新疆干旱区于田绿洲生态安全评价及影响因子研究

以新疆克里雅河流域于田绿洲为研究靶区,运用压力—状态—响应(PSR)模型,从时间尺度上对1999—2010年绿洲生态安全状况进行评价并进行影响因子分析。结果表明:于田绿洲生态安全综合指数大致上呈现递增趋势,1999—2005年处于不安全状态、2006—2010年由临界安全状态向较安全状态转变。限制性因子分析表明:影响于田绿洲生态安全的主要限制因子是第三产业占GDP比重、单位耕地农业总产值、人均粮食产量、境内公路里程、农牧民人均纯收入、城镇化程度、耕地面积比重。研究表明于田绿洲生态安全现状良好,评价结果将为维持及进一步改善生态状况提供科学依据。     

基于机器学习的干旱区土壤盐渍化定量估算

  目的  探讨对土壤盐渍化进行快速、准确监测技术与方法。  方法  利用353个地面表观电导率数据,以及从Worldview-2影像获取对应采样点的波段反射率值,结合两波段组合植被指数和三波段组合植被指数,筛选最佳二维、三维波段组合方式,引入人工神经网络、K近邻和支持向量回归来构建区域土壤盐渍化定量反演模型。  结果  ① WV-2影像的红边和近红外波段与ECa呈现显著相关（P < 0.01）。② 二维植被指数（RVI_(B5-B2)、NDVI_(B6-B2)、DVI_(B2-B6)）和三维植被指数（3DVI_(B2-B6-B6)、3DVI_(B3-B5-B6)、3DVI_(B5-B2-B1)、3DVI_(B2-B1-B6)、3DVI_(B2-B1-B6)、3DVI_(B6-B1-B2)、3DVI_(B5-B3-B7)）的波段组合计算提高了其对土壤盐渍化的敏感性。③ 基于不同维度数据的机器学习估算模型中,3DVI和KNN算法结合对土壤盐渍化估算效果最为突出,且模型精度为R2 = 0.773,RMSE = 1.659 dS m?1,RPD = 2.216。  结论  所构建的多维植被指数可应用于类似环境条件下盐渍土地监测和评价研究。     

克里雅河流域沉积物的粒度特征

克里雅河流域由普鲁至米萨来,冲积沙粒径向细递减;沙丘沙一般粗于下伏沙,而冲、洪积下伏地层上的沙丘风成沙则细于下伏沙;高大沙丘粒级组合主要受就近沙源影响。用累计百分数和粒级的φ值作图,求得φ_1、φ_5、φ_(16)、φ_(25)、φ_(50)、φ_(75)、φ_(84)、φ_(95)等8个数值,输入计算机获得最大粒径、中值粒径、平均粒径(M_z)、标准离差(σ_1)、偏度(S_(K1))、峰态(K_G)等值。     

克里雅河芦苇对不同土壤环境的生理响应

以克里雅河流域的芦苇(Phragmites communis)为研究对象,研究在不同土壤环境下克里雅河流域荒漠植物的生理适应性,分析芦苇的生物量、叶绿素、可溶性糖、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活性等生理指标的变化特征,并使用通径分析方法研究对芦苇生理指标产生影响的因子.结果表明:芦苇受到盐胁迫和干旱胁迫时,生物量积累会受到抑制,相比绿洲土,盐泽土中的生物量减少60％,风沙土减少18.8％;但芦苇会提高地下生物量所占比重来适应胁迫环境,风沙土中芦苇的地下生物量所占比重达78.5％.芦苇的生理指标主要受土壤水盐因子的影响,叶绿素含量、可溶性糖含量和POD活性主要受水分的影响,蛋白质、脯氨酸和MDA含量主要受盐分的影响;在受到胁迫时,叶绿素含量、蛋白质含量、POD活性减小,可溶性糖、脯氨酸和MDA含量增加.     

基于植被温度条件指数的克里雅河流域干旱监测研究

干旱是干旱半干旱地区由气候变化和人类生产活动而引起的环境问题之一。区域环境干旱化趋势的研究对该区域生态环境、水资源管理及农业生产有着重要意义。在植被温度条件指数（VTCI）的基础上对克里雅河流域进行干旱监测。结果表明：2005-2010年研究区整体上向干旱化方向发展,由北向南干旱趋势依次增强。其中,南部山区2005年VTCI值为0.696 4,到2010年VTCI值为0.486 4,其变化相差-0.210 0,旱化趋势较为严重;研究区中部的VTCI相差值分别为0.071 3和0.042 6,表现为有轻微干旱程度减弱趋势,变化不明显;北部地区即克里雅河下游地区的VTCI值从2005年的0.121 0减少到2010年的0.075 4,VTCI相差-0.045 6,呈轻微旱化趋势。     

克里雅河流域水工程与水资源和谐状况评价

水工程与水资源配置平衡是判断流域处于和谐状态的重要指标.本文通过构建克里雅河流域水工程与水资源的和谐量化指标体系,采用“人水和谐管理信息系统”计算各分区的健康度、发展度、协调度指标,评价分析水工程与水资源的配置平衡状况,确定流域的和谐等级,旨在为同类型流域水资源开发、利用和保护提供借鉴与参考.     

