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。     

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。     

应用主成分分析和聚类分析评价不同施肥处理条件下新垦淡灰钙土土壤肥力质量

通过定位试验与室内分析,研究了新垦淡灰钙土的化学、物理、生物学性质,并从中挑选出10个能反映土壤肥力质量特性的定量因子,作为评价指标,采用主成分分析,对淡灰钙土开垦前以及开垦后不同施肥处理进行了综合评分,然后用欧氏距离最短距离法对其进行了聚类。结果表明:淡灰钙土经过开垦、灌溉、种植农作物,土壤肥力质量提高;开垦后不同施肥处理比较,单施有机肥与有机肥配施化肥土壤肥力质量较高,N、P以及与其他化学肥料配施次之,单施N肥与不施肥较差。     

基于主成分分析的沈阳地区水稻土镉污染修复剂修复效果评估

土壤是人类赖以生存发展的重要资源,但目前我国的土壤重金属污染问题带来的威胁日益加重。为了比较不同类别的修复剂对于镉污染水稻土的修复效果,通过盆栽培养实验,研究了以含磷物质、碳酸钙、生物炭、贝壳粉以及巯基化天然矿物为主要成分的六类重金属土壤修复剂在不同的用量条件下对水稻土土壤特性、重金属镉的生物有效性及作物中重金属含量等三个方面的影响。利用主成分分析的多元统计学方法将具有较高相关性的众多评价指标在保证原始数据信息损失最少的情况下用三个综合评价指标取代,客观确定指标权重并进行综合得分排序分级。结果表明,六类修复剂均可显著降低水稻土镉的生物有效性,降低稻米中镉的含量。根据评价结果得出主要成分为碳酸钙的修复剂效果为最佳,主要成分为生物炭的修复剂与主要成分为含磷物质的修复剂次之,巯基化天然矿物的修复效果最差。     

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-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。     

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。     

Application of nested analysis of variance in mapping procedures for land evaluation

Abstract. Assuming that other sources of error can be neglected, the reliability of a land suitability classification depends on the homogeneity of physiographically delineated map units with regard to land qualities. The map unit homogeneity of a small area in France was estimated using 64 observation points, arranged according to a nested sampling scheme, followed by nested analysis of variance.
The analysis shows that in this area map units are too heterogeneous to accept the suitability classification as being completely reliable. However, alternative procedures using methods of optimal interpolation to map gradual change within the physiographic units are too expensive at a mapping scale of 1:25000 or smaller. It is not possible to produce completely accurate suitability maps at smaller scales. However, incorporating nested sampling and analysis of variance as standard procedures in land evaluation surveys costs little effort and yields at least an estimate of map accuracy and reliability of the suitability classification.     

主成分分析方法在长期施肥土壤质量评价中的应用

以长期定位试验玉米季成熟期6种土壤微生物活性和9种土壤化学性质指标组成的土壤生物肥力性质为评价指标对不同施肥条件下的土壤质量水平进行主成分分析。结果表明,经18年连续不同施肥处理后,各土壤性质在处理间均产生显著差异,但各土壤性质在处理间的变化趋势并不完全一致。上述15个土壤性质指标最终可以用两个主成分来综合表征土壤质量,其中有机C、全N、碱解N、pH值、微生物生物量C、微生物生物量N、脲酶、转化酶、FDA酶和脱氢酶活性等10个土壤性质在第一主成分（PC1）上有较高因子负荷;全P、全K、速效N和速效P在第二主成分（PC2）上有较高的因子负荷。同时各施肥土壤质量水平在主成分1上的分异程度大于主成分2。根据两个主成分的综合得分结果显示,长期不同施肥土壤质量水平高低依次表现为OM＞1/2OM＞NPK＞NP＞PK＞NK＞CK。     

