多时间尺度温度-植被指数特征空间旱情监测的差异性

采用2011年5月28日MODIS多时间尺度数据产品和土壤相对含水量RSM数据,对河北省多时间尺度Ts-EVI特征空间旱情遥感监测的差异性进行了研究,结果表明：① 多时间尺度Ts-EVI特征空间的TVDI与土壤表层RSM具有较高的相关性,1 d尺度Ts和1 d、8 d尺度EVI构建的RSM-TVDI决定系数较高,8 d尺度的Ts和8 d、16 d尺度EVI的RSM-TVDI决定系数较低。② 多时间尺度Ts-EVI特征空间的旱情监测结果在空间分布上具有较好的一致性,但其面积存在一定的差异;旱情监测应用中Ts-EVI特征空间构建应首选1 d时间尺度的Ts和EVI,其次是1 d尺度的Ts和8 d尺度的EVI,再次为8 d尺度的Ts和8 d尺度的EVI。     

杭州湾鹭科鸟类集群栖息区表层土壤的磷饱和度和磷流失风险

为了评估杭州湾鹭科(Ardeidae)鸟类栖息地土壤中磷元素的流失风险,在杭州湾国家湿地公园中,选择鹭科鸟类集群栖息的水杉(Metasequoia glyptostroboides)林地、女贞(Ligustrum lucidum)林地和无鹭科鸟类栖息的水杉林地、女贞林地(对照林地)布设采样地,分别于2018年11月(鹭科鸟类迁出后)、2019年5月(集群栖息且繁殖期)、2020年1月(鹭科鸟类迁入前),采集0～10 cm深度和10～20 cm深度的土壤样品,测定了土壤样品的有机碳含量、全氮含量、全磷含量、水溶性磷含量、有效磷含量、pH和电导率;采用Mehlich-3浸提法和草酸铵提取法,估算土壤磷饱和度;以土壤的磷饱和度和有效磷含量作为土壤中磷的流失风险的评估指标,评估表层土壤中磷的流失风险水平。研究结果表明,在杭州湾鹭科鸟类集群栖息的水杉林地和女贞林地,0～10 cm深度土壤的有机碳含量、全氮含量、全磷含量、水溶性磷含量、电导率都显著大于10～20 cm深度土壤,而其0～10 cm深度土壤pH却小于10～20 cm深度土壤;有鹭科鸟类集群栖息的水杉林地0～20 cm深度土壤的全磷含量...     

TVDI用于干旱区农业旱情监测的适宜性

基于地表温度/植被指数(T_s/VI)特征空间建立的温度植被干旱指数(TVDI)受诸多因素的影响,其中一个重要的影响因素是植被指数,该指数在高、低植被覆盖时的敏感性不同,从而导致TVDI对旱情监测的准确度不同.针对这一问题,以新疆塔里木盆地北缘渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,选择2011年4月、8月两景TM影像,利用归一化植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI)分别建立T_s/VI特征空间,线性拟合特征空间的上、下边界,计算得到两种温度植被干旱指数(TVDI-NDVI、TVDI-RVI).用TVDI与同期野外实测的土壤含水量数据进行回归分析.结果表明:(1)植被指数、地表温度、土壤水分之间有显著互动关系,以不同植被指数计算得到的两种TVDI与表层土壤水分相关性较好,均能够反映区域土壤干旱状况;(2)由于植被指数对植被探测的敏感性,在4月低植被覆盖时,TVDI-NDVI与表层土壤水分的相关性较高,为0.4299,8月高植被覆盖时,TVDI-RVI与表层土壤水分的相关性较高,达到0.5791;(3)在低植被覆盖区域,NDVI较RVI敏感,而在高植被覆盖区域,RVI敏感性较高.RVI适用于高植被覆盖时反演土壤湿度,NDVI则更适用于中、低植被覆盖时.     

