主成分分析在农田土壤环境评价中的应用

本文尝试利用主成分分析方法对农田土壤污染物进行识别,并对土壤环境质量进行分级。结果表明,利用主成分分析可以有效地识别土壤污染物中的主要成分,揭示土壤污染物的数据结构和相互间的关系。主成分分析方法可用于定量化的土壤复合污染研究或对历史数据较为缺乏的地区进行土壤环境质量评价。在污染物检测指标数量较大时,可以在一定程度上简化农田土壤重点污染物的定量化识别过程。     

干旱区湿地信息的指数提取方法

以和田绿洲湿地为研究靶区,针对干旱区特有的地貌、气候特点,利用热红外波段在解译水体、湿地信息方面具有独特的优势,提出了基于热红外特征的干旱区湿地指数AZWI( Arid Zone Wetlands Index),详细叙述了AZWI的计算方法及过程,在总结传统主流方法的基础上,分别采用非监督分类、监督分类、决策树法和AZ...     

GIS支持下的吉林省西部生态环境脆弱态势评价研究

由于自然条件的边缘性和过渡性,吉林省西部生态系统脆弱性和敏感性显著,其土地利用呈现农牧业交错的过渡特征,是全球和我国土地利用/覆被变化(LUCC)研究的典型区和首选区。基于GIS技术的空间分析功能,建立了基本评价因素的数字环境模型。应用主成分综合分析方法,提出了生态脆弱态势指数模型,获取了吉林省西部近15年生态环境脆弱性变化的空间分布规律,以期为区域生态环境的治理与建设提供依据。     

配重浮球覆盖下干旱区平原水库节水率研究

干旱区平原水库具有水面积大、蒸发强烈等特点,采用直径100 mm的配重浮球来抑制平原水库的无效蒸发。以月为时间尺度,分别从浮球间孔隙造成的蒸发损失率和风浪环境中配重浮球湿润表面造成的蒸发损失率进行研究,最终建立浮球覆盖下水面蒸发抑制率和节水率计算模型。结果表明：（1） 非冰冻期内,浮球间孔隙造成的蒸发损失率呈现先增大后减小,在7月达到全年最高值11.6%;冰冻期内（12月和1月）,浮球间孔隙造成的蒸发损失率达到全年最低值9%。（2） 相同覆盖面积下,浮球润湿率随风速的增大呈曲线增长,且覆盖面积越大,润湿率随风速的变化速率越慢。相同风速下,浮球润湿率随覆盖面积的增大呈直线下降。各覆盖面积下,单位面积节水率在7月达到最大值,分别为76.6%、78.1%、79.6%、81.2%;在4月达到最低值,分别为51.9%、54.0%、58.2%、61.3%。综上所述,配重浮球在风浪环境中稳定性好、防蒸发节水率高,是一种较为理想的防蒸发材料。     

武夷山林地土壤酶活性差异及土壤肥力质量评价

关于武夷山土壤理化性质与土壤酶活性的研究主要集中在对不同人工林间的差异及其二者之间相关性的探讨,而对该地区不同林地类型土壤酶活性差异及与土壤肥力相关性的研究仍是空白.本文从土壤酶与土壤理化性质相关性的角度出发,采用单因素分析法、Pearson相关性分析法、主成分分析法等,对武夷山风景名胜区内6种不同的人工林(鹅掌楸、拟...     

干旱区TM图像蚀变信息提取方法研究

围岩蚀变是成矿作用发生的重要标志之一,从遥感图像中提取蚀变信息是遥感找矿的难点和重要手段。遥感TM数据以其丰富的光谱和连续的空间信息被广泛地应用在地质找矿中,在分析TM影像数据的光谱特征的基础上,根据岩矿光谱特征和遥感信息提取理论,利用全波段主成份分析,选择主成份分析和比值增强、主成份分析相结合的直接主成份法分别对研究区进行了提取,并进行了对比分析和探讨,最终表明直接主成份分析在干旱区可以起到良好的应用效果。     

干旱区不同土地利用方式下土壤呼吸日变化差异及影响因素

利用开路式土壤碳通量测量系统-LI-8100对塔里木河下游6种土地利用方式下土壤呼吸速率的日变化进行了野外定位测量,并就水热因子及土壤理化性质对土壤日呼吸速率差异的影响进行了分析。结果表明,梨园、弃耕地、棉田、人工林、草地和天然林土壤呼吸速率日变化均呈单峰曲线,土壤日呼吸速率差异显著。大气温度和土地利用方式是造成土壤日呼吸差异的主要因素,其中土地利用方式通过改变地表温度、土壤水分、电导率、pH、盐分含量及机械组成等影响土壤日呼吸速率。     

