三江平原建三江地下水位下降区地面形变监测、评估与预测

三江平原地下水开采量随着水稻种植规模快速扩张而大幅增加,2021年水位相对1980年下降5~12 m,是否因此引发地面形变甚至地面沉降成为社会关注的问题。采用二等水准测量方法和比拟法,分析研究了三江平原建三江垦区地下水位降落漏斗地面形变现状与发展趋势及危险性。研究表明,研究区50个二等水准测量点2019—2021年连续3期测量数据对比发现,地表垂向形变量整体较小(最大-18.00 mm,平均变化速率-4.6 mm/a)。预测到2040年,地下水位降落漏斗中心水位埋深由2021年的19.88 m降至25 m左右,考虑到研究区“上粘下砂”的二元岩性结构,地下水位下降疏干的地层位于浅上部且厚度有限,地面沉降量仍较小,地质灾害发育程度弱、危险性小。本研究不仅回应了社会关切,也为进一步开展相关研究奠定了基础。

建三江水稻智慧农场技术创新与应用

针对水稻丰产、优质、绿色、高效目标及规模化、机械化、智能化生产需求,对建三江水稻智慧农场的实际案例和以实时感知、定量决策、智能控制、精确投入、智慧服务为特征的智慧农场技术模式进行分析,并围绕建三江水稻生产耕种管收等关键技术环节、综合性智慧农作技术应用与服务平台应用现状进行阐述,以期为智慧农场的发展与建设提供参考。

黑龙江垦区土地利用变化的生态价值损益分析--以建三江垦区为例

基于1989和2005年建三江垦区两期TM影像,在分析土地利用结构变化特点基础上,应用Costanza等对全球生态系统服务单位价值的计算方法,估算了研究区土地利用变化所引起的生态系统服务价值变化情况。结果表明:1989-2005年建三江垦区土地利用变化呈现耕地、林地、建设用地、水域增加,沼泽湿地和草地大幅度减少的"4增2减"趋势。土地利用景观格局的变化降低了生态系统的服务功能,使其生态系统服务总价值从586亿元/a下降到467亿元/a。评估垦区生态价值,并将其纳入区域环境与经济综合核算体系,对加快生态垦区的建设和完善垦区新农村建设规划,推进黑龙江垦区农业可持续发展具有指导意义。

垦区城镇化综合发展水平测度与比较分析——以建三江为例

农垦区聚落系统的形成和发展基于区域开发初期建立起的国营农场体系,农垦区的城镇化不同于普通农区的城镇化,是一种特殊的城镇化类型,有其独特的科学问题和学术价值。本文以三江平原农垦区中心城镇建三江为研究对象,从佳木斯市、鸡西市、七台河市和牡丹江市选取具有代表性的五个普通农区城镇(即富锦、虎林、穆棱、汤原及勃利)作为对比样本,以反映农垦城镇人口、经济、社会和服务功能等多方面特征,构建评价指标体系,基于改进的熵值法测度城镇化综合发展水平。

运用灰色关联分析法评价建三江垦区地下水水质的研究

地下水是自然环境的组成部分,人类活动会导致地下水质的变化。文章收集了建三江垦区地下水监测数据,采用灰色关联分析法评价其地下水水质。评价结果符合该地区地下水实际情况,并为井灌区地下水质的评价提供了依据。

水安全系统多变量迭代综合评价模型的应用

现有的水安全评价方法多为指标的加权和,忽略了指标间的相互作用对整个系统评价带来的影响。在证实水安全系统具有复杂适应性的基础上,基于复杂适应系统的4个特性和3个机制及其之间的相互关系,从各特性和机制协调度的角度出发,建立了水安全系统多变量迭代评价模型。该模型充分考虑了系统内部指标间的复杂非线性关系,评价结果更加科学、客观。对建三江地区水安全系统进行评价,结果与该地区实际情况相符,充分证实了该模型的可行性与有效性。

运用GM(1,1)模型预测建三江垦区地下水动态

地下水主要受天然因素和人为因素的影响。建三江垦区地下水利用程度较高,所以受人为因素的影响很大,基本上破坏了地下水在天然状态下的动态规律。为此,选择前进农场长观井资料,建立了GM(1,1)模型对其未来年份地下水埋深进行预测,为该区地下水合理开发利用提供科学依据。

