• 半干旱区沙丘、草甸作物系数模拟及蒸散发估算

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2020-12-17 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:作物系数(Kc)对提高实际蒸散量的估算精度及区域水资源调控具有重要意义。通过Landsat 8数据计算归一化植被指数(NDVI)、土壤调整植被指数(SAVI)和简单比值植被指数(SR),结合2017年地面实测土壤含水量(SM)和叶面积指数(LAI),通过逐步回归分析建立科尔沁地区草甸及沙丘试验区的作物系数估算模型,利用2018年模拟作物系数值与FAO 56 P-M模型计算所得潜在蒸散量(ET0)相乘,得到实际蒸散量(ETa)的估算值,与涡度相关系统所测实际蒸散量进行对比验证。结果表明:(1)草甸和沙丘试验区的作物系数在生长季内的变化趋势与植被指数及SM具有一致性,说明了基于这些指标建立Kc估算模型的可行性;(2)相关性分析中,草甸试验区的Kc与SR相关性不显著(P>0.05),沙丘试验区Kc与SR相关性较低(0.46),故剔除该因子;(3)逐步回归分析中进一步剔除不显著因子后建立草甸及沙丘作物系数估算模型,模型的均方根误差、修正的决定系数分别为0.06、0.84和0.12、0.71;(4)经涡度相关数据验证,基于Kc估算模型计算的ETa在草甸和沙丘试验区均取得较好的模拟效果。

  • 巴拉格尔河流域土壤传递函数构建与评估

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2020-12-17 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:以土壤理化性质数据建立传递函数是间接获取土壤水力参数的重要手段。采集巴拉格尔河流域土壤0~30 cm和30~60 cm土层102个样品,测定粒径分布、干容重、有机质、饱和导水率、田间持水率等指标,利用数理统计、空间插值及主成分分析等方法揭示流域根系层土壤理化及水力特性空间特征,以土壤饱和导水率(KS)为例对多种土壤传递函数模型进行适用性分析,结果表明:(1)以砂质壤土为主,随根系层土壤深度加大,砂质壤土含量减小,壤质砂土增多;(2)不同层饱和导水率空间分布具有相似性,土壤深层大于表层的KS;(3)土壤根系层30~60cm土层的新建传递函数模拟效果较好,检验参数r、δME 和δRMSE 分别为0.73、0和1.62;(4)估计误差的大小与土壤类型有关,新建PTFs对于砂质壤土较为适用。

  • 乌拉特灌域土壤剖面盐分季节性分布特征

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2020-12-17 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:以河套灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测与室内试验分析相结合,采用传统统计与主成分分析方法探讨盐渍化土壤春季(4月)和秋季(10月)含盐量与盐分离子分布规律,明确影响土壤盐渍化的主导因子。结果表明:(1)春季(4月)和秋季(10月)土壤含盐量变化范围在0.55~70.78 g·kg-1,表层土壤含盐量平均值在7 g·kg-1以上,属于中度以上盐渍化土壤,有些土壤达到盐土程度。(2)表层土壤含盐量明显大于深层土壤,是深层的1.5~2倍,是盐分的积累层,属于盐分表聚型土壤。(3)各层土壤阳离子以Na+为主,占阳离子总量的47.19%,阴离子以Cl-为主,占阴离子总量的58.86%,研究区主要受到氯化物的影响,以钠盐为主,且春季土壤盐分含量明显高于秋季。主成分分析表明,前2个主成分的累积方差贡献率为86.44%,与第一主成分密切相关的是Na+、Cl-、TS、Ca2+、Mg2+,这5个指标与土壤盐渍化关系密切,代表了土壤盐渍化状况;在第二主成分因子变量中,K+与HCO3-具有较其他变量更高的载荷,K+与HCO3-通过影响土壤碱度进而在一定程度上影响土壤盐渍化。

