陈实
, 徐斌, 金云翔, 黄银兰, 张文博, 郭剑, 申格, 杨秀春
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部农业信息技术重点实验室,北京 100081
CHEN Shi, XU Bin, JIN Yun-xiang, HUANG Yin-lan, ZHANG Wen-bo, GUO Jian, SHEN Ge, YANG Xiu-chun
中图分类号: TP79
文献标识码: A
文章编号: 1000-0690（2015）12-1607-09
通讯作者:
收稿日期: 2015-07-23
修回日期: 2015-09-11
网络出版日期: 2015-01-20
版权声明: 2015 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
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作者简介:
作者简介：陈 实(1987-),男,安徽省安庆人,硕士,主要从事草原遥感监测和土地退化研究。E-mail:shic11@126.com
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摘要
基于MODIS数据,利用归一化植被指数和盐分指数的二维特征空间关系建立土壤盐渍化遥感监测模型,对北疆农区2000年以来的土壤盐渍化状况及其空间动态变化进行了监测分析,并探讨了典型区土壤盐渍化的主要驱动因素。结果表明：① 土壤盐渍化遥感监测指数可以从宏观上定量刻画北疆农区的土壤含盐量;② 北疆农区土壤盐渍化空间特征呈现出总体上逆转、局部严重发展的态势;③ 土壤盐渍化等级在不同时间段的发展或逆转的方向主要由中度向重度及重度向盐土间的相互转化,其中重度盐渍化农用地的转化幅度最大;④ 不同土壤盐渍化等级中盐土的形成与农区降水量和干燥程度具有较好的相关性,未盐渍化（正常）和中度盐渍化与农区有效灌溉面积和农作物播种面积分别呈相关系数较高的正相关和负相关。
关键词：
Abstract
The soil secondary salinization caused by brackish water irrigation and so on in agricultural area of northern Xinjiang aggravated the degree of soil salinization, severely reduced agricultural productivity level.To explore the impact of soil salinization in agricultural area of northern Xinjiang on sustainable development of agriculture, the article used the two-dimensional spatial relationship of normalized difference vegetation index and salinity index to build remote sensing monitoring model of soil salinization based on MODIS Data, and analyzed soil salinization status and the spatial dynamic changes of this area since 2000, then discussed the main driving factors of soil salinization in the typical area. The results showed: 1) Remote sensing monitoring indicators of soil salinization can quantitatively characterize soil salinity in agricultural area of northern Xinjiang from the macro. 2) The spatial characteristics of soil salinization in agricultural area of northern Xinjiang showed a reversal of the overall and local serious development situation. 3) The development or reverse direction of soil salinization levels in different periods was mainly mutual transformation of moderate to severe and severe to the saline soil, and the conversion amplitude of severe salinization agricultural land was maximum. 4)There was a good correlation between formation of saline soil with precipitation and degree of dryness and it turned on high positive and negative correlations between not salinization (normal) and moderate salinization with rural effective irrigation area and crop planting area. The research results can provide scientific basis for the prevention of soil salinization.Research conclusion provided scientific guidance basis for the prevention and treatment of soil salinization in the agricultural area of northern Xinjiang and agricultural sustainable development, and offered certain research foundation in quantitative analysis and monitoring work of large scale salinization in arid areas.
Keywords：
土壤盐渍化通常出现在气候干旱半干旱、土壤蒸发强度大、地下水位高且含有较多的可溶性盐类的地区[1]。近年来北疆农区因微咸水灌溉等引起的土壤次生盐渍化,加剧了土壤盐渍化程度[2],严重降低了农区农业生产力水平,制约了农区的生态环境和农业可持续发展。借助遥感技术可及时获取土壤盐渍化时空动态变化信息,对盐渍化防治、生态保护及农业可持续发展至关重要[3]。
目前,利用遥感技术和数据的优势,可从定性和定量层面开展土壤盐渍化遥感监测。定性研究表现在利用目视解译提取遥感图像中盐渍化信息[4~6],对多光谱影像进行数学变化以突出盐渍化信息[7],综合盐渍土的光谱特征和纹理特征等辅助量进行自动化分类[8],分析土壤盐渍化时空动态变化特征[9,10]。土壤盐渍化的定量研究多利用高光谱遥感数据中光谱的细微特征来对地物进行定量分析[11],对土壤高光谱数据进行光谱变换和分析[12],选取与土壤盐分数据相关性最好的变换形式及响应波段,建立最优高光谱指数[13],通过精度检验,构建土壤盐渍化定量反演模型[14],实现对土壤盐渍化的高精度监测[15];也可利用多光谱遥感影像引入与土壤盐渍化密切相关的盐分指数和地表反射率,构建土壤盐渍化信息提取模型,借助决策树分类方法提取土壤盐渍化分布信息[16]。但是受气候干、湿季节的影响,仅从裸土光谱信息定量监测土壤盐渍化并不能反映真实情况,综合考虑遥感图像像元内的裸土和植被信息,可以提高盐渍化信息提取的精度[17];从遥感数据中计算出归一化植被指数(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)和盐分指数(SI, Salinity Index)组成二维特征空间,能高精度的定量反演盐渍化土壤地表含盐量[18]。
