辛 強(qiáng), 李兆富, 李瑞娟, 郭 泰, 吳 敏, 潘劍君

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210095)

基于軌跡分析的2003—2010年華東地區(qū)土地覆被變化對(duì)土壤水分的影響研究

辛 強(qiáng), 李兆富, 李瑞娟, 郭 泰, 吳 敏, 潘劍君

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210095)

[目的] 分析華東地區(qū)土地覆被變化過程對(duì)土壤水分的影響，以期能夠揭示土地覆被變化對(duì)土壤水分的影響機(jī)理。 [方法] 應(yīng)用MODIS三級(jí)土地覆被產(chǎn)品MCD12Q1，采用軌跡分析方法描述2003—2010年耕地和林地軌跡變化過程；選擇基于AMSR-E土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)的降尺度反演結(jié)果作為描述土壤水分變化的數(shù)據(jù)，研究華東地區(qū)土地覆被變化對(duì)土壤水分的影響。 [結(jié)果] (1) 每種土地覆被類型均有3種軌跡變化形式：研究年限內(nèi)面積增加的軌跡、面積減少的軌跡、研究年限內(nèi)未發(fā)生面積變化的軌跡； (2) 在耕地和林地3種軌跡變化過程中，土壤水分含量均表現(xiàn)出下降的趨勢。 (3) 在林地的3種軌跡變化過程中，土壤水分含量大小順序?yàn)椋何窗l(fā)生軌跡變化的林地>林地面積增加的軌跡>林地面積減少的軌跡；在耕地的3種軌跡變化過程中，土壤水分含量大小排序?yàn)椋焊孛娣e減少的軌跡>耕地面積增加的軌跡>未發(fā)生軌跡變化的耕地； (4) 耕地、林地軌跡變化過程對(duì)土壤水分的影響均與時(shí)間年限有關(guān)，至少需要7 a林地土壤水分含量達(dá)到最大值，此時(shí)耕地土壤水分含量達(dá)到最小值。 [結(jié)論] 作為華東地區(qū)主要的土地覆被類型，耕地和林地在2003—2010年的所有變化軌跡過程中，土壤水分均呈現(xiàn)下降趨勢，且土壤水分隨著育林年限和耕種年限的增長分別增加和減小，并在第7 a分別達(dá)到最大和最小。

華東地區(qū); 土壤水分; 軌跡分析

土壤水分是描述地表和大氣之間能量、水分交換的關(guān)鍵參數(shù),對(duì)于水文、生態(tài)以及農(nóng)林牧業(yè)等研究具非常有重要的意義[1]。微波遙感技術(shù)的發(fā)展，為區(qū)域尺度的土壤水分信息的獲取提供了有效手段[2]，極大促進(jìn)了土壤水分的研究進(jìn)程。國內(nèi)外許多學(xué)者[3-4]開始使用遙感手段進(jìn)行土壤水分的研究。在現(xiàn)有的土壤水分的研究中，關(guān)于土壤水分影響因素的研究是極其重要的研究內(nèi)容。

綜合現(xiàn)有的國內(nèi)外研究，土壤水分的主要影響因素可以分為2個(gè)方面：自然因素以及人為因素[5]。自然因素主要包括降水、土壤質(zhì)地等，其中降水是主要影響因子[6]；人為因素則主要指由于土地覆被變化對(duì)土壤水分含量的影響[7]。自然因素和人為因素相互影響，相互作用，共同決定了土壤水分含量。在大尺度區(qū)域內(nèi)，揭示單一影響因素對(duì)土壤水分含量的影響存在較大難度。定量表示單一影響因素對(duì)土壤水分影響機(jī)理對(duì)于有效管理水資源具有重要作用[8]。目前人為因素，即土地覆被變化對(duì)土壤水分影響的研究逐漸得到重視。土地覆被變化會(huì)對(duì)田間持水量以及水分滲透產(chǎn)生影響[9]，進(jìn)而影響土壤水分含量?，F(xiàn)有的關(guān)于土地覆被變化對(duì)土壤水分的影響研究大多數(shù)集中于不同土地利用類型中土壤水分多樣性的相互比較[10]，而對(duì)于揭示在土壤水分變化過程中，土地覆被變化影響的研究卻比較缺乏。