  • 近59 a锡林河流域潜在蒸散发及地表干湿状况变化趋势分析

    分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科 提交时间: 2020-11-20 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要:利用1960—2018年锡林河流域周边13个气象站的逐日气象资料,采用世界粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)推荐的Penman-Monteith公式计算各气象站多年潜在蒸散发量及相对湿润度指数。通过利用主成分分析、相关分析和偏相关分析,探讨了锡林河流域潜在蒸散发、地表干湿状况多年变化规律;分析了影响潜在蒸散发的主要气象因子及各气象要素间的相互作用;着重讨论了锡林河流域潜在蒸散发的周期变化及其与相对湿润度指数、各气象要素的相互作用。结果表明:流域近59 a潜在蒸散发整体呈现增长趋势,且上升趋势显著,存在显著增加—减小交替的多尺度时频变化特征和多主周期变化规律;各气象要素中潜在蒸散发对温度的响应较大,平均风速次之;平均相对湿度受到潜在蒸散发的影响较大,降水次之。整个流域环境有不显著的变湿润趋势。

  • 基于SPEI的锡林河流域干旱演化特征分析

    分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科 提交时间: 2020-07-20 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:以锡林河流域内及周边13个国家气象站逐日气象观测数据为基础,采用标准化降水蒸散指数(SPEI),借助Mann-Kendall与Mann Whitney Pettitt突变检验、非参数统计检验以及重标极差R/S分析法,深入剖析锡林河地区多年干旱演变趋势及未来干旱预测。结果表明;锡林河地区干旱突变开始于20世纪90年代;近60 a来,SPEI表现出显著减小趋势,上游减小趋势较中下游段小,中下游段为旱情多发带,下游西北端是干旱存在的危险区域。在未来,流域旱情将有所缓解,但冬季旱情有持续加重的可能,应加强干旱监测。

  • 锡林河流域上游蒸散发估算及其时空特征

    分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科 提交时间: 2020-07-20 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:为揭示锡林河流域上游蒸散发(ET)变化规律及其时空分布特征,采用Landsat 8数据、气象观测数据和SEBAL模型估算2015—2017年共12期植物生长季的蒸散量,并分析其时空格局及影响因素。结果表明:① 研究区模型反演参数值与实测值拟合效果良好,地表净辐射(Rn)、土壤热通量(G)、ET的决定系数(R2)分别为0.80、0.65和0.86;② 同一时段的Rn和ET空间分布具有较高的一致性,整体呈现东高西低的趋势,具有显著的时空分异特征。4月日ET值在0~4.67 mm,5—7月日ET值整体呈增加趋势,最大可达10.32 mm,9—10月日ET值减少至0~3.34 mm;③ 不同土地利用类型蒸散量依次为:水体>沼泽地>耕地>草地>沙地>农村居民点,ET值与日平均气温(T)、饱和水气压差(VPD)、Rn呈正相关,与空气湿度(RH)呈负相关,对Rn的变化最为敏感。

  • 退化草原土壤理化性质空间异质性及其对土壤水分的影响

    分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科 提交时间: 2020-06-19 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:测定分析锡林郭勒盟正镶白旗额里图牧场退化草原草地生态系统0~120 cm土层土壤理化性质(质量含水量、容重、饱和含水率、电导率、pH和有机质),运用经典统计学和地统计学方法探讨其空间异质性及各理化性质对土壤水分的影响。结果表明:退化草原土壤呈弱碱性,电导率、容重和pH随土层加深而增大,而饱和含水率和有机质含量随土层加深而减小,由此可见土壤pH与有机质含量随土层加深呈相反规律,除容重和pH呈弱变异,其余土壤特性指标均呈中等变异,除80~120 cm土层外,其余土层土壤含水量变异系数随土壤含水量的增大而降低;本研究区各土层土壤含水量、有机质、pH表现出强烈的空间相关性,容重由随机性因素引起的变异程度最小,饱和含水率由结构性和随机性因素共同引起空间变异,影响本研究区土壤理化性质的因素较复杂;各土层土壤饱和含水率变程普遍较大,为13.94~52.77 km,较长距离其空间连续性较好,0~10 cm土层pH变程最大,有机质变程最小,而80~120 cm土层恰好相反;0~10 cm和80~120 cm土层土壤质量含水量均与饱和含水率呈显著正相关,10~20 cm和80~120 cm土层土壤水分相对较大,土壤持水力较强,中间土层(20~80 cm)土壤含水量与有机质和pH存在显著相关关系。

