黄土丘陵沟壑区退耕还林的水土保持效益研究-以陕西省吴旗县为例

在野外调查和试验小区观测的基础上,对吴旗县退耕还林所取得的水土保持效益进行了定量分析和研究,结果表明,通过退耕还林、封山禁牧,吴旗县植被覆盖率得到了明显提高,极大地改善了土壤的理化性质,植被群落趋于稳定,水土流失现象得到有效遏制。由此可见退耕还林、封山禁牧是治理黄土丘陵沟壑区水土流失的有效途径。     

黄土高原不同地貌类型区降雨侵蚀力时空特征研究

通用土壤流失方程USLE是迄今为止较为成熟,应用较广的土壤侵蚀预报模型,区域降雨侵蚀力R及其分布特征是将USLE应用于较大地区的关键.以日降雨量计算侵蚀力模型为基础,建立了黄土高原月降雨量计算降雨侵蚀力模型.用黄土高原235个气象站点1971-2000年30 a的月降雨量数据,计算得各站点的时间序列月降雨侵蚀力和年降雨侵蚀力,通过Kriging空间插值方法生成降雨侵蚀力时空分布栅格图像,并分析了不同地貌类型区降雨侵蚀力的时空特征.黄土高原降雨侵蚀力空间分布从东南到西北呈梯度递减趋势,范围在300～7 500,平均不到3 000,不同地貌类型区从大到小依次为土石山区、丘陵沟壑区(延安)、高塬沟壑区、丘陵沟壑区(榆林)、丘陵区(陇西);降雨侵蚀力年内分布主要集中于7,8两月,年际变化上存在一个2.7 a的波动周期,波动范围在多年平均值的1倍以上,不同地区相差较大.     

黄土高原中部降水梯度带植被覆盖度动态变化特征

黄土高原植被生长的水分环境从东南向西北呈现明显的梯度变化,定量分析各降水梯度带植被覆盖度空间分布特征和演变趋势,对正确评价退耕还林草工程的生态效应具有重要意义。选择一条垂直于降水梯度变化的样带,利用MODIS/NDVI数据,基于像元二分模型获取了研究区2000—2010年植被覆盖度空间分布特征,采用斜率法和相关系数法分析了植被覆盖度的变化趋势和影响因素。结果表明:(1)研究区植被覆盖度在空间分布上由东南向西北降低,东南部地区植被覆盖度达82.6%,北部荒漠地区仅为38.6%;(2)由于退耕还林草工程的实施,该区11a间植被覆盖度整体呈现上升趋势,其中2007年植被覆盖度值最高,为65.3%,与降水年际变化趋势一致;(3)研究区植被覆盖度主要受当年4—8月降雨量和气温影响,时间序列具有显著相关性。     

1981—2012年黄土高原植被覆盖度时空变化特征

植被覆盖度是反映植被覆盖状况最直接的指标。基于1981—2012年的MODIS影像,采用像元二分模型反演黄土高原植被覆盖度,分析了黄土高原各省区、典型流域及土壤侵蚀类型区生长季(5—10月)的植被覆盖度时空动态变化。结果表明:1981—2012年期间,黄土高原生长季植被覆盖度由31%增加到50%,呈显著上升趋势,但各区域增长幅度不同。2001年之前,黄土高原植被覆盖度平均为36%,年际间以小幅波动为主;之后,该区生长季年平均植被覆盖度为41%,年际间呈显著增加趋势。按省区,河南省植被覆盖度增幅最大,陕西省次之,内蒙古、宁夏增幅不明显且覆盖度在20%左右波动。按典型流域,延河流域增幅最大,窟野河流域增幅最小。按土壤侵蚀类型,水力侵蚀区植被覆盖度增长较快,风力侵蚀区则变化不明显。按植被覆盖度构成,低覆盖度面积比例减少,高覆盖度面积比例增加,其中黄土高原丘陵沟壑区植被覆盖度增加趋势最为明显,植被恢复成效显著。     

