土壤盐渍化严重制约土地生产力,实时监测土壤盐渍化有利于农业正常生产。选择新疆渭干河—库车河绿洲的光谱反射率数据,研究不同程度盐渍化土壤的光谱特征;并对绿洲所在的库车县的环境与灾害监测预报小卫星的高光谱数据进行盐渍化信息提取。提取步骤为:首先对土壤光谱反射率数据进行14种形式的变换,再与土壤含盐量进行相关分析、逐步回归分析,建立估算不同盐渍化程度的土壤含盐量方程,用均方根误差验证方程的精度;其次,建立植被和土壤波谱库;最后,在波谱库的数据基础上,使用波谱角分类法(SAM)对环境与灾害监测预报小卫星的高光谱数据进行分类。用同步实测数据对分类效果进行精度评价,效果较好,这一结果为今后该区域的高光谱应用奠定了基础,对区域农民耕作方式提出了警示,为区域可持续发展实践提供了参考。

本文根据研究区域的自然环境特征,在GIS支持下,通过单因子分析和多因子综合评价相结合,对研究区域土壤盐渍化敏感性进行了评价,明确了土壤盐渍化敏感性分布规律及其地域差异。结果表明,研究区域土壤盐渍化危险性较严重—敏感性区域主要以中度敏感性、轻度敏感性为主,其中土壤盐渍化重度敏感区面积占绿洲总面积的15%,中度敏感区占31%,轻度敏感区占30%;不敏感区面积占35%;从整个研究区来看,盐渍化敏感性的分布呈现出以下特点:一是盐渍化危险性区域,尤其是中度、重度敏感区域呈大面积区域性分布,轻度敏感性区域呈片状或斑点状断续分布;二是盐渍化危险性东部高于西部,南部高于北部的趋势。

以渭干河-库车河三角洲绿洲为例,探讨了干旱区盐生植被红柳覆盖的盐渍地信息的提取方法。利用TM卫星图像数据,分析了研究区主要地物的光谱特征及其波段间的相互运算,从而分析不同地物之间的可分性。研究表明:K-L-3(第三主成分)是提取重度盐渍地信息的最佳波段,TM1是区分红柳覆盖区(轻、中度)盐渍地信息的最佳波段,提取盐渍地信息时混分的水体信息可以通过MNDWI(改进归一化差异水体指数)设定一定的阈值予以剔除,混分的植被信息可以通过NDVI设定一定的阈值予以剔除。根据以上分析,建立决策树模型,在各节点设计不同的分类器,最后得到盐渍地信息的提取结果。然后进行精度评价,结果表明,该方法的总体提取效果较好...

