2000-2014年艾比湖流域地表Ea与Ep时空分布特征及成因

为了探明干旱区流域地表蒸散量时空分布及其变化特征,从而为流域水资源规划、旱涝检测和生态需水量研究提供科学依据,本文基于MOD16蒸散产品和气象站观测数据,运用线性倾向率和相对变化率等方法,分析了艾比湖流域2000-2014年地表实际蒸散(Ea)与潜在蒸散(Ep)的时空分布特征及其变化趋势,进一步揭示二者之间的关系.结果表明:1)近15年内艾比湖流域地表Ea、Ep年际波动不大,多年平均Ea与Ep分别为315.76和1555.27mm,年平均Ea与Ep的较大差距说明流域整体上缺水、干旱.年内分布处于先增大后减少的单峰型变化趋势,夏季两者差距最大,此时流域最干旱、缺水;2)流域Ea与Ep的空间分布状况正好相反.西北山区、精河—博乐绿洲区、北天山的西段支脉,玛依力山脉等区域水分比较充足.流域东部大范围地区、精河—博乐绿洲周围等区域干旱缺水.3)影响因素分析显示气温是影响流域Ea、Ep时空分布变化的主要因素;4)2000-2014年间Ea总体上处于减少趋势,Ep处于增加趋势,说明流域近15年内干旱加重.     

焉耆盆地气候变化和人类活动对生态系统服务 价值的影响研究

环境变化下的生态服务功能研究,对生态环境与社会经济持续发展具有重要的科学意义和应用价值。本文以新疆焉耆盆地作为研究对象,基于Landsat遥感影像数据、DEM数据和气象要素数据,运用非参数气候变化突变点检验(MK,Mann-Kendall-Sneyers test)、趋势分析方法(Mann-Kendall,MK),通过计算生态服务价值(ESV)和土地利用/覆盖变化(LUCC)动态度,对新疆焉耆盆地近40 a(1973—2014年)生态服务功能的变化及其驱动因素进行了分析。结果显示:1)生态系统服务价值和功能的变化是气候变化和人类活动共同作用的结果;2)山区冰川面积的缩小是山区生态服务价值减少的主要原因;3)平原区的生态系统服务价值以2004年为转折点呈现先减少后增加的趋势,整个研究区的生态服务价值分别为1973年85.86×108元、1977年94.46×108元、1994年84.15×108元、2004年89.40×108元和2014年96.47×108元,这与降水量和蒸发量变化趋势吻合。人类活动如长期开垦、扩大绿洲面积和有益的气候变化支撑(降水量增加、蒸发量减少)是平原区生态服务价值增加的主要原因。在山区,生态服务价值随着降水量、蒸发量的变化而变化,在绿洲区生态服务价值的变化是人类开荒耕地、还林、还耕,以及人工栽培芦苇等活动和气候变暖共同作用的结果。     

基于LUCC追踪分析的生态系统服务价值时空变化研究

  目的  为了更好地揭示生态系统服务价值时空变化特征及趋势,加强对生态系统服务价值（ESV）空间变化描述。  方法  该研究以博斯腾湖流域为例,结合使用逐像元的追踪分析、趋势分析等方法,试探究土地利用/覆盖变化（LUCC）对生态系统服务价值的影响。  结果  （1）博斯腾湖流域主要的土地利用类型是荒漠,其次是草甸和裸地。研究期内,水田、荒漠、草甸、湿地、水域、旱地、建设用地面积增加;草原、灌木、裸地、针叶、阔叶、冰川积雪面积减少,2005—2010年综合土地利用动态度最大。（2）2000—2018年博斯腾湖流域未发生变化的土地即稳定型占流域总面积的60.43%,中等变化型、回归型和激烈变化型多分布于人类活动较强的绿洲地区。（3）2000—2018年博斯腾湖流域ESV总体上呈现波动增长趋势,流域ESV主要由草甸、水域和湿地构成,水域、旱地、草甸和草原是流域ESV变化的主要贡献因子和敏感因子,其中草原为负向贡献因子。（4）博斯腾湖流域ESV呈西北高、东南低,高值（博斯腾湖）点缀在低值区的空间分布特征。有明显增大与明显减少趋势的地区均分布于博斯腾湖周围湿地,流域北部大部分ESV呈轻度增加趋势,绿洲区轨迹等级和ESV变化趋势从城市至绿洲边缘呈:中等变化型（ESV轻度减少）— 渐变型（ESV轻度增加）— 中等变化型（ESV轻度减少）环状相间结构。  结论  该研究发现博斯腾湖流域南部土地利用轨迹等级、ESV变化趋势均高于北部的空间差异,并采用土地利用追踪分析与ESV趋势变化相结合的方式,揭示了绿洲城市的土地利用冲突现状及ESV时空变化,对博斯腾湖流域土地利用调控和生态环境保护提供参考。      

