水蚀风蚀交错区流域景观格局变化及水沙响应关系

为揭示土壤侵蚀最为剧烈的水蚀风蚀交错区下垫面景观格局变化对流域降雨产流、侵蚀产沙的影响程度,以水蚀风蚀交错区典型流域西柳沟为研究对象,根据Landsat TM影像数据和流域长系列水沙实测数据资料,借助GIS和Fragstats平台,分析流域景观格局和水沙变化特征,探讨景观指数与径流输沙的关系.结果表明:1)流域优势景观类型为草地,从斑块数量和面积变化率来分析,1985-2010年间耕地、林地和建设用地稳定性最高,其次为未利用土地.未利用土地、草地和耕地的转化最为剧烈,受人类活动影响最大.2)流域年径流量和年输沙量的年际差异显著;同年输沙量相比,径流量的减小趋势变化更为明显;径流泥沙相关关系显著,相关系数为0.67.3)景观指数与径流量、泥沙量呈显著线性相关,其中径流量与最大斑块指数、斑块结合度、聚集度指标和蔓延度指数均呈负相关,而与景观形态指数、景观分割度呈正相关;而泥沙仅与蔓延度指数、聚集度指标和斑块结合度成负相关,与其他景观指数呈正相关.研究结果表明,随着景观最大斑块指数、斑块结合度以及聚集度指数的提高,流域降雨入渗量明显增加,土壤侵蚀量明显减少;因此,提高流域景观最大斑块指数、斑块结合度以及聚集度指数可以增强水蚀风蚀交错区内流域的蓄水保土功能及生态优化作用,研究结果可为流域生态环境建设和水土资源综合利用提供理论支撑.     

长江上游地区土地利用/覆被和景观格局变化分析

利用1980年、1990年和2000年3个时期土地利用数据，将GIS和景观生态学的数量分析方法相结合，运用Arc Info和Arc View以及Fragstats(栅格版)，分析了长江上游地区1980~2000年间的土地利用/覆被和景观格局的变化。结果表明：研究期间，林地和耕地大幅度减少，草地和建设用地面积显著增加，水域和未利用地相对变化幅度不大。研究区土地利用类型转移的主要方向是林地转化为草地和耕地、耕地转化为建设用地和草地、草地转化为未利用地。通过对该区斑块类型级别指标的分析，得出水域、建设用地和未利用地分离度和破碎度较大，而耕地、林地和草地在宏观政策和人类活动强烈干扰下，分离度和破碎度呈现先降低后升高的趋势。通过对景观级别指标的分析，得出整个区域景观结构日趋破碎，景观异质性也逐渐提高，土地向着多样化和均匀化发展。长江上游地区脆弱的生态体系对土地利用变化响应强烈，造成水土流失和沙漠化程度加剧，自然灾害频发等景观生态效应。可通过调整景观尺度上的土地利用方式，使长江上游地区生态建设及水土资源实现可持续发展。     

珠江源头区占马地小流域不同用地水土保持作用研究

 对珠江源头区占马地小流域灌木林地、疏林地、耕地及荒草地4类不同用地的土壤含水量、理化性状、土壤侵蚀特性等进行测定分析,结果表明:1)在土层60 cm深度范围内,随着土层的加深,灌木林地和疏林地的土壤水分含量呈下降趋势,而耕地和荒草地则呈上升趋势。2)土壤在持水能力、通透性能等方面排列顺序是灌木林地>荒草地>疏林地>耕地;土壤有机质含量以荒草地最高,为2.34%,分别是灌木林地、疏林地和耕地的1.08、1.89和3.46倍;全氮含量顺序是荒草地>灌木林地>疏林地>耕地;全磷和全钾含量顺序是疏林地>荒草地>灌木林地>耕地。3)不同用地的初渗速率、稳渗速率与渗透系数均为灌木林地最大,荒草地最小,灌木林地的稳渗速率、渗透系数分别是耕地、疏林地、荒草地的1.142、.06和2.7倍。4)不同用地的土壤最大持水量,在020cm土层,排列顺序为耕地>灌木林地>疏林地>荒草地;在2060cm土层,则为疏林地>灌木林地>荒草地>耕地。5)在坡度相同的情况下,不同用地的降雨产流时间为荒草地>疏林地>灌木林地>耕地;地表径流量为荒草地>疏林地>灌木林地>耕地;土壤侵蚀量以耕地最大,分别是灌木林地、疏林地和荒草地的2.51、2.26和1.32倍。研究结果可为珠江源头区土地合理利用提供理论依据。     

