基于遥感的新疆人工绿洲扩张中植被净初级生产力动态变化 被引量：7

1

作者 张芳 熊黑钢 +1 位作者 冯娟 许仲林 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期194-200,F0004,共8页

人类活动对全球碳循环过程的影响是全球气候变化研究中争论的主要焦点问题之一。不同区域、不同自然和人为因素对碳循环的作用机制十分复杂且差异很大,通过探讨人类开垦活动对干旱区绿洲生态系统净初级生产力(net primary productivity,... 人类活动对全球碳循环过程的影响是全球气候变化研究中争论的主要焦点问题之一。不同区域、不同自然和人为因素对碳循环的作用机制十分复杂且差异很大,通过探讨人类开垦活动对干旱区绿洲生态系统净初级生产力(net primary productivity,NPP)分布格局的影响,将有助于增加人类活动对干旱区陆地生态系统及碳循环影响的认识和理解。该文基于长时间序列的Landsat遥感数据,利用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算了1976年6月-2016年6月新疆奇台新人工绿洲扩张过程中NPP的变化情况,结果表明:1)1976年研究区主要是荒漠草原景观,农田仅有5 150 hm^2,占研究区面积的3.25%,到2016年,农田面积扩大到64 675 hm^2,增加11倍以上;2)人工绿洲扩张的同时,泉水溢出带消失,水库干涸,灌丛面积从17 871 hm^2下降到5 202 hm^2;3)土壤盐碱化发育进程中断,裸碱地面积减少近70%,并且开始向新生草地演替;4)2016年6月,研究区NPP总量达到了90 602 t,是1976年6月的2.2倍,农田对NPP增量的贡献超过93%,同期,灌丛则净损失了8 265 t NPP,沼泽净损失3 319 t;5)1976年的NPP主要由天然草地和灌丛构成,分别占56.68%和26.61%,2016年的NPP主要由农田和新生草地构成,分别占65.23%和31.85%。 展开更多

关键词 遥感 草地 农田 新人工绿洲扩张 NPP CASA模型 新疆奇台绿洲

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区域尺度地形因素对奇台绿洲土壤盐渍化空间分布的影响 被引量：25

2

作者 张芳 熊黑钢 +1 位作者 田源 栾福明 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期731-739,共9页

在对土壤盐分实测分析的基础上,研究新疆天山北坡奇台绿洲盐碱土的分布特征同SRTM数据提取的地形信息的相关性,探讨了区域尺度基于地形因子的土壤盐碱化分异规律.结果表明:研究区土壤盐化与碱化并存,主要盐分类型为硫酸钠盐和氯化钠盐.... 在对土壤盐分实测分析的基础上,研究新疆天山北坡奇台绿洲盐碱土的分布特征同SRTM数据提取的地形信息的相关性,探讨了区域尺度基于地形因子的土壤盐碱化分异规律.结果表明:研究区土壤盐化与碱化并存,主要盐分类型为硫酸钠盐和氯化钠盐.盐分在垂直剖面上呈V型分布,硫酸盐具有明显的表聚性.在区域尺度上,地形对当前盐碱土分布的空间格局起主要作用,低于680 m高程的缓坡区为积盐区,高于740 m高程的陡坡区为碱化区.研究区的碱化是典型的脱盐碱化,盐化和碱化的演化趋势表现为明显的逆向特征,即盐分随着海拔高度的降低而增高,pH则随着海拔高度的降低而减少.地形因素对表层(0～20 cm)和中层(>20～60 cm)土壤盐分分布格局影响较大,随着深度的增加,相关性下降.高程与大部分盐分指标呈极显著相关,其对盐渍化程度、各盐分离子空间分布格局的影响作用大于坡度. 展开更多

关键词 地形 盐渍化 空间分布 奇台绿洲

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新疆尾闾盐湖滨岸盐碱土中碳酸盐的固碳效应及影响因素 被引量：4

