干旱区荒漠景观植被自然更新机制初探

根据实地调查和参阅资料,依山前洪积扇、河流沿岸阶地、沙丘及丘间低地、戈壁、盐沼的景观斑块,探讨干旱区荒漠植被的自然更新机制。干旱区的高温干燥、温差强烈、风蚀沙埋已变为植物繁衍后代的动力;萌孽、劈裂、地下茎萌生等多种繁殖方式,使荒漠植物在严酷的条件下实现自然更新,形成以母株为中心的母系居群。地貌形态和种子传播动力决定了群落外形。在干旱区,繁殖植物的种子成熟期与年内的丰水期相吻合,有利于植被更新：只有在连续2a降水较大时（超过多年平均降水量）,沙丘和丘间地、戈壁植被的自然更新才有可能发生。河流沿岸植被的自然更新受地下水影响最明显。湖盆盐碱地植被带有水生植被的痕迹,自然更新相对较难。景观斑块镶嵌分布,形成微环境均一的廊道,有利于植被的自然更新。     

干旱区土地利用遥感监测研究

本文利用不同时相的ＴＭ资料,采用地理信息系统技术和遥感数字和图像处理技术,首先对ＴＭ图像进行了几种精纠正,将不同时相的ＴＭ影像配准误差控制在０．５个像元以内;     

近40a西北干旱区极端气候变化趋势研究

本文选取了西北干旱区21个代表站点1961-2000年逐日气温和逐日降水量资料。用百分位阈值法分析极端年最低温度、年最高温度和极端降水量变化特征及其各分区极端气候变化趋势。研究结果表明:(1)西北干旱区近40a年最低温度的天数有减少的趋势,而年最高温度的天数略有增加趋势。(2)西北干旱区年最低温度有增加趋势,年最高温度略有减少趋势。从分区看,北疆和南疆的年最低温度有升高趋势,年最高温度有下降趋势;河西走廊、柴达木盆地年最低温度和最高温度有升高趋势。(3)近40a西北干旱区极端降水的天数增加了2天。     

西北干旱区山地—绿洲—荒漠系统信息传递耦合关系

在干旱区的山盆体系中，胡杨、柽柳等天然植被的繁衍过程，是对热量、水分、土壤、气候等环境要素综合信息的反馈。太阳辐射量的变化，制约了生物和相关环境要素的分布格局。水资源的形成、转化、消耗过程中，与环境中的土壤、大气及生物发生水力联系，并输送了大量的泥沙、矿物质及无机盐类；地表水、地下水、土壤水、植物需及其相互转化过程中，存在着极其复杂的关系。无论是水分的蒸散、渗漏、运移及植物吸收，还是N、P等矿质元素的循环，都随地理环境的不同而有所不同，土壤微生物在整个过程中，发挥着极其重要的作用，人为的灌溉、开垦、施肥、管理措施，直接给土壤赋以附加信息。各种自然地理要素和人文因素的发展变化，沟通和联系着山地、绿洲及荒漠系统间的复杂关系。     

干旱区区域蒸散发量遥感反演研究

为研究干旱半干旱区蒸散发量,以新疆为研究区域,基于地表能量平衡,依据地表温度与反照率关系确定蒸发比,利用MODIS影像遥感估算新疆地区的蒸散发量。通过野外验证,模拟蒸散量与涡度相关仪野外观测量一致,平均误差在0.40mm/d。在干旱区,蒸散发量与降水的相关性在82%,与气温的相关性分别为46%。通过模型反演,2005年研究区在空间上以裸土蒸发为主,蒸发量在0-2mm/d之间,主要在塔里木盆地、准噶尔盆地和吐鲁番盆地,而蒸散发量较高地区主要为天山山脉下垫面为林地草地和平原绿洲农田区域,蒸散发量最大达6mm/d。     

河西走廊中部荒漠植被在改善生态环境中的作用

笔者采用调查、测定相结合的方法，根据生态学原则和本区荒漠植被建群层片群落结构的性质，对河西走廊中部荒漠植被类型及其在改善生态环境中的作用做了探讨。     

极端干旱区胡杨根系分布对土壤水分的响应

依据2006和2007年6月至7月在极端干旱区额济纳的实测资料,利用分形和统计的方法对胡杨根系分布与根区土壤水分的关系进行了分析研究,建立了土壤含水率与根系分维值之间的函数关系。根系土壤水分的变化对胡杨根系分布有直接影响,当平均土壤含水率小于0.11 cm3/cm3时,根系分布的分形维数随土壤含水率的增加而增大;当土壤含水率期望值大于0.11 cm3/cm3时,根系分布的分形维数随土壤含水率的增加而减小。平均土壤含水率在0.06-0.3 cm3/cm3之间,是适宜胡杨根系生长的范围。     

绿洲与荒漠交错带植被恢复区土壤水分变化研究

对绿洲与荒漠交错带的不同类型防护林和不同荒漠植被恢复区土壤水分动态特征作了系统研究,研究结果表明:不同配置的类型防护林含水量整体上远低于对照;说明在无灌溉补充水分的条件下,林木的蒸腾作用耗水量大,土壤含水量低,为了林木的正常生长,应该在夏季及时补水;不同荒漠植被恢复区的土壤水分远高于空旷的沙地,说明不同荒漠植被恢复区,...     