  • 锡林河流域上游河谷湿地景观格局演变及其驱动力

    分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科 提交时间: 2020-06-19 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:为全面揭示锡林河流域上游河谷湿地格局变化过程及驱动因素,选取1989—2015年12景Landsat卫星影像为数据源,采用质心迁移模型和景观指数方法,研究了区域湿地景观的组成及演变趋势,并探讨了湿地景观变化的主要驱动因子。结果表明:① 1989—2015年,锡林河上游湿地面积整体呈减小趋势,变化率为-1.21 km2·a-1;湿地面积占比在2.55%~3.75%。湿地质心整体向西北方向迁移,斑块面积在南北方向呈缩小趋势,而在东西方向呈延长趋势。② 类型水平上,1995—2006年流域湿地斑块数量变化剧烈,1989—2000年斑块数量增加,表明景观破碎度增大,2011—2015年斑块数量呈下降趋势,景观斑块向规则化和集中化趋势发展;景观水平上,湿地最大斑块所占比例减少,斑块趋于复杂化,景观破碎度增大,香农多样性、香农均匀度指数整体呈减少趋势,湿地景观分布向均衡方向发展。③ 湿地面积对人口数量和牲畜量响应较为敏感,过度放牧是导致该区域湿地不断萎缩、景观多样性改变的关键驱动力。

  • 河套灌区不同土地类型生长季蒸散发量估算及其变化特征

    分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科 提交时间: 2020-04-26 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:为揭示不同土地类型蒸散发量(ET)差异特征,基于SEBS(surface energy balance system)模型,结合气象数据、遥感影像及土地利用分类结果,对河套灌区2017年生长季日ET进行SEBS模型估算,分析灌区ET时空变化特征及不同土地类型的ET差异。结果表明:① 通过实测数据和FAO PenmanMonteith(PM)计算值对SEBS模型估算结果精度验证,蒸渗仪观测数据、涡度相关系统(EC)、波文比能量平衡系统(BREB)和PM计算值的相对误差平均值分别为:16.66%、18.34%、14.93%、14.03%,表明SEBS模型可以用来估算河套灌区ET。② 生长季内,灌区日ET大小依次为:7月> 6月> 5月> 8月> 9月。日ET呈单峰形变化,7月日ET达到最大值5.21 mm·d-1,9月日ET最小,为3.51 mm·d-1。③ 不同土地类型的日ET大小依次为:水体>林地>耕地>草地>城市>荒地。灌区内ET〖WTBZ〗分布与土地类型具有高度一致性,总体分类精度和Kappa系数分别为80.63%和0.75。④ 在生长季的不同时间,水体ET均处于较高值,7月日ET达到最大值6.034 mm·d-1,9月日ET值最小,为4.177 mm·d-1。其次林地日ET较大,7月日ET值为5.977 mm·d-1,9月日ET值为4.147 mm·d-1。耕地日ET变化趋势与作物生长情况相一致,作物生长旺盛期ET值达5.851 mm·d-1,作物收获期ET值为3.952 mm·d-1。

  • 浑善达克沙地杨树水分利用特征

    分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科 提交时间: 2020-04-26 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:为探究浑善达克沙地杨树的水分利用特征。本文利用氢和氧同位素示踪技术,测定了降雨、土壤水与地下水的δ18O值,利用多元线性混合模型定量计算了杨树对不同土层土壤水分的利用比例。结果表明:① 浑善达克沙地大气降雨方程线为:δDLWML=7.84δ18OLWML+9.12,斜率比全国降雨方程偏小,体现了研究区降雨少,蒸发大的气候特征;② 土壤含水量与地下水位埋深、降雨量、植物生长期的变化有着显著的相关关系。降雨量较大与地下水位埋深较浅的时期,土壤含水量明显增大,在植物生长前期和中期,土壤含水量明显较低;③ 杨树在雨季,利用了大量的浅层土壤水(0~40 cm),在较为干旱的旱季,利用了大量的深层土壤(160~200 cm)水与少量的地下水。