毛乌素沙地土壤凝结水来源分析

土壤凝结水是半干旱地区生态系统重要的水源,为阐明毛乌素沙地臭柏(Sabina vulgaris)冠层下土壤表层5 cm凝结水的水汽来源,应用自制凝结试筒于2008年9—10月在毛乌素沙地开发整治研究中心院内开展试验。结果表明,毛乌素沙地土壤表层凝结水由吸湿水、大气水汽凝结水和土壤水汽凝结水组成;大气中的水汽总是先于土壤中的水汽到达和离开表层5 cm土壤;大气中水汽对土壤表层5 cm凝结水的贡献率小于土壤水汽的贡献率,9月上旬至中旬大气中水汽和土壤水汽的贡献比为2∶5,9月下旬至10月中旬为3∶10;单日凝结量和蒸发量呈现显著的线性关系。     

一种基于TVDI模型的煤田温度异常区面积提取方法研究北大核心CSCD

选用Landsat 8资料构建了地表温度(Ts)与归一化植被指数(NDVI)的Ts-NDVI特征空间,计算了温度植被干旱指数(TVDI)。利用MODIS温度产品数据和实地野外采样数据进行精度验证确定煤田火区TVDI阈值。通过对遥感影像的地表热异常信息进行定性与定量分析继而对煤田温度异常区边界信息进行挖掘。结果表明:(1)利用野外实测土壤相对含水量进行验证,反演值与实测值的相关系数R~2=0.66,表明干旱指数的反演精度较高,相关性较好。(2)TVDI模型对温度呈现出较高的敏感性,二维散点图集中在1∶1线上,对NDVI的敏感性较低,有利于识别温度异常区。(3)利用MVC最大合成法,建立TVDI-MVC作为精度验证数据,火区面积为5.03 km~2,其中TVDI-SC提取火区精度最大为98.50%,TVDI-SW_2提取火区精度最小为88.98%。可见煤田温度异常区范围较广,潜在的灾情恶化较严重。     

2007-2016年四川省土壤干旱时空动态分析

四川作为农业大省,旱灾是导致农业减产最主要的因素。通过遥感和GIS手段进行四川省土壤干旱程度的时空分析,提高干旱的空间可视化程度,加强干旱监测的时效性尤为重要。本研究基于四川省2007—2016年逐季度的MODIS数据和1961—2011年40个气象站的月降水资料,采用温度植被干旱指数(TVDI)计算得到四川省干旱等级分布情况,辅以标准化降雨指数(SPI)进行相关性分析,并通过线性回归、反距离权重空间插值、GIS空间分析模型重建等方法,分析近十年来四川省地区以季度为时间尺度的土壤干旱时空变化特征,制作各时相土壤干旱分布图展示其微变化。结果表明:(1)在月时间尺度上,SPI-1与TVDI呈中等至强负相关关系,即TVDI值越小,SPI值越大,干旱程度越轻;验证结果表明TVDI都能够较好地对四川省的干旱空间分布状况进行反映。(2)四川省各区域、各季节干旱分布不均:空间上,干旱频发的区域集中在四川盆地及攀西南部区域。时间上,在春季,四川盆地区域的土壤干旱程度大致呈现加剧—持续—减缓的趋势;夏季,四川盆地的干旱变化趋势是加剧—减缓—加剧;秋季,四川盆地的干旱变化趋势是加剧—减缓—持续减缓;冬季,全川干旱程度变化不明显。本文的研究结果对四川省开展农业防灾减灾,引导农业灌溉具有指导意义。     

乌梁素海湿地:迁徙候鸟的重要栖息地(英文)

乌梁素海是干旱半干旱地区典型的湿地。其位于东亚—澳大利西亚及中亚—印度两条迁徙路线上,是迁徙候鸟极其重要的繁殖地和停歇地。从2009到2012年,我们采用样线法和样点法对水鸟及其栖息地进行调查,共记录了98种水鸟,隶属于6目、14科,同时记录到水鸟个体超过100 000个。其中夏候鸟55种(在此繁殖)、旅鸟39种(在此短暂停留),分别占所记录物种数的56.12%和39.80%。对所记录的鸟类及其种群的迁徙规律进行进一步分析,结果表明:春季迁徙期主要为3月上旬到5月中旬,比秋季迁徙期(8月上旬到11月中旬)短。水鸟繁殖的高峰期是4月上旬到5月下旬。重点保护水鸟(包括IUCN红色名录中的受胁物种以及中国重点保护野生动物名录中的Ⅰ、Ⅱ级保护物种)的集中分布时间是4月上旬到5月下旬以及9月上旬到11月上旬;相比春秋迁徙季节,夏季水鸟的群落结构相对稳定。基于研究,我们建议将乌梁素海湿地列入国际重要湿地名录及迁徙路线网络。此外,栖息地管理对鸟类分布的决定作用同样在文中加以讨论。     

