渭-库绿洲多尺度景观格局与盐度关系

中国盐渍化土壤面积大,分布广,对区域农业发展构成了严重的威胁。探索土壤景观格局与盐度的关系将有助于盐渍化监测和评估。该研究选择渭-库绿洲GF-1影像为数据源,结合研究区同期38个样点不同剖面土壤盐度数据,对样点缓冲区景观格局与土壤盐度做Pearson相关分析和逐步回归分析,揭示土壤盐度空间分布格局,探讨景观格局与盐度的定量关系。结果表明：1）水平方向上,土壤盐分高值区主要集中分布在绿洲东部荒漠地带和绿洲西部农牧交错区;垂直方向上,渭-库绿洲表层土壤盐渍化现象最为严重,其他各层土壤盐渍化情况相对较轻,盐渍化程度随着深度下降呈降低趋势;2）绿洲区域易受人类活动影响,景观破碎化程度高,而同一区域不同梯度下,随着缓冲距离的增加,区域景观类型增多、均质性降低、多样性增强;3）耕地利用数量指标能较好指示土壤盐度状况,而水体面积、盐渍地面积、其他用地面积、最大斑块指数（largest patch index,LPI）、蔓延度（contagion index,CONTAG）和分维数（perimeter-area fractal dimension,PAFRAC）对盐度影响相对较弱;4）除0~10 cm层外,自〉10~20 cm至〉80~100 cm层逐步回归方程的自变量中,耕地面积、水体面积和最大斑块指数LPI为负效应,而盐渍地面积、其他用地面积、CONTAG和PAFRAC为正效应,最优回归方程决定系数为0.537。该研究确定了渭-库绿洲土壤盐度的分异规律,以及不同盐度对绿洲景观格局的影响程度。研究结果可为西北干旱区绿洲土壤盐度预警提供理论依据,同时为干旱区景观格局研究提供一定的参考价值。

干旱区土地利用/覆盖变化与生态环境效应研究--以渭-库绿洲为例

利用ARCGIS和ENVI软件,以2005年、2015年遥感影像Landsat TM/OLI为数据源,得到2期渭库绿洲土地利用/覆被类型图,在空间尺度上将研究区进行土地利用类型分级处理分析土地利用/覆被变化特征,并从时空分布和生态系统服务价值及区域环境质量3个方面进行生态效应研究,通过计算土地利用/覆被类型的面积,从而获得区域环境质量指数,最终建立渭-库绿洲土地利用类型与生态环境之间的变化关系,并对研究区进行生态环境质量动态分析。结果表明2005—2015年期间该地区土地利用变化主要表现为耕地、水体和未利用土地的面积呈现出逐渐减少的趋势,与此相反,草地、林地和盐渍地面积呈增加的趋势;10年间渭-库绿洲的生态系统服务价值从3.90亿元增加到5.50亿元,总价值增加的主要原因是草地和林地面积的增加;渭-库绿洲的区域生态环境质量指数从0.38上升至0.43。生态环境质量在维持着相对平衡的同时,呈现出一种上升态势。本文通过对干旱区土地利用/覆被变化定性定量分析,有助于干旱区生态脆弱区域水资源的合理利用。

渭-库绿洲土壤盐渍化空间分布特征研究

为了研究渭-库绿洲土壤盐渍化空间分布特征,根据野外调查取样土壤数据,应用地统计分析方法中的普通克里格插值完成半变异函数计算以及理论模型的拟合,分析研究区土壤盐分空间分布特征。以土壤中的SO4^2-、Cl^-、HCO^-3、CO3^2-、Mg^2+、Na^+、Ca^2+、K^+等盐分离子作为解释变量,以土壤含盐量,电导率,纳吸收比,pH等作为响应变量,对土壤土层进行冗余分析(Redundancy Analysis,RDA),解析解释变量和响应变量的对应关系。最后利用Moran散点图和LISA集聚图,来探索研究区土壤含盐量空间自相关性特征。研究结果表明:研究区随土壤深度的增加,含盐量逐渐减少,呈重盐渍化到非盐渍化趋势;土壤含盐量东部高于西部,各土层盐分分布呈现出一定的区域差异性;Na^++K^+是阳离子中主控离子、SO4^2--Cl^-是阴离子中主控离子;土壤含盐量较高的区域和土壤含盐量较低的区域呈现出两极集聚。

