基于地形梯度的岩溶槽谷区土地利用空间格局分析

揭示当前多因素驱动机制下岩溶槽谷区典型地貌单元在地形梯度上土地利用分布的一般规律与差异性特征具有重要意义。以2017年landsat TM高清影像和30 m×30 m DEM（Digital Elevation Model）为数据源,并结合实地调查,通过地形位分布指数、土地利用多样性指数、土地利用程度指数及土地利用相对合理性指数指标计算,探讨岩溶槽谷区地形梯度的土地利用类型空间分布共同特征与差异。结果表明：（1）岩溶槽谷区土地利用类型呈现山坡（高地形位）-槽坝（低地形位）两种分布格局特色存在,且土地利用类型在地形梯度上主要以低、中、高3种地形位组合模式;（2）土地利用类型在地形梯度上呈现梯度效应,表现出各自分布特征与差异;（3）岩溶槽谷区土地利用多样性、土地利用程度和土地利用合理性在地形梯度上分布格局既存在一些共同性特征,又存在各自差异性;（4）地形梯度土地利用特征差异性是受自然因素、社会经济因素、政策因素共同作用的结果。     

2000-2016年秦岭山地植被覆盖变化地形分异效应

利用2000-2016年MODIS NDVI数据,采用趋势分析及地形差异修正法,探讨秦岭山地植被覆盖变化在南北坡、不同海拔以及不同坡度坡向下的空间分异性。结果表明：近17年来,秦岭山地植被覆盖度良好,整体呈上升趋势,南北坡、不同海拔、不同坡度、不同坡向下植被覆盖度有所差异,植被变化趋势也不同。（1）就南北坡而言,近17年来秦岭南坡植被覆盖度上升趋势大于北坡,南坡植被覆盖以上升趋势为主,而北坡以稳定为主。（2）不同的海拔高度上秦岭山地植被覆盖变化在存在分异性：低海拔区域呈减少趋势,中海拔区呈明显的上升趋势,2000 m以上的高海拔区域北坡的植被覆盖度较为稳定,而南坡的2500到3100 m区域内有较明显的减小趋势。（3）从坡度来看,随着坡度的增加秦岭山地植被覆盖度由减少转为增加再转为稳定,南北坡植被变化分异性不明显。（4）不同坡向上,秦岭南北坡植被覆盖度变化差异明显,由阴坡转为阳坡时,北坡植被覆盖有明显的增长趋势,而南坡则不明显,植被覆盖度减小区在南北坡的分布呈相反趋势,分别分布在南坡的阳坡以及北坡的阴坡。     

桂西北喀斯特区域植被变化趋势及其对气候和地形的响应

基于1999—2010年的SPOT NDVI数据,分析了河池市植被变化趋势及空间差异,并结合气象和地形数据分析了植被与气候、地形的关系。结果表明:(1)桂西北喀斯特地区植被变化总体上呈恢复趋势,年均气候因子对植被变化的作用不明显;(2)200—500m的海拔范围内植被恢复显著,但400—500m的海拔范围内有小面积植被退化现象,随着海拔增加,植被变化趋于稳定;(3)6—15°的坡度范围内植被恢复最显著,而2—6°及大于25°坡度范围存在植被退化的现象;(4)不同坡向上的植被恢复差异不明显,但随着坡向由阴坡转阳坡,植被总体恢复呈减小趋势。喀斯特地区人类生态建设取得一定成效,但由于人类活动的负面影响,在海拔400—500m、坡度大于25°的阳坡区域仍存在植被减少的现象。     

TVDI模型的农业旱情时空变化遥感应用

温度植被干旱指数(TVDI)是一种通过反演土壤湿度来反映农业干旱状况的重要方法,其中能量平衡和植被指数的变化是影响TVDI模型精度的主要因子。在研究比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和修正土壤调节植被指数(MSAVI)和下垫面温度(Ts)的基础上,引入DEM数据并对Ts做地形校正,减少了地形起伏对能量平衡的影响,建立不同植被指数的Ts-Ⅵ特征空间,选择与土壤湿度相关性最好的温度植被干旱指数(TVDI),获取研究区2005年作物生长季(5—9月)的干旱状况,并用同步的气象信息对干旱状况进行验证。结果表明:根据不同时期采用不同植被指数的TVDI模型,经过地形校正后能够更好地反映研究区的农业干旱状况。     

