基于TVDI的渭干河-库车河三角洲绿洲植被生长期干旱遥感监测研究

渭干河-库车河三角洲绿洲是新疆重要农业生产区,频发的旱灾始终是制约农业可持续发展的障碍因素。因此,文中以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,利用1989年和2011年植被生长期的两期TM影像提取的归一化植被指数(NDVI)和地表温度(Ts),构建Ts-NDVI特征空间,依据该特征空间设计的温度植被干旱指数(TVDI)作为旱情指标,找出适合研究区的旱情判别模式,并进行旱情对比分析。结果表明:1)在Ts-NDVI特征空间中,该绿洲1989年和2011年干旱遥感监测的干、湿边拟合方程分别为TSmax=-13.795NDVI+296.5,TSmin=5.3374NDVI+283.12和TSmax=-27.861NDVI+315.52,TSmin=4.4736NDVI+292.46。说明随着干边斜率增加,湿边斜率也增加,形成稳定的三角形形状,能较好的反映土壤干旱状况;2)从TVDI旱情等级分布图上可以得出等级为干旱的面积有所增加,且这一区域主要集中在绿洲外围,表明随着绿洲内部干旱的缓解,绿洲外围生态环境有所恶化。通过以上研究发现利用温度植被旱情指数(TVDI)法对渭干河-库车河绿洲地区进行夏季干旱动态监测是可行的。     

新疆渭干河—库车河三角洲绿洲土地利用时空变化特征分析

基于GIS平台,以新疆各县市统计资料及Landsat TM影像解译得到的3期土地利用数据为基础,结合统计分析工作,对渭干河-库车河三角洲绿洲1996～2004年土地利用数量、类型及其变化进行了分析.分析得出,前后2个4年间,渭干河-库车河三角洲绿洲耕地为先增加后减少,园地和林地则是先减少后增加.在8年尺度上土地利用总的动态特征是,耕地、园地、林地、水域及建设用地面积增加,草地和未利用土地面积减少.8年尺度渭干河-库车河三角洲绿洲综合土地利用动态度为0.61.前4年综合土地利用动态度为0.55,耕地及建设用地的年变化率较大,园地和林地的年变化率较低.后4年渭干河-库车河三角洲绿洲综合土地利用动态度为0.38,园地与耕地的年变化率较大,水域和未利用土地的变化率较低,前4年变化程度比后4年明显.最后引入单一土地利用类型相对变化率反映出渭干河-库车河三角洲绿洲土地利用变化存在明显的区域差异.政策变动、经济发展、城市化水平、市场需求和人口增长是渭干河-库车河三角洲绿洲土地利用变化的主要原因.     

渭干河——库车河三角洲绿洲的水资源问题与农业节水潜力分析

建立节水型社会是我国的一项基本政策,也是解决渭干河—库车河三角洲绿洲水资源问题可持续利用的战略选择。渭干河—库车河三角洲绿洲水资源开发利用中存在的问题:主要由于社会、经济的发展及不合理的用水导致水资源短缺、水资源过度开发,水资源利用效率低、生态环境恶化等。渭干河—库车河三角洲绿洲是典型的灌溉农业区,农业灌溉大部分仍采用粗放型的宽河大渠输水、田间大水漫灌方式,灌溉定额普遍偏高,农业节水潜力很大。本文重点定量分析了该绿洲农业用水效益、农业节水潜力,建议农业节水的途径及节水灌溉技术应从骨干工程改造节水、中低产田改造节水、降低地下水位节水、改造作物灌溉制度节水、加强管理节水等几个方面进行。最后提出渭干河—库车河三角洲绿洲水资源可持续利用的对策措施。     

