GIS支持下岷江上游土壤侵蚀动态研究

利用TM数据,采用3S技术和通用土壤侵蚀方程(RUSLE)研究岷江上游地区3个典型时期的土壤侵蚀动态,并对影响侵蚀的主要因子进行初步分析.结果表明,研究区3个时期侵蚀面积分别占研究区总面积的1.2%、1.4%和1.70%;年平均侵蚀模数分别为32.64、1 04.74和1 362.11 t·km^-2,以微度侵蚀、轻度侵蚀为主,伴有少量的中度侵蚀.侵蚀面积比较小,侵蚀程度比较轻.侵蚀与坡度呈显著正相关,侵蚀大多发生在＞25°的区域,196年占总侵蚀量的93.65%,1995年为93.1%,2000年为92.71%;在海拔上,中山、亚高山、高山以及干旱河谷是侵蚀发生的主要地带,1986年占总侵蚀量的9.21%,1995年为97.63%,2000年为99.27%;不同类型的植被直接影响到侵蚀的发生,灌木林地以及新退耕的疏林地是3个时期侵蚀的主要发生地,过度放牧导致草场退化,也产生了微度侵蚀;侵蚀的发生和土壤类型密切相关,燥褐土、石灰性褐土最易发生侵蚀,是控制侵蚀的重点区域;人口的增长、户数的增加是侵蚀发生的驱动因子,人口与户数增长导致资源需求压力的增大,侵蚀呈线性增加.     

应用遥感技术研究土地利用/土地覆盖变化及其对土壤侵蚀过程的影响--以印度北部Pali Gad山地流域为例

应用遥感技术评估了印度北部Pali Gad山地流域过去几十年里土地利用／土地覆盖变化及其造成的土壤侵蚀程度,并基于摩根参数模型（Morgan Parametric Model）的方法来测定土壤的侵蚀程度;结果表明,由于不同的坡向受到太阳光照的不同可以引起土地覆盖的变迁;海拔和坡度已不再是阻碍人们获取自然资源的因素,人们的活动范围正转移到更高的海拔和更陡峭的坡度;揭示了土地利用／土地覆盖变化对土壤侵蚀进程有着直接的影响。     

不同土地利用类型下土壤粒径分形分析——以黄土丘陵沟壑区为例

土壤粒径分布影响土壤的水力特性、土壤肥力状况以及土壤侵蚀等,是重要土壤物理特性之一。在水蚀严重的黄土丘陵沟壑区,不同的土地利用类型对水土流失的阻截作用不同,因而进一步导致其土壤粒径分布的差异。对不同土地利用类型下土壤粒径分布的分形和多重分形分析发现：黄绵土土壤粒径分布包含有3个无标度区间,分别为粘粒域、粉粒域和砂粒域;土壤粒径分布的分形维数D、粉粒域维数Dsilt、砂粒域维数Dsand、信息维数D1、信息维数/容量维数D1/D0与土壤细颗粒含量和有机质含量成显著的正相关关系;土地利用对分形维数D、粉粒域维数Dsilt、砂粒域维数Dsand、容量维数D0、信息维数D1、信息维数/容量维数比值D1/D0的影响较显著。这表明这些分形和多重分形参数可以作为反映土壤物理性质和土壤质量的潜在性指标,其实用性有待进一步探讨。     

遥感和GIS支持的土地利用动态监测研究--以黄河三角洲垦利县为例

以黄河三角洲垦利县为例 ,对比分析了目视解译、机助分类等遥感土地利用信息提取方法 ,采用 1981、1991和 1995年 3时相土地利用现状信息 ,研究确定了统一的监测分类系统 ,提出了土地利用面积及其空间分布动态监测方法 .在此基础上 ,分析了垦利县地类面积增减变化 ,在GIS支持下分析了 1981～ 1995年土地利用空间动态变化 ,同时进行了实地监测点土地利用变化分析 ,探明了该县土地利用动态变化规律 .     