地形与竞争因子对红松胸径与年龄关系的影响

森林年龄结构一直是森林生态学研究的重要内容之一,利用胸径指标间接推测树木年龄是获得森林年龄结构的有效手段。基于黑龙江省小兴安岭林区156株成熟红松解析木数据,分析成熟红松个体胸径与年龄之间关系,探讨地形与竞争因子对红松胸径与年龄关系的影响。研究结果表明:对所搜集的红松解析木数据,海拔、坡度、坡向、竞争因子等因素都对红松胸径与年龄关系产生影响,其中坡向与坡位对红松胸径-年龄关系影响最为明显,而竞争因子的影响较小并且在不同地形条件下表现出差异性。在南坡向-中坡位的红松个体,其胸径与年龄之间表现出了最佳的拟合效果。对地形与竞争因子的影响机理还有待于进一步研究。     

冰雪灾害对森林的影响

冰雪灾害是一种常见的自然灾害,往往对森林造成很大破坏。随着冰在树冠上不断积累,产生的压力逐渐增大,最后超过该部位最大弯曲力矩时林木会受到伤害。受害程度与林分的多种特征,如树种组成和林分密度及林木的多种特征,如胸径、树高、树干尖削度、叶片表面积、树冠对称性、根系、林龄等有密切关系。影响冰雪灾害的外部因素有地形因子和土壤因子,包括海拔、坡度、坡向、坡位和土壤类型、土壤厚度、土壤水分含量。冰雪灾害对林下光照、土壤、凋落物、真菌和森林动物产生影响。冰雪灾害后的林下光照对树种更新、森林动态和恢复具有重要意义。研究冰雪灾害对天然林的影响,长期监测冰雪灾害后的森林动态、林下植物的光环境、森林的养分循环、土壤以及森林动物,特别是土壤微生物的变化,加强森林的防灾管理是今后该领域的研究方向。     

地形对七姊妹山自然保护区植物丰富度及分布格局的影响

该研究以七姊妹山自然保护区40个(20×20m2)植物群落调查样方为基础,并采用回归分析和典型对应分析(CCA)的方法研究该区地形对植物物种丰富度及植物分布格局的影响,以明确海拔、坡度、坡向、坡位等地形因子的相对重要性,为该区植物多样性的保护和管理提供理论依据。结果表明:(1)七姊妹山自然保护区40个调查样地共有植物633种,隶属133科,316属,其中乔木118种,灌木150种,草本365种。(2)曲线回归方程拟合结果显示,七姊妹山自然保护区植物物种丰富度分别与海拔、坡度具有显著相关性,物种丰富度沿海拔梯度升高而增大,沿坡度梯度先减少后增大之后又减小。(3)从植物的生活型来看,在所有海拔段,乔木物种丰富度始终低于灌木和草本植物;在低、中低海拔地带,灌木物种丰富度均高于乔木和草本植物;而在中、高海拔地带草本植物物种丰富度较大且高于乔木和灌木。(4)CCA排序结果表明,地形因子对植物物种的分布具有显著影响按其影响强度排序为海拔坡度坡位坡向,说明海拔是影响该区植物物种分布最重要的地形因子。     

