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基于生态系统服务和PSO-SOFM神经网络的中亚水土热资源匹配分区 被引量:7
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作者 闫雪 黄法融 +2 位作者 李倩 周宏飞 李兰海 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期241-255,共15页
水土热资源匹配度分区研究对于区域农业规划具有重要意义。中亚地区长期以来缺乏合理的水土热资源管理,已引发了一系列资源环境问题,严重威胁该地区农业生产。目前的研究也较少关注中亚水土热资源匹配分区模式。本研究利用遥感数据,通... 水土热资源匹配度分区研究对于区域农业规划具有重要意义。中亚地区长期以来缺乏合理的水土热资源管理,已引发了一系列资源环境问题,严重威胁该地区农业生产。目前的研究也较少关注中亚水土热资源匹配分区模式。本研究利用遥感数据,通过量化4种主要生态系统服务(植被固碳、土壤保持、水源供给与涵养及生物多样性保护)的时空分布特征,结合PSO-SOFM(particle swarm optimization,PSO;self-organizing feature map,SOFM)神经网络模型实现中亚水土热资源匹配度分区,并利用Spearman秩相关分析探索不同匹配度分区与生态环境因子的关系,应用偏相关分析确定气温和降水量对中亚地区生态系统服务的影响。结果表明,中亚生态系统服务总体呈东南高、西北低的空间格局,沿山地—绿洲—荒漠方向递减。在2000—2015年间,各类生态系统服务均有不同程度变化,其中植被固碳和土壤保持呈显著下降的面积占整个中亚的84.81%和84.82%;水源供给与涵养以及生物多样性保护服务呈显著下降的面积较少,占比分别为69.48%和19.8%,且这两种生态系统服务在个别地区有增加趋势。PSO-SOFM神经网络模型在中亚水土热资源匹配度分区中表现良好,根据生态系统服务值空间模式,中亚水土热资源匹配度可被划为5大类21个子类分区。在空间尺度,各类匹配度分区之间生态系统服务值有显著差异,降水是影响生态系统服务和匹配度高低的重要限制因子,而气温和土壤因素影响较弱;在时间尺度,降水和各生态系统服务值间呈显著正相关关系的范围更广,而气温对生态系统服务值有显著影响的区域主要集中在哈萨克斯坦北部草地—半荒漠生态敏感区、中亚荒漠生态脆弱区、中亚中部半荒漠生态敏感区以及巴特赫兹—卡拉比尔半荒漠生态敏感区等地。而在其他区域,气温和降水量并非决定生态系统服务值高低的主要因素,生态系统服务值的变化可能与土地开发利用模式有关。结合不同匹配度分区的生态地理条件,本研究可为中亚地区水土资源开发利用、农牧业发展以及生态环境保护提供有用信息。 展开更多
关键词 水土热资源 生态系统服务 PSO-SOFM神经网络 匹配度分区 中亚
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新疆生产建设兵团2001—2015年生态足迹及其驱动力因子分析 被引量:3
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作者 吕伟 周宏飞 +1 位作者 柴晨好 马进博 《生态科学》 CSCD 2019年第1期211-217,共7页
基于生态足迹模型对新疆生产建设兵团2001—2015年生态足迹进行计算,并运用偏最小二乘回归以及Pearson相关分析两种方法分析生态足迹的经济社会驱动力因子。结果显示:2001—2015年,兵团人均生态足迹从2.765 hm^2·cap^(-1)增加到14.... 基于生态足迹模型对新疆生产建设兵团2001—2015年生态足迹进行计算,并运用偏最小二乘回归以及Pearson相关分析两种方法分析生态足迹的经济社会驱动力因子。结果显示:2001—2015年,兵团人均生态足迹从2.765 hm^2·cap^(-1)增加到14.329 hm^2·cap^(-1),人均生态承载力保持较低稳定状态,人均生态赤字从0.355 hm^2·cap^(-1)增加到11.670 hm^2·cap^(-1)。表明兵团经济快速增长过程中,生态压力持续增加,可持续发展面临挑战。人均GDP、第二产业增加值、城镇居民人均可支配收入、社会消费品零售总额、城镇化水平、第一产业增加值对兵团人均生态足迹变化有显著正向驱动作用,而万元GDP生态足迹、第三产业增加值比重则表现出对人均生态足迹相对较弱的逆向驱动作用。调整产业结构以及保证生态用水是降低生态足迹,提高生态承载力,实现兵团可持续发展的有效途径。 展开更多
