基于主成分和聚类分析的黑土肥力质量评价

【目的】 以吉林省农业科学院 (公主岭) 国家黑土长期定位试验基地为研究平台,定量评价不同施肥措施对土壤肥力质量的影响,为建立东北黑土区合理施肥模式和土壤肥力质量定量评价体系提供科学依据。 【方法】 通过主成分和聚类分析,综合评价了长期不同培肥措施的土壤肥力质量差异。以欧氏距离作为衡量不同处理肥力差异的大小,采用最短距离法对各定位施肥处理进行系统聚类。 【结果】 长期不同施肥处理的玉米产量与土壤酶活性、土壤全量养分、速效养分、有机质、微生物碳和微生物量氮都表现出显著或极显著正相关,与土壤pH值表现出负相关趋势。玉米产量与土壤硝态氮、铵态氮没有明显的相关性。土壤生物肥力与化学肥力呈极显著的正相关关系。土壤肥力质量排序为 1.5 (NPK + M1) > NPK + M2 > NPK + M1 > NPK + M1 (R) > NPK + S > NPK > CK,其中R表示轮作。不同培肥措施的土壤肥力质量可聚为4类, 1.5 (NPK + M1) 和CK单独聚为一类,分别为土壤肥力质量最好 (一等) 和最差 (四等); NPK + M2、NPK + M1、NPK + M1 (R) 三个处理聚为一类,土壤肥力质量为二等; NPK + S和NPK聚为一类,土壤肥力质量为三等。 【结论】 长期有机肥与化肥配施土壤肥力质量明显优于秸秆还田和单施化肥处理,秸秆还田的土壤肥力质量优于化肥单施。因此,应提倡长期有机无机肥配施以提高土壤肥力质量,实现农田的可持续利用。      

基于主成分分析和聚类分析的磷高效品种筛选和评价

通过探究不同小麦品种磷利用效率差异,筛选出磷高效小麦品种,为培育磷高效小麦提供理论依据.本研究在国家潮土肥力与肥料效益监测站进行,通过对27个小麦品种的12个磷效率相关指标进行主成分分析和聚类分析,从而将不同磷效率类型小麦品种进行分类.结果表明,12个磷效率指标存在不同程度的变异,变异系数范围为2.72％～37.6...     

基于主成分与聚类分析的苹果加工品质评价

为了探讨苹果品种间理化品质的差异,给选育新品种和苹果合理加工利用提供理论支持,采集了30个苹果品种为试材进行模式识别分析。该试验所用苹果在2011年8-10月份按照苹果可采成熟度(九成熟)在辽宁省兴城市国家种质资源圃进行采集。试验测定了单果质量、体积、密度、果皮颜色、硬度、糖酸比、维生素C等20项理化品质指标,采用描述性统计、主成分和聚类分析方法对苹果品种和品质关系进行了分析。结果显示,30个品种苹果的密度、果型指数和含水率3项指标未表现出差异。对剩余17项品质指标进行了主成分分析,依据主成分解释总变量和碎石图提取了6个主成分反映原变量的82.3%的信息。第一主成分主要综合了可滴定酸、糖酸比及固酸比的信息即口尝品质因子;第二主成分主要综合了L值,a值和b值的信息,命名为颜色因子;其余主成分依次为甜度因子、质构因子、内在品质因子和果个大小因子。结合主成分得分图直观地显示了苹果品种和理化指标间关系:辽伏、理想、早金冠和瑞光分布在PC1和PC2的正向区间,糖酸比和固酸比值较大、口感好,但是果皮颜色较绿,是品质较好的早熟苹果;寒富、赤阳和红富士依次落在PC1和PC2第四区间,食用品质好、果皮颜色较红,是较为常见的晚熟苹果。分布在第二区间的普利阿姆,白星,Pvma果皮颜色绿且口感酸涩,不适宜鲜食,这些品种可能较为适宜进行加工。第三区间品种固酸比、甜酸比取值较小但是果皮颜色红,为选育果皮颜色受消费者喜爱且内在品质好的早熟品种提供了理论支持。聚类分析将30个品种苹果分为5类,聚类结果与主成分得分图结果基本一致,该试验初步判定30个品种苹果是否适宜鲜食,为苹果品种选育和加工应用利用提供理论依据。     