3

作者 张芳 熊黑钢 张兆永 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期122-127,共6页

土壤碳酸盐对现代大气CO_2的截存与土壤中的硅酸盐矿物组成、盐基元素供给、有机碳含量等因子密切相关。该文结合土壤理化性质和碳同位素分馏特性,以新疆艾比湖为例,探讨了干旱区尾闾盐湖滨岸盐碱土中碳酸盐的固碳效应和影响因素,研究... 土壤碳酸盐对现代大气CO_2的截存与土壤中的硅酸盐矿物组成、盐基元素供给、有机碳含量等因子密切相关。该文结合土壤理化性质和碳同位素分馏特性,以新疆艾比湖为例,探讨了干旱区尾闾盐湖滨岸盐碱土中碳酸盐的固碳效应和影响因素,研究结果表明:1)土壤碳酸盐是干旱区最重要的碳库,艾比湖滨岸土壤碳酸盐的平均碳密度是有机碳的4.05倍;2)艾比湖滨岸盐碱土中的δ13CSCC介于-7.9‰～0.3‰之间,δ13CSCC与HCO3-存在良好的线性负相关关系,决定系数高达0.669 9,大气碳以重碳酸盐形式存在是次生碳酸盐淀积的关键环节之一;3)土壤δ13CSCC值与硅酸盐矿物阳起石、绿泥石、伊利石存在着良好的线性负相关关系,δ13CSCC值随着富Ca、Mg、Fe矿物的含量增加明显向负向漂移;4)土壤中有机碳含量越高,生物风化过程越强烈时,δ13CSCC负向漂移越大,土壤碳酸盐截存较多大气中的轻碳;当土壤含盐量超过一定程度时,有机过程受到抑制,土壤碳酸盐则截存较多大气中的重碳。因此,干旱区存在着有机-无机耦合固碳效应,提高干旱区植被覆盖,可以增加有机碳库储量,同时,经有机过程分馏转移到土壤中的CO_2可进一步促进土壤硅酸盐矿物风化,使这部分CO_2不再返回大气,而是以碳酸盐形式被长久固存。 展开更多

关键词 土壤 生态 碳 干旱区尾闾盐湖 成土碳酸盐 碳稳定同位素 分馏固碳效应

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天山北麓新人工绿洲扩张过程中的碳库格局变化与碳库迁移 被引量：3

4

作者 张芳 熊黑钢 +1 位作者 冯娟 许仲林 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第23期7862-7871,共10页

基于地面调查数据、气象数据和遥感数据分析了40年来天山北麓新人工绿洲迅速扩张对区域植被和土壤的碳库格局、碳库迁移及碳储量的影响,结果如下:1976-2016年,研究区农田面积占比从3.25%增加到40%以上,沼泽消失,水库干涸,灌丛大幅减少,... 基于地面调查数据、气象数据和遥感数据分析了40年来天山北麓新人工绿洲迅速扩张对区域植被和土壤的碳库格局、碳库迁移及碳储量的影响,结果如下:1976-2016年,研究区农田面积占比从3.25%增加到40%以上,沼泽消失,水库干涸,灌丛大幅减少,土壤盐碱化过程停止,裸盐碱地面积40年里减少近70%,新生草地在裸盐碱地上形成;2016年6月植被有效碳储量约为0.122Tg,比1976年下降了15.7%,成为一个弱的碳源;土壤碳库在干旱地区陆地生态系统碳库中占绝对主导地位,1976年研究区(0-60cm)的土壤有机碳储量为7.814Tg,其中耕地仅占4.2%,1996年土壤有机碳储量比1976年减少12.4%,呈明显碳源特征,到2016年,耕地土壤有机碳储量占比超过50%,总碳储量与1996年相比微降1.2%,土壤碳库重新趋于稳定。其中,裸盐碱地土壤碳库在向耕地、灌丛地、草地土壤碳库的迁移过程中贡献了1.265Tg的碳储量增量,草地土壤碳库在向耕地、灌丛地碳库的迁移过程中贡献了0.894Tg的碳储量增量;若维持现有耕地规模不再进行新的垦荒活动,40a垦荒造成的土壤碳库损失可以逐渐恢复并重新形成碳汇效应。 展开更多

