流域为对象,基于1965—2020年的水文气象数据和土地利用数据,运用聚类分析、判别分析和Spearman相关分析等,在场次暴雨条件下,分析不同洪水类型、不同时段下的水沙特征及水沙关系,... 详细信息

为探究场次暴雨条件下流域的水沙关系,该研究以赣南濂水流域为对象,基于1965—2020年的水文气象数据和土地利用数据,运用聚类分析、判别分析和Spearman相关分析等,在场次暴雨条件下,分析不同洪水类型、不同时段下的水沙特征及水沙关系,并对水沙滞回关系进行探究。结果表明:流域120场暴雨洪水划分为3种类型,发生频率由高到低依次为:Ⅲ型(短历时、小径流、低洪峰)、Ⅰ型(长历时、中径流、中洪峰)、Ⅱ型(中历时、大径流、高洪峰)。整个研究期划分的5个时段中,1996-2005年、2006-2020年的输沙特征值增幅较大,且单位径流的输沙能力大幅上升。不同洪水类型下的各水沙环路曲线比例差异较大;在不同时段下,逆时针型、“8”字型曲线分别在1996-2005年、2006-2020年的比例最高,分别为43.0%、55.6%,这与流域内果园大面积开发导致的沙源位置及数量的改变有着密切关系。研究成果可为流域的水沙管理及调控提供科学依据。

关键词：降雨径流场次暴雨水沙关系水沙滞回产流产沙洪水类型

基于景观格局与空间自相关的永久基本农田划定研究

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农业机械学报 2018年第10期49卷 195-204页

作者：罗志军赵越赵杰李远维宋聚冉凤维江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室南昌330045

在综合考虑耕地综合质量、空间自相关性和景观格局的基础上,进行永久基本农田的划定,对区域粮食安全和生态安全具有重要的意义。以崇仁县为例,借助GIS平台与Geo Da软件,通过耕地综合质量评价体系的构建进行耕地综合质量评价,根据综合质... 详细信息

在综合考虑耕地综合质量、空间自相关性和景观格局的基础上,进行永久基本农田的划定,对区域粮食安全和生态安全具有重要的意义。以崇仁县为例,借助GIS平台与Geo Da软件,通过耕地综合质量评价体系的构建进行耕地综合质量评价,根据综合质量评价结果进行空间自相关分析,再根据自相关分析结果与耕地景观生态安全格局对应关系,进行永久基本农田的划定。根据研究区土壤理化性质、耕作利用条件和耕作区位条件,提出了一种基于耕地综合质量、综合质量聚类关系和耕地景观结构的永久基本农田划定方法,划定崇仁县永久基本农田305.94 km^2,划入的耕地更符合永久基本农田的要求,有助于基本农田长期的管理和保护,也可为丰富耕地综合质量评价与基本农田划定研究提供参考。

关键词：耕地永久基本农田自相关景观格局崇仁县

基于不同卷积神经网络模型的红壤有机质高光谱估算

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农业工程学报 2021年第1期37卷 203-212页

作者：钟亮郭熙国佳欣徐喆朱青丁萌江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室南昌330045

以卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)为代表的深度学习方法因具有强大的特征学习能力已被广泛应用于计算机视觉、自然语言处理等领域,但在土壤高光谱遥感领域研究较少。为探究其在小样本数据集下,通过高光谱数据估算土壤... 详细信息

以卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)为代表的深度学习方法因具有强大的特征学习能力已被广泛应用于计算机视觉、自然语言处理等领域,但在土壤高光谱遥感领域研究较少。为探究其在小样本数据集下,通过高光谱数据估算土壤有机质(Soil Organic Matter,SOM)的可行性,以江西省奉新县北部为研究区,248个红壤样本为研究对象。对比分析深度学习方法CNN、多层感知器(Multilayer Perceptron,MLP)、常用的机器学习方法随机森林(Random Forest,RF)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)在不同光谱预处理下的建模效果,在此基础上分别建立5种各具特点的CNN结构模型,以探讨不同网络结构的建模效果,包括最早提出的LeNet-5、具有大卷积核的AlexNet-8、采用小卷积核的VGGNet-7、含有Inception结构的GoogLeNet-7以及使用残差学习的ResNet-13。此外,还探讨了VGGNet模型在5种不同网络深度下的模型效果。结果表明:在使用原始光谱的情况下,CNN模型依然能够取得较好的建模效果(相对分析误差>2.5);浅层CNN结构优于深层建模效果,超参数较小的卷积核、步长和池化范围有助于提取更多的特征数量,提高建模精度;VGGNet-7网络结构在所有模型中表现最为突出,在训练集上决定系数为0.895,均方根误差为4.145 g/kg,相对分析误差为3.447,在验证集上决定系数为0.901,均方根误差为4.647 g/kg,相对分析误差为3.291,具有极好的模型估测能力;680、1360、1390、1920、2310 nm及其附近是VGGNet-7建模过程中所提取的SOM重要特征波长。因此,CNN能够简化光谱预处理过程,在土壤高光谱遥感小样本建模中具备可行性,具有非常广阔的应用前景,VGGNet-7可以应用于红壤地区通过高光谱数据快速、准确的估算SOM含量。

