气候变化下的玛纳斯河流域土壤盐渍化动态演变研究

发布时间：2017-08-22 23:36

  本文关键词：气候变化下的玛纳斯河流域土壤盐渍化动态演变研究

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【摘要】：土壤盐渍化是制约我国西北干旱半干旱地区农业生产力和生态环境的重大环境问题,是社会繁荣和经济发展限制条件。在土壤盐渍化形成和发展的诸多影响因素中,地表蒸散发作为对土壤盐分分布影响的综合气候指标,是分析气候变化对土壤盐分时空分布影响的主要方法。通过对1990年—2015年间玛纳斯河流域土壤盐分含量和地表蒸散发量的模拟,分析流域内土壤盐分和地表蒸散发的时空变化特征;对两者的变化的相关性分析,得出流域内气候变化对土壤盐分时空分布的影响。本研究利用野外采样数据和遥感影像构建玛纳斯河流域地表盐分定量反演公式,得到玛纳斯河流域1990年至2015年的地表土壤盐分含量分布;采用SEBS模型和气象站点数据计算得到研究区1990年至2015年的地表蒸散发量分布,两者的反演精度均满足研究的要求;通过两者在流域内以及不同土地利用类型上变化的相关关系,分析气候变化对土壤盐分时空分布影响。主要结论有:(1)玛纳斯河流域土壤盐渍化主要分布在流域的中部和北部区域,在流域中部盐渍化土壤呈带状分布,且主要位于奎屯市、玛纳斯县以及农八师的141、142、144团境内,而在北部,盐渍化土壤主要分布与玛纳斯湖周围并向古尔班通古特沙漠延伸。盐渍化土壤面积变化总体上有两次急速递减,第一次为1995年至2000年间,盐渍化总面积降低了17.42%;面积变化集中在重度盐渍化区域;第二次在2010年至2015年间,面积变化主要集中在中度盐渍化区域,轻度盐渍化区域面积也稍有降低。(2)玛纳斯河流域年内月总蒸散量变化呈倒U字形。对比不同月份地表蒸散发均值差异性明显看出4月、6月的蒸散发量要大于8月、10月的蒸散发量。空间分布上,在中部灌区内地表蒸散发量受农作物生长需水量的变化而变化,蒸散发量最大月份出现在8月份,平均值在25.12mm;对于北部沙漠地区可以看出其一年内的蒸散发量变化不大。1995年至2015年间,蒸散量均值增加了3.3mm,增幅达1.5%。(3)1995--2015年非盐渍化地转为其他地类与地表蒸散发量显著性最高,其中非转重的相关性高达0.67。重度盐渍化转为其他地类与地表蒸散发量呈负相关,重度盐渍化区域转为非盐渍化区域的相关性最高,达到-0.757。蒸散发能力的强弱一定程度上决定了一个区域内土壤盐分聚集表层的速率。蒸散发量的增加与土壤盐渍化程度的加深有一下的正相关性,灌区内水分供给相对充裕,蒸发和蒸腾作用将土壤和植被中水分带走,水中可溶性盐便留在表层土壤中,导致地表盐分的累积。
【关键词】：气候变化 土壤盐渍化 地表蒸散发 时空分布
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S156.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状分析11-14
• 1.2.1 土壤盐渍化信息遥感定量反演的研究进展11-13
• 1.2.2 气候变化对土壤盐渍化的影响研究进展13-14
• 1.3 研究目的和内容14-16
• 1.3.1 研究目的14
• 1.3.2 研究内容14
• 1.3.3 技术路线图14-16
• 第二章 研究区概况与数据处理16-20
• 2.1 研究区概况16
• 2.2 野外数据采集与处理16-18
• 2.2.1 土壤样本采集16-17
• 2.2.2 野外光谱数据采集17-18
• 2.2.3 土壤样本处理18
• 2.2.4 野外光谱处理18
• 2.3 遥感影像收集与处理18-19
• 2.3.1 遥感数据收集18
• 2.3.2 遥感数据处理18-19
• 2.4 气象数据收集19-20
• 第三章 模型与方法20-28
• 3.1 SEBS模型20-25
• 3.1.1 SEBS模型介绍20-24
• 3.1.1.1 模型框架20-24
• 3.1.2 SEBS模型在研究区应用的不足和改进24
• 3.1.3 日月年地表蒸散发量计算24-25
• 3.2 随机森林算法25-28
• 3.2.1 随机森林算法介绍25-26
• 3.2.2 基于随机森林的遥感影像分类26-28
• 第四章 玛纳斯河流域土壤盐分遥感反演及其分布特征28-38
• 4.1 盐渍化土壤光谱数据采集与分析28-31
• 4.1.1 理化性质特征28-30
• 4.1.2 光谱特征30-31
• 4.2 土壤盐分遥感反演31-34
• 4.2.1 土壤盐渍化评价指标选取31-32
• 4.2.2 基于RS的土壤盐渍化程度评价模型构建与分析32-34
• 4.3 玛纳斯河流域土壤盐渍化分布特征34-36
• 4.4 不同时期玛纳斯河流域地表盐分时空分布36-38
• 第五章玛纳斯河流域蒸散发对气候变化的响应38-52
• 5.1 流域蒸散发的遥感反演38-47
• 5.1.1 地表蒸散发反演流程38-39
• 5.1.2 地表参数反演39-44
• 5.1.3 蒸散发的反演与验证44-47
• 5.2 蒸散发对气候变化的响应特征分析47-52
• 5.2.1 基于流域气象站点的蒸散发响应特征47-49
• 5.2.2 基于流域空间分布的蒸散发响应特征49-52
• 第六章 玛纳斯河流域蒸散发变化对土壤盐分分布的影响52-58
• 6.1 地表蒸散发与土壤盐分相关性分析52-53
• 6.2 不同蒸散发下垫面类型对土壤盐渍化分布的影响53-55
• 6.2.1 不同蒸散发下垫面类型的蒸散发量分布53-54
• 6.2.2 不同蒸散发下垫面类型的地表盐分分布54-55
• 6.3 盐渍化空间变化与地表蒸散发的相关性分析55-58
• 第七章 总结与展望58-62
• 7.1 主要结论58-59
• 7.2 工作的不足与展望59-62
• 参考文献62-70
• 致谢70-71
• 作者简介71-72
• 导师评阅表72

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本文编号：721749