蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)与其相关种的果实形态差异性分析

 在野外考察和实验室工作相结合的基础上,以沙拐枣属(Calligonum L.)主要的分类学依据——果实形态为对象,研究了在分类学上具有争议的蒙古沙拐枣(C. mongolicum) 和其相关种[戈壁沙拐枣(C. gobicum)、甘肃沙拐枣(C. chinense）、小沙拐枣(C. pumilum）、阿拉善沙拐枣（C. alashanicum）、柴达木沙拐枣（C. zaidamense）、塔里木沙拐枣（C. roborowskii）]的分类学关系。其果实形状、果实长度、果实果宽、刺毛长度、两刺间距、两肋间距、瘦果形状、瘦果长度、瘦果宽度、每肋刺行数、果实大小,共11个果实性状指标都在不同居群间表现出不同程度的变异。果实性状在蒙古沙拐枣不同居群之间的差异均达到极显著,在蒙古沙拐枣及其相关种的各居群之间也达到极显著。果实性状聚类分析的结果表明,地理距离比较近的居群可聚为一支。蒙古沙拐枣和其相关种之间的果实性状平行呈现,形成复杂的多形交叉现象。基于以上的研究结果,建议将6个相关种归并于蒙古沙拐枣。     

荒漠植物枝系构型影响因素分析

荒漠植物的枝系构型的影响因素包括各级分枝角度、各级分枝长度、枝径比、逐步分枝率和总体分枝率、树冠分维数、分枝分维数和计盒维数等17个指标。采用主成分分析（PCA）方法对50种典型荒漠植物的17个构型指标进行分析,结果表明：第一主成分的贡献率十分高,达到77.0％,其中2级分枝长度和3级分枝长度是影响枝系构件的主要因素;第二主成分的贡献率只有11.3％,主要综合了3级分枝角度、2级分枝角度和1级分枝角度三个因素。对枝系构型因素进行PCA排序可将其划分为三类：第一类包括各级分枝长度;第二类包括逐步分枝率和分形维数;第三类包括各级分枝角度和枝径比等。通过第一和第二主成分分析体现了荒漠植物的两种不同的生态适应机制,即在分枝长度上和分形维数上,趋于增加和减小两种趋势,但在分枝角度方面,都有趋于增大的趋向。     

基于主成分分析的关中地区农业粮食生产变化的影响因素研究

针对陕西省关中区域1978—2017年的农业生产数据,在分析关中40 a农业粮食生产的趋势变化后,运用主成分分析法,对影响关中农业生产中的地理环境和生产投入等主要因素进行了评价研究。结果表明：（1） 关中农业粮食生产的趋势变化呈现周期为3～7 a的循环增长方式,平均每周期峰值增长率为4.5%。（2） 主成分分析研究后得出,第一主成分全是地理因素指标,方差贡献率达到0.554,对关中地区农业粮食生产起着非常显著的决定影响作用,包括受灾农田面积（不含病虫害）、主要粮食作物播种面积、成灾农田面积（不含病虫害）、有效灌溉耕地面积、耕地面积;第二主成分方差贡献率为0.25,是影响粮食生产的重要因素和农业生产的生命补给。包括农业用电量、化肥、农用机械等生产资料投入和主要粮食作物稳产面积、劳动力投入因素指标;第三主成分为农药应用量,方差贡献率为0.068,影响较小。主成分累计方差贡献为0.872。通过对关中地区农业粮食生产变化的影响因素分析,可以为政府部门提出数据支撑和相关性的建议。     

黑河中游土地利用/覆盖变化驱动力的定量分析

以1981-2005年间近25年数据为基础,定量分析了绿洲区土地利用/覆盖变化的社会经济与自然驱动力。文中对指标进行了相关分析、主成分分析和回归分析,对社会经济和自然驱动力的10个指标综合分析和对比,确定绿洲区土地利用/覆盖变化的主要驱动因子,阐明干旱区绿洲土地利用/覆盖变化的驱动机制。结果表明:黑河中游土地利用/覆盖变化驱动力的第一主成分、第二主成分和第三主成分的贡献率分别为50.501%、17.819%和17.480%,反映出绿洲土地利用/覆盖变化驱动力因子的综合性与复杂性,其中,社会经济驱动力在黑河中游LUCC中起到主导作用,自然驱动力相对来说作用较小。     

