三工河流域绿洲土地利用对土壤特性的影响

Understanding the effect of human activities on the soil environment is fundamental to understanding global change and sustainable development. In the process of transformation of tropical rain forests and semiarid grasslands to farmlands, land degradation usually occurs. But the transformation of arid desert landscape to oasis is found to have quite different consequences. Taking an alluvial plain oasis in the north piedmont of the Tianshan Mountains as a case study, we investigate oasis soil properties related to different land-use systems during the transformation of arid desert to oases. Selected land-use systems con- sisted of an annual crop field less than 3 years old, annual crop field 3-6 years old, annual crop field more than 6 years old, perennial crop field less than 4 years old, perennial crop field of 4-6 years old, perennial crop field more than 6 years old, abandoned farmland more than 3 years old, woodland field more than 6 years old, ecological forestation field, natural shrubbery field, desert grass land, and saline or alkaline field. Different land-use systems affect significantly the distribution of sand, silt and clay. Sand content in oasis soil tends to decrease with cultivation years but silt and clay contents tend to be increased in the oasis soils. Soil fertility is higher in the land-use systems under strong human disturbance than under weak human disturbance. Oasis soil nutrients also tend to increase with cultivation years. Soils have a significantly lower salinity in the land-use systems under strong human disturbance than under weak human disturbance. Soil organic matter and nutrients of the annual and perennial crop systems in the oasis tend to increase with cultivation time with the oasis soil acting as a carbon sink. These results show that soils are not degraded and the soil quality is gradually improved under rational land use and scientific management patterns, including uniform exploitation of land resources, effective irrigation systems, sound drainage systems, balanced ferti     

干旱区绿洲两种典型的LUCC过程与驱动力对比分析——以天山北坡三工河流域为例

根据三工河流域绿洲1978,1987年航片、1998年TM影像以及土壤、水文与社会经济资料,综合运用遥感、GIS、土地利用/覆被变化(LUCC)指数模型、Logistic逐步回归模型及所提出的因子加权和指标,分析表征影响因子对区域土地利用空间格局的影响程度,比较小规模家庭承包和大规模农场耕作的两种典型土地经营模式下的LUCC过程和驱动力.耕地、草地控制全区土地利用的基本格局,耕地、城镇村工矿用地面积逐年增加,家庭经营区林草地面积均大幅度减少,而农场经营区仅草地有所减少(减幅12.0%),林地却增加了(增幅13.7%);研究区前期(1978～1987年)土地利用变化比后期(1987～1998年)剧烈,家庭经营区土地利用变化比农场经营区剧烈.政策是土地利用变化的决定性因素,水资源是土地利用的先决条件,在政策的宏观控制和水资源的约束下,全区土地利用变化的主要驱动因素为人口和经济,主要的限制因素为土壤肥力和地下水埋深;家庭经营区人为驱动占主导地位,农场经营区自然因素的限制作用更加突出.影响因子波动越大的区域或时段,其土地利用的变化也越显著.     

伊犁河三角洲景观结构的影响机制研究

在遥感和水文数据的支持下,根据伊犁河三角洲作为典型的中亚干旱区内陆河流域尾闾区域特点,确定了伊犁河三角洲的景观分类系统。通过采用景观结构梯度分析法、景观干扰度指数和景观Kappa指数等方法,系统地分析了近32 a（1975-2007）伊犁河三角洲景观结构的时空演变特征,并对景观结构的影响机制做了充分地探讨。结果表明：（1）沿着一定的地形梯度和水文梯度,伊犁河三角洲流域景观表现出特殊的纵向结构、横向结构的梯度特征和景观内部特征,与地表水直接关联的景观类型表现尤为明显,如湖泊、沼泽、漫滩。（2）在人为活动和自然环境的双重影响下,近32 a伊犁河三角洲景观结构的空间变化具有一定的周期性和不稳定性,主要体现为景观类型面积和空间位置的变化,其中以湿地景观类型的变化最为显著。（3）生态干扰对景观结构的影响因景观类型的不同存在显著的差异性和时空变异性,以湖泊和沼泽受干扰作用最为明显。高、中、低三种干扰强度区域的空间分布及面积变化同样具有一定的周期性和不稳定性。（4）水利工程建设和自然环境是影响伊犁河三角洲景观结构的主要驱动力。水利工程对伊犁河的拦蓄引起景观结构变化的作用最为深远,它通过改变三角洲上游的水文情势直接影响整个区域的景观结构。而自然环境因素中的地形和水文条件主要影响湿地景观类型的时空分布,气候因子则直接影响河川径流量。     

