吴家林
- 作品数：14 被引量：83H指数：5
- 供职机构：塔里木大学植物科学学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金塔里木大学校长基金更多>>
- 相关领域：农业科学天文地球自动化与计算机技术更多>>
- 干旱区棉田表层土壤盐渍化时空变异研究被引量：6
- 2021年
- 明确土壤盐渍化时空变异特征是确保干旱区棉田精准灌溉和作物良好生长发育的基础。考虑棉田不同灌溉节点和灌溉方式,利用大地电导率仪(EM38-MK2),在棉花生育期内进行3次表观电导率数据和土样的采集,采用局部建模和全局建模的思路构建表观电导率与实测电导率间的反演模型。综合利用经典统计方法和地统计学方法,分析表层土壤盐渍化的时空变异特征。结果表明,表观电导率与实测电导率建立的局部模型具有较好精度,R^(2)均大于0.79,而全局模型的R^(2)仅为0.52,表明局部模型优于全局模型;不同时期表层电导率变异性差异较大,3月和10月变异系数均小于50%,属中等变异,而7月变异系数大于50%,属强变异;各时期半变异函数的最优模型均为球状模型,基台值与块金值之比均小于25%,表明表层盐分变异主要由气候,蒸降比、地下水埋深度等结构性因素引起;研究区盐渍化土壤面积由播种前的0.49%增加到棉花收获后的98.23%,在棉花生育期内,表层土壤以轻度盐渍化和中度盐渍化为主;土壤盐渍化空间变异强度主要以中等变异为主,强变异次之,弱变异所占面积最小,而强变异集中分布在研究区南端,弱变异区域主要集中在研究区中部。研究结果为干旱区田间尺度的棉田土壤盐渍化时空变异研究提供了一定的思路和方法。
- 白建铎彭杰白子金王佳文吴家林
- 关键词：电磁感应土壤盐分盐渍化
- 基于可见光近红外光谱的南疆荒漠土壤有机质反演研究被引量：16
- 2018年
- 有机质含量是土壤肥力评价的重要依据,快速监测南疆大面积分布的荒漠土壤有机质含量,可为后备耕地资源的合理开发与利用提供重要数字依据。通过野外采样与室内光谱及有机质含量测定,获取了240个荒漠土样的有机质含量与可见光近红外光谱数据。在此基础上,分析了不同有机质含量土样的光谱特征、有机质与光谱数据的相关性,并采用多种数据处理方式构建了反演模型。研究结果表明,不同有机质含量的土样在反射率和曲线形态上均存在一定的差异,土壤有机质在400~842 nm波段与反射率具有较高的相关性,相关系数最大值-0.32位于588 nm波段,反射率经连续统去除处理后相关性得到了明显提升,达极显著相关水平波段数量明显增加,尤其在797~1330 nm、1852~1872 nm、2155~2338 nm波段的改善效果显著,连续统去除的最大相关系数0.55位于86 4 nm波段。不同建模方法的精度对比结果表明偏最小二乘法(PLSR)具有最高的建模精度,在7种不同数据处理方式的PLSR模型中,以SG平滑+峰值归一化+正交信号校正(SGS+MAN+OSC)处理模式下的建模集的决定系数(R^2)最高、均方根误差(RMSE)最低,分别为0.81和0.98;该模型预测集的R^2、RMSE、残余预测偏差(RPD)分别为0.76、0.99和2.01,表明该模型具有较好的预测能力,可推荐为南疆荒漠土壤有机质的光谱定量反演模型。
- 李阳刘新路彭杰李祥吴家林
- 关键词：有机质荒漠土壤南疆反演模型
- 基于电磁感应仪数据的南疆棉田土壤电导率反演模型研究被引量：17
- 2020年
