于田绿洲土壤盐渍化遥感监测研究

首先对含有7个多光谱波段的TM图像分别做了主成分、缨帽变换.然后在对遥感数据及其派生数据分析的基础上,得出可见光、近红外波段之一和第三主成分及绿度特征.做RGB彩色合成能够较好地揭示干旱区盐渍化土壤信息,此方法处理的效果受表层土壤含水量的影响.最后对合成图像分类,得出研究区盐渍地的数量和空间分布状况.     

基于多源卫星数据的3种干旱遥感监测效果比较

基于MODIS/TERRA、FY-3B/MERSI和HJ/CCD监测数据,结合研究区同步土壤湿度实测资料,利用垂直干旱指数（PDI）,对比分析了各传感器在干旱时空动态中对旱情响应的敏感性和可靠性。结果显示：在黄土高原半干旱区各遥感卫星监测到的PDI指数与土壤相对湿度呈显著负相关,与0～20 cm相对湿度相关最为密切;MODIS的PDI监测信息与实际春旱发展前期状况最为接近,HJ的PDI监测信息对干旱后期效应性相对较差, HJ、MODIS和FY3B的PDI监测信息都能够比较真实的反映干旱缓解后的实际情况。     

基于EM38的封丘县土壤盐渍化调查研究

针对目前封丘县存在的土壤盐渍化问题,利用EM38磁感应电导仪在田闻定位、定点测量,对其土壤盐渍化现状进行调查.运用经典统计学方法,研究了土壤盐分的变异特征.利用Kriging插值方法,绘制了0～30、30～60、60～90、90～120 cm各层土壤盐分空间分布图.结果表明,EM38所测样点的表观电导率测定值EMH(水平位)和EMv,(垂直位)的相关系数均达到了90%以上,测定数据准确,其结果均具有较高的可信度.根据统计分析,对于0～30,30～60 cm土层的土壤电导率宜采用EM38水平测量模式(EMH)的表观电导率进行解译,而60～90,90～120 cm土层的土壤电导率宜采用EM38垂直测量模式(EMv)进行解译.从含盐量的平均值来看,各土层变化范围在0.498～0.543 g/kg,各层土壤盐分含量的变异系数分别为0.582、0.249、0.304与0.367,属于中等变异强度.研究区土壤盐溃化评价结果:盐渍化土壤主要集中在东南部,呈现明显的趋势效应,并且在整个剖面,盐分表层最高,随着深度增加呈先减小后增大的趋势.     

基于多源数据的村域撂荒驱动力分析及模型模拟

耕地撂荒受多重驱动力影响,从多重驱动力中梳理出主要驱动力、次要驱动力或伪驱动力,对撂荒地的研究和管理有重大意义。本研究以内蒙古和林格尔县为研究区,采用高分遥感数据(哨兵二号、资源三号、高分一号)结合土地变更调查数据,利用联合变化检测方法提取撂荒地,提取结果的总体精度为97.6%。在此基础上,结合村干部的问卷调查数据,设计了可能影响区域撂荒的9个自变量。将70个样本村分为训练集(50个)和验证集(20个),用多元线性模型对训练集进行逐步回归,最终进入模型的4个自变量为常户比、地形、耕村比、城市距离。该模型的调整R方为0.811,验证集的预测值与真实值拟合效果良好,说明模型对村域撂荒驱动力的解释能力较强,输出结果较为稳定。模型模拟认为,村域撂荒主要驱动力为村庄地形、人口流失程度、农垦程度和城市距离;次要驱动力为地表水资源;伪驱动力为村庄海拔、乔木林覆盖率、人均收入和小农机普及率。本研究可为判别区域撂荒驱动力、定向提升撂荒地管理提供依据。     

西藏外来入侵植物分布数据的多源融合

为支撑西藏外来植物入侵风险分析、监测和防治工作,通过CABI Invasive Species Compen‐dium（CABI-ISC）数据库、中国知网、《中国外来植物数据集》和《中国外来入侵生物》4个数据源获取西藏外来入侵植物的基础数据,对其进行多源数据融合,并对融合后数据进行分析。研究表明,多源数据融合后西藏外来入侵植物有313种,有多个物种被不同数据源同时关注;在4个数据源中,大部分物种数据均为各数据源独有物种,少量为共有物种,未发现在所有数据源中都存在的物种。通过对西藏外来入侵植物分布数据的多源融合,有利于集中数据的优势,扩大数据的使用范围,提高外来入侵物种风险分析的精度,为政策制订提供基础信息。     