渭干河—库车河三角洲绿洲植物气候生产力变化特征分析

收集位于渭干河-库车河三角洲绿洲区的库车气象站和沙雅气象站1961～2000年的气温和降水实测资料,应用Thamthwaite Memorial模型计算渭于河一库车河三角洲绿洲区近40 a来自然植被净第一性气候生产力,并以回归分析和趋势线分析方法分析了其年际变化特征.结果表明:①近40 a来渭干河-库车河三角洲绿洲区自然植被净第一性气候生产力呈现出明显的增长趋势,其变化倾向率为28.21 g/(m2·10a),在40 a中增加约为112.84 g/m2,近40 a来研究区自然植被净第一性气候生产力的变化趋势为自北向南显著增加.②由于研究区水热条件的不同,自然植被净第一性气候生产力有明显的区域差异,整个研究区近40 a的自然植被净第一性气候生产力平均值为123.35 g/(m2·a),北部库车县137.10 g/(m2·a),南部沙雅县110.16 g/(m2·a),即自然植被净第一性气候生产力的空间分布是北高南低.③研究区自然植被净第一性气候生产力与年降水量的相关性优于自然植被净第一性气候生产力与年均气温之闻的相关性,因为渭干河-库车河三角洲绿洲是个干旱区绿洲,气候干燥,水资源短缺,降水是自然植被净第一性气候生产力的主要限制因子.     

渭干河—库车河三角洲生态系统服务功能及敏感性分析

本研究利用渭干河-库车河三角洲绿洲1989年、2001年和2007年的遥感影像数据,分析了1989～2007年间研究区生态系统服务功能价值变化和生态系统敏感性.结果发现:在整个研究期内,研究区生态系统服务总价值呈下降趋势,从1989年的115.49×108元,分别下降为2001年的106.83×108元和2007年的94.47×108元;在生态系统各单项服务功能价值中,各单项服务功能差异显著,生态服务功能总体呈下降趋势.18 a来,水源涵养功能缺失最为明显,服务价值减少了4.64×108元,而食物生产功能变化最小,其价值增长仅为0.60×108元;同时,通过各单项服务功能在各研究阶段的价值变化情况来看,食物生产功能的生态服务价值增幅明显,水源涵养功能价值下降显著,而娱乐文化功能的价值变化最小;通过对生态系统敏感性指数分析,发现各景观生态系统敏感性指数都小于1,说明研究区生态系统服务总价值对生态价值系数是不敏感的,缺乏弹性.     

塔里木盆地北缘绿洲盐生植物群落物种多样性及其分布规律研究

运用数量生态学的方法对渭干河-库车河三角洲绿洲的盐生植被及其土壤化学因子进行分析.结果表明:土壤盐分和土壤pH值与丰富度指数(R)、多样性指数(H')和均匀度指数(E)负相关关系显著(P＜0.05),而与优势度指数(C)具有显著正相关关系(P＜0.05);土壤盐分是影响这一地区植被分布的关键因子,同时土壤pH值也对该区...     

渭干河--库车河三角洲绿洲近50a来生态环境变化特征及防治对策

近 5 0年来 ,渭干河—库车河三角洲绿洲地区在人类不合理活动的作用下 ,水文与生态环境发生了一系列变化。1绿洲地表径流总量多年变化有增有减呈现波动性趋势 ,但是水体盐化和含沙量趋势加剧。2绿洲森林面积持续减少 ,其天然屏障作用减弱 ,草地面积减少、退化严重 ,载畜能力大大降低。 3土地退化面积扩大 ,土地沙漠化发展强烈 ,土壤肥力降低 ,生产能力下降。因此 ,进行水资源统筹利用规划与管理 ,统筹兼顾各县的经济发展与生态环境建设对水的需求 ,以生态系统健康发展为原则 ,遵循生态规律来进行土地资源的开发利用 ,开展整个绿洲为单元的生态功能保护与建设是提高绿洲可持续发展能力的根本途径     

渭干河-库车河三角洲绿洲人口动态变化及其带来的问题

西部大开发战略和西气东输政策给渭干河———库车河三角洲绿洲发展带来了难得的历史机遇,人口作为PRED的重要组成部分,对该绿洲的开发和实施可持续发展具有十分重要的作用。本文利用1916年~2000年的统计数据,对渭干河—库车河三角洲绿洲近85年来人口数量动态变化及区域差异进行分析,在此基础上进一步探讨了人口数量动态变化引起的资源环境压力,尤其是人口快速增长带来的水资源紧缺、生态环境恶化、经济发展的障碍等问题,并提出了相应的对策建议。     