参考作物蒸散量计算方法在极端干旱区的适用性

参考作物蒸散量不同计算方法在极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地的适用性鲜有研究。依据塔克拉玛干沙漠腹地收集的2005-2010年的气象资料,以Penman Monteith为标准,运用8种参考作物蒸散量不同计算方法,探讨在塔克拉玛干沙漠腹地的适用性及计算结果的差异性。结果表明：在极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地,Penman1948、FAO24-Penman、Irmark Allen、Makkink、Priestley Taylar计算结果偏小,而FAO Penman修正法计算结果偏大,仅Kimberley Penman和Hargreave与Penman Monteith的计算结果没有显著差异。 以2004年3-12月气象资料检验Penman1948、FAO24-Penman、Irmark Allen、Makkink、FAO Penman修正法和Priestley Tayla修正公式,计算结果与Penman Monteith月偏差仍然较大。偏差较大的原因是3种Penman计算方法均采用了不同的风速修正方法,由风速引起的空气动力项所占的参考作物蒸散量月贡献率不同,而Irmark Allen、Priestley Taylar和Makkink 3种方法仅考虑了辐射项,忽略了空气动力项。因此,这6种计算方法在极端干旱的塔克拉玛干沙漠不适用,仅有Kimberley Penman和Hargreave可以适用。     

中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统及其气候特征——以中国新疆北部和东哈萨克斯坦为例

在中亚干旱区,发育着大量的山地-绿洲-荒漠系统,其中中国新疆北部以及哈萨克斯坦东部是中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统的典型区,山地系统是干旱区水资源的形成区,也是重要的矿质营养库和生物种质资源库,绿洲系统是生产力相对较高的区域和人类赖以生存和发展的中心,而荒漠系统则是干旱区面积广阔和环境相对恶劣的区域。地貌类型与气候特征决定耦合类型的基础和框架,水文特征决定耦合类型的空间格局,植被类型反应耦合类型的外貌,本文对新疆北部和东哈萨克斯坦山地、绿洲、荒漠三个子系统结构与功能进行了分析,并结合典型区近40年气候变化的特点和规律,来探讨中亚干旱区山地-绿洲-荒漠系统的特征。     

基于RS的武都区植被覆盖度动态变化及其驱动力分析

以1992、2006和2011年的landsat TM影像为基础,采用基于归一化植被指数(NDVI)的像元二分模型对1992-2011年间武都区的植被覆盖度分别进行计算,分析了其年际间的动态变化,并从自然因素和人为因素方面对植被覆盖度变化进行了驱动力分析,最后采用PCA对选取的影响指标进行定量分析。结果表明:武都区的植被覆盖度总体上呈增长趋势,其中高覆盖区增幅最为明显,达到46.30%。植被覆盖类型以向中高覆盖度和高覆盖度转变为主,2011年中高覆盖度和高覆盖度面积已占总面积的70.57%。人为因素尤其是人口因素是影响武都区植被覆盖度变化的最主要驱动力。     

阿拉善干旱荒漠区灌木多样性的特点

阿拉善干旱荒漠区是我国典型的荒漠生态系统,它不仅是我国北方重要的生态屏障,也是我国六大生物多样性中心之一。在这一区域由于特殊的自然生态背景使之成为灌木种类的"天然王国"。拥有23科57属137种灌木、半灌木。灌木是荒漠植被的主要组分,它在维持荒漠生态系统生物多样性、生态服务功能及其稳定性方面具有重要作用。20世纪下半叶,随着人口快速增长导致的高强度人类活动,已深刻地改变了荒漠生态系统的结构及水分和能量循环过程,导致了灌木植物严重受损退化。为了保育灌木资源,提高人们对灌木在草地恢复中重要作用的认识,文中分析了灌木多样性分布的特点,论述了灌木在干旱荒漠区的特殊作用。结果显示:阿拉善高原丰富的灌木多样性具有广泛的代表性,是我国温带草原灌木多样性分布的中心和我国灌木资源多样性保育的关键地区之一。     