基于Landsat ETM+的内陆湖泊水体信息提取方法研究

【目的】针对已有水体信息提取方法无法准确识别干旱区湖泊水体和非水体边界信息的缺点,提出一种新的水体信息提取方法,以期高精度地提取水体信息。【方法】以我国最大的干旱区内陆淡水湖———博斯腾湖及其周边地区为研究对象,以研究区Landsat ETM+遥感影像图为主要数据源,以大量的湖岸线GPS定位数据为检验依据,提出了多波段DN值比较法(CBDN),并对比分析了CBDN与常用的单波段阀值法、NDWI、MNDWI、谱间关系法和NDWI3等方法的水体信息提取效果,对各种方法提取结果的精度进行评价。【结果】CBDN法不仅能准确地提取水体信息,而且该法提取的水体与非水体之间的边界线与实际湖岸线非常接近,水体与非水体信息提取的总体精度最高,为99.29%。【结论】CBDN方法优于其他已有的常用水体信息提取方法,该法操作过程较简单、快捷方便,有一定的推广价值。     

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。     

博斯腾湖流域积雪的时空变化特征及其与气候因子的关系

基于2001-2017年博斯腾湖流域MODIS积雪信息,探究不同海拔积雪分布及其与海拔高度、温度和降水的关系,可为新疆地区河流水资源分配利用提供数据支持,对我国气候和生态环境安全保障有重要作用。结果表明:(1)博斯腾湖流域2001-2017年的月平均积雪覆盖年内呈"V"型变化,其中春季和夏季呈减少趋势,7月的积雪覆盖率全年最低。(2)空间分布上,海拔1 500 m以下区域积雪日数为100 d以下;海拔1 500～4 000 m的区域积雪日数增加到200 d以上;海拔4 000 m以上积雪日数增加到360 d左右。(3)博斯腾湖流域年均积雪、海拔和地表温度(LST)之间的关系表明,积雪日数和DEM之间呈正相关关系,与地表温度呈负相关关系。(4)地表温度与积雪呈负相关关系,以春季的负相关性最强;降水与积雪呈正相关关系,以夏季的正相关性最强。(5)博斯腾湖流域积雪变化以降水为主驱动区域占总面积的24.86%,以LST为主驱动区域占总面积的2.08%,以LST和降水为共同强驱动区域占总面积的1.32%,以LST、降水为共同弱驱动区域占总面积的4.29%;非气候因子驱动区影响因素随着海拔的升高而增加。博斯腾湖流域积雪时空分布变异不仅是受气候变化的影响,还受海拔高度差异等因素的共同作用。     

库尔勒香梨园土壤锰的空间分布特征及其有效性与土壤pH的关系

[目的]研究库尔勒香梨园土壤锰的空间分布特征及其有效性与土壤pH之间的关系,为建立库尔勒香梨优质高产的土壤养分管理系统提供科学依据.[方法]在25 a树龄库尔勒香梨园树体冠幅内(离树干1.00 m)、冠幅边缘(离树干2.00 m)、冠幅外(离树干3.25 m)对土壤进行采样,测定分析不同取样点0～60 cm 土层微量元素锰的全量、有效量及土壤pH,利用一元线性回归方法和Pearson相关分析法,研究分析香梨园土壤锰的分布特征及其有效性与土壤pH的关系.[结果]25 a树龄库尔勒香梨园,土壤全锰含量随土壤深度的增加呈现先升高后降低的趋势,但在不同取样点且不同土层间没有显著差异.整个香梨园土壤有效锰含量处于中等水平,并且随着土壤剖面深度的增加逐渐减少.虽然在不同取样点(冠幅内、冠幅边缘、冠幅外)土壤有效锰含量差异不显著,但在0～20 cm 土层土壤有效锰含量显著高于20～60 cm土层土壤有效锰含量,说明库尔勒香梨园土壤微量元素锰的分布具有层次性和典型的表聚性.土壤有效锰含量与土壤pH之间存在极显著(p＜0.01)的线性负相关关系,即土壤微量元素锰的含量随着pH的增大而逐渐降低.[结论]在库尔勒香梨园土壤养分管理中,应根据果园土壤养分的分布特征及有效性,进行合理施肥和田间管理,建议施用生理酸性肥料或者增加有机肥的使用量来调节土壤pH,提高土壤锰的有效性,以此实现库尔勒香梨园土壤养分的高效利用.     

