南方红壤水土流失区土地利用动态变化——以长汀河田盆地区为例

福建省长汀县曾是我国南方红壤地区水土流失最严重的县份之一,经过20多年的艰辛努力,长汀已成为中国水土流失治理的典范.采用遥感技术和景观格局分析技术,基于1988、1998、2004、2009和2011年的遥感影像,对长汀县水土流失最为严重的河田盆地区进行土地利用动态变化检测与景观格局变化分析.结果表明,研究区在这23a间的土地利用发生了很大变化,其中最主要的特征就是以针叶林为主的林地面积的快速增长和地表裸土面积的大幅下降.景观分析表明,水土流失治理新增的小块林地正逐渐形成连片分布,而裸土面积在大幅减少的同时,其斑块也趋于破碎.总的看来,这23a间的水土流失治理已使得研究区的生态明显趋于好转.     

基于遥感和GIS的水土流失动态监测——以河北省赤城县为例

以遥感和GIS技术为支撑,利用修正后的通用土壤流失方程RUSLE为评价模型,对河北省赤城县1990、2000年的土壤侵蚀量进行了计算,并结合水土流失强度分级标准,生成了赤城县水土流失强度分布图.在此基础上,对赤城县2000年的水土流失现状、空间分布及1990-2000年水土流失的变化及原因进行了分析.结果表明:赤城县2000年平均土壤侵蚀模数为17.64 t·hm-2·a-1,属于轻度侵蚀,水土流失区域主要集中在灌草地与旱地这两种土地利用类型;与1990年相比,赤城县2000年水土流失面积明显减少,减少面积达839.81 km2.由此可见,赤城县在1990-2000年期间水土流失治理效果显著.     

甘肃白龙江流域水土流失的景观生态风险评价

以青藏高原、黄土高原和秦巴山区三大地形交汇过渡带水土流失的典型流域——甘肃白龙江流域为研究区,结合RUSLE模型和生态风险评价方法,定量分析流域尺度的水土流失景观生态风险时空分异特征。结果表明:(1)白龙江流域水土流失景观生态风险较高,中等风险区以上面积占研究区总面积的48%;在空间上,白龙江两岸及其以北区域、岷江沿岸和迭部县西北部地区的景观生态风险高于其他地区。(2)景观生态风险格局变化不大,呈先增加后减弱的趋势,尤其在2002年后,低风险区迅速增加,其面积达280.89 km2,表明研究区水土流失治理效果显著。(3)水土流失的景观生态风险主要集中在未利用地和耕地(尤其是坡耕地),而林地的生态风险最低;武都区水土流失景观生态风险面积最大。今后重点治理的区域应集中在马街乡、洛塘镇、安化镇、汉王镇、鱼龙乡、浦田乡、熊池乡、桔柑乡和两水镇北部等区域。     

福建省长汀县河田水土流失区植被覆盖度变化及其热环境效应

南方红壤典型水土流失区——福建省长汀县河田盆地区的大片山地曾由于植被稀少、山岭裸露、气候炎热,而被称之为“火焰山”.通过20多年的水土流失治理,该区的生态环境有了很大的改善.利用遥感技术,计算了长汀县河田盆地区在1988-2010年间的植被覆盖度变化及其伴随的地表温度变化.结果表明,通过近22a的水土流失治理,该区的平均植被覆盖度有了明显的升高,从1988年的48.83％上升到2010年的59.78％;而同期盆地内外的温度差异也随之下降,盆地裸露区和周边地区的温差降低了近1 ℃.定量研究表明,河田盆地区的植被覆盖度每增加10％,可降低地表温度0.6-1℃.     

苏南地区典型城镇建设用地扩展的时空分异

选择江苏省常熟市南部的辛庄镇为研究区,采用该区1980、1991、2001和2009年4期高分辨率遥感影像,利用GIS技术,结合现有的建设用地扩展指标构建了综合扩展程度指数模型,定量分析了研究区1980-2009年间3个时段建设用地扩展的总体特征和时空分异特征.结果表明:随着农村城镇化和工业化进程的加快,辛庄镇建设用地显著扩展,1980-2009年间共增加19.24 km2,其中,2001-2009年该区建设用地进入高速扩展期,扩展面积、扩展贡献率和扩展强度均最大.研究区建设用地扩展具有明显的空间分异特征:1980-1991年,新增建设用地主要集中于镇区所在村域,1991年后,辛庄镇建设重心逐渐向工业发达的村庄转移.研究期间,辛庄镇的新增建设用地主要源于水田和旱地,二者共占建设用地总增加面积的88.1%,其余土地类型对建设用地的转入贡献率相对较小.     

