半干旱沙区土类/亚类的遥感调查制图方法

传统土壤调查制图存在低时效性、低精度等问题。为了解决半干旱沙区土壤遥感调查制图问题,该文以科尔沁左翼后旗为例,基于野外实地调查和专家知识分析了半干旱沙区土壤类型分布特征与环境因素之间的关系,并探讨了基于多时相Landsat8 OLI影像数据的半干旱沙区土类/亚类遥感调查制图方法。结果表明:利用多时相Landsat8 OLI影像数据提取的归一化差异水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)、盐分指数(salt index,SI)、归一化差异湿度指数(normalized difference moisture index,NDMI)、归一化差异植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)等环境信息,可实现对沼泽土、盐碱土、草甸土、风沙土及其亚类等半干旱沙区主要土壤类型的遥感调查制图。应用本文提出的半干旱区土类/亚类遥感调查制图方法对科左后旗进行土壤遥感调查制图和精度验证,总体精度约为72.84%,Kappa系数为0.667 8。该方法可为半干旱沙区数字土壤调查制图提供思路和参考。

基于不同降水年型玉米生长差异的半干旱沙区耕地稳定性分类

为研究土地荒漠化问题严重的半干旱沙区不同降水条件下农作物生长状况并识别不稳定耕地,该文以科尔沁左翼后旗旱地玉米为例,依照1980-2013年各年份玉米生长期降水丰沛程度对其进行降水类型的划分,并研究不同降水型下旱地玉米的生长状况,基于玉米生长状况的差异识别半干旱沙区的不稳定耕地。结果表明,丰水型、偏丰水型、平水型、偏欠水型、欠水型年份所占比例分别为8.82%、32.35%、17.65%、29.41%、11.77%,反映出科左后旗玉米生长期降水波动大。偏欠水型(2001年)、平水型(2013年)、偏丰水型(2008年、2012年)玉米生长期耕地NDVI指数的加和(NDVI_(sum))分别主要分布在[4,4.5]、[4.5,5.5]、[4,5],表明不同降水型下玉米生长状况差异较大,种植业生产存在很大的不稳定性,且干旱对种植业的影响大于沥涝对种植业的影响。根据不同降水型玉米生长差异,将耕地类型划分为极不稳定、不稳定、相对稳定、稳定4种类型,极不稳定与不稳定耕地面积分别为68.75、33918.75 hm^2。基于以上研究结果,认为半干旱沙区应在地形低洼处修建集雨、储水设施,以避免沥涝对种植业造成影响;极不稳定耕地与不稳定耕地应当进行退耕以恢复半干旱沙区生态。

基于NDVI遥感反演的半干旱沙区耕地地表温度异质性研究

土地荒漠化是半干旱沙区突出的生态环境问题,土地利用是导致该区域土地荒漠化的主要原因,在荒漠化呈整体逆转、局部扩张的背景下,基于地块尺度研究半干旱沙区耕地利用特征,对进一步防治荒漠化、实现生态恢复具有重要意义。本文利用遥感反演的地表温度,分析耕地地块的地表温度特征,并分析形成该特征的原因。结果表明,耕地地表温度总体分布范围较大;在耕地地块温差方面,地块温差较大,遥感影像的行编号条带号为030/120部分的耕地地块温差在0～10 K之间,行编号条带号为030/119部分的耕地地块温差在0～11 K之间,且地块温差大的耕地面积所占比例大;耕地地块边缘的地表平均温度高于地块平均温度。科左后旗自然降水量的空间分异使得耕地地表温度范围较大。坨甸微地形导致自然降水重新分配和耕地地块存在一定高差造成耕地地块温差较大。微地形条件、土壤质量及农业管理措施共同导致了耕地地块边缘的地表温度较高。基于以上研究结果,认为在半干旱沙区进行耕地质量评价时,评价单元的确定宜采用网格法;建议对耕地地块边缘的耕地进行退耕,以进一步防治土地荒漠化和恢复生态。

干旱半干旱沙区植被保护与资源开发模式调查分析

干旱半干旱沙区在地理分布、资源等方面拥有优越的条件,自然、气候特点也比较独特。从20世纪60年代起到21世纪初,广大沙区人民、科技工作者和各级地方政府就对沙区的治理保护和资源开发进行了不懈的努力和探索,也创造出不少成功的治理保护与资源开发的模式。通过对这些不同模式进行调查、分析研究,对今后干旱半干旱沙区防沙治沙、植被保护和资源开发建立稳定的可持续发展的生态经济区和沙漠绿洲具有一定的指导意义。

毛乌素沙地典型沙生灌木对土壤蒸发的影响

为了探求半干旱沙区植被恢复后沙生灌木对土壤蒸发的影响,本文利用微型蒸渗仪对盐池沙区的流动沙地、油蒿群落和沙柳群落的土壤蒸发进行了测定,并分析了2014年盐池降雨、风速、太阳辐射、相对湿度、空气温度、土壤机械组成分别与土壤蒸发的关系。结果表明:1)植被恢复区油蒿群落和沙柳群落土壤蒸发总量比流动沙地分别高出27.91%和40.23%;2)油蒿和沙柳样地黏粒含量比流动沙地分别高出220.59%和173.53%,油蒿样地和沙柳样地黏粒和粉粒的总含量比流动沙地分别高出63%和98%;3)油蒿和沙柳样地土壤蒸发与风速、太阳辐射、温度等气象因子相关性不显著,流动沙地土壤蒸发与太阳辐射相关性显著。因此,在半干旱沙区植被恢复后,土壤蒸发有增大的趋势,这很可能与植被恢复后土壤中黏粒和粉粒含量的增加有关。

半干旱典型沙区1951—2005年主要气象要素及潜在蒸散量的变化趋势研究

利用Penman-Monteith公式和常规气象资料计算和分析中国北方半干旱典型沙区(科尔沁沙地、浑善达克沙地和毛乌素沙地)50多年来主要气象要素和潜在蒸散量的变化趋势及其原因。结果表明,自20世纪50年代以来,北方半干旱典型沙区年平均气温均呈上升趋势,年降水量均呈波动变化特征,但年平均风速呈明显下降的趋势。浑善达克沙地年潜在蒸散量随时间呈现显著增加趋势,科尔沁沙地年潜在蒸散量随时间呈现小幅的增加趋势,但毛乌素沙地年潜在蒸散量随时间呈现微弱的下降趋势。偏相关分析显示,毛乌素沙地潜在蒸散量与日照时数和风速呈显著的正相关,与平均温度呈显著的负相关;浑善达克沙地和科尔沁沙地潜在蒸散量与年平均温度显著正相关,但与日照时数无显著相关性。因此,毛乌素沙地日照时数减少和风速降低有可能是区域潜在蒸散量近几十年呈现减少的主要原因,科尔沁沙地和浑善达克沙地潜在蒸散量变化可能主要受温度的影响。