苏打盐渍土土壤水分动态及其与浅层地下水的交换关系

以松嫩平原西部典型苏打盐渍土区为研究对象,以野外定位试验和室内模拟分析相结合,借助于分层土壤水分平衡模型,探讨苏打盐渍土壤水分运移的基本特征和规律,并分析其与浅层地下水之间的交换关系。研究结果表明,研究区内蒸降比较大,一般达到2:1以上,剖面土壤水分随蒸发、入渗过程呈现相应的转化;强烈地表蒸发作用下,地下水对上层土壤水分具有明显调控作用,土壤水分在50cm以下相对稳定,50cm以上受地表过程的影响变化较为显著。     

松嫩平原苏打盐渍土土壤水分特征研究

以苏打盐化草甸土和苏打碱土2 种土壤类型为研究对象,研究苏打盐渍土土壤水分特征,并对土壤水分特征曲线进行模拟。结果表明,0~40 cm土壤层,盐化草甸土总孔隙度大于50%,毛管孔隙中以0.1~1.2 mm当量孔径的粗孔隙为主,苏打碱土总孔隙度低,主要以小于0.1 mm当量孔径的细孔隙为主;0~40 cm土壤层在相同水势作用下,盐化草甸土土壤含水率明显高于苏打碱土,说明苏打碱土土壤持水能力较低。通过模型模拟,获得不同土壤层的水分特征曲线参数,模拟值与实测值相关系数均在0.9 以上,模型具有可靠性。     

环境因子对土壤水分空间异质性的影响——以北京市怀柔区为例

为了探讨山区表层土壤水分的空间分布格局及其影响因素,以北京市怀柔区为研究区域,联合使用ALOS/PA-LSAR微波数据和Landsat-5遥感影像反演得到研究区的土壤水分数据,运用旋转主成分分析法分析了高程、坡度、坡向和植被盖度4个环境因子对土壤水分的影响情况及分布规律,并确定相应的主控因子.结果表明:高程和坡度是影响山区表层土壤水分空间变异的主控因子,植被盖度次之,坡向的影响最弱.对主控因子(高程和坡度)的单因素分析表明,土壤含水量随着高程的增加而逐渐减少,随着坡度的增加,土壤含水量总体上呈现先增加(坡度＜3°)后减小(坡度＞3°)的趋势,对深入研究山区土壤水分分布特性和水土保持具有指导意义.     

湿润季风气候条件下芒硝矿区土壤盐分空间分布特征

以ArcGIS和地统计学为平台,研究四川盆地西南边缘丹棱县某芒硝矿区土壤EC、水溶性盐总量(TWSS)及其阴阳离子的空间分布特征。结果表明:1.研究区土壤EC在0.06~2.38 m S/cm,其平均值为0.41 m S/cm。TWSS在0.48~5.93 g/kg,阴离子以SO_4~(2-)和HCO_3~-为主,阳离子以Ca~(2+)和Na~+为主,为硫酸盐-苏打型;EC与TWSS呈极显著正相关关系,它们均受到钙芒硝矿主要成分SO_4~(2-)、Ca~(2+)和Na~+的影响。2.土壤EC、TWSS和HCO_3~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、Ca~(2+)、K~+、Na~+具有强烈空间相关性;Cl~-和Mg~(2+)具有中等空间相关性,说明EC、TWSS、HCO_3~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、Ca~(2+)、K~+和Na~+受结构性因素的影响大,Cl~-和Mg~(2+)的空间分布是结构性因素和随机因素共同作用的结果。3.土壤TWSS的空间分布呈从矿区向周围递减的特征,HCO_3~-、SO_4~(2-)、Mg~(2+)和Ca~(2+)含量的高值区均出现在矿区附近,EC和Na~+含量的高值区不仅出现在矿区附近还出现在北部区域;Cl~-和NO_3~-的含量呈从南到北递增的趋势。根据盐渍化分级标准,研究区土壤盐渍化样点数占总样点数的44.23%,而面积占总面积的53.25%,应采取相应措施进行修复与治理。     