黄河口典型咸、淡水交互区湿地土壤氮和磷分布特征

以黄河口典型咸、淡水交互区湿地土壤为研究对象,在离岸距离0 m、50 m、150 m、250 m和350 m处,分别布设5个采样点,于2017年10月15日,分别采集0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm深度的土壤样品,测定其氮、磷含量和其它土壤理化指标,并分析其空间分布规律和可能的来源。研究结果表明,土壤全氮质量比为132.93～787.76 mg/kg,且离岸越远,0～10 cm深度土壤全氮含量越小,而10～20 cm和20～40 cm深度土壤全氮含量越大;各层土壤全磷质量比为543.04～642.04 mg/kg,随着土壤深度的增加,在岸边0 m处,土壤全磷含量逐渐减小,但在离岸最远的350 m处,10～20 cm和20～40 cm深度土壤全磷含量则高于0～10 cm深度土壤的;各层土壤有效磷质量比为4.68～11.24 mg/kg;各形态氮含量与有机质含量密切相关,土壤中的氮可能主要来自于内源,如有机质的分解;有效磷含量与土壤含盐量关系密切,土壤中的有效磷可能来自于外源,如海水入侵(潮汐流);全磷可能主要来自外源,如潮流和径流的双向胁迫,且土壤容重对其也有一定的影响。     

浩通音查干淖尔和苏贝淖尔湖滨盐沼的土壤盐分特征和植物群落多样性

2019年6月6～7日,在鄂尔多斯市乌审旗浩通音查干淖尔和苏贝淖尔湖滨盐沼区中,设置了7处采样地,并在附近裸地中,设置了1处采样地;在各采样地中,采集了0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm和40～50 cm深度的土样,测定了土样的pH、含水量、水溶性总盐含量和8种常规盐离子含量;对各采样地的植物群落进行了调查,分析了植物群落组成和多样性对土壤理化性质的响应。研究结果表明,在8处采样地中,裸地的土壤pH和水溶性总盐含量都相对最大,寸草(Carex duriuscula)盐沼、马蔺(Iris lactea)盐沼、芨芨草(Achnatherum splendens)+马蔺盐沼和芦苇(Phragmites australis)盐沼土壤pH和水溶性总盐含量依次减小;裸地土壤pH和水溶性总盐含量都显著大于其它采样地(n=15,p0.05);0～10 cm深度的土壤水溶性总盐含量和各盐离子含量都相对最大,随着土壤深度的增加,其它土层的二者都逐渐减小;土壤中的盐离子以Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)和HCO_3~-为主,土壤溶液中的营养盐主要为NaCl、Na_2SO_4和NaHCO_3;随着土壤盐分含量的减小,植物群落的多样性水平提高,植物更适宜生长在土壤盐分较低的生境。     

甘肃省河东地区干旱遥感监测指数的对比和应用

干旱是影响甘肃省河东地区农业生产的主要气象灾害之一。如何在众多的干旱遥感监测指数中选择适宜的指数是干旱遥感监测工作面临的主要问题。利用研究区30个农业气象站观测的不同深度土壤相对湿度和对应的MODIS数据,分析了7种典型干旱遥感监测指数(AVI、NDWI、VCI、PDI、MPDI、VSWI和MEI)的构建原理和模拟结果,并选择适宜的干旱遥感监测指数对2006年甘肃省河东地区干旱情况的时空分布做了动态监测。结果表明:7种干旱遥感监测指数均能反映研究区土壤湿度的时空变化特征;各干旱遥感监测指数对土壤水分监测的最佳深度为20 cm,其次为10 cm。从相关系数来看,PDI、MPDI指数对春季,VSWI、NDWI指数对夏季的土壤相对湿度有较好的监测结果;MEI指数对秋季土壤相对湿度模拟效果较差,其余指数对秋季模拟效果均较好;根据各指数与20 cm处土壤相对湿度的相关系数,结合各指数的构成原理,春季选择PDI和MEI,夏季选择VSWI和NDWI,秋季选择PDI和MPDI,分别对2006年甘肃省河东地区干旱情况进行监测。通过考虑各等级出现的频率,同时兼顾土壤相对湿度,评定各指数干旱等级。监测结果显示,庆阳市北部连续出现春旱、春末夏初旱、伏旱和秋旱,陇中北部和庆阳市北部旱情严重。     