基于GEE数据平台的北洛河流域1970-2019年土地利用结构变化特征

[目的] 探究北洛河流域土地利用时空变化及其驱动力,为该区土地资源优化、环境质量改善和水沙生态要素变化分析等提供科学依据。[方法] 基于GEE平台整理和处理北洛河流域1970—2019年间6期遥感影像数据,从时间变化、动态度、转移方向和空间分布等角度分析流域土地利用变化特征,并对其驱动因素进行探讨。[结果] 研究时段内,北洛河流域土地利用类型以耕地、林地和草地为主,数量结构从2000年前的1：1.1：0.6变化到2000年后的1：2.7：0.7。1970—2019年研究区耕地、草地和水域的减少率分别为16.6%,6.7%和0.1%,林地和建设用地的面积增加率为19.9%和1.3%。流域耕地和草地斑块趋于分散且简单化,林地斑块趋于聚集和复杂化。土地利用转移主要以耕地转林地、耕地转建设用地和草地转林地为主。流域土地利用综合动态度先增后减,2000—2010年间达最大。流域中,上游丘陵沟壑区土地利用结构变化最为显著,其次为中游的甘泉、宜君、华池、合水等县。[结论] 国家政策的演变、社会经济发展和人口增长决定了土地利用变化的方向和程度,自然因素为长期辅助影响因素。     

云南澜沧江流域景观格局时空动态研究

应用GIS技术和景观结构分析软件Fragstats3.3对云南澜沧江流域1985年、2000年的景观类型转化及其景观格局对比分析.结果表明,旱地、有林地、灌木林地、疏林地、高覆盖草地、中覆盖草地间的相互转化较频繁;在景观尺度上,区域景观破碎化程度下降,斑块形状变得较规则、简单,斑块的聚集度、连接性变好,景观多样性和均匀性增加;人类活动对景观格局的有利与不利影响,使各景观要素的结构与格局变化存在较大的差异性,其中,有林地、灌木林地、高覆盖草地的景观格局与区域景观变化相一致,而疏林地、中覆盖草地、水田、建设用地的景观格局与区域景观变化相反,旱田的景观格局变化较复杂;景观要素类型分布具有明显的垂直性,有80%的景观类型分布在海拔1 000～2 500 m之间,海拔2 500 m是澜沧江流域人类活动与该区景观类型的重要分界线,人类活动对澜沧江流域的干扰主要集中在中、低海拔地区.     

1975—2016年济南市南部山区土地利用及其地形控制特征

基于Landsat遥感数据,解译分析了济南市南部山区1975—2016年5个时期的土地利用特征,并结合数字高程模型数据和空间分析方法,研究了地形因素对土地利用结构的控制特征。结果表明:①41年间南部山区土地利用/覆被类型以林地和草地为主,两者面积之和占比长期在70%以上;耕地和建设用地次之,且耕地整体呈下降趋势,建设用地逐年增加;水域面积占比小且稳定;未利用地占比最小且呈减少趋势。②地形条件对土地利用的空间格局具有明显控制作用。随着高程的上升,土地利用结构由耕地和建设用地为主转变为林地和草地占主导;在坡度小于2°的平坦区域以耕地和建设用地为主,在缓坡地土地利用结构由以草地为主、耕地为辅转变为耕地、建设用地和草地相对均衡的状态,陡坡地则以林草地为主;阴坡林地占主导,阳坡草地占主导,耕地和建设用地在阳坡的面积显著高于阴坡。③南部山区土地利用变化特征是在地形因素控制与社会经济因素的驱动下形成的。     