关键词 新人工绿洲扩张 碳库格局变化 碳库迁移 天山北麓

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区域尺度河道对达里亚博依绿洲植被群落的影响 被引量：2

5

作者 张世清 安放舟 +1 位作者 师庆东 张峰 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2014年第5期236-239,共4页

研究干旱区绿洲天然荒漠植被的分布规律和制约因素,对荒漠地区的植物保护和生态恢复提供一定的理论依据,而干旱区水资源控制着荒漠河岸植被的分布格局,河流对植被的发生、发展和演变起到决定性作用。在于田县克里雅河中下游河道基础上,... 研究干旱区绿洲天然荒漠植被的分布规律和制约因素,对荒漠地区的植物保护和生态恢复提供一定的理论依据,而干旱区水资源控制着荒漠河岸植被的分布格局,河流对植被的发生、发展和演变起到决定性作用。在于田县克里雅河中下游河道基础上,应用经典统计学和相关分析法分析了达里亚博依绿洲植被群落特征同距河道远近和土壤水分数据间的相关性,探讨了区域尺度基于河流因素的植被群落特征。结果表明:距河道从近到远依次为芦苇(Phragmites australis)群落(0~200m)、柽柳(Tamarix chinensi)群落(200~800m)和胡杨(Populus euphratica Oliv)群落(800~1 700m);植物群落距河道距离与植被盖度和土壤水分呈负相关;同种植被群落植被盖度、土壤含水率与河道具有同样的相关性,而且离河道越远植被长势越差。 展开更多

关键词 达里亚博依绿洲 河道 植被群落

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基于盐(碱)生植被盖度的土壤碱化分级 被引量：28

6

作者 张芳 熊黑钢 +1 位作者 安放舟 夏倩柔 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期665-672,共8页

以土壤大面积碱化的新疆奇台绿洲为研究区,探讨了盐(碱)生植被盖度与土壤碱化指标pH、碱化度(ESP)、钠吸附比(SAR)、残余碳酸钠(RSC)、总碱度(TA)的关系。研究表明:研究区土壤存在大量的可代换性钠,碱化强烈。植被盖度与各土壤碱化指标... 以土壤大面积碱化的新疆奇台绿洲为研究区,探讨了盐(碱)生植被盖度与土壤碱化指标pH、碱化度(ESP)、钠吸附比(SAR)、残余碳酸钠(RSC)、总碱度(TA)的关系。研究表明:研究区土壤存在大量的可代换性钠,碱化强烈。植被盖度与各土壤碱化指标均呈极显著的负相关关系,其与pH的相关系数最高,达0.810,其次为ESP,植被盖度主要受土壤碱化程度的影响。以盐(碱)生植被盖度为主要依据并结合多种土壤碱化指标对研究区碱化土壤进行分级:植被盖度50%左右,pH<8.0,ESP<3%,SAR<3,为非碱化土;植被盖度10%～40%,pH 8.0～9.5,ESP 3%～35%,SAR 3～40,为碱化土;植被盖度<10%,pH>9.5,ESP>35%,SAR>40,为碱土。以植被盖度对碱化土壤的响应为依据建立的土壤碱化分级标准既拓宽了碱化土壤分级的研究视角,也符合研究区的实际情况。 展开更多

关键词 盐(碱)生植被盖度 土壤碱化指标 土壤碱化分级

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土壤碱化的实测光谱响应特征 被引量：16

7

作者 张芳 熊黑钢 +1 位作者 栾福明 卢文娟 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期55-60,共6页