干旱半干旱区植被盖度信息提取技术研究

为系统地研究干旱半干旱区植被盖度提取方法,比较了目前常用的几种高光谱影像植被盖度提取技术。结果表明:采用NDVI建立的像元二分模型对植被盖度的估测能力低于直接采用NDVI建立的回归模型;4种处理的PCR模型植被盖度估测的建模精度由高到低为:CR>NO>FD>SD;4种处理的PLSR模型植被盖度估测的建模精度由高到低为:FD>NO>SD>CR;FCLS分解的结果明显优于LS模型;综合分析后,认为基于FD的PLSR模型对研究区植被盖度估测效果最佳。文中研究旨在为干旱半干旱区植被盖度的更深入研究提供参考。     

黄河河源沙漠现状遥感分析

运用遥感信息对黄河河源沙漠的形成时间、空间分布状况进行了研究。初步认为沙漠形成时代较新 ,沙漠分布空间结构型式有 1斑散布型、2条带枝状组合型、3条带型。河源沙漠目前尚未构成大面积的基面 ,但河源可能会成为我国又一个新的荒漠带。控制沙漠化演化进程的措施是实施综合治理。目前的措施是控制沙源和抑制已经形成的沙漠活化进一步流动扩大化。     

冬小麦生物量卫星遥感估测研究

生物量是反映冬小麦长势的重要群体指标,及时、大面积获取冬小麦生物量信息有利于掌握早期冬小麦长势和产量形成动态,对于生产管理措施制定意义重大。以江淮麦区的泰兴、兴化两市大田冬小麦为研究区域,基于冬小麦生物量模型(WBM),利用环境星(HJ-1)进行冬小麦拔节期生物量监测预报研究。在提取研究区域小麦面积信息的基础上,利用泰兴市冬小麦拔节期遥感影像反演的LAI及时修订生物量模型的参数,再利用模型对兴化市冬小麦生物量信息进行预测。结果表明:(1)利用生物量模型预测的冬小麦生物量为1897.03～3800.78kg/hm2,平均为2866.33kg/hm2。实测的生物量为1932.30～3689.44kg/hm2,平均为2711.75kg/hm2,相对误差为5.70%,生物量模型的预测性较好;(2)利用预测生物量与卫星影像NDVI的转换模型,可制作冬小麦生物量预测专题图,并能准确、大面积获取不同等级生物量的冬小麦面积分布与长势信息。     

Development of a large-scale remote sensing ecological index in arid areas and its application in the Aral Sea Basin

The Aral Sea Basin in Central Asia is an important geographical environment unit in the center of Eurasia.It is of great significance to the ecological protection and sustainable development of Central Asia to carry out dynamic monitoring and effective evaluation of the eco-environmental quality of the Aral Sea Basin.In this study,the arid remote sensing ecological index(ARSEI)for large-scale arid areas was developed,which coupled the information of the greenness index,the salinity index,the humidity index,the heat index,and the land degradation index of arid areas.The ARSEI was used to monitor and evaluate the eco-environmental quality of the Aral Sea Basin from 2000 to 2019.The results show that the greenness index,the humidity index and the land degradation index had a positive impact on the quality of the ecological environment in the Aral Sea Basin,while the salinity index and the heat index exerted a negative impact on the quality of the ecological environment.The eco-environmental quality of the Aral Sea Basin demonstrated a trend of initial improvement,followed by deterioration,and finally further improvement.The spatial variation of these changes was significant.From 2000 to 2019,grassland and wasteland(saline alkali land and sandy land)in the central and western parts of the basin had the worst ecological environment quality.The areas with poor ecological environment quality are mainly distributed in rivers,wetlands,and cultivated land around lakes.During the period from 2000 to 2019,except for the surrounding areas of the Aral Sea,the ecological environment quality in other areas of the Aral Sea Basin has been improved in general.The correlation coefficients between the change in the eco-environmental quality and the heat index and between the change in the eco-environmental quality and the humidity index were–0.593 and 0.524,respectively.Climate conditions and human activities have led to different combinations of heat and humidity changes in the eco-environmental quality of the Aral Sea Basin.However,human activities had a greater impact.The ARSEI can quantitatively and intuitively reflect the scale and causes of large-scale and long-time period changes of the eco-environmental quality in arid areas;it is very suitable for the study of the eco-environmental quality in arid areas.     

