基于RS和GIS的玛曲高原土地沙漠化时空演变研究

基于RS和GIS空间分析技术,以玛曲高原多期Landsat遥感数据为主要信息源,监测分析了1977—2014年玛曲高原沙漠化土地的时空演变规律。结果表明:近40年来玛曲高原的土地沙漠化经历了迅速发展—缓慢发展—急速逆转—缓慢逆转—快速逆转的变化过程。1977—1995年玛曲高原沙漠化处于快速扩张阶段,年均扩张速率为3.01%;1995—2014年沙漠化扩张趋势出现逆转,年均逆转速率为4.14%。沙漠化土地的发展和逆转区域主要分布在东北部欧拉秀玛乡和尼玛乡黄河沿岸、东南部采日玛乡和曼日玛乡沼泽区、西南部齐哈玛乡和中部阿万仓乡黄河支流两岸。玛曲高原沙漠化土地的发展和逆转过程并非逐级递增或递减,而是在15—20年内交替出现,不同等级沙漠化土地之间的转移也存在明显的跃变。从整体来看,玛曲高原土地沙漠化呈现逆转趋势,区域生态环境得到明显改善。     

陕北榆林地区土地沙漠化动态遥感研究

土地沙漠化是人类面临的一个重要环境问题,在人为过度的经济活动干拢和生态脆弱的自然环境变化的影响下,正在继续蔓延,日益扩大,已引起国际社会和有识之士的高度重视。掌握其动态变化的规律,监测其发展趋势乃成为当前国际沙漠化研究的一个重要内容。地处陕西北部长城沿线的榆林地区,生态上较脆弱,气候上较敏感。笔者利用1984年和1994年两期ＴＭ图像进行判读勾绘,编制土地沙漠化类型图,在ＧＩＳ的支持下,建立空间数据库,套合叠加产生一种新的图件土地沙漠化动态图,获取动态变化资料数据,掌握了该区十年来土地沙漠化的动态变化趋势。1　区域环…     

人类活动影响下科尔沁沙地沙漠化动态的敏感性分析及灰色预测

利用９０年代１２５万和１５０万的ＴＭ遥感影像及ＧＩＳ获得的数据,结合该区７０、８０年代遥感调查数据,分析了科尔沁地区６个县的土地覆盖类型和潜在沙漠化动态及敏感因子．结果表明,１９８０～１９９０年该区的沙化面积从５３％扩大到７０％,林地下降１０．７％,草地增加８．３８％,主要为低覆盖草地．由于１０年来人口密度增加了１０人·ｋｍ－２,耕地平均增加了７％,人口增加和活动是土地覆盖变化的敏感性因子．分析该区沙漠化的自然因素表明气候变化导致沙漠化的正逆过程,人类活动是近代该区沙漠化加剧的直接原因．灰色预测表明该地区２０００年以后人口增加,而沙漠化呈增加和减少两种趋势     

呼伦贝尔沙地45年来气候变化及其对生态环境的影响

采用数理统计和对比分析方法,对近45年呼伦贝尔沙地气象观测资料和草场沙化、退化面积、植被状况等资料进行了分析。结果表明:呼伦贝尔沙地总体气候暖干化趋势显著;气温逐年升高、降水量减少、蒸发量增加和极端气候事件增多,使流动沙地面积不断增加,植被盖度下降。卫星遥感监测和全国沙漠化普查结果进一步表明,呼伦贝尔沙地的沙漠化正在扩展,生态环境正在恶化。逐年减少的大风日数和沙尘暴日数有利于该地区生态的保护与建设。20世纪80年代以来,沙区各级政府加大了对沙化的治理力度,沙地局部植被恢复较快。     

应急输水工程对塔里木河下游地区植被覆盖度的影响

基于塔里木河下游地区1999年TM、2002年ETM和2004年ASTER遥感影像及其基础背景数据,对应急输水工程前后研究区植被覆盖度和土地沙漠化的动态变化进行了研究.结果表明：随着应急输水工程的实施,塔河下游地区中、高植被覆盖度的面积逐年增加,分别由1999年的7447.16、17146.80hm^2增加至2004年的9129.16、26236.61hm^2,低、劣植被覆盖度面积分别减少了9989.10和782.71hm2;1999—2004年间,研究区沙漠化总面积由506258.06hm^2减少至498043.93hm^2,呈逐年缩小趋势.研究期间,部分沙漠化地区出现了较为明显的逆转,生态环境趋于好转,应急输水工程对塔河下游生态环境的改善起到了重要作用.     

