基于马尔柯夫过程的石河子土地利用变化趋势预测分析

采用定性分析与定量诊断相结合的方法,对石河子市土地利用数量变化进行模拟预测。研究表明：未来16年内,农用地中耕地面积将继续减少,园地、林地面积将持续增加,但增幅变小;建设用地中,居民点工矿用地、交通用地面积将继续扩大,但增幅会有所降低;水域和未利用地面积都是持续减少,不同的是,水域面积的变化趋势增大,未利用地面积的变化趋势减弱。     

灌溉前后沙质裸地表层土壤蒸发量的时空变异性

利用野外实测数据建立的表层土壤日蒸发量和含水率间的函数关系,估算了灌溉前后3个时段的土壤日蒸发量,并以多种数学方法对其空间特征进行了探讨。结果表明:(1)灌溉后前期(1周)与后期(3周)的土壤蒸发量呈显著的负相关关系,其余各时段蒸发量的相关性不显著;(2)灌溉前土壤蒸发量的总体差异较大,空间关联性很弱,呈随机的斑块状分布,灌溉后总体差异明显减小,空间关联性增强,分布类型转为区域化分布;(3)由随机因素引起的空间异质性在灌溉后则更多地受空间自相关控制;(4)由于林带、芦苇丛和微地形的影响,灌后1周时采样区西边的土壤蒸发量大于东面,其余两个时段东西向无明显差异;灌溉前南部区域土壤蒸发量较北部区域大,灌后1周时该种情形被逆转,灌后3周时又转为向灌溉前回归。     

新疆化肥利用的空间特征及增产潜力分析

根据1989～2005年新疆各地州农用化肥施用量、农作物播种面积和粮食单产数据,采用聚类分析法对研究区进行区域划分,并运用回归分析计算出各区域化肥的顷均施用量和增产效率.结果表明:根据施用化肥情况可将新疆分为3大区域,即低施肥量地区,平均施肥量115.88 kg·hm-2,增长量5.78 kg·hm-2·a-1:中施肥量地区,平均施肥量175.93 kg·hm-2,增长量10.41 kg·hm-2·a-1;高施肥量地区,平均施肥量219.59kg·hm-2,增长量11.22 kg·hm-2·a-1.这3个地区的单位面积施肥量均低于全国平均水平.同时,中施肥量地区的化肥增产效率[kg(粮食)·kg-1(化肥)]居新疆最高,为21.45;低施肥量地区的化肥增产率为13.88;高施肥量地区的化肥增产效率为10.80,为新疆最低;但3个地区的化肥增产效率均高于全国平均水平.新疆应重点加强中,低施肥量地区的施肥强度,以发挥其最大的增产潜力.     

新疆奇台县化肥施用量变化及其与粮食单产的关系

根据新疆奇台县1989～2005年化肥施用量和粮食单产数据,采用趋势线法分析了该县化肥单位面积施用量的时闻序列变化,并采用相关分析对化肥施用量与粮食单产的关系进行探讨.结果表明:奇台县化肥单位面积施用量受粮食价格及化肥价格变化的影响较大,从1989年的65.65 kg·hm-2上升到最大值1998年的196.6kg·hm-2后下降,整个时间序列曲线呈抛物线状,且N、P、K施用比例较为合理,为促进粮食增产发挥了作用.1989～2005年粮食单产与单位面积化肥施用量存在明显的正相关关系,随施肥量的增加,粮食单产也趋于增加,当化肥施用量达到170kg·hm-2时,再增加化肥施用量对粮食的增产效果已不明显.因此,该县今后在粮食种植过程中应防止过量施肥,推广科学施肥,以更大程度地提高粮食产量.     

干旱区农田土壤水分地温变化规律及其相互关系

以干旱区农田灌溉后土壤水分、地温实测数据为基础,研究了其土壤水分、地温各自的变化规律及两者的相互关系.结果表明,各层含水量之间具有高相关性,基本达到了极显著的水平.这与土壤水分灌溉时由上而下的逐渐下渗,以及蒸发时由下而上的逐层上升有密切的关系.各层地温间的相关性大,除地面温度外,其余各层地温间的相关水平为显著或极显著水平,且相邻土层地温间均呈极显著相关.土壤水分及地温剖面垂直变化特征明显,并具有动态性.土壤水分含量大时,两者的垂直变异系数小,反之变异系数大.0～20 cm、地面(0 cm)分别为剖面含水量及地温变异强度的最大层,属中等变异强度.土壤水分及温度之间的负相关性明显.地面温度是预测表层、底层土壤水分的良好指标,利用回归分析法建立的土壤水分与地温间的函数关系可为推测土壤水分提供依据.     

