基于功能分区与多聚类算法集成的耕地细碎化评价及整治

基于图斑尺度的耕地细碎化评价及整治有利于耕地布局优化,促进农业规模化与集约化发展。该研究以耕地图斑为基本评价单元,引入聚合分析来量化图斑间空间位置关系,围绕耕地细碎化内涵选取评价指标;运用热点分析和二步聚类算法来对研究区功能分区,在功能分区基础上,基于带轮廓系数的k-means聚类算法,评价耕地图斑的细碎化程度。结果表明：1）根据功能分区的聚类结果,新北区被划分为不显著区、连片规整区、离散复杂区;2）评价结果将新北区耕地图斑分为3类：类别一,离散破碎类,包含图斑17 332块,平均图斑面积过小,连片度低,图斑面积集中在0～10 000 m2,面积占比21.98%,连片度集中在1～4,主要分布在新北区中心区域;类别二,形状复杂类,包含图斑4 535 块,图斑形状复杂不规整,面积占比9.65%,形状指数集中在1.5～2.5,均匀分布在全区;类别三,连片规整类,包含图斑4 091 块,图斑集中连片、形态规整,面积占比68.37%,连片度集中在5～10,形状指数集中在1～1.5,主要分布在外围区域;并基于各类别耕地细碎化属性差异,提出相应的优化模式和整治意见。研究结果可以为耕地细碎化整治提供一定参考。     

基于两级选择性聚类集成的农用地整治时空配置分区

针对传统聚类算法易陷入局部最优、不兼顾地理空间的问题,该研究以湖南省怀化市为例,从生态敏感性、用地适宜性与整治迫切性3个维度建立分区评价指标体系,应用一种基于混合距离,同时具有聚类方案质量识别功能的两级选择性聚类集成方法对怀化市农用地整治进行时空配置。通过聚类运算,将怀化市300个聚类单元划分为：近期重点整治区、近期适度整治区、中期重点整治区、中期适度整治区和远期限制整治区5个类型,面积比例分别为9.05%、30.48%、22.58%、7.33%、30.56%,符合怀化现状条件;相较于传统聚类方法,两级选择性聚类集成方法具有聚类质量识别与兼顾地理空间的优势,且更适用聚类单元较多、属性空间复杂的情况。研究结果在客观上为未来土地整治工作与聚类方法的创新提供了可供借鉴的思路。     

水稻多组分双向反射模型的建立

在作物多组分双向反射模型的基础上，基于辐射传输原理和水稻群丛结构特征，特别是考虑水稻不同生长时期的特点，建立了水稻的多组分双向反射模型。模拟与实测结果的比较表明：模型基本上能反映水稻多组分反射光谱的角度分布特征，特别是较准确地模拟水稻不同生长期，不同太阳天顶角下，“热点”的右移和乳熟期前向反射中的反射高峰点。分蘖期和抽穗期，水稻冠层“热点”效应在水稻各组分的平均倾角约37°左右时达到最大，然后随平均倾角的增大，“热点”效应明显减弱。从数学的角度，模型计算值与实测值通过了t-检验，证明模拟值是可接受的。     

乌兰布和荒漠生态系统12种沙生灌木苗期的抗旱性

[目的]建立沙生灌木抗旱性评价指标体系,为沙区优良树种的筛选提供科学依据。[方法]以乌兰布和荒漠生态系统12种沙生灌木的2年生幼苗为材料,测定了7项水分生理指标,采用主成分分析和聚类分析对灌木抗旱性进行了研究。[结果](1)麻黄(Ephedra distachyaLinn.)、白刺(Nitraia tangutorum Bobr)及柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)的水势低于其他9种灌木;霸王(Zygophyllum xanthoxylon Maxim.)的束缚水含量和束缚水与自由水(Va/Vs)比值较高,分别为64.20%,3.3;沙木蓼(Atraphaxis bracteata A.Los.)、白刺及柽柳(Tamarix chinensis Lour.)的蒸腾速率显著低于其他9种灌木;梭梭(Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.)Bunge)与麻黄的恒重时间最长,均为144h;沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim.ex Kom.)Cheng F.)的残留含水率最高(44.80%)。(2)水势、Va/Vs值、残留含水率、束缚水、恒重时间、蒸腾速率6个指标对植物抗旱性的影响较大,累积方差贡献率达87.59%。[结论]依照抗旱性大小将12种植物分为三类,强抗旱灌木为麻黄;中抗旱灌木为梭梭、白刺、霸王;弱抗旱灌木为花棒(Hedysannn scoparium Fisch)、杨柴(Hedysarum mongolicum Turcz.)、柽柳、柠条锦鸡儿、沙冬青、沙木蓼、沙拐枣(Calligonum mongolicum Turcz.)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)。     

Effect of super absorbent polymer sodium polyacrylate on the bacterial community and associated chemistry of loessial soil

ABSTRACT

Super absorbent polymers (SAPs) have been applied as soil conditioners to reduce soil water loss, but there are few studies about how SAPs affect structures of soil bacterial community, and these associated chemical residues are uncertain. Treatments under different soil moisture conditions by application of sodium polyacrylate in repacked soil columns were used to investigate their effects on the soil bacterial community structures by Illumina MiSeq sequencing. Alpha diversity analysis showed that adding SAPs had an impact on bacterial diversity. On phylum level, adding SAPs significantly reduced the amount of Actinobacteria (1.9–2.4-fold), Bacteroidetes (1.1–2.1-fold) while increased the amount of Firmicutes (1.9–4.6-fold). At genus level, effects of SAPs on the soil bacterial community structures varied with the soil moisture conditions. Under water deficit, SAPs reduced the soil pH, which promoted the proliferation of Lactobacillus (9.9–29.1-fold), and acid production by these bacteria might further promote the reduction of pH, potentially inhibiting growth of Acidobacteria (1.3–1.8-fold) and Chloroflexi (1.6–2.3-fold). The pyrolysis analysis showed that some substances such as methanesulfonyl chloride, long-chain amides and esters, were only derived from water-saturated soil treated with SAPs, which might subsequently have negative impacts on the environment and associated agriculture.     