亚热带季风区湖沼流域表生地球化学元素研究——以江西定南大湖为例

湖沼沉积物地球化学元素对地球气候环境变化敏感性强。本文以江西定南大湖湖沼沉积物地球化学元素为研究对象,使用主成分分析法,并结合总有机碳(TOC)、有机碳同位素(δ¹³Corg)、中值粒径(Md)、化学蚀变指数(CIA)等相关气候代用指标,以元素组对的形式阐释不同地化元素响应不同气候环境下的地球化学行为和迁移规律。研究结果显示：第一主成分(PC1)包括Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、Nb、Rb、Ga、Ba、S等元素,曲线变化与CIA相似,指示湖泊流域的化学风化强度,气候暧湿,PC1含量高;第二主成分(PC2)包括Co、Zr、Hf元素,曲线变化与中值粒径较为一致,指示湖泊流域的水动力条件,气候冷干,PC2含量高;第三主成分(PC3)包括Sc、Cu、U、V元素,曲线变化与TOC、δ¹³Corg含量变化一致。大湖沉积物的物质来源为：在气候暧湿、流域化学风化作用强的条件下,地表径流冲刷流域周边花岗岩风化壳物质并搬运至湖盆沉积,但不排除在冷干时期,风力携带粉尘物质堆积的影响,粉尘物质可能主要源于周边的风化碎屑物。     

主成分分析法在新疆兵团经济可持续发展能力评价中的应用

采用多元统计主成分分析方法对新疆兵团13个师1991～2006年的各师农场职工家庭人均纯收入、人均农业增加值、人均工业增加值、人均第二产业增加值、人均GDP等11个经济指标进行分析计算并且对各师的综合经济可持续能力进行比较。结果表明：从原始数据中提出占总方差86．6％的4个因子来反映各师的经济可持续发展程度,经分析发现影响各师的4个主成分因子：（1）人均GDP、人均工业增加值（包括第二产业、第三产业的增加值）的因子控制;（2）人均新增固定资产、人均固定资产投资等反映人均资产投入的综合指标;（3）反映人均耕地面积、人均利润、人均社会消费品零售总额的综合指标。（4）反映人均农业增加值、人均固定资产投入及人均社会消费品零售总额的综合指标。然后将各主成分得分结合主成分权重进行计算得出各师经济可持续能力值,其中农一师排在第一。从总体上看1992～2006年各师经济可持续发展的综合指标趋势是逐渐上升的,发展具有可持续性。,     

阿拉善高原荒漠植被组成分布特征及其环境解释 Ⅴ.一年生植物层片物种多样性及其分布特征

阿拉善荒漠常见的37种一年生植物,隶属于9科27属,可划分一年生藜科、一年生禾草、一年生蒿类和一年生杂类草共4个类群,主要由藜科的猪毛菜类构成,占总数的将近一半,其次为禾本科的小禾草类和菊科的蒿类。阿拉善荒漠一年生植物层片由12种区系地理成分组成,其中以亚洲温带、亚洲荒漠成分为主,阿拉善特有成分次之,表现出阿拉善一年生植物层片是作为古地中海旱生植物后裔的古老性和温带干旱荒漠的性质。通过Twinspan分类、CCA排序以及一年生草本物种多样性与环境因子的逐步回归,发现影响阿拉善荒漠一年生植物层片组成及分布特征的关键环境因素包括:第一类是水、热和光照条件,主要包括年均降水量、积温和光照时间;第二类是土壤的粉粒含量;第三类是表征土壤盐碱化程度的指标,包括SO24-、Mg2+、电导率、HCO3-。气候,特别是降水的波动直接决定着一年生草本植物在荒漠群落中层片构成,此外土壤质地也是一年草本植物定居和繁衍的重要基础,在一定的程度上支持了荒漠草地生态修复的理论假说。     