建三江地区土壤氮磷生态化学计量空间异质性特征及其影响因素分析

土壤全氮(TN)、全磷(TP)及氮磷比(N/P)是衡量土壤肥力和土壤质量的重要指标,研究其空间异质性特征对土壤养分管理以及生态环境监测等政策的制订具有重要意义。本文通过土样采集和室内实验分析,结合地统计分析及地理信息系统(GIS)等方法,对建三江地区表层(0~20 cm)土壤中的氮、磷生态化学计量空间变异及影响因素进行研究。结果表明:土壤全氮、全磷以及氮磷比的均值分别为2.49×10^(-3)、0.81×10^(-3)和3.20。土壤全氮和氮磷比空间自相关性很强,而土壤全磷空间自相关性处于中等程度,且均符合指数模型。从空间分布来看,土壤全氮高值区主要呈斑块零星分散在东部、南部和西北地区,而低值区主要在西北和中西部地区零星分布;土壤全磷高值区主要分布在东部和西北地区,中部地区则为低值地区;土壤氮磷比分布则呈镶嵌状,高值区以斑块状分散于中部、南部和东北部地区,而低值区主要位于西北地区。研究区土壤类型、第四系类型和土地利用类型是影响土壤氮、磷生态化学计量特征的重要结构性和随机性因素,而土壤母质和地貌类型则对土壤氮、磷生态化学计量特征影响不大。

建三江主要作物需水量变化趋势与关键影响因子识别

基于建三江垦区1995—2018年逐日气象数据,采用PenmanMonteith公式结合单作物系数法计算其主要作物水稻、玉米、大豆生育期的需水量,利用去趋势预置白(TFPW)的MannKendall(TFPWMK)研究3种作物需水量变化特征,并通过重标极差(R/S)分析法预测作物未来需水量变化趋势;借助通径分析法研究6个气象因子与作物需水量的相关性,识别了作物需水量变化的关键影响因子,并分析了关键影响因子变化与作物需水量变化趋势间的关系。结果表明:建三江垦区主要作物水稻、玉米、大豆全生育期需水量存在显著差异,3种作物多年平均需水量分别为484.84、425.91、319.11 mm;影响水稻、玉米和大豆需水量的关键影响因子为平均气温、净辐射和日照时长,对作物需水量有明显增进作用;风速、相对湿度通过与其他因子协同作用对作物需水量有一定限制作用;在1995—2018年时间序列中,水稻和大豆的全生育期作物需水量呈上升趋势,玉米的全生育期需水量呈下降趋势;未来,水稻和大豆全生育期需水量呈上升趋势,玉米全生育期需水量呈降低趋势。研究可为该垦区作物灌溉水量分配和灌溉制度的制定提供决策依据。

基于遥感数据的建三江垦区城镇用地扩张时空特征及驱动力分析

在RS和GIS的支持下集成多源数据,重建了建三江垦区下辖农场1990年、2000年、2010年和2015年4个时期的城镇用地格局。应用动态度模型等探讨了建三江垦区城镇用地扩张的时空特征及区域差异,分析了其驱动因素。结果表明:(1)1990~2015年,建三江垦区城镇用地面积增加了3 237.5 hm2,平均扩张速率为130 hm2/a,扩张速率最显著的阶段是2000~2010年。(2)垦区下辖农场城镇用地扩张时空差异明显,建三江管局所在城镇扩张面积最大;浓江农场扩张相对比例最大;动态度模型分析发现二道河农场扩张速度最快,勤得利农场的城镇用地扩张速率最慢,扩张面积最小。(3)建三江垦区以农场为城镇单元的建设用地扩张模式主要为线性轴状扩张。(4)城镇人口数量、经济水平的不断提升、产业结构的优化与区域政策极大地促进了垦区城镇用地的扩张,交通条件是城镇扩张速率和模式的重要影响因素。