陇中黄土丘陵区土地利用强度-生态系统服务-人类福祉时空关系研究——以安定区为例

基于土地利用和社会统计数据,构建了"土地利用强度-生态系统服务-人类福祉"多尺度分析框架,从县区和乡镇尺度探讨了定西市安定区1990—2015年土地利用强度-生态系统服务-人类福祉的时空权衡/协同关系。结果表明:1990—2015年安定区土地利用强度-生态系统服务-人类福祉关系变化存在区域整体相似性和乡镇局部差异性;土地利用强度的增加,提高了供给服务和生产资料供给福祉,但弱化了调节和支持服务;供给与支持服务权衡主要集中于安定区北部和西南部。该区生态系统服务间的权衡程度较高,不利于生态系统服务保育和居民福祉的持续提升。区域的脱贫致富因立足于提高居民福祉,退耕还林还草、发展特色高效产业、劳务输出等是实现该区社会生态系统的经济收益与生态效益共赢的有效途径。     

基于GIS和RUSLE的滇南山区土壤侵蚀时空演变——以云南省元阳县为例

滇南山区土壤侵蚀时空演变研究对于水土保持规划及世界文化遗产区的生态保护具有重要意义。本研究基于RUSLE模型和GIS/RS空间信息技术,分析元阳县2005—2015年间土壤侵蚀状况的时空变化趋势,以及其侵蚀成因和影响机理。结果表明: 研究期间,元阳县土壤侵蚀空间分异显著,流失区主要集中于县域东南部、西南部,藤条江沿岸区域侵蚀广泛,极强度和剧烈侵蚀呈点状分布。元阳县2005—2015年平均土壤侵蚀模数为11.06 t·hm^-2·a^-1,微度和轻度侵蚀所占面积比例近80%,而轻度和中度侵蚀则构成了近50%的全年土壤侵蚀总量,是县域水土流失治理的重点侵蚀级别。研究期间,随着森林覆盖率的提高,县域水土流失有减缓趋势。元阳县地形复杂多变,土壤侵蚀分布与海拔、坡度有很大的相关性,这种分布格局的形成受自然和人为因素的共同影响,海拔500 m以下、1500 m以上且坡度25°～45°的山地区是水土防护治理的重点区域。     

基于GIS和RUSLE模型道路对土壤侵蚀格局的影响研究——以浙江省杭金衢高速诸暨段为例

以浙江省诸暨市为研究区域,以杭金衢高速公路诸暨段为研究对象,以研究区的DEM、降雨、土壤类型、遥感图、道路图等数据为基础,运用GIS和RUSLE模型分析了该公路建设前后诸暨市的土壤侵蚀风险分布格局。此外,采用缓冲区分析的方法,对比高速公路周围的土壤侵蚀风险等级的变化情况,以此分析在高速公路影响域内土壤侵蚀等级分布规律,并进一步探求高速公路对土壤侵蚀的影响范围,在此基础上提出具有针对性的土壤侵蚀防治措施。其主要结果如下:(1)根据RUSLE模型计算获得诸暨市土壤侵蚀模数A的取值,1999年诸暨市的土壤侵蚀量模数在0—380.02 t hm-2a-1之间;2003年诸暨市的土壤侵蚀量模数在0—572.94 t hm-2a-1之间,2003年诸暨市的土壤侵蚀量以及土壤侵蚀风险等级均高于1999年。(2)通过缓冲区分析,年际间变化表明高速公路建设增加了土壤侵蚀量,加剧了高速公路附近的土壤侵蚀风险,极强度侵蚀和剧烈侵蚀等级的响应最强烈,而高速公路单侧660m的范围则是剧烈侵蚀的影响范围,以此视为防治重点区域。(3)通过成因分析可知,由公路建设导致的景观破碎化加剧和建设用地比例增加是引起剧烈侵蚀增加的重要原因,因此高速公路的水土保持需要重点从这两方面入手,采取相应措施。     