基于遗传算法优化BP神经网络的土壤盐渍化反演

应用于土壤盐分含量(Soil Salinity Content,SSC)反演的BP神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)较少关注对模型精度影响较大的结构参数和初始权重的优化。该文利用Landsat-8 OLI、Sentinel-1 SAR影像数据及SRTM高程数据,基于谷歌地球引擎(GEE)平台构建反演参数,并建立3种反演模型:先利用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)同步优化输入层反演参数子集和隐含层神经元数量,再优化初始权重的BPNN(GA-BP)模型;将变量投影重要性(Variable Importance in Projection,VIP)算法分割阈值分别设为1和0.5,优化出两组输入层反演参数子集并将其分别代入GA优化隐含层神经元数量,再优化初始权重的BPNN(VIP1-GA-BP、VIP2-GA-BP)模型。在玛纳斯流域和三工河流域各选一靶区进行SSC反演,对比分析GA-BP、VIP1-GA-BP、VIP2-GA-BP模型的反演精度,并统计各类盐渍土的面积比例,结果表明:1)两靶区3组模型反演精度由高到低排序均为GA-BP、VIP1-GA-BP、VIP2-GA-BP;2)盐分指数和植被指数在SSC反演中起到重要作用,同一模型筛选的反演参数存在空间分异性,但高程适用于不同的筛选模型,具有较强的鲁棒性;3)两靶区3组模型反演的SSC值域范围与实际采样点SSC值域范围的差异均较小,各子区GA-BP反演的SSC空间分布地物轮廓最清晰,且地物内SSC的均质性最好;4)玛纳斯靶区和三工河靶区面积占比最大的盐渍土类型分别为盐渍土和中度盐渍土。研究结果为构建具有一定推广性的干旱区土壤盐分含量反演模型奠定了基础。     

苏打盐渍土壤微咸水淋洗改良技术研究

研究了土壤粘土特性与土壤碱化的关系和淋洗水的矿化度对土壤渗透性的影响,提出了微咸水改良苏打盐渍土的技术思路。探讨了淋洗用微咸水的水质标准、作物耐盐碱标准、作物需水量及灌溉淋洗定额等参数及其确定方法,通过田间试验,证明了该技术对苏打盐渍土具有明显的改良效果。     

黄河三角洲多尺度土壤盐分的空间分异

本文利用多尺度采样数据,探索了两个深度土壤盐分的空间分异,分析了不同尺度、深度土壤盐分的变异系数和空间相关性(结构方差与基台值之比)的变化,揭示了形成这种空间变异的地貌因素,最后利用普通克立格(ordinary kriging)方法对土壤盐分的分布进行了估测。分析发现,研究区土壤盐分的空间变异具有三个尺度。随着采样间隔的增加和区域的扩大,盐分分布空间相关性增强,且下层比上层具有更高的空间相关性。地貌因素(微地貌类型、坡度和高程)均具有较高的空间相关性,当与地貌因素关系密切时,该尺度及深度的土壤盐分空间相关性就大;反之,则小,这时可能主要受具有较小空间相关性其他因子的影响(如人为活动)。最后对合理的土壤采样提出了建议。     

塔里木盆地北缘绿洲土壤含盐量和电导率空间变异性研究——以渭干河-库车河三角洲绿洲为例

土壤(及地下水)中水溶性盐的分析,是研究盐渍土盐分动态监测与预报技术的重要基础工作之一,对于及时掌握盐渍化程度与分布,合理制定土地利用政策与生态改良措施,实现区域可持续发展等方面具有重要作用.针对目前塔里木盆地北缘地区广泛存在的土壤盐渍化问题,基于GIS和地统计学方法,研究了渭-库绿洲盐渍化土壤特征(含盐量和电导率)的空间变异性.研究结果表明:渭-库绿洲表层土壤含盐量的空间依赖性比电导率强,表层土壤电导率和含盐量具有较强的空间相关性,变异强度中等,通过Moran's I系数分析,表明2个土壤特征均呈现一定强度的空间自相关关系,在此基础上做出了空间等值线分布趋势图,并进行了趋势分析.本研究为土壤特征变量空间变异分析与评价提供了普适性较强的实现方法,为构建盐渍土定量监测模型提供了一定科学依据.     

2000—2012年祁连山中段雪线与气候变化关系

利用MOD10A2积雪产品、气温、降水数据和DEM数据,借助于GIS空间分析技术和统计方法,分析2000—2012年祁连山中段地区的雪线变化,并探讨温度和降水对雪线变化的影响。研究结果表明:1.2000—2012年祁连山中段雪线平均高程值呈波动上升,平均上升速率为42.3 m/(10 a);各年的雪线平均高程4 600 m,多年雪线平均高程值为4 673 m。2.祁连山中段地区各坡向的雪线平均高程值、年平均上升速率均呈现相一致的特征,即阳坡半阴半阳坡阴坡。3.2000—2012年暖季气温和6—8月累计降水量是影响祁连山雪线变化的重要因素,暖季气温升高是引起雪线升高的主导因素。在6—8月累计降水量保持稳定的情况下,暖季气温上升(下降)1℃,祁连山中段雪线高度上升(下降)约58 m。     

