工业园周边土壤重金属污染特征及潜在生态风险评价 被引量：23

1

作者 雷雷佳 刘俊 +3 位作者 刘卫国 周政 刘洋 李昕竹 《江苏农业科学》 北大核心 2021年第16期227-233,共7页

采集工业园及周边不同区域表层土壤(0~20 cm),统计分析土壤样品中砷(As)、铬(Cr)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)8种重金属含量,利用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法及潜在生态风险指数法(RI)对研究区重金属... 采集工业园及周边不同区域表层土壤(0~20 cm),统计分析土壤样品中砷(As)、铬(Cr)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)8种重金属含量,利用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法及潜在生态风险指数法(RI)对研究区重金属累积状况与潜在生态风险进行综合评价。结果表明:土壤重金属元素Cr、Cd的平均含量均超过新疆土壤背景值。区域土壤重金属平均值表明,重金属累积程度由高至低依次为农田区域>工业园区及周边区域>过渡带区域>自然荒漠区域。8种重金属分布规律明显,重金属含量较大区域大多集中在农田区域与工业园区及周边土壤区域。单因子污染指数表明,研究区大部分区域Cr、Cd为轻度污染程度,其余6种重金属处于污染警戒线或无污染。内梅罗综合污染指数及潜在生态风险指数表明,各区域重金属风险程度依次为农田土壤区域>工业园区及周边土壤区域>过渡带区域>自然荒漠土壤区域。内梅罗综合污染指数及RI空间分布图表明,工业园区及周边土壤大部分区域处于污染警戒线范围,部分处于轻度污染水平,研究区整体处于低潜在生态风险水平。 展开更多

关键词 土壤 重金属污染 生态风险评价 工业区

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干旱区胡杨肥岛对土壤生态化学计量的影响 被引量：2

2

作者 刘君洋 王明力 +2 位作者 赵来朋 葛翔宇 杨建军 《江苏农业科学》 2020年第20期282-287,共6页

综合分析艾比湖流域胡杨冠下土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)分布及生态化学计量特征,对土壤SOC、TN、TP含量及C/N、N/P、C/P的水平和垂直变化进行单因素方差分析,用最小显著性差(LSD)对数据进行多重比较。结果表明,从肥岛外至冠... 综合分析艾比湖流域胡杨冠下土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)分布及生态化学计量特征,对土壤SOC、TN、TP含量及C/N、N/P、C/P的水平和垂直变化进行单因素方差分析,用最小显著性差(LSD)对数据进行多重比较。结果表明,从肥岛外至冠幅中央,随着距离的增加肥岛效应不断增强,SOC、TN含量显著增加(P<0.05),0~5、5~10、10~15 cm这3个土层深度下SOC和TN含量分别增加85%、83%、83%和87%、75%、78%,而TP含量变化不显著;随着深度的增加,TN、SOC和TP含量都表现出减小的趋势,0~5 cm的TN、SOC含量显著大于10~15 cm(P<0.05),各土层深度下TP差异均不显著;从肥岛外至冠幅中央随着肥岛效应不断增强,0~5、5~10、10~15 cm这3个土层的N/P和C/P显著增加(P<0.05),分别增加83%、66%、74%和80%、77%、80%,而C/N变化不明显;随着深度的增加,N/P和C/P都呈减小趋势,0~5 cm的N/P显著大于10~15 cm(P<0.05)。说明胡杨冠下土壤C、N变化显著,空间异质性强,表现出明显的肥岛效应,但P变化不显著;N/P和C/P受肥岛效应显著影响,随着肥岛效应的增强明显增加,而C/P几乎不受影响;胡杨冠下肥岛的P素有效性较高,有机质矿化分解速率较快,同时表现出较为严重的N素限制。 展开更多

关键词 生态化学计量 肥岛 胡杨 艾比湖流域

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不同干扰程度的盐渍土与其光谱反射特征定量分析 被引量：12

3

作者 段鹏程 熊黑钢 +1 位作者 李荣荣 张录 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期571-576,共6页

