基于RS和GIS的六道沟流域土地利用动态变化研究

以位于水蚀风蚀交错带的六道沟流域为研究区,应用遥感和GIS相结合的方法,提取不同年份的土地利用信息进行动态分析,并且计算了六道沟的退耕影响系数.结果表明:与1990年相比,2002年水浇地、林地类、草地类面积分别增加了43.45%、28.43%、5.83%,坡旱地减少了60.81%,土地利用结构不断优化.土地利用转换主要以耕地、林地、草地和工矿用地为主,"八五"期间土地利用变化受退耕还林影响的程度大于1995年后的影响.科技试点研究促进了当地的土地利用结构调整,1995年后采煤业的兴起,则进一步促进了土地利用结构的优化.     

基于GIS的宁夏中部干旱带土地利用生态安全动态评价

土地利用生态安全评价是区域可持续发展关注的重要内容之一。以宁夏中部干旱带为例,针对研究区实际生态问题,基于RS和GIS技术,构建"隐患—状态—免疫"生态安全评价指标体系,采用熵权法与综合指数模型,实现了30m×30m栅格水平可视化的土地利用生态安全综合评价。结果表明:2004—2014年,研究区土地利用变化和区域政策的实施结果一致。草地、林地面积急剧扩大,旱地和未利用地面积持续下降,建设用地和水域面积变化不大,水浇地面积呈缓慢增加趋势。结合已有研究成果与研究区实际,采用聚类法,将研究区土地利用安全分为5个等级:生态安全区(Ⅰ)、生态较安全区(Ⅱ)、生态临界安全区(Ⅲ)、生态不安全区(Ⅳ)和生态极不安全区(Ⅴ)。研究区土地利用生态安全指数从2004年的-0.12上升为2014年的0.03,整体状态呈变好趋势,但ESI指数仍小于0.1,处于临界安全状态。具体表现为:Ⅰ级乡镇从4个增加为5个、Ⅱ级区从10个增至11个、Ⅲ级乡镇从13个减少为12个、Ⅳ级乡镇从5个减少为4个、Ⅴ级乡镇从8个减少为7个,针对评价结果分析其动态演变机制。通过对宁夏中部干旱带土地利用生态安全动态评价,以期为宁夏境内生态移民区选址和生态环境保护提供数据支撑。     

广西壮族自治区平果铝土矿区待复垦土地适宜性评价

以广西壮族自治区平果铝土矿区为研究对象,采用四层逐级分类指标划分待复垦土地评价单元类型,运用权重指数和法对矿区待复垦土地的适宜性进行预测性评价.评价结果表明,(1)无污染的4:1厚层顶板土十地表土平台的最佳适宜性用途为Ⅲ等旱地;(2)无污染的3:1厚层底板土+粉煤灰平台的最佳适宜性用途为Ⅱ等早地;(3)无污染的4:1薄层顶板土+地表土斜坡的的最佳适宜性用途为Ⅰ等园地;(4)无污染的3:1薄层底板土十粉煤灰斜坡的最佳适宜性用途为3等林地.该预测结果可为矿山企业制定复垦规划提供科学依据,有利于矿山企业节约复垦成本及平果铝土矿区土地资源的可持续开发与利用.     