2005-2017年焉耆盆地平原区地下水时空演变规律及其与土地利用的关系

[目的]分析2005-2017年焉耆盆地平原区土地利用变化与地下水总溶解固体物TDS之间的关系,为地下水可持续利用和生态环境发展提供依据。[方法]利用GIS软件对焉耆盆地平原区2005,2014,2017年的Landsat-TM/ETM和Landsat 8的CNLUCC数据进行重分类,将土地分为耕地、林地、草地、水域、城镇建设用地和未利用土地6大类;通过对232组地下水水样的采集和分析,借助地统计和叠加分析模块研究焉耆盆地的TDS时空分区特征。[结果]焉耆盆地平原区以耕地、水域和未利用土地为主,占总面积的60%以上;2014年耕地TDS均值的含量最高为708.6 mg/L,林地TDS均值的含量最低为680.4 mg/L;2017年城镇建设用地TDS均值的含量最高为521.6 mg/L,未利用土地TDS均值的含量最低为477.4 mg/L。[结论]2017年各土地利用类型的TDS均值含量都低于2014年,是源于水域面积增加导致地下水补给量增加、耕地扩张的速度减缓及地下水径流积极循环带的淡化作用。     

不同施氮水平对库尔勒香梨园土壤氨挥发损失的影响

为探究不同施肥处理对库尔勒香梨园土壤氨挥发的影响,选取6年生库尔勒香梨树为研究对象,在香梨年生育期内,设置了不施肥(N_0P_0K_0)、不施氮肥(N_0PK)、低氮量(N_1PK)、中氮量(N_2PK)、高氮量(N_3PK)5个处理,采用密闭式集气法对不同施肥处理的氨挥发进行田间定位测定。结果表明,不同施肥处理氨挥发速率在一天内的表现为:晚上(20:00～08:00)上午(08:00～12:00)中午(12:00～16:00)下午(16:00～20:00)。日积量夜间白天。不同施肥处理氨挥发年生育期累积量表现为:N_0P_0K_0N_0PKN_1PKN_2PKN_3PK。温度、灌水、施氮对库尔勒香梨园土壤氨挥发均有显著影响,施氮对库尔勒香梨园土壤的氨挥发影响最大。施氮处理N_1PK、N_2PK、N_3PK的氨挥发年生育期累积量分别为34.94、36.38、44.42 kg·hm~(-2)·年~(-1),氨挥发净损失率分别为4.48%、2.72%、3.60%。N_2PK处理的库尔勒香梨产量最高,达到6 213.50 kg·hm~(-2),且氨挥发净损失率最小,为2.72%。综合生产及环境效益,推荐本区域库尔勒香梨园的最佳施氮量为300 kg·hm~(-2)。     

近22年叶尔羌河—喀什噶尔河三角洲绿洲土地利用结构变化及其驱因分析

为了探明叶尔羌河-喀什噶尔河三角洲绿洲土地利用结构变化规律及其归因,以研究区Landsat遥感分类数据、水文和气象数据、社会经济数据为主要数据源,综合运用动态度、时间序列追踪以及MK趋势检验等方法,探寻土地利用结构的变化过程和流向及其影响因素。结果表明,1)近22年,研究区土地利用类型变化显著,其中,城镇用地、植被和湿地面积分别增加240.09、3 908.22和539.73 km2;水域和未利用地面积分别减少464.60和4 223.44 km2;各土地利用类型后10年的变化速度均大于前10年的变化速度;2)土地利用类型随时间的变化轨迹结果显示,研究区66.22%的土地利用类型未发生变化,其中稳定性最强的是未利用地,然后依次为植被、城镇用地、水域和湿地;3)在22年内,研究区的气温呈上升趋势,并达到显著水平;相对湿度呈下降趋势,达显著水平;降水量呈波动式减少趋势,未达到显著水平;人口和GDP呈不断增长趋势,但不显著;气候的暖干化、人口及GDP的急剧增长在某种程度上导致研究区的城镇用地和植被面积的增加以及水域和未利用地面积的减少。