渭干河-库车河三角洲绿洲景观格局动态变化及其对生态系统服务功能的影响

利用渭干河-库车河三角洲绿洲1989年、2001年和2007年的遥感影像数据,分析了1989～2007年间渭干河-库车河三角洲绿洲景观结构变化规律,并讨论了由此带来的生态系统服务价值的变化。结果发现:在1989年～2007年间,研究区林地、草地、盐碱地和水域在减少,其中林地减少最多,草地和盐碱地其次,水域面积减少最小。耕地、建设用地和沙砾在增加,耕地增加最多,建设用地其次,沙砾变化较小;在整个研究期内,研究区生态系统服务总价值呈下降趋势,从1989年的5744.1×106元,分别下降为2001年的5543.0×106元和2007年的4540.2×106元;在生态系统各单项服务功能价值中,气体调节、授粉、生物控制和食物生产所占比例在1989年～2007年间呈增长趋势,干扰调节、水分调节、营养循环和废物处理所占比例则在减少,气候调节、水分供应、侵蚀控制、原材料和休闲娱乐变化较小,土壤形成、栖息地、基因资源和文化服务所占比例则基本保持不变。     

新疆渭干河-库车河三角洲绿洲生态需水研究

绿洲是干旱区独特的景观类型,是人类活动的主体区域,绿洲的开发规模取决于水资源的利用程度和管理水平。在干旱区生态用水的概念与分类基础上,依据部分试验资料及理论公式推导确定各类生态用水定额,并以各生态用水类型面积为依据,对渭干河-库车河三角洲绿洲生态用水进行了初步估算。结果表明:渭干河-库车河三角洲绿洲生态用水总量达24.158×108m3,其中天然系统用水量为21.991×108m3,占91.03%;人工系统用水量为2.167×108m3,占8.97%。在天然系统用水中低地草甸最大,达11.417×108m3,占47.25%;在人工系统用水中,园林生态用水最大,达1.005×108m3,占4.16%。由于天然植被的生态用水主要来源于地下水,故扣除平原地下水补给量19.603×108m3,实际生态用水量为4.555×108m3。     

新疆水资源生态足迹核算与预测

根据水资源生态足迹的基本原理和计算模型,引入水资源负载指数,对新疆2005—2014年水资源生态足迹、水资源生态承载力进行计算,并运用灰色预测模型GM(1,1)对2015—2025年的生态赤字/盈余趋势进行预测。结果表明:(1)新疆历年水资源生态足迹大于水资源承载力,处于生态赤字状态,从2005年的-7.83×10~7hm~2下降至2013年的-9.06×10~7hm~2,水资源开发率很低;(2)2005—2014年新疆水资源生态足迹和承载力均呈上升趋势,人均生态足迹和人均承载力呈上下波动状态,生产用水生态足迹在三个水资源账户中比例最大,远远超出其它两部分,占总水资源足迹的95.86%;(3)水资源负载指数总体呈上升趋势,表明水资源的利用程度逐渐加强,2005—2012年负载指数在2~5之间,表明新疆水资源利用程度中等;2013—2014年负载指数在5~10之间,表明新疆水资源利用程度高,开发条件困难;(4)新疆水资源存在分布不均匀的状态,南疆、北疆、东疆差异较大,南疆、北疆水资源生态足迹、水资源承载力均大于东疆,而南、北疆万元GDP水资源生态足迹则小于东疆;(5)对2015—2025年水资源进行预测,新疆水资源一直处于生态赤字状态,而且水资源生态赤字呈逐年减小的趋势,水资源生态赤字越来越严重,今后的形势越来越严峻,在利用中提高节水意识。     