湖北省主体功能区划方法探讨

讨论湖北省主体功能区划方法,认为湖北省主体功能区应分为6类。区划时选择县级行政区为基本分析单元,并遵循“复杂性系统工程—简单化假设处理—合理化分析识别”的总体思路;采用矩阵分类、矩阵分类与标准定位相结合两种路径,基于不同路径的主体功能适宜性评价指标体系既有共性也有差异;区划方法采用综合集成法,包括修正的熵值法和主成分分析法、系统聚类法、矩阵判断、叠加分析和缓冲分析等;区划成果在一定程度上打破了县级行政区界限,但保持乡镇行政区的相对完整性。     

基于PCA结合污染物迁移模型的油气田开采影响环境的风险评估研究

为改善油气田开采过程中的环境,本文结合主成分分析法(Principal Component Analysis)与污染物迁移模型,对研究区的油气田开采过程中的污染物进行了分析,主要研究其在土壤中的迁移程度。本研究首先介绍了油气田开采产生污染物的研究背景与污染物种类,其次结合主成分分析法对污染物中的主要成分进行了筛选,最后构建污染物迁移模型,对污染物在土壤以及水体中的迁移进行了研究。结果表明,本文中的主要污染物为石油类、酸、氟离子、氯离子和COD(Chemical Oxygen Demand)、BOD(Biochemical oxygen demand),石油类所占比重最大,为23.63%;石油类污染物在黑钙土中的迁移最广,直至土层厚度为35cm,污染物浓度从18365 mg/kg降到0;石油类污染物在黑钙土中的迁移符合负指数规律;当酸液浓度在1%、2%、3%、4%时,氢离子在土壤中随深度的变化一致,土层厚度为20cm时,11%的酸液酸值高于低浓度土壤酸值,11%的酸液在快速淋滤状态下比缓慢淋滤快一步到达定值;氯离子和氟离子的迁移深度变化基本符合负指数变化规律;低浓度的污染物比高浓度的污染物更早达到定值;石油类污染物在土壤中的迁移能力较弱;本次研究实验值与模拟值基本一致,研究成果良好。石油类污染物在土壤中的迁移能力较弱,酸性污染物对土壤有一定影响。     

1987-2008年额济纳绿洲土地覆被变化及其驱动机制

采用1987、1999年和2008年3期TM卫星数据, 对额济纳绿洲2000年黑河分水前后土地覆被变化进行了研究, 并分析了额济纳绿洲土地覆被变化的驱动因素。结果表明:(1)从不同覆盖等级的面积变化来看, 额济纳绿洲的主体是中植被覆盖区。1987-1999年额济纳绿洲的植被呈退化趋势。2000年黑河分水后至2008年, 额济纳绿洲植被退化的趋势已得到缓解。(2)从不同土地利用类型的面积变化来看, 额济纳绿洲的主体是戈壁。1987-1999年额济纳绿洲植被退化, 荒漠化趋势明显。2000年黑河分水后至2008年, 植被有所恢复, 退化趋势得到了遏制。(3)影响土地覆被变化的主要有3类因素。第一主成分与人为因素密切相关, 说明过去的十几年额济纳绿洲的土地覆被变化主要受到人类活动影响。第二主成分与地表径流量、年降水量、年均风速有较大的相关, 第三主成分与地下水埋深有较大的正相关, 表明气候因素对额济纳绿洲的土地覆被变化也有一定程度的影响。根据以上结果, 提出应对策略:(1)保证来自中上游的地表径流供给;(2)合理利用地下水资源;(3)增加技术支持, 实现宏观调控。     