  • 基于改进遥感生态指数模型的锡林郭勒草原生态环境评价

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2019-11-14 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要: 气候变化和人类活动的不断加剧,引发了生态环境质量问题,快速准确的评价区域生态环境的历史和现状,对实现人与自然的可持续协调发展具有重要意义。本文基于遥感技术分别反演出绿度因子、湿度因子、干度因子和热度因子,使用主成分分析法构建了改进遥感生态指数(MRSEI)。利用相关性分析,分析了MRSEI的代表性,建立了基于MRSEI的锡林郭勒草原生态环境评价模型,对锡林郭勒草原近26 a的生态环境进行了总体评价。结果表明:MRSEI可集中4种生态因子信息,能够准确的对生态环境进行评价;锡林郭勒草原从1991—2017年生态环境质量呈现出先好转后恶化的趋势;1991年研究区上游的生态环境质量优于下游,生态环境质量东部优于西部;2004年,研究区整体生态环境质量空间差异较1991年变化较大,上游大多数地区生态环境质量提升,但下游明显降低;至2017年,整个研究区生态环境质量全面降低,仅在锡林河上游两岸与流域的南部和东南部保持良和优良。

  • 科尔沁沙地沙丘-草甸梯级生态系统不同气象条件下气候学足迹特征

    分类: 地球科学 >> 大气科学 提交时间: 2019-10-11 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要: 以内蒙古科尔沁沙地研究区内一条梯级生态带为研究对象,基于大孔径闪烁仪(LAS)通量观测数据和通量源区计算模型,计算、分析了2017年研究区植被生长旺季梯级生态带的水热通量变化和气候学足迹变化。结果表明:① 晴天时地表能量各分支大致呈单峰状,潜热通量曲线略有波动;多云时各能量日变化曲线呈不规则波动状。② 以95%通量贡献源区面积为测算对象,不同风向条件下和不同大气稳定度条件下梯级生态带上气候学足迹面积和位置不同。研究区7月东北、东南、西南、西北四个风向上源区面积分别为0.265 km²、0.538 km²、0.239 km²、0.524 km²。③ 稳定条件下研究区源区面积为0.599 km²,是不稳定条件下源区面积的92%。④ 以95%通量贡献源区面积为测算对象,晴天条件下,由于湍流交换的加强,源区面积由8:00的0.665 km²减小到11:00的0.292 km²;午后,湍流交换减弱,源区面积由14:00的0.283 km²增加到17:00的0.479 km²。气候学足迹变化趋势与大气稳定状况趋势一致。⑤以95%通量贡献源区面积为测算对象,受风向、大气稳定度等因素的影响,7月上、中、下旬的气候学足迹不同。源区面积下旬>上旬>中旬。研究为科尔沁沙地复杂下垫面条件下水热资源的可持续利用、该地区环境保护与恢复提供科学依据和理论支持。

  • 科尔沁沙地混生小叶锦鸡儿和人工杨树光合特性及其对气候的响应

    分类: 地球科学 >> 地球科学其他学科 提交时间: 2019-09-11 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:利用LI-6400光合作用仪野外原位测定混生的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和人工杨树(Populus spp.)的光合特性,通过对比分析这两种天然和人工植物干旱时期与降水后光合特性的差异及其与生理环境因子的关系,揭示其对干旱和降水的适应特性和响应机制。结果表明:① 干旱时期,两种混生植物的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)大幅下降,出现明显的“午休”现象,且峰值提前,降水后小叶锦鸡儿“午休”现象消失;② Gs和光合有效辐射(PAR)是影响小叶锦鸡儿和人工杨树Pn的主要生理和环境因子,干旱时期,小叶锦鸡儿光合特性主要受气孔调节作用的影响,降水后主要受环境因子(PAR)的影响;人工杨树不论在干旱时期还是降水后,其光合生理特性都相对较为稳定,且主要受PAR的影响;③ 小叶锦鸡儿通过保持较低的气孔开放程度,维持较低的Tr和较高的水分利用效率(WUE),以适应干旱环境,人工杨树则通过较高的Pn、Tr和较低的WUE避免干旱胁迫的影响;降水后,小叶锦鸡儿光合特性的变化较人工杨树显著,对降水的响应更加强烈。混生群落中,小叶锦鸡儿和人工杨树对干旱和降水的适应机制明显不同,小叶锦鸡儿对环境变化的适应性更强。