在利用遥感手段定量分析和监测土壤盐渍化时,学者们多利用Landsat TM/ETM+/OLI等遥感数据定量分析和监测土壤盐渍化特征,取得了较高的精度,但是在宏观尺度上的研究暂时没有突破。据此,本研究采用时空分辨率较好的MODIS 09A1遥感数据和野外实测数据为基础,分析归一化植被指数和盐分指数二维特征空间关系,研究农区地表农作物物理特征对盐渍化的响应,构建农区土壤含盐量与地表农作物物理特征之间的定量关系模型,探讨2000~2014年北疆农区土壤盐渍化时空变化特征,为该农区土壤盐渍化的防治以及农业可持续发展提供科学指导依据。
北疆地处天山以北,位于80°10′47″E ~96°27′40″E,40°42′29″N~49°11′55″N之间,包括乌鲁木齐、石河子市、克拉玛依市、塔城地区、阿勒泰地区、吐鲁番地区、哈密地区、昌吉回族自治州、伊犁哈萨克自治州、博尔塔拉蒙古自治州10个地区。北疆属于温带大陆性干旱半干旱气候,年均气温-4~9℃,日平均气温大于10℃的温暖期约140~170 d,全年降水量150~200 mm,全年无霜期140~185 d。阿勒泰山与天山形成广阔冲积扇平原,多开垦成农田。由于受冰川和融雪的补给,水量变化稳定,农业用水保证率高。农区栽培作物多为一年一熟,盛产棉花（Gossypium hirsutum）、小麦（Tirticum aestivuml）和番茄（Solanum lycopersicum）等。土壤类型主要有棕钙土、栗钙土、盐土等。
选择2000~2014年农区作物生长旺季第241 d（8月22日~8月29日）的MODIS 09A1数据产品,时间分辨率为8 d,空间分辨率为500 m×500 m,该数据从美国国家航空航天局网站(https://ladsweb.nascom.nasa.gov)下载,行列号为h23v04和h24v04,下载后的影像分别利用MRT（MODIS Reprojection Tools）软件进行影像拼接、数据格式和投影转换等预处理,完成图像的空间拼接和重采样,把HDF格式转换为Tif格式,同时将SIN地图投影转换为Albers Equal Area Conic/WGS84投影,最后采用北疆农区矢量边界裁剪出2000~2014年遥感影像栅格图;气象资料来自中国气象数据共享服务网站(http://cdc.nmic.cn)下载的伊犁哈萨克自治州伊宁站和昭苏站的逐日降水量和日均气温数据,数据时间段为1970~2013年;土地利用图来源于西部环境科学数据中心提供的新疆维吾尔自治区2000年1:10万土地利用数据集[19],从中选取北疆农业用地作为本文研究区;野外实测的数据来源于2013年4月23~28日在石河子农区采样所得的72个土壤盐分样品,采用离子测定法得到其土壤含盐量实测数据。
有学者研究表明[20],植被生长状况与土壤含盐量具有高度的相关性,归一化植被指数(NDVI)随着土壤含盐量的增加而减小,可作为判别土壤盐渍化的间接参数;在研究土壤盐分光谱特征时,从波段混合和光谱特征试验发现,遥感图像红波段和蓝波段计算出的盐分指数(SI)能较好的反应土壤盐渍化程度[21]。本研究采用中等分辨率MODIS 09A1数据产品,通过NDVI和SI构成二维特征空间[18],建立土壤盐渍化遥感监测模型（SRSI, Salinization Remote Sensing Index）,以求在宏观尺度上监测土壤盐渍化特征。
式中：NDVI为归一化植被指数;SI为盐分指数;SRSI为土壤盐渍化遥感监测指数;b1、b2、b3分别为MODIS 09A1中的620~670 nm、841~876 nm、459~479 nm波段反射率值。
通过筛选剔除异常值后,采用41个地面点的土壤含盐量与相对应在遥感数据500 m×500 m像元的反演结果之间进行相关性分析,来验证土壤盐渍化遥感监测指数SRSI的可靠性,通过精度验证得到野外实测土壤含盐量与土壤盐渍化遥感监测指数之间的拟合优度R2达到了0.701(图1),可见利用中分辨率MODIS 09A1数据可以对较大范围的盐渍化信息进行监测反演。
利用土壤盐渍化遥感监测指数值与野外实测土壤含盐量之间构建数学关系模型,推算出农区接近真实的土壤含盐量,最后根据规定的分级标准依次分为非盐渍化、轻度盐渍化、中度盐渍化、重度盐渍化和盐土等5个等级[14,22],得到SRSI<0.3为未盐渍地（正常）、SRSI≤0.4为轻度盐渍土、SRSI≤0.5为中度盐渍土、SRSI≤0.7为重度盐渍化、SRSI>0.7为盐土。
图1 地面实测土壤含盐量与土壤盐渍化遥感监测指数关系
Fig.1 The relationship between ground measured soil salinity and remote sensing monitoring index of soil salinization
按照分级标准,得到北疆农区土壤盐渍化统计面积,2000~2014年北疆农区盐渍化面积呈现出显著的波动减少趋势(图2),决定系数R2达到了0.739,最大下降率达到了17.14%。
基于MODIS 09A1遥感数据,利用土壤盐渍化遥感监测指数得出2000~2014年不同盐渍化等级的变化（图3）,可以看出,未盐渍化（正常）的农区耕地面积呈现出显著增加趋势,决定系数R2达到了0.739;轻度盐渍化农区面积也在大幅度增长,决定系数R2为0.469;而中度盐渍化的耕地面积在15 a中基本维持稳定状态;重度盐渍化农区面积表现为大幅减少趋势,决定系数R2达到0.677;盐土耕地面积也在一定程度的缩减,决定系数R2为0.267。
图2 北疆农区2000~2014年土壤盐渍化面积变化
Fig.2 The area change of soil salinization in agricultural area of northern Xinjiang in 2000-2014
图3 北疆农区2000~2014年不同程度土壤盐渍化变化规律
Fig.3 The change regulation of soil salinization with different degree in agricultural area of northern Xinjiang in 2000-2014
为进一步研究北疆农区土壤盐渍化的空间变化情况,分别对非盐渍化、轻度盐渍化、中度盐渍化、重度盐渍化和盐土等5个等级进行1~5赋值。根据新疆农业国民经济和社会发展计划的实施情况,选取2000年、2005年、2010年和2014年作为北疆农区土壤盐渍化逆转和发展研究时间段。按照表1对北疆农区土壤盐渍化发展状况进行分级,通过ArcGIS10.0栅格计算器,计算得到研究区土壤盐渍化发展趋势(图4),然后对土壤盐渍化分类图进行统计可得研究区3个时段的土壤盐渍化发展趋势数据,再通过3个不同时段的转移矩阵来辅助分析北疆农区土壤盐渍化变化方向。