克里雅河绿洲人口结构与经济结构的灰色关联分析

以克里雅河绿洲为例,选取人口结构与经济结构中的21个指标构建耦合系统评价指标体系,运用主成分分析法及灰色关联技术对克里雅河绿洲人口结构和经济结构的关联度、耦合度和时序特征进行测度分析,以揭示两大系统的耦合度的演变规律。结果表明,1克里雅河绿洲人口结构与经济结构要素的耦合机理比较复杂,各要素之间彼此关联强度不一;2人口结构与经济结构的耦合度具有明显的波动性和时序性,与1999年相比,2009年以后耦合度呈现出下降的趋势。     

克里雅河流域植被覆盖垂直地带性分布与变化特征

植被作为自然生态系统的重要要素和环境组分,能够反应自然地域综合体在全球气候变化与人类活动影响下的时空特征变化,因此在探讨地表过程及全球变化研究中有着举足轻重的地位。以MODIS-NDVI时间序列数据和SRTM数据为基础,利用像元二分模型对干旱区内陆河[CD2]克里雅河流域2002-2013年的植被覆盖度进行了估算,分析了该流域植被覆盖度时空变化特征及其与地形、气象因子的相互关系。结果表明:克里雅河流域植被覆盖存在着明显的垂直地带性空间差异,其海拔3000~3500m范围的丘陵带平均植被覆盖度最大;过去12a来该流域植被覆盖度整体上呈减少趋势,其中上游高山带、中游冲积扇平原带和下游沙漠带植被覆盖逐渐退化,而低山丘陵带植被覆盖变化有上升趋势并逐渐改善;总体上,流域植被覆盖与气温变化呈负相关关系,而与降水变化表现出正相关。     

1960-2010年克里雅河流域极端气温事件变化趋势

利用克里雅河流域于田县气象站1960-2010年逐日最高气温和最低气温资料,利用RClimDex软件计算了该流域12个极端气温指数,采用10 a滑动平均、Mann-Kendall突变检验等方法对其变化规律进行分析.结果表明:①暖昼日数(TX90)、暖夜日数(TN90)、夏日数(SU)和热夜日数(TR)等极端气温暖指数均呈显著增加趋势,变幅分别为1.45 d· (10a)-1、1.82 d·(10a)-1、3.07 d· (10a)-1、1.66 d·(10a)-1.其中,夏日数(SU)和暖夜日数(TN90)变化最显著.②在极端气温冷指数中,月最高气温极小值(TXn)和极端最低气温(TNn)上升,冷昼日数(TX10)、冷夜日数(TN10)、结冰日数(ID)和霜冻日数(FD)分别以0.61 d· (10a)-1、0.91 d·(10a)-1、1.1d·(10a)-1和0.9 d· (10a)-1下降.③各极端气温指数变化在1960-1986年与1987-2010年两个时段差异明显.在1987-2010年,极端气温暖指数明显上升,而极端气温冷指数下降趋势比较明显.     

基于WorldView-2影像的土壤含盐量反演模型

针对WorldView-2影像高空间分辨率评价其定量反演土壤含盐量的能力,以盐渍化现象较为明显的新疆克里雅河流域为研究对象,基于WorldView-2影像和实测高光谱数据,利用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和BP人工神经网络(back propagation artificial neural networks,BP ANN)方法建立定量反演该流域土壤含盐量模型并做出研究区高空间分辨率土壤含盐量分布图。结果表明:1)利用实测高光谱数据和影像数据分别建立的2种模型中BP神经网络模型预测精度都高于PLSR模型,其中基于影像数据建立的6:8:1结构的3层BP神经网络模型决定系数R2、均方根误差RMSE、相对分析误差RPD分别为0.851、0.979、2.337,模型的稳定性和预测能力都优于PLSR模型(R2、RMSE、RPD分别为0.814、1.139、2.007)。2)利用WorldView-2影像提高了土壤含盐量制图的空间分辨率,归一化植被指数NDVI和比例植被指数RVI较有效降低了植被覆盖与土壤水分对预测精度的影响。该文建立的考虑植被覆盖与土壤水分定量反演土壤含盐量的模型不需要复杂的参数,一定程度上满足了干旱、半干旱地区的盐渍化监测需求,可以促进WorldView-2等高空间分辨率卫星在盐渍化监测中的进一步应用。