扎龙自然保护区丹顶鹤(Grus japonensis)巢的内分布型及巢域

为了探讨丹顶鹤繁殖种群的空间分布,2002～2006年的4～5月份,在黑龙江扎龙国家级自然保护区,采用定点观察法、无样地取样法、GPS定位等研究方法和分布距离指数、最近邻体法等衡量指标对丹顶鹤(Grus japonensis)巢的内分布型及巢域进行了研究.结果表明:(1)扎龙保护区丹顶鹤巢的内分布型,I2002=2.140>2,I2003=2.048>2,I2004=2.093>2, I2006=3.263>2,均为聚集分布;(2)在假设扎龙保护区丹顶鹤巢域面积等于领域面积、巢域形状为圆形且所有个体面积大小相等的前提下,丹顶鹤的巢域为(0.510±0.019)km2,年度间有所差异,分别为2002年(0.542±0.257)km2、2003年(0.569±0.067)km2、2004年(0.557±0.054)km2、2006年(0.344±0.119)km2.分析表明,丹顶鹤对于栖息生境的整体分布和繁殖微生境质量的变化具有一定适应和应答的能力.为了更有效地验证本文的研究结果并对丹顶鹤进行保护,还有待于长期监测并进一步研究.     

1988—2001年重庆市主城区植被的时空变化

利用Landsat遥感影像,分析了重庆市主城区1988、1993和2001年共3期植被的时空动态变化。结果表明:1988—2001年主城区的植被面积呈加速下降趋势,植被斑块的破碎程度逐渐增大,空间分布越来越分散,其中1993—2001年的变化比1988—1993年的变化更明显;对3期影像进行叠加,得到了8类变化轨迹的斑块;通过分析不同变化轨迹的斑块的空间格局和空间作用,揭示出植被的时空动态变化特征;3期中均为植被和非植被的轨迹所对应的斑块自相关程度较高;其余6类变化轨迹所包含的斑块自相关程度低,并在1988—2001年经历了植被与非植被的转变。     

桂西黔南国家重点保护植物的地理分布、保护现状及对策

基于实地考察、文献资料和标本数据,借助GIS技术构建桂西黔南生物多样性保护优先区的39种国家重点保护植物空间地理分布格局,结合30m空间分辨率遥感影像解译的植被与地表覆盖数据,研究该优先区内的国家重点保护物种的生境与植被类型的关系及保护现状,并就优先区国家重点保护植物的地理分布格局分析优先区以外的保护空缺。此外,对优先区近二十年来的植被与地表覆盖特征的时空变化进行分析研究,结果优先区的人居用地、湿地(包括水库)面积分别增加67.75km2和371.11km2,森林面积相对稳定,灌丛和草丛面积分别减少230.69km2和174.70km2。该地区的国家重点保护植物正面临着生境退化和丧失的威胁。在此基础上对国家重点保护植物今后的保护及监测提出了对策和建议,为生物多样性研究、保护空缺分析、植被时空变化研究以及动态监测等方面的工作提供借鉴。     

四川唐家河自然保护区西北至东南方向景观格局的梯度变化

通过设置西北至东南方向样带的方式,对唐家河自然保护区的遥感解译图像从景观和类型两种水平上分析了该区植被景观格局的梯度变化.结果表明:1)该区域内森林植被状况良好,林地分布面积达到91.65%.其中,常绿落叶阔叶混交林的面积最大,是区域的景观基质,而亚高山灌丛草甸以及农耕地等在整个区域内分布面积较小,边界较简单,景观地位弱.2)沿样带方向,景观水平上的指数具有上升型、下降型和无明显趋势3种变化,表现为边界密度、邻近度、形状指数、斑块分形指数的递增,平均斑块面积和最近距离的递减,以及香农多样性和均匀性、最大斑块面积和散布与并列指数的稳定波动.3)该区景观类型以次生落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔叶混交林和针叶林为主,其景观指数波动变化显著、具明显的峰值.     