县域土地利用变化下生态系统服务价值损益预测——以重庆市巴南区为例

土地利用/覆被变化是全球变化的研究热点,评估县域土地利用变化对生态系统服务价值损益的影响对促进生态环境保护和推动城乡区域协调发展具有重要意义。基于重庆市巴南区2000年以来连续5期遥感影像及CLUE-S模型,量化土地利用变化对生态系统服务价值的影响并预测2020-2030年服务价值损益的时空动态。结果表明2000-2020年巴南区土地利用变化主要表现为耕地持续转化为其他用地类型和林地面积的大幅增长,该趋势将在未来10年内延续。2000-2030年耕地占巴南区面积的比例下降了39.58%,而林地占比将增长28.86%并在2025年后取代耕地成为最主要的地类;建设用地、水域和未利用地面积占比分别增长8.29%、2.25%和0.18%。土地利用类型变化下巴南区生态系统服务价值在2000-2020年由11.69亿元增长到27.64亿元,并将持续增长至2030年的30.19亿元。耕地和林地转化为建设用地、耕地转化为林地（尤其是转化为针叶林和针阔混交林）分别是服务价值损失及增益的主要方式。2000-2030年巴南区生态系统服务价值总损失0.58亿元、总增益19.09亿元,净增益18.50亿元。土地利用结构变化和生态系统服务当量因子价值升高分别贡献了净增益的70.96%和29.04%。巴南区生态系统服务价值损益与地形密切相关。2000-2030年间巴南区生态系统服务价值由匀质分布逐渐形成北低南高的发展格局;价值损益在全局和局域尺度上均呈现出显著的正向空间自相关特性。巴南区现有的土地利用模式能够兼顾经济发展及生态环境保护两方面的需求。未来需要继续实行生态保护工程、合理规划城市用地边界、严守耕地红线以推动城乡区域协调发展。     

陕北黄土高原贫困农户生计策略对生计资本的敏感性——以佳县为例

陕北黄土高原自然环境严峻,是我国农村生活最贫困的地区之一,不同地理地貌村庄的贫困农户生计策略对生计资本的敏感性还缺乏相关的实证检验。基于佳县的调研数据,将样本划分为风沙区、丘陵沟壑区和土石山区三类村庄,在贫困户和非贫困户生计资本与生计策略对比分析基础上,结合二元logistic模型对贫困农户生计策略由纯农型向非农型转变的关键因素进行分析,研究发现：人力资本、金融资本和社会资本的增加对贫困农户非农型生计策略的选择有正向作用,而自然资本、物质资本的增加对非农型生计策略的选择有负向作用。风沙区和丘陵沟壑区的结果与总样本相似,土石山区贫困农户自然资本越丰富反而越倾向于选择非农型生计策略。不同类型村庄生计策略存在显著差异,不调整生计策略的贫困农户未来仍有70％选择扩大农业、林业生产。在进行可持续生计策略调整时,个体经营和外地打工是他们主要选择的方式,自然灾害和红枣市场不景气是他们未来愿意选择生计多元化的主因。     

遥感和GIS支持的土地利用动态监测研究——以黄河三角洲垦利县为例

以黄河三角洲垦利县为例,对比分析了目视解译、机助分类等遥感土地利用信息提取方法,采用1981、1991和1995年3时相土地利用现状信息,研究确定了统一的监测分类系统,提出了土地利用面积及其空间分布动态监测方法.在此基础上,分析了垦利县地类面积增减变化,在GIS支持下分析了1981～1995年土地利用空间动态变化,同时进行了实地监测点土地利用变化分析,探明了该县土地利用动态变化规律.     

陕北黄土高原植被净初级生产力的估算

基于MODIS和地面气象数据,利用改进的CASA模型,模拟分析了2005年陕北黄土高原地区的植被净初级生产力(NPP)及其时空分布.结果表明:1)根据生态生理过程模型针对不同土地覆被类型选择不同的月平均最大光能利用率,比传统CASA模型中使用固定的全球月平均最大光能利用率进行NPP估算,更符合陕北黄土高原地区的实际情况;在估算植被参数时引入植被覆盖分类,以及利用陕北黄土高原2005年时序NDVI进行土地覆被分类的同时,结合1:100万中国植被图和实地调查情况对分类结果进行修正,可提高分类的精度,从而提高模型估算的精度.2)通过不同模型之间和与陕北部分地区实际调查数据进行比较,显示改进后的CASA模型对区域陆地植被NPP的模拟效果较好,可应用于陕北黄土高原乃至周边地区NPP的计算中.3)2005年陕北黄土高原植被净第一性生产量估计值为4.76×10~(13) g C,约占全国总NPP的1.5%,植被平均NPP为447.3 g C·m~(-2)·a~(-1),高于1992-2000年全国陆地NPP平均值323.8 g C·m~(-2)·a~(-1).4)在NPP的空间分布上,总体趋势是由东南向西北递减,其中最高值出现在东南部的黄龙山次生林区(1087g C·m~(-2)·a~(-1));西北部的荒漠植被覆盖度极低,平均NPP仅为205.0 g C·m~(-2)·a~(-1).5)陕北黄土高原NPP的季节变化明显,其中4月中旬至10月中旬6个月生长季时间里的NPP可占到全年的91.5%,而7月中旬至8月中旬间该区的净初级生产力达到年内的极大值,可占全年的37.8%.