基于主成分—聚类分析的褐土肥力质量评价

以山西省寿阳县国家褐土长期定位试验基地为研究平台,定量评价不同施肥措施对土壤肥力质量的影响,为建立褐土区合理施肥模式和土壤肥力质量评价体系提供科学依据。通过主成分—聚类分析,综合评价了长期不同培肥措施的土壤肥力质量差异。结果表明,长期不同施肥处理的玉米产量与土壤全氮、全磷、碱解氮、有效磷、有机质、酶活性均表现出极显著正相关,与p H呈极显著负相关。土壤肥力质量排序为：N₃P₂M₃>M₆>N₄P₂M₂>N₂P₁M₁>N₄P₄>N₂P₂>N₃P₃>N₁P₁>CK。不同培肥措施的土壤肥力可聚为3类：N₃P₂M     

基于主成分-聚类分析的崩岗侵蚀强度评价

为了研究湖北省通城县杨垄小流域崩岗群的崩岗侵蚀强度,提高评估的可靠性,使用RTK测量崩岗,获取崩岗面积、主沟坡降、内部平均坡度等11个参数,将其作为崩岗侵蚀强度分析的评价因子,通过主成分分析提取了崩岗侵蚀强度参数的4个主成分因子,得出选择的16个崩岗侵蚀强度。结果表明:杨垄小流域不同崩岗侵蚀强度分为3类:2号,5号,10号,11号为高度侵蚀;8号,15号,16号为中度侵蚀;其余为轻度侵蚀;小流域的中高度侵蚀型崩岗面积占崩岗群总面积的2/3以上,侵蚀面积较大。依据分类结果,可针对不同崩岗存在的风险因素制定对应的风险控制方案和措施,有利于崩岗的防治。     

基于主成分-聚类分析评价不同轮作模式对土壤肥力的影响

为探明我国西北半干旱区粮经饲不同轮作模式的土壤肥力效应,于2017年在宁夏自治区固原市原州区设置玉米-豌豆(C-Pe)、玉米-玉米(C-C)、2龄苜蓿(2A)、高粱-马铃薯(B-Po)、燕麦-玉米(O-C)、马铃薯-燕麦(Po-O)、豌豆-高粱(Pe-B)7种轮作处理模式,研究了不同粮草轮作模式土壤养分、酶活性及可培养微生物群落特征,并进行土壤肥力综合评价。结果表明:(1)不同轮作处理模式对土壤养分影响显著,与其他轮作模式相比,2A模式更有利于土壤养分的累积,而C-C模式增加了对养分的消耗,C-Pe和Po-O模式的有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量高于B-Po和O-C模式,轮作处理对全钾含量影响较小。(2)不同轮作处理模式对土壤酶活性影响显著,2A模式较其他轮作模式显著增加了土壤脲酶和蔗糖酶活性(P<0.05),C-C模式土壤酶活性最低。O-C和Pe-B模式的蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性高于B-Po模式。(3)不同轮作处理模式对土壤可培养微生物数量影响显著,且各轮作模式下土壤微生物数量以细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌数量最少,并有明显的土层垂直分布规律,与其他轮作模式相比,2A、C-C和B-Po模式的细菌数量和微生物总数量显著下降(P<0.05),真菌数量显著增加(P<0.05),O-C模式的细菌数量和微生物总数量明显增加,真菌数量降低。(4)运用主成分分析-数值聚类方法对不同轮作模式下土壤养分、土壤酶活性、土壤微生物数量的15个指标进行土壤肥力综合评价,主成分分析提取的2个主成分累计贡献率达89.38%,第1主成分以土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶贡献最大,达63.56%,第2主成分以细菌数量、真菌数量和微生物总数贡献最大,达25.82%,且各轮作模式在2个主成分上的综合得分排名为2A>Pe-B>C-Pe>O-C>Po-O>B-Po>C-C。再以2个主成分得分进行聚类,将7个模式共分为3类,第1类(2A)土壤综合肥力最好;第2类(Pe-B、O-C、C-Pe、Po-O、B-Po)土壤综合肥力较好;第3类(C-C)土壤综合肥力较差。研究结果为当地耕作方式改良提供理论依据和实践指导。     

