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1、 分类号： S127、X825 密 级： 无 单位代码： 10335 学 号： 10714011 博士学位论文 中文论文题目：中文论文题目：农农田养田养分流失风险评价及养分平衡管理研究分流失风险评价及养分平衡管理研究 英文论文题目：英文论文题目：Study on Assessment of Nutrients Loss Risk and Management of Nutrients Balance in Agricultural Land 申请人姓名： 丁 晓 东 指导教师： 王珂 教授 Mike Wong 专业名称： 农业资源利用 研究方向： 农业遥感与信息技术 所在学院： 环境与资源学院
2、 论文提交日期论文提交日期 20102010年年1010月月 农田养分流失风险评价及养分平衡管理研究农田养分流失风险评价及养分平衡管理研究 论文作者签名： 指导教师签名： 论文评阅人1： 匿名评审 论文评阅人2： 匿名评审 论文评阅人3： 匿名评审 论文评阅人4： 匿名评审 论文评阅人5： 匿名评审 答辩委员会主席： 委员1： 委员2： 委员3： 委员4： 委员5： 答辩日期： Study on Assessment of Nutrients Loss Risk and Management of Nutrients Balance in Agricultural Land Authors s
3、ignature： Supervisors signature： Thesis reviewer 1： Anonymity Thesis reviewer 2： Anonymity Thesis reviewer 3： Anonymity Thesis reviewer 4： Anonymity Thesis reviewer 5： Anonymity Chair： Committeeman 1： Committeeman 2： Committeeman 3： Committeeman 4： Committeeman 5： Date of oral defence： 浙江大学研究生学位论文独创
4、性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 浙浙江大学江大学 或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 浙江大学浙江大学 有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 浙江大学浙江大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索
5、和传播， 可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 本研究受下列项目资助本研究受下列项目资助 澳大利亚粮食作物研究与开发机构项目 （No.CSO00034） 国家留学基金委澳大利亚联邦科工组织联合培养博士生项目 （2007 3021） This Research Was Supported by Grain Research soil loss; risk assessment of nutrient loss; remote sensing classifi
6、cation; yield esimation; nutrient balance 目录 XI 目目 录录 致 谢 . I 摘 要 III ABSTRACT . VII 目 录 XI 图 目 录 XV 表 目 录 . XIX 1 绪论 1 1.1 研究背景及意义 1 1.2 水土流失研究进展综述 2 1.2.1 土壤侵蚀研究的起始阶段 3 1.2.2 水土侵蚀研究的发展阶段 3 1.2.3 水土流失模型的分类 5 1.2.4 水土流失的计算方法 6 1.2.5 澳大利亚水土流失的研究进展 7 1.3 土壤养分流失风险研究进展 8 1.3.1 土壤养分流失的过程和形态 8 1.3.2 土壤养分（
7、磷）的流失研究进展 9 1.4 农作物遥感估产以及农田养分平衡研究 12 1.4.1 农作物遥感估产综述 12 1.4.2 国内外农作物遥感估产进展 16 1.4.3 农田养分平衡概述 18 1.4.4 农田的养分平衡管理研究现状 19 1.5 存在问题及解决方案 21 1.6 本文内容安排 22 2 研究目标及内容、数据采集和技术路线 23 2.1 研究目标 23 浙江大学博士学位论文 XII 2.2 研究内容 23 2.3 研究区概况 24 2.3.1 西澳大利亚州自然经济概况 24 2.3.2 农作物种植区概况 24 2.4 数据采集与分析 25 2.4.1 水样的选取和分析 25 2.
