新疆阜康荒地土壤有机质高光谱特征及其反演模型研究

针对干旱区荒地土壤贫瘠且有机质含量少,难以快速、准确测定的问题,以阜康中部荒地土壤为研究对象,对64个样点野外光谱进行测定和室内土壤样品农化分析,在原始反射率(R)基础上,利用ENVI5.1软件提取光谱反射率一阶微分(R')、倒数的对数(lg(1/A))、倒数的对数一阶微分(lg(1/A)')、去包络线(CR)等4种光谱反射率,分析了5种光谱反射率的变换形式与土壤有机质含量的相关性,基于全波段(450～2 350 nm)和显著性波段(相关系数通过P=0.01水平检验),利用偏最小二乘法回归(PLSR)建立土壤有机质含量的高光谱预测模型。结果表明:(1)对不同有机质含量的土壤光谱去包络线后,光谱曲线吸收特征差异更加显著,且土壤有机质含量越多,土壤光谱反射率越低。(2)土壤反射率经过数学变换后提高了与有机质含量的相关系数。(3)在全波段的PLSR中,CR、R'和lg(1/R)'模型的RPD均大于2.0,表明预测能力极好。其中以CR的预测精度最为突出,其模型R2和RMSE分别为0.79、4.12,RPD为2.18。在显著性波段的PLSR中,虽然R'和CR的模型RPD均大于2.0,可以准确预测有机质含量,但CR的R2,RPD更高;基于全波段PLSR模型精度均略优于显著性波段,但其使用数据量大,增加了计算量。同时,其CR模型的RPD仅比显著性波段模型的高0.03。因此,选择显著性波段CR模型作为估测该荒地土壤有机质含量的模型更为简洁、科学、可行。     

新疆各地州（市）相对资源承载力时空差异分析

为了多角度多维度地丰富相对资源承载力理论和应用的研究,考虑研究区的整体性、资源的开放性和动态性,在原有相对资源承载力模型的基础上,添加了天然湿地资源和林木资源对原模型进行改进,利用改进后的新模型对比分析了2004—2009年新疆各地州（市）的土地、水、经济、能源、天然湿地、林木相对资源承载力、相对综合承载力、承载状态及度的变化趋势。研究发现,从各地区各资源承载力纵向比较来看,总体呈上升趋势的有土地资源承载力和经济资源承载力,呈下降趋势的有水资源承载力和能源资源承载力,天然湿地资源承载力和林木资源承载力与其变化趋势相似,全区有增有减。全区相对综合承载力多数地区处于上升趋势。一直处于严重超载状态的地区有石河子市、伊犁地区,表明这些地区人口处于警戒状态,必须大力控制人口增长速度。虽然吐鲁番地区、哈密地区、克州、克拉玛依市、阿勒泰地区、巴州连续6年分别处于富余、非常富余状态,但这些地区的富余度和非常富余度均呈下降趋势,即人口的增长略高于承载力的增长,说明在经济发展的同时,也应注意控制这6个地区的人口数量,使之处于可持续发展状态。     

奇台县粮食生产潜力变化过程分析

据奇台县多年气象数据和农业生产资料,应用方差分析外推法、农业生态区域法等方法,分析了温度和降水的变化特征、光温水生产潜力与粮食实际单产的关系.结果表明:温度和降水的整体变化过程可分为冷、干时段(1970-1981)、过渡时段(1982-1999)和暖、湿时段(2000-2006).预计今后平均温度(2007-2014年...     

基于因子和聚类分析的中国西部居民出游潜力地区差异研究——以新疆为例

选取43项指标来研究新疆15个地州居民国内出游潜力,并对其进行因子、聚类及Pearson相关性分析,最后得出出游潜力的线性回归模型.结果表明:1)出游潜力的大小取决于经济基础、居民生活水平、交通状况、产业支撑等显性因子以及社会人口、产业环境等隐性因子;2)出游潜力大的地区主要集中在经济、交通、产业、人口、环境等社会综合效应高的地区,并随着社会经济中心的极化和扩散作用,向周边地区递减,在空间表现为“两极”、“一带”、“三片”的分布格局.3)虽然经济、交通因素等传统因子在出游力中仍扮演着重要角色,但其影响力有所下降,影响方式有所改变.智能化、移动化、家庭化等因素已逐渐成为居民出游力的重要驱动力.     