呼伦贝尔森林-草原交错区景观格局时空动态

基于遥感（RS）与地理信息系统（GIS）相结合的方法,解译并提取了1988年、1995年、2000年和2004年四期呼伦贝尔森林．草原交错区的景观格局空间分布信息,并在Fragstats3．3软件中,分别从景观级别和类型级别出发,分析了该区景观格局的时空动态变化。结果表明：（1）16年来,呼伦贝尔森林-草原交错区各景观类型转换频繁。其中,林地面积减少量最多,达7858．15km^2,主要转换为草地;未利用土地面积增加量最多,净增4087．25km^2,增加的面积主要来源于草地和林地。（2）景观格局整体波动较大,景观破碎度、景观多样性指数逐年增大,优势度指数降低。（3）受人为干扰的影响,研究区内各主要景观类型均表现出景观斑块由大到小,由少到多,斑块形状复杂化程度增加的特点。（4）主要景观类型质心向东偏移,其中,林地景观的质心向东南方向偏移了50．22°大约4．48km;草地景观整体向东北方向偏移了79．96°大约29．93km。     

基于RUSLE的福建省长汀县河田盆地区土壤侵蚀定量研究

以RS、GIS和RUSLE模型为主要技术,选取典型的土壤侵蚀区福建省长汀县河田盆地区为研究区,通过对模型因子的合理选择,估算了该地区1988年、1998年和2010年的土壤侵蚀量,实现土壤侵蚀状况的定量评价和动态监测.结果表明:在1988年至2010年期间,研究区土壤侵蚀状况得到明显改善,平均土壤侵蚀模数由4259.11 t·km-2·a-1下降为1280.09 t·km-2·a-1,年侵蚀量由252.42万t下降至75.87万t;中度及其以上侵蚀面积由176 km2减少至62.69 km2,微度侵蚀面积由225.85 km2增加至358.9 km2.研究结果说明近22年来针对长汀河田盆地区土壤侵蚀的治理所采取的措施是卓有成效的.长汀河田盆地区水土流失进一步重点治理的区域应集中在盆地中心及其西北部等地区的高程低于400 m、植被覆盖度为20％-50％的地区.     

Soil carbon stocks,deforestation and land‐cover changes in the Western Ghats biodiversity hotspot (India)

Habitat loss and soil organic carbon (SOC) stock variations linked to land‐cover change were estimated over two decades in the most densely populated biodiversity hotspot in the world, in order to assess the possible influence of conservation practices on the protection of SOC. For a study area of 88 484 km², 70% of which lie inside the Western Ghats Biodiversity Hotspot (WGBH), land‐cover maps for two dates (1977, 1999) were built from various data sources including remote sensing images and ecological forest maps. SOC stocks were calculated from climatic parameters, altitude, physiography, rock type, soil type and land‐cover, with a modelling approach used in predictive learning and based on Multiple Additive Regression Tree. The model was trained on 361 soil profiles data, and applied to estimate SOC stocks from predictor variables using a Geographical Information System (GIS). Comparison of 1977 and 1999 land‐cover maps showed 628 km² of dense forests habitat loss (6%), corresponding to an annual deforestation rate of 0.44%. This was found consistent with other studies carried out in other parts of the WGBH, but not with FAO figures showing an increase in forest area. This could be explained by the different forest definitions used, based on ecological classification in the former, and on percentage tree cover in the latter. Unexpectedly, our results showed that despite ongoing deforestation, overall SOC stock was maintained (～0.43 Pg). But a closer examination of spatial differences showed that soil carbon losses in deforested areas were compensated by sequestration elsewhere, mainly in recent plantations and newly irrigated croplands. This suggests that more carbon sequestration in soils could be achieved in the future through appropriate wasteland management. It is also expected that increasing concerns about biodiversity loss will favour more conservation and reinforce the already prevailing protective measures, thus further maintaining C stocks.     

