绿洲型城市生态经济系统持续发展仿真研究

本文从限制绿洲型城市发展的水、土因素出发，分析了自然资源、环境条件与社会经济发展之间的相互关系，运用系统动力学方法建立了绿洲型城市生态经济系统持续发展的动态仿真模型，并以新疆自治区奎屯市为例，对该模型作了模拟调试及多方案的仿真实验，有关结果对绿洲型城市发展提供了科学依据。     

天山北坡城市群非渗透面下的土壤有机碳特征

城市非渗透面(Impervious Surface Areas,ISA)的覆盖,强烈地改变了区域土壤理化性状,从而在不同尺度上影响着生态系统碳循环。ISA下土壤样品获得的困难性致使对ISA所封存的土壤有机碳(Soil Organic Carbon beneath ISA,SOCISA)及其分布特征的认识极为缺乏。为揭示ISA下土壤理化特征,本文收集天山北坡城市群在建工程ISA下27个100 cm深土壤样品,同时采集对应ISA点邻近的渗透面(Pervious Surface Areas,PSA)样品作对比分析。利用Landsat 8图像提取了研究区ISA与PSA面积,并结合实测值估算SOC储量。研究发现:1干旱区城市100 cm深土壤剖面平均SOCISA=5.74±0.39 kg C·m-2,显著低于其邻近PSA下的SOC;ISA下土壤容重(Bulk Density,BD)BDISA=1.58±0.02 g·cm-3,显著高于其邻近BDPSA约5%(p0.01)。2两种地表下SOC和BD均随着深度加深而降低,通过与土层深度的线性拟合,SOCISA和BDISA具有明显降低趋势,PSA下SOC和BD并无显著规律;深层土壤(60~100 cm)SOCPSA显著高于SOCISA(p0.05),两者间并无稳定的比例关系。3天山北坡城市群SOCISA为总城市土壤碳库的68%,单个城市SOCISA比例50%以上,SOCISA构成干旱区城市土壤碳库的主体。本文不仅加深了对城市ISA下土壤理化性状的了解,而且对评估城市乃至全球生态系统碳循环及碳评估具有重要意义。     

干旱区可持续土地利用模式分析——以天山北坡为例

可持续土地利用模式是土地生态经济可持续发展的必然要求,但目前对可持续土地利用模式的科学基础研究较为薄弱。可持续土地利用模式的科学基础是土地类型及其空间组合结构,利用遥感和地理信息系统等新技术、基于社会发展需求的小尺度、大比例尺土地类型制图及其空间结构研究将是今后土地分类学的重要研究方向之一。目前土地利用中存在的与环境相关的问题,多数源自于违背土地类型自然属性的客观要求。退耕还草还林政策的实施,体现了土地利用需要遵循土地类型自然属性的客观要求。以天山北坡为例,在可持续土地利用模式的科学基础分析的基础上,根据土地类型及其空间组合结构,进一步完善和提升了近年提出的干旱区绿洲－中山带立体双带模式和干旱区山地利用模式;并基于典型的干旱区绿洲格局提出了冲洪积扇绿洲集约利用模式、冲积平原绿洲农业规模经营模式以及河流尾闾三角洲绿洲生态利用模式。     

天山北坡绿洲土壤有机碳和养分时空变异特征

本文以天山北坡三工河流域绿洲作为研究区,利用1982、1999和2003年土壤养分数据,应用地统计学方法,分析绿洲土壤有机碳和养分的时空变异特征。结果显示:研究区1982、1999和2003年土壤有机碳和养分具有显著的差异性。空间结构上,土壤有机碳和养分具有中等或较弱的空间自相关;受土壤类型、种植作物种类等的影响,研究区土壤有机碳具有较强的各向异性,但碱解氮、速效磷和速效钾各向异性较弱。Kriging和IDW插值分析表明,土壤有机碳和养分总体呈增加的趋势,绿洲土壤表现为“碳汇”,尤其在种植6年以上的多年生作物分布区,土壤“碳汇”趋势更加明显,说明以绿洲农业为主的人类活动基本合理,土壤质量正逐步改善。     