湖北省植被覆盖时空变化及因子研究

植被覆盖是影响水土流失的重要因子,本文在对湖北省近16年来植被覆盖在不同类型区变化分析的基础上,系统地分析了植被覆盖在不同坡度、土壤、高程的空间分布与时间变化规律,探讨植被覆盖时空变化自然驱动机制。结果表明:平均海拔高、坡度大的武陵山和秦巴山山地丘陵区年际变化NDVI相对值比平均海拔低、坡度小的江南和长江中游丘陵平原区要高,NDVI年际变化趋势增幅也较大,春、夏、秋三季的NDVI值变化幅度也相对较大。年均NDVI退化和改善的区域主要出现在坡度5°、高程500m的区域,退化的区域最主要是城镇及周边地区,改善的区域最主要是江汉平原等农作物主产区。     

河北省中南部村落及农田生产力的变化特征

应用调查方法,比较定量分析了河北省中南部山地丘陵、山前平原、低平原和滨海平原的村落及农田生产力的变化特征.研究表明,在年代尺度内村落分布几乎不变,不同时期不同类型区村落规模的分级特征较一致.庭院面积与地貌类型有一定的关系,平原地带的庭院面积大于山地丘陵,各类型区庭院土地利用率均较低,因而庭院开发潜力较大.山地丘陵到滨海平原村落与农田生产力的变化较一致.在传统农业社会中村落与耕地关系密切,控制村落规模,适当增加村落密度,有利于缩短耕作半径,提高农业劳动生产力.     

基于DEM的黄土高原沟谷节点分形特征研究

以ASTER GDEM为主要数据源,在黄河中游多沙粗沙区提取22个小流域的沟谷节点(channel junctions,CJs),采用计盒、关联维2种方法对比研究CJs分形特征,并讨论其分形的内涵与影响因素;基于CJs分形特征的聚类分析,探讨样区的侵蚀程度差异。结果表明:(1)黄土高原CJs分形特征明显,不同分形方法度量的几何维数变化相同,盒维数大的样区关联维数也大;(2)CJs分形特征与黄土地貌的发育相关,不同地貌类型呈现出不同的分形维数;但2种分形方法度量出的分维值差异均能与地貌类型保持对应,分形维数排序为:黄土梁峁状丘陵沟壑黄土破碎塬黄土梁状丘陵沟壑黄土塬黄土山地黄土峁梁状丘陵沟壑黄土风蚀沙丘;(3)依据CJs盒维数、关联维数对样区进行聚类分析,结果表明22个样区划分为4种类型,大致对应剧烈侵蚀区、强烈侵蚀区、中度侵蚀区、轻度侵蚀区。研究表明分形方法能较好的刻画黄土高原不同地貌沟谷节点特征,并能在一定程度上反映沟谷侵蚀状况。     

黄土残塬沟壑区范围界定及近21年来NDVI时空变化特征

为探究黄土残塬沟壑区退耕还林（草）工程等林业生态工程实施后林业资源恢复情况，以黄土高原DEM数据及2000—2020年归一化植被指数NDVI数据为基础，采用地形因子计算、水文分析、空间叠加分析等方法，划分了较为完整的黄土残塬沟壑区的范围，并利用趋势分析法、变异系数的相关理论与方法，分析了近21年来黄土残塬沟壑区NDVI时空变化特征。结果表明：（1）黄土残塬沟壑区横跨山西、陕西和甘肃3省，面积约为2.99万km²，沟壑密度为1.91~3.21 km/km²；（2）黄土残塬沟壑区NDVI从时序变化上看，全区21年总平均NDVI值为0.711，2000—2020年该区植被NDVI变化趋势呈快—慢—较快增长；从空间分布来看，植被覆盖度NDVI值总体为0.6~0.9，研究区中部地区植被覆盖度较其他地区高；（3）在时空趋势特征方面，研究区西部和东部部分地区植被覆盖改善程度明显，中部地区植被覆盖情况较为稳定；在时空波动特征方面，该区植被NDVI时序波动稳定，空间波动差异性较大，低波动区域面积占比为48.06%。整体而言，黄土残塬沟壑区主要分布在山西、陕西和甘肃3省，该区2000—2020年间植被NDVI整体呈上升态势，植被覆盖水平整体较高且波动较低，并呈持续改善趋势。研究结果可为黄土残塬沟壑区水土保持工作提供理论基础和科学依据。     