Abstract：

Based on the data from MODIS (Moderate-resolution Imaging Speetroradiometer) and meteorological observatories, and by using improved CASA (Carnegie-Ames-Stanford Approach) model, the vegetation net primary productivity (NPP) and its spatiotemporal distribution on the North Shaanxi Loess Plateau in 2005 were simulated and analyzed. Comparing with the traditional CASA model which only uses a universal mean annual maximum light use efficiency (LUE), the estimated regional NPP by the improved CASA model was more precise, because this improved model used the LUE parameters of different vegetation covers. The detailed land cover classifica-tion also contributed to the increase of the precision via introducing the time-series Normalized Different Vegetation Index (NDVI) and ground survey data to modify and adjust the original clas-sification system based on vegetation map (1: 1000000). The testing of the simulation results from different models with the ground survey data in North Shaanxi showed that the estimation by the modified CASA model was much closer to the real survey data, implying the potential practi-cal significance of this model in estimating the vegetation NPP in North Shaanxi Loess Plateau and its adjacent areas. In 2005, the NPP in North Shaanxi was estimated as 4. 76×1013 g C, ac-counting for about 1.5% of China' s terrestrial total NPP, and the mean NPP was 447.3 g C·m~(-2)·a~(-1), being much higher than that of China' s terrestrial vegetation (323.8 g C·m~(-2)·a~(-1)) in 1982-2000. The spatial distribution pattern of the vegetation NPP showed an apparently declining trend from the southeast to the northwest, with the highest value of 1087 g C·m~(-2)a~(-1) occurred in the broadleaved-and conifer-mixed forests of Huanglong Mountain in southeast part of the region. The mean NPP of desert vegetation in the whole region was the lowest, only about 205.0 g C·m~(-2) ·a~(-1). An obvious seasonal variation of the NPP was observed. The NPP in growth season (from April to October) took about 91.5% of the total in the year, and the peak occurred in mid-July to mid-August, amounting to 37.8% of the total.     

陕北黄土高原土壤干层的分布和分异特征

以人工刺槐林为研究对象,经大量野外调查和数据分析,研究了陕北黄土高原土壤干层的分布状况和分异特征,结果表明,土壤干层在陕北黄土高原从南到北大范围内普遍分布,根据干化程度可分为4个类型区：1)以宜君为代表的高原沟壑区南部;2)以富县、黄陵为代表的高原沟壑区北部;3)范围较广的丘陵沟壑区,该区又可分为南、西、北3个小区,南区以延安、延长为代表;西区以吴旗、安塞为代表;北区以绥德、米脂为代表;4)以神木为代表的风沙区,受降雨量的影响,土壤干化程度具有明显的水平分异规律,即随着降雨量从南到北的减少,干化程度亦随之加重;受海拔高度、降雨入渗能力的影响,土壤干化程度在小范围的山地呈现明显的垂直分异规律,海拔愈高,干化程度愈严重;因土地类型的不同,土壤干化程度在局地空间上呈现明显的分异规律。     