新疆绿洲变化与资源配置协调性分析

绿洲是干旱区最重要的人地关系地域系统,绿洲面积的扩张给资源配置的协调性带来了巨 大的挑战。以新疆各绿洲为研究单元,运用 GIS 技术和数理统计方法对新疆 1990—2015 年绿洲面 积变化的时序特征和空间差异进行分析,通过计算研究区水资源负载指数、单位面积耕地水资源弹 性指数、人口弹性指数和经济弹性指数,探讨新疆绿洲变化的资源配置协调性。结果表明：（1）新 疆绿洲面积呈扩大趋势,扩张速度呈现出明显的波动性和阶段性特征。（2）绿洲面积扩张与单位面 积耕地水资源变化的协调关系以绿洲扩张为主,各地区单位面积耕地水资源占有量不断减少。（3） 新疆绿洲面积扩张与人口增长的协调性指数都小于 1,各地区人口增长速度大于绿洲面积扩张速 度,绿洲面积扩张与人口增长的协调性较低。（4）新疆 4 个研究区各个时期的经济弹性指数均大于 1,说明新疆经济发展速度高于绿洲面积扩张速度,其中,天山北坡对新疆经济发展贡献最大。     

基于土地利用/覆被变化表征的现代绿洲演变过程——以天山北坡三工河流域为例

本文以天山北坡三工河流域为例,利用1958年、1968年和1978年3期航片、1987年彩红外航片、1998年Landsat TM、2004年SPOT 5和2014年Landsat OLI影像,构建绿洲及其外围荒漠7期土地利用/土地覆被数据集,综合分析1950s屯垦戍边以来现代绿洲演变和外围荒漠植物群落变化。结果表明：①1950年以来,屯垦戍边使位于三工河冲洪积扇中下部的老绿洲不断向冲积平原扩张,老绿洲外围以柽柳和梭梭为建群种的土质荒漠景观不断转变为新绿洲,绿洲面积增加了4倍多。其中1958-1968年和2000s以来是绿洲变化最为显著的两个阶段,这两个阶段分别对应了农业用地和建设用地增幅最大的时期。② 三工河流域的现代绿洲演变过程中存在“地方管辖区”和“兵团农场区”两种基本管理模式,也正是这两种模式相互渗透、相互交叉融合,共同推动了现代绿洲演变。③三工河流域1950s-2004年现代绿洲演变具有干旱区绿洲演变的普遍特征,但2004年以后的演变仅适用于有较大规模跨流域调水或新增水源的绿洲演变情形。现代绿洲的扩张以荒漠植被的砍伐和破坏为代价,导致绿洲外围植物群落结构发生了显著的变化,这使得绿洲外围荒漠生态系统的保护愈加困难     

天山北坡绿洲不同土地利用对土壤特性的影响

以天山北坡三工河流域冲积平原型绿洲作为研究区,选择12种土地利用系统作为土地利用方式的具体体现,通过采集不同土地利用系统上层土壤 (0~20 cm) 和下层土壤 (20~40 cm) 样方,分析不同土地利用系统对主要土壤特性的影响。研究结果表明：(1) 土地利用系统对砂、粉砂和粘土粒度分布的影响显著。绿洲土壤砂含量随着土地种植年限增加有降低的趋势,而粉砂和粘土含量有增加的趋势;(2) 绿洲土地利用系统对土壤pH值和养分变异的影响显著。人类强干扰的土地利用系统的土壤养分普遍高于人类影响较弱的土地利用系统,上层土壤养分普遍高于下层土壤,而且随着人类干扰时间的延长土壤养分呈整体增加趋势;(3) 人类活动强干扰的土地利用系统土壤盐分含量低于人类活动影响较弱的土地利用系统;人类活动作用时间长的土地利用系统土壤盐分含量总体低于人类活动作用时间短的土地利用系统;(4) 绿洲土壤总体表现为"碳汇"的趋势,土壤质量逐步得到提高,其最主要的原因在于合理的土地利用与科学的管理方式结合;绿洲土壤的"碳汇"积极响应了减轻温室气体排放的东京协定 。     