黄土丘陵沟壑区土地利用景观格局变化分析——以延河流域为例

为了给黄土丘陵沟壑区土地资源的合理利用和生态环境的改善提供依据,以延河流域为研究对象,应用GIS技术和景观格局指数分析方法,对研究区1978—2010年的土地利用景观结构特征、斑块特征和空间格局的变化规律进行了系统分析。结果表明:（1）延河流域各景观类型的变化幅度表现为:耕地 > 林地 > 草地 > 建设用地 > 水域,研究区1978—1990年变化速率最快的景观类型是草地,1990—2000年是林地,2000—2010年是建设用地,由以耕地为主导的景观结构转变为林地—草地复合的景观结构;（2）研究区破碎度较高的景观类型是耕地和草地,斑块形状也较复杂,主要是受地形地貌因素的影响。林地、建设用地和水域受人类活动的干扰强烈,斑块分布趋于集中化,破碎度较小,形状较为简单;（3）32年来,延河流域土地利用景观格局经历了“耕地主导—相对平衡—林草主导”的变化过程,向着集中化和简单化的方向发展,抗干扰能力降低,不利于景观的稳定性,但有利于生态环境的改善。     

喀斯特山地典型植被恢复过程中的土壤水分生态效应

研究了喀斯特山区耕地、1年弃耕地、灌草地、15年疏林地、25年次生林(侧柏)地植被演替过程中土壤水分生态效应的变化.结果表明,土壤物理性质并不是简单的"改善"过程:表层粘粒含量由流失逐渐转为积累;容重先升高后降低,弃耕地和灌草地较耕地增加了6.6%和11.57%,疏林地和林地较耕地减少了5.0%和10.0%;总孔隙度变化趋势与容重刚好相反;土壤有效水含量以灌草地最低;各恢复阶段表层>0.25 mm水稳性团聚体含量较耕地的增幅为5.1%～12.5%,疏林地最高;团聚体破坏率随演替的进行依次降低,较耕地降幅为34.0%～64.7%,且与有机质呈显著负相关;土壤持水能力以林地和弃耕地最好,灌草地最差,耕地接近于疏林地,土壤供水能力强弱依次为耕地>疏林地>林地>灌草地>弃耕地,土壤持水和供水能力并不一致,但都与粘粒含量、孔隙状况和团聚体稳定性等土壤结构指标密切相关.     

河北坝上地区2000-2019年植被绿度动态及其土地利用/覆被变化归因分析

[目的] 分析河北坝上地区植被绿度变化及土地利用/覆被变化,旨在为区域生态建设和京津冀生态环境支撑区的建设提供科学参考,为土地合理利用及生态环境保护提供决策支持。[方法] 以MODIS MOD13Q1 NDVI遥感数据为数据源,结合Landsat土地利用数据,使用线性倾向估计分析了2000—2019年坝上地区植被绿度的年际变化趋势,并定量分析了土地利用/覆被变化对其的影响。[结果] ①河北坝上地区主要生长季（4—10月）多年平均植被绿度整体上呈现坝东高,坝西低的空间格局,且林地>草地>耕地; ②研究时段坝上地区生长季NDVI最大值和平均值均呈现明显的增加趋势,速率分别为0.063/10 a和0.044/10 a,植被绿度显著提升区域比例为60%～83%; ③结合土地利用变化定量解析植被绿度年际变化发现,研究时段,坝上地区植被绿度变化量中,耕地的贡献率为50.51%～57.22%,其次,林地和草地的贡献率分别为21.73%～28.62%和14.41%～15.07%,水域、建设用地和未利用地的总贡献率在6%左右。[结论] 2000—2019年,坝上地区植被绿度增加趋势中耕地的贡献最大,但贡献率呈下降趋势,林地和草地的贡献逐渐增加。     