基于粒子群算法优化极限学习机的区域地下水水质综合评价模型

地下水环境质量的准确评价可降低由水质不确定性导致的农业水管理决策风险,对于指导区域发展绿色农业、清洁生产等均具有重要的实践意义。针对ELM会随机产生输入层与隐含层的连接权值和隐含层阈值,导致网络泛化能力降低以及过度拟合引起的评价结果失真问题,提出一种基于粒子群算法优化极限学习机的地下水水质综合评价模型。选取黑龙江省建三江地区为研究区域,通过典型农业机井中地下水体的实地采样,利用构建的PSO-ELM模型对地下水水质进行综合评价。结果表明:PSO-ELM模型拟合性高于传统的ELM模型和RBF模型,并提高了区域地下水水质的模拟评价效果。建三江地区下辖的15个农场,整体地下水水质较好。研究区范围内地下水水质等级呈现出集中式分布特点,地下水综合水质较差的农场集中在研究区中东部,水质较好的农场集中在研究区的东西两侧。建三江地区地下水水质地域性规律主要与化肥施用量有关。为此,在保障粮食安全与用水安全的同时实现清洁生产应注意控制化肥的使用量,积极探索作物高产新举措。

基于模糊综合评判法的建三江垦区旱涝等级的研究

旱涝评价是制定防灾减灾预案中的一个重要环节。利用农垦建三江分局七星农场54 a的历史气象资料,分析了旱涝评价指标和评价标准,建立了旱涝多因子模糊综合评价模型,并对该农场2006—2010年的旱涝等级进行分析评价,得到了符合实际情况的结果,验证了该方法的适用性。

农田景观空间异质性分析及遥感监测最优尺度选择——以三江平原为例

农情遥感监测需要高时间分辨率的遥感数据,目前这些数据大都为中低空间分辨率影像。在这些尺度下,像元内部往往是异质的,从而影响农情参数反演精度。因此分析和表达农田景观空间异质性和最优尺度选择对遥感农情监测质量的提高具有重要的应用价值。选取建三江农垦区四种典型农田景观为研究点,Landsat/TMN DVI为实验数据,利用实验变异函数对四种景观类型的各向空间异质性进行了分析,而后通过变异函数模型拟合,定量分析了各个研究点的整体空间异质性,并在此基础上进行了研究区遥感监测最优尺度选择。研究表明:(1)基于实验变异函数的结构分析方法,可定性地认识空间异质性的大小和方向,进而挖掘出其背后的自然和人为驱动因素。(2)对实验变异函数进行拟合分析,可定量地刻画不同景观格局各自的空间异质性特性。此外,基于变异函数对空间异质性的定量表达,讨论了利用积分变程A结合Nyquist-Shannon采样定理进行最优尺度选择的方法。

三江平原建三江垦区降水时空特征分析

降水作为描述气候变化的关键指标之一,其分布规律对研究气候变化规律、减少洪涝灾害的损失、提高降水预测能力均有着重大意义.为揭示三江平原建三江垦区降水量的变化规律,基于垦区30年(1981~2010)的月降水量,采用线性趋势分析法对年降水量和季节降水量的变化趋势进行分析,并采用MannKendall(M-K)突变检验法对年降水量时间序列和季节降水量时间序列的突变特征进行分析,最后运用克里格插值对年降水量和季节降水量的空间变异特征进行剖析.研究结果表明:(1)线性趋势分析显示,对于研究区域的年降水量,总体上呈减少的趋势,且年际变化较显著;对于各季节降水量,夏季和秋季降水量呈显著的下降趋势,而冬季降水量上升趋势显著,春季基本无趋势变化;(2)M-K突变分析显示,年降水量总体无明显突变点,但1981~1999年间年降水量有微弱的上升趋势,1999年以后年降水量下降趋势明显;而该区域年际间各季降水突变点较多,说明季节降水量年际变化显著;(3)空间分析结果显示,建三江垦区年降水量空间变化规律由西南至东北呈逐渐增加的趋势,其中秋季和冬季降水量的空间变化规律与年降水量变化具有很好的一致性,尤其是秋季降水量具有明显的空间差异特征,但春季和夏季降水量空间差异变化相对较小.