从表2可以看出,北疆农区土壤盐渍化逆转和明显逆转的总面积2000~2005年、2005~2010年、2010~2014年分别为16 186.25 km2、13 715.25 km2和11 530.5 km2,占整个北疆农区总面积的比例分别为35.96%、30.47%和25.62%;土壤盐渍化发展和严重发展3个时段的总面积分别为5 313.5km2、8 715.5 km2和10 894.5 km2,比例分别为11.81%、19.36%和24.21%,土壤盐渍化逆转和明显逆转的总面积在3个时段内都大于发展和严重发展的总面积,这说明近15 a来,北疆农区土壤盐渍化总体上呈现逆转趋势。就土壤盐渍化发展和严重发展的面积而言,在3个时段内均呈递增态势,2010~2014年时段内发展和严重发展的面积分别为9 096.00 km2和1 798.5 km2,各占研究区总面积的20.21%和4.00%,几乎为2000~2005年时段内发展和严重发展面积的2倍和3倍,说明近15 a来,研究区局部地区土壤盐渍化严重发展的态势并没有衰减,反而呈现出迅速增加的趋势。这可能是前期土壤盐渍化的整治力度较大,再加上引进膜下滴灌治理的方法,对土壤盐渍化的治理效果较好,后期在盐渍化的防治过程中,由于治理时多采用水利灌溉治理,随着时间的积累导致了次生盐渍化的发生,遏制了盐渍化治理的进程,提高了土壤盐渍化的产生速度。
表1 北疆农区土壤盐渍化发展分级
Table 1 The development classification of soil salinization in agricultural area of northern Xinjiang
| 明显逆转≤-2 | 逆转-1 | 稳定0 | 发展1 | 严重发展≥2 |
|---|---|---|---|---|
| 3→1,4→1,4→2 | 2→1,3→2 | 1→1,2→2 | 1→2,2→3 | 1→3,1→4,2→4 |
| 5→1,5→2,5→3 | 4→3,5→4 | 3→3,4→4,5→5 | 3→4,4→5 | 1→5,2→5,3→5 |
图4 2000~2014年北疆农区土壤盐渍化发展变化
Fig.4 The development and change of soil salinization in agricultural area of northern Xinjiang in 2000-2014
表2 北疆农区不同时期土壤盐渍化发展趋势
Table 2 The development trend of soil salinization at different times in agricultural area of northern Xinjiang
| 数据指标 | 2000~2005年 | 2005~2010年 | 2010~2014年 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 面积(km2) | 比例(%) | 面积(km2) | 比例(%) | 面积(km2) | 比例(%) | |
| 明显逆转 | 3200.00 | 7.11 | 3437.25 | 7.64 | 3150.00 | 7.00 |
| 逆转 | 12986.25 | 28.85 | 10278.00 | 22.83 | 8380.50 | 18.62 |
| 稳定 | 23513.50 | 52.24 | 22582.50 | 50.17 | 22588.25 | 50.18 |
| 发展 | 4648.25 | 10.32 | 6946.25 | 15.43 | 9096.00 | 20.20 |
| 严重发展 | 665.25 | 1.48 | 1769.25 | 3.93 | 1798.50 | 4.00 |
结合图4及表3可知,2000~2005年,北疆农区土壤盐渍化有所逆转和明显逆转的区域主要分布在塔城市、玛纳斯县、昌吉市、阜康市、吐鲁番市和哈密市等农区,其中盐渍化等级转化过程为轻度盐渍化向未盐渍化用地转化（1 026.5 km2）、中度向轻度转化（2 169.75 km2）以及重度向轻度转化（1 506.75 km2）。北疆农区土壤盐渍化有所发展和严重发展的区域主要分布在博乐市局部、伊宁市、新源县、昭苏县和奎屯市等地区,主要是未盐渍化转化到轻度（500.75 km2）、轻度转化到中度（1 097 km2）、中度转化到重度（1 535.5 km2）、重度盐渍化盐土转化（1 515 km2）。
结合图4及表4可知,2005~2010年,北疆农区土壤盐渍化发生逆转和明显逆转的区域主要分布在伊宁市、昭苏县和奎屯市等农区,盐渍化逆转的过程主要是重度向中度转化（3 276.75 km2）、中度向轻度转化（2 121 km2）以及轻度向未盐渍化（1 640.25 km2）的转化;北疆农区土壤盐渍化发生发展和严重发展的区域分布在塔城市、玛纳斯县、昌吉市、阜康市和布尔津县等农区,其中未盐渍化到轻度的转化为718.5 km2、轻度向中度的转化为1 584.75 km2,中度向重度的转化为2 472.25 km2,重度向盐土的转化为2 170.75 km2。
结合图4及表5可知,2010~2014年,北疆农区土壤盐渍化有所逆转及明显逆转的区域分布在布尔津县、奎屯市、玛纳斯县和奇台县等农区,主要是轻度向未盐渍化（1 767.25 km2）、中度向轻度（2 021.75km2）以及重度向中度（2 755.75 km2）的转化;北疆农区土壤盐渍化有所发展的区域主要分布在塔城市、博乐市、伊宁市、新源县和昭苏县等地区,这些地区的盐渍化发展主要是未沙化（正常）农用地向轻度（1 125.5 km2）、轻度向中度（1 466.25 km2）、中度向重度（2 777.75 km2）以及重度向盐土（3 726.5 km2）农用地转化。
表3 2000~2005年北疆农区土壤盐渍化转移矩阵(km2)
Table 3 The transfer matrix of soil salinization in agricultural area of northern Xinjiang in 2000-2005(km2)
| 2005年 | 2000年 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 正常 | 轻度盐渍化 | 中度盐渍化 | 重度盐渍化 | 盐土 | |
| 正常 | 788 | 1026.5 | 544.75 | 268.25 | 50.5 |
| 轻度盐渍化 | 500.75 | 1958.75 | 2169.75 | 1506.75 | 214 |
| 中度盐渍化 | 155.75 | 1097 | 2613.25 | 4055.25 | 615.75 |
| 重度盐渍化 | 35.75 | 351.5 | 1535.5 | 10179 | 5734.75 |
| 盐土 | 2.5 | 20.25 | 99.5 | 1515 | 7974.5 |
表4 2005~2010年北疆农区土壤盐渍化转移矩阵(km2)
Table 4 The transfer matrix of soil salinization in agricultural area of northern Xinjiang in 2005-2010(km2)
| 2010年 | 2005年 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 正常 | 轻度盐渍化 | 中度盐渍化 | 重度盐渍化 | 盐土 | |
| 正常 | 1346.5 | 1640.25 | 1002.5 | 442 | 31.25 |
| 轻度盐渍化 | 718.5 | 2160.5 | 2121 | 1480 | 140.75 |
| 中度盐渍化 | 366 | 1584.75 | 2749.5 | 3276.75 | 340.75 |
| 重度盐渍化 | 221.5 | 903.25 | 2472.25 | 10467 | 3240 |
| 盐土 | 25.5 | 61.25 | 191.75 | 2170.75 | 5859 |
通过3个时段的土壤盐渍化等级动态变化中可以看出,北疆农区土壤盐渍化发展或是逆转的方向主要由中度向重度及重度向盐土间的相互转化所主导,其中重度盐渍化农地的转化幅度最大,这与前面土壤盐渍化时间变化特征分析得出的结论一致。
表5 2010~2014年北疆农区土壤盐渍化转移矩阵(km2)