面向多源异构数据环境的区域水土流失野外调查技术研究与应用

常规的水土流失野外调查技术已难以满足现阶段区域水土流失调查工作需求。为探索高效、精准、高质量的水土流失野外调查及数据采集技术,文中在分析区域水土流失野外调查内容、面临问题及需求的基础上;利用"3S"、互联网+、Ovitalmap、智能移动终端等技术,设计了4层架构、7项功能的数据信息采集系统,构建了集多源数据、多维空间、多尺度于一体的水土流失野外调查技术体系,涵盖了数据准备-野外调查-内业整理-数据管理等过程;并以国家级重点治理区沂水县为例,探索了"数据标准化处理-野外信息采集-内业数据管理"等环节协同作业的信息化技术,验证了技术体系在水土流失野外调查中的可行性及高效、精准性。研究成果可为区域水土流失监测、水土流失综合治理、生产建设项目水土保持监测及监督管理等以及地学相关专业野外调查工作提供技术参考。     

基于多重分形的半干旱区弃耕农田土壤粒径分布特征北大核心CSCD

为阐明农田弃耕后土壤质量演变特征,在阴山北麓中段农牧交错区内选择当年耕地、弃耕1 a、2 a、3 a、4 a5种类型土地进行研究,测定弃耕农田0-80 cm层土壤颗粒特征和有机质含量,基于多重分形理论分析的基础上,探究土壤粒径分布与有机质含量的关系。结果表明：砂粒含量与多重分形参数（D0、D1、α0）之间存在正相关关系,与有机质成极显著负相关;研究区内土壤随着砂粒含量的增加,土壤粒径分布范围逐步变宽,分布越离散,土壤向粗粒化方向演替。随着弃耕年限的延长,表层（0-10 cm）土壤表现出黏粒、有机质含量呈一致减少趋势,黏粒含量与土壤有机质呈极显著正相关。因此,可以考虑用黏粒含量反应土壤有机质变化趋势。     

基于EM38和遥感影像的土壤表观电导率建模研究

选取阿克苏地区渭干河-库车河绿洲外围的典型盐渍化区域作为研究对象,应用EM38大地电导率仪测量该地区样点表观电导率,选取四种不同的土壤盐分指数,结合同时期的遥感影像建立基于影像波段的土壤盐分指数回归模型,通过统计软件进行相关分析,发现表观电导率与土壤盐分指数S2即(b1-b3)/(b1+b3)的相关性最高,然后将不同层的土壤表观电导率同S2进行曲线拟合,对不同模型的拟合效果进行对比分析,结果表明:增长模型即复合比级数曲线模型的拟合度最高,通过精度验证,模型不适用于灌区,而荒漠区的各层的预测值与实测值相关分析结果都达到显著性水平,利用该模型可进行荒漠地区表观电导率的反演,因此基于电磁感应技术的土壤表观电导率建模研究可以为快速土壤盐渍化监测提供一种新方法。     

Dry/wet climate zoning and delimitation of arid areas of Northwest China based on a data-driven fashion

The division of arid areas is important in water and land resources management, planning and for a long-term agricultural, economic and social planning. Northwest China(NW) dominates the main arid areas in China. There is thus a need to adopt adequate concepts relative to the scope of arid areas of NW China and identify its climate types and characteristics. In this study, we analyzed climatic data over the last 30 years(1981–2010) from 191 stations in three provinces and three autonomous regions of NW China. The factor-cluster analysis tech- nique(FC), an objective and automated method was employed to classify the dry/wet climate zones. The traditional methods with predefined thresholds were adopted for providing a comparison with FC. The results showed that the wet/dry climate zones by FC were mainly distributed along mountains, rivers and desert borders. Climate-division boundaries relied heavily on the major terrain features surrounding the grouped stations. It also showed that the climate was dry in the plain sandy areas but relatively wet in the high mountain areas. FC method can reflect the climate characteristics more fully in NW China with varied and complicated topography, and outperform the tradi- tional climate classifications. Arid areas of NW China were defined as four climate types, including five resultant classes in FC classifications. The Qinling and Da Hinggan Mountains were two important boundaries, besides main administrative boundaries. The results also indicated that there are some differences between two traditional clas- sifications. The precipitation moved and fluctuated to an extent, which confirmed that climate change played an important role in the dry/wet climate zoning, and the boundaries of dry/wet climate zones might change and migrate with time. This paper is expected to provide a more in-depth understanding on the climate characteristics in arid areas of NW China, and then contribute to formulate reasonable water and land management planning and agri- cultural production programs.     