呼伦贝尔沙地45年来气候变化及其对生态环境的影响水

采用数理统计和对比分析方法,对近45年呼伦贝尔沙地气象观测资料和草场沙化、退化面积、植被状况等资料进行了分析。结果表明：呼伦贝尔沙地总体气候暖干化趋势显著;气温逐年升高、降水量减少、蒸发量增加和极端气候事件增多,使流动沙地面积不断增加,植被盖度下降。卫星遥感监测和全国沙漠化普查结果进一步表明,呼伦贝尔沙地的沙漠化正在扩展,生态环境正在恶化。逐年减少的大风日数和沙尘暴日数有利于该地区生态的保护与建设。20世纪80年代以来,沙区各级政府加大了对沙化的治理力度,沙地局部植被恢复较快。     

内蒙古多伦县土地沙漠化景观格局变化特征

利用景观分析软件Fragstats 3.3和内蒙古多伦县1960、1975、1987、1995、2000、2005年6期遥感影像解译结果,分析了1960—2005年间土地沙漠化景观格局变化.结果表明:1960—1995年间研究区土地沙漠化面积呈先增后减趋势,总沙漠化面积增加212.70km2,沙漠化斑块数先增多后减少,景观多样性和均匀性上升,轻度、中度、重度沙漠化斑块形状趋向简单;1995—2005年间研究区沙漠化斑块数大幅增加,景观多样性和均匀性下降,轻度、中度、重度沙漠化斑块形状趋向复杂;严重沙漠化斑块形状在1960年以后一直趋向复杂化.整个景观在研究期间表现为完整-破碎-完整-破碎的趋势,由轻度到严重沙漠化,其景观类型的破碎化程度逐渐降低.     

过去4000年中国降水与森林变化的数量关系

历史时期陆地森林覆被的变化是影响气候变化的重要因素。通过应用历史回推、理论推导和统计分析方法,研究了过去4000a中国降水与森林变化的数量关系。结果表明:近4000a来全国年均降水量由918mm,下降为20世纪70-80年代的612mm,再提高到21世纪初年的628mm。全国森林厚度约由9.38mm,减少到20世纪70年代的1.03mm,再恢复到21世纪初的1.58mm。由于森林相对农田、草原、城市等土地利用类型具有更强大的蒸散作用,加之中国东南季风的特殊气候动力条件,致使中国的森林对降水有重要影响。森林厚度每变化1mm,则影响降水变化37mm。中国20世纪70-90年代出现的罗布泊干涸、青海湖水位降至历史顶点、黄河断流、土地沙漠化扩大等气候干旱现象不是偶然的,从大尺度上说,是我国近4000a来森林资源破坏达于极点而导致气候干旱化达于极点的必然结果。历史上森林破坏时空上的不均匀性可能导致了气候变化的阶段性和突变,280-1230年,受人口南迁和人口数量增长的影响,中国南方亚热带和热带森林受到大规模破坏,致使在此期间中国气候表现为持续干旱化。可见我国南方森林影响全国尤其是北方气候变化的作用值得重视。治理中国北方地区的沙漠化在根本上要靠森林资源的增加,不仅要提高森林覆盖率,更要增加森林厚度。中国土地沙漠化加剧的主要原因在于气候的干旱化,而气候干旱化的主要原因则是中国森林资源的减少。在未来,只要中国森林的厚度增加了,全国年均降水量就会增加起来,中国的沙漠化就会得到治理,西北地区大面积土地的生产潜力就会逐渐得到挖掘和发挥。     

1980-2018年浑善达克地区防风固沙服务时空变化及其驱动因素

防风固沙服务是干旱半干旱地区生态系统提供的最重要的防护型服务,对风蚀地区及周边区域的生态环境安全具有重要意义。基于修正的土壤风蚀方程（RWEQ）模型模拟了1980-2018年浑善达克地区防风固沙服务的时空变化,利用地理探测器分析了包括数值和类型变量的自然与社会经济因素对该区防风固沙服务空间格局的影响及交互作用。研究结果显示：（1）1980-2018年,单位面积防风固沙量波动下降,2015年单位面积防风固沙量最小,为13.01 kg/m²。同时,防风固沙保有率波动增加,2018年保有率达到最大值,为94.28%;（2）土壤类型、年末牲畜数量、年降水量与人工造林面积是影响防风固沙服务空间变化的主要因素,其中,土壤类型对防风固沙服务空间变化的影响最大,q值为75.15%;（3）各驱动因素间的交互作用都会放大单因子对浑善达克地区防风固沙服务空间分布的影响。其中,年均温对防风固沙服务空间分布变化具有较强的间接影响。因此,在土壤类型、年均温的间接作用下,1980-2018年浑善达克重点生态功能区防风固沙能力整体提高、风蚀程度有所缓解与年均风速、年降水量变化,以及2000年之后京津风沙源工程引起的人工造林面积、年末牲畜数量的空间分布格局变化有密切关系。     