【目的】探明渭库绿洲土壤盐渍化时空变化特征,分析影响土壤盐渍化遥感监测的植被物候特征和陆面地表参数的重要性,为干旱区绿洲盐渍化及荒漠化的治理提供科学依据。【方法】基于MODIS-NDVI数据反演得到历年植被物候特征,耦合植被指数、干旱指数、影像反射率等陆面地表参数和植被物候特征作为Cubist回归树模型的输入因子,预测渭库绿洲2006—2016年土壤含盐量。【结果】渭库绿洲生长季开始时间集中于5—6月,生长季结束时间集中于11—12月;绿洲内部累积生物量值较高,集中于6.08～9.20;绿洲荒漠过渡带的累积生物量值较低,集中于3.64～6.08;仅用物候参数预测土壤含盐量的精度较低,而耦合物候参数和陆面地表参数预测土壤含盐量的精度(均方根误差RMSE=9.02,可决系数R~2=0.72)显著高于只用陆面地表参数(RMSE=12.66,R~2=0.22)或只用物候参数预测土壤含盐量的精度(RMSE=13.29,R~2=0.12);温度干旱植被指数、绿洲内部累积生物量值、盐分指数、修改型土壤调整植被指数和蓝波段反射率等参数在预测土壤含盐量方面具有较高的相对重要性,表明土壤含水量、植被长势情况、植被累积生物量和可见光反射率是监测盐渍化的重要参数;渭库绿洲区域主要分布的是非盐渍化地和轻盐渍化地,土壤含盐量年平均值为7.08 g·kg~(-1)a~(-1);绿洲农业区内部的土壤含盐量较低,基本上是非盐渍化地;在绿洲东部和南部外围绿洲的土壤含盐量较高,主要是中度盐渍化地;土壤盐渍化主要呈不显著减少趋势,减少幅度集中于0.00～0.764 g·kg~(-1)a~(-1);少部分区域呈增加趋势,主要分布在绿洲中部区域和靠近塔里木河的南部区域,增加的幅度集中于0.00～0.742 g·kg~(-1)a~(-1); 2007年盐渍化程度最重,土壤含盐量均值为12.68 g·kg~(-1), 2011年盐渍化程度最轻,土壤含盐量均值为4.61 g·kg~(-1)。【结论】运用回归树模型能够建立完备的土壤-环境关系知识,能有效地提取区域土壤盐渍化信息。耦合植被物候参数使预测土壤盐渍化的精度显著提高,不同物候特征与土壤含盐量有明显的对应关系。渭库绿洲区域土壤盐渍化主要呈减少趋势,少部分区域呈增加趋势,盐渍化治理效果显著。主要受人为因素影响,渭库绿洲部分区域的土壤含盐量呈增加趋势,因此需要针对这些区域制定合理的盐渍化治理和生态环境保护措施。

以新疆典型盐渍区——渭干河-库车河三角洲绿洲为研究对象。首先,基于1989,2001,2006年的TM/ETM+遥感数据,以RS为技术手段,借助GIS空间分析方法、植被指数法,根据像元二分原理,采用复合植被指数VBSI估算植被覆盖度,其估算精度达到83.52%;其次,生成渭干河-库车河三角洲绿洲植被覆盖度分级图,并对其格局变化进行分析与评价,揭示出渭干河-库车河三角洲绿洲植被覆盖的时空变化规律。中高覆盖度、高覆盖度以林地、草地和耕地为主,对保持植被覆盖度起重要作用;林地面积的变化对重心转移起关键作用,而草地、耕地的波动则会影响到重心转移方向;林地、草地和耕地对于保持地区植被覆盖率有重要作用,应...

运用RS与GIS技术,结合统计学方法研究了渭干河流域土壤盐渍化分布状况、表层土壤(0 cm-30 cm)盐渍化特征及其驱动力。结果表明:①流域盐渍化耕地总面积11.48×104 km2,占总耕地面积的39.83%。土壤盐渍化现象普遍,主要分布在绿洲的下部边缘地带,河流中下游、地势平缓低洼等区域。盐渍化土壤呈条形状分布,在绿洲边缘带呈片状分布,边缘的重度盐渍化土壤交错分布在轻度和中度盐渍化土壤中。②流域土壤pH值平均值为8.42,属于碱性土壤。土壤含盐量较高,平均值达到19.28g/kg,土壤盐渍化类型主要以硫酸盐和氯化盐为主。③渭干河流域土壤盐渍化是自然因素和人为因素相结合的产物,自然因素是形...

【目的】耕地资源的变化特征是土地利用与土地覆被变化研究的重要内容,也是关系到耕地安全与粮食安全的重大问题。新疆作为中国农业用地较多和后备耕地资源较大的省区,在中国耕地资源保护和持续利用中具有突出地位。渭库绿洲是新疆最典型的荒漠绿洲区,是阿克苏地区最大的灌溉区及新疆重要的产棉区之一,深入了解该绿洲耕地分布及其变化过程,对指导该绿洲农业发展,保障生态安全至关重要。【方法】本研究以遥感资料为数据源,选取动态度、区位指数和板块密度等地理计量模型揭示渭库绿洲近21 a来耕地的时空变化特征,分析其变化的主要原因。【结