主成分分析在大棚土壤重金属元素区域分异特征的应用

以云南省设施栽培面积最大的6个片区的设施土壤为研究对象,运用主成分分析方法对大棚土壤重金属元素进行区域分异特征的研究。结果表明:按照主成分分析方法,云南设施土壤将被划为两大片区高亲硫元素区和高铁族元素区。按照地域区划,昆明地区的官渡、呈贡、红河属于高铁族元素区;保山、曲靖、玉溪属于高亲硫元素区。相关分析表明:1)铁族元素间的相关关系达到极显著水平;2)亲硫元素的相关关系不如铁族元素,各种元素间的相关关系只达到显著水平;3)亲硫元素与铁族元素之间呈正相关,但未达到显著水平;4)Cd与亲硫元素、铁族元素均达到显著相关水平,但与亲硫元素中达到极显著水平的占总量的33%,而与铁族元素均达到极显著相关;5)Hg与大多数元素之间一般为负相关关系。     

基于层次模糊物元模型的承接产业用地空间适宜评价

如何立足产业转移、生态环境及用地开发战略高度,科学甄别承接产业类型及其用地空间布局,对于中西部地区尤其重要。以承接产业典型代表池州市域为研究对象,基于区位商和比较劳动生产率双重视角,构建产业转移判识模型,判识区域承接产业类型;从自然生态、基础设施、开发程度、开发效益4个准则层,构建产业用地空间适宜评价指标体系及其经典域、节域,综合运用层次分析法及模糊物元分析法,借助Matlab7.0、Arc GIS、Excel等数理软件,评价不同产业类型用地适宜程度,科学指导产业用地空间布局,促进区域土地资源开发与产业协调发展。研究表明:池州市产业区位商最大值、最小值分别为10.5421、0.0315,产业集聚度相对较高,而比较劳动生产率整体偏低,大于1仅有5个行业类型;结合矿产资源、生态资源、旅游资源等三大核心资源,判识未来承接及培育发展矿物采选业、纺织服装业、设备制造业、木材家具业及食品加工业5类产业;市域各类产业用地适宜普遍较低,且区域差异很大,较高集中分布市辖区和涓桥镇、乌沙镇、东流镇、香隅镇等沿江城镇带,以及围绕青阳县城周边的蓉城镇、陵阳镇、新河镇等集中连片区,而其他区域均较低;承接产业及工业发展空间走廊仅限于市辖区及沿江城镇带,其他区域以自然生态环境为主,不适合大规模国土空间开发,只能适当发展旅游、生态农业等绿色环保产业。     

基于品质主成分分析的温室番茄亏缺灌溉制度

为了寻求温室番茄优质高效的亏缺灌溉制度,以温室冬春茬不同收获批次的番茄为试验材料,应用主成分分析法对番茄品质进行综合评价,并结合实际商品产量,提出平均品质综合主成分的概念,以此作为番茄综合品质的评定指标。结果表明,品质综合主成分可以代表88.41%的品质变异信息,且服从正态分布,具有较好的代表性与客观性,可用于番茄的品质评价。在番茄开花和果实膨大期采用1/3对照灌水量处理,其余阶段正常灌水（NSN）,即全生育期灌水12次,灌溉定额为196 mm时,番茄产量降低不明显,平均品质综合主成分最高,总体经济效益较好,同时节约灌水56?mm,应作为温室冬春茬番茄产量与品质相协调的亏缺灌溉制度。     

山东省土地适宜性空间分析及其优化配置研究

基于山东省自然、社会、经济统计资料及图形资料,运用GIS地理空间分析方法,对山东省土地适宜性进行评价,同时对区域土地资源自然质量指数、土地资源综合适宜度、相对适宜度进行研究。通过对适宜评价图和利用现状图的空间叠加,计算、分析了待调整土地资源的多度及重要值。以土地资源空间分析为基础,多度、重要值为依据,进行土地资源空间优化配置。结果表明,优化后农用地减少10994.82 hm²,林牧用地增加13083.56 hm²,未利用地减少1438.83 hm²。     

聚类分析在测土配方施肥中的应用

对浙江省慈溪市2007 ～ 2009年2 043个耕地土样的有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量进行了聚类分析,将慈溪市耕地养分划成5个类型区,根据各类型区特点,提出了相应的作物配方施肥建议.