黄土高原不同地貌类型区植被恢复潜力及其土地利用变化

黄土高原1999年开始的退耕还林（草）工程，对植被覆盖与土地利用结构产生了深刻影响，评估黄土高原未来植被恢复潜力、植树造林适宜区以及土地利用变化，对黄土高原生态保护和高质量发展具有重要意义。该研究基于北洛河流域2020年下垫面状况，借鉴"相似生境法"，对不同地貌类型区的未来恢复潜力、植树造林适宜区与土地利用变化进行了分析。结果表明：1）丘陵沟壑区目前平均植被盖度为61.9%，未来20~30 a仍有9.2%左右的上升空间，植被可恢复土地面积约占丘陵区的36.4%。土石山林区尚有11.5%的土地面积具有恢复余地，高塬沟壑区与阶地平原区植被盖度恢复余地很小。2）未来土地利用变化面积主要集中在丘陵沟壑区，与2020年相比，其耕地将减少47.4%，而林地与草地会增加0.7%与15.8%。土石山林区耕地将减少23.0%，林地与草地分别会增加0.2%与36.0%。3）基于"适地适树"原则下的情景模拟，高塬沟壑区与阶地平原区分别有279.16、233.73 km2面积可植树造林，而丘陵沟壑区大片可退耕土地适宜于自然恢复。结果表明，丘陵沟壑区仍是未来生态恢复重点关注区域，是黄河流域生态保护和高质量发展的热点区域。     

冀东山地丘陵区内小城镇发展分析——以卢龙县为例

论述了冀东山地丘陵区重点小城镇发展方向,分析了地处由山地丘陵向平原过渡类型的卢龙县自身特点,在参考有关小城镇评价基础上结合卢龙县实际情况选取评价指标,采用熵值法确定权重,对评价结果类与类之间的空间距离采用欧氏距离法定义,并结合各类型区综合条件最终确定:农业经济区、综合经济区、绿色经济区和工业经济区.在功能区内采用综合比较法确定出刘田各庄镇、卢龙镇、潘庄镇和石门镇为该县重点发展小城镇.山地丘陵区重点小城镇的选取对山地丘陵区小城镇发展方向和相关政策制定具有重要意义.     

黄土高原植被覆被时空动态及其影响因素

为探究黄土高原植被覆被时空分布与动态变化及其与气候和人类活动的响应机制,基于趋势分析、偏相关性分析和残差分析等方法,利用2000—2015年黄土高原MODND1T/NDVI植被遥感数据、同期气象数据及ESA CCI-LC植被覆被分类数据,根据气候和人为因素对植被覆盖变化的驱动贡献,(1)分析了黄土高原NDVI分布格局、变化趋势及其驱动因素。结果表明：(1)黄土高原NDVI由西北向东南呈递增趋势,具有明显空间异质性分布特征。16年间NDVI呈显著增加趋势,平均递增速率0.010 2/a,波动范围介于0.54～0.71。(2)黄土高原NDVI变化趋势与降水有较强相关性,两者偏相关系数为0.53。(3)黄土高原不同季节NDVI均呈整体增长趋势,春季NDVI与降水呈显著正相关关系,降水是决定春季所有植被类型覆盖变化的最直接因素。(4)残差分析表明,人类活动对黄土高原NDVI的波动影响较大,是黄土高原植被覆盖变化的重要驱动因素。综上,黄土高原16年间植被覆被明显增加,降雨是黄土高原植被生长发育的主要限制因素,人类活动通过退耕还林等生态修复措施对黄土高原植被覆被带来明显改善。     

北洛河流域植被覆盖度时空变化的遥感动态分析

采用1987,1995及2007年3期Landsat TM遥感影像,计算归一化植被指数(NDVI),利用像元二分法估算植被覆盖度并进行分级,分析了北洛河流域近20 a的植被覆盖变化趋势,对黄土高原地区环境演变及水沙变化机理分析提供基础数据信息.研究结果表明:(1)在气候变化和人类活动双重影响下,1987 2007年北洛河流域植被呈缓慢增长—迅速增长趋势,其流域植被覆盖面积比例从41.12％,46.43％,增加至63.43％.(2)流域不同分区中,丘陵沟壑区、高塬沟壑区植被均呈缓慢增加—迅速增加的趋势,而土石山林区植被表现出较强稳定性.丘陵沟壑区植被恢复以吴旗、志丹县为主,高塬沟壑区植被恢复以洛川塬为主.     

