中国区域多源土地覆被遥感产品精度分析与验证

国家及区域尺度的土地覆被信息对于解决环境演变、生物多样性保护、生态系统评价及环境建模等一系列问题起着至关重要的作用。该文以中国科学院CHINA2000数据为参考,从国家尺度比较了当前全球4种土地覆被遥感产品的分类精度,以便解释验证数据与参考数据在空间及专题上的一致性和异质性。结果表明:与参考数据相比,4种遥感产品的土地覆被类别的空间分布,从整体上表现出较高的一致性,但在局部区域差异性较大,特别是在景观异质性较强的西南和东南地区;GLC2000遥感产品从相关系数和总体精度方面都表现出与参考数据较好的一致性,其相关系数为0.92,总体精度为55.86%,GLOBCOVER产品则表现出与参考数据较差的一致性;4种产品与参考数据在空间上表现出明显的混淆现象,混淆主要发生于林地、灌木、草地和耕地之间,这表明粗空间分辨率遥感产品在识别叶类土地覆被类型的能力上仍需要改进,该文为中国用户合理利用遥感产品提供了科学合理的依据。     

区域农业系统自尺度与国家尺度上的协调度评价——以河北省曲周县为例

本文构建了区域农业系统协调度评价理论和指标体系,研究了区域农业系统协调度状况,分析了区域农业系统发展存在的问题,并提出了区域农业协调发展建设性建议.选取1995～2003年资料,从自尺度和国家尺度对河北省曲周县区域农业系统进行了协调度计算分析.研究结果表明:在自尺度上,曲周县区域农业系统及社会子系统以失调为主,生态子系统中期协调,前后期失调,经济子系统后期协调,前期失调;在国家尺度上,曲周县区域农业系统及其子系统均失调.表明在国家尺度上,区域农业系统与子系统的协调度较自尺度普遍降低,反映了曲周县农业系统在经济发展、社会发展和生态环境保护3方面国家尺度下处于较低水平,应加快促进系统的协调发展.     

传统村落空间分布下的多尺度特征及影响因素分析——以广东省263个传统村落为例

为探究传统村落空间分布与自然和社会经济要素之间的关联性,以广东省263个传统村落为研究对象,采用最近邻指数、核密度估计和Moran′s I指数等GIS空间分析方法,对广东省传统村落空间分布格局进行多尺度分析,并进一步揭示其分布特征的影响因素。研究表明：广东省传统村落在空间分布上呈现出不均衡性,从省域尺度上来看,广东省传统村落在空间上整体呈现出以“粤东北—粤中部—粤西北”为中心的高密度聚集区;从市域尺度上来看,广东省传统村落主要形成以梅州市、佛山市和清远市为核心的高密度集聚区;从自然和社会经济条件上来看,除了地形、海拔以及河网发育程度影响着传统村落的空间分布格局,交通便利度以及社会经济发展水平对传统村落空间布局和遗存也会产生直接影响。该研究能为广东省传统村落保护与开发和乡村振兴发展提供科学依据和理论参考。     

高寒区多源降水产品精度与水文模拟效果评估——以雅鲁藏布江流域和拉萨河流域为例

卫星降水产品在缺资料地区开展水文气象研究及径流模拟中发挥着至关重要的作用,然而卫星降水产品的精度可能会影响径流模拟效果。采用多种统计指标和VIC水文模型综合评估5种卫星降水产品(CMORPH-BLD、GSMaP＿Gauge、CMFD、MSWEP和PERSIANN-CDR)在雅鲁藏布江流域的精度和拉萨河流域的水文模拟效果。结果表明：(1)CMORPH＿BLD和GSMaP＿Gauge在少雨季存在低估,CMFD在少雨季与观测值具有很好的一致性。MSWEP和PERSIANN-CDR在多雨季和少雨季存在高估。降水量方面,CMORPH-BLD和CMFD均较为接近观测值,其他降水产品存在不同程度的高估。(2)日尺度上,除CMFD外其他卫星降水数据与观测值具有较小的相关性(0.26～0.45),CMORPH-BLD和CMFD和观测值具有较好的一致性,CMFD和MSWEP探测小降水事件(0.1,0.5,1 mm/d)的能力优于GSMaP＿Gauge。各卫星降水产品在探测强降水(2,5,10 mm/d)方面能力不足。日降水2 mm/d的降水阈值为各分类指数的变化点。(3)月尺度上,各降水产品与观测值具有很...     