渭干河—库车河三角洲绿洲种植业需水分析

采用FAO-PM公式,参照毗邻地区的灌溉试验成果和当地群众的灌水经验,结合土壤供水量和不同作物对地下水的利用量,根据渭干河-库车河三角洲绿洲区域2005年的作物种植面积,计算该区农作物的总需水量.结果表明:渭干河-库车河三角洲绿洲农作物需水量总计8.01×108 m3,农作物需水量占河道来水量的28.49%.作物总需水中粮食作物需水量占37.22%,经济作物的占59.35%,饲料作物的占3.43%.粮食作物需水定顿较经济作物和饲料作物高,就具体作物而吉,水稻、蔬菜、冬小麦、棉花、苜蓿、油菜等需水定额较高,玉米、瓜类和薯类等较低.各县单位面积需水量差异不大,平均值为5 890.35 m3/hm2,库车县最高,为6 035.32 m3/hm2,沙雅县最低5 746.37 m3/hm2.农业需水量与作物结构密切相关.农业用水浪费严重,使渭干河-库车河三角洲绿洲农作物实际用水量远高于其需水量的理论计算值.     

基于3S技术的绿洲荒漠过渡带生态环境的安全研究

本文根据生态系统内部诸因子的相关性以及绿洲与荒漠两大生态系统间的耦合机理,通过对过渡带生态环境进行时空分析与生态安全分析,计算得出了该绿洲生态环境安全程度的定量结果和生态环境演变的空间信息,在此基础上定量地分析及评价了研究区绿洲—荒漠过渡带的演变趋势,进一步提出了绿洲-荒漠过渡带生态环境安全预警系统的建立思路和利用遥感数据对其生态环境进行预警的简单方法。     

渭干河-库车河三角洲绿洲表层土壤盐分空间异质性分析

以新疆塔里木盆地北缘典型盐渍化区-渭干河-库车河三角洲绿洲为例,基于野外实测数据,借助常规统计与地统计分析方法,对绿洲表层盐渍化土壤的空间分布特征进行定量研究。分析结果显示:该绿洲土壤盐类主要以氯化物为主,同时并伴有少量的硫酸盐-氯化物类;在空间变异性上,CO23-和HCO3-为中度变异性,土壤含盐量、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO24-以及K++Na+均具有较强的空间变异性;盐渍化土壤主要分布于渭干河、库车河的下游,塔里木河的北部,绿洲的东部、南部和东南部区域,表层土壤中Cl-和K++Na+含量较高。在绿洲西部和西北部,Cl-、Ca2+和K++Na+分布的含量则相对较低。此外,HCO3-、SO24-和Mg2+的含量在绿洲中部分布较高;而CO23-的含量在绿洲北部有较高水平的分布;从绿洲整体分布情况来看,盐渍化土壤主要呈大面积区域性分布于绿洲的外围和扇缘地带。     

干旱区绿洲土壤盐分空间异质性及人为驱动力分析

通过对渭干河-库车河三角洲绿洲土壤含盐量空间异质性及人为驱动力分析,结果表明:土壤含盐量在0-10cm、10-30cm和30-50cm具有一致的空间分布格局,在绿洲的东部、南部和东南部含量分布相对较高,绿洲西部和西北部的含量分布偏低,而在绿洲北部和西南部,土壤含盐量具有中等水平的空间分布。人口的增长以及人类不合理的经济活动致使绿洲部分区域受人为活动影响严重,灌区地下水位上升、土壤弃耕严重,致使盐分在土壤中急剧增加,表聚强烈。因此,改变不合理的经济增长方式,研究先进的农业种植技术,有效控制人口增长速度以及制定相应的盐渍化防治措施是目前渭干河-库车河三角洲绿洲急需解决的首要问题。     

渭干河-库车河三角洲绿洲主要作物气候生产潜力分析

采用作物生长动态统计模型,对渭干河-库车河三角洲绿洲冬小麦、夏玉米和棉花种植的光合、光温、光温水、光温土和光温水土生产潜力进行计算和分析。分析结果显示:研究区冬小麦、夏玉米和棉花种植的光温生产潜力远大于实际生产力,分别实际生产力的161.06%,134.15%和196.71%,光热资源丰富;光温土生产潜力与实际生产力较接近,分别为冬小麦、夏玉米和棉花实际生产力的80.40%、66.97%和98.20%,土壤肥力限制因子很大;光温水和光温水土生产潜力都远小于实际生产力,分别为冬小麦、夏玉米和棉花实际生产力的10.36%和5.17%、8.63%和4.31%、12.68%和6.31%%,水是制约作物气候生产潜力的最关键因子,没有灌溉,颗粒无收。渭干河-库车河三角洲绿洲光热资源是作物气候生产力最突出的优势,土壤水肥条件是限制作物气候生产力的主要可控因子,改善土壤水肥条件是实现作物气候生产潜力的有效途径。     

