土壤废弃农膜综合治理考核体系建设与实践——以新疆生产建设兵团为例

为科学治理土壤废弃农膜,检验废弃农膜综合治理成效,构建了一套完备的新疆生产建设兵团(以下简称兵团)土壤废弃农膜治理考核体系,制定了各师年度考核目标任务,提出了土壤废弃农膜考核抽测全流程方法,形成了包括组织结构、财政补贴、回收利用、督促检查、受理举报、执法及宣传在内的考核评价指南,建立了包含基础支撑层、数据层、应用层和用户层4个方面的全流程信息化管理系统。实践结果表明:兵团土壤废弃农膜残留量明显降低,综合治理体系逐步完善,产业化发展模式基本形成。探索形成的该套覆盖废弃农膜综合治理考核全过程的技术体系和组织实施模式,可为其他地区废弃农膜综合治理成效评估提供参考和借鉴。

基于RSEI的乌鲁木齐市生态环境质量时空演变研究

利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感影像数据,通过谷歌地球引擎(GEE)平台构建了乌鲁木齐市2003—2022年的遥感生态环境指数(RSEI),并采用泰尔-森(Theil-Sen)中位数法和曼-肯德尔(Mann-Kendall, MK)检验方法对RSEI的时空变化趋势进行了分析。结果表明:(1)乌鲁木齐市2003—2022年的RSEI平均值为0.37,整体生态环境质量处于中等偏下水平。RSEI表现出明显的空间差异,呈现出自南向北递减的空间变化趋势。(2)2003—2022年,乌鲁木齐市整体RSEI上升趋势值为0.02/10 a。具体来看,增长趋势主要集中在2003—2016年间,RSEI增长率为0.07/10 a。2003—2016年,RSEI呈现波动增长的趋势,但2016—2022年间,RSEI呈现显著下降趋势,下降率为0.21/10 a。(3)2003—2022年间,乌鲁木齐市RSEI下降区域主要分布在南部(乌鲁木齐县南缘)以及东部(达坂城东北部),RSEI增长区域主要分布在中部以及北部(米东区)。从2016—2022年RSEI的变化趋势来看,中部和北部的RSEI有下降趋势,后期应重点关注这2个区域的生态环境改善。

基于OCO-2遥感数据的新疆维吾尔自治区大气XCO_(2)空间化研究

二氧化碳(CO_(2))是导致全球变暖最主要的温室气体,掌握准确的CO_(2)空间分布信息可以有效评估碳减排成效,对于推进碳达峰、碳中和工作具有重要意义。相比站点观测,碳卫星能够获取大尺度的CO_(2)分布信息,但是由于其幅宽较窄以及云覆盖的影响,大气CO_(2)卫星遥感数据存在大量缺值区域,不能获得空间连续的大气CO_(2)分布。以新疆维吾尔自治区为研究区,基于2019年OCO-2卫星大气二氧化碳柱平均干空气混合比(XCO_(2))数据,结合气温、地形、植被、大气NO_(2)浓度等相关变量,综合对比了多元线性回归(MLR)、地理加权回归(GWR)、支持向量机(SVR)、随机森林(RF)、极端梯度提升树(XGBoost)和极端随机树(ERT)等方法在生成大气XCO_(2)空间连续数据中的表现。交叉验证结果表明,RF、XGBoost和ERT这3种集成学习模型精度明显优于SVR、GWR和MLR模型,其中ERT模型精度最高,决定系数R^(2)为0.748,平均绝对误差σ_(MAE)为0.489×10^(-6)。基于ERT模型生成了新疆2019年逐月大气XCO_(2)空间连续数据,该地区大气XCO_(2)空间差异和季节变化都很明显。在空间分布格局上总体呈现与地形“三山夹两盆”相似的空间分布特征,裸地XCO_(2)年均值最高,林地和草原的XCO_(2)年均值最低;季节变化特征与植被生长周期相似,春冬季浓度较高,夏秋季浓度较低,最高值出现在4月,最低值出现在8月,不同土地覆盖类型的大气XCO_(2)季节变化与全区域类似,其中草原和林地的季节差异最大,裸地季节差异最小。该研究为基于碳卫星遥感数据生成时空连续的大尺度XCO_(2)数据提供了参考和借鉴。