渭干河-库车河绿洲景观生态安全时空分异及格局优化

渭干河?库车河绿洲(以下简称渭?库绿洲)是我国西北干旱区典型的荒漠绿洲区,维护其生态安全,是实现绿洲可持续发展的重要保障。以1997年、2006年及2016年3期Landsat TM影像数据为主要数据来源,构建渭?库绿洲景观生态安全评价模型,对近20年来研究区的景观生态安全时空特征进行分析。利用最小阻力模型,以水域、林草地为生态源地,将生态安全水平、海拔和坡度作为阻力因子生成最小累计阻力面,划分生态功能区,识别生态廊道和生态节点,从点、线、面综合视角进行景观格局优化。结果表明:(1)1997—2016年渭?库绿洲生态安全区域面积呈波动变化,相对安全区域面积在不断增加,临界安全、敏感和风险区域面积呈减小趋势,景观生态安全度在空间分布上由高到低呈内向外扩展的态势。(2)研究区景观生态安全的Moran′s I值分别为0.6479、0.7049、0.6587,景观生态安全值的空间集聚性呈先增加后降低的趋势;局部空间自相关主要以高?高聚集和低?低聚集类型为主,呈现出“同质聚集、异质分离”的特点。(3)景观格局优化中选取的生态源地占绿洲总面积的12.76%,构建的绿洲生态廊道基本贯穿整个研究区,关键廊道连接了绝大多数的绿洲生态源地,辅助廊道是连接没有与关键廊道连接的源地之间的通道,识别的生态节点主要分布在绿洲生态廊道的薄弱环节处,共计36个。将划分的生态缓冲区、生态连通区、生态过渡区、生态边缘区5个功能区和生态源地、生态廊道及生态节点景观组分相结合,并提出优化建议,以期为维持及进一步改善该绿洲生态环境提供科学依据。

近13年渭干河-库车河绿洲植被覆盖动态变化分析

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。

新疆渭-库绿洲棉花种植面积遥感监测研究

渭干河-库车河三角洲绿洲是新疆的棉花主要生产区域之一,准确掌握该区种棉面积及空间分布情况,对新疆棉田的优化布局和棉花产业的可持续发展具有重要意义。本文利用TM遥感影像及野外调查数据,建立研究区典型地物类型解译标志,通过遥感分类确定了渭-库绿洲种棉区域范围。结果显示,研究区棉花主要集中分布于西南和南边沿塔里木河北边的新开垦地,零星分部于中部和北部。遥感监测得到的研究区棉花总面积为155210 hm2,2011年统计面积为147493 hm2,棉花面积信息提取总精度为94.77%;库车县、沙雅县、新和县的棉花面积遥感提取精度分别为92.16%、97.83%和93.19%。研究表明,利用TM遥感影像并结合野外调查是区域尺度快速提取棉花种植面积信息的有效手段。

基于回归模型的渭-库绿洲土壤特性预测研究

区域土壤特性的时空变异及相互之间的关系研究,为了解区域土壤的结构和功能、保护和有效利用土壤资源提供科学依据。本研究以新疆典型盐渍化土壤-渭-库绿洲为研究靶区,利用研究区7次不同采样时间的土壤特性数据,采用传统统计学方法,对研究区土壤含盐量、电导率、TDS、pH值、含水量及主要盐基离子的特征值及土壤盐渍化程度进行分析,同时,对不同采样时期表层土壤电导率与含盐量、矿化度、主要盐基离子、含水量及pH值的变化进行一元线性回归分析。结果表明,研究区土壤pH值相对稳定;土壤含盐量具有不均匀分布特征;研究区土壤含盐量略有往加重方向发展,盐分具有强烈表聚性;研究区土壤中硫酸盐、氯化物在表层积聚相对强烈;土壤盐渍化类型是属于氯化物型。绝大部分采样时间,电导率与矿化度、含盐量之间所建立的回归模型的拟合效果较好,这表明用电导率值测定研究区总盐分浓度及矿化度是可行的。土壤电导率与土壤含水量、pH值之间所建立的回归模型的拟合效果不好,土壤电导率与土壤盐基离子之间的回归模型拟合效果也不好。这表明土壤电导率来反映土壤pH值、含水量以及盐基离子浓度是不准确的。

