ESTIMATION OF SOIL MOISTURE FROM SEASAT SAR DATA1

ABSTRACT A study was made to determine if Seasat Synthetic Aperture Radar (SAR) data could be used to make practical estimates of soil moisture. Extensive ground measurements were collected at two primary sites near Guymon, Oklahoma, and Sublette, Kansas. The relative sensitivity of the SAR to differences in soil moisture, tillage roughness, and vegetation was determined. To validate the effects detected in the SAR data, an airborne scatterometer with a similar wavelength was flown repeatedly over the Guymon site. Soil moisture variations in the surface 2 cm and surface 15 cm of fields with bare soil, milo and alfalfa produce similar responses in the scattering coefficient from both systems. Roughness due to tillage in row crops produced as much as 12–15 dB increase in the scatterometer return. Most agricultural vegetation was effectively penetrated by the L-band frequencies; however, corn produced an exceptionally high radar return either standing or after combine harvesting. When corn had ripened, there was some evidence that tillage roughness could be detected through the canopy. Moderate tillage roughness produced by grain drill furrows caused over 12 dB increase in return when row directions changed from parallel to perpendicular with respect to the SAR look direction. Dramatic increases in return occurred when vegetation surfaces were wet. Increased radar returns from tillage roughness, some vegetation and wet vegetation surfaces, all dyanmic in nature, were significant and may limit the practical estimation of soil moisture from the radar data.     

植物——实时富集大气持久性有机污染物的被动采样平台

对植物富集大气持久性有机污染物(POPs)的机理及其在大气POPs污染监测中的应用,主要是地衣、苔藓、树叶、树皮作为大气POPs的被动采样器在大气POPs监测中的应用做了介绍,指出树木“时间隧道”作为实时记录大气历史污染状况的又一“新标本”将在大气污染“历史监测”中发挥重要作用.     

基于TM影像植被指数的耕地地力状况反演研究

建立基于TM遥感影像植被指数的耕地地力反演模型,为区域耕地资源管理及可持续利用提供科学依据.选择耕地地力相似的山东郯城县和东平县,利用耕地地力实地调查分析和TM遥感数据,通过相关分析筛选对郯城耕地地力有较好反映的植被指数,通过回归分析建立耕地地力-植被指数模型,以郯城县数据建模,东平县数据进行反演和验证.结果显示,增强型植被指数(EVI)与耕地地力评价结果有最显著的正相关性,相关系数达到0.82.以EVI 为自变量建立的二次方程式模型拟合效果最好,决定性系数达到0.69.采用决定性系数(R²)、均方根误差(RMSE)、精密度和准确度4 个指标对模型的反演结果和原始评价结果之间的符合度进行统计检验,EVI 的二次方程式模型准确度最高,为95.84%,RMSE和精密度最小,分别为5.21 和0.04,为耕地地力最佳反演模型.对比分析东平县耕地地力反演图和常规耕地地力评价图,模型反演的各耕地地力等级与实际耕地地力评价等级具有较好的空间分布一致性.将耕地地力归并为高、中和低3 个等级,高中低等级面积比例差异均在3.3%以内,符合研究区实际,反演效果较好.研究证明了基于定量遥感手段进行耕地地力估测的可行性,为耕地资源的监测利用提供了有效手段.     

黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程的尺度适应性

黄土丘陵沟壑区大空间尺度植被减沙方程是分析黄土高原植被变化产沙效应的有效工具,其在不同空间尺度的适应性对于黄河水沙情势变化研究十分重要。运用数值试验方法,研究黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程在小流域、子流域和栅格等3种空间尺度的适应性。结果显示,黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程在各空间尺度的总体估算偏差（D）由小到大排序为小流域（D=52.26%）<子流域（D=60.07%）<栅格（D=92.17%）,纳什效率系数（NSE）由大到小排序为小流域（0.21）>子流域（-0.31）>栅格（-0.80）。可见,黄土丘陵沟壑区大空间尺度植被减沙方程在约500 km²以上的流域单元较为适用,在500 km²以下的子流域和栅格单元不适用。该研究成果可为黄土丘陵沟壑区大空间尺度林草植被减沙方程的推广应用提供参考。     

中亚热带5种类型森林土壤微生物群落特征

采用PLFA(phospholipid fatty acids,磷脂脂肪酸)分析法研究江西省九连山国家级自然保护区杉木纯林、马尾松纯林、杉木阔叶混交林、马尾松阔叶混交林与天然常绿阔叶林的土壤微生物群落结构特征,探讨植被特征和土壤理化特征对土壤微生物群落的影响. 结果表明:①杉木阔叶混交林土壤细菌、放线菌和总微生物生物量最高,分别为7.77、1.74和18.21 nmol/g,而马尾松纯林均最低. ②针阔混交显著提高了土壤微生物生物量及其丰富度. 土壤微生物生物量及其丰富度均与土壤含水率、w(AN)(AN为有效氮)、w(TC)、w(TN)呈显著正相关(R为0.426~0.701),而与C/N〔w(TC)/w(TN)〕呈显著负相关(R分别为-0.447、-0.518). ③w(AN)对土壤微生物群落结构的解释率达55.8%. 尽管林下灌木、草本层生物量对土壤微生物生物量影响不大,但对微生物群落结构有一定影响,解释率分别为5.5%和6.3%. 灌草层丰富度与土壤微生物生物量及其丰富度呈显著正相关(R为0.369~0.452). 可见,阔叶树种和林下灌草层能够显著影响土壤微生物群落组成.      

