基于GIS和RS的玛纳斯河流域土壤盐渍化敏感性动态评价

土壤盐渍化是威胁干旱区土壤安全的重要敏感机制之一。本研究以土壤盐渍化形成机制的基础数据集为基础,运用RS和GIS技术对1989年、2000年和2015年的土壤盐渍化敏感性进行评价及动态分析。结果表明:(1)土壤盐渍化高敏感性主要分布在荒漠区和冲积洪积扇扇缘的泉水溢出带,极敏感性分布于玛纳斯湖周围和灌区的部分区域;(2)1989—2000年中度敏感转化为高度、轻度敏感的面积分别为3 342.10、1 910.27 km~2,高度敏感转化为中度、极敏感性的面积分别为1 076.64、1 098.33 km~2。2000—2015年中度敏感向轻度敏感转化了1 410.68 km~2,高敏感向中度敏感转化了2 713.74 km~2;(3)玛纳斯河流域冲积洪积扇扇缘区域和水库周围土壤盐渍化敏感性较高,应加强水资源管理和盐渍化治理;(4)1989-2015年中度敏感性和高度敏感性相互转化较为剧烈,中度敏感的变化呈"V"形,减少大于增加;高度敏感变化呈倒"V"形,减少大于增加,极敏感的面积加了1.9%。土壤盐渍化生态有所改善,冲积洪积扇扇缘盐渍化改善明显。本研究对区域土壤资源安全保护和持续高效利用有重要意义。     

新疆玛纳斯河流域绿洲景观生态脆弱性时空分异

以2000年、2005年和2014年3期Landsat TM影像为基础数据,运用景观敏感度和景观适应度指数构建景观生态脆弱度评价模型,采用空间分析方法和统计学方法研究其时空分异特征以及空间关联格局,结果表明:(1)2000—2014年,耕地、建设用地和未利用地增加、林地减少较快,水域和草地缓慢减少,流域景观生态脆弱性呈上升趋势。其中,2005年以后脆弱性上升明显,结构性因素对景观格局变化的影响逐渐增大,但非结构性因素始终居于主要地位。(2)流域景观生态脆弱性具有高度的空间自相关性,表现为明显的空间关联性和空间依赖性,呈高-高集聚和低-低集聚、趋同空间正相关格局。(3)脆弱性空间分异较为显著。2000年以较低和中等脆弱区为主,两者所占面积比例为57.36%,较高和高脆弱区分布在西北部;2005年大部分地区处于较低和中等脆弱区,流域中下游较高脆弱区向东部延伸;2014年脆弱度水平明显增大,高脆弱区所占面积比例为10.9%,较高和高脆弱区向中游以及中上游扩张,城市空间扩张和建设用地扩大是导致脆弱度增大的主要动因。(4)中上游脆弱性空间扩张强度、方向、趋势与中下游脆弱性变化密切相关,说明人工绿洲建设进入高强度集聚规模和大规模生态外部性的空间发展阶段,应加强全流域统筹、全要素规划、全过程管理的生态建设与重构。     

基于DEM的天山山区气温时空模拟研究北大核心CSCD

山区气温主要由太阳辐射决定,在地球表面的分布与区域地形特征密不可分（特别是山区）。采用GIS分析技术,借助DEM和气温观测数据等,在传统气温统计模型的基础上,利用地形的坡度、坡向、地形遮蔽度等因子进行山区气温空间小尺度模拟修正,构建了分布式山区地形修正模型。结果表明,该修正模型模拟效果优于常规气温统计模型;天山山区气温分布规律和趋势与其他方法研究结果一致,温度空间分布差异以冬季最小,夏季最大;气温垂直递减率季节变化为：夏季〉春季〉秋季〉冬季,冬季在1 000-2 000 m之间存在明显逆温现象;气温随坡度的变化率表现为在0°-15°地形上较为剧烈。该修正模型为山区任一地域单元气温空间分布的较高精度计算提供了一种可行的方法,对山区气温模拟和生态水文过程等相关研究具有一定的参考价值。     

