艾比湖流域不同土地覆盖类型土壤养分高光谱反演模型研究

土壤养分影响着土壤的质量,也影响着植被、农作物等的生长。为快速准确地估测艾比湖流域土壤养分状况,选择艾比湖流域精河县作为研究区,以精河县内不同地表覆盖类型土壤为研究对象,基于实地采集的75个土壤样品的室内ASD Field Spec3实测光谱数据和3种光谱变换形式,利用10 nm间隔重采样进行去噪处理,再结合多元逐步回归法(SMLR)、偏最小二乘法回归法(PLSR)、人工神经网络法(ANN)分别建立土壤养分预测模型,以探索最优模型。结果表明:土壤实测光谱的一阶微分、二阶微分变换形式能显著提高光谱与土壤养分之间的相关性,尤其是一阶微分变换与土壤有机质和全氮的相关性最高分别达0.87和0.91,光谱变换技术能显著增强土壤养分与高光谱之间的敏感度,达到更好的建模效果;SMLR、PLSR和ANN这3种模型都具有良好的预测能力,其中,ANN建立的模型预测效果最好,二阶微分变换的ANN模型对有机质、全氮的预测决定系数(R2)分别为0.886和0.984,均方根误差(RMSE)分别为2.614和0.147,PLSR次之;全氮的预测效果明显优于有机质的预测效果,说明高光谱和全氮之间的敏感性更高。总体来说,光谱二阶微分变换形式的人工神经网络模型可以最精确稳定地完成土壤养分含量的快速预测,能够实现艾比湖流域的土壤养分空间分布状况和动态变化特征的动态监测。

干旱区景观格局演变及碳收支状况研究:以塔里木盆地为例

基于多源遥感影像,从景观格局和空间耦合的角度对塔里木盆地景观格局演变进行分析,并结合当地碳收支状况,分析景观格局演变对碳收支的影响。结果表明:(1)在气候变化和人类活动影响下,塔里木盆地植被状况有变好趋势,有林地、耕地面积明显增加,草地面积略微增加;(2)塔里木盆地碳收支状况良好,呈现碳汇状态,且碳汇能力逐渐增强;(3)以防沙固碳和输水导水为目的的人类活动改善了塔里木盆地生态环境,在气候变化背景下应进一步加大治理力度。

基于熵权物元模型的土壤养分评价:以新疆干旱区艾比湖流域人工绿洲为例

调查新疆艾比湖流域人工绿洲并按不同土地利用类型分层采集土样,以土壤有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、速效氮(AN)和速效磷(AP)、速效钾(AK)含量这7项土壤肥力因素为土壤养分评价指标,建立熵权物元(EWME)模型评价人工绿洲15个不同样地59个土样的土壤养分等级。结果表明,人工绿洲土壤养分总体处于极贫乏等级,TK和AK为土壤肥力优势因子,OM、TN、TP、AN和AP为限制因子,农业施肥应具有针对性;不同土地利用类型土壤养分状况不同,耕地养分含量最高,林地次之,这与人工干扰程度有较大关联性;整体而言,不同土层的养分水平变化不明显。在自然状况下,深层土养分含量高于表层土。在人为种植利用状况下,表层土养分含量高于深层土。评价结果符合当地的生产实际状况,EWME模型在人工绿洲土壤养分评价中具有较好的适用性。

镉质量浓度和鱼尺寸对罗非鱼积累和转移镉的影响

为研究尺寸和镉(Cd^(2+))质量浓度对罗非鱼积累和转移水环境中Cd^(2+)的影响,用室内培养的方法,选取4种尺寸的罗非鱼,设置不同质量浓度Cd^(2+)的暴露试验,分别测定其半致死率、Cd^(2+)积累量和对Cd^(2+)的转移系数以及罗非鱼的相对增长率.结果表明:不同尺寸的罗非鱼对Cd^(2+)的响应不同,其中,幼龄鱼的LC50浓度最低,体长为31.5±3.4 cm的罗非鱼LC50最高;低质量浓度Cd^(2+)(0.5 mg/kg)处理下,罗非鱼尺寸不同,相同鱼组织对Cd^(2+)的吸收积累量差异显著(P<0.05),而高质量浓度Cd^(2+)处理时,不同尺寸罗非鱼的同一组织对Cd^(2+)的积累量无显著性差异;除体长27.4±2.9 cm罗非鱼外,相同尺寸的罗非鱼Cd^(2+)转移系数都是低质量浓度显著大于高质量浓度(P<0.05);高质量浓度Cd^(2+)处理对各种尺寸罗非鱼质量增加的抑制率显著高于低质量浓度Cd^(2+)处理的抑制率.此外,不同Cd^(2+)质量浓度对相同尺寸的罗非鱼也产生不同的影响.因此,罗非鱼的尺寸和Cd^(2+)质量浓度都对罗非鱼积累和转移Cd^(2+)产生影响.