軌跡分析為描述土地覆被變化提供了很好的手段[11]。變化軌跡分析方法是用來描述景觀格局在時(shí)間尺度上發(fā)生的變化，也就是對(duì)景觀變化時(shí)間格局的動(dòng)態(tài)刻畫。軌跡分析屬于一種綜合的方法框架，通過柵格疊加計(jì)算將不同節(jié)點(diǎn)的柵格狀態(tài)記錄在一個(gè)新的變化軌跡圖譜中，利用相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)變化軌跡圖譜進(jìn)行空間分析，以期能夠描述研究對(duì)象的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征[12]，并且利用地理信息系統(tǒng)空間分析功能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究。該方法并非通過割裂基本變化過程來獲取信息規(guī)律，因而在最大程度上保障了動(dòng)態(tài)變化過程的完整性[13]。

目前國內(nèi)關(guān)于土壤水分的研究，大多數(shù)選擇西部及西北部干旱以及半干旱地區(qū)作為研究區(qū)域[10]，而對(duì)于華東地區(qū)土壤水分的研究比較少見，邴飛龍等[14]的研究中指出，華東地區(qū)土壤水分蒸散量較高，土壤水分變化劇烈。同時(shí)，華東地區(qū)土地覆被類型多樣，變化較為明顯，針對(duì)華東地區(qū)開展土地覆被變化對(duì)土壤水分的影響具有重要的實(shí)際意義。因此，本研究利用軌跡分析方法描述2003—2010年華東地區(qū)土地覆被變化，在AMSR-E土壤水分降尺度反演結(jié)果的基礎(chǔ)上，分析土地覆被變化過程對(duì)土壤水分的影響，以期能夠揭示土地覆被變化對(duì)土壤水分的影響機(jī)理。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域

選取華東地區(qū)為研究區(qū)域，包括山東省、江蘇省、安徽省、浙江省、江西省、福建省和上海市，面積為7.98×105km2，經(jīng)緯度范圍24°27′36″—38°14′24″N，113°32′24″—122°42′36″E。研究區(qū)內(nèi)土地覆被類型為：耕地、林地、草地、水體以及其他用地類型。其中，耕地主要分布在山東、江蘇、安徽以及浙江省北部，林地主要位于江西、福建以及浙江省南部區(qū)域。地勢的總體特點(diǎn)是南北高、中部低，根據(jù)地形地貌特點(diǎn)大致可分為3部分：北部為黃淮平原，中部為長江中下游平原，南部為低山丘陵地區(qū)，最大高程為2 018 m，地形地貌差異顯著，土壤水分含量差異較大。本研究區(qū)還屬于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，人為活動(dòng)影響劇烈，土地利用變化顯著，對(duì)于區(qū)域土壤水分含量具有重要影響。

1.2 研究數(shù)據(jù)

1.2.1 AMSR-E土壤水分降尺度反演數(shù)據(jù) 研究區(qū)土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)選擇的是基于AMSR-E三級(jí)地表土壤水分產(chǎn)品的降尺度結(jié)果(圖1)。AMSR-E土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)是目前使用較為廣泛的微波遙感數(shù)據(jù)[15]，空間分辨率為25 km，難以滿足研究精度需要。本研究使用的是經(jīng)過降尺度后的土壤水分反演結(jié)果，降尺度原理是基于曹永攀等[1]提出的利用溫度植被干旱指數(shù)TVDI與土壤水分之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系，將AMSR-E土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)空間分辨率提高至1 km。