科尔沁沙地不同沙漠化成因区域的景观动态比较

在3S技术支持下,比较分析了科尔沁沙地不同沙漠化成因区域的沙地景观动态变化过程。结果表明：近20年来,以人为活动干扰为主的区域（八仙筒镇）,沙漠化土地变化幅度较大,各种沙漠化土地的转化主要表现在沙漠化土地中流动和半固定沙地向固定沙地转化、固定沙地向农田和林地转化;以自然干扰为主的区域（苇莲苏乡）,沙漠化土地变化幅度较小,主要表现为各种沙地类型之间的转换;在人为活动为主的区域固定沙地的空间格局变化显著,1985—1995年固定沙地的联合度降低,人为活动干扰较强,而1995—2005年联合度增高,人为活动干扰相对较弱;在自然干扰为主的区域,同一时期空间格局的变化明显的是流动沙地,在1985—1995年,流动沙地斑块破碎度减小,流动沙地发育显著,在1995—2005年,流动沙地的破碎度继续减小,但其面积得到控制,表明治沙效果在这一时期是显著的。     

基于GIS的典型农牧交错区土地利用生态安全评价

以内蒙古自治区翁牛特旗为对象,基于GIS技术对典型农牧交错区进行了土地利用生态安全评价.结果表明:研究区1985-2000年有50%以上的总土地面积受到沙化和土壤侵蚀的危害,中西部地区的土壤侵蚀和东部地区的土地沙化依然严重;研究区1985年和2000年平均生态安全指数分别为2.70和2.66,整体生态安全状况处在不安全等级;1985年和2000年各生态安全等级分布面积由大到小排序依次为欠安全＞极不安全＞较安全＞不安全＞安全.     

沙化对玛曲高寒草甸土壤微生物数量及土壤酶活性的影响

对不同沙化程度高寒草甸土壤物理性质和土壤酶活性及微生物结构进行调查分析,结果表明:(1)随沙化程度的加剧,玛曲高寒草甸土壤粘粒成分、含水量、蔗糖酶活性、脲酶活性、中性磷酸酶活性以及过氧化氢酶活性均呈现出下降趋势,而土壤细砂粒成分和pH值逐渐增大,土壤粗砂粒、细菌数量、真菌数量、放线菌数量以及微生物总数量均出现了先增大后减小的趋势。(2)在发生沙化的高寒草甸土壤中,细菌占土壤微生物的主要组分,然后依次是放线菌和真菌;细菌百分比在中度沙化的样地土壤中达到最大值,放线菌和真菌百分比在轻度沙化的样地土壤中达到最大值。(3)在玛曲高寒草甸沙化过程中,驱使土壤微生物数量变化的主导因子是土壤孔隙度和含水量;驱使土壤酶活性变化的主导因子,在沙化初期是土壤含水量、颗粒组成、动植物和pH,在沙化发生后是土壤微生物、颗粒组成、含水量及动植物。     

喀斯特石漠化过程土壤质量变化及生态环境影响评价

通过对贵州中部喀斯特地区进行植被调查与土壤样品分析 ,探讨石漠化过程中土壤质量变化及其对生态环境的影响。结果表明 :喀斯特石漠化过程中随着植物群落退化度的提高 ,土壤出现粘质化 ,有机质含量急剧下降 ,植物可利用的养分含量减少 ,提高了石漠化对生态环境影响的潜能 ;随着植被覆盖率下降、土地垦殖率增加 ,引起土壤质量明显退化 ,加剧了石漠化发生的强度和速度。石漠化区土壤有机质、物理性粘粒、有效氮磷钾含量与植被覆盖率、土地复垦率有显著的相关性 ,以这些参数作为评价指标 ,初步将喀斯特石漠化过程中土壤质量变化对生态环境潜在影响的程度分为 3个等级     