疏勒河中下游近35年土地利用与景观格局动态

以疏勒河流域中下游为研究区域,利用1975年Landsat MSS、2000年和2010年的Landsat TM 3期遥感影像,运用土地利用变化幅度、动态度、转移矩阵等方法,并结合景观指数,采用主成分分析方法,分析了流域1975—2010年间的土地利用/覆被和景观格局的变化及其驱动力。结果表明:近35年,研究区耕地和城乡建设用地所占比例持续上升,建设用地的动态度最高,达2.11%,耕地次之。土地利用类型间主要转移方向为:戈壁石砾地和草地转化为耕地,戈壁石砾地转为建设用地和草地。整个景观的斑块密度增大,最大斑块指数减小,景观趋于破碎化,景观的多样性增加。人口增长和经济发展因素是研究区土地利用/覆被变化的最直接驱动力。     

北京密云水库上游潮河流域土地利用/覆被变化研究

土地利用/覆被变化是影响流域生态过程、水文过程以及生态服务功能的重要因素,分析土地利用/覆被变化是开展适应性流域管理的基础.在对潮河流域1979年、1987年、1999年和2009年的4期Landsat卫星遥感影像进行解译的基础上,利用GIS技术和RS技术,建立该流域土地利用/覆被类型空间数据库,定量分析了流域30 a来土地利用/覆被动态变化特征,并从自然因素和人类活动两个方面对流域土地利用/覆盖变化的驱动力进行了较为深入的探讨.结果表明:潮河流域土地利用/覆被类型以乔木林地、灌木林地和草地为主.与1979年相比,2009年耕地和草地急剧减少,分别占流域的6.31％和13.28％,而灌木林地和乔木林地急剧增加,分别占流域的41.76％和36.26％,建设用地有所增加,占0.98％,未利用地和水域都有所减少,分别占0.27％和1.14％.流域耕地主要转化为草地和灌木林地,草地转化为灌木林地和乔木林地,灌木林地和乔木林地互相转化,建设用地面积的增长主要来源于耕地.     

贵州省乌江流域土地利用与土壤侵蚀关系研究

根据贵州省乌江流域20世纪80年代初和2000年左右的15幅Landsat MSS/ETM遥感影像数据、2000年土壤侵蚀调查数据和GIMMS/AVHRR NDVI数据,利用遥感、GIS技术和数理统计方法,系统分析了1980-2000年贵州省乌江流域土地利用/覆被变化的时空特征,探讨了不同土地利用方式对土壤侵蚀的影响.研究表明:乌江流域土地利用类型以林地、耕地和草地为主.1980-2000年的20 a间,流域内土地利用/土地覆被数量结构变化明显,呈好转趋势.不同土地利用类型下的土壤侵蚀强度大小为:裸岩石砾地＜其他林地＜建设用地＜有林地＜水域＜水田＜低覆盖度草地＜灌木林地＜高覆盖度草地＜疏林地＜中覆盖度草地＜旱地.旱地、中覆盖度草地和疏林地是流域内土壤侵蚀发生的主要土地利用类型.从不同侵蚀等级的发生区域来看,各强度类型侵蚀都集中分布在植被覆盖度为50％～60％的地区,侵蚀存在50％～60％的植被覆盖度临界值,这与非喀斯特地区随着植被盖度降低,侵蚀强度逐渐增大的规律不同.     

烟台沿海地区土地利用景观格局演变研究

基于地理信息技术、景观格局分析理论和马尔可夫模型，利用1986、1992、2000和2004年4期影像，分析了烟台沿海地区土地利用类型变化及其景观格局动态特征。结果显示，近20年来，烟台沿海地区各种土地类型变化及其相互转化频繁。水域、果园和建设用地分别增加335.61%、70.43%和134.48%，而耕地、林地分别减少18.63%和20.75%。各种土地利用类型空间格局变化显著，耕地、果园破碎度增加，连通性降低，水域、林地和建设用地则趋于集中，连通性增强，景观类型有向多元化方向发展的趋势。马尔可夫模型预测表明，从2022年至平稳期，耕地、林地和果园面积将持续减少，水域和建设用地将逐年增加，耕地保护与建设用地扩张之间的矛盾将更加突出。     