近25a来渭—库绿洲土地利用/覆被变化及其影响因素

[目的]对渭干河—库车河三角洲绿洲土地利用/覆被变化特征及其驱动因素进行研究,为维护绿洲生态系统健康、稳定提供依据。[方法]利用研究区1989,2001,2013年Landsat TM/ETM+的影像数据,采用动态度模型及转移矩阵等方法,深入分析该绿州土地利用/覆被变化特征,并结合气候因子、人口与经济要素分析其变化原因。[结果](1)近25a来该绿洲土地利用/覆被类型没有发生变化,但各类型的面积及所占比例都发生了较大变化。(2)研究期内,各地类面积呈二增四减趋势:耕地面积净增114.52%,主要是由草地及其他地类转化而来;盐碱地面积增加66.11%,林地、草地、水体与其他地类的面积均有所减少。[结论]近25a来,该绿洲土地利用/覆被变化明显,其中,林地、草地、水体及盐碱地受自然因素主导,而耕地与其他地类则受人口和经济因素影响。

渭-库河绿洲种棉土壤pH与微量元素的相关性分析

为了调整微量元素在种植棉花的土壤中的含量,以及提高施肥的精度,最终达到保护环境质量和农业资源的目的。笔者通过GPS野外定位、量取样品、分析样品等步骤,获取土壤属性数据。运用相关分析模块和统计分析模块,将渭-库河绿洲的种植棉花的土壤作为研究对象,分别分析了土壤中的有机质和p H与四种微量元素之间的相关性特征。结果表明:该研究区中的土壤有机质与有效铁和有效铜呈极显著负相关关系,相关系数分别为-0.557和-0.458,而与有效锰和有效锌之间的相关性不明显,均没有达到显著水平。土壤pH与有效锰呈极显著负相关关系,相关系数为-0.406,与有效锌呈显著负相关,相关系数为-0.274。在生产过程中,应该根据研究区土壤的性质,在合理使用有机肥的同时,适当调节土壤酸碱度,平衡作物中的营养物质,有利于各种作物对微量元素的吸收,从而提高农作物的产量以及质量,保证西北干旱区农业生产的可持续发展。

渭干河—库车河三角洲绿洲近45年气候变化特征分析

利用1961～2005年渭干河—库车河三角洲绿洲内的气象站点气象资料,分析了45年来该区域气温、降水、日照的变化特征,结果表明:渭-库绿洲的年、冬季、夏季气温总体呈上升趋势,20世纪60～70年代年冬季、夏季平均气温均为负距平,冬季、夏季平均气温均较低,20世纪80～90年代气温呈增加趋势,冬季升温比夏季升温明显。近10年总体来看,20世纪60～90年代冬季增温幅度高于夏季;降水总体呈上升趋势,降水增长率为12.8mm/10年,20世纪80年代平均降水量比45年均值偏多19.6%,20世纪90年代平均降水量比45年均值偏多13.7%;年平均日照时数总体呈上升趋势,但上升趋势不明显,日照时数的增加率为8.3h/10年。充分表明:渭-库绿洲地区气候正在趋于暖湿化,日照时数总体变化较为稳定,这对该区发展农牧业具有积极的作用。