盐池不同保护及恢复措施对植物多样性的影响

该文以位于我国西北半干旱区的宁夏盐池县为研究对象,研究不同植被保护及恢复措施下植物群落结构及物种多样性。选取4类样地类型:分别为老封育区草地、新封育区草地、退耕地、天然草地。老封育区草地各项植物多样性指数均为4类样地类型中最低,可见,并不是封育年限越长,植被恢复生长效果就越好。退耕地的综合多样性指数及均匀性指数在4类样地类型中均较高,退耕还草是一种非常可取的植被恢复措施。     

基于能值分析的农业土地利用强度

随着城市扩张和人口的剧增,区域土地利用格局变化对农业系统产生影响,需要以一个共同基准对农业土地利用强度进行量化。该研究以北京远郊区县为例,将各种形式的社会经济数据用转换因子（能值转换率）转换到太阳能值,通过主成分分析（PCA）和聚类方法来识别研究区的农业土地利用强度的特征和分类。提取了4个农业投入强度分量和6个产出强度分量,并分别综合成投入强度指数和产出强度指数。通过K-means聚类将农业强度分成6类,其中低投入中产出、低投入低产出类型分别占研究区的34%和27%。研究结果表明,PCA为区域农业土地利用强度的总体评价提供了有效的指标,并且能值方法可以将分析数据统一到一个共同的标准,使得本研究的结果更具有可解释性。     

不同基因型水稻苗期氮营养特性差异及综合评价

氮肥过量施用,不仅造成氮肥大量流失,还增加了农业生产成本,对生态环境带来了巨大的威胁。筛选氮高效基因型水稻品种是提高氮素利用效率、降低环境污染的有效途径。本文利用营养液培养方法,研究了55个水稻品种(系)在相同供氮水平(40 mg·L~(-1))、不同供氮形态(NH_4~+-N和NO_3~–-N)条件下苗期吸收与积累氮素的差异。并采用隶属函数法将评价指标进行标准化,基于氮效率综合值,运用分层聚类热图分析,进行55个水稻品种氮效率类型的划分,为氮高效水稻品种的筛选提供依据。在NH_4~+-N和NO_3~–-N培养下,不同水稻品种的整株生物量、茎叶生物量、根系生物量、根系氮含量、茎叶氮累积量差异性显著,变异系数分别在0.69~0.80和0.57~0.74之间。通过因子分析发现,在NH_4~+-N和NO_3~–-N培养条件下的主成分情况相同,第1主成分由整株生物量、茎叶生物量、根系生物量、整株氮累积量、茎叶氮累积量、根系氮累积量决定,主要为反映植株的生物量及氮素累积量指标;第2主成分由不同器官的氮含量决定。综合水稻苗期氮素吸收累积变异特征及因子分析,将整株生物量、茎叶生物量、根系生物量、茎叶氮累积量作为水稻苗期氮高效综合评价指标。根据隶属函数法计算出的氮效率综合值和采用欧氏距离平方拟合的分层聚类热图,55个供试水稻品种可分为氮高效型、氮中效型、氮低效型3大类,分别占供试品种总数的10.91%、27.27%、61.82%。在NH_4~+-N和NO_3~–-N供应条件下,初步确定‘广两优3905’、‘甬优9号’、‘中籼2503’、‘Ⅱ优602’、‘两优766’和‘深两优1813’为氮高效型品种。     

美国山核桃总多酚与总黄酮含量及抗氧化活性

为研究不同种质美国山核桃中总多酚与总黄酮含量及抗氧化活性的差异,对29个美国山核桃种质脱脂种仁的总多酚、总黄酮含量及抗氧化活性进行测定和比较。结果表明,29个美国山核桃种质脱脂种仁的总多酚、总黄酮含量及抗氧化活性存在显著差异,其中ZL86号种质总多酚含量最高,为47.96mg GAE·g~(-1),且抗氧化活性最强;ZL65号种质总黄酮含量最高,为24.01 mg RE·g~(-1);总多酚、总黄酮含量均与抗氧化活性呈极显著正相关。聚类分析将29个种质分为2类:Ⅰ类包含18个种质,其总多酚含量、总黄酮含量和抗氧化活性均较低;Ⅱ类包含11个种质,其总多酚含量、总黄酮含量和抗氧化活性均较高。本研究为美国山核桃品种的选育提供了一定的理论依据。     

云贵高原岩溶地区生态气候类型区划

利用主成分分析和动态逐步聚类方法进行气候类型区划，较好地综合了多种气候，地理和生态因素，避免了只考虑了几个经验性气候要素作为区划指标的某些弊端，使区划结果更客观定量，更符合实际情况。