基于LUCC的渭干河—库车河三角洲绿洲水文及生态特征

高强度的人类活动促使LUCC对水圈和生物圈产生了巨大的影响,以塔里木盆地北缘典型绿洲渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,采用1989年、1998年以及2013年多期遥感影像,利用最大似然的方法对影像进行分类并统计出研究区耕地、林地、盐渍地、水体以及裸地的变化,讨论LUCC对水文及生态特征的影响。结果表明:(1)从水文特征方面来看,由于人类活动强度加强导致渭干河—库车河三角洲绿洲的LUCC大幅度的改变。自1989—2013年这25a间,耕地面积总共增加2.408×103km2。而由于耕地面积的增加,促使用于灌溉等用水量大量增加,加上修建渠道、水库等活动促进地表径流量有所增加,导致研究区年径流量呈现出缓缓上升趋势。因为随着灌区排水系统的完善,疏干了低洼地的积水,降低了相应地域的地下水位,从而造成地下水位呈现出逐年下降的趋势。(2)从生态特征方面看,人类活动作为主导因素所导致的LUCC通过与气候变化交互作用,引起温度、湿度以及蒸发量发生变化;耕地面积的大范围增加,导致草地、林地等自然栖息地破碎化和丧失,加之25a间由于人为饲养家禽种类的简化、数量的大幅度增长,在综合作用结果下,最终导致生物多样性简化、单一性愈发显著。因此,本研究为系统开展LUCC对生态环境影响的趋势和机制方面有较高的科学价值。     

基于Landsat/TM资料研究东莞市地表温度地理分区

以快速城市化的典型地区广东省东莞市为例,以Landsat/TM资料为主要数据源,采用覃志豪单窗算法进行地表温度反演,计算32个区的平均地表温度,并依据各镇区平均地表温度和数字高程模型数据,进行地表温度的地理分区。结果表明:东莞市可划分为山地低温区、河网次低温、丘陵—近河网次高温区、平原高温区4个温度区间,其中山地低温区仅指谢岗镇,河网次低温区位于东莞市西北部东江河网区,丘陵—近河网次高温区包括西南部濒临珠江口的江河冲积平原、东北部的东江河滨及东部的丘陵台地,平原高温区位于中部、南部的平原地区。由此可见,地形地貌对地表温度影响显著,城市化进程必须因地制宜、合理规划。     

新疆焉耆盆地地表温度时空分布对LUCC的响应

为了辨析地表温度时空分布及其变化对土地利用/土地覆盖变化(land use/cover change,LUCC)的响应,以新疆焉耆盆地为研究区,将Landsat遥感影像数据、气象要素的观测数据和野外采样数据相结合,利用单窗算法和单通道算法反演研究区2000、2009、2011和2015年的地表温度,分析焉耆盆地地表温度时空分布特征,研究LUCC对地表温度的影响。结果表明:1)研究区温度时空分布图主要划分为低温区、中温区和高温区。从时空分布变化上来看,2000年高温区范围减少幅度最大、2009年次之、2015年最小;2009年低温区范围减少幅度最大、2000年次之、2015年最小;2)研究区地表温度的分布具有明显的空间差异性,高温区主要分布在沙漠区和山区与盆地之间的戈壁滩,具有明显的以博斯腾湖为中心的环状分布特点。低温区主要分布在水域、湿地和绿洲等区域;3)在2011年内不同时期不同LUCC的温度变化幅度不一,地表温度在不同下垫面上平均值大小不同,地表温度高低主要表现为沙漠盐碱地裸地小麦-玉米其他作物森林棉花芦苇湿地水域。由结果可知,焉耆盆地近十几年地表温度的时空变化与LUCC有着密切关系,农作物的结构、土地利用类型及其面积变化都会影响地表温度的时空分布。     

干旱区土壤盐渍化及其影响因子分析——以渭干河-库车河三角洲绿洲为例

采用遥感技术,以渭干河-库车河三角洲绿洲1989年TM和2001年ETM遥感影像和实际收集资料为基本数据源,在对影像准确分类的基础上,研究了该区盐渍化发生发展规律和形成原因.结果表明:该区土壤盐渍化向加重方向发展,中、重度盐渍地分别由1989年所占11.22% 和4.37% 上升至2001年17.68% 和5.17%,12年来人类活动对于土壤盐渍化过程干扰作用显著.     