改革开放40 a来新疆土地覆被变化的空间格局与特征

改革开放40 a以来,新疆土地利用和地表覆被发生了巨大变化,在产生巨大社会经济效益的同时,也产生了许多生态与环境问题。为了给未来新疆土地利用、水资源开发及社会经济可持续发展国土空间规划提供依据,通过采用分区分层的决策树方法和向量相似度的变化检测方法,完成了新疆2015年、2010年、2000年、1990年、1975年的土地覆被1∶100 000矢量数据集,准确反演了过去40 a（改革开放40 a）来新疆地表覆被变化过程,分析了新疆土地覆被变化与国家改革开放政策相互关系,从垦荒（1975—1990年）、农业资源开发（1990—2000年）、西部大开发（2000—2010年）、对口援疆（2010—2015年）4个阶段,阐述了国家政策力度和导向对土地覆被变化的影响。分析表明：新疆土地覆被变化由耕地开垦、人工表面增长的高速发展模式开始向兼顾生态文明建设的可持续发展方向转型,各主要地类的变化也由急剧发展转向基本可控。近40 a新疆耕地面积增加了128%（50 414.02 km²）,新增耕地依照水土资源配置特征,遵循空间规律分布;人工表面（建设、交通、工矿用地）面积增加了197%（7 497.11 km²）,在2000年后增速明显,2010年后南疆增加幅度很大;1990年前林地面积呈现减少趋势,1990年后呈增加的态势,新增林地广泛分布在全疆天然林封育保护范围和天保工程实施区内;湿地1990年前面积减少明显,1990—2000年保持稳定,2000年后呈增加趋势;草地和其他类型的面积呈现持续减少态势。     

内陆干旱区土地利用变化的景观格局特征分析——以新疆白杨河流域为例

基于GIS/RS环境对两期Landsat7-ETM 影像数据进行土地利用分类处理,运用景观生态学原理和数理统计分析方法,从区域整体景观格局水平和土地利用类型水平两个角度,选取景观多样性指数等5个指数描述白杨河流域土地利用变化的景观格局特征。结果表明:研究区各土地利用类型面积都有不同程度的变化,除草地和未利用土地有所减少,其他土地利用类型都有不同程度的增加。从景观水平上看,区域景观异质性在增大,景观斑块的连通性降低,表现为多样性指数和均匀度指数呈增加,优势度指数减小;从类型水平上看,5年间人类对景观的干预程度较大,对人工景观的干扰强于半自然景观,体现在半自然景观类型的分离度较小,而人工景观类型的分离度较大。同时,景观周长-面积分维度指数的增长趋势说明景观斑块的自我相似性减小,几何形状趋于复杂化。总体上,是人类活动加剧破坏了自然绿洲内部的整体性和完整性,并且人类活动干扰还在增加。     

新疆耕地土壤养分时空变化

土壤养分状况是土壤肥力的重要标识,并决定着农作物产量高低,对其进行调查分析可以为今后土壤养分资源的综合评价和科学施肥管理提供基础资料。采用Meta-analysis方法,通过对1999-2005年期间有关新疆耕地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的研究文献的收集分析,并与20世纪80年代全国第二次土壤普查数据对比分析,研究了近20多年来新疆耕地土壤养分的时空变化。结果表明耕地土壤有机质、速效磷和碱解氮总体呈现增加的趋势,土壤肥力在不断提高,全氮含量略有下降趋势,速效钾含量下降明显,但存在区域差异,准噶尔盆地北部区和伊犁地区具有较高的土壤肥力,塔里木盆地区域土壤肥力较低。分布于新疆的7种主要耕地土壤类型,其养分含量变化总体表现为与全疆耕地土壤养分相似的变化趋势。人类的施肥、耕作措施的改变及土地利用变化是引起土壤养分变化的主要原因。     

三工河流域下游绿洲土壤微量元素有效含量空间变异特征

土壤微量元素空间分布特征是反映特定地区环境状况的一个重要因素。基于GIS技术,通过地统计学方法研究了天山北坡三工河流域冲积平原型绿洲土壤表层微量元素B、Mn、Zn、Fe及Cu等有效含量的空间变异特征。结果表明：①土壤微量元素B、Mn、Zn、Fe和Cu具有强烈的空间自相关性,自相关范围在520～3 970 m内变化,其中Zn和Fe的自相关性尺度相对较大,而B的自相关性尺度最小。②土壤微量元素均具有各向异性,其中在0°方向上变异最大。整体来看,研究区土壤有效B、Fe和Cu具有较强的各向异性,而有效Mn和Zn各向异性相对较弱。③采用Kriging和IDW两种插值方法分析研究区土壤微量元素的空间格局,结果表明,土壤微量元素呈现出明显的片状和斑块状分布特点。研究区中西部有效B含量较高,有效Mn、Zn、Fe和Cu含量均较低。     

咸海流域社会经济用水分析与预测

1960年以来咸海流域大规模的水土资源开发使得社会经济用水激增,致使至1990年咸海面积萎缩50％,引发咸海生态危机.目前对引起咸海生态危机的社会经济用水的时空变化特征和趋势尚不清楚.本文在整合了多途径获取的1960-2016年咸海流域国家/州级水资源和社会经济数据的基础上,利用系统动力学模型,仿真模拟和分析了 196...     

基于优化随机森林回归模型的土壤盐渍化反演

当前应用于土壤盐分含量(Soil Salinity Content,SSC)反演的随机森林回归(Random Forests Regression,RFR)较少关注对模型精度影响较大的反演参数子集和模型参数的同步优化.本研究选择渭-库绿洲和奇台绿洲为实验区,基于Landsat-5 TM、SRTM、MOD 11 A2.0...