基于ITS和cpDNA序列的梭梭和白梭梭物种分化

【目的】基于nrDNA和cpDNA 2种基因,探讨中国同域分布的梭梭和白梭梭的物种分化,分析2种基因的单片段及其片段组合对2种植物的物种鉴别力,并分析生态位分化的程度及其对物种进化的影响,为梭梭和白梭梭的系统发育和谱系地理等研究提供基础数据。【方法】基于2个nrDNA序列(ITS2、ITS1-ITS4)和3个cpDNA非编码区序列(trnS-trnG、rps4和trnV),对古尔班通古特沙漠南缘同域分布的梭梭和白梭梭共30个个体进行序列分析;利用距离法(基于Kimura 2-parameter)研究2种植物的遗传分化;基于贝叶斯方法分析个体间的分子系统关系;并利用距离法、系统发育树法、BLAST比对法和诊断特征法评价ITS和cpDNA的单序列及其组合对2种植物的物种鉴别力。在此基础上,利用生态位分析软件ENMTools V1.4定量分析梭梭与白梭梭生态位分化的程度。【结果】1)对于梭梭和白梭梭,2个ITS序列拼接比对的总长均为1 117 bp,G+C含量平均分别为34.74%和34.82%,总的信息位点数分别占片段总长的2.33%和1.43%; 3个cpDNA序列拼接比对的总长均为2 344 bp,G+C含量平均分别为59.62%和59.39%,信息位点数分别占片段总长的0.68%和0.43%。2)基于ITS和cpDNA序列组合构建的贝叶斯系统发育树都表明梭梭和白梭梭各聚为一支。3)基于ITS和cpDNA序列组合计算的2种植物的种间最小遗传距离均大于种内的最大遗传距离,并且种间种内都存在1个明显的距离间隙,表明本研究所用的ITS和cpDNA的序列组合可以作为鉴定梭梭和白梭梭的DNA条形码序列。4)基于4种方法评价的ITS和cpDNA序列对梭梭和白梭梭的物种鉴别力表明:2个ITS的单序列及其序列组合的鉴别率均为100%; cpDNA序列中,rps4的单序列及其与trnS-trnG,trnV的两两序列组合的鉴别率均为0,而trnS-trnG,trnV的单序列及其序列组合,以及trnS-trnG+trnV+rps4组合的鉴别率均为100%。5)生态位参数D值和I值的观察值和一致性检验的模拟值都集中在0.65和0.90左右,表明梭梭和白梭梭的生态位分化不明显。【结论】基于ITS和cpDNA序列组合,梭梭和白梭梭物种间的遗传分化明显,分子系统关系清楚; ITS和cpDNA序列组合都可以作为鉴定梭梭和白梭梭的DNA条形码序列;梭梭和白梭梭的生态位分化不明显,说明生态因素很可能对2种植物的分化与进化没有起到明显的作用,2种植物很可能也具有相近的进化历史。本研究的结论可以为梭梭和白梭梭的系统发育、遗传和进化研究提供重要的理论依据和数据支撑。     

暗管与竖井排水工程改良新疆盐渍土的设计与效果评价

为探讨干旱区盐渍化农田水利改良措施的可行性,在新疆玛纳斯河流域安集海灌区进行了田间暗管与竖井排水工程试验,分别在距离暗管0.5 m（P1）、7.5 m（P2）,距离竖井0.5 m（S1）、30 m（S2）和60 m（S3）,以及未铺管区（CK）域设置7处观测区,评估农田排水措施在盐渍土改良期间的排水功能、土壤脱盐效果,同时监测棉花生长与地下水位动态。结果表明：5 a排水改良期间,0～80 cm深度土壤含盐量的总体降幅达到29.2 g/kg,棉花干物质量和籽棉产量年际增幅分别为22%和28%,浅层地下水位年际降幅1.16 m;改进的暗管与竖井协同排水相比单独应用暗管排水量与地下水位年际降幅分别增加了118%,进一步减少了盐分淋溶时期的深层渗漏量。研究结果可为干旱盐渍区的水土资源合理利用提供科学和理论依据。     

玛纳斯河流域生态环境质量时空分异评价

利用3S空间分析和地学统计分析方法,选取植被覆盖度、坡度、土壤等归一化生态指数,采用生态要素及功能叠加的转移矩阵模型,研究了新疆玛纳斯河流域生态要素及环境质量时空分异规律。研究得出:①总体上玛纳斯河流域仍保持山地、绿洲、荒漠的空间分异格局,生态环境整体质量较差,但转好趋势明显,城乡建设格局变化决定着局地环境动态演变。②人工绿洲、山前缓冲区生态质量最好但变化较快,农田内部的盐渍化虽然得到很好控制,但大量盐分被排入下游及周边,对自然绿洲造成新的危害。中山林草带植被覆盖、土壤恢复、水土保持较好。③2000-2008年流域生态环境质量缓慢好转,其中以生态环境质量由差转中为主,集中在古尔班通古特沙漠,虽然绿洲-荒漠过渡带生态恢复明显,但高山冰雪带不断萎缩;2008-2016年流域生态环境质量明显转好,其中以生态环境质量由中变良为主,集中在山前缓冲区,虽然山地-绿洲过渡带生态改善进程加快,但高山冰雪带仍持续退缩。     