通过实地定点土壤取样和光谱测量,研究了实测光谱反射率与土壤PH值之间的关系.分别采用反射率Reflectance、一阶导数FDR、倒数之对数log(1/R)和波段深度BD四种光谱指标建立对PH值的多元线性回归预测模型,并且利用验证样本集对回归模型... 通过实地定点土壤取样和光谱测量,研究了实测光谱反射率与土壤PH值之间的关系.分别采用反射率Reflectance、一阶导数FDR、倒数之对数log(1/R)和波段深度BD四种光谱指标建立对PH值的多元线性回归预测模型,并且利用验证样本集对回归模型进行了检验.结果表明:野外实测反射光谱与PH值呈良好的正相关关系,建模精度最高,R2可达0.873,具有快速、高精度估算土壤碱化程度的潜力,既符合野外实际环境,也利于今后同遥感影像进行对应分析.光谱倒数之对数(lg(1/R))的建模精度略低于实测反射率建模精度,因此对实测光谱进行倒数之对数计算对于提高估算精度作用不大.而光谱微分法(FDR)和波段深度(BD)的模型判定系数分别为0.728和0.648,预测效果不理想. 展开更多

关键词 实测反射率 土壤碱化 奇台绿洲

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实测反射率与影像反射率对土壤碱化预测的对比分析 被引量：10

8

作者 张芳 熊黑钢 +1 位作者 龙桃 卢文娟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期227-232,共6页

以新疆奇台绿洲碱化土壤及其可见光/近红外光谱反射率为研究对象,通过实地定点土壤取样和光谱测量,将碱化土壤的实测反射率与同期获取的TM影像反射率相对照,分析二者与土壤pH值的关系,分别建立对土壤pH值的多元线性回归预测模型并对模... 以新疆奇台绿洲碱化土壤及其可见光/近红外光谱反射率为研究对象,通过实地定点土壤取样和光谱测量,将碱化土壤的实测反射率与同期获取的TM影像反射率相对照,分析二者与土壤pH值的关系,分别建立对土壤pH值的多元线性回归预测模型并对模型精度进行后验差检验。结果表明:研究区土壤pH值与反射率呈极显著的正相关关系,pH值增加,反射率随之增加,以板结为特征的碱化土壤对光谱具有良好的响应特性。实测反射率与影像反射率对研究区碱化土壤均具有良好的监测潜力。实测反射率预测pH值的模型精度较高,其预测精度主要受地表板结程度的影响。植被对TM反射率预测精度的影响较大,直接用TM反射率预测pH值精度较低,去除植被影响后,其预测模型等级与实测反射率预测模型等级接近,均达到良。 展开更多

关键词 土壤碱化 实测反射率 TM影像反射率 光谱响应特征

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基于高光谱数据预测土壤碱化程度最佳模型及其影响因素的研究 被引量：5

9

作者 王凯龙 熊黑钢 张芳 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期544-549,共6页

为快速准确地估测土壤碱化程度，对实测波段范围为400～900nm的土壤光谱数据进行了波段差、波段比、波段归一化3种预处理，采用偏最小二乘法（PLSR）建立了不同波段范围的土壤pH的预测模型，并利用测试集数据对模型进行精度检验。结果... 为快速准确地估测土壤碱化程度，对实测波段范围为400～900nm的土壤光谱数据进行了波段差、波段比、波段归一化3种预处理，采用偏最小二乘法（PLSR）建立了不同波段范围的土壤pH的预测模型，并利用测试集数据对模型进行精度检验。结果表明：采用归一化、波段比2种方式对原始光谱进行预处理，可有效地增强光谱与土壤pH的相关性，并抑制干扰信息，其中归一化最优。虽然可见光波段范围（400～750nm）所建立的预测模型与全波段（400～900nm）预测模型序相同，但其RMSEP比全波段减少了0．059，RPD提高了0．2，说明该波段范围包括了反映土壤pH的大部分信息，是建立其预测模型的优势波段。因此，利用可见光波段的光谱数据，采用归一化预处理可以具有较好稳定性和预测能力地预测土壤pH的最佳模型（R2=0．90，RMSECV=0．104）。 展开更多