浑善达克沙地不同微地形的土壤物理性质和草本群落分布及其相关性分析

采用样方调查和室内检测相结合法对内蒙古浑善达克沙地迎风坡、坡顶、背风坡和丘间地不同土层(0~10、10~20和20~40 cm)的土壤物理性质(包括含水量、田间持水量、容重、总孔隙度和毛管孔隙度)及草本群落的生产力(包括盖度和地上部生物量)和物种多样性(包括Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数)进行比较分析;在此基础上,采用Pearson相关性分析法对不同微地形的土壤物理性质与草本群落各指标间以及草本群落生产力与物种多样性各指标间的相关性进行分析.结果表明:4种微地形的土壤物理性质总体上差异显著,但不同土层的土壤物理性质总体上无明显差异;从丘间地、背风坡、坡顶到迎风坡,土壤的含水量、田间持水量、总孔隙度和毛管孔隙度依次递减,而土壤容重则依次递增,说明迎风坡的土壤结构较差且水分散失较多,而丘间地的土壤结构和水分状况均相对较好.不同微地形间草本群落生产力和物种多样性总体上也存在明显差异,从背风坡、丘间地、坡顶到迎风坡,草本群落的生产力和物种多样性依次递减,仅Margalef丰富度指数表现为在丘间地最高、在迎风坡最低,说明迎风坡的草本群落物种多样性较低,群落稳定性差,而背风坡和丘间地的草本群落物种多样性和生产力水平均较高,群落稳定性较好.相关性分析结果表明:该区域的草本群落生产力和物种多样性与土壤容重呈负相关,与土壤的其他物理性状呈正相关,但仅部分指标间有显著或极显著相关性;草本群落生产力与物种多样性各指标间呈正相关,但多数指标间的相关性并不显著.研究结果显示:微地形能够显著影响浑善达克沙地的土壤物理性质和草本群落的分布特征,气候和人为干扰使该沙地的土壤物理性质受到严重破坏,导致草本群落生产力降低并处于不稳定状态.     

黄土丘陵小流域土壤侵蚀的时空变异及其影响因子

采用土壤侵蚀模型LISEM(Limburg Soil Erosion Model)模拟黄土丘陵沟壑区大南沟小流域5种土地利用格局下立地尺度上土壤侵蚀量的空间分布,从土壤侵蚀量与环境因子的关系分析入手,研究黄土丘陵小流域立地尺度上土壤侵蚀的时空变异性及其影响因子.研究结果表明,立地尺度上平均土壤侵蚀强度以1975年>1998年>退耕格局,可见优化土地利用格局(陡坡农地退耕)可以有效地降低立地尺度上的土壤侵蚀强度.各种土地利用方案下土壤侵蚀强度的空间变异都很显著,相对来说以1975年<1998年<退耕格局,可见优化土地利用格局可以提高土壤侵蚀的空间变异性,降低土壤侵蚀危险的空间聚集度.土壤侵蚀量与降雨呈现显著正相关性,相关性以LU75>LU98>退耕格局,可见合理的土地利用格局可以有效地削弱降雨对土壤侵蚀强度的影响.土地利用方式对土壤侵蚀空间分布具有显著影响.从1975年、1998年到3种退耕格局,陡坡农地退耕还林还草,植被覆盖度增加,林地/灌木地、果园/经济林地、农地和休闲地的平均土壤侵蚀强度都逐渐降低.相关分析表明,林地/灌木地上土壤侵蚀量最小,荒草地相对最严重;果园、休闲地和农地居中.土壤侵蚀强度还存在显著的地形分异.水平凹凸度和相对海拔对土壤侵蚀空间分布的影响比较显著,而坡向、坡度和垂直凹凸度的影响较小.土壤侵蚀强度以水平凸坡大于水平凹坡、垂直凹坡略大于垂直凸坡、偏南坡大于偏北坡、低海拔大于高海拔.对1975年和1998年土地利用格局来说,土壤侵蚀强度以偏西坡大于偏东坡、陡坡大于缓坡;对3种退耕格局而言则正相反.可见,优化土地利用格局(陡坡农地退耕),可以有效地削弱甚至逆转地形对土壤侵蚀强度的影响.     

环境因素对油松林木材生产影响的定量评价

本文使用多元统计分析方法, 定量评价了环境因素对陕西省油松人工林木材生产的影响程度。在地理-地形-土壤环境因素组中, 土壤类型对油松林的生长影响最大, 占38.75%。在气候因素组中, 7月平均气温对陕南及秦岭一带油松林的生长影响最大, 占34.46%。在陕北地区, 对油松林生长影响最大的因素是年降雨量, 占27.8%。不同气候因素作用于不同地区森林的程度有较大差异。根据综合环境因素对油松林木材生产的影响及林分生长表现, 在陕西省划分了3个油松生长区:(1)陕南及秦岭油松生长区;(2)关中及陕北南部生长区;(3)陕北北部生长区。并对各区的特点进行了总结。