湄公河流域土壤侵蚀空间特征及其优先治理区确定

湄公河流域拥有丰富的自然生态系统,为沿岸居民提供了食物、交通等众多方面支持,在东南亚地区具有极其重要的地位。土壤侵蚀是该流域主要环境问题,易引发土地退化和河流泥沙淤积。基于气候、土壤、遥感等区域数据产品,使用通用土壤流失方程(USLE,Universal Soil Loss Equation),对湄公河流域土壤侵蚀状况及空间分布特征进行探究,并通过联合信息熵方法,确定该流域土壤侵蚀的主导因素。结果表明,湄公河流域平均土壤侵蚀模数为1.98×10~3 t km~(-2) a~(-1),属轻度侵蚀;流域内近40%区域存在不同强度的土壤侵蚀,侵蚀较严重的地区主要包括11个子流域(M4—M7、M9、T4—T6、T8、T10、T20),是未来土壤侵蚀重点治理区域。土地利用类型、坡度和海拔是该流域土壤侵蚀的主导因素,其中灌丛和裸地/稀疏植被分别为强烈和极强烈侵蚀,土壤侵蚀模数与坡度的关系为随坡度的增加呈先增加后减小的趋势,和土壤侵蚀模数与海拔的关系相同。流域内剧烈程度侵蚀发生区主要特点为:土地利用类型为裸地/稀疏植被和灌木,海拔在500—2000 m,坡度在8—25°。基于优先级理论,对湄公河子流域的优先治理次序进行排序和划分等级,共分为4个等级,达到第一级的共3个子流域。通过以上研究分析以期能为湄公河流域今后的水土保持规划和管理工作提供一定的科学参考依据。     

基于2009-2018年径流小区观测数据的武汉市土壤侵蚀因子定量评价

武汉市位于桐柏山大别山国家级水土流失预防区与幕阜山省级水土流失治理区之间,其土壤侵蚀问题对长江中游生态安全具有重要影响。基于2009-2018年武汉市蔡店、磨盘山、西湖流域、燕子山等4个水土保持监测站35个径流小区的观测数据（139组）,定量分析了坡度、侵蚀性降水量、土地利用和水土保持措施对土壤侵蚀的影响,并借鉴USLE模型识别土壤侵蚀主导因子。结果表明,裸地小区的平均土壤侵蚀模数最高（2597.57 t km^-2 a^-1）,其次是经济林、草地和耕地小区且三者的侵蚀模数相差不大,土壤侵蚀模数与侵蚀性降雨量、坡度之间呈显著二元线性或幂函数关系;与天然植被小区相比,植物篱（草带、茶树、紫穗槐）及石坎梯田措施均显著降低了土壤侵蚀模数,其中植物篱措施的效果更优,且草带植物篱小区的侵蚀模数最低（46.13 t km^-2 a^-1）;3个坡度等级（0-10°、10-20°、20-25°）小区平均侵蚀模数分别为892.07、911.15、2087.60 t km^-2 a^-1,表明坡度超过20°后土壤侵蚀严重加剧;武汉市土壤侵蚀的主导因子为水土保持措施、植被覆盖与管理因子。研究结果可为武汉市水土保持措施合理布设及侵蚀预报模型的完善提供依据,基于径流小区长期观测数据的土壤侵蚀定量研究值得进一步深入。     

北京城市土地利用/覆盖变化及其对雨洪调节服务的影响

深入认识城市土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响对于提升城市生态系统服务和雨洪管理具有重要意义。基于多期Landsat遥感影像,利用混合像元分解与人工目视解译集成的方法提取了北京市1991—2014年的土地利用/覆盖数据,模拟评估了不同降雨情景下的地表产流与雨洪调节服务,并分析了城市建成区的土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响。结果表明:1991—2014年,北京城市用地面积增长了1096.53 km²,建成区内不透水面比例上升了9.83%。城市建成区雨洪调节服务总体呈下降趋势,1a、10a、25a和100a一遇降雨情景下平均地表径流调节率分别下降了5.37%、2.40%、1.75%和1.04%,一定程度上加剧了城市的雨洪产流风险。同时,城市新扩张区的土地利用/覆盖变化对雨洪调节服务的影响较老城区更强,贡献度超过84%。建议未来城市新区发展应合理配置不透水地表和绿地空间以提升城市雨洪调节服务。     

基于城市地表参数变化的城市热岛效应分析

以不透水面、植被、水体为代表的地表参数的变化决定了城市的热环境质量.针对福州从一个非"火炉"城市一跃成为中国新三大"火炉"之首,对福州市1976-2006年间的地表参数变化及其对城市热环境的影响进行研究.通过Landsat卫星影像反演了福州市1976、1986、1996、2006年的不透水面、植被、水体、地面温度等主要地表参数,并对其进行空间叠加分析和相关关系的定量分析.研究发现:不透水面对地面温度的影响可接近或超过植被和水体之和,查明了福州城市主要地表参数在这30a里发生的变化及其对城市热环境的影响.总的看来,城市地表不透水面斑块的增加和集聚、植被和水体面积的减少和破碎,以及通风不畅,是造成福州成为"火炉"城市的主要因素.     