Ecological environment quality evaluation of the Sahel region in Africa based on remote sensing ecological index

Long-term monitoring of the ecological environment changes is helpful for the protection of the ecological environment.Based on the ecological environment of the Sahel region in Africa,we established a remote sensing ecological index(RSEI)model for this region by combining dryness,moisture,greenness,and desertification indicators.Using the Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)data in Google Earth Engine(GEE)platform,this study analyzed the ecological environment quality of the Sahel region during the period of 2001-2020.We used liner regression and fluctuation analysis methods to study the trend and fluctuation of RSEI,and utilized the stepwise regression approach to analyze the contribution of each indicator to the RSEI.Further,the correlation analysis was used to analyze the correlation between RSEI and precipitation,and Hurst index was applied to evaluate the change trend of RSEI in the future.The results show that RSEI of the Sahel region exhibited spatial heterogeneity.Specifically,it exhibited a decrease in gradient from south to north of the Sahel region.Moreover,RSEI in parts of the Sahel region presented non-zonal features.Different land-cover types demonstrated different RSEI values and changing trends.We found that RSEI and precipitation were positively correlated,suggesting that precipitation is the controlling factor of RSEI.The areas where RSEI values presented an increasing trend were slightly less than the areas where RSEI values presented a decreasing trend.In the Sahel region,the areas with the ecological environment characterized by continuous deterioration and continuous improvement accounted for 44.02%and 28.29%of the total study area,respectively,and the areas in which the ecological environment was changing from improvement to deterioration and from deterioration to improvement accounted for 12.42%and 15.26%of the whole area,respectively.In the face of the current ecological environment and future change trends of RSEI in the Sahel region,the research results provide a reference for the construction of theGreen Great Wall(GGW)ecological environment project in Africa.     

基于RS 和GIS 分析干旱区土地利用／覆盖变化对陆地植被碳储量的影响—— 以新疆鄯善县绿洲为例

土地利用/覆被变化是影响陆地碳循环的一个重要因子.依据鄯善平原绿洲群1990、1999两年9月TM与SPOT4(P)的融合影像以及2004年9月SPOT5(XS/XI)影像数据,采用混合分类法对研究区土地覆被进行分类,估算其变化面积以及林地与各土地覆被类型的面积转换.结果显示:1990～1999年、1999～2004年研究区林地面积年变化率分别为+4.59%、-1.70%,植被碳库1999年比1990年增加了264.13×103 t,2004年较之1999年减少了70.75×103 t,但2004年植被碳储量较1990年上升212.04×103 t,研究区总体上为一小的净碳汇.15 a间天然草地的植被碳储量一直下降,并在后期呈现更为严峻的态势.说明在极端干旱区,生态系统的稳定仍面临极大挑战.如何实现丰富矿产资源的开采与人居生存环境相协调,做好土地、水资源管理与生态环境保护工作,仍需更为深入、审慎的研究.     

毛乌素沙地17年间植被覆盖度变化的遥感监测

为揭示毛乌素沙地植被变化规律,利用归一化植被指数(NDVI)和像元分解模型,建立了TM影像尺度下的毛乌素沙地植被覆盖度遥感定量模型。在此基础上,对毛乌素沙地1990年和2007年2个时期植被覆盖的进行了等级的划分。采用转移矩阵的方法,分析了该区17年来植被覆盖度的变化趋势。研究结果表明:研究区植被覆盖类型的主体为低盖度植被(NDVI,<0.3),其面积由1990年的33176.7369km2下降为2007年的30671.6454km2,年变化率为-0.048%;中盖度(NDVI,0.3-0.6)、高盖度(NDVI,>0.6)的总面积由1990年的1313.5023km2变为2007年的3818.5938km2,年变化率分别为3.91%和3.48%。整个研究区17年间发生正向转移的面积为3209.5153km2,占总面积的9.31%;负向转移的面积为633.0195km2,占总面积的1.84%。毛乌素沙地植被覆盖状况总体呈良性转移趋势,但局部退化的问题也应该加以关注。     

干旱荒漠条件下残茬分解特征和养分释放的研究

以大豆秆为材料研究了荒漠生态条件下残茬的腐解率、腐解物的有机C、N和K的含量、养分释放率和C/N比的变化。结果表明:残茬的累积腐解率和有机C的分解率随腐解时间的延长呈上升的趋势,0～1.5个月和1.5～3个月残茬腐解率分别达19.7%和18.5%,0～1.5个月和1.5～3个月残茬有机C的分解率均为19.2%;腐解残留物的有机C、N和K的含量存在不同的变化,有机C的含量变化不大,N的含量则是先逐渐上升,6个月后基本不变,K的含量前1.5个月迅速下降,1.5～3个月缓慢下降,然后基本不变;整个腐解过程是N的固定过程,N的释放量和释放率均为负值,K的释放集中在前1.5个月,释放率达75.8%;腐解残留物的C/N比先迅速下降,6个月后基本不变,最终为35.9。