基于地表温度-植被指数特征空间的区域土壤水分反演

针对目前西北地区广泛存在的农业干旱问题,选取了新疆塔里木盆地北缘渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,选择云量较少的两幅TM影像,建立地表温度-植被指数特征空间。首先利用线性方程拟合了特征空间的上下边界,比较利用归一化植被指数(NDVI)建立的地表温度-植被指数特征空间Ts/NDVI和利用改进型土壤调整植被指数(MSAVI)构建的地表温度-植被指数特征空间Ts/MSAVI形状的差异,并计算得到两种温度植被干旱指数(Temperature vegetation dryness index-TVDI,分别为TVDIN和MTVDI)。对TVDI与同期野外不同深度的实测土壤重量含水量数据进行回归分析,建立TVDI估测土壤水分的经验模型并对模型进行验证。研究结果表明,TVDIN和MTVDI均能够反演表层土壤水分,其中MTVDI与土壤水分相关性比TVDIN与土壤水分相关性要高,MTVDI能够更好地反映区域土壤水分状况,是一种更有效的土壤水分监测方法,对农业干旱监测具有一定的科学依据。     

旱情监测中高植被覆盖区热惯量模型的应用

热惯量模型在植被盖度较高地区应用存在局限,以河北省为例研究了高植被覆盖区热惯量模型的应用扩展,得出以下结论:(1)热惯量ATI与近地表土壤水分RSM10具有较好的相关性,3、4和5月RSM10～ATI拟合方程的决定系数R2分别为0.387、0.265和0.249,RSM10估算值平均相对误差MRE分别为20.89%、28.91%和31.54%。(2)高植被覆盖区热惯量模型可用扩展热惯量ETI表示,5月0ETI≤0.015地区面积为112 140.05 km2,主要分布在北部、南部和东南部;0.015ETI≤0.030地区面积为58 513.31 km2,主要分布在中部;ETI0.030地区面积为14 460.54 km2,主要分布在东北部。(3)5月高植被覆盖区旱情监测中,RSM10～ATI方程的决定系数(R2=0.359)显著高于RSM10～ATI方程(R2=0.249),ETI估算RSM10的MRE(25.47%)低于ATI估算RSM10的MRE(31.54%)。     

基于遥感数据对毛乌素沙地腹部旱情等级的景观变化特征分析

目前遥感监测土壤含水率的方法较多,本次研究选取了稳定性较好、应用较为广泛且所需气象资料少的3种监测方法--SWEPDI指数法、能量指数法与TVDI指数法。以2016年4月和9月两期中高分辨Landsat8数据为数据源,分别将SWEPDI光谱法、能量指数法与TVDI指数法按不同时间、不同土层深度与对应时间的土壤含水率野外实测数据进行线性拟合,并进行各模型之间的比较,选择出更加适当的模型。同时利用景观指数在斑块类型上分析2时相土壤水分的变化趋势。结果表明：TVDI法效果明显优于SWEPDI光谱法和能量指数法,同时该方法还解决了其他方法不能连续监测土壤含水量的问题,适用于各种植被覆盖条件下以及各种土层深度的土壤水分反演。此外,选用6个景观指数分析了2016年4月与9月不同旱情等级干旱等级的景观格局变化,发现4月份PLAND指数达到了58.76%,而9月份轻旱等级的PLAND指数达到了44.16%,都占据优势地位,其中LPI、AREA_CV、AI指数的值也都达到了最大,其旱情状况有了明显的改善。     