圖1 華東地區(qū)2003—2010年土壤水分降尺度結(jié)果

利用氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)提供的地面實(shí)測土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)降尺度后的土壤濕度反演結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，并選取以下幾個(gè)參數(shù)：絕對(duì)系數(shù)R2，相對(duì)誤差REVR，絕對(duì)誤差A(yù)BVR，均方根誤差RMSE以及最大偏差maxE和最小偏差minE定義地面土壤水分為X，降尺度反演結(jié)果為X0，N是參與比較的樣本數(shù)，此處即地面土壤水分測量數(shù)目，計(jì)算公式定義為：

(1)

(2)

(3)

maxE=max(X-X0)

(4)

minE=min(X-X0)

(5)

驗(yàn)證結(jié)果如表1所示。土壤水分反演結(jié)果與地面實(shí)測土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)之間的驗(yàn)證結(jié)果證明：降尺度土壤水分結(jié)果具有較高的精度，線性回歸擬合決定系數(shù)R2均在0.8以上，并且REVR，ABVR，RMSE，maxE，minE均在誤差允許的范圍內(nèi)，表明降尺度土壤水分結(jié)果與地面土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)具有較好的線性相關(guān)性，降尺度結(jié)果能夠描述土壤濕度的變化情況。

表1 年際尺度下土壤水分降尺度結(jié)果誤差分析

注：N為樣本數(shù)，R2絕對(duì)系數(shù)，REVR為相對(duì)誤差，ABVR為絕對(duì)誤差，RMSE為均方根誤差，maxE為最大偏差，minE為最小偏差。

1.2.2 MODIS數(shù)據(jù) 選用MODIS三級(jí)土地覆被類型產(chǎn)品MCD12Q1來描述華東地區(qū)土地覆被類型并計(jì)算土地覆被類型軌跡變化。由于MCD12Q1土地覆被類型產(chǎn)品是經(jīng)過驗(yàn)證的三級(jí)產(chǎn)品，軌跡分析則是基于MCD12Q1進(jìn)行的柵格運(yùn)算,因此能夠保證后續(xù)軌跡變化的精確性。結(jié)合MCD12Q1的IGBP分類體系，參考中國科學(xué)院“國家資源年衛(wèi)星遙感宏觀調(diào)查與動(dòng)態(tài)研究”制定的土地資源分類系統(tǒng)[5,16]，將其一級(jí)類定義為本研究的分類體系，即：林地、耕地、草地、水體、建設(shè)用地以及其他用地類型(表2)。

表2 研究區(qū)土地利用分類體系

2 研究方法

土地覆被變化軌跡的含義是指對(duì)于給定的像元，研究它在一定的時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的所有的土地利用/覆被類型的轉(zhuǎn)變過程[17]。根據(jù)土地覆被相互轉(zhuǎn)化可以將研究區(qū)域劃分為不同組分，這種方法為表述不同土地覆被之間的變化提供了有效的手段[18]。當(dāng)研究區(qū)土地利用類別數(shù)小于10時(shí)，利用柵格運(yùn)算描述柵格的軌跡變化[19]：

Tij=(G1)ij×10n-1+(G2)ij×10n-2+…+

(Gn)ij×10n-n

(6)

式中：Tij——土地覆被變化軌跡分析結(jié)果中第i行、第j列柵格的代碼值，代表土地利用變化過程，沒有實(shí)際的數(shù)學(xué)意義；n——時(shí)間節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)； (G1)ij,(G2)ij,…,(Gn)ij——時(shí)間節(jié)點(diǎn)的柵格圖像上相應(yīng)柵格土地利用類型代碼值，在本研究中即2003—2010年每年的MCD12Q1柵格影像。每種土地覆被類型均有3種軌跡變化過程：研究年限內(nèi)面積增加的軌跡變化、面積減少的軌跡變化、研究年限內(nèi)未發(fā)生面積變化的軌跡。