基于Markov模型的植被覆盖动态变化预测研究

实时监测植被动态变化在于旱区绿洲生态环境研究中具有重要意义.以渭干河—库车河流域的绿洲地区为研究区,利用多期遥感影像数据,定量分析渭干河—库车河流域绿洲植被覆盖度的多年变化,同时利Markov模型进行研究区未来25 a内的植被覆盖度动态变化预测.结果表明:近21 a来,研究区植被覆盖度总体呈现波动降低趋势,1989-2011年,高覆盖度植被从38.038 9万hm2减少至27.109 6万hm2,低覆盖度植被从19.002 9万hm2增加至19.533 4万hm2,极低覆盖度植被从6.409 6万hm2增加至6.666 2万hm2,中覆盖度植被面积变化幅度不大;未来25 a后的植被覆盖度变化预测结果显示:高覆盖度植被面积呈下降趋势,中覆盖度植被、低覆盖度植被及极低覆盖度植被均呈上升趋势.上述研究结果说明绿洲植被整体呈现退化的趋势.研究结果可以为该区域植被恢复,盐渍化和荒漠化防治提供理论支撑.     

水土化学场理论在干旱区绿洲盐渍土研究中的应用——以渭干河-库车河三角洲绿洲为例

针对目前塔里木盆地北缘地区存在的土壤盐渍化问题,以新疆塔里木盆地北缘渭干河-库车河三角洲绿洲为例,根据水土环境中盐渍成分时空分异的区域化特征,应用盐渍水土化学场理论,建立变异函数模型定量化模拟其空间分异,求得变异函数后,采用Geostatistical Analyst地质统计分析模块中的Kriging插值方法定量化预测某种盐渍水土环境特征的空间分布,即对渭干河-库车河三角洲绿洲土壤特征(含盐量和电导率)的空间变异性进行分析.结果表明:渭-库绿洲表层土壤电导率和含盐量采用Exponential模型拟合效果比较好.电导率和含盐量的分维数为1.938和1.907,说明表层土壤含盐量的空间依赖性要比电导率的强,即引起表层土壤电导率空间变异中随机因素起决定性作用.而表层土壤含盐量则受结构性因素和随机因素共同作用.表层土壤电导率和含盐量的块金值与基台值之比分别为44.72%和38.61%,具有中等的空间相关性.并且变异系数分别为0.634和0.618.故具有中等变异强度,主要原因在于表层干扰因素较多(大气降水、灌溉、植被覆盖、蒸散发、根系吸水及地表微地形的差异等).利用在渭干河-库车河三角洲绿洲的实测数据进行验证,可为盐演水土环境的定量化研究提供理论依据.     

新疆渭干河-库车河绿洲生态安全及演变趋势评价

以新疆渭干河—库车河绿洲（以下简称渭库绿洲）为研究靶区,从自然生态系统、经济生态系统、社会生态系统三个方面建立评价指标体系,运用主成分分析法定量评价1995—2011年17 a间渭库绿洲生态安全的相关指标及动态趋势,提取出社会经济发展水平因子、农业发展潜力因子、社会发展潜力因子、水资源因子,得到该流域的生态安全综合评价得分后进行初步探讨。结果表明:1995—2011年间渭库绿洲生态安全由不安全向安全过渡,1995—2001年处于不安全水平;2002—2003年处于临界安全水平;2004—2007年处于较安全水平;2008—2011年处于安全水平。运用BP神经网络预测2012—2016年内该绿洲的生态安全综合评价值分别为:1.477 1,1.519 3,1.604 4,1.657 3,1.692 9。表明在未来5 a内,渭库绿洲生态安全均处于安全状态且保持平稳发展。通过生态安全综合评价和预测以期为确保生态安全、协调区域经济发展与绿洲生态环境的保护提供参考。     

干旱区土地盐渍化时空动态变化及影响因子分析

土壤是人类社会及一切社会活动的基本条件,而土壤盐渍化是土壤退化和土壤荒漠化的重要类型之一,是当今干旱区发展中面临的重要问题之一,也是影响干旱半干旱区农业生产的第一障碍性问题。土壤盐渍化时空动态变化研究是发展土壤监测研究及估算方法的重要基础工作。因此盐渍化治理工作的好坏也成了人们关注的问题。文章以新疆塔里木盆地北缘渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,采用1989年9月25日及2001年8月1日的遥感影像,通过计算盐分指数,得到盐分指数图像,进一步将盐分指数图像参与其它波段进行分类,通过统计分析,研究了渭干河-库车河三角洲盐渍地动态变化状况和变化趋势,并对变化影响因素进行了分析。结果表明：非盐渍地有所减少,轻、微盐渍地有所扩大,年均扩大率3.37%,中度盐渍地和重度盐渍地都相应减少,而中度盐渍地减少较多,年均减少率分别为1.96%和1.09%;盐渍地时空变化是同时受自然和人文因素影响的复杂过程,其中人为因素的影响最大。虽然盐渍化治理工作取得了一定的成就,但干旱区盐渍化防治工作需要进一步努力和加强。     