干旱区非饱和土壤导水率的初步研究

研究土壤水分运动时，非饱和土壤导水率是较难确定的参数，在干旱内陆区，该参数更难确定。本文根据非饱和带土壤梯度的特点，利用零通量面法原则测参的方法，对干旱区非饱和土壤导水定量计算进行了初步研究，并对该定量计算方法的误差做了分析。     

不同管理模式对干旱区草原土壤团聚体稳定性及其理化性质的影响

通过湿筛法,对阿勒泰地区人工草地、禁牧草场、季节草场、弃耕草地和天然草地5种管理模式土壤进行粒径分组及理化性质分析。结果表明:天然草地的有机质含量最高(16.337 g·kg~(-1)),人工草地最低(10.623 g·kg~(-1)),天然草地有机质含量显著高于其它草地(P0.05);土壤大团聚体含量顺序为禁牧草地(29.83%)天然草地(25.33%)季节草地(21.47%)弃耕草地(19.28%)人工草地(9.96%);在0~50 cm土壤深度的各土层上,不同管理模式下土壤水稳性团聚体平均质量直径(MWD)变化规律基本一致,禁牧草地团聚体和几何平均直径(MWD和GMD)值均明显高于其它4种管理模式,人工草地MWD和GMD值最低;大团聚体含量与土壤有机碳(SOC)、MWD和GMD呈显著正相关,相关系数分别为0.402、0.931和0.945,而微团聚体含量与SOC、MWD和GMD呈极显著负相关,相关系数分别为-0.383、-784和-0.779。土壤速效磷与MWD、GMD、SOC和各粒级团聚体相关性不显著。比较几种管理模式,相对于天然草地来说,禁牧草地大团聚体含量是天然草地的1.01倍,说明禁牧的方式更利于土壤团聚体的形成与稳定,而人工草地大团聚体含量则是天然草地的0.39,说明人为干扰对土壤团聚体稳定性的破坏较为严重。     

秸秆覆盖对宁南早作农田活性有机质及碳库管理指数的影响

在宁南半干旱区早作农田连续进行了4 a不同秸秆覆盖量的冬小麦栽培试验,对不同秸秆覆盖量下的土壤碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和土壤碳库管理指数(CMPI)进行了分析.结果表明:与不覆盖(CK)相比,0.9-0.6万kg/hm2覆盖量下0～20 cm土层土壤总有机碳含量显著提高1.46～1.01...     

干旱半干旱地区双垄地布覆盖对土壤水分的影响

为探明一种可替代覆盖材料的可行性,在甘肃省定西市安定区开展了为期1 a的监测试验,试验设防草地布加地膜覆垄(MB)、防草地布覆垄(DB)和裸地起垄(CK)3种处理,利用土壤水分、水势传感器分别对沟内地表下5、15 cm的土壤含水率、水势进行监测,结果表明:(1)表层5 cm土壤水分日变化呈复杂波形,受不同覆垄处理和季节性天气变化的影响显著;(2)0～20 cm土层的水分年变化主要受降雨、露水和蒸发强度的影响,表现为春冬干、夏秋湿的特点,在11月至翌年2月期间MB和DB覆垄处理土壤水分净损失量要高于CK裸地垄,而在作物生育期内(5—9月)覆垄处理土壤储水净增量为DB最大(36.35 mm)、MB次之(30.73 mm)、CK最小(16.30 mm);(3)MB和DB覆垄能明显加快雨露叠加,增加土壤水储存,而CK处理下叠加效应弱,且深层土壤对降雨不敏感,具有滞后性,但随着连续降雨的发生,表层土壤储水量加大,这种滞后性明显减弱;(4) 0～20 cm土层土壤储水量日变化幅度为夏季最大(平均1.20 mm·d^-1),春季次之(1.03 mm·d^-1)...     