陕北黄土高原文冠果群落结构及物种多样性

文冠果是我国北方地区生物质油料能源首选树种,陕北黄土高原次生林区是其主要分布地域之一。通过黄土高原森林区和森林草原区32块文冠果群落标准地调查,对该区域文冠果林群落结构、种类组成和物种多样性等进行了研究。结果表明,文冠果在森林区既可以形成小乔木林,也可以形成灌木林,而在森林草原区只有灌木林。标准地内共有维管束植物77种,隶属27科65属。乔木林乔木层以油松、文冠果为主,灌木层以狼牙刺、黄蔷薇、葱皮忍冬等占优势,草本层野菊、铁杆蒿、长芒草、披针苔草等占优势;灌木林灌木层以文冠果、狼牙刺、荆条等为主,草本层阿尔泰狗哇花、白草、披针苔草、铁杆蒿等占优势。群落丰富度指数(S)乔木林21.2±4.8,森林区灌木林21.7±5.7,森林草原区灌木林12±1.7,多样性指数D值与H'值乔木林为0.933±0.022和2.519±0.023,森林区灌木林为0.917±0.040和2.755±0.368,森林草原区灌木林是0.861±0.023和2.190±0.126;均匀度指数J值与E值乔木林是0.837±0.200和0.840±0.257,森林区灌木林是0.923±0.047和0.806±0.064,森林草原区灌木林是0.885±0.036和0.790±0.083;统计分析显示,S,D和H'值森林区乔木林与灌木林差异不显著,但都极显著(P0.01)高于森林草原区灌木林,J和E值无显著差异,其中丰富度指数变异系数森林区灌木林乔木林森林草原区灌木林,而多样性指数和均匀度指数变异系数乔木林森林草原区灌木林森林区灌木林。群落不同层次D值和H'值乔木林乔木层、灌木层差异不显著,但显著低于草本层,其变异系数灌木层乔木层草本层;灌木林草本层显著(P0.05)或极显著(P0.01)高于灌木层,其变异系数灌木层草本层,J值和E值在群落(乔)灌草层之间无显著差异。根据天然文冠果林的群落结构特征,人工文冠果油料林营造和经营管理过程中应注意树种的混交搭配和地被植物多样性的培育,以提高林地的生态功能。     

陕北黄土高原土地利用/土地覆被变化中植被固碳释氧功能价值变化

利用陕北黄土高原的土地利用、气象等数据,测算了该区土地利用土地覆被变化(LUCC)引起的植被固碳释氧服务功能价值的变化,结果表明:1996年区域固碳释氧功能价值比1986年增加了9.97718亿元,2001年固碳释氧功能价值比1986年增加了13.61481亿元。这种价值变化反映出实施退耕还林还草政策以及合理控制城镇建设用地的扩张对提高陕北黄土高原生态服务功能有着十分重要的意义。     

陕北黄土高原土地利用变化对第一性生产生态服务功能价值的影响

土地是一切陆地生态系统的载体,人类的一切活动同样离不开土地,在人类改造和利用自然的过程中不可避免地要影响各类生态系统的状况进而影响到它们为人类所提供的服务与功能。而第一性生产服务功能是生态系统服务功能主要特征之一。本文在地理信息系统的支持下,利用陕北黄土高原3期土地利用数据,估算了土地利用变化引起的生态系统服务价值的变化,结果表明,1996年区域NPP生态系统服务功能价值比1986年增加了1·17×108元;2001年生态服务功能价值比1986年增加了3·37×108元。因此,实施退耕还林、还草、遏制景观破碎化过程,合理控制城镇建设用地的扩展,是提高区域生态系统服务功能的有效途径。     

黄土高原不同侵蚀类型区生物结皮中蓝藻的多样性

蓝藻是生物土壤结皮的重要组成部分,具有许多重要的生态功能.迄今为止,黄土高原地区生物结皮中藻类的种类组成及分布鲜有报道.通过野外调查、采样和室内观察、培养、鉴定,对黄土高原水蚀区、水蚀风蚀交错区、风蚀区的生物结皮中蓝藻的多样性及优势种进行了研究.结果表明,黄土高原3个侵蚀类型区生物结皮中蓝藻门植物共发现4科10属54种,其中丝状种类约占87％,占绝对优势;Shannon-Weiner多样性指数水蚀风蚀交错区最高,水蚀区次之,风蚀区最低,依次为2.22,2.20和2.14.水蚀风蚀交错区和水蚀区蓝藻多样性指数差异不显著,但均与风蚀区差异显著.3个侵蚀类型区的生物结皮中蓝藻的种类组成及优势种均有所差异,但均以颤藻科(Oscillatoriaceae)为优势科.水蚀风蚀交错区蓝藻种类最多(39种),以阿氏鞘丝藻(Lyngbya allorgei)为第一优势种;水蚀区次之(26种),以含钙席藻(Phormidum calciola)为第一优势种;风蚀区最少(20种),以颗粒颤藻(Oscillatoria granulata)为第一优势种.黄土高原不同侵蚀类型区生物结皮中蓝藻的多样性差异可能与土壤质地、土壤pH值、气候环境等有关.     

