干旱区平原水库下游盐渍化土壤光谱时空分布特征分析

以2002年、2007年Landsat5影像和2013年Landsat8影像为数据源,通过ENVI和Arc GIS对遥感影像进行校正和处理并提取采样点的土壤反射率盐分指数对12年来柳城子水库下游土壤盐渍化时空变化特征进行分析,结果表明:12002~2013年,土壤平均反射率盐分指数逐年升高2002年(0.164)2007年(0.183)2013年(0.206);2在0~1200 m范围内土壤SI1(盐分指数)表现为201320072002年,但在1200~2400 m变幅较小,各年盐渍化趋于稳定;32002、2007、2013年SI1具有强烈空间相关性,空间自相关变化尺度逐年增加,表明区域因素(地下水)对土壤盐渍化空间变异性影响逐渐增长并向下游不断扩展;4在研究时段内,由于水库蓄水量的增加(2007年库容由2002年4×106m~3扩建为6×106m~3),水库对下游土壤盐渍化的影响不断增强,导致其盐渍化程度逐渐加剧。2013年比2002年轻度、中度盐渍化土壤面积分别减少69.44%、37.57%,而重度盐渍化、盐土则从无到有分别增加了722589.71 m~2、1941395.51 m~2。不论是空间上,还是时间上,水库下游土壤盐渍化状况总体趋于更加恶化。     

沂河径流非线性变化特征对气候变化的响应

[目的]研究沂河水文和气候因子在不同时间尺度上的非线性变化特征,为进一步了解径流对气候变化的复杂响应过程提供理论依据。[方法]采用集合经验模态分解(EEMD)、Mann-Kendall检验、相关分析和线性回归等分析方法。[结果]1951—2013年沂河径流呈显著下降态势(p0.01),下降速率为3.33×108 m3/10a,但在1976年前后径流则呈相反变化趋势。同时,径流可分解为4个经验模态分量(IMF),其中在年际尺度上(周期为3和6a)的变化对径流总体变化的贡献率较大,为58%,其次是在数年代际(周期为31a)尺度上的变化,贡献率为11%,而在年代际(周期为13a)尺度上的变化对径流总体变化的贡献较小,仅为6%。故径流变化的非线性变化趋势对径流变化的贡献率为25%。[结论]气候因子在不同时间尺度上对径流的作用方式和影响机理具有明显差异,其中在年代际和数年代际尺度上气候因素与径流关系更为密切。     

新疆奇台县粮食生产影响因素与模拟预测研究

[目的]分析奇台县粮食生产的影响因素,并对其产量进行预测.[方法]在分析奇台县58年粮食生产动态变化特点的基础上,利用主成分分析法(PCA)探讨了粮食生产的影响因素.[结果]农业科技进步和经济发展、制度政策是影响奇台县粮食生产的两个主要因子;分别建立GM(1,1)模型、ARIMA(1,3,3)模型以及两者的组合模型,拟合了奇台县粮食总产量的动态变化趋势.结果发现组合模型平均相对误差率仅为7;,说明组合模型的模拟精度较高,从而得出2010～2015年奇台县粮食总产预测值.[结论]GM(1,1)模型和ARIMA(1,3,3)模型两者组合的模型预测精度高于单个模型的预测精度.2015年该县粮食产量将达到52.1×104 t.     

基于灰色系统模型的新疆奇台县农业供需水量预测及其平衡分析

对新疆奇台县农业水资源短缺情况进行分析,并运用灰色系统GM(1,1)方法,预测了其农业供需水状况及其余缺水程度。结果表明,当供水保证率P=50%时,2010,2015年缺水分别为11.19%和16.56%;而在供水保证率P=75%时,缺水则增加到22.05%和28.47%,缺水越来越严重。因此,在常规灌溉条件下,供水量不能满足农业用水的需求,且农业水资源的短缺将严重制约地区经济的发展。水资源供需矛盾必须依靠灌区水资源的深度开发和节水等措施得以解决,从而实现区域的可持续发展。     

