干旱半干旱区土壤含水量定量反演技术研究

为系统地研究干旱半干旱区土壤含水量的反演方法,比较了目前常用的几种高光谱影像土壤含水量反演技术。结果表明:采用EO-1 Hyperion第149波段和197波段构建的光谱特征空间模型与土壤含水量值之间的R2为0.7093,两者存在良好的负相关性;土壤含水量热惯量反演模型整体拟合的R2为0.6149,与SMS拟合结果相比,效果不理想;回归分析模型中,对数变换光谱回归最优,R2值为0.6843。综合分析后,认为光谱特征空间模型对研究区土壤含水量的估测效果最佳。文中研究旨在为干旱半干旱区土壤含水量的更深入研究提供参考。     

基于TM影像的草原沙漠化植被盖度分析研究

植被盖度是草原沙漠化评价的重要指标,以TM影像为数据源,结合地面调查数据和对应点的NDVI值,建立了植被指数与植被盖度间的回归模型,利用该模型生成植被盖度分布图;同时利用前人的植被盖度计算经验公式,生成同一区域的植被盖度分布图,并分别对其植被盖度数据进行分级。对比分级结果,发现:通过大量的地面调查数据建立的盖度分析模型分类精度较高,总精度达到85.42%,而通过经验公式计算,效果相对较差,其分类精度仅有75.00%。     

陕西吴起县植被盖度变化及其影响因素研究

植被是生态系统中的重要组成部分,植被盖度的高低与全球气候和国家长远的经济效益密切相关。文中采用主成分分析法对吴起县的植被盖度变化与影响因子关系进行分析,分别提取了四个主成分,并用Pearson相关系数法将植被盖度和四个主成分进行相关性分析。结果表明:影响因子与植被盖度之间的相关性与吴起县的半干旱大陆性气候特点和人为种植抚育林草的积极作用有关。在今后的发展中,吴起县应继续提高林草建设质量,强化林草管护,在巩固扩大退耕还林成果的同时,促使生态优势向经济优势转化。     

干旱半干旱区地下水引起的表生生态效应及其评价指标体系研究

干旱半干旱地区地下水具有重要的生态价值.本文从这一地区地下水与生态环境之间关系出发,以地下水资源永续利用并与社会经济和生态环境协调发展为目标,探讨了地下水生态价值的定义,分析了地下水引起的表生生态效应及其驱动力,建立了地下水引起的表生生态效应递阶层次评价指标体系.这些研究不仅丰富了水资源生态价值理论,而且对这一地区水资源合理开发利用并与社会经济、生态环境协调发展具有参考价值.     

策勒绿洲边缘自然植被恢复重建的盖度指标

策勒绿洲位于塔克拉玛干沙漠南缘，绿洲边缘的自然植被带是保护绿洲的天然屏障，近50年来，绿洲边缘的自然植被带遭到严重破坏，绿洲生态系统受到沙漠化的严重威胁，恢复重建绿洲边缘自然植被带的限制因素是水，通过综合研究确定具备可靠防护功能的不同植被类型的盖度指标，是恢复重建绿洲边缘自然植被过程中节约用水的基础，本研究通过对策勒绿洲边缘沙物质的粒度分析，起动风速的风洞实验，绿洲边缘风速的长期测定以及不同植被类型防护效益的野外观测，确定策勒绿洲边缘不同植被类型的盖度指标为：●柽柳灌木群落盖度：≥20%；●骆驼刺草本植物群落盖度：≥30%；●花花柴草本植物群落盖度：≥30%；●芦苇草本植物群落盖度：≥30%。     

小流域防护林适宜覆盖率与植被盖度的理论分析

从防止水土流失和土壤水分容量两个方面出发,分析了以森林植被为主体的植物系统的覆盖率、植被盖度与形成良好的健康的森林水分生态环境和水土保持功能的关系。分析了小流域森林覆盖率与水蚀的关系,地块尺度上植被盖度与水蚀的关系。提出根据最大土壤侵蚀量、年允许土壤流失量和小流域的水分供应关系来确定区域宜林地林分面积与适宜森林覆盖率。根据水分、树种、林龄和立地条件对森林密度做具体分析。研究表明:在黄土区小流域尺度,合理的森林分布是防治水蚀的关键;适宜植被盖度是保证水土保持功能持续的关键,乔木成林林分郁闭度达到40%,草本植物的盖度达到90%就具有较好的防蚀功能,植被盖度与生物量同时处于适宜状态时,林分的水土保持功能最佳。研究认为水土保持有效植被盖度不应低于有效盖度(群落下土壤流失量等于允许流失量),最大为临界盖度(群落下土壤流失量为自然侵蚀量),群落灌层下死被物应具有一定厚度为1.0～2.0cm。研究表明在山西省吉县,阳坡刺槐造林密度小于2250株/hm2,以1111株/hm2为最佳;成林密度为300～1800株/hm2,以小于1500株/hm2为佳。     

