结合变异系数法和机器学习模型的棉花长势监测

为了更加准确地获取棉花关键物候期的长势信息,本文首先通过棉花制图指数提取棉花种植区域;然后利用变异系数法将反映棉花长势的株高、SPAD值、叶片湿重、叶片干重与叶面积5种指标构建为一个综合长势指标,即棉花长势指数(FBCGI);最后选取最优特征变量,结合随机森林模型构建棉花长势反演模型。结果表明:①棉花总体分类精度达到81.65%;②与5种单一长势指标相比,构建的FBCGI与植被指数的相关性更高;③基于最优特征变量和随机森林模型构建的棉花长势监测模型,在建模集和验证集中的R 2和RMSE分别为0.74、0.07和0.51、0.10。研究结果可为棉花长势监测提供重要参考。

采煤对露天煤矿土壤理化性质及可蚀性影响

【目的】为研究干旱区露天煤矿开采活动产生的煤粉尘对周边地区土壤理化性质及土壤可蚀性的影响。【方法】选取具有代表性的新疆准东煤田红沙泉煤矿为研究区,在排土场、堆煤场、矿区2000 m以内采集土壤样品,分析土壤理化性质并计算可蚀性因子(EF)值,探讨土壤理化性质与(EF)值的关系并分析两者的空间分布规律。【结果】(1)煤粉尘沉降对土壤各项理化性质产生不同程度的影响,其中有机质影响最显著,随距离呈现由高到低的指数分布。排土场表层土壤颗粒结构与其他采样点有显著差异,土壤表层砂粒含量明显减少,土壤黏粒含量明显增加。(2)土壤EF值与土壤pH值、土壤全磷、土壤砂粒含量均呈极显著(P<0.01)的正相关关系,与土壤有机质、土壤黏粒、粉粒含量呈极显著(P<0.01)的负相关关系。相关性大小排序依次为pH>黏粒>有机质>砂粒>粉粒>全磷>碳酸钙>全盐>容重>全氮。(3)采煤活动形成的堆煤场和排土场对土壤可蚀性起到降低作用。土壤EF值在堆煤场处达到最低值,煤矿区土壤EF值也明显小于周边地区。【结论】采煤活动对矿区周边土壤理化性质具有显著影响,进而降低土壤可蚀性。

露天煤矿废弃地植物根系抗剪强度试验

为探讨煤矿废弃地植被恢复时的保水固土效果,分析根-土复合体含水率和含根量对抗剪强度的影响机制,比较含水率和含根量对土壤黏聚力和内摩擦角的作用效果,从而为煤矿废弃地的生态修复提供理论依据。以新疆呼图壁县西沟煤矿废弃地为研究区,选取黑麦草、披碱草、新麦草、高羊茅、早熟禾、冰草和紫羊茅7种植物进行根-土复合体的抗剪强度试验,并测量其土壤含水率和含根量。结果表明:根-土复合体的含水率和含根量主要通过影响土壤黏聚力来影响抗剪强度,对内摩擦角的影响并不显著;多数根-土复合体的土壤黏聚力随含水率增加而减小(除紫羊茅),随含根量的增加而增大;抗剪强度与法向压力呈线性相关关系,但不同根-土复合体随法向压力的增加抗剪强度的增量不同,抗拉强度的大小表现为高羊茅>冰草>早熟禾>紫羊茅>黑麦草>披碱草>新麦草。该研究结论为:高羊茅和冰草具有良好的土壤加筋作用和固土性能,黑麦草和早熟禾能够更好地适应研究区环境,且具有较强的抗拉性能,可以作为研究区生态恢复的优选草种。

土壤结皮面积与结皮分布对风蚀影响的风洞模拟研究

土壤结皮在干旱半干旱地区广泛分布,是影响风蚀的重要因素。以准噶尔盆地东部矿区周边表层土壤为对象,通过控制土壤结皮率和结皮分布,利用风洞试验结合土壤风蚀传感器,对不同土壤结皮和风速条件下土壤风蚀量、风沙流结构、土壤颗粒释放的变化特征进行研究。结果表明:(1)风蚀量随风速增加显著上升,随土壤结皮率增加显著下降。均匀分布的结皮风蚀量整体低于集中分布的结皮;(2)跃移高度随风速增加而增加,高度在0~3 cm的收集物占总收集量的80%左右。14 m/s的风速能够使土壤发生跃移,而土壤结皮率达到50%能够有效抑制土壤颗粒跃移现象;(3)颗粒碰撞的数量与能量随风速的增加而增加,随结皮率增加而减少;首次出现颗粒碰撞时的风速随结皮率的增加而增加;颗粒碰撞的数量和能量在风速持续增加的时间段内增加至最大值,在风速稳定后开始下降,120 s左右降低至稳定值,随后不再发生明显起伏,在风速下降时间段内不发生颗粒碰撞。

胡杨冠下土壤化学计量特征

【目的】研究干旱区稀疏胡杨冠下裸地土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征,对揭示胡杨冠下土壤养分变化规律及保护荒漠生态系统具有现实意义.【方法】利用地统计学方法,在艾比湖湿地自然保护区选取10棵胡杨为研究对象,在胡杨冠幅内外采集0~5(表层),5~10(中层),10~15 cm(深层)土壤样品,对其有机碳(SOC),全氮(TN),全磷(TP)和C∶N∶P化学计量比进行分析.【结果】在胡杨冠下,土壤养分从胡杨根部向冠幅边缘递减,表层向深层递减.C∶P和N∶P受C、N含量影响,呈现出极显著正相关;C∶N∶P化学计量比之间,仅C∶P与N∶P显著性相关,其他计量比之间无显著相关性.C、N及C∶N∶P计量比在胡杨根部与冠幅外存在显著性差异,而P在冠幅内外差异性不显著;在不同土层深度上,C、N、P及N∶P具有显著性差异.【结论】胡杨冠下裸地内土壤养分从冠内向冠外递减,从表层向深层递减,化学计量特征在不同空间分布上具有显著差异.