TRMM偏最小二乘降尺度降水模型在新疆不同地貌的适应性

高分辨率降水数据有利于客观描述区域降水时空分异特征,也可为区域生态和水文等过程高精度模拟提供重要参数。该研究旨在研究采用偏最小二乘法降尺度方法提高热带降雨测量卫星(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)数据空间分辨率用于新疆不同地貌区降水量估算的可行性。基于多源遥感数据和气象站点数据,引入相对湿度、NDVI、地形和经纬度等地理环境因子,构建偏最小二乘法降尺度模型,使遥感数据的空间分辨率由0.25°×0.25°(27.5 km×27.5 km)提高至250 m×250 m,模拟对比降尺度前后降水量估算精度差异,并探讨新疆降水时空分布特征及其对地形地貌的响应规律。结果表明:1)相比TRMM原始数值,由偏最小二乘法降尺度模型修正后的降水量与气象站点数值的拟合度显著提高,其决定系数(R~2)由0.74提高到0.85,均方根误差降低了0.26mm,较好解决了原始数据低值高估和高值低估等问题;用乌鲁木齐河流域不同海拔高度和地形地貌区站点实测值验证该模型,发现修正后的所有站点其精度均有提高(R~2从0.06～0.91提高到0.39～0.95,均方根误差从0.20～0.44 mm降低到0.18～0.40 mm),表明了该模型在不同海拔和地形地貌区降水分异刻画的可靠性及大尺度推广的可行性。2)研究期内各地形地貌区的年降水量排序为中高山、极高山、高山、低山、中山、平原、盆地;中高山及以上山区降水集中发生在6-9月,低海拔山区及平原区的降水较多发生在5-8月,但年内降水量分配较均匀。新疆降水呈"北多南少"的空间分布格局特征,各山体(山群)均存在2个较明显的降水峰值区,但各山体绝对高度和规模不同,以致峰值区的海拔也不尽相同。研究结果可为气象站点稀缺区域的降水数据提供有益补充。     

天山北坡土地利用景观格局动态变化及驱动机制分析

以1990年、2000年和2010年3个时期的土地利用覆被数据为基础,在Arcmap和Fragstats 3.4软件的支持下,利用景观格局指标分析了天山北坡的景观格局现状和动态变化,并利用相关性定性分析和主成分定量分析2种方法分析了引起这种变化的驱动力。结果表明,1天山北坡1990~2010年土地利用类型变化显著,荒漠、耕地、城乡建设用地面积不断增加,草地、水域以及林地面积都出现了不同程度的减少。2斑块形状总体趋向于不规则与复杂,景观的多样性指数和均匀度指数降低,各景观类型所占比例差异增大,景观斑块的破碎化程度增强。3在基于相关性分析的定性分析中,影响天山北坡景观格局变化的因素主要包括气候因子、人口因子以及经济因子;其中,气候因子主要影响着草地、水域、林地等天然土地利用类型的景观格局,而人口因子和经济因子主要影响着耕地以及城乡建设用地的景观格局动态变化;在基于主成分分析的定量分析中,自然驱动的贡献率小,人文驱动的贡献率大。     

基于无人机高清影像的棉花苗期长势监测及后期长势预测

棉花长势对其产量有重要影响，对3～4叶期棉花长势进行监测并对后期长势进行预测，有利于棉花的田间管理和提高最终产量。本研究利用棉花3～4叶期无人机高清影像进行试验，首先利用绿叶指数(green leaf index,GLI)对棉花苗期影像进行分割，利用ENVI 5.6软件中的农业工具包对棉花幼苗进行提取；然后根据棉花幼苗的直径范围以自然断点法将棉花幼苗依次划分为一等苗、二等苗和三等苗；最后以305像素×305像素为单位面积，以单位面积内甲等苗数量占出苗总数的比例和出苗率乘积的大小实现对棉花后期长势优劣的预测。结果发现，在众多指数中，GLI指数对影像的分割效果最好，可以实现对棉花幼苗的有效提取。试验区共提取棉花37 123株，其中，一等苗11 091株，二等苗21 151株，三等苗4 881株。经不同尺度的重复检验，棉花幼苗的提取精度达95.7%;试验区3～4叶期棉花冠层的平均地表覆盖度为6.54%;长势预测评分结果与2期NDVI相关性的决定系数分别为0.756 9、0.662 1,均方根误差分别为0.077 0、0.900 1。本研究表明，利用棉花苗期长势结合出苗率可对后期长势进行有效预...     

沙枣中多酚类物质的提取条件研究

[目的]确定沙枣中多酚类物质的最佳提取工艺。[方法]利用超声提取法对沙枣中多酚类物质进行提取,通过单因素和正交试验,研究了甲醇、乙醇和丙酮3种溶剂对沙枣多酚的提取性能。[结果]丙酮对沙枣多酚具有较好的提取性能,料液比1∶12 g/ml,丙酮浓度50%,超声提取3次,每次30 min,在此条件下提取液中沙枣多酚含量为9.35%,提取率达95.70%。[结论]在最佳提取工艺条件下所提取的沙枣多酚含量最高,此最佳工艺条件正确可行。