陕北黄土高原景观破碎化的时空动态研究

景观破碎化受到自然环境背景及社会经济活动的影响,并限制区域发展.为揭示景观破碎化的时空变化特征,整合了MODIS(中分辨率成像光谱仪)影像逐旬数据与多时段景观类型数据,并对其进行了分析.比较1987～2002年景观破碎化的年际差异表明,陕北黄土高原的景观破碎化过程较缓慢,但具有区域差异,且与景观类型组成息息相关.结果表明,林地的破碎化水平变化显著,而农、草地的破碎化水平变化相对缓慢.年际变化分析有助于说明区域景观破碎化的趋势,而年内季节变化则能帮助认识景观破碎化过程的周期规律.     

陕北黄土高原生态系统涵养水源价值的时空变化

在GIS支持下,采用水量平衡法、容量折算法等计算了生态系统涵养水源的物质量,采用成本核算、市场价格法等计算了涵养水源的价值量.结果表明:陕北黄土高原生态系统涵养水源量及其价值在1978-2000年总体呈先增加再减少的趋势.其中,1978-1990年生态系统总涵养水源数量从15.98×109t·a-1增加到19.19×109t·a-1,总涵养水源价值从10.71×109元·a-1增加到12.86×109元·a-1,年均递增率为1.39%;1990-2000年生态系统总涵养水源数量从19.19×109t·a-1减少到17.96 x 109t·a-1,总涵养水源价值从12.86×109元·a-1减少到12.03×109元·a-1,年均递减率为0.68%.陕北黄土高原生态系统涵养水源量及涵养水源价值在空间分布上存在一定的差异,呈现南北高、中部低的趋势.     

黄土丘陵小流域土地利用变化的土壤侵蚀效应: 基于137Cs示踪的定量评价

基于¹³⁷Cs示踪技术,结合土地利用变化数据,对黄土丘陵沟壑区羊圈沟小流域土壤侵蚀强度的演变过程进行了研究.结果表明：从20世纪80年代以来,该流域土地利用强度逐渐减弱;1980—2006年间,研究区坡耕地面积急剧下降,从94.9 hm²下降到0.2 hm²,乔木林地面积由0增加到51.1 hm²,灌木林地面积由0增加到19.2 hm²,果园林地面积由0增加到18.0 hm²,荒草地面积趋于稳定,由76.9 hm²增加到80.1 hm².研究期间,不同土地利用类型的土壤侵蚀强度依次为:坡耕地>灌木林地>果园林地>荒草地>乔木林地;1980、1984、1996和2006年流域土壤侵蚀强度分别为6408.9、5362.4、4903.9和3641.4 t·km^-2·a^-1,侵蚀程度由强度变为中度.土壤侵蚀强度降低的主要原因是该区的水保措施和植被恢复措施.     

黄土高原不同土地利用类型土壤含水量的地带性与影响因素

通过对黄土高原南北样带大面积(北纬34°05'—40°75'、东经107°14'—111°09')土壤含水量(0—500 cm剖面)测定和相应植被类型调查,研究了黄土高原农田、草地、灌木林地和乔木林地4种土地利用类型土壤含水量的空间变化及它们之间的差异性。结果表明:黄土高原4种土地利用类型的土壤含水量皆呈现南北向地带性变化,自南向北土壤含水量有明显递减趋势,与多年平均降雨量、潜在蒸散量、土壤质地等的分布具有一致性;同一地点不同土地利用类型下土壤水分含量具有显著差异(农地草地灌木和乔木林地),不同植被类型根系分布、蒸散耗水量的不同是造成含水量差异性的原因。植被建设应遵循土壤水分分布规律,研究结果对黄土高原植被恢复建设具有一定参考价值。