Table 5 The transfer matrix of soil salinization in agricultural area of northern Xinjiang in 2010-2014(km2)
| 2014年 | 2010年 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 正常 | 轻度盐渍化 | 中度盐渍化 | 重度盐渍化 | 盐土 | |
| 正常 | 2835.75 | 1767.25 | 748.25 | 461.25 | 56 |
| 轻度盐渍化 | 1125.5 | 2371.25 | 2021.75 | 1473.25 | 152 |
| 中度盐渍化 | 333.75 | 1466.25 | 2488.75 | 2755.75 | 259.25 |
| 重度盐渍化 | 141.5 | 931 | 2777.75 | 8887.25 | 1835.75 |
| 盐土 | 26 | 85 | 281.25 | 3726.5 | 6005.25 |
自然因素和人为因素是导致土壤盐渍化的共同结果,通过野外调查问卷和查阅相关资料,认为对农区土壤盐渍化存在影响的自然因素主要有：降水、干燥度、地形地貌、温度、蒸散发等;人为因素主要是农业投资额、农作物播种面积和有效灌溉面积等。本文分别从自然因素和人为因素2个方面探索北疆农区土壤盐渍化的主要驱动因素及其它们之间的关系。
近百年来,全球气温正处于上升态势[23,24],全球性气候的变化必将对干旱以及半干旱地区的气候环境造成影响,特别是在土壤退化方面。本研究以伊犁哈萨克自治州1970~2013年的降水量和积温计算的标准化降水指数(Standardized PrecipitationIndex,SPI)、干燥度(Aridity Index, AI)等气候指标研究气象因素对伊犁哈萨克自治州土壤盐渍化的影响。
SPI是利用长时间序列月降水量数据计算出来的指数,能够反映研究区不同时间尺度和区域的旱涝状况,长时间尺度SPI可反映地下水的变化,短时间尺度的SPI 可以反映农作物在生长期的水分供给情况[25,26],本研究利用1970~2013年降水数据计算得到2000~2013年的SPI（图5a）,从图中可知2000~2013年伊犁州农区的降水量表现出下降趋势,决定系数R2达到了0.105,2004年降水最为丰富,为降水丰年,2008年降水量最少,为旱年,降水的波动变化在一定程度上影响盐渍化的发展或逆转;干燥度指数可反映某地、某时段水分的收入和支出状况,多运用于气候的干湿状况分析[27],本研究采用年降水量和年积温,运用干燥度经验计算公式[28],计算出伊犁州2000~2013年的干燥度（图5b）,从变化趋势上看,2000~2013年干燥度呈现出上升趋势,决定系数R2为0.089,干燥度的增加有助于农区土壤盐渍化的形成。
图5 伊犁州农区2000~2013年SPI指数和干燥度变化规律
Fig.5 The change regulation of SPI index and dryness in agricultural area of Yili in 2000-2013
为研究SPI指数和干燥度对伊犁州农区不同程度土壤盐渍化的影响,在SPSS软件中分析自然因素SPI指数和干燥度与不同程度土壤盐渍化的相互关系,发现盐土与SPI指数和干燥度相关性较好,与SPI表现为负相关,决定系数R2达到了0.323;与干燥度表现为正相关,决定系数R2达到了0.391。由此可见,盐土的形成与农区降水量和干燥程度关系密切,而未盐渍化（正常）、轻度、中度、重度对降水量和干燥度的敏感性较弱,这可能是因为盐土的形成和转移更容易受降水和气温的影响,降水的减少和干燥度的增强使得在土壤中的水分通过蒸发作用向上运动,土壤毛细作用于水分带动盐分使其上升至地表,水分蒸发散失后,带来的盐分将滞留于土壤表层,从而加速形成土壤盐碱化。因此区域的降水和气温直接影响盐土的产生。
北疆农区土壤盐渍化发生、发展的几率对人类活动具有高度敏感性,能够左右土壤盐渍化的发展方向和发展程度。如果人类的开发利用不合理将会进一步增加土壤盐渍化逆转的阻力,反而将提高农区盐渍化发展的可能性。反之,若是对北疆农区实施一些可抑制盐渍化发展的手段,则会在一定程度上促进北疆农区土壤盐渍化的逆转。本研究以伊犁哈萨克自治州为例,对其农区土壤盐渍化过程中的人为因素进行分析。
土壤盐渍化的发展和逆转与人为因素中有效灌溉面积和农作物播种面积等密切相关,其中有效灌溉面积和农作物播种面积数据来源于2002~2014年新疆统计年鉴[29]。从图6分析可知伊犁哈萨克自治州农区2001~2006年间有效灌溉面积和农作物播种面积呈现出缓慢增加的趋势,随着膜下滴灌技术的广泛推广,从2007~2013年开始农区有效灌溉面积和农作物播种面积迅速增长,增长比率分别为38.65%和46.22%(图6)。结合农区土壤盐渍化时间变化特征可以看出,有效灌溉面积和农作物播种面积对农区土壤盐渍化程度有减缓作用。在分析不同程度盐渍化与农区有效灌溉面积和农作物播种面积时,发现未盐渍化（正常）和中度盐渍化与农区有效灌溉面积和农作物播种面积的相关系数都较高,其中未盐渍化（正常）与农区有效灌溉面积和农作物播种面积呈正相关,决定系数R2分别为0.23和0.19,中度盐渍化与农区有效灌溉面积和农作物播种面积呈负相关,决定系数R2分别为0.17和0.25(图6)。因此,通过人为作用可影响盐渍化发展或逆转的方向。
图6 有效灌溉面积和农作物播种面积变化趋势及其与土壤盐渍化的关系
Fig.6 The change trend of effective irrigation area and crop planting area and the relationship between effective irrigation area, crop planting area and soil salinization
1） 通过野外实测土壤含盐量与土壤盐渍化遥感监测指数相关性分析,得到土壤盐渍化遥感监测指数SRSI可从宏观上定量描述北疆农区的土壤含盐量。
2） 从2000~2014年不同盐渍化等级的变化可以看出,除中度盐渍化趋势不明显外,未盐渍化(正常)和轻度盐渍化表现出增加趋势,重度盐渍化和盐土呈现出减少趋势。
3） 北疆农区土壤盐渍化发展或是逆转的方向主要由中度向重度及重度向盐土间的相互转化所主导,其中重度盐渍化农地的转化幅度最大。
4） 不同土壤盐渍化等级中盐土的形成与农区降水量和干燥程度极其相关,地区的降水和气温直接影响到土壤盐渍化的产生。
5） 未盐渍化（正常）与农区有效灌溉面积和农作物播种面积分别呈R2为0.23和0.19的正相关,中度盐渍化与农区有效灌溉面积和农作物播种面积呈R2为0.17和0.25负相关,可见通过人为作用可影响盐渍化发展的方向。
本研究在利用遥感技术监测北疆农区土壤盐渍化特征时,综合考虑了遥感图像像元内的裸土和植被信息,结合盐渍化对植被信息的间接影响,从遥感数据波段计算中组合分析了归一化植被指数和盐分指数形成的二维特征空间,构建了土壤盐渍化遥感监测指数,在实际应用中有着较好的适应性和可靠性。但是北疆农区地表植被覆盖、水热组合复杂多变,严重制约了土壤盐分的有效监测,本文提出的基于MODIS数据的监测方法暂时不能完全反映明确的生物物理意义,在今后的研究中如果采用波谱向量空间降维方法和寻找纯净像元作为终端单元的方法,从多维空间上定量提取盐渍化信息[3],结合地表植被覆盖、水热组合及其变化方面的信息,以探索土壤盐渍化生物物理意义,将会进一步提升遥感定量监测土壤盐渍化的精度;利用遥感手段定量分析和监测土壤盐渍化时,多利用Landsat TM/ETM+/OLI等遥感数据定量分析和监测绿洲和流域土壤盐渍化特征[22,30,31],取得了较高的精度,但是在宏观尺度上的研究暂时没有突破,本研究结论可以为干旱区大尺度盐渍化的定量分析和监测工作提供研究基础。
The authors have declared that no competing interests exist.