基于ETM+数据的干旱区盐渍化土壤信息提取研究

准确而自动地提取盐渍化土壤信息对于土壤盐渍化监测和土壤盐渍化动态变化研究具有重要意义。选择新疆渭干河—库车河三角洲绿洲特有的干旱地区为研究区,在对研究区土壤特征实地调查和典型土壤遥感信息分析基础上,利用含有7个多光谱波段的2001年8月1日增强-加型专题绘图仪(ETM+)遥感图像提取了归一化植被指数(NDVI)、第三主成分(PC3),分别作为非盐渍化土壤和盐渍化土壤信息提取的主要特征变量,改进归一化差异水体指数(MNDWI)、TM1、TM7作为辅助特征变量。利用决策树分类方法建立信息提取模型,对研究区遥感图像进行了分类。研究结果证明,基于研究区遥感信息特征基础上的盐渍化土壤信息自动提取是可行并能达到较高信息识别精度的。     

基于TM图像的塔里木盆地北缘盐渍地亮度值分析——以渭干河-库车河三角洲绿洲为例

渭干河一库车河三角洲绿洲地处世界第二大沙漠塔克拉玛干沙漠的北缘.随着经济的快速发展,土地资源开发强度开始加大,土壤盐渍化成为渭干河一库车河三角洲可持续发展面临的主要环境问题之一.因此,准确提取土壤盐渍化信息对研究区土壤盐渍化监测和研究盐渍化动态变化具有重要意义.本文以TM卫星图像数据及野外实测的数据为数据源,选择研究区具有代表性的植被、水体、重度盐渍地、中轻度盐渍地、岩石和早地等主要地物,利用PCI软件分析了这些主要地物在TM影像不同波段上的亮度值变化规律.其中,研究区内不同程度盐渍地的信息提取是本研究的重点.本文结合研究区本底资料,在对遥感数据光谱知识充分分析,挖掘谱间结构的基础上,揭示了研宄区内不同程度盐渍地在TM影像中的亮度值变化特征及分离规则.实验表明,盐渍地总提取精度达到88.6%.其中,重度及中轻度盐浈地面积的提取精度分别达到90.8%和86.7%.本研究表明,通过利用此方法,可将盐浈地信息较为精确地提取出来.     

敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物粒度特征及沉积环境

[目的]探究敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物粒度特征及沉积环境,为敦煌沙漠绿洲过渡带的生态恢复以及有效控制风沙灾害提供必要的理论依据。[方法]运用对角线法对敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物进行采样,采用矩值法计算粒度参数,分析其粒度空间分布特征以及沉积环境。[结果](1)研究区地表沉积物粒级极粗砂和极细砂含量较少,沙漠和绿洲分别以粗砂和细砂为主,过渡带以中砂为主,沉积物粒径自沙漠到绿洲呈现明显减小的趋势;(2)3条样带的分选性都较好,相比而言,沙漠的分选性最好,过渡带次之,绿洲最差;(3)偏态除绿洲属于正偏外,沙漠和过渡带都属于近对称分布,频率曲线峰型都是平顶峰,说明不同沉积物粒级对风力作用响应的差异性。[结论]敦煌绿洲的沙以风成环境为主,鸣沙山主要为河湖沙或河流冲积沙,过渡带混合有风成沙和河湖或河流冲积沙。     

敦煌沙漠-绿洲过渡带近地表风沙动力环境

[目的]探究沙漠绿洲过渡带起沙风况、输沙势、风沙通量和近地表粒度特征,为阐明沙漠绿洲过渡带风沙动力过程提供理论依据。[方法]利用同步风况、输沙通量和近地表断面粒度资料,分析了沙漠、绿洲及其过渡带输沙势时空分布特征。[结果]由于沙漠和绿洲内部物质组成、空间结构和水热状况不同,沙漠—绿洲过渡风速梯度和起沙风累计作用时间差异显著;受沙漠和绿洲的交互作用,沙漠—绿洲过渡带存在两组主导风向。从近地表粒度特征沿程分布来看,自沙漠至绿洲方向,粗沙含量逐渐降低,粉沙和黏粒含量相对增加。沙漠—绿洲过渡带是绿洲生态系统的重要组成部分,对维持绿洲稳定意义重大。[结论]针对绿洲风沙危害防治,应从局地环流角度出发,充分考虑沙漠—绿洲过渡带的调节和缓冲作用。     