基于土地利用/覆盖的干旱绿洲区植被覆盖度变化——以新疆生产建设兵团第八师为例

为了探讨西北干旱绿洲区土地利用/覆盖类型景观格局特征,以及不同土地利用/覆盖类型植被覆盖度变化,本文以干旱典型绿洲区新疆生产建设兵团第八师为研究区,选取2000年、2005年的Landsat TM和2010年环境一号星CCD遥感影像数据,采用室内解译与野外核查相结合,运用RS和GIS技术分析了该区域的土地利用/覆盖和景观格局变化特征,并基于土地利用/覆盖类型选取3年的MODIS数据进行了植被覆盖度变化分析。结果表明:1)该研究区主要以耕地、草地和灌丛为主,占总面积的88.9%。在自然因素和人为因素的综合作用下,干旱绿洲区土地利用/覆盖类型发生明显变化,草地和灌丛呈减少趋势,面积分别由2000年的2 603.2 km2和1 166.2 km2减少至2010年的1 677.3 km2和933.8 km2;耕地和城镇逐步增加,面积分别由2000年的2 892.8 km2和209.2 km2增加至2010年的4 038.3 km2和259.1 km2;耕地主要由草地和灌丛转化而来,城镇主要由耕地转化而来,土地利用变化整体处于不平衡发展趋势。2)研究区景观特征趋于简单,土地利用变化改变了该区域景观格局,景观多样性、均匀度减少,优势度明显增大,破碎化程度降低,生物多样性也呈向单一方向转变的趋势。3)受气候等主要因素的影响,2000—2010年植被覆盖度呈先降低后逐步升高的趋势,不同土地利用/覆盖类型植被覆盖度表现为林地>耕地>草地>灌丛>荒漠,林地、灌丛、草地和耕地植被覆盖度分别增加6.7%、38.2%、15.6%和12.3%;较高和高等级植被覆盖面积增加,中、较低和低等级植被覆盖度面积减少。4)温度一定的条件下,降雨量是影响干旱绿洲区植被覆盖变化的关键因素。该研究结果可为新疆生产建设兵团生态环境保护管理以及合理规划生产模式提供科学的参考依据。

不同开垦年限土壤剖面盐分变化

通过对不同开垦年限土壤剖面盐分调查,进行北疆典型残余盐土的变化特征研究。以玛纳斯河流域包家店镇典型地块为研究区,运用统计学和空间置换时间相结合的方法探讨土壤盐分的动态变化及其影响因素。结果表明,随着开垦年限的延长土壤剖面盐分均呈现相对减少的趋势,8年后土壤剖面的平均盐分降低到4g/kg左右,年均脱盐率达到10.6%;该残余盐土区域土壤剖面盐分主要聚集在中底层(30-100cm),呈底聚型;开垦6年后土壤盐分的活跃范围集中在0-60cm;开垦年限影响土壤盐分的同时土壤质地也是影响土壤盐分大小的重要因素。该研究结果将对残余盐土的发生演变及改良培肥提供科学依据。

基于空间分析的北疆残余盐土盐分变异性研究

应用统计学与空间分析相结合的方法,对北疆典型残余盐土区不同土层土壤盐分的空间分布特征及其变化规律进行对比分析。结果显示,随着土层深度的增加土壤盐分依次增大,底聚现象比较明显;30cm以下土壤盐分相关性较强,土壤母质等结构性因素成为影响土壤盐分空间变异的主导因素;表层土壤盐分之间的自相关距明显大于中、底层;随着土层深度的增加,土壤盐分间的Moran's I系数增大,高-高聚集区域明显增大,主要集中在荒地区域。该研究结果将为北疆残余盐土区域土壤盐渍化改良及农业管理提供理论依据。

基于EQI的新疆生产建设兵团生态质量监测体系构建

在推动开展全国生态质量监测评估的背景下,分析了新疆生产建设兵团生态监测工作现状及开展生态质量监测的必要性。从优化生态环境监测机构职能、强化生态质量监测人才培养机制、推进科技项目引领示范等角度,提出了兵团生态质量监测体系的构建思路,以及生态质量综合监测站建设、生态质量样地监测、生态遥感监测与评价等重点任务。