基于主成分分析法的戈壁地表砾石粒径遥感估测模型研究

戈壁地表砾石粒径与遥感多光谱数据、植被指数及地学因子存在相关关系,但这些因子间可能存在着多重相关性,如利用这些因子直接建模估测戈壁地表砾石粒径,则可能出现病态模型。利用主成分分析法筛选因子,既可保留多个相关因子的主要信息,又可避免因子间共线性的问题,达到降维、简化模型的效果。因此,本文以新疆哈密市境内山前洪积扇戈壁地表砾石为研究对象,以2010年Landsat TM遥感影像及30 m分辨率DEM为基本数据源,采用主成分分析法,从选择的43个遥感及地学因子（主要包括影像各波段信息、DEM、NDVI、 GEMI,影像经K-T变换得到SBI、GVI、WVI三个分量,通过纹理分析得到的各个波段的均值、方差、信息熵、相关性及对比度等纹理因子,以及利用DEM提取的粗糙度等）中,筛选提取其主成分。结果表明,第一主成分至第五主成分的累计贡献率达98.0%,以前5个主成分作为自变量,借助SPSS软件中的多元回归分析功能,建立戈壁地表砾石粒径估测的回归模型,模型经方差分析及相关性检验,达到显著相关水平。基于建立的估测模型,进行了戈壁地表砾石粒径估测,经验证,实测值与估算值紧密相关。研究可帮助我们了解戈壁的特征,为戈壁区改造利用,认识沙粒迁移、沙漠扩展提供技术支持。     

基于DEM的黄土沟谷横剖面形态特征研究——以宜君、延安、绥德为例

选用1:10 000高精度5.0 m分辨率的DEM数据,在陕北地区,按黄土地貌演化序列次序,遴选分别代表黄土残塬沟壑、梁状丘陵沟壑、峁状丘陵沟壑地貌的宜君、延安、绥德3个流域,研究其中1 831个沟谷横剖面19个因子的形态特征,利用主成分分析法确立核心因子,分析结果表明:①沟谷深度、宽度、横剖面面积、宽深比、侵蚀度与不对称性指标的主成分累积贡献率为95.02%,为黄土沟谷横剖面核心指标;②随级别的增加,3个流域沟谷宽度、横剖面积、宽深比、侵蚀度均呈现总体增加的态势,与黄土地貌发育阶段具有明显的空间耦合性,尤其是宽深比与侵蚀度指标,反映出低级别黄土沟谷溯源侵蚀现象明显,以下切侵蚀为主,而高级别沟谷沟沿线后移,以侧向侵蚀拓宽为主的规律;③随级别增加沟谷深度呈现先增后降的态势,并在中级别沟谷出现拐点,与实地调研发现沟谷在中级别下切侵蚀遇到基岩的现象相吻合。     

Trace metal and geochemical variability during 5,500 years in the sediment of Lake Lehmilampi,Finland

A high-resolution geochemical profile from a 5,500-year-old sediment core of Lake Lehmilampi in eastern Finland was analyzed to study long-term trends and variability in element concentrations and accumulation rates. The accumulation rates of all studied elements followed the same trend, responding to changes in the total sedimentation rate. Concentration profiles differed among elements and showed considerable variation over time. Principal components analysis (PCA) was used on the concentration data to identify groups of elements that have similar geochemical controls. The first principal component was influenced by changes in mineral matter accumulation, and it incorporated elements that are associated with stable allochthonous minerals (such as Mg, K, Cs, Rb, Li, Ti and Ga), as well as elements in forms that become diluted when mineral matter increases (e.g., S, Fe and Mn). The second and third principal components showed that a large proportion of the variance was accounted for by elements with continuously increasing or decreasing concentrations related to pedogenetical development of the catchment soil. In the case of Hg, Pb and Cd, however, accumulation rates increased faster at the surface than is simply accounted for by changes in total sedimentation rates. For Cu, Cr, Ni and Zn, concentrations increased over the past 150 years, but there were no indications of a significant addition due to atmospheric deposition. These elements had more variable concentrations before the mid nineteenth century than after, as did elements that are often used for normalization. These findings suggest that lake sediments may not properly reflect the history of atmospheric metal deposition in remote areas.     