不同深度土壤盐分和有机质含量的空间变异特征

以新疆阜康市为研究区,选取55个采样点,获得各层土壤样本,综合运用经典统计学和地统计学方法,研究不同深度土壤盐分和有机质的空间变异特征。结果表明:(1)随深度的增加,土壤盐分含量先增大后减小,极大值在40～60 cm深度,为42.38 g/kg,有机质含量逐渐减小,且各层土壤盐分和有机质含量均属于中等变异。(2)在土壤深度为0～20、20～40 cm处,土壤盐分含量和有机质含量呈显著负相关,而在40～60、60～80、80～100 cm处呈显著正相关。(3)不同深度土壤盐分含量块基比为1.23%～23.42%,均具有强烈的自相关性,表层和亚表层有机质含量属于中等程度自相关,后3层空间相关性强。研究结果为干旱地区盐渍化土壤的水盐运移提供了初步论证,同时为该区土地合理分区与改良提供了技术支持。     

新疆石河子市土地利用数量变化研究

以新疆石河子市土地变更统计资料,以及其自然、社会、经济数据为依据,采用定性与定量相结合的方法,运用多种数学模型对石河子市土地利用现状、土地利用数量变化进行了探讨。结果表明,近12年来石河子市园地、林地、交通用地、居民点工矿用地的正向变化较明显,而负变化方面,则是以未利用地和耕地的变化最为突出。土地利用结构总体变化不大。土地利用类型的转移以非农建设占用农用地特别是占用耕地现象日益突出为主要特点,并呈现明显的地域差异。早期引起土地利用变化的主要原因是农业结构调整,而经济发展和城市迅速扩张则是后期变化的动因。     

基于野外VIS-NIR光谱的土壤盐分主要离子预测

为明确干旱区土壤盐分主要离子的特征光谱,建立精度高和稳定性好的盐渍土预测模型,以新疆阜康市为研究区域,采用网格法采集55个土壤样本,利用实测VIS-NIR光谱,选择多元线性回归(MLR)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)法构建土壤盐分主要离子含量反演模型,而后对反演精度进行检验。结果显示:(1)在0.01显著水平下,土壤盐分与Na~+、Cl~–、Ca~(2+)含量均呈显著相关,相关系数分别为0.978、0.814、0.645;(2)综合光谱响应和相关性分析确定土壤盐分主要离子的特征波段为459、537、1 381、1 386 nm,显著特征波段为459、537 nm;(3)3种模型拟合效果从高到低依次为RFMLRSVM,采用RF所建模型盐分主要离子(Na~+、Cl~–、Ca~(2+))R~2最高,RMSE最小,RPD最大,分别为2.11、2.03、1.80,为最优预测模型。通过选取土壤主要离子显著特征波段,进而采用RF法构建其估测模型,可以有效提取干旱区土壤盐分的主要离子信息。     

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.     

干旱区冬小麦不同生长阶段的光谱特征与叶绿素含量估测研究

通过实测的冬小麦整个生长阶段的叶片光谱与其SPAD值,分析了二者的变化规律,比较了15种高光谱指数与SPAD值的相关性,最后确定不同生长阶段估算小麦叶片SPAD值的最佳植被指数。结果表明:冬小麦叶片SPAD值在整个生育期内的变化规律显示出先升高后迅速下降的趋势,最大值出现在灌浆期;通过15种植被指数与叶片SAPD值的相关性比较,在拔节期,优化的土壤调节植被指数(OSAVI)与冬小麦叶片SPAD值的相关性最高,其模型精度为0.74;在孕穗期和开花期,叶面叶绿素指数LCI与SPAD值的相关性最好,其模型精度为0.72和0.79;在灌浆期R700与SPAD值的相关性最佳,其模型精度为0.70;在乳熟期红边位置REP与SPAD值的相关性最好,其模型精度为0.69。