基于主成分分析的畦灌质量评价

针对畦灌灌水质量影响因素和评价指标较多造成分析和评价困难的问题,基于大田灌水试验数据,使用主成分分析方法将各评价指标的加权和作为灌水质量综合主成分指标,并利用该指标评价和分析灌水质量。结果表明,灌水质量综合主成分可以代表96.74%的灌水质量变异信息,且服从正态分布,具有较好的代表性与客观性,可用于畦灌灌水质量的评价。利用灌水质量综合主成分作为指标分析表明,畦长和改水成数对灌水质量有显著的影响,各因子对灌水质量的影响从大到小依次为改水成数、畦长、坡度、单宽流量、灌水定额、入渗系数、粗糙系数和入渗指数,并且影响灌水质量的因子之间存在相互拮抗作用或相互协同的作用。     

基于主成分-聚类分析评价长期施肥对砂姜黑土肥力的影响

利用安徽濉溪杨柳定位试验(1981-)为平台,以土壤的5种酶活性(脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶)及7种基础化学性质(pH、EC、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾)作为评价指标进行主成分分析,最后将各主成分得分系统聚类。结果表明,通过主成分分析方法可将原12个土壤生物化学性质指标降维、提取出2个主成分,反映了原信息量的88.22%,且无原变量丢失。其中第一主成分以酸性磷酸酶、中性磷酸酶、EC、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾贡献最大;第二主成分则以脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、pH贡献最大。作为综合评价砂姜黑土肥力的生物指标,酸性和中性磷酸酶优于其他三种土壤酶。以两个主成分得分为新指标进行聚类得到长期不同施肥方式对砂姜黑土的培肥效果排序为MNPK,HMNPKMNPKCK,即有机肥与化肥配施是砂姜黑土的最佳培肥模式,单施有机肥次之,而长期单施化肥或者不施肥则会导致土壤肥力下降。     

主成分聚类分析在土地利用生态安全评价中的应用

土地资源是人类赖以生存的资本，土地利用生态安全问题也日益被重视。该文采用主成分聚类分析的方法对土地利用生态安全进行评价并分类。先建立土地利用生态安全评价的指标体系，然后用主成分分析剔除存在相关性、信息重叠的指标，再利用主成分分析得到的具有代表性的主成分指标代替原来的评价指标，对土地利用生态安全进行聚类分析，所得结果客观，为土地利用生态安全评价提供参考依据。     

基于主成分- 聚类分析的植烟土壤障碍因子诊断

烤烟长期连作与过度施肥导致土壤障碍问题频发,病虫害增加,严重影响烟叶质量。通过对以烤烟为中心的不同作物轮作模式下土壤障碍因子识别与评价,探究烤烟轮作体系下土壤酶活性的响应规律,并建立障碍模型,对保障植烟土壤高质量、可持续发展经营具有重要意义。采集分析了丽江金沙江流域5县（区）植烟区大麦-烤烟（Ⅰ）、大蒜-烤烟（Ⅱ）、油菜-烤烟（Ⅲ）和蚕豆-烤烟（Ⅳ）主要轮作模式土壤典型样品111个,利用主成分分析法结合聚类分析法分析了19个土壤养分指标,从中挖掘主要障碍因子,并探究土壤酶活性的响应机制,同时引入障碍度模型对不同轮作模式下土壤养分因子进行定量化分析。结果表明：不同轮作模式下土壤主要障碍因子存在差异。大麦-烤烟（Ⅰ）模式中土壤障碍因子有4个,pH、全氮和水解性氮均属土壤重度障碍因子,有机质属轻度障碍,障碍度为8.29%。大蒜-烤烟（Ⅱ）模式中,有效磷和有效锌障碍度分别为5.67%和9.98%,均属于轻度障碍;水解性氮、交换性镁和有效铁障碍度分别为42.34%、28.41%和19.28%,属于重度障碍。油菜-烤烟（Ⅲ）模式中,有机质、全氮、水解性氮和交换性镁等土壤障碍因子均属重度障碍,障碍度...     

不同品种和花期栀子花挥发性物质的主成分和聚类分析

为了探讨不同品种和不同花期栀子花挥发性物质之间的差异,本试验以山栀子、水栀子、狭叶栀子和重瓣栀子4个栀子花品种的花蕾期Ⅰ、盛开期Ⅱ和衰败期Ⅲ3个花期的栀子花作为研究对象,采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法(HS-SPME-GC-MS)对12个栀子花样品的挥发性物质进行分析,并通过主成分分析(PCA)和聚类分析(C...     