基于实测高光谱和电磁感应的绿洲土壤含水量估测

以新疆渭-库绿洲为研究区,利用电磁感应和高光谱技术并以地形因子作为辅助参量,构建土壤含水量的支持向量机回归(Support Vector Regression,SVR)预测模型,采用泛克里金法(Universal Kriging)将预测的土壤含水量进行插值在地图上实现空间可视化。结果表明:1)表层土壤含水量与表观电导率具有良好的相关性,两种模式相结合建立的土壤含水量解译模型的拟合优度达到0.853。2)原始反射率光谱经微分变换后更能凸显出细微差异,利用原始一阶微分建立的SVR土壤含水量模型,预测集决定系数(R2)为0.913,相对分析误差(RPD)为2.06,该模型具有较高的预测精度和稳定性。3)表层含水量空间分布不均,由绿洲内部到荒漠-绿洲交错带再到荒漠呈现逐渐减少的趋势。综上所述,利用该支持向量机模型对绿洲土壤含水量的预测具有实际与理论意义。     

干旱区退化湿地恢复过程中的土壤呼吸特征研究

精河入湖口湿地是典型干旱区湖泊湿地艾比湖湿地的重要组成部分。本研究采用空间序列代替时间序列的方法分析了艾比湖精河入湖口退化湿地恢复中土壤呼吸的变化特征。结果表明:(1)随着恢复期的延长,土壤CO2通量的日变化有由单峰型向双峰型转变的趋势;(2)恢复期较短的湿地(1 a),季节变化具有单峰型特点,峰值在秋季,恢复期较长的湿地(3~5 a),季节变化呈现双峰型,且春季高于秋季;(3)退化湿地在植被恢复过程中土壤呼吸速率逐渐增强;(4)在退化湿地的不同恢复阶段,近地面10 cm土壤温度与土壤CO2通量的关系最密切。因此,只要水源充足,精河入湖口退化湿地在恢复过程中土壤呼吸速率随恢复时间延长而逐渐提高,经4~5 a即可恢复到未退化状态。     

Performance and uncertainty analysis of a short-term climate reconstruction based on multi-source data in the Tianshan Mountains region,China

Short-term climate reconstruction, i.e., the reproduction of short-term(several decades) historical climatic time series based on the relationship between observed data and available longer-term reference data in a certain area, can extend the length of climatic time series and offset the shortage of observations. This can be used to assess regional climate change over a much longer time scale. Based on monthly grid climate data from a Coupled Model Inter-comparison Project phase 5(CMIP5) dataset for the period of 1850–2000, the Climatic Research Unit(CRU) dataset for the period of 1901–2000 and the observed data from 53 meteorological stations located in the Tianshan Mountains region(TMR) of China during the period of 1961–2011, we calibrated and validated monthly average temperature(MAT) and monthly accumulated precipitation(MAP) in the TMR using the delta, physical scaling(SP) and artificial neural network(ANN) methods. Performance and uncertainty during the calibration(1971–1999) and verification(1961–1970) periods were assessed and compared using traditional performance indices and a revised set pair analysis(RSPA) method. The calibration and verification processes were subjected to various sources of uncertainty due to the influence of different reconstructed variables, different data sources, and/or different methods used. According to traditional performance indices, both the CRU and CMIP5 datasets resulted in satisfactory calibrated and verified MAT time series at 53 meteorological stations and MAP time series at 20 meteorological stations using the delta and SP methods for the period of 1961–1999. However, the results differed from those obtained by the RSPA method. This showed that the CRU dataset produced a low degree of uncertainty(positive connection degree) during the calibration and verification of MAT using the delta and SP methods compared to the CMIP5 dataset. Overall, the calibrated and verified MAP had a high degree of uncertainty(negative connection degree) regardless of the dataset or reconstruction method used. Therefore, the reconstructed time series of MAT for the period of 1850(or 1901)–1960 based on the CRU and CMIP5 datasets using the delta and SP methods could be used for further study. The results of this study will be useful for short-term(several decades) regional climate reconstruction and longer-term(100 a or more) assessments of regional climate change.