基于NPP/VIIRS夜间灯光数据的华北地区碳排放时空分布模拟研究

获取准确的碳排放空间分布信息,能够为推进碳达峰碳中和工作提供重要数据支撑。研究基于NPP/VIIRS夜间灯光及统计年鉴数据,对华北地区2013年和2018年碳排放时空分布开展监测。在城市尺度构建了碳排放量和夜间灯光亮度及GDP等辅助信息的拟合模型,估算了2013年和2018年华北地区碳排放量,并分析了碳排放空间分布及影响因素。结果表明:2018年华北地区碳排放量明显高于2013年,华北地区碳排放量由东部向西部和北部减少。北京和天津碳排放量高于其它城市,而内蒙古自治区大部分城市碳排放量较低。

新疆生产建设兵团生态环境监测网络建设运行及“十四五”优化建议

为完善兵团“十四五”生态环境监测网络,从构建新时代生态环境监测体系的角度梳理了兵团生态环境监测网络现状,深入剖析了当前生态环境监测形势、“十四五”初期优化情况和兵团生态环境监测系统存在的问题,并从生态环境监测网络优化调整、补齐短板、推进科研项目引领示范、完善互联共享体系等方面提出了“十四五”优化建议,使兵团生态环境监测体系与美丽兵团建设相适应。

基于Landsat 8数据的地表温度反演方法对比分析

地表温度是监测地球资源环境动态变化的重要因素,能够为全球气候变化监测、城市热环境研究、灾害预警等提供准确依据。选用南京地区的Landsat 8数据,利用辐射传输方程法、单窗算法、单通道算法和劈窗算法分别反演地表温度,以同期MODIS温度产品作为验证,对不同算法的地表温度反演结果进行比较分析。结果表明:整体而言,4种算法反演的温度分布特点相仿;单窗算法与辐射传输方程法的精度相当,平均温度之差不超过0.5 K,相较于前2种算法,单通道算法与劈窗算法的反演结果明显偏高,平均温度高3 K左右;4种算法的反演温度均高于MODIS温度产品,综合考虑RMSE和影像特征,单窗算法的反演温度最接近MODIS温度产品,而与MODIS温度产品相关度最高是劈窗算法。本文地表温度反演方法比较,旨在为多源数据地表温度反演提供参考。

利用土壤的近红外光谱特征测定土壤含水量

以新疆玛纳斯县不同质地土壤(砂壤土、粉粘壤土和粘土)室内光谱反射率作为研究对象,采用包络线去除法对土壤光谱曲线进行处理,与土壤含水量进行相关分析并建立模型。结果表明:不同质地土壤光谱反射率大小依次为:粘土>粉粘壤土>砂壤土;砂壤土、粉粘壤土和粘土分别以田间持水量20.01%,24.10%和30.43%为临界点,在低于该临界点范围内含水量与反射率呈反比,在高于该临界点范围内含水量与反射率呈正比;在1 390～1 623nm波段内,土壤含水量与光谱归一化反射率有较好的负相关,并达到显著水平,所建立的土壤含水量预测模型R2值达到0.8以上,模型平均相对误差为10%。结果表明,建立不同质地土壤含水量光谱预测模型可以较准确反映土壤含水量,其快速、无损、准确的优点,为测定土壤含水量提供了一种新方法。

施用有机肥对棉田土壤磷素有效性及棉花产量的影响

【目的】研究有机肥对石灰性棉田土壤磷素有效性及棉花产量的影响。【方法】选用两种有机肥即风化煤和牛粪,采用混施与单施两种施肥方式进行田间和网袋试验。【结果】在田间和网袋试验中,牛粪与过磷酸钙混施处理后土壤速效磷和全磷含量、棉花产量和地上的吸磷量显著高于其它施肥处理;速效磷在苗期达到最大,分别为44.9和45.2 mg/kg;全磷在蕾期最大,分别为1.115 8和1.165 0 g/kg。棉花产量为4 789 kg/hm2。【结论】无论是单施还是混施,牛粪比风化煤更能较好地增加土壤磷的有效性,这主要是与牛粪有较低的C/P有关。