黑河下游重要生态功能区植被防风固沙功能及其价值初步评估

在遥感和地理信息系统支持下,利用风蚀输沙率模型,对1986-2006年期间黑河下游重要生态功能区植被的防风固沙功能及其价值进行了估算。结果表明: 1986、1996和2006年研究区植被防风固沙量分别为9 056×10⁴ t、4 972×10⁴ t和6 296×10⁴ t;不同植被覆盖的土地类型中,有林地防风固沙能力最强,其次为灌木林,低覆盖度草地最小;1986-2006年,区域植被生态系统的防风固沙功能呈现出先减弱后增强的趋势;植被防风固沙功能的空间分布差异性明显,防风固沙能力较高的区域主要零散分布在河流、湖泊沿岸等植被覆盖状况较好的区域;研究区域植被生态系统的防风固沙功能价值较大,2006年达到53.1×10⁸元,明显高于当年研究区的GDP。     

俄罗斯布里亚特共和国植被NPP对气候变化的时空响应

以遥感和气象数据为主要数据源,运用改进后的CASA模型,估算了俄罗斯布里亚特共和国2000-2008年的植被NPP,并验证了模型的精度,分析了该地区植被NPP的时空变化规律及其与气候因子的相互关系。研究结果表明:时间上,植被NPP年际上呈现为在波动中上升,月份上表现为先升后降的趋势;空间上,植被NPP随经度的增加而增大,随纬度的增加而减小,由西南到东北逐渐递增的趋势;不同植被类型的NPP也不同,从大到小依此为:草地与沼泽林>森林>森林与草原>稀树草原>高山植被。其变化主要受气温和降水量变化的作用。改进后的CASA模型运用于布里亚特共和国植被NPP估算的精度较高。该研究对中国北方植被NPP估算和生态跨境研究具有借鉴意义。     

中国农业植被净初级生产力模拟(I)——模型的建立与灵敏度分析

以业已建成的稻麦作物净初级生产力模型为基本框架,建立了一个具有普适性的中国农业植被净初级生产力模型(CropC-)。CropC-的模拟对象为占我国农作物总播种面积2/3的水稻、小麦、玉米、棉花、油菜和大豆。该模型包括2个主要功能模块:光合作用和呼吸作用;土壤-作物系统氮素运移。前者综合考虑了环境因子和氮素的影响,后者包括了作物氮素吸收、土壤氮矿化和化肥氮释放。灵敏度分析表明,在输入参数变化±10%时,CropC-对6个主要输入参数响应的敏感性依次为温度>光合有效辐射>大气CO2浓度>土壤全氮含量>施氮量>降水。模型分析表明,气候变暖将降低作物净初级生产力。     

喀斯特峰丛区复合农林系统优化与植被恢复试验

中国西南岩溶区石漠化严重,呈加剧趋势,危害很大,不但导致生态退化、水土流失、自然灾害频繁,而且影响人类的生存,成为我国最严重的生态环境问题之一。喀斯特峰丛区是治理难度最大的地区之一,选择广西平果县龙何屯峰丛区为示范点,以生态学原理为指导,优化土地利用结构,调整农村产业模式,生物工程、水利工程结合,提倡复合农林经营,选择优良乡土树种,模拟天然植被构建先锋植物群落,针对生境异质性的主导因子,强化岩溶山地造林与封育管理技术,开发特有适生的名特优产品,实行乔灌藤草优化配置、生态防护林体系与特色农林产品基地建设结合,经过3年的示范试验,植被覆盖率由10%提高到37%,农民人均收入增长20%。     

植被对黄土高原沟壑区坡地土壤有机碳的影响

选取高原沟壑区王东沟流域内典型的治理坡段,研究不同植被条件下土壤有机碳、氮的含量变化和坡面分布特征。结果表明:与荒草(白羊草)群落相比,油松群落条件下,土壤有机碳含量提高9.3%(P>0.05),而果园土壤有机碳含量降低40.1%(P<0.05)。沙棘、侧柏和刺槐群落下,土壤有机碳含量虽低于荒草群落,但尚未达到显著水平(P>0.05)。果园和刺槐群落下坡面有机碳变化趋势不明显;杏树群落下表现为坡中部含量高,上部和下部低;白羊草群落下坡面有机碳含量从上到下逐渐增加。不同植被条件下土壤全氮与土壤有机碳存在极显著(R²=0.925)的相关关系。