不同利用方式下草地物种多样性及其土壤因子解释

草地是干旱区重要的生态系统,了解不同利用方式下土壤因子(土壤含水量、有机碳含量、速效磷含量、pH值、容重)对物种多样性的影响,可为该地区草地的恢复重建提供理论依据。在新疆阿勒泰富蕴县,对不同利用方式的草地(禁牧草地、季节草地、弃耕草地、对照草地)运用单因素方差分析探讨不同利用方式下的物种多样性、土壤因子的差异性;冗余分析讨论物种多样性与土壤因子间的相关性。结果表明,(1)相较于其他3种利用方式的草地,季节草地植物Shannon-Wiener多样性指数(H)、Simpson多样性指数(D)、Margalef丰富度指数(R)、Pielou均匀度指数(J)均为最大,分别为0.910、0.516、0.479、0.662,说明适度放牧有利于物种多样性的增加;(2)不同利用方式下各土壤因子之间差异较明显,说明不同的利用方式对土壤因子有显著影响,但不同利用方式下容重无显著性差异;(3)土壤有机碳含量、pH值、含水量与多样性指数均呈正相关关系,与容重均呈负相关关系,丰富度指数R与速效磷含量呈正相关关系,与其余指数呈负相关关系。综上所述,季节性放牧有利于物种多样性的维持;速效磷含量与多样性相关性最大,且随着土壤含水量和pH值的增加,多样性指数增加。     

基于机器学习算法的土壤有机质 质量比估算

为快速高效地估测干旱、半干旱地区土壤有机质(soil organic matter, SOM)质量比,提出了一种结合竞争适应重加权法(CARS)和随机森林(RF)的估测模型.以内陆干旱区艾比湖流域为研究区,测定土壤高光谱反射率和SOM质量比,经预处理后,利用CARS对原始光谱(R)、一阶导数(R′)、吸光度(log(1/R))及吸光度一阶导数［log(1/R)］′4种光谱变量的可见-近红外光谱进行筛选,并结合RF算法,建立全谱段RF模型与CARS-RF模型.结果表明,基于CARS方法对光谱进行变量筛选后,得出4种光谱变量的优选变量集个数分别为35,26,34和121;在4种光谱变量中,R′和［log(1/R)］′的SOM估测模型精度较高,以［log(1/R)］′为基础数据获得的模型精度最高;CARS-RF模型精度优于全谱段RF模型,模型验证集决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)、相对分析误差(RPD)分别为0.881,6.438 g/kg和2.177.该研究在预处理的基础上通过变量优选,应用较少的变量个数获得较高的估测精度,为干旱、半干旱区SOM高光谱估测提供了适宜高效的方法.     

基于特征空间的土壤含盐量的遥感反演

土壤表层含盐量的聚集是造成土壤盐渍化的主要原因,因此借助遥感手段及时、准确地对土壤含盐量进行研究有着重要的现实意义。以渭干河-库车河流域三角洲绿洲为研究区,采用2011年4月的Landsat卫星资料,利用改进型植被MSAVI和盐分指数(SI)构建土壤含盐量特征空间的遥感模型,并且通过2011年9月野外同步实测的地表0~10 cm土壤含盐量进行相关性分析,R2=0.859 6,精度较好。这对干旱区绿洲农业的发展有着重要的现实意义。     

基于SD模型的吐鲁番市生态-生产-生活承载力分析

文中在SD模型的基础上建立吐鲁番市生态-生产-生活承载力模型,模拟该地区在生态城市相关指标下的生态、资源环境和经济三个系统的发展趋势,将其可持续指标体系引入承载力的评价,在多种参数的调控下,设计四种发展模式,选出最优.结果表明:将2010-2030年吐鲁番绿洲农业、工业增长率分别维持在11％、9％左右,乡村人口、城镇人口增长率分别控制在2.5％、1％,把耕地面积增长率和减少率分别控制在4％、2％,灌溉面积增长率控制在2.1％,地表水、地下水开发率分别降低为2.4％、3.8％,吐鲁番市2030年城市化率将达到50％,耕地面积达到70074hm2,地表水减少到7.3013亿m3,地下水资源量降到1.59亿m3,水资源承载力、经济承载力、耕地承载力也处于相对平衡的状态.     

农田土壤重金属污染特征、生态风险评价与来源分析

目前,我国经济与工业快速发展,农田土壤重金属污染问题日益严重。采用污染负荷指数(PLI)、潜在生态风险指数(RI)、相关性分析和聚类分析等方法研究新疆乌鲁木齐市周边农田土壤重金属污染现状、空间分布特征、潜在生态风险及其主要来源。结果表明,乌鲁木齐市周边农田土壤重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Hg含量的平均值均超过了新疆土壤背景值,特别是Cr和Zn的含量远超过新疆土壤背景值;乌鲁木齐市周边农田土壤属于轻度污染;乌鲁木齐市周边农田土壤重金属中Hg与Cd是最主要的生态风险因子,研究区生态风险预警指数呈现无警示状态。Cu、Cr、Hg、Ni、As的污染主要是由于污水灌溉,Pb和Cd的污染主要是由于煤矿开采,Zn的污染是由镀锌钢管大棚、机械制造及彩钢制造厂等所造成的。     