FY-3B/3C和AMSR2土壤含水量产品在锡林郭勒草原地区的适用性评价

土壤表层含水量存在于陆-气界面,是模拟全球水文、能源和碳循环及其相互作用的一个重要变量,对于气候和地球系统研究至关重要。为了评价风云三号B星（FY-3B）、风云三号C星（FY-3C）、先进微波扫描辐射计（AMSR2）土壤含水量产品在锡林郭勒草原以及不同土地覆盖类型的精度和适用性,本文基于2014-2019年生长季的地面观测数据,应用时间序列相关性（R）、均方根误差（RMSE）、平均偏差（Bias）和无偏均方根误差（ubRMSE）分析了这三种网格产品的可靠性。结果表明：（1）在日尺度上,FY-3B和FY-3C土壤含水量产品高估了陆地表层含水量,AMSR2低估了土壤含水量;各项评价指标表明三种土壤含水量产品均能够捕捉锡林郭勒草原表层土壤含水量的时间变化趋势。（2）在月尺度上,与AMSR2相比,FY-3B和FY-3C土壤含水量产品的月度分布与实测土壤含水量分布较为一致。（3）在生长季尺度,3种卫星土壤含水量产品能够反映各草原亚型的土壤含水量状况;FY-3B和FY-3C土壤含水量产品在植被覆盖较高的地区适用性较好,AMSR2在植被覆盖较低的地区可靠性较好,3种产品在监测土壤含水量方面具有互补功...     

辽宁省生长季CLDAS土壤相对湿度产品的评估检验

基于辽宁省2020年生长季(5-10月)逐日自动土壤水分站观测资料,利用相关系数(r)、均方根误差(RSME)、平均绝对误差(MAE)和偏差(ME)等统计评估指标对0-10cm、0-20cm和0-50cm层次的CLDAS(中国气象局陆面数据同化系统)土壤相对湿度产品在辽宁省的模拟表现进行评估检验,以确定其在辽宁省的适用性。结果表明,3个土壤层次的CLDAS土壤相对湿度模拟结果与观测值在时间尺度上存在趋势一致性,具有显著的正相关。生长季内辽宁省CLDAS平均土壤相对湿度模拟结果整体偏高,CLDAS对土壤相对湿度在60%～90%之间的模拟效果较好,对偏湿状态(RSM>90%)和偏干状态(RSM<60%)的模拟效果欠佳。3个层次的CLDAS土壤相对湿度模拟结果与观测值存在一致的空间变化趋势,总体呈西低东高趋势分布。CLDAS土壤相对湿度模拟结果与观测值呈显著正相关关系,0-20cm和0-50cm层次上全省大部地区相关系数超过0.8。误差评估结果在全省范围内的分布趋势一致,辽宁东部、南部和西部的误差较小,北部和中部的部分地区误差较大,在康平—彰武—新民—台安一线出现误差异常高值区。...     

CLDAS融合土壤湿度产品在东北地区的适用性评估及订正

通过计算CLDAS的0-20cm土壤相对湿度融合产品与农业气象观测站逐旬10cm土壤相对湿度观测值的相关性和偏差,综合分析CLDAS在东北地区的适用性。结果表明：CLDAS融合土壤相对湿度能较合理地反映东北地区10cm深度土壤相对湿度的空间分布,但是在对极值的描述上有所欠缺,其中CLDAS对辽宁西部和黑龙江西南部的土壤相对湿度模拟偏高较明显,而在黑龙江的东北部地区对实际土壤相对湿度的模拟偏低;总体上,CLDAS融合土壤相对湿度资料在东北地区的适用性由西南向东北方向递减,在吉林和辽宁省的适用性更好。回归订正和7旬滑动平均订正法对CLDAS产品的误差订正表明,订正结果大大提高了CLDAS产品的精度,其订正后产品可以应用于土壤湿度干旱监测业务。     

不同深度土壤水分同化产品在川西高原的应用

[目的]评估不同深度土壤水分同化产品的适用性,为川西高原有关气候变化、生态环境建设等研究提供土壤水分数据选择的科学依据.[方法]以气象自动观测站的土壤水分值作为参考,评价了中国气象局陆面同化系统CLDAS-V 2.0和全球陆面同化系统GLDAS-Noah土壤水分产品在川西高原的精度,并分析了土壤水分产品对降水过程的反应...     