砂田西瓜不同粒径砂砾石覆盖的水分效应研究

为分析不同粒径砂砾石对砂田西瓜蒸散量和土壤蒸发的影响,2004年在位于黄土高原西北部的皋兰县境内进行了不同粒径砂砾石覆盖的水分效应研究,结果证明砂砾石粒径大小对砂田西瓜蒸散量和土壤蒸发有显著影响,粒径2~5mm覆盖处理的蒸散量显著低于粒径5~20mm和20~60mm处理,但与不覆砂的对照没有显著差异。粒径愈大,砂田土壤蒸发愈多,土壤蒸发在西瓜田总蒸散中占的比例愈高。覆砂能够有效减少土壤蒸发,未覆砂处理全生育期土壤蒸发耗水占西瓜蒸散的40.7%,而覆砂处理仅占总蒸散的17.8%~25%。西瓜田覆砂加覆膜,土壤蒸发比不覆盖田减少78~93.7mm,比仅覆砂不覆膜田减少16.9~26.3mm。不同粒径砂砾石处理之间的产量差异不显著,但水分生产率有显著差异,2~5mm粒径砂砾石覆盖处理的水分生产率显著高于20~60mm粒径处理。但砂砾石粒径减小,砂田西瓜的含糖量降低。研究结果还证明,西瓜田覆砂能有效地提高其产量,含糖量和水分生产率,适合砂田覆盖的砂砾石粒径以5~20mm为宜。     

1987-2006年北方13省土地利用/覆盖变化驱动力分析

以北方13省为研究区,利用主成分分析与逐步多元回归分析方法,分析了研究区土地利用/覆盖变化的驱动机制.结果表明:(1)由于地域差异的原因,各个子区域中土地利用/覆盖类型变化的驱动因子有所不同;(2)社会经济要素是研究区土地利用/覆盖变化的主导驱动因子,尤其是人口因素发挥着重要作用;(3)气温、降水等自然因子对区域土地利用/覆盖变化也具有一定的制约作用,主要表现在东北和西北等受自然要素限制较为突出的地区.政策驱动因子在研究中没有得到反映,但不难判定国家生态环境政策无疑也对区域土地利用/覆盖的变化起到了非常重要的作用.     

柴达木盆地典型风蚀区土壤质量评价

开展土壤质量评价是有效保护土壤的关键环节,对保障生态系统稳定和区域生态安全及可持续发展至关重要。柴达木盆地是青藏高原土壤风蚀最严重的地区,风蚀导致的土壤系统的变化深刻影响着青藏高原生态安全屏障和水源涵养功能。本研究基于对柴达木盆地典型风蚀区表层土壤的理化性质分析,利用主成分分析法建立最小数据集,构建土壤质量综合指数并进行土壤质量评价。结果表明：（1）柴达木盆地土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、容重、碳酸钙含量仅达到全国第二次土壤普查六级土壤肥力分级标准下的四级到六级水平指标评分空间分布上,有机质、全氮、有效磷、全磷、砂粒含量东高西低,速效钾、砾石含量则西高东低。（2）柴达木盆地土壤质量评价最小数据集（MDS）包括容重、有机质、全磷、速效钾、砂粒含量5个指标,基于最小数据集构建的土壤质量综合指数（MDS-SQI）具有较好的代表性和适用性。（3）盆地整体土壤质量较差,且呈现出东部土壤质量优于西部的分布规律。将研究区的土壤质量由高到低划分为Ⅰ～Ⅴ级,Ⅰ～Ⅱ级土壤样点主要分布在东部地区,且所占面积较小,中部和西部地区主要分布Ⅲ～Ⅴ级样点。（4）MDS-SQI和风蚀强度显著负相关,柴达木盆地土壤风...     

干旱区绿洲土壤盐渍化分析评价

内蒙古阿拉善左旗贺兰山西侧是我国典型的干旱区,土壤盐渍化现象严重.因此,本次研究对该区存在的土壤盐渍化生态环境地质问题进行评价,分析了土壤盐渍化影响因素,提出了盐渍化防治措施.结果表明:(1)研究区内盐渍化土壤占全区面积的32%,且pH值高,碱化度大,具有盐化与碱化同时进行的双重特性;(2)土壤可溶性离子组成以Na+和SO42-、Cl-离子为主,Na2SO4和NaCl是造成该土壤碱化和性质恶化的主要因素;(3)土壤盐分季节变化明显;(4)土壤盐渍化的形成原因主要是残余积盐和灌溉的影响;(5)在改良利用方面,应在综合规划与合理布局的基础上.因地制宜的发展农林牧业,尽快停止使用不符合标准的水进行灌溉,防止生态环境遭受破坏与盐溃化加剧,已垦的盐渍土耕地,尤应重视土壤培肥.     

