黑龙江省西部半干旱区土壤水分空间变异性研究

土壤中的水分是影响半干旱区作物生长的重要因素,由于自身的特点决定了其在空间分布上存在着变异性。以黑龙江省西部半干旱农业气候区的查哈阳农场为研究对象,利用GS 地统计软件和ArcGIS中的地统计分析模块(Geostatistical Analyst),对该地区土壤水分特性的空间变异性进行分析,得出土壤水分特性的变异程度、影响因素以及空间分布图。借助于土壤水分特性的空间分布图对该地区的灌溉水量进行了分析,为该地区的合理灌溉和精确灌溉提供依据。     

空间变异理论在土壤特性分析中的应用研究进展

空间变异理论是研究随机变量空间变异性的理论.该理论是建立在地统计学基础之上,其研究的主要对象就是那些在空间上具有一定变异性的随机变量.空间变异理论被广泛应用到土壤学、生态学、地质学、水文学、气象、资源环境及其存在"空间变异性"的领域.对空间变异理论的研究方法进行简要的介绍,并且对空间变异理论在土壤的物理、化学特性及微量元素中的应用研究进行介绍.在对空间变异理论的研究方法和在土壤特性中应用的归纳和分析中,指出空间变异理论在理论和应用中存在的问题并为其提出展望.     

基于水土资源耦合的水资源短缺风险评价及优化

黑龙江省水资源系统的平衡对保障区域工农业发展至关重要。由于粮食主产区发展过程中水资源存在许多不确定性因素,在追求经济增长的同时,黑龙江省水资源也存在着较大的风险。该文以黑龙江省及其13个地级市为研究区域,基于熵权物元模型评价水资源短缺风险,利用平均迪氏分解法(logarithmic mean Divisia index,LMDI)分析影响用水量变化的驱动因素,通过耦合协调模型和GIS软件分析影响水资源短缺的因素及其区域差异性,采用经济与资源双重导向的优化路径,解决水资源短缺风险问题。结果表明,2014年黑龙江省整体水资源短缺处于III级-中等风险,水土资源处于拮抗耦合中度协调级别且土地资源发展略微滞后;鹤岗、双鸭山、大庆和佳木斯水资源短缺为V级,其中大庆市水资源发展明显滞后。随着经济社会的持续发展,应结合区域资源禀赋和风险特征,制定合理的水资源开发利用方案。     

基于粒子群优化投影寻踪模型的区域土地资源承载力综合评价

为了解决土地资源承载力评价中指标权重赋值客观性差的问题,提出了基于粒子群优化投影寻踪模型的土地资源承载力评价方法,并将其应用于2008年三江平原土地资源承载力综合评价中,结果表明,该方法不仅可有效避免指标赋权时的主观任意性,而且评价结果与实际相符,方法可行有效。评价结果显示,2008年三江平原区域整体土地资源承载力综合评价值为2.621,土地资源的利用对社会的发展和生态环境的保护支撑能力较强,但其对经济技术发展的保障程度较差;三江平原区域内各市县土地资源承载力差异较为显著,应结合区域资源特点,制定科学合理的土地开发利用方案和社会经济发展战略。     

基于RAGA一PPPCA模型的区域农业水土资源承载力综合评价

在全面分析影响农业水土资源复杂系统承载力变化诸多因素的基础上,初步提出了农业水土资源承载力的概念,选取27个与农业水土资源密切相关的承载力评价指标,为了解决评价指标过多引起的评价过程复杂性问题,将主成分分析法有效解决指标间多重相关性的特性和投影寻踪模型高效降维技术有效结合在一起,提出了投影寻踪主成分分析模型。将该模型应用于三江平原农垦建三江分局农业水土资源承载力综合评价中,取得了满意的结果,同时为农业水土资源承载力评价研究提供新的研究思路和研究方法。     

三江平原土壤质量变化评价的模糊神经网络模型构建及应用

针对土壤质量变化评价指标值的选取具有模糊性的特点,将BP网络和模糊数学相结合建立了土壤质量评价的模糊BP网络模型。选取三江平原具有典型性土壤质量变化趋势的试验点——富锦市永富乡土壤进行取样分析,选择与土壤质量相关的指标因子和相应的等级值建立评价模型。结果表明,该模型具有很强的学习能力,对参数的改变也有较强的鲁棒性,而且各个评价指标的权重都是由网络通过学习自动生成的,避免了主观赋权的人为干扰,因此评价结果更具有客观性和准确性,同时也为该领域研究提供了新的思路。     