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塔西甫拉提·特依拜,丁建丽,等.干旱区典型绿洲土地利用/覆被变化及其对土壤盐渍化的效应研究——以新疆沙雅县为例 [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.09.013 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
本研究选用了1989年、1998年以及2009年LandsatTM/ETM+影像,利用3S技术,深入剖析了盐渍地的分布与变化状况,结合研究区20年水盐动态变化,分析了盐渍土土壤的含水量、含盐量、pH值、TDS以及7大化学成分的分布现状,并基于土地利用/覆被变化的研究,研究了土地利用/覆被变化与土壤盐渍化效应的影响。分析结果表明①20年间,研究区土地利用/覆被类型有很大的变化,综合土地利用动态度仅为0.476%,中轻度盐渍地和重度盐渍地恶化速率呈现先增加后减少的趋势,盐渍化进程有所遏制,但依然无法扭转逐步恶化的趋势。②研究区土壤呈碱性,土壤盐渍化的危害主要是NaCl,其次是MgCl2以及Na2SO4;各采样点不同深度的含水量大小存在明显差异,但变化趋势基本相似,其中表层土壤的含水量与其他深度土层含水量的区别显著;不同深度的土层,盐渍土的类型也有着较大的差异性。③20年间,耕地转化为中轻度盐渍地和重度盐渍地的面积分别占原耕地面积的3.484%和0.418%,水体、沙漠、其他与中轻度盐渍地、重度盐渍地的相互转化均非常微弱,中轻度盐渍地与重度盐渍地之间的相互转化频繁。
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干旱区土壤盐渍化特征空间建模 [J].https://doi.org/10.5846/stxb201212291895 URL [本文引用: 1] 摘要
当前,土壤盐渍化以及因灌溉引起的土壤次生盐渍化问题是我国干 旱、半干旱区所面临的主要生态环境问题.在特征空间理论的支持下,以波谱分解技术为基础,以Landsat-TM、Landsat-ETM+多光谱遥感影 像和野外调查数据为基础数据源,通过分析干旱区土壤盐渍化对地表生物物理特征的影响,探讨了表征盐渍化过程与地表生物物理特征之间的规律及定量关系,进而 利用土壤盐渍化遥感监测中关键的3个指标——经过波谱分解技术获得的直接表征盐渍化的土壤盐渍化光谱、间接表征盐渍化的植被覆盖度和土壤水分含量协同构建 了二维特征空间支持下的土壤盐渍化遥感监测模型VSSI (Vegetation fraction and Soilfraction Soil Index)、SVSI(Soil water contents and Vegetation fraction Soil Index)、SSSI(Soil water contents and Soil salinization fraction Soil Index)和三维特征空间支持下的土壤盐渍化遥感监测模型SVWSI和SDI.研究结果表明:基于三维特征空间建立的SVWSI(Soil salinization fraction-Vegetation fraction-Water contents Soil Index)和SDI(Soil Distance Index)模型对不同盐渍化程度土壤的敏感程度要高于基于传统二维特征空间建立的VSSI、SVSI和SSSI模型.其中,SVWSI和SDI模型与实 测0-10 cm土壤盐分含量决定系数分别为R2=0.8325和R2=0.8646,这充分说明基于高维数特征空间所构建的土壤盐渍化遥感监测模型能更准确地反映盐 渍化土壤地表盐量组合及其变化信息,且指标简单、易于获取,对于今后干旱区区域大尺度盐渍地信息提取以及动态监测研究具有重要意义.
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基于三维光谱特征空间的干旱区土壤盐渍化遥感定量研究 [J].https://doi.org/10.11766/trxb201212290535 URL [本文引用: 2] 摘要
土壤盐渍化是干旱半干旱区农业发展的重要制约因素，同时也是干旱区所面临的最主要的生态环境问题之一，因而准确获取土壤的盐渍化信息对于实时掌握其分布范围以及合理地开展盐渍化治理工作具有重要意义。选取渭干河-库车河流域绿洲典型盐渍地作为研究区，以Landsat-TM多光谱遥感影像为基础数据源，首先对影像进行最小噪声分离处理（MNF变换）并计算其像元纯度指数（Pixel Purity Index, PPI），选取能表征区域特征信息的前三个波段构建MNF三维光谱特征空间，然后在向量空间和单行体理论的指导下，结合实地调查，提出“植被亮点区”概念，并定义“盐渍化距离指数（Soil Salinization Distance Index, SDI）”为多维向量空间中包含于单行体中的盐渍化像元到“植被亮点区”的归一化距离。最后利用不同盐分环境下的实测数据对SDI进行精度验证。结果显示：在低植被覆盖区，即中度、重度盐渍化区，SDI与0-10cm内土壤盐分含量相关性要高于0-20cm，R2＞0.83。在相对高植被覆盖区，即农田和轻度盐渍化区，SDI与0-20cm内平均盐分含量相关性要高于0-10cm，R2＞0.81。0-10cm层二者总体精度R2=0.81，0-20cm层二者相关性总体精度R2=0.72。研究表明，SDI指数模型简单、易于构建，精度较高，具有一定的应用价值，有利于干旱区区域大尺度盐渍化的定量分析和监测工作。
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Rso B R M.The selection of the best possible Landsat TM band combination for delineating salt-affected soils [J].https://doi.org/10.1080/01431169208904252 URL [本文引用: 1] 摘要
Not Available
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Spectral Behavior of Salt-affectedSoils [J].
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Remote sensing of salt-affected soils [J].https://doi.org/10.1080/02757259309532180 URL [本文引用: 1] 摘要
Spectral properties of different salts consisting of chlorides and sulphates are presented. Also calcite spectra are evaluated. This evaluation gives the background to examine possibilities of present day operational satellites and new technologies like imaging spectroscopy. Possibilities of operational systems, working in broad bands are treated separately with direct observations on bare soils and indirect observations on vegetation covered surfaces. In the visible part of the spectrum the high reflectance of salt covered areas is prominent. Bands in the middle infrared give information on moisture content, which is often associated with salt content differences, and some information on type of salts. The overview ends with a discussion on possibilities of future remote sensing system.