以1985年渭干河流域土壤普查数据、1998年Landsat TM影像和2008年CBERS影像为数据源,通过人机交互解译方式获取3个时期土壤盐渍化分布状况,然后采用GIS空间分析方法对23年来土壤盐渍化时空变化特征进行分析。结果表明:①1985-2008年,总趋势是随着流域灌区和耕地面积的扩大,盐渍化耕地也随之增加,土壤盐渍化耕地面积由13.32×104hm2增至13.78×104hm2。②流域土壤盐渍化现象普遍,主要分布在绿洲的下部边缘地带,河流中下游、地势平缓低洼等区域,盐渍化耕地在绿洲内部呈条形状分布,在绿洲外围呈片状分布。③河道、渠系和水库渗漏、耕作制度不合理、土地不平整和气候变化等多种因素导致渭干河流域土壤盐渍化扩大,但在局部地区由于生态恢复和改良利用措施,使得土壤盐渍化面积也有缩减。

研究盐渍化土壤的光谱特性是利用遥感技术实现在区域尺度上进行土壤盐渍化监测和评价的工作基础,是建立地面数据和遥感数据关系的桥梁。本文以塔里木河中游典型绿洲——渭干河-库车河三角洲绿洲为研究对象,采用光谱学技术以及多元统计相结合的方法,研究干旱区典型绿洲盐渍化土壤的反射光谱特征。首先,对光谱数据进行预处理(去噪、剔除水分吸收波段),以便消除仪器本身噪声及外界条件的影响,并且计算了部分盐渍地样本的光谱吸收特征参数,说明相同程度的盐渍化土壤具有相似的吸收特征;其次,研究盐渍化土壤的反射光谱与盐分因子(八大离子、电导率(EC)、含盐量(salt content)、pH、总溶解固体(TDS)等)之间的关系,并选择具有代表性的盐分因子与野外实测光谱数据建立定量回归模型,通过多元线性回归分析得出含盐量、SO42-、TDS、EC与原始光谱数据的相关性分别是0.746、0.908、0.798和0.933,达到了理想的效果。本研究对于干旱区典型绿洲盐渍土的光谱特征研究有着重要指示意义,为发展和完善中国盐渍土理化特征的可见光-近红外反射光谱分析理论奠定科学积累,并进一步为干旱区土壤盐渍化、沙漠化灾害等环境恶化问题的解决提供新的科学技术手段。

在3S技术的支持下全面、快速、客观地监测农作物种植信息,对于正确的把握该区域的农业结构和布局,进行作物种植空间格局的调整和优化有着十分重要的意义。本文以渭干河-库车河洲绿洲为研究区,根据农作物的物候规律和季相节律的差异性特点,选取2012年的3景不同时相的HJ卫星CCD遥感数据,ENVI下基于CART算法的决策树规则自动提取主要农作物覆盖信息,然后以野外GPS调查点为依据,对决策树方法预分类结果进行修正,成功提取了研究区的玉米、棉花和小麦的种植面积,总体精度达到了91.73%。结果表明HJ卫星CCD影像可以很好地应用于农作物提取,而且CART算法的分类精度较高,能较好地反映作物的分布状况,可为...

通过野外采样和室内实验相结合,对渭干河-库车河三角洲绿洲农田表层土壤的粒度变化规律及其影响因素进行了深入分析。结果表明:1研究区农田表层土壤机械组成以粉粒和砂粒为主,土壤质地较轻,粘粒和砂粒含量属于弱至中等变异强度;2就各土地利用类型而言,粘粒含量果林地最高,混合作物地最低;粉粒含量混合作物地最高,棉花地最低;砂粒含量棉花地最高,谷物地最低;3各连作年限棉田而言,粘粒含量连作15年棉田最高,连作20年棉田最低;粉粒含量连作15年棉田最高,连作25年棉田最低;砂粒含量连作25年棉田最高,连作15年棉田最低;4从总体上来讲,渭干河、库车河、塔里木河冲洪积物交汇处粘粒和粉粒含量较高,而砂粒含量较低,...