通过对新疆阜康500水库下游的盐渍化土壤实地定点取样和光谱测量,利用光谱变换、相关分析等方法,定量探讨了不同人为干扰程度的土壤盐分、水分与光谱反射率之间的关系,并建立了土壤反射光谱与盐分含量之间的多元线性回归预测模型。结果... 通过对新疆阜康500水库下游的盐渍化土壤实地定点取样和光谱测量,利用光谱变换、相关分析等方法,定量探讨了不同人为干扰程度的土壤盐分、水分与光谱反射率之间的关系,并建立了土壤反射光谱与盐分含量之间的多元线性回归预测模型。结果表明:(1)人为干扰程度与土壤盐分呈极显著正相关,而与土壤水分呈极显著负相关,相关系数分别为0.961和-0.929。(2)在不同干扰程度与土壤光谱反射率的关系中,重度干扰的土壤反射率比轻度干扰土壤的反射率高10%,比未干扰高17%。这是由于人为干扰破坏了土壤表面的少量植被及生物、物理结皮,土壤表层因缺乏保护,水分会迅速蒸发,并将土壤下部的盐分带到上部,加之降水稀少,盐分在表层聚集。干扰程度越高,结皮破坏越严重,土壤积盐越多,反射率越高。(3)随干扰程度的不断增加,土壤原始光谱反射率与盐分相关系数的两个最大值逐渐向近红外波段偏移(999,876~979,1 182~1 370和1 900nm),这预示着,在近红外区土壤光谱反射率对盐分含量更为敏感。(4)利用反射率R、反射率一阶导数R′、反射率R+水分分别建立了不同干扰程度的三类土壤盐分含量预测模型。综合R^2和RMSE判断模型精度,在不同干扰程度下,同类型的土壤含盐量预测模型中,干扰程度越小,模型精度越高;而在相同干扰程度下,不同类型的土壤含盐量预测模型中,均以一阶导数R′建立的模型预测效果最优,R^2均超过0.983。总体上,模型精度提高了5%~10%,表明原始光谱经过一阶导数变换处理,可以去除部分线性背景值的干扰,提高预测土壤含盐量的精度。 展开更多

关键词 干扰程度 盐渍土 反射光谱特征

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污水灌溉的研究进展 被引量：21

4

作者 张慧文 马剑英 +1 位作者 陈发虎 吕光辉 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期622-627,共6页

科学合理地利用污水灌溉,可以缓解日益紧张的水资源供需矛盾,充分利用污水的水肥资源,提高经济效益,保护生态环境。总结了国内外污水灌溉的发展概况和研究进展,包括污水灌溉对土壤理化特性的影响、对植物生长的影响以及对地下水的影响,... 科学合理地利用污水灌溉,可以缓解日益紧张的水资源供需矛盾,充分利用污水的水肥资源,提高经济效益,保护生态环境。总结了国内外污水灌溉的发展概况和研究进展,包括污水灌溉对土壤理化特性的影响、对植物生长的影响以及对地下水的影响,并针对中国污水灌溉存在的问题,探讨了污水灌溉技术的发展方向。 展开更多

关键词 水资源 污水灌溉 研究进展

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北京市无风天人体高度的PM2.5、PM10变化特征及扩散机制研究 被引量：5

5

作者 葛秀秀 熊黑钢 +3 位作者 张南 朱忠鹏 石雪颖 周晓曦 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期63-69,共7页

