2000-2014年宁夏草地蒸散时空特征及演变规律

蒸散是水文-生态过程耦合的纽带,对草地生态系统的稳定性十分重要,研究生态环境脆弱地区草地生态系统蒸散变化特征对于区域农牧业发展、生态恢复与重建和构建生态屏障意义明显。基于2000-2014年MOD16地表蒸散数据,利用回归分析、相关分析和重新标度极差分析等方法,研究了宁夏草地近15年的蒸散时空分布格局与演变规律,并讨论了可能影响因素。结果表明,2000-2014年,宁夏草地蒸散量介于177.51~274.43 mm,平均值为228.03 mm;受降水的年际波动影响,全区草地蒸散量在近15年呈不显著的上升趋势(P>0.05),不同类型草地的年蒸散量和月蒸散变化动态差异明显;从空间上来看,宁夏草地的多年平均蒸散量存在较强的空间异质性,呈现南高北低的分布格局,北部最低为135.84 mm,南部最高可达732.12 mm,但波动性不强;近15年,宁夏北部草地的蒸散以下降为主,降幅自北向南递减,中部和南部以上升为主,增幅自北向南递增,但大部分区域的蒸散变化幅度较小,总体变化不显著;未来,全区草地蒸散的正向特征显著,趋势发生反转的草地比例较小;降水量是决定全区草地蒸散空间分布格局和年际波动的主要因素,人类生产活动主导的土地利用类型变化对局部蒸散的影响不容忽视。     

基于GF-1遥感影像的宁夏盐池柠条人工林景观特征研究

以宁夏盐池县为研究区,利用高分一号遥感影像和谷歌地球数据,采用监督分类与目视解译结合的方法对柠条人工林进行提取,结合DEM数据和景观生态学方法,分析盐池县柠条人工林的地理分布格局与景观特征。结果表明:盐池县柠条人工林占县域面积的13.18%,斑块数量和面积南北分布差异较大;从地理分布格局来看,柠条林大量分布于高程较低和坡度较缓的地区,地势较高与坡度较大的地区仅有少量小斑块分布;不同乡镇的景观单元特征和景观破碎化程度不同,花马池镇柠条林的斑块景观内部分割较复杂,高沙窝镇的内部斑块连通性更好,麻黄山乡景观破碎化程度较高,高沙窝镇与麻黄山乡柠条林的斑块边界都较为曲折;整体来看,盐池地形平缓、高程较低的中北部以营造防沙治沙型柠条为主,面积大且景观斑块连续,地形陡峭的南部沟壑丘陵区则以营造退耕还林的柠条为主,面积小且景观破碎。     

不同气象插值方法精度评估及对草地NPP估算的影响

以2000—2015年宁夏境内及周边14个气象站点的年均气温及年总降水量为数据基础,分别利用反距离权重法(IDW)、样条函数法、Anusplin插值法对气象数据进行了空间插值并交叉检验,将不同方法插值获取的气象要素空间栅格数据作为模型驱动参数输入CASA模型,研究了气象要素不同插值方法对草地NPP估算精度的影响。结果表明:(1)3种插值法中Anusplin插值法在宁夏区域内气象要素插值的误差最小,精度最高,反距离权重法误差最大,在气温插值中表现最为明显;(2)通过实测数据的检验,CASA模型在宁夏草地NPP估算当中适用性强,模拟的年总NPP空间分布格局与实际情况相符,模拟数据可靠;(3)在不同草地类型的NPP估算中,引用MOD17A3NPP数据作为验证数据对比发现基于Anusplin的气象要素插值数据及CASA模型模拟的NPP一定程度上提高了NPP估算精度,其在干草原、灌丛草原、干荒漠类草原及荒漠草原的估算中精度较高,而在沼泽类和山地草甸的估算效果欠佳,其估算精度有待提高。     

基于SEBAL模型的农牧交错区蒸散演变及生态需水规律

[目的]对典型农牧交错区的蒸散格局、演变特征及其生态系统需水规律进行研究,为区域生态治理和水资源管理提供科学依据。[方法]以宁夏回族自治区盐池县为例,选择2000—2017年的4期Landsat遥感数据和气象资料等辅助数据,利用SEBAL模型反演该县不同时期秋季初的日蒸散,结合同期土地利用类型数据进行分析研究。[结果]①秋季初的日蒸散量由2000年的0.89 mm/d增加到了2017年的1.71 mm/d,增幅为92.1%,增强趋势显著。②日蒸散具有较强的空间异质性,总体呈南高北低的格局,尤以东南部的黄土丘陵区蒸散最高;近17 a蒸散的年增幅也表现出南高北低的特征,但不同时段的年增幅空间格局存在较大差异。③不同地类的蒸散存在差异,耕地、林地和草地的平均蒸散量分别为1.42,1.33,1.27 mm/d,但蒸散量年增幅最大的是草地。④近17 a盐池县生态需水总量和各地类的生态需水量都在增加,各地类生态需水量由高到低依次是草地、耕地和林地,但单位生态需水量最高的是耕地,最小的是草地;近17 a耕地和林地的生态需水量占总生态需水量的比例在下降,而草地生态需水量的比例则呈上升趋势。[结论]在盐池县大力实行生态治理工程的背景下,区域蒸散显著增强,植被生态系统的需水量明显增加,不同地类的蒸散和需水结构也发生变化。     

两种遥感蒸散产品在干旱半干旱地区的应用对比

为探讨MOD16和BESS两种蒸散产品在干旱半干旱地区的适用性,从区域尺度、逐像元尺度和不同植被类型等层面对两种蒸散进行了对比。结果表明,MOD16估算的宁夏近15a平均蒸散为264. 23mm,略高于BESS估算的259. 39mm,二者均略低于该地区的年平均降水量;空间上,MOD16在中部干旱带低估了蒸散,而在南部丘陵山区高估了蒸散;两种蒸散在像元尺度达到了极显著正相关,相关系数在0. 87-0. 95之间(P <0. 01);两种模型对不同植被类型地表蒸散的估算一致,均为林地蒸散最高,农田蒸散次之,草地蒸散最低;两种蒸散在年尺度上和年降水量序列具有较为一致的波动特征;总体来看,两种遥感蒸散产品在干旱半干旱地区的适用性较一致,均能反映出不同植被类型和地理单元的蒸散差异特征,但因模型机理不同又表现出各自的特点。