塔克拉玛干沙漠腹地自然沙面与人工绿地不同季节局地气候的差异性

[目的]开展塔克拉玛干沙漠腹地自然沙面与人工绿地不同季节局地气候差异性研究,通过观测数据的解析,反映出沙漠与绿地区之间小气候变化的互馈机制,为沙漠区域人工绿地的可持续发展提供理论支持。[方法]利用塔克拉玛干沙漠腹地流动沙丘—人工绿地不同下垫面4个气象站的同步加密观测资料,分析自然沙面与人工绿地的小气候特征差异,初步探讨产生这些差异的原因。[结果]沙漠区对气温的升降速率响应快,绿洲区对气温的变化幅度响应显著;四季在增温时段绿洲相对于沙漠属冷岛,降温时段属热岛;夏季比湿最大,冬季最小,绿洲区相对于沙漠区在秋季湿岛效应持续时间最长,强度最大;春、夏、秋季凌晨至日出时段,绿洲上游边界呈现湿岛效应特征,绿洲下游边界四季全天均表现为湿岛效应;沙漠区域风速日变化极值出现时间早于绿洲区,风速变化范围沙漠区最大,绿洲区最小,在春、夏季,绿洲核心区风速递减率大于绿洲上游边界。[结论]下垫面的差异对小气候影响是十分显著的,绿洲区存在较强的"冷岛效应"和"湿岛效应"。     

荒漠绿洲过渡带农业绿洲土地退化动态特征

为量化荒漠-绿洲过渡带农业绿洲土地退化动态，运用遥感与GIS技术，结合地统计学理论，对研究区自1960年土地开垦以来，耕地开发利用的结构变化以及1983～2005年土地利用类型与表层土壤(0～20 cm)土地退化时空变异规律关系分析研究。结果表明：农业绿洲经历4个阶段：过渡垦荒阶段、适度土地利用阶段、土地撂荒阶段、土地利用综合治理阶段。23年间农业绿洲景观改变的人为影响程度加剧是造成景观多样性和景观破碎化的主要动因。从1983～2005年，沿沙漠区向农业绿洲内部土地退化的程度降低，灰漠土退化面积明显高于盐     

Comparison of Soil Properties and Microbial Activities between Air-Dried and Rewetted Desert and Oasis Soils in Northwest China

An air-drying and rewetting (AW) experiment was used to examine the responses of soil properties and microbial activities to abrupt alteration of water availability between desert and oasis soils in northwest China. The results revealed that AW increased soil pH and available nitrogen and phosphorus but decreased soil organic matter in the desert, while available phosphorus increased and available nitrogen decreased in the oasis. This AW also caused a burst of microbial activity in both desert and oasis soils, and the magnitude of the AW effect was correlated with the extent of soil rewetting, incubation temperature, land use, and the interaction between rewetting moisture and incubation temperature. The responses of soil properties and microbial activity to AW were greater in the desert than in the oasis. Different soil properties and microorganism composition resulted from land-use change and were likely to be the causes of the different responses to AW in the desert and oasis soils.     

Key Role of Desert–Oasis Transitional Area in Avoiding Oasis Land Degradation from Aeolian Desertification in Dunhuang,Northwest China

The survival of oasis is partially determined by the evolution of desert–oasis transitional area (abbr. DOTA) characterized by fragile and unstable environments. This study reveals the function of DOTA in avoiding oasis land degradation from its aeolian environments based on the detailed wind data, in situ observation of wind‐blown sand and granular characteristics of surface sediments from desert to oasis. Results indicate that the DOTA has buffering function in slowing down aeolian desertification in oasis. Additionally, the annual mean wind speed reduces 40·8% from desert to DOTA area but up to 92·8% from desert to oasis. The frequency of sand‐laden wind, drift potential and sand transport all decrease following the section from desert to oasis while surface roughness increases. And the granular characteristics of surface sediments show that the weight percentage of coarse sand decreases but fine sand increases along the section from desert to oasis. This paper reveals that the aeolian environments are of great difference between desert and DOTA and the significant role of DOTA in protecting oasis. Integrated sand control system needs to be settled in the DOTA to strengthen its buffering function. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