黑土表层有效养分含量和酶活性对雪被去除的季节性响应

为探究黑土养分和土壤酶活性对极端积雪覆盖情况的季节性响应,该研究采用雪被去除的方法,设置了2个试验组(积雪覆盖试验组和雪被去除对照组),并进行了土壤温湿度、有机质含量、碱解氮含量、速效磷含量以及脲酶活性和转化酶活性动态变化的分析.结果表明,雪被去除显著降低了土壤温度和土壤水分(P<0.05),使土壤冻结和融化时间提前,...     

改进的蚁群聚类在精准灌溉管理分区中的应用

为了便于精准灌溉的田间实际操作和管理,采用改进的蚁群聚类算法进行灌溉管理分区研究。蚁群算法的离散性和并行性特点对于数据的特征聚类非常适用,然而当数据量较大时,蚁群聚类在系统循环过程中,对数据的搜索时间较长,计算量大,因此将初始聚类中心作为蚂蚁的初始食物源加以引导,减少蚂蚁行走的盲目性,以达到降低计算量、加快聚类的目的。该文以土壤物理特性作为数据源,在运用主成分分析消除初始指标相关性的基础上,采用改进的蚁群聚类对研究区进行精准灌溉管理分区的划分。将改进的蚁群聚类分区结果与传统的K-均值聚类进行比较,前者分区结果表现出土壤物理特性区内均一性更强、区间差异性更加显著的特点。改进的蚁群聚类分区结果表明,研究区可划分成2个灌溉管理分区,I区土壤的田间持水率、饱和含水率和凋萎含水率均较II区大,表明在相同的气候条件下,I区的土壤耐旱能力较II区强,分区结果可以为精准灌溉的分区管理提供参考依据和数据支持。     

三江平原水资源承载力评价及区域差异

为了定量评价三江平原水资源承载力,指导区域农业生产规模和社会经济发展,该文在构建三江平原水资源承载力评价指标体系和确定评价标准的基础上,采用基于粒子群优化算法的投影寻踪评价模型对三江平原水资源承载力进行综合评价和承载力所属等级的判定,并借助ArcGIS的可视化功能实现三江平原区划内6市1县的水资源承载力区域差异分析。评价和分析结果表明,2008年三江平原区域整体水资源承载力处于III级,区划内的双鸭山市、七台河市和穆棱市水资源承载力处于II级,水资源承载力较强,水资源处于弱无压力状态;鸡西市、鹤岗市、佳木斯市和依兰县水资源承载力处于III级,水资源承载力中等,水资源开发利用和社会经济发展处于协调状态。随着区域社会经济的快速发展,应结合水资源承载力评价结果和区域特点,制定科学合理的水资源开发利用方案,以保证水资源对社会经济发展的可持续供给能力。     

基于EBM的水资源失衡风险导致的社会经济损失模型及应用

水资源系统与区域经济息息相关,利用经济数值反映水资源系统风险所致损失将更加直观。该文为了通过经济数值定量评价水资源失衡导致的风险,首先构建水资源失衡导致的经济损失风险模型,应用数据包络分析(epsilon-based measure,EBM)模型计算水资源利用效率,并结合黑龙江省水价及人均工资确定水资源失衡导致的经济损失值;然后,在EBM的基础上添加二阶段Tobit模型进一步分析水资源失衡风险经济损失原因。结果表明,2000—2020年黑龙江省由水资源投入不足导致的最小经济损失值为75.2亿元(2008年)、最大值为425.1亿元(2013年);水资源最小产出经济损失值为1 119亿元(2000年)、最大值为11 068亿元(2012年)。2000—2015年黑龙江省水资源风险经济损失逐年上升,水资源产出经济损失均占水资源风险经济损失的90%以上,预计2020年水资源风险经济损失为8 138.7亿元。在研究时段内黑龙江省水资源风险经济损失较高,水资源利用效率较低。黑龙江省水资源系统受到产业结构、经济发展水平和水利基础设施投资等驱动因素影响,需加大第二产业投入和水利基础建设投资,从而降低水资源风险经济损失,为后续水资源系统风险规避措施的制定提供支持。