基于景观指数的新疆生产建设兵团生态环境变化

在遥感与地理信息系统技术支持下,以兵团2000、2005、2010年3期TM影像和HJ1A-CCD1影像为主要数据源,研究了兵团景观空间格局变化特征。结果表明,兵团景观类型从2000—2010年发生了较大变化,农田和城镇面积显著增加,草地、灌丛和冰川(永久积雪)显著减少。城镇景观受人为活动干扰强度最大。分析认为,人口和农业机械化是影响农田景观的主要驱动因素,经济发展和小城镇建设是影响城镇景观格局的主要因素,而政策导向是调节兵团景观格局变化的有效途径。

基于遥感和Markov模型的新疆生产建设兵团土地利用变化

通过对兵团土地利用空间格局变化分析,选择合适的土地利用政策保护生态环境。运用RS和GIS技术对兵团近10年土地利用/覆被变化及景观格局空间变化进行分析,并在此基础上运用Markov模型对未来30年土地利用变化进行预测。2000—2010年,新疆生产建设兵团景观多样性升高,连通性增强,形状愈来愈简单,景观格局整体变化不大;草地、灌丛、湿地、荒漠和冰川/永久积雪面积减少,耕地和城镇面积增加,森林保持稳定;人为干扰对土地利用结构的变化具有重要作用,土地利用强度受人为活动影响的同时受土地利用政策影响;在未来30年间耕地和城镇面积继续增加,除森林基本保持不变外其他土地利用类型均减小。兵团城镇用地与草地和耕地之间的矛盾逐渐显现,势必引起兵团生态格局的变化。因此,必须实行合适的土地利用政策保护环境。

卫星遥感碳监测技术研究进展

为了支撑城市“碳达峰、碳中和”工作,需要完善和提升碳排放监测能力,构建系统的碳监测体系。卫星遥感碳监测技术在探测大气中的二氧化碳浓度和分布对全球气候环境变化具有重要意义。文章综述了国内外碳卫星监测技术和光学载荷的研究进展,总结了遥感碳监测卫星的关键参数展望了新一代星载高光谱碳监测卫星的未来发展趋势,并为其它区域推进碳达峰碳中和工作提供示范参考。

加快兵团生态环境保护工作研究

生态环境是人类生存和经济社会可持续发展的基础。加快生态保护、改善环境质量,关系到兵团现代化建设全局和长远发展。通过探讨兵团生态环境现状及其变化,针对生态环境保护工作中存在的问题,本文有针对性地提出了兵团未来生态保护工作中应注意的事项及生态保护对策和建议。

时域反射仪和时域传输仪在盐渍化土壤中的适用性分析

为了探讨在盐渍化土壤中时域反射仪(Time Domian Refractometer,TDR)和时域传输仪(Time domain transmission,TDT)测定土壤含水量的精度,通过室内模拟试验,对盐渍化土壤在不同容重和含盐量水平下的土壤含水量进行标定分析。结果表明,在不同容重条件下TDR和TDT的土壤含水量测定结果与烘干法测定的结果均达到极显著水平。土壤含盐量在2 g kg-1时TDR和TDT的测定结果与实际烘干测定的结果相一致,达到极显著水平。土壤含盐量在12 g kg-1时TDR出现读数消失的情况,TDT能够正常读数,并达到极显著水平。因此,低于12 g kg-1的盐渍化土壤中TDT可以测定实际土壤含水量。

国家重点生态功能区生态质量评价及改善对策——以兵团图木舒克市为例

图木舒克市作为新疆生产建设兵团唯一的国家重点生态功能区,具有防风固沙的重要功能。为全面、准确、客观评价该功能区生态质量状况,剖析影响生态质量的主要因素,从而优化生态环境保护措施。本文依据《区域生态质量评价办法(试行)》开展图木舒克市生态质量评价,深入分析该区域生态质量情况,诊断明确了图木舒克市面临的生态质量问题,针对突出问题提出生态质量改善对策建议,以期为兵团同类区域生态质量评价及生态质量改善政策制定提供科学依据。