基于主成分分析的哈尔滨市土地生态安全评价

土地生态安全关系到一个区域整体生态环境的可持续发展。按照哈尔滨市土地资源现状,从自然、经济、社会三个方面选取与土地生态安全关系密切的21个指标,构建评价指标体系。运用主成分分析方法,对2001—2008年哈尔滨市土地生态安全状况进行分析,最后设定安全阈值,并进行初步探讨。结果表明:2001—2008年哈尔滨市土地生态安全状况呈波动变化的递减发展趋势,但总体处于较安全水平。具体来说哈尔滨市土地生态安全变化水平可分为几个变化阶段,2002年前处于较安全水平;2003年处于生态安全拐点,随后至2007年安全水平不断下降,期间虽2005年有小幅上升,但变化总趋势递减,直至2008年稍有好转处于较安全水平。土地生态安全处于连续波动状态,近些年有不安全趋势。     

基于主成分分析的长江经济带水资源承载力评价

[目的]综合评价长江经济带水资源承载力的时空变化特征,为长江经济带水资源的合理利用和区域的可持续发展提供决策参考。[方法]从社会经济、水资源量、用水量和废水排放量4个方面选取18项指标,建立长江经济带水资源承载力评价指标体系,运用主成分分析法对长江经济带9省2市水资源承载力的时空变化特征进行了综合评价。[结果]2004—2013年长江经济带水资源承载力呈现逐年上升的趋势,水资源赋存条件、人口的增加、经济的发展以及水污染治理水平的提高是水资源承载力上升的主要驱动因素;长江经济带水资源承载力的空间差异显著,东部和中部地区总体较好,西部地区除四川省外水资源承载力相对较差。[结论]长江经济带水资源承载力的时空变化主要受所在地区的水资源赋存条件和社会经济条件的影响。     

基于空间主成分分析的湖北省土壤侵蚀敏感性评价

以湖北省为研究区,利用GIS技术将土壤侵蚀与地形坡度、海拔、植被、降水量、土壤类型和土地利用类型等环境背景因素进行叠加分析,计算不同环境背景条件下的土壤侵蚀综合指数,分析土壤侵蚀与这些因素间的关系。在此基础上,运用空间主成分分析法(SPCA)评价不同环境背景下的土壤侵蚀敏感性程度,揭示研究区土壤侵蚀风险的空间分布特征。结果表明,研究区30.6%的地区属于土壤侵蚀非敏感区,55.8%的地区属于轻度和中度敏感区,13.6%的地区属于高度敏感区。土壤侵蚀敏感性高的地区主要位于相对高程150—500 m、坡度8°—15°、植被覆盖度低、土质疏松、土地利用以坡耕旱地为主的地带,这些地区是水土保持综合治理的重点区域。     

基于模糊数学和主成分分析的长期施肥红壤旱地土壤肥力评价

为评价红壤旱地长期不同施肥方式下土壤肥力水平,基于1986年建立的江西进贤红壤旱地玉米定位试验,选用土壤pH值、有机质含量、有效磷含量、速效钾含量、阳离子交换量5个指标,采用模糊数学和主成分分析方法,评价和比较了连续施肥30年后不同施肥模式下红壤旱地土壤综合肥力水平。结果表明,数据球形假设检验KMO值为0.73,Bartlett值为127.98,Sig0.01,可以进行主成分分析。土壤肥力综合指数(SNI)以氮磷钾配施猪粪处理最高(0.94),单施猪粪次之(0.92),单施氮肥最低(0.42)。因此,红壤旱地施用有机肥或有机无机肥配施是维持和提高土壤肥力水平的重要措施。     