喀斯特槽谷区生态退化与修复专题导读

在国家重点研发计划项目——"喀斯特槽谷区土地石漠化过程及综合治理技术研发与示范(2016YFC0502300)"的支持下,经过项目组全体成员三年的共同努力,在喀斯特槽谷区生态退化与修复方面取得了一些重要进展。主要有:(1)2000—2015年槽谷区土壤侵蚀总量逐年减少,年平均侵蚀模数逐年降低,槽谷区植被覆盖明显提高;(2)拉巴豆地埂篱根土复合体不仅能有效提高喀斯特土壤的粒径大小和增强土体的抗剪/冲性能,并且能够利用大气N_2合成植物生长所需的氮肥,从而提高土壤肥力,可望实现石漠化治理中生态效应和经济效应的双赢;(3)喀斯特槽谷区隧道建设改变了地下水流场并降低了地下水位,进而降低了土壤微生物丰度和多样性,而增加了适应干旱的微生物种群,并导致土壤质量的降低;隧道建设加速了坡面产流和土壤流失,加剧了土地石漠化,从而导致生态退化;(4)随着槽谷区退化生态系统的恢复,生态系统的生态服务功能得到提升。     

中度石漠化生态修复初期土壤螨类群落结构变化

土壤螨类群落监测是生态恢复监测的重要内容之一,土壤螨类群落结构的变化可以反映退化环境生态恢复的效果.2014年按季节对贵州省毕节市朝营小流域中度石漠化生态修复区的土壤螨类进行调查,并与原生栓皮栎林和中度石漠化区的土壤螨类群落结构进行对比.结果表明: 中度石漠化生态修复区土壤螨类计有3目35科58属,以单翼甲螨属和威单翼甲螨属为优势属;土壤上层具有较高的属数、个体数量和个体密度;捕食性革螨群落以r对策者为主,甲螨群落结构以有翅孔背甲螨型(P型)为主.中度石漠化生态恢复区土壤螨类个体数量与个体密度分别高于中度石漠化区和栓皮栎林,属数、多样性指数和丰富度指数分别高于中度石漠化区,但低于栓皮栎林;该区在对照区基础上恢复和新增螨类共32属,占该区螨类总属数的55.2%.在研究区,螨类属数与土壤速效钾含量、丰富度指数与有机碳含量具有显著相关性,个体数量、个体密度、多样性指数、丰富度指数分别与速效钾含量以及丰富度指数与有机质含量具有显著相关性.表明石漠化的植被修复有利于土壤螨类群落结构的恢复和土壤环境的改善,且螨类优势类群、新增类群和恢复类群能对环境变化进行较好地指示,但土壤螨类群落结构与修复区植被和土壤理化因子变化的关系还有待进一步研究.     

高寒沙区生物土壤结皮覆盖土壤碳释放动态

生物土壤结皮广泛分布于荒漠生态系统，能够通过自身的呼吸作用影响土壤碳释放以及区域碳循环过程。本研究在具有典型高寒沙区气候特征的青藏高原东北部（青海共和盆地），以广泛分布于人工植被恢复区的藻类和藓类结皮为研究对象，裸地为对照，观测了裸地与两种类型生物土壤结皮去除和覆盖土壤碳释放速率的日动态和生长季动态规律，探讨生物土壤结皮对土壤碳释放量的影响。结果表明：生物土壤结皮去除和覆盖土壤碳释放速率日动态和生长季动态特征与裸地一致，均呈“单峰”曲线。生物土壤结皮覆盖土壤的日最大碳释放速率出现于13:00左右，裸地与去除结皮土壤的日峰值均出现于15:00左右，生物土壤结皮的存在使土壤碳释放速率的日峰值出现时间提前2h左右，各观测类型生长季内碳释放速率最大值均出现在8月。在相对干旱年份（2017），藻类和苔藓结皮覆盖导致土壤碳释放量分别增加了22.07%和85.61%，其中，藻类和苔藓结皮层碳释放量占增加量的67.60%和25.76%；而在相对湿润年份（2018），藻类和苔藓结皮覆盖导致土壤碳释放量分别增加了139.37%和290.53%，二者结皮层碳释放量分别占增加量的69.09%和45.59%，生物土壤结皮发育促进了土壤的碳释放。温度对土壤碳释放变化的贡献率为48.89%，是高寒沙区土壤碳释放日动态变化的关键驱动因子。因此，在核算荒漠生态系统碳交换过程中，应充分考虑各区域不同类型生物土壤结皮对土壤碳释放产生的影响。     