黄土区不同地貌部位径流泥沙空间分布试验研究

黄土丘陵区侵蚀泥沙的来源以及坡沟侵蚀产沙关系等一直是研究的热点难点之一，也是争论较多的问题。在梁峁坡到谷坡的坡沟系统中，不同地貌部位有对应的侵蚀形式出现。该文采用多坡段组合模型，运用人工模拟降雨试验方法，研究了黄土区坡面各垂直侵蚀带径流泥沙的空间分布特征及上坡来水来沙的加速侵蚀作用。结果表明：单位面积与时间产流量排列为谷坡＞梁峁坡下部＞梁峁坡中部＞梁峁坡上部。雨强0.5 mm/min时，没有沟蚀发育；1.0 mm/min时，细沟主要在梁峁坡下部；1.5 mm/min时，细沟伸展到梁峁坡上部，谷坡出现滑塌和崩塌等重力侵蚀现象。坡面径流量、产沙量随坡度、坡长、降雨强度变化成正比增长。上坡来水来沙使梁峁坡和谷坡产沙量大幅度增加。     

黄土高原植被变化与恢复潜力预测

采用GIS技术与地统计方法,基于黄土高原2000—2018年的MODIS遥感影像,选取归一化植被指数探讨研究区植被时空变化特征,采用相似生境法预测黄土高原植被恢复潜力。结果表明:黄土高原2000—2018年低植被盖度区域面积减少,高植被覆盖度面积不断增加。黄河中游头道拐至龙门区间植被变化最为显著,平均增长速率为0.015~0.050/a,其中,延河上游、清涧河及秃尾河流域的植被盖度增长速率最高,均超过了0.015/a。受城市化影响,汾渭平原的下游干流区植被盖度显著降低。相似生境法预测黄土高原未来植被恢复潜力的空间差异性显著,东南部地区植被盖度接近或达到最大恢复潜力,无恢复空间;在丘陵沟壑区和风沙区的交错地带部分地区植被盖度较现状仍有25%~50%的提升潜力。由于黄土高原植被受退耕还林草工程影响,人工植被干扰强烈,受到该区降雨与水分承载力限制,未来植被恢复需调整植被类型、优化植被结构与格局,提升区域生态系统功能。本研究结果可为黄土高原未来植被恢复与水土保持规划与布局提供理论与方法支撑。     

1981-2016年黄土高原植被NDVI变化及对气候和人类活动的响应

探析黄土高原植被覆盖演变及其驱动因素,有助于了解黄土高原生态现状,剖析植被变化和驱动因素,以期为区域生态环境治理和规划提供科学依据。基于黄土高原NDVI、气温、降水数据,采用变化趋势率分析、多元回归残差分析等方法,研究了1981—2016年黄土高原区植被NDVI变化特征及对气候和人类活动的响应。结果表明：(1) 1981—2016年,黄土高原区植被NDVI呈东南高西北低的空间格局,整体上升率高,生态恢复效果显著;在选择的45个地州市中,榆林、铜川、延安和渭南等地植被NDVI增加最快,兰西城市群和内蒙古部分区域植被呈减小趋势。(2)气候变化和人类活动的共同作用是近35年来黄土高原区植被NDVI整体快速增加和巨大空间差异的主要原因。气候变化对黄土高原NDVI变化的影响主要以轻微促进和中度促进为主,而农村人类活动、城市人类活动的影响主要为明显抑制和轻微抑制。(3)气候变化、农村人类活动和城市人类活动对黄土高原区植被NDVI增加的贡献率分别为82.03%,11.68%和6.29%;气候变化贡献率大于60%的区域占黄土高原的76.9%,主要集中在黄土高原的东部和中部,人类活动对NDVI的影响主要...     