- 土壤盐渍化是南疆棉田优质高产的主要障碍因素,定额灌溉可有效改良土壤盐渍化,EM38-MK2可快速、动态获取土壤盐渍化数据,适时监测土壤盐渍化,为棉田定额灌溉提供数字依据。针对电磁感应仪(EM38-MK2)的发射圈和接收圈设计了不同采样方案,在同一条田内采集了6个不同时期的土壤表观电导率数据及相应的剖面土样,分析了不同土壤采集方案及土壤含水量对表观电导率模型精度的影响,对比了以单一时期数据建模的局部模型和6个时期整体数据建模的全局模型的反演精度。结果表明,由单点采集电磁感应仪发射线圈位置土样所构建的模型精度更高,稳定性更好,能有效减少由采样带来的误差。当土壤含水量低于10%时,表观电导率与实测电导率之间的相关性较低,决定系数为0.58,反演模型只具备粗略估计实测电导率的能力;当土壤含水量高于10%时,表观电导率与实测电导率具有很好的相关性,决定系数达到0.80以上,反演模型具有较好的预测能力。EMH+EMV多测定模式下表观电导率与实测电导率之间的模型精度高于EMH或EMV单一测定模式,确立ECh0.375+(ECh0.75+ECv0.75)/2+ECv1.5为建模因子,有效提高了反演模型的精度。不同深度土层的局部模型反演精度均高于全局模型精度,局部模型的RPD均大于2.0,具有较好的预测能力。
- 刘新路彭杰冯春晖吴家林罗德芳齐威
- 关键词：土壤盐分土壤电导率反演模型棉田
- 塔里木灌区农业气候资源动态变化对膜下滴灌棉花种植的影响被引量：5
- 2018年
- 根据塔里木灌区-阿拉尔垦区1987~2014年逐日地面气象数据和2000~2014年逐年平均皮棉产量数据,运用统计学方法分析了塔里木灌区-阿拉尔垦区农业气候资源的动态变化对膜下滴灌棉花种植的影响。结果表明:(1)1987年后,塔里木灌区-阿拉尔垦区年平均气温、年平均最低气温和年降水量呈减少趋势,减幅分别为0.063℃/10 a(p<0.01)、0.115℃/10 a(p<0.01)和0.054 mm/10 a(p>0.05);年平均最高气温和年日照时数呈增加趋势,增幅分别为0.263℃/10 a(p>0.05)和57.9 h/10 a(p﹤0.01)。(2)1987年后,塔里木灌区-阿拉尔垦区四季气温呈"春暖―夏暖―秋冷―冬冷"的动态变化;降水量呈"春多―夏少―秋多―冬多"的动态变化;日照时数均呈增加趋势,春、秋季增幅较大。(3)塔里木灌区-阿拉尔垦区膜下滴灌棉花产量的增幅与≥12℃终日的提前和≥12℃持续天数的延长有关,与≥12℃初日的提前关系不明显;与春季生育期平均气温、平均最高气温的降低和日照时数增加有关,与夏季生育期平均最高气温的升高有关,与其它不同生育期气候要素关系不明显。
- 吴家林曹琦赵雪薇王宏艳牛建龙
- 关键词：塔里木灌区农业气候资源棉花
- 基于EM38-MK2的南疆干旱区表观电导率反演土壤水分研究被引量：1
- 2020年
- 土壤水分含量是农田进行定额灌溉的基本参数,南疆地处干旱区,土壤水资源稀缺,实现田间定额灌溉更利于充分利用土壤水分。EM38-MK2快速和高效获取土壤水分含量数据,适时监测土壤水分含量,可成为农田精准灌溉的重要途径。用EM38-MK2测定轻度、中度和重度3个不同程度盐渍化区域土壤0~0.75 m和0~1.5 m的表观电导率,结合同步采集的0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm和80~100 cm土壤剖面剖面及室内测定含水量数据,对比三个不同盐渍化程度表观电导率反演土壤含水率模型精度,比较分区模型和全区模型的反演精度,分析土壤盐分含量对反演土壤含水率精度的影响。结果表明,用EM38-MK2对土壤含水率反演效果在轻度盐渍化表现最好,中度盐渍化次之,重度盐渍化较差。不同深度土层的分区模型精度均高于全区模型精度,分区模型R^2为0.73~0.88,RMSE低于全区模型,全区模型各层的RPD均低于1.5,不具备预测能力。土壤盐分含量对土壤水分的反演有影响,并且随土壤盐分含量的增加,反演精度下降。