  • SRM融雪径流模型在锡林河流域的应用

    分类: 地球科学 >> 地球科学其他学科 提交时间: 2019-09-11 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:为了验证SRM(snowmelt-runoff model)融雪径流模型在寒旱区草原流域的适用性,在阐述模型结构、参数意义的基础上,结合锡林河流域上游2014—2016年融雪期(3—5月)的MODIS积雪覆盖数据及实测气象、水文资料,采用WinSRM 1.10版本对2014—2016年锡林河上游年融雪期的径流进行模拟,结果发现:SRM模型可以较好地反映锡林河融雪期径流变化趋势,有效捕捉融雪径流洪峰到达日期及洪峰流量。对模型进行精度评价,得出3 a模拟值的拟合优度确定系数(R2)与体积差(DV)均优于世界气象组织公布的模型模拟精度均值。所以,SRM融雪径流模型在锡林河流域上游具有较好的适用性,这对合理利用草原冰雪水资源具有重要意义。

  • 基于干旱指数与主成分分析的干旱评价——以锡林河流域为例

    分类: 地球科学 >> 地球科学其他学科 提交时间: 2019-09-09 合作期刊: 《干旱区研究》

    摘要:利用锡林河流域逐月气象数据,分析了历年降水与气温的最值变化;计算了标准化降水指数(SPI)与综合气象干旱指数(CI)并用其对研究区干旱状况进行表征;利用主成分分析法对锡林河流域的干旱情况进行评价。结果表明:1981—2016年的最高气温变化呈微弱的升高趋势,最低气温的变化趋势基本持平。最大降水量的变化趋势是减小的,各月的最小降水量基本趋于0。CI指数表明,36 a中只出现过轻旱事件,且春季最多,其次为秋季,夏季发生的最少。SPI指数表明,36 a中出现了重涝、中涝、轻涝、重旱、中旱、轻旱事件,且事件的危害程度越高发生的概率相对越小,冬季发生的旱涝事件大多危害程度相对较高。主成分分析结果表明,研究区气象因素的第一主成分主要反映水分胁迫对干旱的影响,第二主成分主要反映日照对干旱的影响,第三主成分主要反映气温对干旱的影响;综合得分结果表明,各地的干旱情况排名为:扎鲁特>巴林左旗>翁牛特旗>多伦县>化德>西乌珠穆沁>锡林浩特>林西县>东乌珠穆沁>朱日和>阿巴嘎旗>二连浩特>苏尼特左旗。

  • 基于Landsat8影像时间序列NDVI的作物种植结构提取

    分类: 环境科学技术及资源科学技术 >> 环境科学技术基础学科 提交时间: 2019-08-02 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要:为提高内蒙古平原灌区作物种植结构遥感监测精度和效率,提出一种基于时序NDVI曲线的作物种植结构提取方法。以内蒙古土默特右旗平原区为研究区域,以2015年覆盖作物生育期的多时相Landsat影像为数据源,根据不同地物其NDVI值范围不同,将研究区地表分为植被覆盖地表,无植被覆盖地表和水体3类。在植被覆盖区域内,根据林地和荒草地时序NDVI曲线特征,提取林地和荒草地,其余区域即为农田。根据小麦、玉米、葵花和西葫芦的时间序列NDVI曲线特征差异构建分类决策树模型,在农田区域内提取上述作物的空间种植分布信息。研究区各类地物及作物遥感提取面积与实际统计面积接近,土地利用分类总体精度达到85.71%,作物分类总体精度达到82.69%。研究结果表明该方法提取作物种植信息的精度较高,能够实现区域作物种植信息的高效准确监测。

  • 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

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2018-10-23 合作期刊: 《干旱区地理》

    摘要: 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三种监测方法——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。