为了解无风天情况下PM_(2.5)、PM_(10)的人体暴露水平及扩散机制,对人体呼吸高度的PM_(2.5)、PM_(10)浓度及近地面不同高度处的温度、相对湿度进行连续监测,分析了垂直温度梯度、相对湿度的相对变化速率对PM_(2.5)、PM_(10)浓度的影响,... 为了解无风天情况下PM_(2.5)、PM_(10)的人体暴露水平及扩散机制,对人体呼吸高度的PM_(2.5)、PM_(10)浓度及近地面不同高度处的温度、相对湿度进行连续监测,分析了垂直温度梯度、相对湿度的相对变化速率对PM_(2.5)、PM_(10)浓度的影响,并利用回归分析法建立PM_(2.5)、PM_(10)浓度与不同高度处温度、相对湿度的单、多变量回归模型,从中选取最优回归模型。结果表明:(1)晴天的PM_(2.5)、PM_(10)浓度在研究时段(9:00—21:00)内总体呈先降低再升高的趋势,而阴天、小雨天PM_(2.5)、PM_(10)浓度呈多峰变化,起伏较大;晴天不同高度的温度差异大,阴天、小雨天温度差异相对较小;晴天不同高度的相对湿度曲线总体均呈U型分布,相较而言,阴天及小雨天各层的相对湿度曲线波动较大;(2)垂直温度梯度是影响晴天PM_(2.5)、PM_(10)扩散的主要原因,相对湿度变化是影响颗粒物扩散的另一重要因素。(3)PM_(2.5)、PM_(10)浓度的单、多变量最优回归模型表明,低污染晴天,温度是影响颗粒物扩散的主要因素,高污染晴天则主要受相对湿度的影响,介于上述两种污染状况之间时,PM_(2.5)、PM_(10)浓度不仅受各层相对湿度的控制,还受到温度的影响。阴天PM_(2.5)、PM_(10)浓度的最优回归模型相对复杂,模型精度不及晴天。 展开更多

关键词 PM2.5 PM10 无风天 扩散机制

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基于多个高光谱参数的玉米叶片叶绿素含量估测模型 被引量：9

6

作者 武倩雯 熊黑钢 +2 位作者 靳彦华 王莉锋 王凯龙 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2016年第1期201-205,共5页

采用Field Spec Pro3光谱仪和SPAD-502叶绿素仪分别测定玉米叶片的光谱与其相对应的叶绿素含量,通过分析红边位置、蓝边位置以及绿峰位置等高光谱参数与叶绿素含量的关系,建立叶绿素含量的单、双和多变量光谱预测模型。结果表明:在可见... 采用Field Spec Pro3光谱仪和SPAD-502叶绿素仪分别测定玉米叶片的光谱与其相对应的叶绿素含量,通过分析红边位置、蓝边位置以及绿峰位置等高光谱参数与叶绿素含量的关系,建立叶绿素含量的单、双和多变量光谱预测模型。结果表明:在可见光区域,玉米叶绿素含量高,光谱反射率低,而进入近红外区则刚好相反,叶绿素含量高,光谱反射率高;红边位置、绿峰位置及蓝边位置各高光谱参数与叶绿素含量的相关性均达极显著。其中红边位置与叶绿素含量的相关性最高,相关系数达0.84;利用所选的3个高光谱参数分别建立的单、双以及三变量模型,虽然大多数模型的精度R^2大于0.71,但分析对比得出利用红边、蓝边及绿峰位置3个变量建立的模型具有最大模型精度R^2、最小标准误差(S)和均方根误差(RMSE),因此其模型预测能力较优。 展开更多

关键词 玉米叶片 叶绿素含量 估测模型

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北京市各区县不透水面动态变化特征研究 被引量：5

7

作者 胡实 熊黑钢 朱忠鹏 《安徽农业科学》 CAS 2015年第7期237-240,255,共5页

利用多期Landsat MSS/TM数据对1992-1999、1999-2007和2007-2011年3个时段的北京市9个有代表性区县的不透水面变化特征进行分析。结果表明：经过近20年的发展,北京市各区县因为各种历史原因和所处的位置不同,向不透水面转化的地类存在... 利用多期Landsat MSS/TM数据对1992-1999、1999-2007和2007-2011年3个时段的北京市9个有代表性区县的不透水面变化特征进行分析。结果表明：经过近20年的发展,北京市各区县因为各种历史原因和所处的位置不同,向不透水面转化的地类存在着区位差异和动态特征。就面积而言：新增不透水面主要集中在发展新区的昌平、通州和顺义,其在各时期新增不透水面总和及增长率均远远超过拓展区的海淀、朝阳、丰台和石景山。早期各区县不透水面增加面积和速度均比较小,中期则大大增加,后期增加速度都有所放缓。不透水面比例显示：拓展区各区县的不透水面占各地类的比例从一开始（1992年）与耕地、绿地不相上下到后来逐渐占优（2007年）,再到全部超过50%（2011年）,占绝对优势,表明其用地结构却发生了质的变化,农业功能已很小。新区各区县不透水面比例虽然各时期均不断上升,但始终以耕地和绿地为主要用地类型。从不透水面来源看：1992-1999年,发展新区各区县是以耕地为不透水面主要来源;拓展区各区县则是以绿地和耕地转化为主要方式。1999-2007年,各区县由耕地转化所占比例都有所上升。2007-2011年,只有新区的区县仍以耕地为不透水面增加的主要来源,耕地和绿地转化为不透水面的趋势有所控制,城市生态环境保护政策的效果初步显现。 展开更多