土地利用变化对滇池流域生态系统服务价值的影响

随着社会经济的快速发展,土地利用变化日趋剧烈,对生态系统及其服务价值产生重要影响,探究土地利用变化与生态系统服务价值之间的定量响应关系,对区域生态环境建设具有重要意义。以2010年和2016年滇池流域土地利用数据为基础,基于生态系统服务价值核算体系,定量评估了滇池流域土地利用变化及其转化对生态系统服务价值的影响。结果表明：(1)2010年和2016年滇池流域生态系统服务价值分别为688.16亿元和729.31亿元,6年间增加了41.15亿元。从各地类的生态系统服务价值来看,由大到小排序为林地>水域>耕地>建设用地>草地>裸地。(2)2010—2016年,滇池流域土地利用变化的剧烈程度由强到弱为建设用地>耕地>草地>林地>裸地>水域,耕地和建设用地的土地利用动态度较高,其中耕地面积减少了52.71km²,建设用地面积增长了93.25km²。(3)2010—2016年,滇池流域土地利用相互间的转化导致生态系统服务价值增加了3.88亿元,其中耕地、草地、城镇用地和裸地面积的变化增加了生态系...     

基于RUSLE模型的中国土壤水蚀时空规律研究

RUSLE模型是计算土壤水蚀的经典模型,在大尺度研究时参数率定比较困难。基于气候、土地覆盖、地形特征等空间分异特征,对RUSLE模型的降雨侵蚀力(R)、植被覆盖与管理因子(C)、水土保持措施因子(P)进行了率定,估算了2000、2005、2010、2015年的中国的土壤侵蚀量。结果表明:(1)土壤侵蚀强度较大的地区集中在中国长江中下游平原区、云贵高原、黄土高原区、昆仑山山麓区域,占统计总面积的9.65%。(2)土壤侵蚀明显增大的区域面积达10.36×10⁴km²,分布于新疆农田区、四川盆地、云贵高原东南部、长江中下游平原和东北平原。(3)土壤侵蚀显著改善的区域分布于黄土高原南部、秦岭地区和东南沿海地区,面积约13.6×10⁴km²。通过对RUSLE模型参数的率定,阐明了全国尺度土壤水蚀的时空分异规律,可对不同地区制定相应的土壤修复措施提供依据。     

Hydrological Response to Land Cover Changes and Human Activities in Arid Regions Using a Geographic Information System and Remote Sensing

The hydrological response to land cover changes induced by human activities in arid regions has attracted increased research interest in recent decades. The study reported herein assessed the spatial and quantitative changes in surface runoff resulting from land cover change in the Al-Baha region of Saudi Arabia between 1990 and 2000 using an ArcGIS-surface runoff model and predicted land cover and surface runoff depth in 2030 using Markov chain analysis. Land cover maps for 1990 and 2000 were derived from satellite images using ArcGIS 10.1. The findings reveal a 26% decrease in forest and shrubland area, 28% increase in irrigated cropland, 1.5% increase in sparsely vegetated land and 0.5% increase in bare soil between 1990 and 2000. Overall, land cover changes resulted in a significant decrease in runoff depth values in most of the region. The decrease in surface runoff depth ranged from 25-106 mm/year in a 7020-km² area, whereas the increase in such depth reached only 10 mm/year in a 243-km² area. A maximum increase of 73 mm/year was seen in a limited area. The surface runoff depth decreased to the greatest extent in the central region of the study area due to the huge transition in land cover classes associated with the construction of 25 rainwater harvesting dams. The land cover prediction revealed a greater than twofold increase in irrigated cropland during the 2000-2030 period, whereas forest and shrubland are anticipated to occupy just 225 km² of land area by 2030, a significant decrease from the 747 km² they occupied in 2000. Overall, changes in land cover are predicted to result in an annual increase in irrigated cropland and dramatic decline in forest area in the study area over the next few decades. The increase in surface runoff depth is likely to have significant implications for irrigation activities.