微域尺度下的地表温度与土地利用/覆被关系研究

利用2015年10月Landsat OLI数据计算新疆精河县地表温度(Land Surface Temperature,LST),基于目视解译与决策树分类结合的方法提取研究区的5类土地利用类型;在区域分割理论的基础上,结合贡献分析和相关性分析方法研究微域尺度下地表温度与土地利用/覆被之间的关系。结果表明:(1)通过影像提取出不同土地利用类型及其面积,发现其他土地(城市建筑、工业、沙漠等)占总面积54.23%,说明精河县人类活动对区域土地利用的干扰强度大。5类土地划分中,耕地占其总面积22.45%,靠近城市中心分布。水体次之,同时耕地和人类活动集中地区靠近水体分布。盐渍土受水盐运移机制的影响,分布于河流和湖泊四周,呈现环形。林草地主要在精河县南部的山区和水体下游。(2)从反演LST图中得到地表温度呈现,城市人口集中区域盐渍土、耕地、水体和林草地,即离人类活动越远,其地表温度相对越低,并且呈现环状分布。(3)通过贡献率得到与微域地表反演图相同结果其他用地(城市建筑用地、工业用地、沙漠等)对LST贡献最大,其次是林草地、耕地、盐渍地和水体。因此,在干旱区土地利用规划中应该非常关注盐渍地和其他土地(城市建筑用地、工业用地、沙漠)利用类型的合理规划,为绿洲土地开发提供建议。     

干旱区城市森林大气颗粒物浓度变化特征及其与环境因子的关系

干旱区城市颗粒物如可吸入颗粒物(PM_(10))、细颗粒物(PM_(2.5))以及超细颗粒物(PM_(1.0))受到越来越多的关注。根据新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市燕儿窝生态林大气颗粒物(PM_(1.0)、PM_(2.5)、PM_(10))浓度、温度、相对湿度、风速等环境因子数据,对干旱区城市森林内大气颗粒物浓度时间变化规律进行分析。结果表明:(1)3种颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5)、PM_(1.0))的日变化较为相似,均呈现"早晚高,中午低"的浅"V"形变化趋势。(2)3种颗粒物季节变化均表现为冬季秋季春季夏季,其中冬春2季林地内浓度小于林地外,而夏秋2季林地内浓度大于林地外。(3)环境因子与3种不同粒径大气颗粒物浓度存在显著相关关系,相对湿度、风速与颗粒物浓度呈显著正相关,温度与颗粒物浓度呈显著负相关。     

新疆地州农业劳动力变化与农业经济发展的时空耦合及其对乡村振兴的启示

基于新疆14个地州1997、2007、2017年3期截面数据,利用定量和GIS空间分析法,分析了在经济快速发展的背景下,农业劳动力转移和经济发展的空间耦合关系.结果表明:①1997—2017年农业劳动力和农业经济发展呈现出良好的发展模式.1997—2007年劳动力和农业经济增长的速度大于2007—2017年,天山以北的地区经济以及劳动力的发展情况总体好于天山以南.②1997—2017年农业经济呈持续增长的态势,总量增长了54.48％,但是区域增长差异明显,呈"南高北低"的特征.③产劳弹性系数以农业劳动力和农业经济同增的增长型为主,2007—2017年有12个地州均为增长型耦合模式,剩下的2个地州以集约型为主,分别是博尔塔拉蒙古自治州和巴音郭楞蒙古自治州.     

博尔塔拉蒙古自治州水资源承载力评价

随着人口的快速增长和社会经济的发展,水资源承载力的大小已经成为制约一个地区和国家发展的重要因素之一,以博尔塔拉蒙古自治州为研究区,选取该地区生产总值GDP、人口自然增长率、人均水资源量等16个指标建立评价指标体系,采用主成分分析法PCA得到影响博尔塔拉蒙古自治州水资源承载力的三大主成分,并对博尔塔拉蒙古自治州水资源承载力状况进行综合评价。结果表明:1对水资源承载力影响起主导作用的有人均用水量、地表水资源量、单位面积水资源量,累积贡献率达到了94%。2第一主成分与人均水资源占有量X12和地表水资源量X9等较大正相关,认为第一主成分主要代表该地区的水资源利用;第二主成分与地区生产总值GDP X1和人均GDP X4等具有较大正相关,认为第二主成分主要代表该地区经济与人口的发展水平;第三主成分与人口自然增长率X6和地区人口X2具有较大正相关,可以认为第三主成分主要代表该地区人口的变化情况。因此,对博尔塔拉蒙古自治州水资源承载力进行分析和评价,可以为博州水资源规划及其合理开发利用提供参考依据。     

基于LUCC的渭干河—库车河三角洲绿洲水文及生态特征

高强度的人类活动促使LUCC对水圈和生物圈产生了巨大的影响,以塔里木盆地北缘典型绿洲渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,采用1989年、1998年以及2013年多期遥感影像,利用最大似然的方法对影像进行分类并统计出研究区耕地、林地、盐渍地、水体以及裸地的变化,讨论LUCC对水文及生态特征的影响。结果表明:(1)从水文特征方面来看,由于人类活动强度加强导致渭干河—库车河三角洲绿洲的LUCC大幅度的改变。自1989—2013年这25a间,耕地面积总共增加2.408×103km2。而由于耕地面积的增加,促使用于灌溉等用水量大量增加,加上修建渠道、水库等活动促进地表径流量有所增加,导致研究区年径流量呈现出缓缓上升趋势。因为随着灌区排水系统的完善,疏干了低洼地的积水,降低了相应地域的地下水位,从而造成地下水位呈现出逐年下降的趋势。(2)从生态特征方面看,人类活动作为主导因素所导致的LUCC通过与气候变化交互作用,引起温度、湿度以及蒸发量发生变化;耕地面积的大范围增加,导致草地、林地等自然栖息地破碎化和丧失,加之25a间由于人为饲养家禽种类的简化、数量的大幅度增长,在综合作用结果下,最终导致生物多样性简化、单一性愈发显著。因此,本研究为系统开展LUCC对生态环境影响的趋势和机制方面有较高的科学价值。