关键词 不透水面 转移矩阵 动态变化特征 北京各区县

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干旱胁迫下七种牧草叶绿素荧光参数与抗旱性关系研究 被引量：7

8

作者 张诗吟 杨建军 莫爱 《湖北农业科学》 2017年第1期107-111,共5页

以多年生黑麦草(Lolium perenne L.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb)、毛穗新麦草(Psathyrostachys lanuginosa(Trin.)Nevski)、高羊茅(Festuca arundinace)、草地早熟禾(Poa pratensis L.)、扁穗冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaer... 以多年生黑麦草(Lolium perenne L.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb)、毛穗新麦草(Psathyrostachys lanuginosa(Trin.)Nevski)、高羊茅(Festuca arundinace)、草地早熟禾(Poa pratensis L.)、扁穗冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn)和紫羊茅(Festuca rubra L.)7种牧草为试验材料,研究了干旱胁迫下不同禾本科牧草的存活率及叶绿素荧光参数的变化。结果表明,随着干旱胁迫时间的延长,7种牧草的初始荧光(F_0)呈现逐渐上升的趋势,可变荧光(F_v)、PSⅡ潜在活性(F_v/F_0)、最大光化学效率(F_v/Fm)呈现逐渐下降的趋势。运用隶属函数对7种牧草抗旱性进行评价分析,初步评定高羊茅的抗旱性最强,其次为多年生黑麦草、毛穗新麦草、草地早熟禾、扁穗冰草和紫羊茅,垂穗披碱草的光合机制受到的破坏程度最大,初步评定其抗旱性最弱。 展开更多

关键词 牧草 干旱胁迫 叶绿素荧光参数

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基于综合光谱指数的不同程度人类干扰下土壤有机质含量预测 被引量：11

9

作者 郑曼迪 熊黑钢 +1 位作者 乔娟峰 刘靖朝 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期1048-1056,共9页

为寻求同一背景不同人类干扰程度下的土壤有机质含量的最佳预测模型,本研究以天山北麓的土壤为研究对象,运用Landsat8遥感影像以及实测光谱2种方式进行对比,结合不同的综合光谱指数,对无人干扰区、人为干扰区的影像反射率和实测光谱反... 为寻求同一背景不同人类干扰程度下的土壤有机质含量的最佳预测模型,本研究以天山北麓的土壤为研究对象,运用Landsat8遥感影像以及实测光谱2种方式进行对比,结合不同的综合光谱指数,对无人干扰区、人为干扰区的影像反射率和实测光谱反射率进行光谱变换,分析反射率及其变换形式与有机质含量的相关性,以相关系数通过0. 01和0. 05显著性水平检验的波段作为自变量,运用多元线性回归方程分别建立了无人干扰区、人为干扰区土壤有机质含量高光谱预测模型,精度最高的为最优模型。结果表明:(1) Landsat8影像中B1～B5波段与有机质含量的相关系数通过了0. 01与0. 05显著性水平检验,作为自变量建立有机质含量预测模型。同时,为了能与影像反射率有个良好的对比,实测光谱反射率及其变换形式同样也选择5个相关系数最大的波段作为敏感波段用以建立模型。在影像与实测光谱中,土壤盐分指数结合植被指数与有机质含量相关性最好的分别是无人干扰区的SI_3、DVI和SI_3、RVI;人为干扰区的SI_2、RVI和SI_1、RVI。在结合光谱综合指数的模型中,无论是影像还是实测光谱,都是以反射率与植被指数、盐分指数相结合作为自变量建立的模型精度最好。对比2种预测方式,预测效果最好的是利用实测光谱与盐分指数、植被指数建立的无人干扰区一阶微分的多元线性回归模型以及人为干扰区的倒数之对数一阶微分的多元线性回归模型,R^2分别为0. 93和0. 89。 展开更多

