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。

以塔里木河上游阿拉尔垦区为靶区,选择8a棉田、30a棉田、人工林、天然林、荒草地、撂荒地及盐碱地等不同土地利用方式的样地为研究对象,综合考虑土壤物理、化学和生物学性质,选择土壤含水量、容重、pH、有机质、全氮、速效磷、速效钾等7个理化指标和过氧化氢酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶、脲酶、转化酶等5个酶活性指标进行实验室分析并解析其分异规律;基于因子分析和聚类分析法评价绿洲不同土地利用方式下土壤质量的差异并划分等级。研究表明,不同土地利用方式下的土壤的理化性质和酶活性均存在一定差异;不同土地利用方式下的土壤质量的评价结果显示:天然林>人工林>8a棉田>30a棉田>撂荒地>荒草地>盐碱地;不同土地利用方...

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。

【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。

为讨论生态化学计量特征与连作年限的关系,选取塔里木河上游阿拉尔垦区5、10、15、20和30年连作的棉田作为研究样地,分析棉花不同器官生态化学计量特征及其与土壤、产量的关系。结果表明:1)C质量分数、N∶P的平均值±标准差在叶片中最高((422.3±20.6)g/kg;11.4±4.6),N和P质量分数在棉籽中最高((38.1±11.8)g/kg;(14.4±5.0)g/kg),C与N、C与P质量比在纤维中最高(193.0±44.2;1 008.4±305.4);棉花各器官C、N和P随连作年限延长均表现为先增高后降低的趋势,C与N、C与P、N与P质量比无统一变化规律。2)棉花各器官C、N和P及计量比的变异性表现为N∶P>P>C∶P>C∶N>N>C;整体变异来源分析表明不同器官间对棉花C、N和P质量分数,C与N、C与P和N与P质量比变化的贡献大于连作年限间差异。3)棉花产量随连作年限延长表现为先增加后减少,在20年时最高,5年时最低;棉田土壤C和N质量分数,C∶N、C:P和棉花C均与棉花产量具有显著或极显著正相关关系。分析表明,棉花各器官生态化学计量特征在不同连坐年限中存在差异性,受N、P元素共同限制,同时与产量具有一定联系。

文章运用能值理论与分析方法,对塔里木河上游典型农业绿洲——阿克苏绿洲1990～2005年间农业生态系统的能值结构进行了研究,并采用净能值产出率、环境负荷率、能值密度、人均能值用量、能值产投比及可持续性指数、系统稳定性指数及优势度指数等重要能值指标对该时期阿克苏绿洲农业生态系统的能值状况作了详细分析。结果表明研究区农业生态系统处于向现代化农业生产模式转化的初始阶段,以劳力、畜力和有机肥等有机辅助能为主的传统农业正逐渐被以农机、化肥等工业辅助能为主的现代农业所替代,农业模式也正从以种植业为主向以种植业、畜牧业为主,林果业、水产业为辅的多样化转化。但该地区农村经济发展依然相对落后,系统生产效率不高,...

[目的]分析塔里木河上游典型绿洲土地利用类型的分布特征,为塔里木河上游合理规划绿洲土地资源利用、促进区域可持续发展及生态环境保护提供科学依据,同时也为全球变化及陆表过程模拟提供有价值的小尺度空间信息数据。[方法]基于RS和GIS技术,以位于塔里木河上游的阿克苏绿洲为研究对象,以1990,2002,2008,2017年4期遥感影像为数据源,系统分析了研究区4个时期6种土地利用类型的变化及其景观格局演变。[结果]1990—2017年阿克苏绿洲耕地和建设用地面积逐年增加,草地和未利用地面积逐年递减,林地面积呈先减少后增加趋势,水域面积呈先增加后减少趋势。土地利用类型单一动态度由大到小依次为建设用地>耕地>林地>未利用地>水域>草地。1990—2017年,研究区土地利用类型均呈现不同程度的相互转化,其中耕地面积增幅最大,且主要由林地和草地转化而来;建设用地增幅次之,主要由未利用地转化而来。通过空间重心转移分析发现,重心迁移距离依次为耕地、林地、未利用地、草地、建设用地、水域。1990—2017年,阿克苏绿洲斑块个数、斑块密度、边缘密度、景观形状指数、蔓延度指数、香农均匀度指数总体呈下降趋势;聚合度指数、最大斑块指数、香农多样性指数总体则呈上升趋势。[结论] 1990—2017年阿克苏绿洲耕地和建设用地面积呈增加趋势,其中耕地面积增幅最大且重心迁移距离最大,其他土地利用类型趋势与之相反;总体而言阿克苏绿洲景观格局的破碎化程度降低。

【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。

该文以塔里木河下游地区为对象,研究了沙漠化过程中土壤性质变化及其规律。结果表明:在地下水位较深时,土壤含水量与土壤不同层次土壤的质地粘重程度呈正相关;在有胡杨林存在条件下,林下灌木生存与否与40cm～60cm深度土壤含水量相关系数最大,当此层土壤水含量低于16%时,胡杨林下灌木开始消亡。作为一种分析手段,在研究中还应用分形理论以及相应的分形模型,对沙化土壤颗粒分形维数的变化特征,以及分形维数与土壤性状的关系进行了研究。结果表明,土壤细颗粒含量越少,土壤分形维数越低,表征沙漠化程度越高。土壤分维数与各粒级颗粒组分间的关系差异较大,分维数与小于0 005mm组分的相关关系最好,因此组分是土壤沙化的...

