基于遥感的黄河源区土壤水分时空格局及其影响因子研究

发布时间：2017-04-01 17:04

  本文关键词：基于遥感的黄河源区土壤水分时空格局及其影响因子研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：黄河源区是黄河流域水文循环的起始地,是青藏高原地区高寒湿地主要分布地区之一,也是三江源国家自然保护区的重要组成部分。为了揭示黄河源区生态环境变化对源区水分循环的影响,加深对黄河源区土壤水分主要影响因子的深入认识,本研究以黄河源区为研究区域,以遥感观测为主要手段,结合野外实地观测以及长时间序列的站点资料,综合分析了黄河源区2000—2010年的土地覆被变化的时空格局特征、区域水热格局时空差异特征和土壤水分的时间变化趋势及空间异质性。同时,从土地利用、植被覆盖度以及气候等三个方面,分别探究了不同因子对黄河源区土壤水分的影响。研究结果表明:(1)2000—2010年,黄河源区土地覆被类型一直以草地为主,大多数草地呈退化的趋势;近11年的草地变化轨迹中,草地恢复类面积远小于草地退化类面积,土地覆被状况相对较好的地区主要分布在东南区域,西北部区域土地覆被状况相对较差。(2)整个研究时间段内,黄河源区的年均和四季气温均呈波动上升趋势,春季的增温趋势最为显著;年均与四季气温的空间分布基本一致,均为由东向西逐渐降低,变化速率由北向南逐渐增大。黄河源区降水量同样呈波动上升趋势,但近30年来降水量变化并不显著,夏季的降水量增加趋势最为显著。从空间分布来看,降水量由北向南减少。(3)经过验证,降尺度后1km空间分辨率的黄河源区土壤水分改善了ECV土壤水分产品的空间分异格局的描述能力。2000—2010年,黄河源区年均和四季土壤水分均呈上升趋势,夏季和秋季的土壤水分增加趋势最为显著,土壤水分值按季节排序总体表现为夏季秋季春季冬季;在整个研究时间段内,黄河源区年均土壤水分的空间分布基本一致,均为由西北到东南逐渐上升。(4)在1~25km的空间尺度变化范围内,土壤水分均表现为弱变异性。同时,土壤水分的变异系数随着空间尺度的增大而增大,并在空间尺度较小时变异系数增加较快,随着空间尺度的增大,变异系数逐渐趋于平缓,并且不同空间尺度下不同覆盖度草地的土壤水分变异系数的变化范围及稳定变异值均有差异。(5)不同的地表覆被类型对地表土壤的含水量的影响不同,差异较大,高覆盖度草地下的土壤水分含量最高。在未变化类轨迹下,黄河源区土壤表层含水量随着草地覆盖度的增加而增加,且覆盖度越高,土壤水分的年均增加幅度越大。在草地恢复类轨迹下,土壤水分大小排序为高覆盖度草地低覆盖度草地中覆盖度草地,三者均呈上升趋势,但上升幅度的大小有差异,表现为中覆盖度草地高覆盖度草地低覆盖度草地。在草地退化轨迹下,土壤水分值大小排序为中覆盖度草地灌丛低覆盖度草地沙地、戈壁与裸地,土壤水分值均有上升,但与草地恢复类轨迹下的土壤水分上升幅度有明显的差距。(6)地表植被覆盖度的大小直接影响了地表土壤的蓄水能力,地表土壤的水分含量随着植被覆盖度的增加而升高。草甸和草原均有很好的地表土壤蓄水能力,但二者的土壤蓄水能力的大小有所差异,草甸的土壤含水能力大于草原的土壤含水能力。(7)在年际尺度,黄河源区年均土壤水分与年均气温的相关性极显著,与年均降水量的相关性不显著,其中,春季气温和夏季降水与年均土壤水分为极显著正相关。在季节尺度,各季节影响土壤水分的气候因子各有不同,春季的关键影响因子为春季气温,夏季和秋季的主要影响因子均为春季气温和夏季降水,而冬季没有主要影响因子,即气温和降水量对冬季土壤水分均影响不大。
【关键词】：遥感 土壤水分 时空格局 影响因子 黄河源区
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S152.7;S127
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意义13-14
• 1.2 国内外研究进展14-16
• 1.2.1 土地覆被变化（LUCC）14-15
• 1.2.2 土壤水分15-16
• 1.3 研究目标与内容16-18
• 1.3.1 研究目标16-17
• 1.3.2 研究内容17-18
• 1.4 研究方法及技术路线18-20
• 1.4.1 研究方法18
• 1.4.2 技术路线18-20
• 第二章 数据与方法20-27
• 2.1 研究区概况20-21
• 2.2 数据来源21-23
• 2.2.1 土地覆被数据21-22
• 2.2.2 气象数据22
• 2.2.3 土壤水分原始数据22-23
• 2.2.4 归一化植被指数（NDVI）和地表温度（LST）数据23
• 2.2.5 降尺度土壤水分（SSM）验证数据23
• 2.3 研究方法23-27
• 2.3.1 土地覆被状况指数23-24
• 2.3.2 土地覆被变化轨迹24
• 2.3.3 相关性分析24-25
• 2.3.4 一元线性回归趋势线分析25
• 2.3.5 遥感提取土壤水分数据降尺度25-27
• 第三章 土地覆被变化时空格局分析27-38
• 3.1 土地覆被时间变化特征27-34
• 3.1.1 不同时期土地覆被空间格局27-28
• 3.1.2 土地覆被变化趋势28-29
• 3.1.3 不同时期土地覆被转类途径、面积及幅度29-32
• 3.1.4 土地覆被变化轨迹的时序特征32-34
• 3.2 土地覆被空间分异特征34-38
• 3.2.1 土地覆被状况指数及其变化率分析34-36
• 3.2.2 土地覆被变化轨迹空间特征36-38
• 第四章 区域水热格局时空差异特征38-47
• 4.1 气温变化特征38-42
• 4.1.1 年、季平均气温的时间变化特征38-39
• 4.1.2 年、季平均气温的空间变化特征39-42
• 4.2 降水量变化特征42-47
• 4.2.1 年、季降水量的时间变化特征42-44
• 4.2.2 年、季降水量的空间变化特征44-47
• 第五章 土壤水分时间变化趋势及空间异质性47-57
• 5.1 土壤水分降尺度数据验证47-48
• 5.2 土壤水分时间变化特征48-51
• 5.2.1 土壤水分的年际变化特征48
• 5.2.2 土壤水分的季节变化特征48-51
• 5.3 土壤水分空间分异特征51-57
• 5.3.1 土壤水分年际变化空间分异特征51-52
• 5.3.2 土壤水分季节变化空间分异特征52-55
• 5.3.3 不同空间尺度下土壤水分变异特征55-57
• 第六章 土壤水分时空分布的影响因子分析57-69
• 6.1 不同土地覆被类型下的土壤含水量变异57-63
• 6.1.1 不同地类下的土壤水分时间变化差异57-59
• 6.1.2 不同土地覆被变化轨迹下的土壤水分差异59-63
• 6.2 植被覆盖度变化对土壤水分的影响63-64
• 6.3 气候因子变化对土壤水分的影响64-69
• 6.3.1 年、季气候因子与土壤水分的相关性分析64-66
• 6.3.2 年、季气候因子与土壤水分的相关性空间差异66-69
• 第七章 结论与展望69-72
• 7.1 主要结论69-71
• 7.2 展望71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-77
• 作者简介77-78
• 导师简介78

【参考文献】

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1 刘明辉;黄河流域土壤表层水分时空变化研究[D];西北农林科技大学;2011年

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本文编号：280958