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吉林省西部土地盐碱化研究 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1007-7588.2004.05.016 URL [本文引用: 1] 摘要
其它
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GIS支持下的TM图像土壤盐渍化分级 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3177.2001.04.004 URL [本文引用: 1] 摘要
利用遥感图像提取盐渍土的光谱特征和纹理特征,进行特征选择,对角度分类器和距离分类器进行比较研究,对遥感信息单要素分类与遥感信息地理信息综合分类进行比较研究.
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干旱区土地盐渍化时空动态变化及影响因子分析 [J].
土壤是人类社会及一切社会活动的基本条件,而土壤盐渍化是土壤退 化和土壤荒漠化的重要类型之一,是当今干旱区发展中面临的重要问题之一,也是影响干旱半干旱区农业生产的第一障碍性问题。土壤盐渍化时空动态变化研究是发 展土壤监测研究及估算方法的重要基础工作。因此盐渍化治理工作的好坏也成了人们关注的问题。文章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, 采用1989年9月25日及2001年8月1日的遥感影像,通过计算盐分指数,得到盐分指数图像,进一步将盐分指数图像参与其它波段进行分类,通过统计分 析,研究了渭干河-库车河三角洲盐渍地动态变化状况和变化趋势,并对变化影响因素进行了分析。结果表明：非盐渍地有所减少,轻、微盐渍地有所扩大,年均扩 大率3.37%,中度盐渍地和重度盐渍地都相应减少,而中度盐渍地减少较多,年均减少率分别为1.96%和1.09%;盐渍地时空变化是同时受自然和人文 因素影响的复杂过程,其中人为因素的影响最大。虽然盐渍化治理工作取得了一定的成就,但干旱区盐渍化防治工作需要进一步努力和加强。
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银川平原土壤盐分及盐渍土的空间分布格局 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-6819.2009.07.004 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
系统认识和掌握盐渍土的空间分布特征,是治理改良盐渍土的基础. 在总面积约6 184.9 km2的银川平原引黄灌区布设101个采样点,分层(0～180 cm)测定了土壤全盐量,应用地统计学方法结合GIS技术对其空间分布特征进行了研究.结果表明,银川平原各层土壤盐分的分布类型均比较复杂,呈高度的偏 态分布.土壤盐分的变异属于中等变异强度.0～120 cm土层盐分的空间相关距离一般在20～28 km;而深层(>120 cm)土壤的空间相关距离较大,约34 km.银川平原表层土壤属于非盐化土、轻度、中度、重度盐渍土和盐土的土地面积分别为0、1 508.8、3 614.9、982.6和 78.6 km2,总体属于中度和轻度盐化土类型,且呈现一定的盐分表聚趋势.重度盐渍土和盐土主要分布在银北的石嘴山市、平罗县、惠农县一带和银南的部分地区.总 体来说,银川平原的土壤盐渍化现象依然严重,应加强研究与治理改良.
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基于高光谱指数和电磁感应技术的区域土壤盐渍化监测模型 [J].https://doi.org/10.3964/j.issn.1000-0593(2013)06-1658-07 URL [本文引用: 1] 摘要
以新疆渭干河-库车河三角洲绿 洲不同盐渍化程度的土壤为研究对象,以电磁感应仪(EM38)测得的盐渍土电导率数据和ASD Field Specpro FR光谱仪测得的盐渍土高光谱数据为基础数据源。对利用Savitzky-Golay滤波进行平滑去噪后所得的光谱曲线进行均方根、对数、倒数、倒数的对 数、连续统去除、一阶微分等11种光谱变换,并从中选取土壤光谱波长与基于EM38建立的土壤盐分解译模型,所解译出的土壤盐分数据相关性最好的变换形式 及响应波段进行SI,BI和NDSI等5种盐分指数的计算,通过精度检验选取最优高光谱指数,以此建立区域土壤盐渍化监测模型。结果表明:以一阶微分变换 后的土壤光谱反射率456,686和1 373nm的波段组合作为最佳敏感波段所构建的SI2高光谱指数与EM38数据相结合建立的土壤盐渍化监测模型为最优模型;与传统的遥感方法中单纯利用盐 分指数所建立的监测模型相比,基于高光谱指数和EM38数据所建立的土壤盐渍化监测模型的预测精度更高,该模型的建立为进一步提高土壤盐渍化的监测和预测 精度的研究提供参考借鉴。
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阿尔达克·克里木,等.基于实测高光谱和电磁感应数据的区域土壤盐渍化遥感监测研究 [J].https://doi.org/10.3964/j.issn.1000-0593(2013)07-1917-05 URL [本文引用: 1] 摘要
以新疆渭干河—库车河三角洲绿洲为例,利用实测得到的不同盐渍化程度的盐渍土高光谱数据和电磁感应数据(EM38)协同构建土壤高光谱盐分指数遥感监测模 型,将该模型通过尺度效应转换用于校正传统的Landsat-TM多光谱遥感影像的土壤盐分光谱指数,用校正过的TM影像进行区域土壤盐分的反演,并利用 实测土壤盐分数据对反演结果进行分析与验证.结果表明:将高光谱和电磁感应数据与多光谱遥感技术相结合进行区域土壤盐渍化信息的提取,其精度和反演效果 (R2=0.7993,p＜0.01)明显优于传统多光谱遥感方法中单纯利用土壤盐分指数所建立的监测模型(R2=0.5874,p＜0.01),为今后 更好地实现土壤盐渍化的高精度遥感动态监测研究提供了科学依据.
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采用高光谱指数的龟裂碱土盐碱化信息提取与分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2276.2014.12.055 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
以宁夏平罗县为研究对象，将Unispe c- SC便携式光谱仪测得的盐渍化光谱数据和实验室测得的土壤含盐量数据作为基础数据源。运用高光谱数据处理方法，分析不同盐渍化地区植被的光谱特征曲线；对 实测植被、土壤光谱曲线进行对数、均方根和一阶微分等变换，筛选与土壤含盐量相关性最好的变换形式和特征波段构造盐分指数SI及多种植被指数，利用多元非 线性回归分析建立土壤盐渍化遥感监测模型。结果表明：土壤、植被光谱一阶微分变换与土壤含盐量响应敏感；协同盐分指数SI和植被指数MSAVI构造的土壤 盐渍化指数模型，模拟值和实测值相关系数达到0.7589，模拟效果很好，实现快速提取该区域的土壤盐渍化信息。
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新疆石河子农区土壤含盐量定量反演及其空间格局分析 [J].https://doi.org/10.11821/dlyj201411013 URL Magsci [本文引用: 2] 摘要
盐渍化严重威胁着土地持续耕作和粮食生产安全,土壤含盐量的快速 反演和及时监测,对新疆石河子农区农业可持续发展有着重大意义.以Landsat-8OLI遥感影像与野外采样测定的72个样点土壤含盐量为数据基础,引 入土壤亮度指数、土壤湿度指数、土壤盐盖度指数和土壤辐射水平指数等构建的特征遥感指数定量反演新疆石河子农垦区土壤含盐量,并对其空间布局进行了分析. 研究表明:①利用遥感影像像元特征遥感指数值反演地面对应土壤含盐量的精度较好,反演方法可行,反演精度为66％;②反演得到土壤含盐量空间分布图在空间 上等级明显,层次分明,呈现出“一带一区”的格局,“一带”是玛纳斯流域形成的盐渍化程度较高的条带,“一区”是内在土质形成的严重盐渍化区域;③在新疆 石河子农区中,35.40％的棉田适合耕作,64.60％的棉田耕地需要进行改良,农区土壤盐渍化治理仍十分紧迫.