山区县优质耕地空间格局及其产生机制——以福建永春县为例

随着对耕地"数量、质量、生态"全方位的日益重视,耕地占补平衡难度的逐渐加大,优质耕地建设成为高效国土建设的重要组成,探索优质耕地空间分布对于引导土地整治项目选址具有一定的价值,对助力乡村振兴具有现实意义。以永春县为例,总结其优质耕地空间分布特征,探究其空间格局产生机制,以期对山区县优质耕地建设探索有所裨益。分布特征结论:永春县优质耕地呈现"大分散、小集聚"的空间格局;沿主要流域相对均衡分布;与居住空间呈衰减态势。产生机制结论:与高程和坡地组合的地形位梯度分布呈现高度相关,主要分布于高程低、坡度小区域;与道路通达性密切正相关,大比例分布在0～50 m内,随距离增加面积减少,不同道路类型相关性为:农村道路乡道省道县道。     

祁连山青海云杉林动态监测样地土壤pH和养分的空间异质性

为了探讨青海云杉林对土壤pH和养分的影响,选择祁连山青海云杉林动态监测样地(340 m×300 m)为试验样地采集土样,利用经典统计学和地统计学方法对其空间异质性进行了研究。结果表明:(1)pH、水解氮和全磷为弱变异性,有机碳、全氮、速效磷、全钾和速效钾为中等变异性,它们的大小依次为速效钾 >有机碳 >速效磷 >全氮 >全钾 >水解氮 >全磷 >pH。(2)半方差最优模型拟合分析表明,pH、全氮、水解氮、全磷、速效磷和速效钾均符合球状模型,有机碳和全钾均符合指数模型;pH、有机碳、全氮、水解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾的变程依次为108.8 m、88.5 m、112.8 m、131.9 m、143.3 m、73.3 m、73.3 m和134.7 m。从空间结构特征看,pH具有中等强度的空间自相关,而养分表现出强烈的空间自相关。(3)pH和养分均呈斑块状分布,有机碳和氮素具有相似的空间分布格局,全磷和速效钾分布变化较为明显,速效磷和全钾分布变化较为平缓。上述研究结果可为祁连山青海云杉林土壤pH和养分的取样设计和空间分布图制作等提供参考,也可为青海云杉林的土壤环境恢复与重建提供科学依据。     

Analysis of groundwater quality for irrigation purposes in shallow aquifers: A case study from West Aceh,Indonesia

The aim of this study is to evaluate the groundwater quality in shallow aquifers from West Aceh, Sumatra, for irrigation uses. Groundwater samples have been collected from 32 stations for pH, electrical conductivity (EC), sodium adsorption ratio (SAR), total dissolved solids (TDS), sodium percentage (per cent Na) and residual sodium carbonate (RSC) analysis. Evaluation of water quality for irrigation using the United States Salinity Laboratory classifications suggests that the majority of the groundwater samples are good for irrigation. The crop tolerance of irrigation water salinity, as based on EC value, showed that paddy (rice), soybeans and sweet tomatoes are suitable for agricultural cultivation, but that corn and field beans are not suitable. Results indicate that, if used for agricultural irrigation, the groundwater quality ranges from excellent to good, except for a few locations (e.g. Meureubo sub‐district) which indicate signs of deterioration.     

基于Radarsat-2 SAR图像分类与HY-2微波辐射计反演获取北极海冰密集度的比较研究

在北极东北航道东西伯利亚海和楚科奇海交汇的关键区域,利用四景2012年北极夏季Radarsat-2 SAR海冰图像,通过图像分类提取了海冰密集度;同时采用NASA TEAM算法,基于海洋二号(HY-2)卫星扫描微波辐射计亮温数据反演了对应区域的海冰密集度;并引入美国冰雪数据中心(NSIDC)发布的SSMIS海冰密集度产品进行了对比研究。通过不同来源海冰密集度数据的分析发现HY-2、SAR和SSMIS的结果在4个研究区域上的分布趋势基本吻合;但在海冰边缘区,由SAR图像分类得到的海冰密集度高于HY-2和SSMIS的反演结果,说明了高分辨率的SAR图像在监测边缘区小尺寸浮冰上有优势。三种数据中,原始分辨率相同(25 km)的HY-2与SSMIS的结果最为相近,而HY-2同SAR的相关性与SAR同SSMIS的相关性一致。在冰边缘,HY-2的反演值偏低于SAR和SSMIS的结果,这是受该处较高水汽含量影响的结果,也是未来发展HY-2微波辐射计反演算法需要重点改进的地方。     