典型泥石流小流域降雨和土地利用对坡面侵蚀的影响

[目的]揭示泥石流小流域降雨和土地利用对流域内坡面侵蚀的影响和作用,为泥石流的生态治理提供科学依据。[方法]以白龙江流域一级支沟——甘家沟泥石流小流域为研究区,基于该流域已建的5个径流小区(裸地、坡耕地、草地、土坎梯田、经济林地)连续5年的观测资料,利用K-均值聚类法,选择降雨量(P)、降雨历时(D)和最大30 min降雨强度(I₃₀)3个降雨指标,将该流域46次侵蚀性降雨事件划分为3类雨型(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型),以平均径流系数和平均土壤流失量为主要指标,定量化分析了不同降雨雨型和土地利用类型对坡面产流产沙的影响和作用。[结果]径流和土壤流失对降雨的响应存在差异,平均径流系数为Ⅰ型降雨最高,其次为Ⅲ型和Ⅱ型降雨;土壤流失量为Ⅱ型降雨>Ⅰ型降雨>Ⅲ型降雨。最大30 min降雨强度与5种土地利用类型的径流系数和土壤流失量的正相关性最高,其次为降雨量、降雨历时。5种土地利用类型的平均径流系数为裸地>经济林地>坡耕地>草地>土坎梯田,土壤流失量为裸地>坡耕地>经济林地>草地>土坎梯田。降雨和土地利用相互作用下,径流...     

基于地理探测器的山东省莱阳市耕地类型时空分布及其影响因素

[目的] 探索不同耕地类型的空间分布、动态变化及其影响因素,为该区域耕地保护、可持续农业发展和水土保持综合治理提供科学指导。[方法] 以山东省莱阳市为研究区,基于2019—2021年高分遥感数据,结合野外调查,采用动态变化度、土地利用转移矩阵及地理探测器等方法,对耕地类型进一步细分为水浇地、旱平地、旱坡地、旱梯田、撂荒地等5类,并探讨其空间分布影响因素、年际时空分布格局及其易变化区域识别。[结果] ①研究区耕地占土地总面积的54.44%,整体呈现南多北少,西多东少的特征;以旱梯田为主,所占比例为61.19%;其次为水浇地、旱平地和旱坡地,撂荒地仅占0.33%。②单因子探测器结果表明,地貌类型、坡度及土壤类型是影响耕地类型分布的主导因素,因子交互作用时,影响因子的解释力q值均达0.3以上。③2019—2021年耕地总体动态度为-0.25%,面积减少4.73 km²,主要由旱梯田、旱坡地、旱平地、水浇地转化为建设用地,多发生在城镇周边,且以低丘陵区坡度小于5°的棕壤土居多。[结论] 研究区耕地类型以旱梯田为主,分布在低丘陵区且坡度较平缓(耕作质量较好)的耕地类型易发生变化,从而使耕地面积持续减少。因此,应加强对高质量耕地的保护措施。     

1990-2014年甘肃省白龙江流域土地利用变化对人类活动响应

[目的]综合分析1990-2014年甘肃省白龙江流域土地利用变化及其对人类活动的响应,以期为该区未来的土地利用优化提供参考.[方法]基于1990年,2002年,2014年3期遥感影像解译获取的土地利用数据,计算土地利用变化速度、土地利用转移矩阵和土地利用程度.[结果] 1990-2014年流域的综合土地利用动态度从10.24％增长到17.59％;1990-2014年流域的土地利用类型变化以草地、耕地和林地的转换为主;1990-2002年流域内各县(区)的土地利用程度综合变化指数介于1.38～6.65,而2002-2014年流域内各县(区)的土地利用程度综合变化指数介于一15.43～0.17.[结论]1990-2014年流域人类活动对土地的利用由简单索取开发型转变为保护与生态建设型,从破坏性、粗放式和低利用效率向保护性、集约式和高利用效率发展.     

2003—2009年湖南省醴陵市土地利用动态变化研究

根据2003年、2009年遥感数据,从数量结构、空间格局和类型转换3个角度对湖南醴陵市土地利用动态变化进行了定量分析,研究结果表明:6 a来,醴陵市旱地与园地面积锐减,林地面积大幅度增加,城乡居民工矿用地逐年增加;醴陵市土地利用景观变化的强度和方向在不同地貌区存在明显差异,岗丘区和低山丘陵区的土地利用变化较大,而山地区的土地利用变化相对缓慢;土地利用类型转换主要表现为水田、旱地、园地、林地转变为城乡居民工矿用地,水田、旱地、园地和未利用地转换成林地,园地转换为旱地,未利用地单向转移,新增建设用地主要分布在丘岗区、低山丘陵区,而林地增加主要集中在北部山地区。醴陵市经济发展必须重视和解决经济发展与农地保护间的矛盾,为长株潭城市群发展提供可持续的区域性生态保障。     