由于土地覆被變化導(dǎo)致的土壤水分變化量可以由以下公式計(jì)算[9]：

ΔSSMLC=SSMLC-SSMpernmanent

(7)

式中：ΔSSMLC——由于土地覆被變化造成的土壤水分的變化量; SSMLC——在某種土地覆被類型變化軌跡過程中的土壤水分含量; SSMpernmanent——在研究年間沒有發(fā)生軌跡變化的某種土地覆被類型下的土壤水分含量。以耕地為例，ΔSSMLC——在2003—2010年在耕地的3種軌跡變化過程，即：耕地面積增加，耕地面積減少和未發(fā)生變化的耕地3種過程中土壤水分含量與耕地面積未發(fā)生變化下的土壤水分含量的差值，該差值也就是由于耕地類型的變化帶來的土壤水分含量的變化。

3 結(jié)果與討論

3.1 華東地區(qū)土地覆被類型變化

在對(duì)MODISMCD12Q1土地覆被類型產(chǎn)品進(jìn)行重分類的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)了2003—2010年華東地區(qū)6種土地利用類型的面積比例(圖2)。

圖2 華東地區(qū)2003—2010年土地覆被類型面積比例

由圖2可以看出，耕地為華東地區(qū)主要土地利用類型，主要分布在山東、江蘇、安徽以及上海等地，研究年限內(nèi)耕地面積呈現(xiàn)出增長的趨勢，面積比例由最初的50.53%增長至2010年的50.77%，耕地面積最小值為2009年的49.18%，最大值為2004年的52.50%，面積變化最大值為8 300km2。

林地是華東地區(qū)第2大用地類型，主要分布在浙江、福建、江西等地，面積比例也呈現(xiàn)出增長趨勢，由2003年的29.14%增長至2010年33.18%，2008年林地面積最大，所占比例為33.66%，最小值出現(xiàn)在2003年，研究年限內(nèi)林地面積變化最大量為11 300km2。

其他用地類型，如草地、水體、建設(shè)用地等都存在不同程度面積變化。

3.2 華東地區(qū)土地覆被類型軌跡變化

通過軌跡變化計(jì)算公式得到2003—2010年6種土地覆被類型的軌跡變化，同時(shí)結(jié)合華東地區(qū)土地覆被類型的狀況，統(tǒng)計(jì)了在2003—2010年耕地和林地的軌跡變化過程，分別包括3種類型：耕地/林地面積增加；耕地/林地面積退化；耕地/林地未發(fā)生變化(表3—4)。

表3 華東地區(qū)耕地軌跡變化

注：耕：耕地；林：林地；草：草地；其：其他用地類型。

在研究年限內(nèi)，未發(fā)生變化的耕地(軌跡代碼為66 666 666)面積為332 906.5km2，未發(fā)生變化的林地(軌跡代碼為33 333 333)面積為178 052.75km2，分別占據(jù)研究區(qū)面積的42.12%和22.53%。在耕地面積減少的軌跡變化過程中，耕地轉(zhuǎn)化為草地、林地以及其他用地類型的比例分別為28.57%，64.29%和7.14%，在耕地面積增加的軌跡變化過程中，由草地、林地、其他用地類型轉(zhuǎn)化為耕地的比例為50%，33.33%，16.67%。而林地面積減少的軌跡變化過程中，林地轉(zhuǎn)化為草地、耕地和其他用地類型的比例為50%，38.89%和11.11%，在林地面積增加的軌跡變化過程中，由草地、耕地、其他用地類型轉(zhuǎn)化為耕地的比例分別為38.36%，43.18%，18.18%。