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基于综合高光谱指数的区域土壤盐渍化监测研究 [J].https://doi.org/10.3964/j.issn.1000-0593(2012)07-1918-05 URL [本文引用: 1] 摘要
选取新疆塔里木盆地北缘渭干河 -库车河三角洲绿洲盐渍化土壤、植被及其光谱反射率为研究对象,对实测土壤、植被高光谱进行包络线、倒数、对数、均方根、一阶微分等各种光谱变换,分析并 确定反映盐渍化程度最敏感的波段,结果表明:实测高光谱土壤、植被一阶微分光谱变换对土壤盐渍化响应程度最敏感;基于实测综合光谱指数的盐渍化监测高光谱 模型可以准确提取土壤盐渍化信息,明显优于传统遥感方法中单纯利用植被指数或者土壤盐分指数的模型,对土壤盐渍化的高精度遥感监测研究具有较好促进作用。
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塔西甫拉提·特依拜,等.基于SI-Albedo 特征空间的干旱区盐渍化土壤信息提取研究——以克里雅河流域绿洲为例 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0564-3929.2009.03.002 URL [本文引用: 1] 摘要
选取塔里木南缘克里雅河流域绿洲为研究靶区,利用 Landsat-ETM+卫星图像数据和野外调查数据分析盐渍化土壤与地表反照率(Albedo)、土壤盐分指数(SI)之间的关系.回归分析发现,盐渍 化土壤在SI-Albedo特征空间分布具有显著规律,即非盐渍化土壤呈团状分布;轻、中度盐渍化土壤具有线性分布特征;非盐渍化土壤与轻度盐渍化土壤分 异明显.结合分异规律,编制分类算法模型,得到研究区盐渍化土壤信息提取结果,并与传统监督最大似然分类法结果进行对比分析.结果表明,在SI- Albedo特征空间中定量快速提取盐渍化土壤信息的总体效果较好,对准确且自动提取干旱区盐渍化土壤信息以及区域尺度盐渍化遥感监测研究具有重要意义.
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塔西甫拉提·特依拜,等.基于SI-Albedo特征空间的土壤盐渍化遥感监测指数研究 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0564-3929.2009.04.018 URL [本文引用: 1] 摘要
土壤盐渍化通常出现在气候干旱、土壤蒸发强度大、地下水位高且含有较多可溶性盐类的地区.它是一定的气候、地形、水文地质等自然条件共同对水盐运动产生影响的结果[1],这是一个复杂的动力学过程.
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NDVI-SI 特征空间的土壤盐渍化遥感模型 [J].
同时考虑植被和土壤信息，构建盐渍化遥感信息提取模型。选取具有长期研究基础的塔里木南缘于田绿洲为研究靶区，综合分析归一化差值植被指数（NDVI）、盐分指数（SI）二者之间的关系，在此基础之上提出NDVI-SI特征空间概念，并构建土壤盐渍化遥感监测指数模型（SDI），结果表明：土壤表层含盐量与SDI相关性较高，其R2=0.8596。非盐渍地、轻度盐渍地、中度盐渍地、重度盐渍地的SDI平均值分别为0.399，0.763，0.974和1.201，差异较大；经差异性矩阵分析，亦表明SDI能够很好的区分研究区内不同盐渍化程度地类的分布范围。SDI能反映盐渍化土壤地表盐量组合及其变化，具有明确的生物物理意义，并且指标简单、易于获取、有利于盐渍化定量分析与监测，对今后干旱区盐渍地信息提取以及动态监测研究具有重要意义。
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LiuMingliang,ZhuangDafang,et al. Study on spatial pattern of land-use change in China during 1995~2000 [J],https://doi.org/10.1360/03yd9033 URL [本文引用: 1] 摘要
Land-use/cover change has become an event being of paramount importance to the study of global environmental change[1,2]. Land-cover change is closely related to the terrestrial surface material cycles and life-support processes[3], i.e., the interaction
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海涂区不同植被类型下土壤盐渍剖面及其电磁感应响应特征 [J].
针对滨海滩涂区植被类型与土壤盐渍化间的内在联系，以黄河三角洲典型海涂区为研究对象，结合 电磁感应仪EM38与田间采样，分析了不同植被类型下土壤盐渍剖面分布特征，并对各植被类型下土壤盐渍剖面的电磁感应响应特征进行了比较.结果表明：研究 区土壤盐分具有较强的表聚性与变异强度，水平磁感式表观电导率（EMh）对浅层土壤盐分响应较好，而垂直磁感式表观电导率（EMv）对深层土壤盐分的响应 优于EMh；土壤盐渍剖面分为表聚型、底聚型和平均型3类，表聚型盐渍剖面主要为光板地和盐蒿地，底聚型的地表植被以棉花为主，平均型主要为杂草，且土壤 盐分表聚强度为光板地〉盐蒿地〉杂草地〉棉花地；随着植被类型由棉花-杂草-盐蒿-光板地变化，各剖面的EMv/EMh值逐渐降低.经非参数检验，植被类 型与电磁感应响应特征具有显著相关性，且不同植被类型的EMv/EMh分布特征差异明显.
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塔西甫拉提·特依拜,等.基于 SI-Albedo特征空间的土壤盐渍化遥感监测指数研究 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0564-3929.2009.04.018 URL [本文引用: 1] 摘要
土壤盐渍化通常出现在气候干旱、土壤蒸发强度大、地下水位高且含有较多可溶性盐类的地区.它是一定的气候、地形、水文地质等自然条件共同对水盐运动产生影响的结果[1],这是一个复杂的动力学过程.
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新疆阿瓦提灌区土壤盐渍化现状及特征分析 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-7601.2006.05.037 URL [本文引用: 2] 摘要
运用统计特征值、对应分析等方法,探讨了研究新疆阿瓦提土壤含盐 量、盐分化学组成及其空间分布特征.结果发现:区内有50%的土地处于中强盐渍化和盐土状态,且主要为氯化物-硫酸盐型盐渍化;在灌区内土壤盐分随灌溉和 排水而呈现季节性变化,但整体上处于脱盐状态.区内土壤盐渍化是在自然和人类活动共同作用下形成的,通过节水灌溉、合理开发地下水、完善灌排系统等措施可 有效地改良盐渍土.
