分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2023-09-19 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 干旱半干旱地区急需高分辨率的土壤盐度图用于显示盐度空间分布的细微变化，指导盐渍化区域和潜在盐渍化区域制定土地资源管理政策和水资源管理政策，防止土壤进一步退化，保障农业经济可持续发展和粮食安全生产。基于PlanetScope影像，提取植被光谱指数和土壤盐度指数，共计21个变量，将其输入装袋回归（Bootstrap aggregating，Bagging）算法中，构建了土壤盐度预测模型Model-Ⅰ；使用最相关最小冗余（Max-relevance and min-redundancy，mRMR）方法筛选特征变量，将其输入Bagging中，构建了土壤盐度预测模型Model-Ⅱ，使用野外采样数据来辅助建模并进行验证。通过模型评价指标对Model-Ⅰ和Model-Ⅱ进行评估。结果表明：Model-Ⅱ的预测性能优于Model-Ⅰ（验证集决定系数为0.66，均方根误差为18.00 dSm-1，四分位数的相对预测误差为3.21），mRMR有效降低了多维特征冗余问题。PlanetScope影像结合mRMR方法成功绘制了高分辨率土壤盐度图，提供了更详细的土壤盐度空间分布信息，研究结果对利用PlanetScope数据监测土壤盐渍化信息起推动作用。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2022-08-08 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 土壤盐渍化的遥感监测依赖于高时空分辨率影像，但受经费预算、卫星回访周期及天气的影响，高时空分辨率的遥感影像较难获取，这就限制了根据采样时间来获取对应时期遥感影像进行土壤盐渍化监测反演的应用。为此，提出融合MODIS和Landsat影像生成高时空分辨率影像来提取土壤盐渍化信息，为时空影像进行土壤盐渍化监测研究提供数据参考。以渭干河库车河绿洲为研究区，利用增强型时空自适应融合率反射模型（Enhanced spatial and temporal adaptive reflec⁃tance fusion model，ESTARFM）和灵活的时空融合模型（Flexible spatiotemporal data fusion，FSDAF），对MODIS和Landsat影像进行时空融合，并基于融合影像数据构建了关于土壤电导率（EC）的随机森林（RF）预测模型，对比分析时空融合影像应用于土壤盐渍化遥感监测的适用性。结果表明：ES⁃TARFM融合影像的特征波段反射率与Landsat验证影像对应波段反射率一致性决定系数R2（Red）=0.8066、R2（SWIR2）=0.8444；FSDAF融合影像的特征波段与Landsat验证影像对应波段反射率一致性决定系数R2（Red）=0.6999、R2（SWIR2）=0.7493；基于ESTARFM融合影像构建的EC值预测模型精度最高，R2=0.9268，基于FSDAF融合影像构建的EC值预测模型精度良好，R2=0.8987，基于验证影像构建的EC值预测模型R2=0.9103；ESTARFM模型的融合精度高于FSDAF模型，并且基于融合影像构建的EC值预测模型效果良好。
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2021-04-23 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 雪岭云杉林是新疆天山北坡山地森林中广泛分布的优势种，探讨林分密度对天山雪岭云杉林器官生物量分配格局和树高-胸径异速生长的影响，对于阐明雪岭云杉林生物量在不同环境中的适应具有重要意义。通过分析在不同林分密度（≤300株·hm-2、300～450株·hm-2、450～600株·hm-2、＞600株·hm-2）下雪岭云杉林（Picea schren⁃kiana）的生长特性，研究林分密度对雪岭云杉林器官生物量分配格局及树高-胸径异速生长的影响。结果表明，随着林分密度增加，雪岭云杉林各器官平均生物量均降低；树干和树根生物量占比增加，树枝生物量占比减少，树叶和树皮生物量占比变化不显著；雪岭云杉林树高和胸径均随林分密度的增加而降低。此外，雪岭云杉林树高（H）和胸径（D）间具有显著的异速生长关系，其中树高-胸径（H-D）的最优异速生长方程为：y = 2.312 × x0.900（R2=0.761，P<0.01）；随着林分密度增加，雪岭云杉林lgH-lgD 呈现出复杂非线性异速生长关系，该关系的显著性受林分密度变化呈现逐渐降低的趋势，这表明林分密度通过雪岭云杉林对生长资源的竞争影响各器官的生长发育。研究结果可为雪岭云杉林的可持续经营与管理提供理论依据和数据支撑。
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： 以艾比湖流域荒漠生态系统为研究对象，选取1 hm2荒漠植物群落样地，基于6个取样尺度（5 m×5 m，10m×10 m，20 m×20 m，25 m×25 m，50 m×50 m，100 m×100 m），利用不同的生态学模型拟合植物群落的分布格局，从而判定主导荒漠生态系统植物群落构建的主要生态学过程以及尺度效应对群落构建的影响。结果表明：（1）随着空间尺度的增加，群落中稀有种逐渐降低；常见种比例逐渐增加。（2）物种多度等级曲线显示，随尺度的增加物种丰富度增加，物种分布越均匀。（3）模型拟合结果表明，荒漠植物物种多度分布与中性模型和统计模型的预测结果一致，而生态位模型均未通过检验（P<0.05）。（4）随着尺度的增加物种丰富度指数和Shannon-Wiener指数随之增加；Simpson指数和Pielou指数则呈现相反趋势。综上所述，虽然基于不同尺度下荒漠生态系统在群落组成上有明显的变化，但影响物种多度分布格局的生态学过程基本一致，同时可初步推断中性理论对荒漠植物群落物种多样性维持过程中显得更为重要。
