谱系聚类法在小区域粮食安全预测中的应用——以昆山市为例

粮食安全对国民经济的可持续发展起着不可替代的基础性作用,小区域由于受政策因素的影响较大,粮食安全相关指标的变化呈一定阶段性,长时间序列的数学规律并不突出,不利于规划工作的展开。论文基于昆山市的研究,提出谱系聚类与数学模型相结合的基本思路,在此基础上推出了聚类结果有效性的量化判定标准并对聚类法运用准则做了深入的探讨。实际数据分析结果表明:昆山的粮食安全相关的社会经济指标变化确实呈明显阶段性;与利用全部时间序列数据建立的模型相比,运用谱系聚类的模型拟合和预测效果都有明显优势;至2015年,昆山市粮食自给率将下降至6%,最小人均耕地面积降低至0.022 hm²。通过进一步的分析、对比及讨论,文章认为,谱系聚类法运用于小区域粮食安全预测,方法可操作性强,结论科学性显著。     

城市生态系统复合下垫面碳通量特征——以上海市奉贤大学城为例

随着城市化进程的加速和城市人口规模的增加,城市已成为最大的碳源,研究城市生态系统对大气二氧化碳的贡献成为碳循环研究的焦点问题之一。基于研究区域内土地利用现状和一年的涡动观测系统观测数据,结合地理信息技术(Arc GIS)和通量计算工具(Eddypro及ART Footprint Tool)以及碳通量足迹模型分析了上海奉贤大学城碳通量足迹特征,基于此探讨不同下垫面类型,包括以草本和木本等透水层为主的下垫面(称为自然系统),以建筑物、道路等不透水层为主的下垫面(称为社会系统)碳通量的变化特征。研究结果表明:1)在不同风向上,碳通量贡献区范围随着大气稳定度的增加而扩大。大气处于稳定条件下,非主风向上的碳通量贡献区范围(最大范围1 100 m)比主风向上的碳通量贡献区范围(最大范围780m)要大;当大气处于不稳定条件下时主风向和非主风向下的碳通量贡献区范围相差不大(最大范围分别为321和351m)。2)不同下垫面其源汇特征不同,以绿色植物为主的自然系统年碳通量均值为–4.1μmol/m~2/s,表现为碳汇;社会系统的年碳通量均值为8.6μmol/m~2/s,表现为碳源。3)自然系统的碳通量日变化具有较明显的季节分异,变化特征大致呈"U"型;社会系统的碳通量日变化没有明显的季节分异,变化特征大致呈"M"型。绿色植物对城市生态系统的大气二氧化碳有降低作用,结合自然和社会系统的碳通量变化特征可以为以后合理规划城市布局,建立低碳城市提供服务。     

城市化对城市森林组成和结构的影响——以上海“城-郊”样带为例

由于城市森林可改善人居环境并提高居民的生活环境质量而备受关注,而城市化进程的加剧使生态系统的结构也发生了很大变化。论文以快速城市化进程中上海“城-郊”样带为例,基于地理信息技术,采用景观格局分析和数理统计方法,有效量化“城-郊”样带;并借助植被功能分类的相关理论,以乔木组成和结构变化为载体,探讨城市化程度对城市森林的影响。结果表明：1）城区乔木丰富度指数（S）、Shannon-Wiener指数（H）和Simpson指数（D）高于郊区,二者存在显著性差异（P<0.05）;但城区和郊区乔木物种均匀度分别为0.448±0.043和0.394±0.038,不存在显著差异（P>0.05）。2）城区乔木的密度小于郊区,分别为248±25和472±57株/hm²;且二者间存在显著性差异（P<0.05）。3）城区和郊区的城市森林群落的生长潜能存在一定的差异,郊区具有较多数量的高生长潜能乔木,而城区中低生长潜能的常绿乔木密度比郊区高;4）城区、郊区中各胸径量级的乔木数量分布均呈倒J型曲线。通过该研究以期促进城市森林生态系统服务功能发挥的同时也为进行城市森林的管理提供科学依据。     

双区静电除尘器的数值模拟研究

采用数模拟的方法研究了双区静电除尘器内流场分布、颗粒荷电及颗粒运动等难以直接测量的物理过程,构建了双区静电除尘过程完整的数值模型.采用泊松方程、电流连续性方程和匀强电场方程描述电场,采用N-S方程和雷诺应力标准湍流模型描述流场,采用拉格朗日法描述颗粒运动轨迹.通过截面风速与颗粒去除率的模拟值与实验值的对比,验证了数值模型在模拟内部流场和颗粒运动时的准确性.数值模拟结果表明：双区静电除尘器内部流场分布对入口风速的变化非常敏感;颗粒荷电方式占比由颗粒粒径决定;荷电区内颗粒向极板的趋近过程由流体曳力和电场力共同完成,收尘区内的趋近过程则由电场力主导;入口流速通过改变颗粒前进速度和内部流场形态来影响颗粒运动轨迹.     