北京官厅水库砷和氨氮分布特征及水质变化

为研究北京市官厅水库湿地生态系统水环境改善状况,于2011年丰水期(9月)在水库采集表层水样52个,采用便携式水质监测仪和重金属分析仪对水库原典型污染物砷和氨氮的污染情况进行了检测。结果表明,表层水的T、pH、DO、NH4+-N和As5个指标分别为:22.5～25.8℃、8.57～8.98、17～9.61mg/L、0.13～0.36mg/L、1.94～6.52μg/L。同时结合ArcGIS技术对各指标的空间分布特征进行分析,可以看出,表层水DO和As空间分布差异显著(p<0.05),pH和氨氮差异不显著。官厅水库近几年水质有所好转,pH、氨氮转变尤为明显。综合分析可看出,官厅水库水库水质良好,除个别点外,上述指标均符合地表水II类标准。     

塔里木河上游绿洲土壤表层盐分特征

土壤盐分空间分布特征及其离子组分关系是了解水盐运移规律的关键,可为提出因地制宜的盐渍土改良措施提供科学参考。在土壤聚盐高峰期,采集了塔里木河上游阿拉尔垦区64个样点的表层（0～20 cm）土样,进行盐分指标测定,并采用地统计学和灰关联分析方法研究了土壤盐分的空间分布格局及土壤盐分组成离子对盐分和pH的影响。结果表明：（1）样区土壤含盐量和碱化程度较高,土壤pH具弱变异性,电导率、总盐量和大部分离子含量均具强变异性。（2）电导率、总盐量和大部分离子含量较其他指标的空间变异程度大,结构复杂程度较高。（3）土壤总盐、电导率、Cl-、SO2-4、Na+、Ca2+、Mg2+和K+分布趋势较为一致,由西北向东南方向递减,在老农区和原生荒漠地含量较高;土壤pH分布表现为从北向东南方向增加;HCO-3在土壤中含量最低,空间分布规律不明显。（4）对盐分指标间的灰关联度分析表明,对研究区盐分指标影响最大的是SO2-4、Cl-和Na+。     

基于3种地理加权回归方法的安徽省土壤pH空间预测制图对比研究

基于安徽省140个采样点的土壤pH数据,综合考虑土壤、地形、气候、生物等因子对土壤pH的影响,采用地理加权回归(Geographically Weighted Regression, GWR)、主成分地理加权回归(Principal Component Geographically Weighted Regression, PCA-GWR)和混合地理加权回归(Mixed Geographically Weighted Regression, M-GWR)3种模型对安徽省土壤pH空间分布进行建模预测,揭示环境因子对土壤pH的影响在空间上的差异,最后以多元线性回归模型(Multiple Linear Regression, MLR)为基准比较3种GWR模型的精度。研究表明：(1)安徽省土壤pH具有空间异质性,且集聚特征明显。(2) 3种GWR模型中M-GWR模型略优,GWR、PCA-GWR和M-GWR的建模集调整后决定系数(R_adj²)分别为0.59、0.62和0.63;对比MLR模型,3种GWR模型的R_adj^2<...     

黄河三角洲地区土壤水盐空间变异特征研究

运用传统统计学和地统计学相结合的方法研究黄河三角洲地区表层土壤盐分、pH与含水量的空间变异特征。结果表明:土壤盐分较高且呈一定的碱化趋势;盐分与含水量为中等变异强度,pH为弱变异强度。受结构性与随机性因素的共同作用,盐分、pH与含水量均表现为中等空间相关性。分维数与Moran′s I系数分析均表明,盐分、pH与含水量的空间依赖性小,随机性因素是引起空间异质性的关键原因。Kriging插值与相关性分析表明,盐分和pH的分布存在着空间负相关性,且盐分与pH、含水量均呈显著负相关,盐分过高是导致pH降低的重要因素,含水量可为判断旱季表层土壤盐分高低提供一定参考。     

Spatial Differentiation of the Coupling Characteristics of Soil Carbon and Nitrogen on Mulberry Plantations in China