本研究选用了1989年、1998年以及2009年Landsat TM/ETM+影像,利用3S技术,深入剖析了盐渍地的分布与变化状况,结合研究区20年水盐动态变化,分析了盐渍土土壤的含水量、含盐量、pH值、TDS以及7大化学成分的分布现状,并基于土地利用/覆被变化的研究,研究了土地利用/覆被变化与土壤盐渍化效应的影响。分析结果表明:①20年间,研究区土地利用/覆被类型有很大的变化,综合土地利用动态度仅为0.476%,中轻度盐渍地和重度盐渍地恶化速率呈现先增加后减少的趋势,盐渍化进程有所遏制,但依然无法扭转逐步恶化的趋势。②研究区土壤呈碱性,土壤盐渍化的危害主要是NaCl,其次是MgCl2以及Na2SO4;各采样点不同深度的含水量大小存在明显差异,但变化趋势基本相似,其中表层土壤的含水量与其他深度土层含水量的区别显著;不同深度的土层,盐渍土的类型也有着较大的差异性。③20年间,耕地转化为中轻度盐渍地和重度盐渍地的面积分别占原耕地面积的3.484%和0.418%,水体、沙漠、其他与中轻度盐渍地、重度盐渍地的相互转化均非常微弱,中轻度盐渍地与重度盐渍地之间的相互转化频繁。

土壤盐渍化是当今土地退化和荒漠化的主要形式之一,不仅严重制约农业和经济的发展,并且对生态环境和人类生存造成威胁。本研究以新疆于田绿洲为研究区,利用四极化PALSAR(Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar)数据后向散射系数,土壤含水量,土壤pH值以及土壤盐分实测值,采用多元线性回归模型、地理加权回归模型和BP神经网络模型,以土壤含盐量作为因变量建立了定量反演模型。从土壤盐分反演结果图可以看出,反演结果与地面实地考察结果基本一致。经过模型验证得知,3层BPANN模型的均方根误差RMSE=0.99,平均相对误差MRE=0.31,模型性能指数RPD=5.34,其模型预测能力优于前2种传统模型。本文建立的神经网络模型无需考虑复杂的介电常数,在一定程度上能够满足土壤盐渍化监测的需要,促进PALSAR数据在土壤盐渍化监测中的应用。

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。

该文以电导、易溶性盐含量、pH作为盐渍化程度的指标 ,将阜康绿洲的土壤盐渍化程度划分为 9种类型 ,其中以强盐渍土和盐土为主 ,在纬度梯度上从南至北 ,即从洪积扇下部到沙漠按照中盐渍土—强盐渍土—盐土—强盐渍土—盐土—非盐渍土的顺序依次分布。以群落的优势种类型、灌木盖度、灌木多度、多样性等指数作为阜康绿洲荒漠植物群落的多样性指标 ,根据中国植被分类原则和系统将阜康荒漠植物群落划分为 9种类型 ,以囊果碱蓬群落—琵琶柴群落—柽柳群落或盐柴类的半灌木群落—琵琶柴群落—柽柳群落或盐柴类的半灌木群落—梭梭群落的顺序依次分布。琵琶柴群落为阜康荒漠的地带性植被 ,分布广泛 ,各种植物群落在空间上交错分布。...

荒漠河岸林是干旱荒漠区宝贵的天然林资源，而水盐格局制约着物种的形成、进化、演替和分布。基于塔里木河上游不同生境荒漠河岸林６个样地７５０个土壤样品采集和６．０ ｈｍ２群落调查，研究了土壤水盐的空间变化特征及其对优势种群的影响。结果表明：上游荒漠河岸林土壤含水量随深度而增加，４０ ｃｍ土层之下变化剧烈，土壤总盐含量变化与之相反，表层积盐明显；不同生境土壤水盐含量变异差异明显，均属中强度变异，垂直方向土壤总盐含量变异性弱于含水量；各层土壤水盐含量从上段至下段逐渐减少，自然和人为因素共同作用导致区域土壤水盐空间分布差异；低水多盐生境抑制荒漠河岸林优势种群的生长发育，致使种群更新资源匮乏，稀疏，林分偏老．．．

土壤盐渍化是制约黄河三角洲农业可持续发展和生态系统良性循环的主要环境问题之一,掌握盐渍化土壤的空间分布规律对于因地制宜地制定盐渍土改良措施具有重要指导意义。本文在土壤盐渍化野外调查和对土壤样品含盐量实验分析的基础上,采用普通克里格和协同克里格两种方法对研究区土壤含盐量的空间分布情况进行了估算。结果表明,加入协变量的协同克里格模型可以普遍提高对含盐量估算的精度,而模型中主变量对各协变量的敏感度不一。从对含盐量计算精度提高的程度来说,各协变量依次为:Ph值>有机质>Cl-离子>高程值。通过插值得到的不同深度土壤含盐量分布图,为分析黄河三角洲土壤盐渍化的空间分布与变异特征,以及当地的盐渍化土壤治理和...