生态脆弱区土地利用格局变化及其环境效应--以宁夏回族自治区中部干旱带为例

基于遥感、GIS技术、景观生态学及层次分析方法,以宁夏回族自治区中部干旱带为研究区,利用1978年MSS以及1987,1996,2007年的TM/ETM遥感影像为数据源,对该区域近30a来土地利用格局变化及环境效应进行了分析。结果表明,30a来该区耕地和建设用地有不同程度的增加,新增耕地主要来自未利用土地和草地,建设用地面积的增加主要来源于耕地和未利用土地;耕地和未利用土地向林地、草地转化是林地和草地面积增加的主要来源。由于受人类活动的干扰,研究区土地利用景观结构发生了较大变化,土地利用格局变化产生了景观破碎化,景观异质性增加,生态环境退化等生态效应。但20世纪90年代中后期以来,在以还林还草、禁牧及水利等综合治理工程为核心的生态环境治理措施调控下,土地利用结构得以调整,植被覆盖增加,区域生态环境质量逐步得以改善。     

陕西省丹汉江流域土地利用时空变化动态分析

基于中国西部环境与生态科学数据中心1985,1995和2000年3期土地利用图,利用地理信息系统空间分析和数据统计的方法,分析了丹汉江流域1985—2000年土地利用的数量变化、转移情况和变化速率。研究了该地区主要土地利用类型在不同坡度的分布面积和变化特征。结果表明,耕地、林地和草地3种主要土地利用类型占该研究区土地利用面积的99%以上,是该研究区主要的土地利用类型。1985—2000年,耕地、林地、建筑用地和水体均呈先减少后增加的趋势,但草地相反。15a间,耕地和建筑用地分别增加了105.08和14.85km2,林地和草地分别减少了41.02和77.63km2;在不同坡度上,土地利用变化主要发生在5°～35°,而且在15°～25°之间变化最大。     

基于LUCC的冀北土石山区东北沟流域土壤侵蚀时空变化分析

 在GIS技术的支持下,利用气候、土壤、植被盖度、DEM、土地利用现状调查和影像等数据,揭示东北沟流域土地利用和土壤侵蚀变化特点,明确土地利用类型与土壤侵蚀的关系。结果表明：1）近20年来流域土地利用变化剧烈,林地增加,草地、耕地和难利用土地减少,林地和草地之间及其内部转化较为明显;2）土壤侵蚀模数由1990年的5136.13t/(km2·a)减小到2009年的1823.30t/(km2·a),土壤侵蚀强度明显减弱,土壤侵蚀由轻度侵蚀(32.78%)和中度侵蚀(28.49%)为主减弱到以微度侵蚀(42.16%)和轻度侵蚀(33.25%)为主;3）不同土地利用类型的平均土壤侵蚀模数均有大幅度的下降,其差异也比较明显,林地、居住建筑用地的侵蚀强度较小,难利用土地土壤侵蚀强度较大。难利用土地是今后水土流失治理的重点区域。     

海河上游清水河流域土地利用变化特征

[目的]海河上游清水河流域处于半湿润向半干旱过渡的生态环境脆弱区,研究该地区土地利用时空变化规律,旨在为当地生态环境建设提供一定的决策依据。[方法]基于清水河流域1990—2018年4期Landsat遥感影像解译的土地利用数据,在优选的最佳空间尺度下通过Logistic-CA-Markov模型对清水河流域土地利用变化进行分析和预测。[结果]①近30 a来清水河流域土地结构主要以耕地、林地、草地为主,三者面积之和比例超过总量的96%;其中,建设用地面积持续增加且变化程度最剧烈。②通过对受试者工作特征(ROC)曲线进行拟合优度评价,在100 m×100 m空间尺度下,各个地类ROC值达到最优水平。③2018—2027年间,草地和水域面积预计分别减少42.44,5.43 km~2,耕地、林地和建设用地面积分别增加16.51,16.89,14.67 km~2。[结论]①100 m×100 m是针对具有典型小流域特征的清水河流域进行预测模拟研究的最合适尺度;②因2022冬奥会的筹备促使建设用地的开发力度加大将成为未来清水河流域土地格局变化的主要因素。     