- 齐威刘新路吴家林冯春晖王佳文迟春明彭杰
- 关键词：土壤水分土壤盐渍化反演模型
- 基于电磁感应技术的棉田土壤电导率时空异质性研究被引量：5
- 2022年
- 土壤剖面盐分的分布位置和含量的三维可视化研究,对干旱区盐渍化土壤定额灌溉具有重要意义。通过采集4个不同时期的土壤表观电导率数据和同步采集的土壤剖面样品的室内测定电导率数据,利用多元线性回归方法构建了土壤剖面不同土层实测电导率与表观电导率之间的反演模型,采用三维反距离权重插值法(3D-IDW)实现了土壤盐分的三维可视化,在此基础上研究了新疆干旱区膜下滴灌棉田土壤剖面盐分的时空变化。结果表明:表观电导率与实测电导率之间具有较好的相关性,基于表观电导率数据构建的实测电导率反演模型的决定系数(R^(2))在0.82~0.99之间;基于3D-IDW的三维可视化技术可高精度地展示出盐分在土壤剖面中的分布位置和含量,不同时期土壤电导率交叉验证的R^(2)均大于0.75;土壤电导率的三维数据统计结果表明,由于灌溉、覆膜和揭膜活动等人为因素和气温、蒸发作用、地下水水位等自然因素的作用,不同时期土壤剖面盐分的分布特征和含量均存在较大的差异,3月份土壤剖面盐分分布类型为均匀型,0~100 cm土壤剖面的电导率范围为0.78~0.88 dS·m^(-1),6、7和10月份为表聚型,6月和10月份的盐分主要集中分布于0~20 cm,0~20 cm的电导率分别为3.32和5.28 dS·m^(-1),7月份的盐分主要集中于0~40 cm,0~40 cm的电导率为2.25~2.45 dS·m^(-1)。研究结果对于精确棉田灌溉时间节点和灌水量具有指导作用。
- 冯春晖刘新路纪文君吴家林柳维扬彭杰
- 关键词：土壤剖面盐渍化电磁感应三维可视化
- 基于电磁感应数据的膜下滴灌土壤水分动态变化研究被引量：3
- 2021年
- 快速、无损监测农田土壤水分含量,是智慧农业的重要研究内容。以新疆南疆阿拉尔国家农业科技园区膜下滴灌棉田为研究对象,运用EM38-MK2大地电导率仪快速、高效的获取了4组不同时期的棉田土壤表观电导率数据,并同步采集表层土壤(0~20 cm)样品,通过构建表观电导率数据与室内测定含水量数据间的反演模型获取了测点的含水量数据,并按照土壤水分干旱分级标准对研究区土壤水分进行划分,综合利用GIS软件和地统计方法对土壤水分的时空变异性进行研究。结果表明:4个时期的土壤水分反演模型决定系数均大于0.80且均方根误差(RMSE)和平均绝对百分误差(MAPE)均较小,表明反演模型精度较高,土壤表观电导率与表层土壤水分相关性较好;不同时期土壤含水量数据表明土壤水分具有很强的时间变异性,变异性由中等变异转变为弱变异再转变为中等变异;受人为灌溉等因素的影响,变异函数模型也存在差异;半方差分析中4个时期的土壤水分块金值与基台值之比均大于75%,表明土壤水分在空间上趋近于弱空间相关;高程反距离权重(IDW)插值图及水分克里格插值图表明微地形是影响土壤水分分布的重要因素。本研究可为干旱区膜下滴灌棉田土壤水分动态监测提供重要的方法支撑,从而更好地指导农业灌溉。
- 王佳文彭杰刘新路吴家林齐威王楠柳维扬
- 关键词：膜下滴灌电磁感应棉田地统计学
- 基于电磁感应协同野外原位光谱的土壤盐分反演研究被引量：5
- 2020年
- 快速准确监测土壤盐渍化可为土地资源合理开发利用与改良提供科学依据。利用EM38-MK2大地电导仪和野外光谱仪测定的土壤表观电导率和光谱数据,构建表观电导率与土壤电导率的反演模型,依据相关性分析结果进行土壤盐渍化特征波段的提取,并采用反射率、反射率倒数和反射率一阶微分3种数据变换形式构建土壤电导率的全波段与特征波段的偏最小二乘回归与主成分回归土壤盐分监测模型。研究结果表明,EM38-MK2测定的土壤表观水平电导率和表观垂直电导率相结合建立的电导率解译模型的拟合优度达到0.89,在土壤盐渍化光谱建模中可快速提供电导率数据。全波段建模精度高于特征波段建模精度,偏最小二乘回归建模精度高于主成分回归建模精度,反射率一阶微分变换后建立的模型精度优于反射率倒数变换与反射率。研究区土壤电导率的预测模型选取经一阶微分变换后的全波段偏最小二乘回归建模方法为最佳模型,精度指标可达到0.85,相对分析误差可达到2.56。