渭-库河绿洲植棉土壤有机质及盐分之间的相关性分析

[目的]为了实现提高施肥的精度,减少浪费和保护农业资源和环境质量。[方法]在野外取样、GPS定位、样品分析的基础上,获取土壤样品的理化性质等监测数据。在SPSS和GS＋的支持下,运用统计分析、相关分析等方法,以渭-库河绿洲植棉土研究对象,分析耕层土壤有机质现状及其与盐分之间的相关特性。[结果]渭-库河绿洲植棉土有机质平均含量为15.8117.65 g/kg,盐分为3.173.42 g/kg;有机质的变异系数介于13.87%16.19%,盐分的变异系数介于57.10%61.99%;有机质与盐分离子在各个土层中相关特征不一,其在中层土壤中与Mg2＋具有显著性负相关;空间自相关分析表明,有机质的空间结构优于全盐,且二者不论在哪个土层,各自的空间相关性差异不大。[结论]研究区植棉土壤不同土层有机质含量在表层、中层、底层其变异系数依次为16.19%、13.87%、14.28%,表层有机质变异强度最大,底层次之,中层有机质变异最小。盐离子在各个土层变异系数有差异,没有明显特征规律。有机质与HCO3-、Cl-、SO2-4、Ca2＋、K＋＋Na＋等盐离子在表层、中层均具有不同程度的相关特征,但相关性不明显。在表层、中层、底层土壤中有机质含量依次为8.58%、6.29%、6.09%,具有递减趋势特征;盐分在土壤表层、中层、底层的含量依次为3.32、3.42、3.21 g/k,各土层盐分的含量相差甚小,与土壤层次的相关性不明显。有机质的分维数大小排列为中层〉底层〉表层。不同土壤层级中全盐的空间分维数依次是底层〉表层〉中层。

渭-库河绿洲植棉土壤表层养分空间分布特征分析

以渭干河-库车河三角洲绿洲种棉土壤表层养分及其空间分布特征作为主要研究对象,对各养分元素之间进行相关性分析,研究优化调节土壤养分与作物生长的关系,为合理利用土壤养分资源,制定精确的施肥管理措施等方面提供科学依据。采用统计学,地统计学和空间分析方法,在SPSS20.0和surfer8.0软件的支持下,研究植棉土壤养分中的有机质,全氮,碱解氮,有效磷,缓效钾,速效钾等养分元素之间进行相关性分析和正态分布的检验。研究结果表明:(1)从各养分元素的相关性特征来看库车县的植棉土壤中有机质和全氮、碱解氮,全氮和碱解氮都在0.01相关性水平上呈极显著正相关;沙雅县地区的全氮和有效磷在0.05水平上呈显著正相关,新和县地区的缓效钾和速效钾在0.01水平上呈极显著正相关。(2)研究区植棉土壤p H偏碱性,有机质、全氮、速效钾处于很丰富的状态;碱解氮在属于缺乏;有效磷在该研究区中等;缓效钾丰富。(3)从6种养分元素的正态分布特征来看在3个县的植棉土壤中的都服从正态分布。(4)从研究区6种养分元素的空间分布特征来看:碱解氮在中部区域分布比较丰富,并往南和往北逐渐递减的趋势;全氮和有机质比较均匀的分布;速效钾和缓效钾是北部分布比较多而南部较少,呈现由北向南逐渐递减的趋势;速效钾在北部分布较少,而向东南部逐渐递增的趋势。

渭-库河三角洲绿洲农作物需水量分析

对渭一库河三角洲绿洲的主要农作物需水量为研究对象,采用FAO-PM公式,主要农作物不同灌溉方式的需水量进行计算及统计分析。结果显示:主要农作物的传统灌溉总用水量为44.66亿m3,节水灌溉定额总需水量只有为11亿m3,传统灌溉总用水量比节水灌溉定额总需水量大约4.06倍多(33.03亿m3),导致农业用水浪费严重;在渭-库河三角洲绿洲大部分农田仍然采用粗放的大水漫灌和宽河大渠输水的灌溉方式为主,因此,通过采用滴灌、膜上滴灌、膜下滴灌和喷灌等高效节水灌溉技术,可以增加节约水量,并达到农业节水灌溉的目的,这表明可挖节水灌溉潜力相当大。研究对渭一库河三角洲绿洲水资可持续利用提供经验和技术保障,并提出高效节水灌溉的新思路、新方法、新举措,为渭-库河绿洲发展高效节水灌溉农业提供科学依据。