基于CA-Markov模型的黄土塬区黑河流域土地利用变化

研究黄土高原的土地利用变化,可为其生态建设提供重要的决策依据。基于CA-Markov模型,分析了黄土高塬沟壑区黑河流域1985－2000年土地利用变化的趋势、速度、类型及其与地形的关系,并模拟了2015年土地利用情景。结果表明,黑河流域以耕地和中覆盖草地为主;1985－2000年林地和农地减少,草地和建设用地增加,其他类型变化很小;林地和草地相互转化与耕地转出是两大变化类型;土地利用变化主要发生在沟壑区。CA-Markov模型模拟的2000－2015年土地利用将保持1985－2000年的变化趋势,因此,需加强耕地保护措施,推进退耕还林草工程,促进区域可持续发展。     

2000—2020年湖北省土地利用变化对植被覆盖度的影响

[目的] 土地利用及其对陆地生态系统的影响是当前全球变化研究的重要内容。科学分析土地利用变化对植被覆盖度的影响,促进社会经济与生态环境质量的协调发展及地区经济的平衡发展,为政府部门对区域生态保护和恢复管理提供借鉴和参考。[方法] 以湖北省为研究对象,利用2000,2020年2期Landsat遥感影像、土地利用遥感数据,利用遥感数据的空间处理、像元二分模型、土地利用转移矩阵等方法,分析研究湖北省植被覆盖的时空变化、土地利用类型变化特征及其对植被覆盖度的影响。[结果] ①2000-2020年,湖北省耕地、草地和未利用地面积减少,水域以及建设用地面积增加,林地面积基本保持不变,其面积大小顺序为:林地>耕地>水域>建设用地>草地>未利用地。②湖北省植被覆盖度平均值上升了6.50 %。林地、耕地、草地和未利用地的平均植被覆盖度均有所增加,建设用地的平均植被覆盖度有所降低。③湖北省植被覆盖度总体呈现增加的趋势。植被覆盖度增大的区域主要集中在湖北省的西部和东南部地区,局部地区也存在植被退化的区域,主要集中在湖北省中南部及襄阳北方部分区域。④不同土地利用类型FVC转移过程中,耕地较高植被覆盖与高植被覆盖之间的转移过程最为剧烈,林地不同等级植被覆盖的转移量占转移总量的47.87 %,草地不同水平植被覆盖度的转移量占转移总量比例较小,仅为3.40 %。[结论] 2000-2020年湖北省土地利用变化较大,不同土地利用类型的植被覆盖度相互转移,尤其是林地、耕地及草地的平均植被覆盖度均有所增加,使得湖北省近20 a来整体植被覆盖度呈现出上升趋势。     

生态脆弱区土地利用变化及驱动力——以河北省张北县为例

[目的]研究河北省张北县的土地利用变化及其驱动因素,为该区域土地管理决策和土地资源可持续利用供科学依据。[方法]以1989,1995,2000,2010年TM遥感影像为数据源,运用遥感、地理信息系统、数理统计分析等技术与方法,系统分析了张北县土地利用变化的时空特征,剖析了土地利用变化的驱动因素。[结果]张北县主要地类为耕地、林地和草地,1989—2010年土地利用数量变化主要表现为耕地和草地面积的减少,林地和建设用地面积的增加,其中2000—2010年土地利用变化更为剧烈;地类转换主要表现为耕地、草地向林地转变以及耕地、草地向建设用地的转变;空间变化主要表现为东部坝头地区林地增加明显,中部平原地区建设用地扩张明显。[结论]近20年来张北县土地利用变化明显,主要受自然及社会经济因素综合影响。此外政策因素也是该区域土地利用变化的主要驱动因素。