天山北坡东部人工绿洲开发与环境的关系及持续发展探讨

本文以奇台为例分析了天山北坡人工绿洲开发与环境之间的关系,并对近十年来影响人工绿洲变化的主要因子进行了相关分析。研究认为奇台人工绿洲人地关系发展经历了三个阶段:第一阶段是20世纪50年代以前,"以水定地"的相对协调发展时期;第二阶段是20世纪50—80年代人地关系发展失衡时期,人工绿洲迅速扩张,水资源开发滞后,耕地因缺水灌溉而成为低产田,环境破坏严重,人地发展失衡的原因是政策因素;第三阶段是20世纪90年代以来人地关系脆弱平衡时期,决定其平衡的因素是不断增加的地下水开采量。通过对90年代以来社会经济因素与人工绿洲面积的灰色相关分析,认为人口和地下水开采量是对奇台人工绿洲可持续发展影响比较大的因素,而技术、经济增长是比较稳定的因素。     

干旱区施不同浓度硝酸钾对后备耕地土壤水盐的影响

采用野外试验和室内分析相结合的方法,研究施用不同量硝酸钾对新疆盐碱土水盐及离子分布的影响.结果表明:(1)随着外源硝酸钾施入土壤,土壤上层含水率增加,下层减少.(2)土壤上层的全盐含量增大,并且施钾浓度越高含盐量也越高.(3)施钾样地整个土层的Ca2+、Mg2+、SO42-浓度相对于对照地(非施钾样地)有所增加,而Na+和Cl-浓度降低.当施钾浓度为400mg/L时上层Na+浓度显著增加,可能对作物造成危害;施钾浓度达到1 000mg/L时Na+浓度变化不大,即施钾浓度越高Na+浓度越低.(4)施钾浓度为1 000 mg/L时,土壤上层钠吸附比(SAR)、Cl-/SO42-大大降低.施用硝酸钾可增加后备耕地土壤上层的含水量,减少钠吸附比(SAR)、Cl-/SO42-,有利于农作物的生长,但也增加了土壤上层的含盐量.     

不同降雨强度下的草地土壤蒸发试验

在野外人工模拟了小雨至特大暴雨6级降雨强度,探讨了不同降雨条件下的草地土壤蒸发规律及土壤日蒸发量与其含水率和地温的关系,结果表明:气象条件一致时,不同降雨强度处理的土壤蒸发过程具有相同的阶段性特征,分为蒸发速率下降、波动和稳定3个阶段,天数分别为6 d,7 d和7 d。但土壤蒸发也有显著的差异性,表现在:(1)土壤蒸发量随降雨强度的增加而呈对数函数方式增长,特大暴雨处理的累计蒸发量为小雨处理的5.12倍;(2)蒸发降雨比随降雨强度的增大而减小,从小雨处理的0.89降至特大暴雨处理的0.15。土壤日蒸发量与其含水率和地温的相关关系说明,不同处理的土壤水热运移规律相同,均与浅层和深层的相关性强,而与中层的相关性弱,由此将0-120 cm土层划分为土壤水分大量散失的直接蒸发层(0-15 cm)、动态平衡的水分传输层(15-40 cm)和不断减少的间接补给层(40-120 cm)3个典型的水热耦合剖面层。     

不同耕种时间下土壤剖面盐分动态变化规律及其影响因素研究

以新疆奇台县绿洲不同耕种时间土壤含盐量为研究对象,运用聚类分析与相关分析法对其含盐量变化规律、盐分剖面类型及其影响因素进行了研究。结果表明:在荒地转化成人类熟作的农田(5 a以上)过程中,土壤剖面盐分特征变化依次为表聚型、均匀型、震荡型和底聚型。未耕地土壤含盐量高,是典型的盐渍土,且表层聚集现象明显,含盐量在表层(0～20 cm)占整个剖面的34.31%。耕种5 a、10 a的土壤,多为底聚型盐分剖面。随耕种时间加长,土壤各层含盐量的活跃程度变化依次为活跃层、次活跃层和较稳定层;土壤含盐量与有机质含量的关系由极显著正相关转变为极显著负相关,而与土壤pH的关系变化则相反。有耕作活动的土壤盐渍化发生了逆向演替,耕种10 a土壤平均含盐量仅为未耕地的20.90%,脱盐速度随着时间的增加而减小,由早期(0～3 a)的1.56 g kg-1a-1,下降为后期(5～10 a)的0.04 g kg-1a-1。     

基于盐（碱）生植被盖度的土壤碱化分级

以土壤大面积碱化的新疆奇台绿洲为研究区,探讨了盐(碱)生植被盖度与土壤碱化指标pH、碱化度(ESP)、钠吸附比(SAR)、残余碳酸钠(RSC)、总碱度(TA)的关系。研究表明:研究区土壤存在大量的可代换性钠,碱化强烈。植被盖度与各土壤碱化指标均呈极显著的负相关关系,其与pH的相关系数最高,达0.810,其次为ESP,植被盖度主要受土壤碱化程度的影响。以盐(碱)生植被盖度为主要依据并结合多种土壤碱化指标对研究区碱化土壤进行分级:植被盖度50%左右,pH<8.0,ESP<3%,SAR<3,为非碱化土;植被盖度10%～40%,pH 8.0～9.5,ESP 3%～35%,SAR 3～40,为碱化土;植被盖度<10%,pH>9.5,ESP>35%,SAR>40,为碱土。以植被盖度对碱化土壤的响应为依据建立的土壤碱化分级标准既拓宽了碱化土壤分级的研究视角,也符合研究区的实际情况。