苔藓结皮在我国喀斯特石漠化治理中的应用潜力

我国西南喀斯特地区面临着极为严峻的生态环境问题,其中最主要的是石漠化,迫切需要高效、可持续的石漠化治理方式.本文综述了喀斯特石漠化生态系统中苔藓植物的抗逆性和苔藓结皮在提高土层稳定性、增强土壤抗蚀性、提高土壤有机质含量、改善土壤养分状况、影响水分下渗及蒸发、改变降水的再分配格局、促进土壤生物的繁衍生存和植被演替以及增加生物多样性等方面的作用,表明其在石漠化地区土壤过程、水文过程及生物过程中发挥着不可替代的作用.人工培育苔藓结皮成本较低,与环境契合程度高,可作为现行石漠化综合治理手段的重要补充,有望在喀斯特石漠化治理中发挥重要作用.     

喀斯特地区石漠化生态修复对土壤生物多样性的影响

我国西南喀斯特地区是具有土层薄和土被不连续等特征的生态脆弱区，人为过度干扰和土地不当利用导致了生境退化甚至石漠化的发生。从“九五”规划到“十三五”规划，为了有效抑制并逆转石漠化趋势，生态修复措施得到普遍的推广应用。“十四五”规划进一步提出科学推进石漠化综合治理，提高生态系统自我修复能力和稳定性。从土壤微生物、原生动物、线虫、微节肢动物、蚯蚓和线蚓等方面，综述了喀斯特地区生态修复对土壤生物多样性的影响。研究发现：(1)喀斯特生境细菌和真菌的多样性高于非喀斯特生境，原因是喀斯特具有较高的土壤pH和钙含量；(2)与非喀斯特生境相比，喀斯特生境土壤动物类群数相差不大而个体密度较低；(3)石漠化过程伴随着植被退化，降低了土壤微生物种类和功能多样性，土壤动物的个体密度和类群数也呈现降低趋势；(4)生态修复促进植被正向演替，土壤微生物量和酶类活性逐渐上升，真菌/细菌生物量比值增大，土壤动物个体密度和类群数增加，有利于土壤固碳和生态修复。因此，土壤生物多样性是适合指示喀斯特石漠化的生态修复的生物学指标。研究建议：(1)在传统分类鉴定基础上，结合宏基因组学、宏蛋白质组学和同位素标记等技术，完善生态修复的...     

喀斯特断陷盆地石漠化演变及治理技术与示范

岩溶断陷盆地区是国家石漠化综合治理工程、生态安全屏障、连片特困区,同时也是石漠化治理科技投入薄弱。针对断陷盆地盆-山共存的环境地质结构分异,及水土资源不匹配和石漠化严重等问题,在滇东蒙自、建水、泸西为重点区,开展"喀斯特断陷盆地石漠化演变及综合治理技术与示范(2016YFC0502500)"项目的国家重点研发活动,阐明流域尺度石漠化演变机理,以水土资源高效利用为基础、生态服务功能提升为核心,研发石漠化综合治理技术,形成生态治理-生态产业协同发展模式,为生态富民和生态文明建设提供技术与示范。形成喀斯特断陷盆地石漠化机理识别-治理技术研发-生态产业模式构建-综合效益评估-国土资源空间高效利用对策等系列成果,培养一支高水平创新团队。     

石漠化强度对喀斯特植被演替过程土壤真菌组成及多样性的影响

喀斯特是我国南方广泛分布的地貌类型,土壤真菌对喀斯特植被演替恢复具有重要调节功能,不同石漠化程度的喀斯特区植被演替受到土壤微生物影响,因此研究不同石漠化区域植被演替阶段的土壤真菌组成及多样性,探索土壤真菌在喀斯特植被演替过程中的作用机制具有重要意义。本文采用时空替代法采集了不同石漠化程度（潜在、中度和强度）的喀斯特区植被演替乔木、灌木和草本演替阶段土壤样品,通过Illumina HiSeq第二代高通量测序分析了土壤真菌组成及多样性。结果表明,试验共获得3 871个OTUs,分属4门17纲116科174属;潜在和中度石漠化区各演替阶段土壤真菌优势门均为担子菌门,强度石漠化区各演替阶段土壤真菌无相同优势门;土壤真菌组成及多样性在潜在石漠化区表现为乔木>草本>灌木,中度石漠化区为灌木>乔木>草本,强度石漠化区为灌木>草本>乔木,且石漠化程度对真菌组成及多样性的影响大于植被演替的影响;土壤理化性质随石漠化程度及演替阶段发生变化,且显著影响真菌多样性指数,以碱解氮为主导因子显著影响土壤真菌群落。