干旱区玉米抽雄期叶绿素含量高光谱最佳模型选择

采用相关性、线性和非线性分析法,探讨了玉米抽雄期叶片叶绿素含量与多种高光谱参数之间的关系,并建立了叶绿素含量的定量监测模型。结果表明:(1)原始光谱反射率与叶绿素含量在713 nm处具有最大相关系数r=0.86,光谱反射率一阶微分在760 nm处与叶绿素含量具有最大相关性r=0.84。同时,最大一阶微分分别对应的波长(λr,λb,λy)、绿峰反射率(Rg)和其对应的波长λg、红边内最大一阶微分总和(SDr)、比值植被指数(SDr/SDb,SDr/SDy,(Rg-Ro)/(Rg+Ro))以及归一化植被指数(SDr-SDb)/(SDr+SDb)等10种参数分别与叶绿素含量的相关性达到极显著相关。(2)采用相关性达到极其显著的12种光谱参数进行建模,其中原始光谱、绿色反射峰以及光谱反射率一阶微分、基于红边面积与蓝边面积的比值植被指数和归一化植被指数所建立的10个模型R2都不小于0.72,前两者所建立的指数模型优于线性模型,而后三者所建立的线性模型则优于指数模型。(3)所选取的五个方程中,在760 nm处的光谱反射率一阶微分值所构建的线性模型:y叶绿素=6912x760nm+44.878因其具有最大决定系数和最小的RMSE,并且其模型表达式相对简单,因此是玉米抽雄期叶绿素含量的最佳预测模型,从模型决定系数R2来看,它比其他模型至少提高了11.4%。     

不同地貌类型上的耕地土壤盐分因子与有机质含量 特征分析及盐渍化风险评价

新疆绿洲中的耕地分布在不同的地貌上,常受到不同因素的制约,使得耕地退化和耕地质量产生较大的差异。准确了解不同地貌类型上的耕地土壤信息状况可为有针对性地对耕地进行改良和管理提供重要依据。选取阿勒泰地区的山前盆地、山前平原、南部河谷3种地貌类型的耕地土壤为研究对象,共采集了55个土壤样本,并测定土壤盐分因子(pH值、总盐含量)和土壤有机质含量。采用多元统计分析方法与指示克里格法对土壤盐分因子和有机质含量进行分析。结果表明:(1)盆地区、平原区和河谷区的土壤因子与有机质含量,由盆地-平原-河谷呈逐渐增大趋势。(2)从变异系数来看,3种地貌类型的pH值变异系数均小于10%,属弱变异性。平原区总盐含量的变异系数100%,属于强变异性,河谷区与盆地区土壤总盐含量及有机质含量的变异系数介于27%～100%之间,为低强度的变异。(3)阿勒泰地区耕地土壤有机质处于稍缺水平,平原区的土壤有机质含量变化范围的倍率最大,最大值为25.90 g/kg,约为最小值(5.11 g/kg)的5倍。其次为盆地区,河谷区的变化幅度最小。(4)河谷区总盐含量与有机质含量相关系数为0.829,极显著相关(P0.01),河谷区总盐含量与盆地区有机质含量的相关系数为0.829,呈极显著相关(P0.01)且均呈三次函数数学关系。盆地区总盐含量与有机质含量不相关,平原区总盐含量与有机质含量相关性一般且不显著,盐与有机质的关系可能受到地形、地貌的影响,导致盆地区与平原区盐含量与有机质含量不相关。(5)河谷区土壤总盐含量的基台效应C_0/(C_0+C)比值为0.984,系统空间自相关性很弱。平原区土壤总盐含量与有机质含量的基台效应C_0/(C_0+C)比值均为0.277,具有强烈的系统空间自相关性。(6)盐渍化风险评估结果表明,河谷区农田土壤存在较高的盐渍化风险,盆地区农田土壤则反之,平原区盐渍化风险为中度。说明阿勒泰地区耕地土壤有机质处于稍缺水平,土壤总盐含量处于较低水平,对作物生长不存在危害。但河谷区与平原区的盐渍化风险较高,应改进灌溉方式和种植制度,同时采用增施有机肥、进行秸秆还田等措施来促进棉花作物的稳产、高产,盆地区农田土壤最后应当采取相应的措施来预防盐渍化危害。     