晋陕蒙地区≥10℃积温的时空变化特征

利用1960-2014年晋陕蒙三省75个气象站逐日平均气温实测数据,采用多元线性回归模型的积温空间模拟方法和气候倾向率法,对晋陕蒙地区1960-2014年日平均气温稳定≥10℃积温的时空特征进行分析。结果显示：（1）从整个分析期来看,1960-2014年晋陕蒙地区日平均气温稳定≥10℃积温总体呈上升趋势,近55a积温增速为74.60℃·d·10a-1,93%的气象站点积温增加趋势显著（P＜0.05）,仅有7%的站点变化趋势不显著。（2）从空间分布来看,分析期内≥10℃积温平均值呈现由低纬度向高纬度、由低海拔向高海拔逐渐减少的规律。（3）从各年代积温线的移动情况看,＜1600℃·d、1600～3200℃·d占的区域面积占总面积比例呈现逐年代降低的趋势;3200～4500℃·d的区域面积占总面积的比例呈现逐年代升高趋势;＞4500℃·d所占区域面积占总面积的比例在1970-1979年、1980-1989年呈降低趋势,在1990-1999年、2000-2014年呈升高趋势。（4）从时段Ⅰ（1960-1989年）和时段Ⅱ（1980-2014年）气候带的变化情况看,中亚热带从无到有,北亚热带、暖温带区域面积逐渐增加,中温带和寒温带区域面积逐渐减少,气候带在气候变暖背景下呈北移西扩的趋势。总体上,≥10℃积温呈现出向高海拔扩张和高纬度北移的趋势。     

土库曼斯坦典型绿洲土地利用格局变化的地表热环境响应研究

基于遥感和GIS,选择两期遥感影像,对土库曼斯坦穆尔加布—捷詹绿洲的土地利用及其地表热环境的变化进行分析,探讨了不同土地利用类型的空间格局对绿洲热环境的影响。结果表明:2001—2011年间,研究区土地利用变化最显著的特征是耕地的扩大和其他用地的减少,耕地从2001年的4.84×10⁵ hm²增加到2011年的5.82×10⁵ hm²,其他用地从2001年的5.00×10⁶ hm²减少到2011年的3.88×10⁵ hm²;不同土地利用类型上的地表温度具有明显差异,各土地利用类型地表温度平均值排序为:沙地 > 其他用地 > 盐碱地 > 耕地 > 林地 > 草地 > 水域;以耕地为突出特征的土地利用变化影响区域热效应的效果较为显著,具体表现为绿洲热环境效应减弱,冷岛效应增强。     

夏季黑河中游绿洲样带蒸散量遥感估算

黑河中游绿洲集中了全流域95%的耕地,利用了全流域68%的水资源,绿洲农田蒸散是水资源的主要支出项。为了解绿洲生态系统不同景观单元的耗水规律,高效管理区域水资源,该文利用2011年6-8月的7期Landsat TM影像,结合地面气象、物候数据和土地覆盖类型,基于SEBAL-METRIC模型估算了夏季黑河中游样带尺度不同土地覆盖类型蒸散量,并利用涡度观测数据对卫星过境日模型估算的蒸散量进行验证,发现遥感估算值与实测值具有较好的一致性。结果表明:由于土地覆盖类型和灌溉的差异,黑河中游样带尺度内蒸散量空间变化较大,6-8月农田平均总蒸散量是340 mm,林地是328 mm,草地的平均值是214 mm,荒漠区只有97 mm;夏季不同土地覆盖类型蒸散量均保持在较高水平,农田日蒸散量在6月底达到最大值,荒漠日蒸散量于7月中旬达到最大值,草地6月和7月平均日蒸散值较8月大,林地蒸散量月际变化较小。另外,荒漠与绿洲土壤类型差异较大,在荒漠区与绿洲区分别选取"热点"可有效提高模型估算精度。研究对于干旱半干旱区域水资源利用与管理有参考价值。     

荒漠草原不同土地利用类型土壤水分对降水的响应

降水是荒漠草原生态系统重要的水分来源,也是不同时空尺度上各种生物过程的重要驱动因子.为了解荒漠草原土壤水分对降水的响应,以3种典型土地利用方式(天然草地、灌木地和沙地)为研究对象,研究荒漠草原降水事件对不同土地利用类型土壤水分的影响.结果表明:研究期内降水量以＜5 mm的小降水事件为主,发生次数占总事件的72％;从降水...