关键词 新疆生产建设兵团 生态足迹 可持续发展 驱动力
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开垦年限对干旱区土壤理化性质及剖面无机碳的影响 被引量:19
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作者 邓彩云 王玉刚 +1 位作者 牛子儒 李彦 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期254-259,共6页
为阐明开垦年限对土壤理化性质及无机碳的影响,进一步了解干旱区土地开垦进程中的土壤质量变化规律和碳吸收与存储过程,以开垦年限分明的典型区—新疆三工河流域阜北农场为研究区,调查、分析了不同开垦年限(已开垦0,1,3,5,15,30,50a)剖... 为阐明开垦年限对土壤理化性质及无机碳的影响,进一步了解干旱区土地开垦进程中的土壤质量变化规律和碳吸收与存储过程,以开垦年限分明的典型区—新疆三工河流域阜北农场为研究区,调查、分析了不同开垦年限(已开垦0,1,3,5,15,30,50a)剖面土壤的pH值、盐分、无机碳含量与储量的分布特征、变化规律及开垦年限对它们的影响。结果表明:(1)已开垦土地的土壤pH值随土层深度的增加而升高;随开垦年限的延长,0—60cm(耕作层)的土壤pH值显著降低(P<0.05),60—140,140—200cm土壤pH值则升高。不同开垦年限的土壤盐分在剖面上呈"S"型分布,研究区土壤盐分为表聚型;随着开垦年限的延长,土壤盐分聚集层逐渐下移,各剖面平均含盐量减少。开垦历史的延长,有助于排盐排碱。(2)不同开垦年限的土壤无机碳含量与储量:0—60cm显著低于60—140cm,60—140cm显著低于140—200cm(P<0.05)。随着土层深度的增加,土壤无机碳储量占全碳的比例增大。随着开垦年限的延长,0—60cm耕作层土壤无机碳含量、储量呈"减少—增加—减少"的变化趋势,无机碳储量占全碳的比例减少。与原始荒地相比,开垦50a时,0—60cm耕作层的土壤无机碳储量减少了55%;0—200cm土壤无机碳储量增加了11.74kg/m^2,无机碳储量所占全碳的比例降低了1.28%。(3)开垦年限的延长对土壤pH、盐分及无机碳的显著影响深度不同,分别集中于0—60cm耕作层,0—140cm及整个研究深度范围内。 展开更多
关键词 开垦年限 土壤剖面 理化性质 土壤无机碳 显著影响深度
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非生物过程对盐碱土土壤CO_2通量的影响 被引量:8
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作者 马杰 王忠媛 +1 位作者 唐立松 王玉刚 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2014年第3期555-560,共6页