银川鸣翠湖国家湿地公园香蒲、荷花、石菖蒲和芦苇生长区土壤有机碳及其组分含量对比研究

为了了解干旱区城市湿地公园不同植物生长区土壤的储碳能力,在宁夏回族自治区银川市鸣翠湖国家湿地公园中,在香蒲(Typha orientalis)、荷花(Nelumbo nucifera)、石菖蒲(Acorus tatarinowii)和芦苇(Phragmites australis)生长区,分别设置采样地,于2018年5月8日,采集0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm和40～60 cm深度的土壤样品,测定土样的有机碳及其组分含量,分析土壤有机碳及其组分含量与土壤其它理化指标的关系。研究结果表明,香蒲、荷花、石菖蒲和芦苇生长区0～60 cm深度各土层的土壤有机碳质量比平均值分别为20.85 g/kg、16.35 g/kg、7.23 g/kg和4.48 g/kg,土壤易氧化碳质量比平均值分别为6.17 g/kg、4.53 g/kg、2.57 g/kg和1.16 g/kg;与其它植物生长区对应深度的土壤有机碳和易氧化碳含量相比,香蒲生长区0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm深度土壤有机碳和易氧化碳含量显著偏高,荷花生长区40～60 cm深度土壤有机碳和易氧化碳含量显著偏高;与其它植物生长区对应深度的土壤颗粒有机碳含量相比,香蒲生长区0～10 cm、10～20 cm土壤颗粒有机碳含量显著偏高,荷花生长区20～40 cm和40～60 cm深度土壤颗粒有机碳含量显著偏高;荷花生长区各深度土壤可溶性有机碳含量显著高于其它植物生长区;各植物生长区土壤有机碳含量及其组分的含量与土壤砂粒含量、粉粒含量、全氮含量和pH显著相关。     

昌邑国家级海洋生态特别保护区柽柳林对土壤的改良效果研究

以山东昌邑国家级海洋生态特别保护区内的向海侧、过渡带和向陆侧柽柳(Tamarix chinensis)林地的土壤为研究对象,采用样方法,采集0～10 cm、10～30 cm和30～60 cm深度的土壤样品,测定土壤样品的各项指标,分析其变化规律。研究结果表明,随着与海洋之间距离的增大,柽柳林地0～10 cm深度土壤的含盐量在逐渐增大,铵态氮含量和钾离子含量波动增大,而p H却在减小,0～60 cm深度土壤的有机质含量和有效磷含量以及镁离子含量总体在增大、钠离子含量和钙离子含量在减小,10～60 cm深度土壤的铵态氮含量、钾离子含量总体上在减小,0～30 cm深度土壤的硝态氮含量总体上在增大;随着土壤深度的加深,柽柳林地0～60 cm深度土壤有机质含量、铵态氮含量都在逐渐减小,有效磷含量在波动减小,土壤pH、钠离子含量都在逐渐增大,含盐量在波动增大,向海侧和向陆侧柽柳林地0～60 cm深度土壤的硝态氮含量、钾离子含量都在逐渐减小;与向海侧和过渡带的柽柳林地相比,向陆侧柽柳林地0～60 cm深度土壤的有机质、有效磷和硝态氮含量几乎都最大,土壤阳离子含量和0～10 cm深度土壤pH都最小,即...     

黔西南优质烤烟基地的气候与适宜移栽期研究

通过对黔西南州主要烟区与省内外、国外烟区的气候条件分析,揭示了黔西南州烤烟优质适产的天气气候特点,结果表明:黔西南州主要烟区3～4月的平均气温基本能稳定在14℃及其以上,比省外其它地区稍高;日照时数130～170h,基本能满足优质烤烟对于光照的需要;降雨量36～82mm,有利于烤烟育苗期的生长发育。如果能减轻春旱、冰雹等气象灾害对烤烟的危害,黔西南州烤烟移栽期完全可以在4月下旬～5月上旬之间完成,从而达到优质适产的目的。     