干旱区绿洲土壤有机碳高光谱估测及其影响因子分析

为了揭示干旱区绿洲土壤有机碳的分布格局及环境因子的影响,以新疆渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,通过实测土壤高光谱数据以及化学分析获取的剖面土壤有机碳数据,提出了一种土壤光谱和偏最小二乘回归预测模型相结合的土壤有机碳估算方法,并分析了表层土壤有机碳含量与环境因子之间的相关性。结果表明:土壤反射率二阶微分变换优于一阶微分,经二阶微分变换后的光谱可以较好地预测土壤有机碳含量,预测模型的决定系数R~2均大于0.8,RPD均大于1.5,模型具有较高的精度和较好的稳定性。绿洲剖面土壤有机碳含量介于0.172～17.376 g·kg~(-1)之间,且主要集中在0～60 cm;土壤有机碳的变异系数在35%～53%;各层土壤有机碳分布格局相似,绿洲内部明显高于绿洲外围,并均有向表层聚集的趋势。相关分析表明土壤含盐量是影响土壤有机碳含量最重要的环境因子。     

渭干河—库车河三角洲绿洲主要作物不同生育期需水量估算

采用联合国粮农组织最新推荐的模型方法(FAO56),参照毗邻地区的灌溉试验成果和当地群众的灌水经验.对渭干河--库车河三角洲绿洲冬小麦、夏玉米和棉花等作物不同生育期的需水量及需水规律进行了分析.结果表明:①作物各生育期需水量的多少,取决于生育期的长短和需水强度;②作物需水量自西向东、自南向北增加,其空间波动与气温、风速和湿度息息相关;③若根据目前渭干河一库车河三角洲绿洲农业用水所占总水量的实际比例计算,地表水供给量完全满足作物对需水的要求.如果按国际上发展经济用水占河流总水量的比例计算,河道有效来水量只能满足作物的需水要求.若要全部考虑城镇工业用水、生活用水及农业用水,加上地表水资源的利用率较低、季节变化大,则不能完全满足作物灌溉用水,导致挤占生态用水.     

新疆渭干河——库车河三角洲绿洲天然植被生态需水研究

新疆渭干河—库车河三角洲绿洲深居内陆,属于典型的大陆性干旱气候区,水资源缺乏,生态与环境脆弱,平原非灌区天然植被主要依靠汲取浅层地下水来满足其对水分的需求。本文利用遥感技术、水文地质调查等手段查明了研究区内的浅层地下水埋深和天然植被分布面积,应用GIS技术划定计算单元,利用典型地下水均衡试验场潜水蒸发和蒸腾试验成果确定各计算单元的潜水蒸发系数和植被系数,进而计算出现状条件下研究区域天然植被生态需水量为5.37×108m3,其中林灌地生态需水量为0.95×108m3,占17.71%,草地生态需水量为4.42×108m3,占82.29%。     

塔里木盆地北缘绿洲土壤盐渍化特征分析——以渭干河-库车河三角洲绿洲为例

通过大量的野外调查以及实地测点,以新疆塔里木盆地北缘渭干河-库车河三角洲绿洲为典型区,研究该绿洲土壤特征(电导率、含盐量等)在空间的分布规律,运用相关分析和回归分析方法研究该绿洲土壤特征之间的耦合关系。分析结果表明:土壤含盐量、电导率和TDS在0-10 cm、10-30 cm、30-50 cm均有强变异性,pH值在各个土层均为弱变异性,而含水量则表现为中等变异性;含盐量与电导率、TDS之间正相关关系极显著,而与含水量有一定的正相关性,与pH值有一定的负相关性;通过回归分析发现,土壤溶液电导率和TDS的值可直接反映含盐量的大小,而土壤pH值和含水量则不能反映土壤盐渍化程度的高低。