伊犁河中下游近40年土地利用与覆被变化

针对跨界流域土地利用/覆被变化(LUCC)信息十分有限,无法满足对环境变化评估需要的现状,本文以跨界流域——哈萨克斯坦境内伊犁河中下游为研究区,利用20世纪70年代的MSS、90年代的TM、2000年和2007年的ETM卫星遥感影像,采用目视解译与决策树相结合的分类方法,可较高精度提取研究区LUCC的时空信息,通过一套数理统计模型,定量分析了区域LUCC的过程和趋势。近40年来,高覆盖度林草地、中覆盖度林草地和耕地始终是伊犁河中下游地区所占比例最大的3种土地利用/覆被类型。整个研究时段内,耕地、水库坑塘和未利用地先增加后减少,其中耕地总体呈现减少的趋势,但减少幅度逐渐减小,水库坑塘和未利用地面积总体趋于增加。高覆盖度林草地和河流呈现出持续减少的态势,而建设用地面积持续增加。中覆盖度林草地、湖泊和沼泽先增加后减少,总体呈现增加趋势。低覆盖度林草地经历了减少—增加—减少的变化过程,总体呈现减少趋势。耕地和林草地相互转换频繁,其中耕地与高覆盖度林草地之间的转换和高、中覆盖度林草地之间的转换为区域内最主要的四种变化类型。1970-2007年间,伊犁河中下游地区土地利用始终处于准平衡状态,但有向不平衡状态发展的趋势。20世纪70年代卡普恰盖水库的建立和90年代初期的政策变化改变了原有变化的随机性和平稳性,使区域内相关土地利用/覆被发生显著变化。     

哈萨克斯坦水资源利用

哈萨克斯坦水资源总量丰富,但分布差异较大。在低地平原河网较密集,并从北向南逐步递减,东部山区降水丰富,河流分布也较多。常年大型河流多分布在边远地区,中部则多为季节性河流。在开发利用方面,该国引水量主要来自河流等地表水,农业用水占据了总用水量中的绝大部分,是影响全国用水变化的主要因素。由于水资源分布不均、气候变化和地表水过度开发、耕地面积增加、浪费等自然与人为因素,哈萨克斯坦存在着水资源供应相对紧张、局部水体面积缩小、污染状况严重以及与跨境水资源分配等亟待解决的问题。     

新疆荒漠稀疏植被覆盖度信息遥感提取方法比较

植被覆盖度信息是荒漠生态环境表征的重要指标之一。荒漠区地表植被稀疏,在遥感光谱信息中表现较弱,通用的植被覆盖度遥感提取方法应用于干旱荒漠区存在一定的局限性,为了探寻一种满足大尺度荒漠地区的植被覆盖度信息的提取方法,必须对比和分析现有的遥感方法在干旱荒漠区的应用效果。以新疆荒漠区为例,利用MODIS遥感影像和野外植被覆盖度实测数据,对常用的6种遥感植被覆盖度提取方法（改进的三波段梯度差法、像元二分法、线型混合像元分解法、归一化植被指数法、增强型植被指数法和修正型土壤调整植被指数法）的结果进行精度验证和对比分析。结果表明：MODIS影像上较难提取纯荒漠植被像元,用农作物的像元值代替会降低像元二分法和线性混合像元分解模型的模拟精度;植被指数法对地面实测数据依赖性较大,模拟的精度差异很大,仅考虑红光和近红外的归一化植被指数法模拟精度最低,而综合考虑土壤和大气因素的增强型植被指数法的模拟结果精度最高;改进的三波段最大梯度差法虽然模拟精度稍次之（R²=0.74;RMSE=13.46）,但依据光谱的物理特性,能显著地反映南、北疆荒漠植被覆盖度的差异,是目前大尺度的荒漠区覆盖植被信息提取较为适宜的方法之一。     

天山北坡低山丘陵干草原生长季蒸散特征

基于HL20波文比系统获得了天山北坡低山丘陵干草原2013-2015年的能量、气象观测数据,采用波文比-能量平衡法对其生长季（4～10月）蒸散特征进行了分析。结果表明：（1）生长季蒸散日内变化总体呈现中午最高、早晚变小和夜间蒸散微弱的特征,阴雨天蒸散日内变化相对复杂,蒸散强度通常弱于晴天;2013-2015年生长季蒸散量平均值为353.2 mm,生长季蒸散量在不同年份、不同季节和不同月份差异较大;2013-2015年生长季凝结水占降水量的比例分别为9.7%,18.8%和16.8%,日均凝结水量分别为0.177 mm,0.179 mm和0.316 mm。（2）生长季潜热和感热占据了净辐射能的主体且总体上潜热小于感热,白天潜热最大值出现之前,潜热会出现短暂小幅降低的情况。生长季感热和潜热逐日对比变化与植被长势密切相关。（3）波文比在夜间波动较大,变化复杂,白天上午波文比从负值增大到<1的正值,再到>1的正值,中午波文比为>1的正值,20：00左右波文比值开始回落。