从原位土壤CO2通量的观测数据出发,分析了盐生荒漠土壤CO2通量的日、季节变化特征,并针对夜晚负通量的发生,结合灭菌控制实验,定量拆分土壤CO2通量中生物与非生物组分的贡献。结果表明:多枝柽柳冠下土壤CO2通量在整个生长季均显著的高... 从原位土壤CO2通量的观测数据出发,分析了盐生荒漠土壤CO2通量的日、季节变化特征,并针对夜晚负通量的发生,结合灭菌控制实验,定量拆分土壤CO2通量中生物与非生物组分的贡献。结果表明:多枝柽柳冠下土壤CO2通量在整个生长季均显著的高于灌间空地通量(P<0.05),而受双峰日过程影响,冠下和灌间空地土壤CO2通量的季节变化均不明显。但灌间空地土壤CO2通量在夜间表现为负值(CO2由大气进入土壤),原因就在于土壤非生物过程的存在。当土壤含水量为10%时,非生物通量对总通量的贡献介于18.6%~49.2%之间,并随着土壤pH的增加呈线性上升的趋势;相比之下,在风干土中,非生物通量与总通量没有显著的差异,说明土壤越干,非生物过程的影响越大。因此,土壤pH和水分含量是土壤非生物通量的重要影响因子,而非生物过程对土壤CO2通量的影响不容忽视。 展开更多
关键词 土壤CO2通量 生物过程(通量) 非生物过程(通量) PH 土壤含水量
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灌溉淋溶对土壤有机碳和无机碳及理化性质的影响 被引量:11
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作者 解怀亮 王玉刚 +1 位作者 李彦 马杰 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期188-193,共6页
为探讨土地灌溉对土壤碳及理化性质的影响,通过土柱法定位模拟研究灌溉灰漠土和原生灰漠土分别种植春小麦和水稻下土壤有机碳和无机碳及理化性质的分层变化特征。结果表明:一个生长季后土体随深度的增加,灌溉灰漠土有机碳的含量表现为... 为探讨土地灌溉对土壤碳及理化性质的影响,通过土柱法定位模拟研究灌溉灰漠土和原生灰漠土分别种植春小麦和水稻下土壤有机碳和无机碳及理化性质的分层变化特征。结果表明:一个生长季后土体随深度的增加,灌溉灰漠土有机碳的含量表现为先减少后增加,变化范围为-1.80∽1.56g/kg,而原生灰漠土有机碳变化表现为:减少-增加-减少,变化范围为-0.39∽0.40g/kg;灌溉灰漠土和原生灰漠土土体无机碳的含量表现为整体减少部分土层增加,各土层变化范围分别为-1.10∽0.45g/kg,-1.3∽1.02g/kg;灌溉灰漠土pH值变化范围为-0.70∽0.49,呈“M”型,原生灰漠土pH变化规律不明显;电导率值均降低,原生灰漠土变化强烈,而灌溉灰漠土相对稳定。 展开更多
关键词 灌溉灰漠土 原生灰漠土 有机碳 无机碳 淋溶
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不同淋洗模式下干旱区盐渍土改良效果分析 被引量:15
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作者 罗雪园 周宏飞 +1 位作者 柴晨好 吕伟 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期322-326,共5页
通过开展室外土柱模拟淋洗试验,选择间歇淋洗与连续淋洗两种淋洗模式,分析不同灌水总量和不同灌水频次相互组合条件下盐渍土的改良效果。结果表明:(1)灌水量相同情况下,间歇淋洗滤出液的电导率高于连续淋洗,间歇淋洗的淋洗效果好于连续... 通过开展室外土柱模拟淋洗试验,选择间歇淋洗与连续淋洗两种淋洗模式,分析不同灌水总量和不同灌水频次相互组合条件下盐渍土的改良效果。结果表明:(1)灌水量相同情况下,间歇淋洗滤出液的电导率高于连续淋洗,间歇淋洗的淋洗效果好于连续淋洗;(2)灌水量不同条件下,滤出液体积随灌水量的增加而增多,灌水量越大盐分淋洗效果越好;(3)淋洗结束后,土壤pH值较淋洗前均有下降,与土壤盐分有相同的变化趋势;灌水量越大,脱碱效果越好。在本试验条件下,盐分淋洗效果以15L分3次给水的间歇淋洗方式最优,淋洗效率为11.58g/L,土壤pH值均由8.42下降到8.07。可供制定维持农田水盐平衡的节水灌溉制度以及盐碱地改良参考。 展开更多
关键词 电导率 含盐量 间歇淋洗 连续淋洗 淋洗效率
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