西北干旱半干旱区NDVI季节性变化及其影响因素

研究植被的动态变化及其影响因素,不仅能够揭示植被覆盖动态变化特征与气候变化之间的响应机制,同时对区域的植被恢复以及生态可持续具有重要意义。本文基于MODIS遥感卫星数据,借助变异系数、趋势分析、相关分析与Hurst指数探究了2000—2020年西北干旱半干旱区植被覆盖逐季变化特征、影响因素及未来趋势。结果表明：（1）归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）空间变异程度在冬季偏高,且高波动主要分布在新疆与内蒙古大兴安岭的草地与未利用地区域。（2）NDVI随季节波动较大,在林地与耕地最为明显。（3）NDVI主要为改善趋势,其中,春季改善面积最大（84.63%）,冬季最小（72.52%）,且林地改善最为显著。（4）各季度NDVI均受地表温度与降水量影响（Significance=0.05）,且夏季地表温度与冬季降水量逐年递增对植被生长具有抑制作用。（5）未来NDVI主要呈改善趋势。值得注意的是,退化区域零星分布于新疆塔里木盆地、准噶尔盆地等地区。本研究旨在为西北干旱半干旱区的生态修复与治理,以及局部气候暖湿化的应对提供理论参考...     

基于温度植被干旱指数的黑龙江省旱情动态研究

2015年黑龙江省发生大面积干旱,为了对此旱情进行动态监测,采用6—9月的MODIS数据,计算温度植被干旱指数(TVDI);以过去15年(2000—2014年)的全省40个旱作农业站点以旬为单位的TVDI为研究对象,根据土壤相对湿度的农业干旱等级划分标准,制定TVDI的干旱监测等级,利用2011年实地测取土壤相对湿度数据对该等级进行验证,结果表明,验证结果准确度达到83%。结果显示:TVDI被分为5个等级,TVDI0.46为无旱,TVDI在0.46~0.57之间为轻旱,TVDI在0.57~0.76之间为中旱,TVDI在0.76~0.86之间为重旱,TVDI0.86为特旱,用此标准对黑龙江省2015年的旱情进行分析,能够较好地反映出黑龙江省整体的实际旱情。在监测中2015年7月份全省旱情最为严重,持续到8月中旬,到8月下旬省内各地陆续降雨,重旱区域减少,整体旱情减轻。     

红砂植被盖度对土壤不同形态碳、氮及细菌多样性的影响

以自然恢复的红砂群落为研究对象,探讨黄土高原红砂植被不同盖度对土壤不同形态碳、氮及细菌多样性的影响,为该地区的人工生态恢复措施提供理论支撑.在兰州市南北两山植被恢复技术研究与示范基地,按照5级盖度分类法设置红砂植被盖度梯度,重点对土壤养分碳氮、微生物量碳氮和细菌多样性开展研究.结果表明:随着植被恢复,土壤有机碳 (SOC)和全氮(TN)、土壤微生物碳 (MBC)和微生物氮(MBN)逐渐提高,并且增加比较快 ,但是当总盖度达到48.73%之后,增加比较缓慢,而且增加的差异不显著.相同的植被盖度对土壤有机碳、全氮和土壤微生物碳、氮的影响趋于一致.土壤细菌多样性随植被盖度有所增加,在植被盖度达到48.73%后多样性维持在彼此接近的水平,尽管微生物多样性群落结构有差异 .在植被稀疏、物种多样性较低的干旱坡地,红砂植被盖度增加明显改善了土壤生态功能, 但是片面追求植被盖度的增加,对土壤特性改善有限.     

干旱半干旱区土壤风蚀评价方法

土壤风蚀是导致干旱半干旱地区土地退化和区域环境恶化的最重要的原因之一。本文从区域土壤风蚀评价与监测需要出发 ,提出了一套土壤风蚀评价的指标体系和制图方法 ,其特点是 :(1 )充分利用 3 S技术 ;(2 )把耕地、沙丘地同其它土地类型区分开来 ,使用不同的指标体系 ;(3 )分别提取每一图斑的各指标因子 ,并建立相应的数据库 ;(4)强调限制性因子。     

A spatial-explicit dynamic vegetation model that couples carbon,water,and nitrogen processes for arid and semiarid ecosystems

Arid and semiarid ecosystems,or dryland,are important to global biogeochemical cycles.Dryland's community structure and vegetation dynamics as well as biogeochemical cycles are sensitive to changes in climate and atmospheric composition.Vegetation dynamic models has been applied in global change studies,but the complex interactions among the carbon(C),water,and nitrogen(N) cycles have not been adequately addressed in the current models.In this study,a process-based vegetation dynamic model was developed to study the responses of dryland ecosystems to environmental changes,emphasizing on the interactions among the C,water,and N processes.To address the interactions between the C and water processes,it not only considers the effects of annual precipitation on vegetation distribution and soil moisture on organic matter(SOM) decomposition,but also explicitly models root competition for water and the water compensation processes.To address the interactions between C and N processes,it models the soil inorganic mater processes,such as N mineralization/immobilization,denitrification/nitrification,and N leaching,as well as the root competition for soil N.The model was parameterized for major plant functional types and evaluated against field observations.     