关键词 实测光谱 土壤PH 最佳波段

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艾比湖滨岸盐碱土中碳酸盐的XRD衍射特征与微观形态分析 被引量：6

10

作者 张芳 张伟杰 +2 位作者 丁彦彦 赵忠国 葛浩 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3893-3899,共7页

结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)方法,对现代盐湖沉积环境下,新疆艾比湖滨岸盐碱土中碳酸盐的分布特征、存在形式以及与其他土壤原生、次生矿物之间的关系进行探讨,结果表明:艾比湖滨岸盐碱土中的原生矿物主要是石英... 结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)方法,对现代盐湖沉积环境下,新疆艾比湖滨岸盐碱土中碳酸盐的分布特征、存在形式以及与其他土壤原生、次生矿物之间的关系进行探讨,结果表明:艾比湖滨岸盐碱土中的原生矿物主要是石英和长石,粘土矿物主要为绿泥石和伊利石,土壤矿物的风化程度顺序为北部>西部>东部,西部样点的现代盐湖化学沉积作用最为显著,北部样点则生物风化过程十分强烈;XRD方法和气量法分别测得的碳酸盐含量之间呈极显著正相关关系,判定系数R^2达0.640 9。当盐碱土中含有较高的绿泥石时,碳汇潜力会增加,同时,XRD方法对碳酸盐相对含量的鉴定误差也明显增加,衍射峰形变得复杂,碳酸盐含量明显被低估,低估原因可能与有机质含量高导致的弥散散射增加及粘土矿物含量高使得类质同象现象增加有关;西部和北部土壤矿物溶蚀强烈,石膏以纤维状或长柱状晶体分散或放射状分布于方解石晶体之间,方解石则以异质成核形式呈颗粒状或片状在其他矿物或底质表面生长,表现为次生碳酸盐形貌特征。 展开更多

关键词 盐碱土碳酸盐 XRD衍射光谱 SEM-EDS微观形态分析 艾比湖现代盐湖沉积

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应用数字照片估算土壤pH的研究 被引量：3

11

作者 王凯龙 熊黑钢 张芳 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期771-776,共6页

土壤碱化严重威胁干旱区农牧业的发展,传统碱化程度的测定为破坏性取样和实验室分析。为验证利用普通数码相机的可见光光谱快速准确的估测土壤碱化程度的可行性,以土壤pH、野外实测数字照片、端元光谱数据为基础,分析了颜色空间(RGB,HLS... 土壤碱化严重威胁干旱区农牧业的发展,传统碱化程度的测定为破坏性取样和实验室分析。为验证利用普通数码相机的可见光光谱快速准确的估测土壤碱化程度的可行性,以土壤pH、野外实测数字照片、端元光谱数据为基础,分析了颜色空间(RGB,HLS,CIEL*a*b*)各参数与土壤pH的相关性,采用偏最小二乘法(PLSR)分别建立了三种颜色空间预测土壤pH的定量模型,并比较了照片数据与端元光谱数据所建立的模型精度的差异。结果表明:三种颜色空间中,虽然大部分参数与土壤pH间均达到了极显著相关水平,但CIEL*a*b*空间各参数与土壤pH的相关性最高,预测模型判定系数R2最高(0.795),并且RMSECV最低(0.084)。预测集也说明了该模型具有较好的精度和稳定性(R2=0.781,RMSEP=0.158)。由于CIEL*a*b*颜色空间各参数间数据冗余小,又避免了RGB空间各参数数值会受设备影响的不足。因此,利用其定量提取土壤碱化信息具有一定优势。数字照片数据与端元光谱数据所建立的预测土壤pH定量模型精度无显著差异。因此,数字照片具有提取土壤碱化信息的潜力。 展开更多

关键词 数字照片 端元光谱 偏最小二乘法(PLSR)

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