垄膜保墒集雨对旱地桃园土壤养分及酶活性的影响

提高西北黄土高原旱地果园水分和肥料利用效率的途径和方法是该地区桃树稳产丰产的核心问题。探讨垄膜保墒集雨技术对土壤养分及酶活性的影响,为生产中合理利用垄膜覆盖提供理论依据。利用大田定位试验方法,在年均降雨量500 mm左右的西北黄土高原半干旱丘陵沟壑区选择5 a成龄"秦王桃"桃园,连续4 a研究了垄膜保墒集雨全年覆盖（PFM）、垄膜保墒集雨3~6月底覆盖（JM,2月底覆膜,6月底揭膜）及清耕（对照,CT）条件下不同土层（0~30 cm和30~60cm）土壤有机质、氮、磷、钾及酶活性的变化。实验表明：与CT相比,PFM和JM两种处理均显著改变了果园土壤有效养分成分,但两种处理之间存在差异。0~30 cm土层,土壤碱解氮PFM和JM分别较CT增加了27.7%和14.6%;其中0~30 cm土层有效磷PFM较JM减少了31.0%;在30~60 cm土层,碱解氮PFM较JM增加了9.7%、有效磷减少了11.5%;PFM、JM显著提高了土壤脲酶、磷酸酶的活性,降低根际过氧化氢酶活性。其中0~30 cm土壤PFM和JM较CT脲酶活性分别增加21.5%和51.42%,磷酸酶活性分别增加11.2%和21.4%,JM较PFM更有利于微生物和酶活性的提高。可见,垄膜保墒集雨技术JM处理更有利于果园土壤养分转化和树体养分利用,同时有利于土壤环境的改善。     

土壤碳循环研究进展及干旱区土壤碳循环研究展望

土壤碳库动态及其驱动机制是陆地生态系统碳循环与全球变化研究的热点问题之一。随着各国对《京都议定书》的重视,农业土壤碳库变化及其源汇效应研究不断加强,但以往研究土壤碳循环主要是针对有机碳,较少考虑无机碳的作用和地位,干旱区土壤无机碳储量巨大,其在区域碳循环过程中的贡献日益显著,这使得干旱区土壤碳循环研究必须同时考虑土壤有机碳和无机碳的行为。国内外关于农业土壤有机碳动态的研究主要围绕农业土壤有机碳储量、固碳潜力等问题展开,研究区多为湿润、半湿润地区;国际上对农业土壤无机碳动态的研究主要集中在干旱区土地管理措施对土壤发生性碳酸盐碳的形成与转化方面,研究方法以稳定同位素技术为主,但目前关于中国干旱区农业土壤无机碳动态的研究还较为薄弱。因此,应加强干旱区绿洲土壤碳循环研究,深入分析干旱区绿洲土壤碳的源/汇效应;探讨土壤无机碳动态变化的机理。     

干旱半干旱区山地森林类型的土壤水文特征

处于中国西北干旱半干旱区的山地森林以独特的水文作用成为山前平原及川区绿洲生态经济系统稳定发展的基础。以无林地为对照,对典型山地森林祁连山水源涵养林区4种主要林分类型的土壤水文物理性状、土壤入渗特性及土壤贮水性能进行定位研究,结果表明:(1)不同林分类型的土壤容重、孔隙度和孔隙比等表征土壤水文物理性质的指标明显好于无林地,且0～20 cm土层好于20～40 cm。各指标林地间差异较大,其中青海云杉林和湿性灌丛林好于祁连圆柏林,干性灌丛林较差。(2)乘幂方程能较好的反映研究地区不同林分的土壤入渗过程,有林地入渗性能好于无林地,青海云杉林、湿性灌丛林、祁连圆柏林、干性灌丛林的平均渗透速率值分别是无林地(1.68 mm/min)的15.72,13.39,3.55,1.94倍。(3)有林地的土壤吸持、滞留贮水量、土壤涵蓄降水量、有效涵蓄量均表现为青海云杉林>湿性灌丛林>祁连圆柏林>干性灌丛林>无林地,且0～20 cm土壤贮水性能好于20～40 cm。说明在涵养水源和水分有效性方面,青海云杉林和湿性灌丛林优于祁连圆柏林和干性灌丛林。从涵蓄水分、涵养水源角度来考虑,可优先考虑青海云杉林和湿性灌丛林。     

塔里木灌区膜下滴灌的棉田土壤水盐分布特征

通过膜下滴灌田间试验,研究了塔里木灌区棉田土壤盐分运移特征。结果表明:膜下滴灌的棉田土壤盐分呈Y状垂直分布,膜下土壤盐分含量小于膜间,膜间土壤盐分从表层到深层呈逐渐增减的趋势。随滴灌量增加,膜下土壤盐分峰值位置下移。滴灌量从2 618 m3/hm2增大到4 265m3/hm2,湿润峰位置从40 cm下移至100 cm,盐分峰值位置从30 cm下移至60 cm。滴灌结束后,膜下0~60 cm及0~100 cm土壤平均含盐量均减小。脱盐程度随滴灌量增大而增加,0~60 cm土层脱盐率从6.0%增加到34.8%;而膜间土壤呈积盐状态,积盐程度随滴灌量减小而增大。随滴灌年限增加,0~60 cm的土层平均含盐量逐年增加,从2005年到2007年,4 265、3 926、3 600、3 271m3/hm2灌溉定额下的土壤平均含盐量年均增加了0.4、0.6、1.1、1.1 g/kg。研究结果指出了塔里木灌区现行棉花膜下滴灌制度存在的积盐问题,成果对完善干旱区膜下滴灌灌溉制度具有一定得指导意义。     