关键词：土壤模型卷积神经网络有机质高光谱

基于MCR-InVEST模型的城郊耕地多功能评价及功能分区

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农业工程学报 2022年第20期38卷 209-219页

作者：汪容基赵小敏赵丽红郭熙国佳欣匡丽花江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 江西农业大学鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室南昌330045

城郊地区作为城乡融合区域,展现出既不同于城市建成区又异于传统乡村的特征,显化城郊地区耕地资源多功能的空间分异特征对于提高城郊地区耕地资源价值,推动耕地的保护与发展具有重要意义。该研究以南昌市城郊作为研究区,全国第三次国土... 详细信息

城郊地区作为城乡融合区域,展现出既不同于城市建成区又异于传统乡村的特征,显化城郊地区耕地资源多功能的空间分异特征对于提高城郊地区耕地资源价值,推动耕地的保护与发展具有重要意义。该研究以南昌市城郊作为研究区,全国第三次国土调查耕地图斑及乡镇为基本研究单元,进行实地土壤采样与调研,基于多源数据使用综合指数法、MCR模型、InVEST模型量化耕地的多功能,分析耕地多功能空间差异并根据区域差异进行耕地多功能分区。结果表明:1)南昌市城郊耕地生产功能等级较高,中高等级耕地面积为16358.31 hm2,占比78%,主要位于东湖区、青山湖区、湾里管理局;文化景观功能等级高,耕地处于中高等的面积为15295.73 hm2,占比73%,高等级区域位于东湖区以及高新区麻丘镇;大部分耕地的生态功能处于中等,为11010.19 hm2,占比52%,高等级区域主要位于湾里管理局。2)根据耕地多功能分区理论框架和乡镇耕地多功能结果识别出6个功能一级分区,11个二级分区。南昌市城郊不同区域耕地的多功能具有不同的差异与特征,要根据区域耕地功能特色采取差异化的耕地利用、发展与保护策略。研究结果可为科学规划城郊耕地功能、优化空间布局促进耕地多功能综合发展提供依据。

关键词：功能分区耕地多功能 MCR模型 InVEST模型城郊地区

鄱阳湖平原土地利用变化对生态网络稳定性影响的模拟分析

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农业工程学报 2022年第9期38卷 277-287页

作者：黄心怡赵小敏郭熙丁徽陈蕾张佳佳江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 江西农业大学鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室南昌330045

土地利用变化是改变区域景观结构和生态特征的主要原因,也是影响区域生态稳定性的重要原因。以鄱阳湖平原地区为研究区,基于2000、2010和2020年的3期遥感影像数据,对鄱阳湖平原地区不同情景下2030年土地利用变化进行定量模拟,并采用连... 详细信息

土地利用变化是改变区域景观结构和生态特征的主要原因,也是影响区域生态稳定性的重要原因。以鄱阳湖平原地区为研究区,基于2000、2010和2020年的3期遥感影像数据,对鄱阳湖平原地区不同情景下2030年土地利用变化进行定量模拟,并采用连通鲁棒性方法对生态网络的稳定性进行分析。结果表明:1)鄱阳湖平原地区未来土地利用变化中耕地、建设用地面积变化最大,其中,城市快速增长情景(Fast Urban Growth,FUG)下的建设用地面积增长最多,较2020年增长了70.27%;耕地面积在3种未来情景中面积均有减少;林地面积在常规发展情景(Conventional Development Scenario,CDS)、FUG和生态保护情景(Ecological Conservation Scenario,ECS)下较2020年分别减少了6.90%、7.23%和6.70%。2)通过景观连通性评价得到鄱阳湖平原地区2030年CDS、FUG和ECS情景下的生态源地面积分别为2464.2、2666.72和3141.88 km^(2);识别生态廊道169、255和299条;可以看出,ECS情景能保留更多的生态源地和生态廊道。3)3种未来模拟情景中,FUG下生态廊道“障碍点”数量最多,为23处,CDS情景下的生态廊道“夹点”数量最多,为117处,ECS情景具有最少的“障碍点”和“夹点”,因而具有更稳定的网络结构特征和功能;4)“随机攻击”模式下,CDS、FUG和ECS情景的连通鲁棒性均呈现缓慢的下降趋势,生态网络稳定临界值分别为89%、90%和90%的节点删除比;在“蓄意攻击”模式下,CDS、FUG和ECS三种未来模拟情景中,ECS情景呈现更高的网络稳定性临界值,为55%的节点失效比,由此可知,ECS下的生态网络稳定性最高。研究结果可为鄱阳湖平原地区维护生态系统稳定、生态保护管理策略的制定提供定量参考和决策依据,也可为鄱阳湖平原地区生态空间规划提供有效支撑,也为类似区域的生态网络研究提供案例借鉴。