关键词 干旱区 遥感 高光谱 土壤有机质 估算模型

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基于高光谱的不同人类干扰程度下荒漠土壤有机质含量估算模型 被引量：5

10

作者 郑曼迪 熊黑钢 +1 位作者 乔娟峰 刘靖朝 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2018年第2期384-392,共9页

为对比同一背景下不同人类干扰程度的荒漠土壤有机质含量的预测模型,以天山北麓阜康市的土壤为研究对象,通过对无人干扰区、人为干扰区全样本和剔除有机质质量分数大于2%的样点的原始光谱反射率进行6种光谱变换,分析不同变换形式与有机... 为对比同一背景下不同人类干扰程度的荒漠土壤有机质含量的预测模型,以天山北麓阜康市的土壤为研究对象,通过对无人干扰区、人为干扰区全样本和剔除有机质质量分数大于2%的样点的原始光谱反射率进行6种光谱变换,分析不同变换形式与有机质含量的相关性,以相关系数通过P=0.01和0.05水平上显著性检验的敏感波段为自变量,运用多元逐步回归、偏最小二乘回归以及主成分回归法分别建立了无人干扰区、人为干扰区土壤有机质高光谱的预测模型,并选择精度最高的为最优模型。结果表明:(1)无人干扰区与人为干扰区的原始光谱所有波段与有机质含量的相关性都没有通过0.01水平的显著性检验。将有机质质量分数大于2%的样点剔除后,有机质含量与原始光谱反射率的相关系数都大于全样本且有部分波段通过了0.01水平的显著性检验。(2)不论采用何种方法建立的全样本无人干扰区和人为干扰区的预测有机质模型的RPD均小于1.4,不具有预测有机质含量的能力。其中全样本无人干扰区一阶微分、人为干扰区倒数一阶微分多元逐步回归模型是其所有模型中,建模精度最高的,R^2分别为0.652、0.512,但是其RPD仅分别是0.662、0.655,表明模型的预测能力很差。(3)剔除有机质质量分数大于2%的样点之后,预测效果最好的是无人干扰区一阶微分多元逐步回归模型,R^2达到0.776,RMSE为1.408,RPD为2.136;而人为干扰区的二阶微分模型预测效果最优,R^2为0.542,RMSE为2.261,RPD为2.087。 展开更多

关键词 干扰程度 荒漠土 有机质 估算模型

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基于层次分析的城市开发区土地集约利用研究——以乌鲁木齐高新技术产业开发区为例 被引量：8

11

作者 王垚 曹月娥 李万年 《湖北农业科学》 2020年第13期183-188,共6页

城市开发区作为城市经济的重要增长极,其土地集约利用水平直接关系到城市经济和区域土地可持续利用发展。采用文献资料、因果分析、时间序列分析、AHP等方法对乌鲁木齐高新技术产业开发区1993—2016年土地集约利用进行了评价,根据评价... 城市开发区作为城市经济的重要增长极,其土地集约利用水平直接关系到城市经济和区域土地可持续利用发展。采用文献资料、因果分析、时间序列分析、AHP等方法对乌鲁木齐高新技术产业开发区1993—2016年土地集约利用进行了评价,根据评价结果分析原因。结果表明,①乌鲁木齐高新技术产业开发区从1992年由国务院批准成立之后一直以较快的速度发展,土地集约度分值由1993年的39.42增长到2014年的97.18;随后又回落到2016年的93.51。②住宅用地逐渐成为城市开发区的主要土地利用结构。③在城市开发区发展的末端,存在城市扩张包围园区、企业资金沉淀以及用地效益下滑等现象。针对评价结果提出如下对策:乌鲁木齐高新技术产业开发区应在乌鲁木齐城市总体规划的指导下进行优化布局;提高用地效率的同时进行新能源、新材料等高新技术产业升级,增加开发区内部的工业用地,从而达到进一步优化开发区内部土地利用结构的效果。 展开更多

关键词 开发区 土地集约利用 层次分析 土地管理 乌鲁木齐高新技术产业开发区

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基于土地利用的干旱区村域乡村性评价——以阿克苏市为例 被引量：2