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Stone D A I I. Assessment of the first consensus prediction on climate change [J].https://doi.org/10.1038/NCLIMATE1763 Magsci [本文引用: 1] 摘要
In 1990, climate scientists from around the world wrote the First Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. It contained a prediction of the global mean temperature trend over the 1990-2030 period that, halfway through that period, seems accurate. This is all the more remarkable in hindsight, considering that a number of important external forcings were not included. So how did this success arise? In the end, the greenhouse-gas-induced warming is largely overwhelming the other forcings, which are only of secondary importance on the 20-year timescale.
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Relative outcomes of climate change mitigation related toglobal temperature versus sea-level rise [J].https://doi.org/10.1038/nclimate1529 URL [本文引用: 1] 摘要
There is a common perception that, if human societies make the significant adjustments necessary to substantively cut emissions of greenhouse gases, global temperature increases could be stabilized, and the most dangerous consequences of climate change could be avoided. Here we show results from global coupled climate model simulations with the new representative concentration pathway mitigation scenarios to 2300 to illustrate that, with aggressive mitigation in two of the scenarios, globally averaged temperature increase indeed could be stabilized either below 2 掳C or near 3 掳C above pre-industrial values. However, even as temperatures stabilize, sea level would continue to rise. With little mitigation, future sea-level rise would be large and continue unabated for centuries. Though sea-level rise cannot be stopped for at least the next several hundred years, with aggressive mitigation it can be slowed down, and this would buy time for adaptation measures to be adopted.
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天山山区空中水汽含量及与气候因子的关系 [J].
利用建立的天山山区水汽含量与地面水汽压的经验关系式,计算天山山区及周边44站1961~2009年的水汽含量值,分析水汽含量的时空分布及其与气候变化因子的关系。结果表明天山北麓的河谷平原地带是水汽含量高值区,中天山和东天山是低值区。水汽含量在近50a内呈增加趋势,夏、秋季增加明显。水汽含量是影响天山山区降水量的最主要的因素之一,水汽对全球变暖和气候变化可能有负反馈作用,而冬季NAO和AO与水汽相关性最显著。这些研究对于揭示区域水分循环过程和全球变暖背景下的区域响应有重要意义。
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标准化降水指标与Z指数在我国应用的对比 [J].
利用分布于我国不同气候区的7个气象台站1951～1995年的月降水资料,比较分析了标准化降水指标(Standardized precipitation index, SPI)和在我国已成熟应用的Z指数。结果表明,SPI计算简单,资料容易获取,而且计算结果与Z指数有极好的一致性。同时，由于SPI是通过概率密度函数求解累积概率,再将累积概率标准化而得,具有稳定的计算特性,消除了降水的时空分布差异,在各个区域和各个时段均能有效地反映旱涝状况,优于在我国广泛应用的Z指数。此外,SPI还可以计算不同时间尺度的指标值,能够满足不同水资源状况分析的要求。以北京为例,探讨了应用4种时间尺度的SPI值反映1951～1995年期间的旱涝事件,发现SPI能准确地反映北京45年间的旱涝趋势,对于旱涝灾害有着良好的预测作用，可用于我国的水资源评估以及不同时间尺度的干旱监测。
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https://doi.org/10.11821/yj2011120011 URL [本文引用: 1] 摘要
在土地利用分类的基础上,剔除 山地、丘陵、岗地、水域及建筑用地等类型,研究辽西北地区风蚀荒漠化问题,试图找到一条半湿润易旱的界线。研究以TM、MODIS影像为数据源,以多种植 被指数为参考指标,运用决策树方法对研究区进行分类,结果显示:非荒漠化、轻度、中度、重度与极重度风蚀荒漠化面积分别占辽西北总面积的44.38%、 25.15%、18.97%、9.34%和2.16%。同时,采用经验式k=0.16∑≥10℃/r计算干燥度,对计算结果进行Kriging插值,对比 1.1、1.15、1.2、1.25和1.3五条干燥度等值线,发现:(1)选择干燥度1.2线为分界线能满足半湿润易旱区荒漠化易发生程度判别的要求, 该线的北部属半湿润易旱区;(2)1.2线作为南北两部分非荒漠化、重度极重度荒漠化和耕地的分界线,效果较其他四线显著;(3)实地调查工作表明1.2 线可作为辽西北地区壤土与砂土的界线,具重要的实践意义。由此可见,基于荒漠化分级结果选择干燥度1.2线科学上较为合理,实践上有利用价值。
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内蒙古典型草原地上生物量的空间格局及其气候成因分析 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2008.03.012 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
内蒙古典型草原区的格点地上生物量与格点的纬度和经度均存在显著 正相关关系,呈现北高南低、东高西低的空间分布格局;各气象站点所在地的草地地上生物量与多年平均年降水量之间存在显著正相关关系,与多年平均年均温之间 存在显著负相关关系,而与多年平均年干燥度之间亦存在显著负相关关系,且在干燥度介于1～1.5的地区,地上生物量对干燥度变化的响应非常敏感;草地地上 生物量的空间分布格局主要是在水热条件共同作用下形成的,年降水量的近东西向分布决定地上生物量分布的近东西向分异特点,而气温和降水的共同作用决定地上 生物量分布的近南北向分异特点.
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松嫩平原苏打盐渍土土壤水分特征研究 [J].
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,0~40cm土壤层,盐化草甸土总孔隙度大于50%,毛管孔隙中以0.1~1.2mm当量孔径的粗孔隙为主,苏打碱土总孔隙度低,主要以小于0.1mm当量孔径的细孔隙为主;0~40cm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。
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塔西甫拉提·特依拜,买买提·沙吾提,等.渭-库绿洲地下水对土壤盐渍化和其逆向演替过程的影响 [J].
基于遥感数据,结合地下水位观测资料,本文对渭-库绿洲土壤盐渍化与地下水的关系进行了定量研究,并探讨土壤盐渍化的逆向演替过程。研究表明:渭-库绿洲在地下水埋深2.3~2.7m区间,盐渍地面积占的比例较高,在地下水埋深2.7~3.4m区间,盐渍地面积占的比例相对较低;渭-库绿洲部分地方地下水位已低于影响地表盐渍化的水位临界值(4.66m),地下水矿化度低于3g/L,研究区整体处于有利于土壤盐渍化逆向演替的环境之中;土壤盐渍化的逆向演替过程具有时空特征,由绿洲上部向下部,内部向外部逐步发生逆向演替。
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