【目的】通过冗余分析充分挖掘伊犁河谷流域新垦绿洲不同农田的土壤pH、全盐量、可溶性盐离子含量变化以及各要素之间的相关性,为该区合理灌溉、农业可持续发展提供科学支撑。【方法】以伊犁河谷流域新垦绿洲不同农田土壤为研究对象,运用传统统计学和冗余分析相结合的方法。【结果】①不同农田类型中,除小麦属于轻度盐渍化外,其余农田均属中度盐渍化,碱化程度均为中度碱化;可溶性盐离子中均值含量最高阴离子为SO■,阳离子为K~++Na~+;②从冗余分析结果得知前两轴解释了该区80%以上的土壤盐渍化信息,能清楚的表明土壤盐渍化指标与可溶性盐离子之间的关系,从整体来看不同农田全盐量与SO■相关性比较强,除苜蓿(Clover)外其余农田均与Ca~(2+)相关性强,阴离子与阳离子分别对pH、碱化度在一定程度上有影响。【结论】不同农田类型中可溶性盐离子含量均与盐渍化指标表现出一定的关联性,与传统统计学方法相比,冗余分析能直观表达影响盐渍化指标主要因素,同时为分析盐渍化信息提供新的有效方法。

使用RS技术对渭干河-库车河三角洲绿洲进行植被覆盖度时空动态变化分析,旨为保护和恢复干旱区生态环境提供参考依据。为此,基于研究区2001、2007和2013年的ETM/OLI遥感数据,根据植被归一化指数、像元二分模型生成植被覆盖度分级图,借助空间叠加分析方法,分析了渭-库绿洲的植被覆盖度时间及空间动态变化规律。结果表明,1)利用FVC模型反演地表植被覆盖度具有一定可靠性。2)2001-2013年间,渭-库绿洲无植被覆盖区迅速减小,植被覆盖面积增多;极低覆盖度、中高覆盖度和高覆盖度增加明显,年均变化率为2.060%、2.532%和4.005%,中覆盖度和低覆盖度变化较为稳定,年均变化率为-0.593%和-0.039%。3)13年间,研究区植被覆盖未变化面积为53.870×104 hm2,植被覆盖度均发生变化;绿洲环境有所恢复改善,但还普遍存在环境恶化的现象。4)在研究时段内,渭-库绿洲植被覆盖度空间变化过程明显,年均变化量为1.039×104 hm2,生态环境呈良性变化,植被恢复面积是退化面积的1.631倍,但仍存在退化现象。近13年,渭-库绿洲植被覆盖度变化明显,与气候、地下水、人类活动以及经济、人口发展等因素有密切联系,但人类活动是影响其变化的主导因素。

【目的】评价新疆渭干河-库车河三角洲绿洲生态风险,对绿洲生态环境保护与管理提供参考。【方法】以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,利用1989,2001,2007,2013年4个时期遥感图像作为数据源,将研究区分为耕地、林地、草地、水体、盐碱地、未利用地及其他6种景观类型,计算各类型景观格局指数及生态风险指数,将研究区划分为低、较低、中等、较高、高生态风险区,之后采用地统计学的半方差法对研究区生态风险空间变化特征进行分析。【结果】1989-2013年,耕地和盐碱地面积呈增加趋势,而其他景观类型面积均有所减少

绿洲承担着干旱区的生产、生活和生态功能。绿洲功能稳定性定量评价是了解绿洲功能稳定状况和格局的有效手段,对于实现绿洲的可持续发展有着至关重要的作用。本研究构建了绿洲功能稳定性评价指标模型,并应用此模型对渭干河—库车河三角洲绿洲的功能稳定性进行了评价。评价结果为:渭干河—库车河三角洲绿洲所辖的3个县以及整个三角洲绿洲的功能稳定性都处于一般偏下的状态,排序为库车县>沙雅县>新和县>整个流域。对评价结果的分析表明,在库车县人口密度过大是最大的绿洲功能稳定性障碍因子,在沙雅县为大面积的沙漠土地,新和县为过度的天然绿洲开发。纵向比较各层次的指标,人口密度是最大的绿洲系统压力指标,人均GDP为最差的绿洲系统...