基于高光谱的水浇地与旱地春小麦拔节期叶绿素含量估测模型对比研究

测定拔节期水浇地与旱地春小麦冠层光谱、叶绿素含量、覆盖度、苗高和叶宽,采用回归分析方法建立春小麦叶绿素含量高光谱估测模型,并对模型精度进行检验。结果表明: 阳坡和双面坡地春小麦拔节期叶绿素含量与原始光谱反射率在可见光和近红外波段均呈正相关,水浇地和阴坡地在723 nm以前相关系数为负,723 nm以后为正。各地类春小麦叶绿素含量与各高光谱变量的相关性均较好,均达到了极显著水平(P<0.01)。无论在可见光还是近红外波段,水浇地春小麦叶绿素含量均与倒数之对数lg(1/R)的相关性最好,相关系数最大值可达0.98;阴坡地则与一阶微分的相关性最好,最大为0.94;而与阳坡和双面坡地相关性最好的高光谱指数为归一化植被指数。在 各个波段,倒数之对数模型lg(1/R)、一阶微分模型(p′)和归一化植被指数模型(N)分别是估测水浇地、阴坡地、阳坡和双面坡地春小麦叶绿素含量的最佳模型。虽然各模型R²均超过0.90,精确度均大于0.91,但阴坡地、阳坡和双面坡地的模型精确度和准确度略低于水浇地。以上模型的建立可为今后估测水浇地与旱地春小麦的健康状况提供参考。     

极端干旱区夏季不同土地类型的小气候特征差异研究

通过对新疆于田县5种不同土地类型的小气候因子进行观测,探讨了不同土地类型气温、地温、相对湿度、风速、蒸发等小气候因子在特征值、逐日变化幅度、垂直变化上的差异性特征.结果表明:①沙漠、戈壁、棉花地、玉米地在气温、地温、风速、蒸发及其逐日变化幅度上依次递减,而相对湿度依次递增.②总体来看,各土地类型(下垫面)风速均随高度的增加而下降,地温则随土层深度的增加而减小,其变化幅度差异明显.除玉米地外,各下垫面越向上,气温越高,相对湿度越大.③5个下垫面的夜间蒸发量较白天迅速减少,尤以绿洲减少比例最大,达到86％.④具有过渡性质的交错带无论是因子特征值,还是垂直变化趋势、幅度均与沙漠、戈壁相似.甚至由于戈壁的海拔相对较高,交错带的特征值和变化幅度高于戈壁,而介于沙漠和棉花地之间.⑤由于自身水份与植被覆盖条件的不同,戈壁、沙漠的气温与相对湿度两因子的相关性较差,而玉米地、棉花地居中,交错带最好.     

新疆县域产业结构时空格局演化分析

以1975年-2010年新疆县域产业数据为基础,运用探索性空间统计方法划分出4个不同类型的产业结构冷热点区,并利用景观格局分析方法,对比分析了新疆"五五"至"十一五"时期县域产业发展水平的空间格局演化特征.结果表明:"五五"至"九五"期间,随着改革开放进程的加快,新疆整体集聚水平不断增强,热点区、冷点区面积持续增加,引起景观整体的平均分维数不断减小,多样性、均匀度和聚合度指数持续增长,而散布与并列指数呈减小趋势;而"十五"时期以来,随着西部大开发战略的实施,新疆整体集聚水平有所减弱,热点区和冷点区面积开始减少,造成景观格局总体的平均分维数增加,多样性、均匀性和聚合性程度减小,优势度增加,不同产业结构类型间的混合程度呈上升趋势.