Modelling sedimentation in ocean trenches: the Nankai Trough from 1 Ma to the present

Abstract Sediment accumulation within ocean trenches located at actively accreting convergent margins is determined by an interplay between sediment supply, sediment subduction/accretion at the toe of the overriding accretionary complex and the rate of subduction. Modelling trench sedimentation provides insight into the principal controlling factors, and a means of deriving, from the pattern of sedimentation, how factors, such as the rates of sediment supply and subduction, have varied over the period of accumulation of the trench sediments. Two DSDP-ODP drill sites within the Nankai Trough reveal a coarsening-upward megasequence, indicating a progressive facies transition from abyssal muds to outer-trench silts to inner-trench sands. The changing geometry of the trench-wedge over the past 1 Myr has been determined by modelling variations in net sediment flux for two trench-perpendicular profiles. The models were constrained to fit the stratigraphy at the drill sites, and the simulated present-day geometries of the trench were matched with those shown on seismic reflection profiles by successive adjustment of the model. Results from both sites confirm a ‘slow’ subduction rate of <20 km Myr^-1. At the south-western site (582), the width of the trench-wedge has ranged from 13 to 21 km over the past 1 Myr. To the north-east, at Site 808, the width has ranged from 7 to 13 km over the past 0.5 Myr. These changes in trench-wedge width are primarily the result of large changes in sediment supply rate. The subduction of the Shikoku Ridge, a fossil spreading centre adjacent to Site 808, has had a major influence on the style of sedimentation within the trench. The style of accretion from the trench to the toe of the accretionary complex has important implications for geometrical adjustment of the trench-wedge. Thrust displacement lifts the protothrust region out of the trench, resulting in a decreased width. This is followed by a phase of increasing width as the trench-wedge adjusts towards a new equilibrium. The cyclical, episodic accretion process results in a periodic second-order variation in trench-fill size that is superimposed on primary trends determined by variations in sediment supply rates and subduction rates over time.     

1999-2013年民勤绿洲地下水埋深年际变化动态及影响因素

为探究内陆河下游绿洲地下水动态变化规律,以民勤绿洲1999-2013年实测数据,在对绿洲地下水年际尺度埋深动态及潜在影响因素进行描述性统计分析的基础上,运用主成分分析法提取12个影响地下水埋深的主要因素,并采用灰色关联度方法分析了地下水埋深对各影响因子的敏感程度。结果表明：（1）绿洲地下水埋深总体呈逐年增加趋势,且不同区域、不同时期有明显差异;（2）民勤绿洲地下水埋深动态对12个因子的敏感程度依次为化肥使用量 >农膜覆盖面积 >年平均气温 >年末耕地总面积 >人口规模 >经济作物种植面积 >有效灌溉面积 >森林面积 >降水量 >蒸发量 >生产用电度数 >大牲畜年存栏量。     

Geographically weighted principal components analysis

Principal components analysis (PCA) is a widely used technique in the social and physical sciences. However in spatial applications, standard PCA is frequently applied without any adaptation that accounts for important spatial effects. Such a naive application can be problematic as such effects often provide a more complete understanding of a given process. In this respect, standard PCA can be (a) replaced with a geographically weighted PCA (GWPCA), when we want to account for a certain spatial heterogeneity; (b) adapted to account for spatial autocorrelation in the spatial process; or (c) adapted with a specification that represents a mixture of both (a) and (b). In this article, we focus on implementation issues concerning the calibration, testing, interpretation and visualisation of the location-specific principal components from GWPCA. Here we initially consider the basics of (global) principal components, then consider the development of a locally weighted PCA (for the exploration of local subsets in attribute-space) and finally GWPCA. As an illustration of the use of GWPCA (with respect to the implementation issues we investigate), we apply this technique to a study of social structure in Greater Dublin, Ireland.