- 罗德芳冯春晖吴家林殷彩云柳维扬彭杰
- 关键词：盐渍化反演模型南疆
- 阿拉尔垦区近30年耕地变化及其驱动因子分析被引量：11
- 2021年
- 耕地动态变化趋势及其驱动因子的明确,是确保国家粮食安全、水土资源合理开发利用和土地利用结构调整的重要依据。以南疆阿拉尔垦区为例,基于1990—2019年间7个重要时期的Landsat卫星遥感影像、人口、国内生产总值(gross domestic product,GDP)等数据,将波谱角(spectral angle mapper,SAM)、神经网络(artificial neural net,ANN)、最小距离(minimum distance classification,MDC)、最大似然(maximum likelihood classification,MLC)和支持向量机(support vector machine,SVM)5种分类方法经全连接条件随机场(fully connected conditional random field,FC—CRF)处理后进行对比,从中筛选出最佳算法来解译遥感影像,利用解译结果分析耕地面积变化、类型转化和空间动态变化特征,并探讨耕地面积变化的主要驱动因子、作用路径和强度。结果表明,在5种分类算法中,SVM—CRF算法的分类精度最高,总体精度为0.95,Kappa系数为0.94,其他4类算法的总体精度为0.65~0.89,Kappa系数为0.58~0.86。研究区1990—2019年间耕地面积呈持续增长趋势,耕地面积净增长量为729.97 km^(2)(312.21%),耕地转入和转出分别呈现出向外扩张和向内收缩趋势。总人口、GDP、全社会固定资产投资、农业生产总值和棉花价格是耕地面积变化的5个主要驱动因子,其中GDP对耕地面积变化的直接影响最大,棉花价格的直接影响最小,除GDP对耕地面积表现为负向作用外,其他4个因子对耕地面积变化均表现为正向作用。
- 宋奇冯春晖高琪王明玥吴家林彭杰
- 关键词：耕地变化遥感LANDSAT
- 基于电磁感应数据棉田土壤盐分剖面时空变异特征研究被引量：5
- 2020年
- 针对新疆南疆塔里木河绿洲地区土壤盐渍化发生反复性与南疆水资源日益匮乏等问题,以该地区典型地块为研究对象,运用电磁感应仪快速获取土壤盐渍化信息技术,结合地统计插值对新疆塔里木河绿洲地区土壤盐分剖面类型进行研究,并用表观电导率ECv1.5与ECv0.75比值对研究区土壤盐分剖面进行分级并对土壤盐分剖面类型空间分布进行探讨。结果表明,不同时期ECv0.75数据在空间分布上均表现为强变异强度,棉花整个生育期,土壤盐分呈现累积状态。不同时期ECv1.5与ECv0.75比值半方差函数均符合指数模型,土壤盐分剖面空间自相关性从棉花播种前由随机性因素作用类型过渡到棉花花铃期的随机性与结构性共同作用类型,再转变为棉花收获后土壤盐分剖面由随机性因素作用类型。不同时期土壤盐分剖面类型空间分布图表明,土壤盐分剖面类型呈现底聚型-表聚型-底聚型状态分布。土壤质地、微地形、温度、地下水埋藏深度是造成土壤盐分剖面类型分布格局最直接的因素。该研究结果对灌溉制度的科学制定具有一定的指导作用。
- 刘新路彭杰冯春晖吴家林王佳文支金虎
- 关键词：电磁感应克里格插值棉田