圖3—4表示了華東地區(qū)耕地和林地的軌跡變化的空間分布。

由圖3—4分析可知，在研究年限內(nèi)研究區(qū)未發(fā)生轉(zhuǎn)化的耕地軌跡主要分布在山東、安徽、江蘇以及江西省北部部分地區(qū)；耕地面積減少和增加的軌跡空間分布較為分散，主要位于江西、浙江、福建省等部分地區(qū)，此外江蘇、江西以及山東省等小部分區(qū)域也分布有耕地變化的軌跡。研究區(qū)林地面積未發(fā)生變化的軌跡主要分布于浙江、福建、江西省大部分區(qū)域以及安徽省南部地區(qū)；林地面積減少的軌跡零散分布于浙江、福建、江西以及安徽省部分地區(qū)，林地面積增加的軌跡則集中分布在浙江、福建、江西以及安徽省南部等區(qū)域。

注：各圖深色區(qū)域即為永久耕地、耕地面積減少軌跡和耕地面積增加軌跡。下同。圖3 華東地區(qū)耕地軌跡變化過程空間分布

圖4 華東地區(qū)林地軌跡變化過程空間分布

3.3 土地覆被變化對(duì)土壤水分的影響

提取研究年限內(nèi)由于耕地和林地的軌跡變化而造成的土壤水分含量的變化情況(圖5—6)。在耕地和林地的軌跡變化過程中，土壤水分與降水量表現(xiàn)出相同的變化趨勢。在林地的軌跡變化過程中，未發(fā)生軌跡變化的林地土壤水分含量最高，其次是林地面積增加過程，林地面積減少的過程土壤水分含量最少。此外，在林地的3種軌跡變化過程中，土壤水分表現(xiàn)出相同的變化趨勢，但是3種軌跡的土壤水分變化率是不同的。在未發(fā)生軌跡變化的林地中，土壤水分變化率為4.11%，其次是林地增加的過程，變化率為5.79%，變化率最大的是林地面積減少的過程，土壤水分的變化率為6.15%，不同的土壤水分變化率表明林地能夠減少土壤水分的流失，林地退化則增加了土壤水分的流失量。在耕地的軌跡變化過程中，耕地的土壤水分含量低于林地，在耕地的3種軌跡變化形態(tài)中，土壤水分均表現(xiàn)出相似的變化趨勢，土壤水分含量最高的是耕地面積減少的過程，含量最低的是未發(fā)生軌跡變化的耕地，這是由于耕地保持土壤水分能力較弱，在耕地面積減少的過程，尤其是在耕地轉(zhuǎn)化為林地的過程中，增強(qiáng)了保持土壤水分的能力，因此在耕地面積增加的軌跡變化過程中有較高的土壤水分含量。

圖5 華東地區(qū)耕地軌跡變化中土壤水分變化統(tǒng)計(jì)

圖6 華東地區(qū)林地軌跡變化中土壤水分變化統(tǒng)計(jì)

在林地的軌跡變化過程中，永久林地土壤水分含量最高，而且在林地增加的過程中土壤水分含量也低于永久林地中的水分含量，這主要?dú)w因于育林年限時(shí)間長短[20]。基于此，根據(jù)土地覆被類型的軌跡變化，分別將耕地和林地面積增加的軌跡變化類型變化分為7組，例如：軌跡變化類型“*******-林”表示育林年限為1a，“*******-林-林”表示育林年限為2a，耕地類型同樣如此：“********-耕”表示耕種年限為1a，“*******-耕-耕”表示耕種年限為2a，提取耕地和林地不同年限下的土壤水分含量(圖7)。在耕種年限內(nèi)，耕地的土壤水分含量由0.13m3/m3減少至0.112m3/m3，在育林年限內(nèi)，林地的土壤水分含量由0.125m3/m3增加至0.142m3/m3。在林地增加的軌跡變化過程中，土壤水分含量逐年增加，但其最大值仍然低于永久林地中的土壤水分，表明林地增加能夠提高保持土壤水分的能力，但是這種能力與育林年限緊密相關(guān)，至少需要7a時(shí)間才可以達(dá)到其最大蓄水能力。在耕地面積增加的軌跡變化過程中，土壤水分含量逐年減少，在第7a達(dá)到土壤水分含量最小值，此時(shí)土壤水分含量仍然高于未發(fā)生軌跡變化的耕地中土壤水分含量，這表明耕地保持土壤水分能力較弱，在耕地面積增加的過程中，減少了土壤水分含量，這種變化過程與耕種年限有關(guān)，耕種年限越長，土壤水分含量越低。