基于主成分分析和Copula函数的灌溉用水效率评价方法

灌区灌溉用水效率评价,对推行最严格的水资源管理制度具有重要意义。该文在构建评价指标体系的基础上,尝试将Copula函数应用于灌溉用水效率评价。针对多元变量导致Copula函数参数求解困难的问题,采用主成分分析法(principal component analysis,PCA)提取主成分因子,形成新的指标体系,从而建立PCA-Copula评价方法,对灌溉用水效率进行综合评价。对7个灌区灌溉用水效率为例进行评价,从灌区地形地貌、规模大小、供水类型、降雨多少、作物结构以及灌溉成本几方面分析评价值的影响因素。根据各灌区灌溉水有效利用系数的高低,经过Spearman等级相关系数检验,表明PCA-Copula评价方法的评价结果与熵值法以及突变理论评价方法的结果排序相差不超过2个名次的比例为100%,评价结果具有一致性,能够客观反映灌区灌溉用水效率的高低。同时,PCA-Copula评价方法的评价值在0~1之间分布均匀,最大差值为0.622,明显高于另外2种方法,且相邻排序的综合评价值梯度明显,有利于更直观地区别灌区灌溉用水效率的高低。     

基于主成分分析的蓝莓果实质地品质评价

为完善蓝莓果实质地品质评价体系,应用物性分析仪整果穿刺和质地多面分析法对22个蓝莓品种的果实质地品质进行测定,分析各质地参数间的相关性,并采用主成分分析法建立蓝莓果实质地品质优劣评价模型,对22个蓝莓品种的果实质地品质进行综合评价。结果表明,代表蓝莓果实质地品质的10个质地参数均存在品种间差异,其中品种间果皮破裂距离、果皮脆性、果皮韧性、果实硬度、粘附性、咀嚼性和回复性差异较大,果皮强度、弹性和内聚性差异较小。蓝莓果皮破裂距离与果皮强度、果皮韧性呈极显著正相关,果皮脆性与果皮韧性、果皮破裂距离呈极显著负相关,果实硬度与果实弹性呈显著负相关,咀嚼性与果实硬度、粘附性、弹性呈显著正相关,回复性与内聚性呈极显著正相关。采用主成分分析法建立了蓝莓果实质地品质综合评价指数模型,筛选出综合评价蓝莓果实质地品质的核心指标:果实硬度、果皮脆性和果实回复性。果实质地品质优良的参评蓝莓品种依次为大粒蓝金、克瑞顿、布莱登、陶柔、夏普蓝、莱格西、奥尼尔、泽西、米德、双迪。本研究结果为高品质蓝莓品种选育和良种采后储运、加工及销售提供了重要参考。     

基于主成分分析和模糊数学的黄河小浪底水质监测与评价

[目的] 监测了黄河小浪底水库南山、大横岭、桐树岭3个断面,分析了黄河小浪底水库水质现状及潜在污染来源,以期为其环境改善提供帮助。[方法] 根据3个断面的水质实测数据,采用主成分分析选择主要评价因子,运用模糊评价法对水库水质进行评价。[结果] 通过主成分分析得到6个主要水质因子,分别是溶解氧（DO）、五日生化需氧量（BOD₅）、氨氮（NH₃-N）、总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸盐指数（COD_Mn）。其中DO和BOD₅属于Ⅰ类水,其值分别在3.8~12.8 mg/L和0.9~1.7 mg/L之间;NH₃-N介于Ⅰ类水与Ⅱ类水之间,其值为0.03~0.72 mg/L;TN超过Ⅴ类水,其值在2~4.88 mg/L之间;TP和COD_Mn属于Ⅱ类水,其值分别在0.02~0.05 mg/L和1.8~2.7 mg/L之间。通过模糊综合评判法得到水库主要污染物为TN和TP,水质整体属于Ⅲ类水,达到了水质要求。[结论] 通过主成分分析与模糊综合评价法发现,小浪底水库水质基本满足要求,但存在TN和TP污染风险。     

主成分分析和聚类分析在花卉栽培基质配方选择中的应用

基质栽培是工厂化无土栽培的一个重要分支。结合牡丹品种胡红牡丹的生产实际,采用多元统计中主成分分析法、聚类分析法,对14种栽培基质配方进行了优劣等级的划分。首先确立胡红牡丹的农艺指标体系,然后用主成分分析法对指标体系进行筛选,接着用聚类分析得出基质配方的优劣等级,最后就各优劣等级进行了概述。     

山东省农村可持续发展综合评价与分析

农业可持续发展是近年来研究的热点,而对农村可持续发展的研究相对较少。本文运用20个农村可持续发展指标对1990—2002年山东省农村可持续发展能力做了定量评价,并同时分析了农村资源与环境条件、农村经济、农村社会及农村再生产各子系统的可持续性,探讨了山东农村可持续发展中的问题,最后提出建议与对策。