天山植被NPP时空特征及其对气候要素的响应

为探讨近十几年来新疆天山地区植被净初级生产力时空格局及其对气候要素的响应机制,基于资源平衡的观点和光能利用率的概念,利用改进的光能利用率模型估算2001—2013年天山植被NPP,利用RS和GIS技术逐像元分析天山植被NPP时空分布特征及其与气候要素的相关关系,进而了解天山地区植被NPP对气候变化的响应机制,为天山地区生态环境保护和管理提供科学依据。具体方法包括:(1)将2001—2003年新疆地区MODIS-NDVI月产品数据、天山26个气象台站插值数据和2005年土地利用-覆盖数据进行预处理后作为参数输入到CASA模型中,估算出13 a天山地区植被NPP;(2)通过与其他研究NPP模拟结果进行对比,验证该文所采用的模型的模拟精度。研究结果表明,天山地区植被NPP总体呈西高东低,由北向南递减的空间分布特征;13 a平均植被NPP(以C计,下同)和NPP总量分别为156.63 g·m-2·a^(-1)、93.2 Tg·a^(-1)(1Tg=1012 g);2001—2013年天山植被NPP总体呈缓慢增长趋势,NPP快速增长区零星分布在天山北坡的林地和耕地区,增长速率为25~55 g·m^(-2)·a^(-1),草地NPP总量波动较为明显,林地和耕地NPP总量呈缓慢上升趋势,而荒漠NPP总量波动趋于平缓;植被NPP与年降雨量、年均温的平均相关系数分别为0.383和-0.189,天山地区植被NPP与年降雨量的相关性更强,降雨量是影响天山植被NPP的重要因子;不同类型植被NPP对气候要素的响应情况存在明显差异:天山林地、草地和荒漠植被NPP主要受降雨量影响,而耕地植被NPP同时受到降雨量和气温的限制。

植被-地温指数(NDVI-LST)在新疆干旱监测中的适用性

采用MODIS归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)和地表温度(Land Surface Temperature,LST)产品数据分析新疆2000—2015年生长季3阶段NDVI与LST的时空变化特征及相关关系;利用多元线性回归方法分析不同时期影响NDVI-LST相关关系的气象因子;并按不同土地覆盖与土地利用(Land-Use and Land-Cover Change,LUCC)类型分析NDVILST相关关系时空变化特征。结果表明:(1)生长季3时期LST与NDVI均存在显著相关关系,可利用两者的特殊关系进行干旱评估。(2)不同时期气象因子对NDVI-LST相关关系影响程度不一;并且不同LUCC类型的NDVI-LST相关关系也存在明显差异。(3)在生长季中期利用植被健康指数(Vegetation Health Index,VHI)对新疆大部分地区的植被健康和干旱进行监测是可行有效的,而初期与末期的干旱评估需要利用其他干旱指数进行补充研究。

影响杭州人体舒适度的城市因素分析

城市的热环境与城市因子之间有某种必然的联系,为了研究两者之间的关系,本文以人体舒适度为研究视角,分析影响人体舒适度变化的主要城市因子。该研究首先采用了热气候指数法计算1980—2017年杭州夏季高温不舒适日数,并统计其变化趋势。运用熵权优化的灰色关联度模型,确立各影响因子的权重,分析城市化因子与高温不舒适日数之间的关联关系。结果表明:(1)38年来,杭州高温不舒适日数的平均为30.6d,气候倾向率为6.87d·(10a)^-1、呈现显著上升趋势。年代际变化特征表明,高温不舒适日数主要集中在7、8月,并在1992—1993年高温不舒适日数发生由少到多的突变。(2)灰关联熵结果显示,在十二个指标因子中,第二产业占地区生产总值比重所占权重最大,公路客运量所占权重占第二位,所占权重最小的是人口密度。(3)公路客运量和第二产业占地区生产总值比重与高温不舒适日数的关联度均成强度相关联,而园林绿地面积、建成区绿化覆盖面积、人口密度等剩下的十个因子均成中度相关联。综上所述,灰色理论在多因子关联系统预测中具有优越性,能够有效分析影响高温不舒适日数的主要城市因子,在实际应用中具有一定价值。

基于高光谱反射特性的土壤全氮含量预测分析

随着高光谱遥感技术的快速发展,光谱技术已经在土壤理化性质、土壤养分等预测研究中得到了广泛应用。通过土壤高光谱反射率及其变形全氮含量的相关性,提取土壤光谱特征波段;采用多元回归和偏最小二乘回归法对全氮含量进行预测分析。结果表明:土壤光谱一阶微分显著提高了全氮与高光谱之间的敏感度;在多元逐步线性回归模型和偏最小二乘回归分析法建立的模型中,二者均能较好地进行预测,但在偏最小二乘模型中,反射率二阶微分的预测模型最高达到0.956,总均方根误差最低为0.045。其模型的稳定性和预测精度优于多元逐步线性回归所建立模型,可以更好地快速预测土壤全氮,为土壤质量的评价提供数据基础,也为研究土壤退化地区的预测与防治提供信息,对未来农业的发展具有重要意义。