Soil is the most important carbon pool of the mulberry plantation ecosystem, so understanding the characteristics of the soil carbon pool in mulberry plantations provides an important basis for the research of carbon sinks in economic forest ecosystems and farmland ecosystems. In order to explore the spatial differentiation pattern of the relationship between carbon and nitrogen in mulberry plantation soil, this study analyzed the organic carbon content and total nitrogen content of the surface soil layer (0-20 cm) and the subsurface soil layer (20-40 cm) of 475 mulberry plantations in five major regions of China, Southwest China (SWC), Central South China (CSC), East China (EC), North China (NC), and Northwest China (NWC). The research showed seven key aspects of this system. (1) The soil organic carbon of mulberry plantations was significantly different at the two soil depths. The average content of organic carbon in the surface layer of mulberry plantation soil was 10.71±7.01g kg^?1, which was 37.13% higher than that of the subsurface layer. (2) The soil organic carbon of mulberry plantations had significant differences in spatial differentiation, which was manifested as SWC>CSC>EC>NC>NWC. (3) The total nitrogen content in mulberry plantation soil had significant responses to the region, the soil layer depth, and the interaction between the region and soil layer depth. Among the regions, NWC had no significant difference between the surface layer and subsurface layer of the soil. EC had the maximum difference in total nitrogen content, with the total nitrogen content in the surface soil layer being 56.68% higher than that of the subsurface soil layer. The total nitrogen contents of the surface soil layers in the SWC and NC were 34.27% and 20.79% higher than those of the respective subsurface soil layers. (4) The mulberry plantation soil C/N ratios had a significant response to regional differences, as NWC>SWC> EC>CSC>NC, but this ratio had no significant response to soil depth. (5) Soil pH had significant spatial differentiation in relation to soil organic carbon and total nitrogen content in mulberry plantations. NWC had no significant correlation between pH and organic carbon or total nitrogen content, while CSC had a significant positive correlation between pH and both soil organic carbon and total nitrogen content. Other regions showed significant negative correlations between pH and both organic carbon and total nitrogen content. (6) There was a significant negative correlation between the C/N ratio of the surface soil layer and pH in mulberry plantations, which was mainly contributed by SWC, while the other regions’ surface soil layers had no significant correlations between C/N ratio and pH. (7) There was no significant correlation between the C/N ratio and pH in the subsurface soil layer in mulberry plantations. These results reveal that in either the research on mulberry plantation carbon pools or the innovation of green and low-carbon planting technology in mulberry plantations, the spatial differentiation characteristics of soil must be considered. Furthermore, the spatial differentiation of soil organic carbon can be used as the basic foundation for the planning and design of mulberry afforestation or ecological restoration projects.     

自然地理因素对城镇体系空间结构影响的样式分析

由于微波可以对地表的微起伏、建筑及地表粗糙度等具有敏感的响应,使得雷达遥感在这些方面研究中成为最有用的工具之一。本文利用由加拿大遥感中心 PCI提供的Radarsat Scan SAR数据,对黄、淮、海平原城镇体系空间结构提出自然因素影响下的样式研究。自然条件是城市形成和发展的自然基础。本文通过自然地理因素中水文 (河流、古河道 )、地形这两个重要要素对城镇体系空间结构形成的影响,分析了华北平原区在不同要素影响下的城镇体系空间结构样式 :1在水源充足的准“均质”河北冲积平原上,基本满足六边形形成条件,但由于周边中心地发展竞争力不同,故使得正六边形发生畸变——覆盖面积减小而周长却保持不变 ;2构建了在一条河流影响下的六边形网络结构朝五边形网络演变的模型 ;3构建了在平行状河流作用下六边形网络向四边形网络演替的模式 ;4指出了在水源充足的狭长地理空间,城镇体系空间结构发育成等间距的现象与原因。     

Glacier extraction based on ASAR, DEM and texture feature of ASAR using SVM in the Western Qilian Mountains, Northwest China

This paper is focused on the method for extracting glacier area based on ENVISAT ASAR Wide Swath Modes (WSM) data and digital elevation model (DEM) data, using support vector machines (SVM) classification method. The digitized result of the glacier coverage area in the western Qilian Mountains was extracted based on Enhanced LandSat Thematic Mapper (ETM+) imagery, which was used to validate the precision of glacier extraction result. Because of similar backscattering of glacier, shadow and water, precision of the glacier coverage area extracted from single-polarization WSM data using SVM was only 35.4%. Then, texture features were extracted by the grey level co-occurrence matrix (GLCM), with extracted glacier coverage area based on WSM data and texture feature information. Compared with the result extracted from WSM data, the precision improved 13.2%. However, the glacier was still seriously confused with shadow and water. Finally, DEM data was introduced to extract the glacier coverage area. Water and glacier can be differentiated because their distribution area has different elevations; shadow can be removed from the classification result based on simulated shadow imagery created by DEM data and SAR imaging parameters; finally, the glacier coverage area was extracted and the precision reached to 90.2%. Thus, it can be demonstrated that the glacier can be accurately semi-automatically extracted from SAR with this method. The method is suitable not only for ENVISAT ASAR WSM imagery, but also for other satellite SAR imagery, especially for SAR imagery covering mountainous areas.