圖7 不同育林/耕種年限下土壤水分含量

以未發(fā)生軌跡變化的林地來說，其土壤水分含量的變化是由多種因素共同作用的結(jié)果，但是在同種土地利用類型不同軌跡變化過程中，土壤水分含量的變化則可以歸因于土地覆被變化的影響[5]。在林地面積增加的軌跡變化過程，土壤水分變化率為13.6%；耕地面積增加的軌跡變化過程，土壤水分變化率為13.85%。總體來說，林地具有很好的保持土壤水分的能力，在林地面積增加和林地面積減少的軌跡變化過程中土壤水分含量均低于永久林地。耕地本身對(duì)于保持土壤水分的能力較弱，因此其土壤水分含量低于林地，而且在耕地面積增加的軌跡過程中，土壤水分逐漸減少。在耕地和林地的軌跡變化過程中，土壤水分的變化均與年限長短有關(guān)，隨著育林年限增長，林地保持土壤水分能力逐漸增強(qiáng)，土壤水分含量逐年升高(圖7)；而耕地則恰恰相反，隨著耕種年限的增長，土壤水分含量呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(圖7)。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié) 論

(1) 華東地區(qū)土地覆被類型以耕地和林地為主，土地覆被類型變化顯著。在2003—2010年，耕地面積比例由50.53%增長至50.77%，面積變化最大值為8 300；林地面積呈增長趨勢，面積變化最大量為11 300。

(2) 2003—2010年耕地和林地軌跡變化過程顯著，主要包括3種形式：耕地/林地面積增加，耕地/林地面積減少，耕地/林地面積未發(fā)生變化。在耕地面積減少的軌跡變化過程中，以耕地轉(zhuǎn)化為林地所占比例為64.29%；在耕地面積增加的軌跡過程中，由林地轉(zhuǎn)化而來的耕地所占比例為33.33%。在林地面積減少的軌跡變化過程中，林地轉(zhuǎn)化為耕地的比例為38.89%，在林地面積增加的軌跡變化過程中，由耕地轉(zhuǎn)化而來的林地所占比例為43.18%。

(3) 在所有的軌跡變化過程中，土壤水分均呈現(xiàn)出下降趨勢。在林地的3種軌跡變化過程中，土壤水分含量最高的是林地面積未發(fā)生變化的軌跡過程，林地面積減少的過程土壤水分含量最少，這表明林地在保持土壤水分方面的作用。在耕地3種軌跡變化過程中，耕地面積減少過程土壤水分含量最高，耕地面積未發(fā)生變化的軌跡變化過程土壤水分含量最低。

(4) 在林地面積增加的軌跡變化過程中，土壤水分含量由0.125m3/m3增長至0.142m3/m3；在耕地面積增加的軌跡變化過程，土壤水分含量由0.13m3/m3減少至0.112m3/m3，該變化過程與時(shí)間年限有關(guān)，隨著育林年限增長，其保持土壤水分能力逐漸增強(qiáng)，土壤水分含量逐年升高，至少需要7a時(shí)間可以達(dá)到其最大蓄水能力。耕地保持土壤水分能力隨著耕種年限增長呈下降趨勢，在第7a達(dá)到土壤水分含量最小值。

