新疆典型蝗虫适生区分布预测

新疆草原面积广阔,农牧业地位突出,蝗灾对当地经济、生态威胁很大,近年新疆极端天气日渐频发,蝗灾监测与防治任务艰巨。以意大利蝗、西伯利亚蝗和亚洲飞蝗为代表的蝗虫数据为基础,综合考虑对蝗虫各生命周期有重要影响的环境因素,运用BIOCLIM模型、领域模型（DOMAIN）、马氏距离模型（MAHAL）、广义线性模型（GLM）、随机森林模型（RF）、提升回归树模型（BRT）、支持向量机模型（SVM）、最大熵模型（MaxEnt）等八种经典物种分布模型及集成模型对新疆典型蝗虫适生区展开了预测。结果表明：（1）不同模型对新疆典型蝗虫适生区预测存在差异,其中DOMAIN最差（曲线下面积（AUC）=0.688,真实技巧统计（TSS）=0.301）,而提升回归树（BRT）最佳（AUC=0.920,TSS=0.910）,基于BRT、SVM和MaxEnt 3个集成模型预测的新疆蝗虫适生区可靠性更高;（2）新疆典型蝗虫不同等级适生区面积约56.844万km²,占新疆总面积的36%,其中高适生区面积16.568万km²;（3）新疆典型蝗虫适生区主要集中于北疆阿勒泰、塔城地区,此外东部哈密地区及南疆绿洲边缘地带亦有分布。研究可为新疆草原工作部门推进蝗虫监测防治工作提供支持。     

1963-2012年新疆棉花需水量时空分布特征

研究基于新疆地区54个国家基本气象站1963-2012年的逐日气象资料,采用联合国粮食与农业组织FAO推荐的Penman-Monteith公式及作物系数法,计算了近50年来新疆棉花全育期和各生长阶段需水量。并利用线性趋势估计、MK检验、空间插值法对农作物全育期及各生长阶段需水量年际变化趋势和空间分布特征进行分析。结果表明：1）1963-2012年,新疆54个气象站棉花全育期平均需水量为759 mm,各站变化范围为555-1205 mm,差异明显。其空间分布整体呈现西北向东南递增、南疆大于北疆、东部大于西部的趋势。2）1963-2012年,在棉花的生长初期与发育期,全疆需水量空间分布总体由北向南增大并呈带状。在棉花的生长中期与生长末期,需水量空间分布表现为由西向东增大的格局。3）近50年棉花不同生长阶段需水量总体呈现下降趋势,并且除了生长中期下降趋势较显著外其他都不太明显。其中,生长中期下降速率最大为6.1 mm/10a,发育期及生长末期下降速率次之分别为2 mm/10a和1.3 mm/10a,生长初期下降速率最小,需水量以0.6 mm/10a的速率递减。4）新疆1963-2012年棉花全育期需水量总体呈下降趋势,递减速率平均约为5.3 mm/10a,并在1981年开始发生突变。5）全育期年需水量下降倾向率总体呈现与全育期平均需水量相同的空间分布特征,总体呈现北疆小于南疆、东部大于西部、由西北向东南递增的空间分布特征。     

气候变化情景下大沙鼠潜在地理分布

大沙鼠（Rhombomys opimus）是中亚地区典型的荒漠啮齿动物，其采食和掘洞行为造成了荒漠林和荒漠草原退化加剧，生态环境恶化。基于大沙鼠分布数据、气候、土壤和地形因子数据，采用MaxEnt模型预测大沙鼠在当前气候和温室气体低、中、高3种浓度排放情景下2050年和2070年的潜在适生区，分析亚洲大陆未来气候条件下大沙鼠适生面积和分布格局的变化趋势，探讨影响大沙鼠分布的主要环境因子。结果表明：模型AUC（Area Under Curve）值达到0.9以上，预测的准确性达到"极好"。经刀切法分析（Jackknife）表明，影响大沙鼠在适生区分布最主要的环境变量为温度季节性变化的标准差、土壤基本饱和度、最干季度降水量、最暖季度降水量和土壤可交换钠盐。Rcp2.6、Rcp4.5和Rcp8.5三种气候场景下2050年高适生区面积较当前分别增长15.78%、15.10%和13.44%；Rcp2.6、Rcp4.5和Rcp8.5三种气候场景下2070年高适生区面积较当前增长8.32%、13.18%和18.18%。中国大沙鼠适生区范围内，新疆所分布的大沙鼠适生区分布范围变化较大，3种情景模式下大沙鼠的适生区位置向新疆北部扩张；甘肃适生区位置向西北部扩张；内蒙西北部和阿拉善地区大沙鼠的适生区位置向四周扩张。研究揭示了未来气候下大沙鼠高适生区范围和空间变化，并得到影响其分布的主要环境变量，对其防控具有重要意义。     