12

作者 赵珮珮 郭小龙 曹月娥 《江苏农业科学》 2020年第17期6-10,共5页

以新疆维吾尔自治区阿克苏市所辖118个行政村为研究单元,构建基于土地利用的乡村性评价指标体系,运用ArcGIS空间数据统计和SPSS聚类分析方法,评价阿克苏市乡村性空间分异特征,基于评价结果,从生产、生活和生态用地角度划分乡村发展类型... 以新疆维吾尔自治区阿克苏市所辖118个行政村为研究单元,构建基于土地利用的乡村性评价指标体系,运用ArcGIS空间数据统计和SPSS聚类分析方法,评价阿克苏市乡村性空间分异特征,基于评价结果,从生产、生活和生态用地角度划分乡村发展类型。结果表明,研究单元乡村性指数受村域自然环境与区位条件影响,呈现出“东北高,西南低”的差异性空间分布格局;乡村性指数在空间分布上存在正相关性,部分村域空间分布趋于集聚,形成沿交通干线、乡(镇)中心分布的乡村性冷点区域和以多核心集中分布的乡村性热点区域;阿克苏市村域发展类型可划分为生产用地主导型、生活用地主导型和生态用地主导型3种类型。基于土地利用角度的村域乡村性评价研究,可以为阿克苏市实施乡村振兴战略,科学指导乡村多元化发展提供参考依据。 展开更多

关键词 乡村性 土地利用 干旱区村域 空间分异特征 生产用地主导型 生活用地主导型 生态用地主导型 阿克苏市

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胡杨冠下土壤化学计量特征 被引量：1

13

作者 郭小龙 关添泽 +3 位作者 刘君洋 缪成波 毛旭芮 杨建军 《甘肃农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期121-127,共7页

【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... 【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. 展开更多

关键词 艾比湖 胡杨 冠幅 化学计量

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基于灰度关联-极限学习机的土壤有机质含量高光谱多尺度反演 被引量：1

14

作者 叶红云 熊黑钢 +2 位作者 包青岭 王宁 马利芳 《江苏农业科学》 2019年第24期289-295,共7页

为了提高干旱区土壤有机质含量的预测精度,以新疆阜康人类不同干扰程度下的土壤有机质含量为研究对象,先利用小波变换对其原始光谱进行1~8层的离散小波分解,然后通过相关性分析确定最大分解层数,并进行5种常规数学变换以筛选敏感波段,... 为了提高干旱区土壤有机质含量的预测精度,以新疆阜康人类不同干扰程度下的土壤有机质含量为研究对象,先利用小波变换对其原始光谱进行1~8层的离散小波分解,然后通过相关性分析确定最大分解层数,并进行5种常规数学变换以筛选敏感波段,最后引入灰色关联分析(GRA)筛选出具有较好预测能力的波段,结合极限学习机算法(ELM)分别建立不同分解层的土壤有机质含量高光谱预测模型。作为对照,同时采用传统相关分析方法选择的敏感波段构建偏最小二乘模型。研究结果表明:(1)小波变换获得的各层重构光谱中,随着分解层数增加,土壤光谱反射率与有机质含量的相关性降低,在L6之后二者相关性变化幅度不大且敏感波段数下降较多,即重构光谱对原始光谱信息的反映能力减弱,因此L6为本研究的最大分解层;(2)通过对比各分解层有机质含量模型,Ⅰ区(轻度干扰区)、Ⅱ区(中度干扰区)、Ⅲ区(重度干扰区)均是L3、L4建模效果最好;(3)无论是哪一个区,灰度关联-极限学习机所建模型均为最优,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区验证集R 2和RMSE(均方根误差)分别为0.825、0.787、0.729和0.980、1.387、1.982,RPD(相对分析误差)分别达到2.382、2.204、2.139,均优于传统的建模方法,且能对土壤有机质含量进行很好的预测。特别在有机质含量较低的情况下,灰度关联-极限学习机方法优势更加明显,表明该方法适用于干旱区有机质含量的预测。 展开更多

关键词 高光谱 有机质 小波变换 灰色关联度 极限学习机 人类活动

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