4.2 展 望

將軌跡分析方法和土壤水分結(jié)合起來，描述土地覆被變化對(duì)土壤水分的影響，該方法所需參數(shù)較少，在計(jì)算軌跡變化的過程中所需數(shù)據(jù)均為MODIS產(chǎn)品數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取快捷方便，并且處理較為簡單，是一種簡便又不失其物理意義的好方法。但綜合來說，還是存在一定的不足之處，即：在計(jì)算軌跡變化時(shí)，是在MODISMCD12Q1分類體系的基礎(chǔ)上進(jìn)行重新分類。而華東地區(qū)地形地貌形態(tài)多樣，不同地形地貌對(duì)不同地表覆蓋類型下土壤水分的敏感性差別更大，如果將華東地區(qū)不同地形地貌和軌跡分析結(jié)合起來，探討不同地形地貌下土地覆被類型變化對(duì)土壤水分的影響，會(huì)具有更加現(xiàn)實(shí)的意義。但是由于華東地區(qū)地形多樣，在對(duì)華東地區(qū)地形地貌分類的過程中結(jié)合土地覆被類型變化的過程存在較大難度。在今后的研究中可以開展這方面的工作，考慮研究不同地形地貌類型下的土地覆被軌跡變化，從而說明不同地形地貌下的土地覆被變化過程對(duì)土壤水分的影響。

致謝:NationalSnowandIceDataCenter提供了AMSR-E土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，美國宇航局提供了土地覆被類型數(shù)據(jù)MCD12Q1，中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)提供了地面土壤水分測量數(shù)據(jù)，謹(jǐn)此致謝！

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Impacts of Land Cover Change on Soil Moisture in 2003—2010 Based on Trajectory Analysis

XIN Qiang, LI Zhaofu, LI Ruijuan, GUO Tai, WU Min, PAN Jianjun

(CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing，Jiangsu210095,China)

[Objective] Studying the links of the change process of vegetation cover and soil moisture in East China, to reveal the impact mechanism of the former to the later. [Methods] This research described the variation of cropland and forest by trajectory analysis using MODIS MCD12Q1and researched the soil moisture variation caused by land cover change on the basis of AMSR-E soil moisture data with high spatial resolution. [Results] (1) All kinds of land cover existed three forms: afforestation trajectory; deforestation trajectory; permanent trajectory. (2) Soil moisture showed decreasing tendency in all the trajectories of cropland and forest. (3) For forest trajectories , the order of soil moisture was: permanent forest trajectory>afforestation forest trajectory>deforestation forest trajectory; while for cropland trajectory, the rank was deforestation cropland trajectory>afforestation cropland trajectory>permanent cropland trajectory. (4) The variation of soil moisture caused by land cover was affected by their ages. E.g., soil moisture under forest would take for more than 7 years to reach its maximum capacity, while in cropland, it was minimum at this age. [Conclusion] As the main land cover types in East China, forest and farmland’s trajectory in years of 2003—2010 had a downward trend of soil moisture. With the prolonging of forest growth and cultivation , soil moisture of forest and cropland were increased and decreased, respectively,and reached their maximum and minimum values after 7 years of growth and cultivation, respectively.

Eastern China; soil moisture; trajectory analysis

2016-01-13

2016-03-11

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)“全球氣候背景下基于多源遙感數(shù)據(jù)的地表關(guān)鍵參量反演研究”(KYZ201522); 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41571171； 41171071); 江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目

辛強(qiáng)(1988—),男(漢族),山東省濟(jì)南市人,碩士研究生,研究方向?yàn)橥寥罎穸冗b感反演。E-mail:xinqiang0711@126.com。

李兆富(1977—),男(漢族),山東省新泰市人,博士,副教授,主要從事資源環(huán)境遙感研究。E-mail:lizhaofu@njau.edu.cn。

10.13961/j.cnki.stbctb.2016.06.006

A

1000-288X(2016)06-0031-09

S152.7

文獻(xiàn)參數(shù)： 辛強(qiáng), 李兆富, 李瑞娟， 等.基于軌跡分析的2003—2010年華東地區(qū)土地覆被變化對(duì)土壤水分的影響研究[J].水土保持通報(bào)，2016,36(6)：031-39.