8、4.2 土样的选取和分析 27 2.4.3 降雨数据 29 2.4.4 空间数据 31 2.4.5 遥感数据 35 2.5 软件 35 2.6 研究技术路线 36 3 研究区水质状况分析 37 3.1 引言 37 3.2 研究区水质样品分析 37 3.2.1 不同形态氮磷元素的状况分析 37 3.2.2 常规水质参数的测定与分析 40 3.2.3 水质参数间的回归分析 41 3.3 本章小结 45 4 基于日降雨量的水土流失风险研究 47 4.1 引言 47 4.2 研究区气候概况 48 4.3 研究数据 48 4.4 水土流失计算流程 48 4.5 水土流失研究方法 49 4.5.1 改进型
9、水土流失通用方程 49 4.5.2 SOILOSS . 49 4.5.3 降雨侵蚀力因子 53 4.5.4 土壤可蚀性因子 54 目录 XIII 4.5.5 坡长和坡度因子 54 4.5.6 植被因子 55 4.5.7 治理措施因子 56 4.6 研究区水土流失各因子计算和分析 57 4.6.1 R因子的计算和分析 . 57 4.6.2 K因子的计算和分析 . 59 4.6.3 LS因子的计算和分析 . 61 4.6.4 C因子的计算和分析 . 63 4.7 水土流失计算结果分析及讨论 65 4.8 本章小结 68 5 水土流失驱动下磷流失风险研究 69 5.1 引言 69 5.2 研究数据
10、70 5.3 数据分析和处理方法 70 5.3.1 基于水土流失的磷元素流失风险评价流程图 70 5.3.2 数据分析方法 70 5.4 结果和讨论 77 5.4.1 研究区土壤有效磷含量分析 77 5.4.2 磷元素流失风险评价 87 5.5 本章小结 91 6 研究区小麦估产及磷元素平衡管理 93 6.1 引言 93 6.2 TM影像技术参数及选取 94 6.3 技术流程 95 6.4 影像几何校正 95 6.5 TM影像分类 96 6.5.1 分类参考数据 97 6.5.2 监督分类 98 6.5.3 非监督分类 99 浙江大学博士学位论文 XIV 6.5.4 分类精度评价方法及结果 1
11、01 6.5.5 分类及评价结果 105 6.6 小麦种植区域提取 110 6.6.1 面积提取方法 110 6.6.2 小麦种植面积精度评价 111 6.7 基于NDVI的小麦估产模型 112 6.7.1 NDVI及估产模型建立方法 112 6.7.2 研究结果 112 6.8 小麦种植区磷元素平衡分析 116 6.8.1 磷元素的平衡计算 117 6.8.2 磷元素平衡计算结果及分析 117 6.9 农田养分流失及平衡管理建议 120 6.10 本章小结 120 7 结语、创新点和讨论 123 7.1 结语 123 7.2 创新点与新进展 126 7.3 讨论和建议 127 参考文献 12
12、9 攻读博士学位期间完成的论文 149 图目录 XV 图图 目目 录录 图 2.1 Jacup区位及水质采样点位置示意图 . 25 Fig. 2.1 Jacup in southern Western Australia and water sampling locations . 25 图 2.2 自动水样采集和分析设备 . 26 Fig. 2.2 Automatic sampling and analysis equipment . 26 图 2.3 研究区土壤质地及采样点位置示意图 . 28 Fig. 2.3 Soil texture map and soil sampling poin
13、ts of the study area . 28 图 2.4 研究区有机碳含量分布图 . 29 Fig. 2.4 Distribution map of Organic carbon in study area 29 图 2.5 研究区数字高程模型 . 31 Fig. 2.5 Digital Elevation Map of study area . 31 图 2.6 2003年农作物种植分布图 32 Fig. 2.6 Distribution of crop planting areas （2003） . 32 图 2.7 2004年农作物种植分布图 33 Fig. 2.7 Distrib
14、ution of crop planting areas （2004） . 33 图 2.8 2005年农作物种植分布图 33 Fig. 2.8 Distribution of crop planting areas （2005） . 33 图 2.9 2006年农作物种植分布图 34 Fig. 2.9 Distribution of crop planting areas （2006） . 34 图 2.10 2003-2006年某农场作物种植分布变化 . 35 Fig. 2.10 Distribution change of crops planting in one farm (2003-2006) 35 图 2.11 研究技术路线图 . 36 Fig. 2.11 The flow chart for techniques . 36 图 3.1 研究区水样中不同形态氮磷含量箱须图 . 39 Fig. 3.1 Whiskers Box-plot of different forms of N & P in water samples . 39 图 3.2 研究区水样pH值 40 Fig. 3.2 pH values of the water samples 40 图 3.3 研究区水样电导率 . 40 Fig. 3.3 EC values of the w