Species diversity and its relation with soil factors under different site conditions in a desert-oasis ecotone

Vegetation and soil surveys were conducted under different site conditions in 2007–2011 to study species diversity using richness, evenness and diversity indices, in the middle portion of the Heihe River Basin. The relationship between species distribution and soil environmental factors was also studied by Canonical Correspondence Analysis (CCA). Results show that vegetation coverage and species diversity were the highest in the interdune lowland, and the lowest in the mobile dune. Results of the Hill’s index (diversity ordering) shows that species diversity is reduced along decreasing soil water content, and the order of species diversity was interdune lowland, flat slope, fixed dune, semifixed dune and mobile dune. The influence degree of soil factors on vegetation distribution was soil water content > pH > total K > organic matter > available N > total N > available K > total P > saline content > available P. Soil water content and pH were important factors significantly affecting spatial distribution difference of vegetation, the environmental explanation was 98%.     

西北干旱区水资源问题研究思考

 气候变化与水资源问题是各国政府部门、学术界和社会公众普遍关注的焦点,也是西北干旱区实现跨越式发展的重要瓶颈之一。在分析前人研究成果基础之上,指出制约西北干旱区社会经济发展和生态安全的关键因素和气候变化对西北干旱区水资源的影响;进而分析西北干旱区气候变化与水资源研究中的热点和难点问题;最后基于西北干旱区水资源研究的重要性和迫切性提出目前亟待解决的研究任务与核心内容,主要包括3个方面：(1)气候变化对西北干旱区水资源形成、转化及未来趋势的影响;(2)气候变化对西北干旱区水循环过程的影响;(3)气候变化对西北干旱区水资源安全的影响。     

中国西北干旱区TRMM遥感降水探测能力初步评价

西北干旱区雨量站点稀少且分布不均,为水文过程研究带来一定困难。TRMM遥感降水数据覆盖范围广、时空分辨率高,是很有潜力的降水替代品,但其在西北干旱区应用的可靠性需要评价。对TRMM网格降水量与地面实测降水量在日尺度和月尺度上进行比较,通过FBI（frequency bias index）、POD（probability of detection）、FAR（false alarm ratio）、偏差和相关系数等指标分析TRMM对降水的探测能力。结果表明：TRMM对降水的探测能力因区域、海拔和冷暖季而异,月时间尺度上TRMM对降水事件的发生频率和降水量的估计比日时间尺度更为准确,但二者探测能力都非常有限;76个格点中,日降水的[FBI]值都远离最优值1,POD值和FAR值则分别在0.72以下和0.37以上,离最优值较远,相关系数几乎都在0.4以下,只有14个格点的偏差在±10%之间,其余格点最大偏差高达389%。最多有9个格点的月降水[FBI]值达最优,14个格点的POD值达最优,24个格点的FAR值达最优,67个格点的相关系数在0.4以上,14个格点的偏差在±10%之间,只有极少数格点的全部指标都在可接受范围之内,多数站点是某些指标达最优值,而某些指标在可接受范围之外。总体来讲,TRMM遥感降水数据在西北干旱区难以直接应用,需要进一步纠正处理。     

基于MODIS的2006-2016年西藏生态质量综合评价及其时空变化

针对缺少基于遥感数据产品的西藏地区植被生态参数筛选及综合评价的研究现状,以2006年和2016年西藏地区MODIS卫星遥感产品反演得到的植被覆盖度、叶面积指数、植被总初级生产力、区域热度与改进的湿度5项指标为基础,提出了基于主成分分析法的西藏植被生态环境质量评价方法,并探索了其时空变化规律及机理。结果表明：① 西藏地区植被生态质量整体较为脆弱,且区域差异明显,呈现东南优、西北差的分布格局。② 2006-2016年间西藏地区植被生态质量总体呈现变好的趋势。在时间序列上,2006-2016年间改善、退化的区域占比分别为31.88%和4.13%;在空间分布上,变好的区域分布在西北、中部和东部,变差的区域集中在东南部。③ 水热状况改善特别是降水量的增加和人为保护政策使得研究区西部和中部地区生态质量有所提高。社会经济活动加强是研究区东南部生态质量变差的主要原因。