大连市丘陵区不同植被类型下土壤水分与养分状况

研究了大连市石门山丘陵区灌木丛、针叶林和阔叶林三种不同植被类型条件下的浅层土壤水分和养分状况。结果表明:土壤含水率变化在10%～20%之间,阔叶林样地土壤含水率全年波动较大,灌木丛样地次之,针叶林最为稳定。土壤养分含量的变化除速效磷表现为灌木丛阔叶林针叶林外,有机质、速效钾、硝态氮和铵态氮都表现为阔叶林灌木丛针叶林。从空间角度来看,各样地山顶、山腰和山底土壤水分和养分变化不尽相同,但各自差别并不明显。不同植被类型对土壤养分含量存在显著影响,其变化基本符合随植被演替阶段提高而升高的规律。总的来看,植被恢复对土壤质量有着明显的改善作用。     

Annual and seasonal variations of Q10 soil respiration in the sub-alpine forests of the Eastern Qinghai-Tibet Plateau, China

The annual and seasonal variations in the temperature sensitivity of soil respiration (Rs) were assessed through continuous measurements during the 2004-2006 growing seasons using chamber-based techniques in two sub-alpine forest ecosystems in the Eastern Qinghai-Tibet Plateau, China. The study sites were 40-year-old spruce plantations (Picea asperata) (FSPF) and Faxon Fir Primary Forest (FPF). Our results showed that Q_10, regardless of site origin, exhibited a strong seasonal and annual variation pattern, and decreased with soil temperature increase. Estimated Q₁₀ values ranged between 1.16 and 24.3. The maximum, annual, mean Q₁₀ values remained consistent over 3 years, while the highest Q₁₀ values (7.01 in FSPF and 6.39 in FPF) occurred in 2005 (for all sites). There was no significant difference observed among Q₁₀ values between the two forest types in each year (2004-2006) (p = 0.07). Q₁₀ values were fitted well with data of soil temperature using linear regression models, while the correlation between Q₁₀ and soil moisture was not significant (p > 0.1). This study suggested that soil temperature was the dominant factor influencing Q₁₀ values, while soil moisture was a potential contributor to the annual and seasonal variations of Q₁₀ in a sub-alpine forest. Due to the complexity of correlation between Rs and soil moisture, Q₁₀ values derived from annual and seasonal patterns of R_S should be used with caution when predicting future soil CO₂ emissions under conditions of global warming.     

青藏高原中部BJ站土壤湿度不同时间尺度的变化

青藏高原土壤湿度的时空变化在高原能水循环中起着重要作用。利用GAME-Tibet期间观测的青藏高原中部BJ站2001年1月1日~2005年12月31日00:00~230:0逐时高分辨率土壤湿度资料,分析了4~210 cm深度土壤湿度的日、季节和年际等不同时间尺度的变化特征。结果表明:(1)4 cm深度土壤湿度日变化显著2,0~210 cm深度土壤湿度日变化微弱;土壤湿度日振幅随土壤深度的增加逐渐衰减,但在210 cm深度又出现增加的趋势;4 cm、20 cm、60 cm、100 cm1、60 cm和210cm深度土壤湿度的平均日振幅分别为0.97%、0.22%、0.03%、0.01%、0.01%和0.03%。(2)根据土壤湿度在时间尺度和垂直剖面上的变化特征,将土壤湿度年内的变化过程划分为积累期(3~8月)、衰减期(8~12月)和相对稳定期(12~3月)3个阶段。(3)2001~2005年,BJ站4 cm、20 cm、60 cm、100 cm和160 cm深度土壤湿度8月的平均值表现为线性增加的趋势,210 cm深度土壤湿度8月的平均值则呈现出线性减小的趋势;湿季,土壤湿度显著地受到降水的影响,干季,土壤湿度主要受土壤温度的影响。     