温度植被干旱指数（TVDI）在草原干旱监测中的应用研究

以内蒙古锡林郭勒盟地区为研究对象,选取2010年研究区旱情发生显著变化的9、10月份的MODIS植被指数和陆地表面温度数据,构建草原地区NDVI-LST和EVI-LST特征空间,进而由此构建了草原地区的温度植被干旱指数（TVDI）,并结合当地气象数据和野外同步实地测量得到的土壤含水量数据对该指数进行定量验证。结果表明：（1）基于EVI-TS特征空间构建的TVDI,同样适用于旱情研究;且在研究区植被覆盖度不高的条件下,基于NDVI-TS特征空间的TVDI更适用于干旱监测;（2）构建的NDVI-TS和EVI-TS特征空间,其散点图符合三角形的关系,与前人研究成果相符;（3）TVDI可以很好地反映研究区的旱情变化情况,可以对研究区进行旱情动态监测;（4）基于NDVI-TS及EVI-TS空间构建的TVDI均与实地同步野外采集的土壤含水量数据结果显著负相关。且通过对基于TVDI的干旱监测结果与研究区实际情况对比分析发现,两者在旱区分布范围、旱情强度等级、干旱发展进程等方面基本吻合,说明TVDI可以在时间上很好监测旱情变化,TVDI可以用来评价草原干旱状况。     

不同演替阶段油蒿群落土壤水分特征分析

油蒿群落是毛乌素沙地最主要的群落类型之一,在维持当地生态系统稳定中起着重要作用。土壤水分是影响油蒿群落演替的重要环境因子,为深入分析不同油蒿演替阶段土壤水分特征,使用EC-5土壤水分传感器连续监测整个生长季内先锋物种阶段(流动沙地)、稀疏阶段(半固定沙地)和建成阶段(固定沙地)油蒿群落土壤水分动态。结果表明,3种样地土壤水分均存在时间和空间上差异,流动沙地各层土壤含水量均显著高于半固定沙地和固定沙地;土壤含水量受降水影响较大, 降水量是影响土壤水分补给深度的重要因素,小于10 mm的降水主要被表层土壤吸收,10～20 mm的降水对土壤水分的补给深度超过30 cm、不及60 cm, 30～40 mm的降水补给深度大于60 cm、不及100 cm;30 cm及其上层土壤水分波动剧烈,60 cm处土壤水分主要受大于30 mm降水事件影响,波动较小,100 cm和160 cm处土壤水分几乎不受降水的影响,土壤含水量较稳定;降水补给深度及植被根系需水的层次差异是导致3种样地土壤水分时间和空间上异质性的重要因素;土壤温度主要受大气温度影响,与土壤水分相关性不显著,且随土壤深度的增加而降低。     

白洋淀芦苇台地土壤理化因子及其酶活性特征

2009年4月22日、6月23日、8月31日和10月31日,在白洋淀鸳鸯岛、北田庄和圈头村芦苇(Phragmites australis)台地3个垂直剖面(0～10cm、10～30cm和30～60cm)上采集了土壤样品,分析了不同季节的土壤理化因子和4种土壤酶活性的时空变化及其相互关系。结果表明,白洋淀芦苇台地土壤含水量随着土壤深度的增加而增加;土壤有机质含量随土壤深度的增加而减少,0～10cm表层土的有机质含量都在70g/kg以上;土壤的全氮和全磷含量随土壤深度的增加而减少,各采样地0～10cm表层土壤的全氮含量为2.04～3.41g/kg,全磷含量为0.71～1.14g/kg。3块采样地0～60cm土壤的蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性、脱氢酶活性和荧光素二乙酸酯(FDA)水解酶活性分别为0.53～28.56mg/g、0.44～2.36mg/g、1.62～12.18mg/g和8.07～172.65μg/g,表层土壤具有较大酶活性。芦苇台地4种土壤酶活性与土壤含水量呈显著负相关(p<0.01),与土壤有机质含量、全氮含量、全磷含量呈显著正相关(p<0.01)。     

濒危植物沙冬青大田育苗试验

采用对比试验和正交试验研究干旱沙区沙冬青大田育苗的技术措施。结果表明:沙冬青适宜的播种期为4月下旬到5月上旬之间,适宜的播种深度为1 5cm,适宜的播种量为330kg·hm-2,理想的水肥适配量为每公顷施肥22500kg,浇水8次。不同播种期对出苗率及苗木的质量均有显著影响,采用地膜覆盖床面能显著提高出苗率,覆土类型对出苗率也有较显著的影响。采用优质壮苗措施,可使沙冬青一年生苗木的单株鲜重达8 249g,是对照区单株鲜重(2 763g)的3倍。单纯的浇水对沙冬青苗木的质量无显著影响,只有采用合理的水肥适配方案,才能有效提高苗木的质量。