基于GIS的黄土高原不同植被区土壤侵蚀研究

在对黄土高原植被进行分区的基础上,利用地理信息系统技术和景观生态学方法对黄土高原植被区空间数据和土壤侵蚀空间数据进行了空间叠加分析。结果表明,黄土高原被划分为森林植被区、森林草原植被区、温性草原植被区和荒漠半荒漠植被区。在森林植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为41.92%,水蚀土壤侵蚀指数比温性草原植被区和荒漠半荒漠植被区的水蚀土壤侵蚀指数大,为346.90。在森林草原植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为70.45%,水蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的水蚀土壤侵蚀指数大,为449.40,水蚀最为严重。在温性草原植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水-风混合侵蚀为主,风蚀微度-水蚀剧烈的百分比最大,为33.01%,水-风混合侵蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的水-风混合侵蚀土壤侵蚀指数大,为633.45,水-风混合侵蚀最为严重。在荒漠半荒漠植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以风蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为99.65%,风蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的风蚀土壤侵蚀指数大,为589.78,风蚀最为严重。黄土高原的土壤侵蚀表现出明显的地带性分异规律。     

室内模拟降雨条件下径流侵蚀产沙试验研究

降雨及其产生的径流是引起黄土高原土壤侵蚀的主要动力,开展黄土区降雨产流产沙过程研究可为土壤侵蚀过程模型研发奠定基础,为水土保持与生态建设提供重要科学依据。利用室内模拟降雨试验,研究了不同植被格局条件下的坡面侵蚀产沙、径流、入渗规律及相关关系。研究结果表明,裸坡坡面下,雨强是影响径流的主要因素,径流贡献率为87%;坡度是影响产沙的主要因素,产沙贡献率为76%;在大雨强或陡坡条件下,这种趋势更加明显。模拟降雨条件下,坡面含水量以坡面中下部最大,坡面中部居中,坡面上部最小。坡面植被覆盖对侵蚀产沙的影响大于坡度因素的影响;相同覆盖度条件下,植被空间位置对水沙调控作用大小顺序依次为:坡底>坡中>坡顶。随植被覆盖率的增加,径流总量呈幂函数减小趋势,产沙总量和径流含沙量呈指数函数减小趋势,植被对水沙调控作用逐渐增强。本文研究成果对于深入理解流域径流产流产沙过程具有重要意义,可为相关的模型研究提供可靠的试验支持。     

甘肃省黄土高原典型小流域侵蚀沟道特征

[目的]对甘肃省黄土高原典型小流域侵蚀沟道的分级分类进行简要研究,为进一步推动该区水土保持和生态治理工作提供理论基础。[方法]在甘肃省第一次全国水利普查结果的基础上,运用GIS技术,采用地貌几何定量数学模型分级方法,定量化分级沟道,并从地质、地貌、大小以及形状对侵蚀沟道进行分类,由此来推断黄土高原区侵蚀沟道的特征。[结果]甘肃黄土高原典型小流域侵蚀沟道主要以Ⅰ级沟道为主,其中丘陵沟壑区主要以半开析、中度割裂、半主沟型为主;高塬沟壑区主要以半开析、中度割裂、支沟型为主。[结论]丘陵沟壑区第五副区沟壑狭窄陡峭,沟道破碎化程度高,水土流失量高,治理难度大,沟道难以利用。     

黄土高原地区森林与黄土厚度的关系

气候较干旱的黄土高原地区的植被类型和黄土高原厚度关系密切。森林植被分布于基岩山地和薄层黄土区。黄土有效水孔隙度高，水分入渗浅，土壤蒸限消耗水分较多，厚层黄土区的土壤水分条件不能满足森林植被的需要，因此厚度黄土区无森林植被分布。基岩山地和薄层黄土区的植被恢复可以林木为主，厚层黄土分布区应以 浅根草灌为主。