基于多源遥感数据的草地净初级生产力质量评价

植被净初级生产力NPP(Net Primary Production)的遥感估算与分析对全球生态系统具有重要指导意义,不同尺度的遥感影像上占主导地位的地物景观信息是不同的,现代生态研究多尺度分析至关重要。以青海省海北藏族自治州为研究区,使用Landsat 8 OLI遥感影像、天宫二号宽波段成像仪影像、融合影像(Landsat8 OLI影像和天宫二号宽波段成像仪影像融合)联同MODIS影像,作为CASA模型的输入参数,探究不同尺度下的研究区域NPP的空间分布情况,并对比分析不同数据源数据在估算NPP时的精度。结果表明:(1)Landsat 8 OLI数据的NPP值位于150—200 g C m~(-2) a~(-1)所占比例最高;天宫二号宽波段成像仪影像数据和融合后影像的NPP值位于50—100 g C m~(-2) a~(-1)所占比例最高;MODIS数据的NPP值位于小于50 g C m~(-2) a~(-1)比例最高。(2)天宫二号宽波段成像仪影像数据的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)最小,与Landsat 8 OLI影像反演的草地NPP值相关度最高,表明天宫二号宽波段成像仪影像数据在描述草地NPP时精度高于融合影像和MODIS影像;MODIS影像在描述该区域的草地NPP时误差值较大,精度最低。     

新疆西伯利亚落叶松固碳速率时空分异研究

气候变化对高海拔物种的生长影响较为显著,高海拔物种的时空分布直接影响区域生态平衡。基于新疆森林资源连续清查数据,使用一元生物量模型估测新疆天山及阿尔泰山西伯利亚落叶松生物量,计算其固碳速率,利用全局莫兰指数(Moran's I)和热点分析(Getis-Ord Gi~*)研究新疆西伯利亚落叶松固碳速率空间聚集特征,并分析其近年来在空间上的变化趋势,再结合气象数据运用相关和偏相关分析,分析其空间分异的影响因素。结果表明:(1)天山东部西伯利亚落叶松固碳速率高于阿尔泰山西伯利亚落叶松固碳速率,2001—2016年期间,新疆西伯利亚落叶松固碳速率整体呈增长趋势,阿尔泰山西伯利亚落叶松固碳速率由0.43 t hm~(-2)a~(-1)增长至0.76 t hm~(-2)a~(-1),天山东部西伯利亚落叶松固碳速率由0.89 t hm~(-2)a~(-1)增长至1.06 t hm~(-2)a~(-1)。(2)天山东部西伯利亚落叶松固碳速率呈离散分布但不显著(P0.05),阿尔泰山西伯利亚落叶松固碳速率空间聚集特征趋于显著,其高固碳速率逐渐从东南部的青河县向西北部的阿尔泰市和哈巴河县移动,而低固碳速率从阿尔泰山的西北部的阿勒泰市向东南部的青河县移动。(3)通过偏相关分析得出,2001—2016年时期新疆西伯利亚落叶松固碳速率与温度成极显著正相关(P0.01),2001—2006年和2006—2011年时期与降水成正相关,但不显著,至2011—2016年时期转变为与降水成极显著正相关(P0.01),2001—2016年期间,其与纬度梯度成极显著负相关(P0.01)转变成无显著相关性,与海拔梯度无显著相关。新疆西伯利亚落叶松固碳速率与纬度梯度呈显著负相关的空间分布格局已发生显著变化,其空间分布格局由东南部高西北部低,逐渐变成西北部高东南部低。     