渭-库河绿洲植棉土壤不同土层盐分相关性分析

为渭-库河绿洲植棉土壤盐渍化的治理、改良及合理利用提供一定的理论基础和科学依据,笔者通过筛选渭-库河绿洲植棉土壤上典型的野外考察路线、GPS定点、取样测定,并对植棉土壤不同土层总盐、盐离子含量以及盐离子间进行相关性分析。研究结果表明：植棉土壤不同土层盐分含量分别：0～10 cm 1.555%,10～30 cm 0.454%,30～50 cm 1.082%;p H：0～10 cm p H 8.09,10～30、30～50 cm p H 8.59左右;平均含盐量分别为15.549、4.548、10.821 g/kg。不同深度土层的盐分含量从大到少顺序依次为0～10 cm〉30～50 cm〉10～30 cm,属于盐化土壤。相关性分析结果表明：在研究区植棉土壤不同土层的全盐量、p H、HCO3^-、Cl^-、Ga^2＋、SO4^2-、K^＋＋Na^＋、Mg^2＋之间的相关性基本上呈显著到极显著正相关,尤其是表层土壤中SO4^2-与K^＋＋Na^＋的相关系数达到了0.98,硫酸物在表层土壤积聚强烈,盐分以向上运行为主。

塔里木盆地北部典型绿洲土壤盐渍化类型

土壤盐渍化是影响区域生态环境稳定性以及制约农业生产发展的重要因素。以新疆典型盐渍化土壤—渭-库绿洲为研究靶区,采用传统统计学方法,利用研究区7次不同采样时间和空间的土壤含盐量、pH及盐基离子等野外调查数据,对研究区土壤酸碱度、盐渍化类型及程度进行了分级。结果表明:渭-库绿洲盐分有强烈表聚性,春季土壤含盐量大于秋季土壤含盐量,研究区盐渍化情况较严重,土壤含盐量往加重的方向发展;研究区土壤属于微碱性土,春季土壤碱化强于秋季;各层土壤盐渍化类型主要以氯化物-硫酸盐型盐渍土和硫酸盐渍土为主,土壤中的氯化物在土壤剖面中呈自上而下减少的趋势,而硫化物呈自上而下增多的趋势。

塔里木盆地北部典型绿洲景观格局分析

为揭示近27年来塔里木盆地北部景观类型格局的变化趋势,以渭-库绿洲1989、2001、2006、2011以及2016年5期的TM/ETM+为数据源,通过遥感技术及景观格局分析方法,结合野外考察数据,分析了研究区各景观格局的变化情况。结果表明:其它地类及重度盐渍化地在总体上呈减少趋势,非盐渍地则呈持续增长态势。景观的复杂性及异质性在减少。1989-2011年,渭-库绿洲斑块类型形成了很好的连接性,景观破碎度呈逐渐下降趋势,整体斑块团聚程度呈增加趋势,而2011-2016年,渭-库绿洲整体斑块团聚程度呈下降态势,斑块类型的连接性也受到破坏,景观破碎度呈上升趋势,说明研究区受人类活动的影响在加重。

新疆典型绿洲盐渍化土壤特征分析

土壤盐渍化是影响区域生态环境稳定性以及制约农业生产发展的重要因素。对土壤特性进行研究是开展精细农业实践必要的基础研究。本文采用传统统计学方法、相关分析与主成分分析方法,分析新疆典型盐渍化区域渭-库绿洲的土壤含盐量、电导率、TDS、pH值、含水量及主要盐基离子的特征值以及相互之间的关系。结果显示,研究区土壤pH值相对稳定;土壤含盐量具有不均匀分布特征;土壤盐分的分布是有较强的表聚特征。绝大多数时间,矿化度与电导率,电导率与含盐量,SO_4^(2-)、Na^+、Cl^-等离子与表层土壤含盐量之间具有较好的正相关关系,而其他各指标之间的相关关系不太明显。研究区土壤中硫酸盐、氯化物在表层积聚相对强烈;土壤盐渍化类型是属于氯化物型,研究区土壤还在聚盐状态。