关键词：土地利用模拟识别连通鲁棒性网络稳定性鄱阳湖平原

基于GIS与综合指数法的农村集体建设用地质量等级评价

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农业工程学报 2018年第7期34卷 249-255页

作者：赵小敏周丙娟黄心怡易丹赖夏华陈蕾江西农业大学江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室南昌330045

为推进以质量为基础的农村集体建设用地改革和为集体建设用地基准价格评估提供依据,在分析农村集体建设用地的内涵及其与国有建设用地的差异性的基础上,选择农村宅基地改革试点县余江县的4个乡镇为研究对象,借鉴城镇土地分等定级和农用... 详细信息

为推进以质量为基础的农村集体建设用地改革和为集体建设用地基准价格评估提供依据,在分析农村集体建设用地的内涵及其与国有建设用地的差异性的基础上,选择农村宅基地改革试点县余江县的4个乡镇为研究对象,借鉴城镇土地分等定级和农用地分等定级等的技术过程与主要方法,同时体现集体建设用地的特点和生态文明建设对土地质量的要求,构建了集体建设用地级别评价的技术思路和指标体系,在确定因素权重、划分评价单元、应用综合指数法计算单元总分后,采用总分频率直方图法和实地验证相结合得出了锦江镇、潢溪镇、马荃镇和洪湖乡等4个乡镇的集体建设用地质量级别,将锦江镇的农村集体建设用地划分为4个级别、潢溪镇和洪湖乡划分为3个级别、马荃镇划分为2个级别,每个乡镇面积占比最大的都是II级土地。建议尽快制定集体建设用地定级与估价的技术规范、加快推进集体建设用地的质量等级评价和基准地价评估。

关键词：农村土地利用集体建设用地质量评价土地定级余江县

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基于数据挖掘技术的高光谱土壤质地分类研究

中国农业科学 2020年第21期53卷 4449-4459页

作者：钟亮郭熙国佳欣韩逸朱青熊杏江西农业大学国土资源与环境学院/江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室

【目的】寻找红壤地区不同土壤质地类型的Vis-NIR光谱反射规律,通过光谱对土壤质地类别进行快速、准确的预测。【方法】以江西省奉新县北部为研究区,245个土壤样本为研究对象,在国际制土壤质地4组和12级两种分类标准下,首先分析不同土... 详细信息

【目的】寻找红壤地区不同土壤质地类型的Vis-NIR光谱反射规律,通过光谱对土壤质地类别进行快速、准确的预测。【方法】以江西省奉新县北部为研究区,245个土壤样本为研究对象,在国际制土壤质地4组和12级两种分类标准下,首先分析不同土壤质地类型的光谱反射率,然后采用9种数学变换方法和5种机器学习算法相互组合的数据挖掘模型,进行土壤质地的分类研究,最后对建模准确度最高的混淆矩阵和预测结果三角坐标分布图进行分析。【结果】(1)不同土壤质地之间的光谱反射率存在较多的交叉重叠现象,土壤质地与光谱反射率之间的规律较为复杂;(2)分数阶导数变换是整数阶导数的扩展,有助于土壤质地的分类,但原始光谱数据具有更加丰富的特征信息,更适合进行土壤质地分类建模;(3)在对非均衡数据集建模时,集成学习方法和神经网络方法都是不错的选择;(4)较难通过模型去区分土壤质地分界线附近的类别,其中在4组分类标准下最容易被预测错误成黏壤土组,在12级分类标准下最容易被预测错误成黏壤土和壤质黏土这两种土壤质地类型;(5)在4组分类标准中,进行归一化处理和MLP模型组合取得了0.68的最高预测准确度,其中黏壤土组的预测准确度能达到0.84;再细分到12级分类后,分类效果最佳的组合来自于原始数据和MLP模型,其中壤质黏土分类准确度达到了0.89。【结论】本研究结果可为南方红壤地区通过高光谱数据进行土壤质地分类提供参考依据。

关键词：红壤区可见光近红外光谱土壤质地分类数据挖掘技术