县域主体功能分区研究 ——以江苏宜兴市为例

主体功能区划是协调我国当前经济快速发展与资源环境保护问题的有效途径之一。以位于经济快速发展的长江三角洲江苏宜兴市为例，在建立宜兴市主体功能分区评价指标体系的基础上，采用主成分分析法确定各评价因子权重，运用灰色关联投影模型分别计算资源环境约束、现有开发强度、未来发展潜力3个投影值并划分高、中、低3个等级；根据各镇资源环境 开发强度 发展潜力组合类型，利用三维魔方图分类法进行主体功能区划，将宜兴市划分为优化整合区、重点拓展区、适度发展区、农林优先区、生态保护区5个主体功能区，分区结果更加突出主体功能区从开发型到保护型逐步过渡的“主体功能”特性。此外，通过灰色关联投影模型计算出的评价样本投影值用模的大小和评价样本与理想样本间的夹角余弦的乘积表示，使得评价结果更为全面、准确     

昆山市22年来耕地流失研究

以昆山市1985～2006年共22a间的耕地面积变化及与之相关的总户籍人口、非农业人口、第一产业从业人口、地区生产总值、人均地区生产总值、第一产业生产总值、第二产业生产总值、粮食总产量和社会固定资产投资等9种社会经济指标为研究对象,采用变化率相关分析、主成分阶段分类等新方法对目前耕地流失研究中常用的相关分析、主成分分析等数学方法进行改进。研究结果表明:(1)新方法在耕地流失主要驱动因素分析和阶段划分方面具有独特的优势,同时能够通过回归方程的验证,所得结论可信度较高;(2)昆山市耕地流失的首要驱动因素为以人均地区生产总值为代表的社会经济水平的提高,同时人口增长和第二产业的发展加剧了耕地流失状况;(3)昆山市耕地流失按照所受压力对农业发展的影响可以分为3个阶段,分别为1985～1994年的未限制阶段、1995～1997年制约平衡阶段和1998～2006年限制阻碍阶段。     

昆山市耕地变化和粮食安全研究

采用粮食自给率结合区域最小人均耕地面积对江苏省昆山市20多年来粮食安全状况进行研究,结果表明:昆山市在2000年从粮食产区转型为粮食销区;2006年的粮食自给率仅有23%;生产力提高和作物种植结构的相互制约导致了最小人均耕地面积呈波动变化。在粮食安全未来发展趋势的分析方面,提出了依据相关社会经济指标对昆山市发展阶段进行聚类分析,然后以最新发展阶段数据进行建模的新思路。分析结果表明:昆山的粮食安全相关的社会经济指标变化确实呈明显阶段性;至2011年,昆山市粮食自给率将下降至11%;最小人均耕地面积降低至0.028 hm2,如果该变化趋势得不到有效控制而持续较长时间,到2016年时,粮食自给率和最小人均耕地面积将分别下降至8%和0.012 hm2。依据这些分析及预测,文章提出了坚持土地集约利用、提升耕地生产力、建立和完善粮食流通网络和拓展并强化与粮食产区之间的合作等保障粮食安全、促进地区可持续发展的对策措施。     

远程等离子体改善PVC生物填料表面性能的研究

'通过4种远程等离子体(Ar、He、O₂、N₂)对PVC填料进行表面改性,采用接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段,分析了改性前后PVC填料表面结构性能,评价了在等离子体表面改性中电子、离子、自由基的影响.结果表明,PVC表面经远程等离子体处理后,其表面润湿性和表面化学成分均发生变化,在最佳表面改性条件(放电功率60W,放电时间3min,Ar气流量为20cm³/s在距放电区40cm)下,PVC表面的(O+N)/C即从7%增加到22%,表面的水接触角从97°下降到15°以下.改性后的PVC填料表面生物膜形成速度加快,生物量显著增加.     

昆山市22年来耕地流失研究

以昆山市1985～2006年共22 a间的耕地面积变化及与之相关的总户籍人口、非农业人口、第一产业从业人口、地区生产总值、人均地区生产总值、第一产业生产总值、第二产业生产总值、粮食总产量和社会固定资产投资等9种社会经济指标为研究对象，采用变化率相关分析、主成分阶段分类等新方法对目前耕地流失研究中常用的相关分析、主成分分析等数学方法进行改进。研究结果表明：（1）新方法在耕地流失主要驱动因素分析和阶段划分方面具有独特的优势，同时能够通过回归方程的验证，所得结论可信度较高；（2）昆山市耕地流失的首要驱动因素为以人均地区生产总值为代表的社会经济水平的提高，同时人口增长和第二产业的发展加剧了耕地流失状况；（3）昆山市耕地流失按照所受压力对农业发展的影响可以分为3个阶段，分别为1985～1994年的未限制阶段、1995～1997年制约平衡阶段和1998～2006年限制阻碍阶段。