基于多元回归的黄土沟壑区小流域土壤水分空间模拟

以延河流域羊圈沟为研究对象,基于土壤水分空间自相关理论,在土壤水分环境影响因子多元回归基础上,建立了土壤水分空间化模型,并探讨了土壤水分空间分布特征。结果表明:研究区内土壤水分空间分布具有正相关性,且相关性显著,在空间上表现为聚集状态;表层土壤水分与植被覆盖度、高程、坡度、地表粗糙度、地形起伏度和地表切割程度等因素密切相关,且与地表切割程度呈正相关关系,而与植被覆盖度、高程、坡度、地表粗糙度以及地形起伏度因子呈负相关;与普通克里格(OK)、反距离加权(IDW)、径向基函数(RBF)和全局多项式(GPI)的土壤水分空间内插方法相比,多元回归+普通克里格方法(MROK)的拟合程度最高,是表层土壤水分空间化较好模型;土壤水分空间分布格局明显,主要表现为西部和东北部土壤水分含量低,东南部土壤水分含量高。该研究揭示了土壤水分环境因子相关性及空间分异规律,对区域生态文明建设具有一定的促进意义。     

黄土高原沟壑区苹果园土壤剖面水分及矿质氮分布特征

面对苹果园大量施肥带来的潜在环境问题,在黄土高原沟壑区典型流域,分别选取不同树龄和地貌类型的苹果园,分析土壤水分含量和土壤矿质氮在土体剖面中的变化,为促进该流域农业发展提供相关数据支持。在陕西长武县王东沟流域,分别选取不同树龄(14,18,23,28,32树龄)和地貌类型(塬、梁、坡地)的果园,用直径为4 cm的土钻,在每株果树周围距离树干1 m处,采集15个不同样地0—400 cm土层样品,12个果园样地0—600 cm土层样品,分别测定土壤水分、硝态氮、铵态氮含量。结果表明:随着树龄的增加,0—600 cm土壤含水量和贮水量出现明显下降,尤其在300—600 cm处,不同树龄果园贮水量差异显著(P<0.05),贮水量大小表现为18树龄>23树龄>32树龄。流域内各树龄果园各土层铵态氮含量均较低,对矿质氮在土体中的分布基本不构成影响;硝态氮含量较高,矿质氮在土壤中的分布主要受其影响。各果园不同树龄600 cm以上土层硝态氮含量变化幅度较大,且硝态氮主要分布在土层深处。坡地果园18,23,32树龄0—200 cm土层硝态氮累积总量分别占0—400 cm土层累积总量的50%,41%和38%,表现出土壤硝态氮随树龄的增长而向深层累积的趋势。3种地貌类型下硝态氮累积量都表现出随果园树龄增长而增加的特点。黄土高原沟壑区果园土壤深层干燥化和硝态氮累积现象明显,而且随着果园树龄的增加趋于严重。     

护坡拦蓄保水措施对三峡地区坡地土壤水分含量及玉米的影响

通过大田试验,研究护坡拦蓄保水措施对三峡地区坡地玉米农艺性状、产量及土壤含水量的影响。结果显示：在玉米全生育期,护坡拦蓄保水能明显降低地表径流量,增加土壤存留量,与对照区相比,拦蓄能力为总降水量的5．1％,保水能力提高了42．2％;各层土壤平均重量含水量比对照区高4．9个百分点;在相同的肥力梯度条件下,护坡拦蓄保水措施使玉米地径增大0．2～0．4cm,苗高增加14．5～49．9cm,叶片数增加1片,最大叶片长度增长2．2～8．8cm。护坡拦蓄保水具有明显的增产效应,在不施肥、低肥、高肥、特高肥条件下,分别增产85．9％、21．4％、10．9％和5．1％。护坡拦蓄保水措施对玉米千粒重影响不大,但与施肥水平有关,表现为低肥〈高肥〈特高肥,其千粒重依次为362±1g、370±1g和381±1g。