极端干旱区稀疏荒漠植被信息遥感探测研究

基于Landsat 5 TM遥感影像,以塔里木河下游断流区的荒漠河岸林为例,选取植被指数随植被覆盖度增加的反映速率、植被指数的取值范围变化、植被与背景信息的区分度三个指标,对NDVI、SAVI、MSAVI、GEMI、EVI 5种植被指数探测低覆盖度植被信息的能力进行对比分析。研究表明:根据三个指标的综合分析,GEMI指数是塔里木河下游断流区探测低覆盖度植被信息的最佳植被指数。     

我国干旱半干旱地区气候变化及其影响

全球气候变化正在直接或间接地对自然生态系统和人类经济社会产生影响,而干旱、半干旱地区的生态系统非常脆弱,对气候变化异常敏感,通过对我国干旱半干旱地区气候变化及影响研究,认为在近50年我国干旱半干旱地区气温上升了1.8℃、降水增多29mm、地表蒸发加大、径流量减少、水资源供求矛盾加剧;农业结构调整,绿洲灌溉区农作物气候产量提高,雨养旱作区农作物产量减少;部分草原生产力下降,病虫害加剧;沙尘暴总体呈减少趋势,但局部地区由于气温升高,土壤水分耗减加速,风沙活动加剧;农业、航空、建筑、渔业、交通、工业均受到影响。     

干旱荒漠区路面覆盖效应评价指标与评价模型研究

为解决路面覆盖效应引起的气态水汇聚而导致的沥青路面翻浆病害,文中利用新疆公路沿线103个气象站点近50年的自动气象站资料和四要素5层梯度风监测站资料,分别建立了10m与2m高度平均风速换算模型:U1天山以北公路沿线=0.79u10+0.32与U2天山以南公路沿线=0.77u10+0.25。结合信息论中离散变量熵理论,把新疆公路划分了五个等概分布区,研究确定了地下水位、土质参数为路面覆盖效应评价指标,并绘制了基于地下水与土质参数的公路覆盖性分区表。     

旱区地膜覆盖技术的研究进展及发展前景

综述了国内外旱区地膜覆盖技术在应用与发展、应用机理与效果、主要技术模式等方面取得的主要研究进展,指出了地膜覆盖应用研究中存在的问题,在此基础上展望了旱区地膜覆盖技术研究与发展的前景。     

基于MODIS的沙漠化地区植被覆盖度提取模型的研究

目前常用的植被覆盖度遥感反演模型,受限条件较多,所用系数精度不高。针对上述问题,提出了利用研究区域的实测最大和最小植被覆盖度确定反演模型系数的方法和基于MODIS影像数据的地面实测验证方法。经用该方法对毛乌素沙地沙漠化地区的植被覆盖度进行反演,并同步监测该区域的地表覆盖度对反演结果进行验证,结果表明地面同步实测植被覆盖度与反演的误差绝对值平均值为0.04,反演方法精度较高。研究表明本文提出的利用MODIS影像数据反演沙漠化地区地表覆盖度的模型、地面验证方法切实可行,适合对沙漠化地区地表植被覆盖度大范围且快速的遥感监测。     

Influence of vegetation parameters on runoff and sediment characteristics in patterned Artemisia capillaris plots

Vegetation patterns are important in the regulation of earth surface hydrological processes in arid and semi-arid areas. Laboratory-simulated rainfall experiments were used at the State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau, Yangling, northwestern China, to quantify the effects of Artemisia capillaris patterns on runoff and soil loss. The quantitative relationships between runoff/sediment yield and vegeta- tion parameters were also thoroughly analyzed using the path analysis method for identifying the reduction mechanism of vegetation on soil erosion. A simulated rainfall intensity of 90 mm/h was applied on a control plot without vegetation(C0) and on the other three different vegetation distribution patterns: a checkerboard pattern(CP), a banded pattern perpendicular to the slope direction(BP), and a single long strip parallel to the slope direction(LP). Each patterned plot received two sets of experiments, i.e. intact plants and roots only, respectively. All treatments had three replicates. The results showed that all the three other different patterns(CP, BP and LP) of A. capillaris could effectively reduce the runoff and sediment yield. Compared with C0, the other three intact plant plots had a 12%–25% less runoff and 58%–92% less sediment. Roots contributed more to sediment reduction(46%–70%), whereas shoots contributed more to runoff reduction(57%–81%). BP and CP exhibited preferable controlling effects on soil erosion compared with LP. Path analysis indicated that root length density and plant number were key pa- rameters influencing runoff rate, while root surface area density and root weight density were central indicators affecting sediment rate. The results indicated that an appropriate increase of sowing density has practical signifi- cance in conserving soil and water.