2008—2018年伊犁河流域植被净初级生产力时空分异特征

基于MODIS数据和改进的光能利用率模型(CASA模型)对2008—2018年伊犁河流域植被净初级生产力(NPP)进行估算,通过一元线性回归趋势分析、变异系数、Hurst指数等方法对其时空分异特征进行分析。结论如下：(1)时间特征上,伊犁河流域植被NPP呈现波动上升趋势,年内植被NPP呈现出“单峰型”特点,该流域四季植被NPP大小关系为：夏季>春季>秋季>冬季;(2)空间特征上,伊犁河流域植被NPP呈现东北低西南高,沿天山山脉呈环状分布,各植被类型NPP的大小为：林地(624.13 g C m^-2 a^-1)>耕地(575.04 g C m^-2 a^-1)>草地(270.57 g C m^-2 a^-1)>裸地(114.26 g C m^-2 a^-1)。该流域植被NPP在海拔、经纬度方面均呈现不同的变化特征。(3)空间稳定性上,伊犁河流域植被NPP存在明显的空间差异性,各变异程度...     

基于UAV低空遥感的荒漠林大沙鼠洞群覆盖率及分布特征研究——以新疆古尔班通古特沙漠南缘局部为例

草原鼠害是影响草原生态平衡的重要因素,草原鼠害监测是鼠害防治工作的重要环节。无人机低空遥感是一种新的鼠害监测方法,其具备高空间分辨率、高时效、低成本、低损耗等特点,在新疆鼠害监测防治方法中完成了示范工作。于2015年10月与2016年5月对新疆古尔班通古特沙漠南缘的荒漠林大沙鼠典型鼠害区进行两次无人机低空航拍,分别获取分辨率0.02m与0.024m的实验区超高分辨率影像,对两片实验区整幅影像进行目视解译,获得鼠洞分布情况;在鼠洞分布图基础上进行缓冲区分析并添加趋势线,获取鼠洞空间分布趋势,与研究区山体阴影图叠加分析鼠洞分布与地形间的相互关系。通过GIS格网与GIS叠加分析,获取鼠洞洞群覆盖率。得出如下结论:无人机低空遥感可以为大沙鼠鼠害调查提供准确度甚高的解译结果;古尔班通古特沙漠南缘局部研究区的荒漠林大沙鼠鼠害区洞群覆盖率分别为19.4%、18.8%,已为高密度发生区;研究区大沙鼠鼠洞表现出明显的聚集特征和带状分布特征;聚集特征说明鼠洞是以洞群的形式存在;研究区鼠洞带状分布特征与地形有着密不可分的关系;根据其空间分布特征可以科学规划鼠害治理方案;此研究表明无人机低空遥感在鼠害监测防治方面具有广阔的应用前景。     

地形对新疆昌吉州草地净初级生产力分布格局的影响

新疆草地资源丰富且地形多变,地形作为影响植被生产力最主要的环境因素之一却未被充分考虑。以Landsat和DEM为数据源,以新疆昌吉州草地为研究对象,应用CASA模型计算得到连年的净初级生产力,采用Arc GIS的空间分析方法对新疆昌吉州草地2000—2016年的净初级生产力分布进行了分析。研究结果表明,地形对生产力的分布有着显著影响,在海拔、坡度和坡向3个地形因子对整体趋势变化的影响分析中发现,坡度引起的NPP变化最大,坡向次之,海拔较小。在整体特征上,海拔每升高30 m,生产力增加4.11 g/m~2;坡度每增加1°生产力增加-0.225 g/m~2;N坡向生产力水平最高(23.23 g/m~2),SW坡向最低(3.54 g/m~2)。不同生产力年份生产力在地形因子作用下变化趋势相同但变化幅度不同,较高生产力年份中3个地形因子的变化幅度都是最大的。