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： 运用中国大陆CRI修正模型（MCM）估算了新疆准东地区27个样点的137Cs本底值，计算了沙地、裸地、耕地、林地和草地的土壤侵蚀量并对其进行验证，探讨了MCM模型在研究区的应用潜力。结果表明：（1）各样点的137Cs总量在130.10~2671.54 Bq·m-2，平均值为1076.31 Bq·m-2，研究区中部和北部土壤多属侵蚀状态，而南部土壤多属沉积状态；（2）MCM模型估算的137Cs背景值含量介于979.87~1249.60 Bq·m-2，平均值为1140.20 Bq·m-2，结果较为合理；（3）位于研究区中部的荒漠-平原区的耕地、草地和未利用地土壤侵蚀模数分别为24.66、34.30 t·hm-2·a-1和77.84 t·hm-2·a-1，表明基于MCM模型计算的土壤侵蚀模数能较好的反映研究区土壤侵蚀状况；（4）不同土地类型的土壤侵蚀模数存在显著差异，沙地>裸地>草地>耕地>林地，研究区年平均侵蚀模数75.86 t·hm-2·a-1。基于MCM模型估算的137Cs背景值在本研究区测算的土壤侵蚀模数较为合理，具有广泛的应用前景。
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： 为定量描述干旱区绿洲盐渍化土壤的粒径分布特征，对38个土壤样品的粒径分布与含盐量进行测定，并基于分形理论定量表征了研究区盐渍土和非盐渍土的土壤粒径分布特征。结果表明：粉粒的体积分数占主导地位，砂粒和黏粒次之；土壤含盐量与粉粒和黏粒体积分数呈正相关，而与黏粒呈负相关；单重分形维数D值介于1.990~2.349，且与土壤黏粒和粉粒含量成正比，相关系数分别为0.81和0.64(P<0.01)，与砂粒含量呈反比，相关系数为-0.67(P<0.01)；[WTBZ]土壤粒径分布具有多重分形特征，盐渍土(含盐量≥3 g·kg-1)的粒径分布较非盐渍土(<3 g·kg-1)更广，非均匀性更强；土壤含盐量与多重分形信息维D1和D1/D0呈极显著负相关，相关系数分别为-0.265(P<0.01)和-0.283(P<0.01)，与多重分形谱谱宽呈现极显著正相关，相关系数为0.206(P<0.01)，而与D、容量维D0[WTBZ]和多重分形谱性状特性均没有显著相关性。
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： 以渭干河—库车河绿洲(渭—库绿洲)为研究区，采用在机器学习方面具有明显优势的随机森林回归算法，对绿洲内的4种典型植被(棉花、芦苇、杨树、大枣)叶片的叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development, SPAD)进行估算和验证。首先基于“红边”处光谱信息丰富的哨兵2号(Sentinel-2)影像和由其衍生的一阶微分、二阶微分影像各提取23种对叶绿素敏感的宽波段光谱指数，加入3种影响植物生长的土壤参量(土壤含水量，土壤有机质，土壤电导率)作为影响叶片SPAD的特征变量，再根据以上特征变量对每种植被叶片各建立3种方案的SPAD估算模型，从而实现对绿洲内植被叶绿素的监测。结果表明：① 影像经一阶微分再提取的植被指数相比原位光谱植被指数，在SPAD估测模型中起到了更重要的作用，在随机森林算法的重要性排序中位居前列；② 4种植被叶片的SPAD估测模型都取得了不错的效果，芦苇叶片尤为显著，确定系数(R2)达到了0.926；③ 分析对比3种方案下模型预测能力，方案3(包含土壤参量)的预测能力卓越〔2.143方案1>方案2，土壤属性和模型预测结果有较强的非线性相关。Sentinel-2数据具有理想的估算绿洲植被叶绿素含量的潜力，提供了一种高效、低成本、潜在高精度的方案来估算叶绿素含量，可为干旱区绿洲农业、生态系统实现更有效的保护和管理提供参考。
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： 基于艾比湖绿洲4个气象站1960—2013年逐月的气候资料，计算了干燥指数。结果表明：① 艾比湖绿洲近54 a干燥指数的均值为6.97，属于干旱地区，干燥指数呈显著下降趋势，并且持续性较强，下降幅度约为0.49·(10a)-1（P<0.05）；夏季的干燥指数最大，为9.04，冬季最小，仅为2.20。② 艾比湖绿洲全年干燥指数在1985年发生突变性减小，夏季和冬季发生突变性减小的年份为1991年和1983年，而春季和秋季不存在突变点。③ 艾比湖绿洲干燥指数的演变过程存在着7~8 a和20~21 a的周期变化，其变化的第一主周期为9 a，第二、三周期分别为21 a和5 a。④ 干燥指数对于风速的变化最为敏感，并且相对贡献率最高，而日照时数的变化最不敏感。
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