东北黑土区农林混合利用坡面土壤水分空间异质性及主控因素

针对黑土区坡面尺度上土壤水分在土地利用结构(从坡顶到坡脚,即沿着坡长方向,不同土地利用类型的排列方式)、土地利用类型(农地和林地)及地形要素的协同作用下的空间分异规律及影响机制尚不清楚的现状,以黑龙江省黑土区的农林混合利用典型坡面(克山县)为研究对象,应用植被数量生态学中的冗余分析方法(RDA)分析0~20、20~40、40~60 cm土壤水分剖面变异特征、不同土地利用结构下(农地-农地-农地-农地-农地,农地-农地-林地-林地-农地,农地-农地-林地-林地-林地,林地-林地-农地-林地-农地)坡面土壤水分异质性及其与环境因子的定量关系。结果表明:研究区坡面土壤含水率介于5.77%~45.57%,农地土壤含水率显著高于林地(P0.05),纵向上不同土地利用类型层间土壤含水率差异均不显著;土壤水分呈中等变异,纵向上农地各土层的变异系数(35.9%~39.6%)均高于林地(30.0%~36.5%),农林混合利用加强了土壤水分的空间变异程度;4种土地利用结构下,坡面土壤水分沿坡长方向呈不同的变化趋势,与土地利用镶嵌分布规律有关;冗余分析结果显示土地利用类型是影响黑土区坡面土壤水分异质性的主控因素,坡度次之,坡位和海拔高度对坡面土壤水分异质性也有影响。对于黑龙江黑土区坡面,需要结合土地利用结构配置等土地管理措施与不同的农业措施来防止坡面土壤侵蚀、提高东北区土壤肥力,实现经济效益、生态效益的协调统一。     

滇东南石漠化土地整理区土地利用变化及其生态经济效应

运用典型样地调查法、参与式农村评估法和GIS技术,分析了西畴石漠化土地整理模式实施中典型样地16年来(1990—2006年)土地利用在数量、速度和空间方面的变化及其所产生的生态经济效应,结果表明:16年来,研究区内的土地利用结构变化明显,主要表现为梯地、坡旱地及裸岩石砾地之间的相互转化。随着石漠化土地整理区土地利用的变化,在16年里裸岩石砾地和坡旱地比例下降,梯地比例提高,农业植被覆盖率和生物多样性增加,水土流失减轻;同时,粮食产量大幅度增长,农民人均纯收入和生活水平逐步提高,生态经济效应良好。     

黄土区退耕背景下的土地利用适宜性评价——以安塞县马家沟流域为例

 采用坡度、土壤侵蚀强度和地貌部位等指标,对黄土丘陵区马家沟流域1990年和退耕后近10年的2008年的土地利用情况进行适宜性评价。结果表明:1)退耕还林作用影响下,1990—2008年间,流域中农用地减少了11.74%,林地增加了11.54%,园地增加了1.82%,主要发生在>15°陡坡地段;2)马家沟流域土地利用相对合理指数由1990年的0.64变为2008年的0.67;3)2008年农、林、草主要地类占流域面积分别为21.17%、19.57%和56.62%。农用地类型中,高适宜性地类(适宜性指数A>0.8)和中适宜性地类(0.5≤A≤0.8)面积分别为1.31%和21.27%,低适宜性地类(A0.7)、中(0.5≤A≤0.7)、低适宜性(A0.7)和中适宜性(0.4≤A≤0.7)地类面积分别占24.87%和75.13%。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

湖北省坡耕地现状分析及宜耕性评价

坡耕地是耕地资源的重要组成部分,也是土壤侵蚀的策源地和水土保持的重点区域。为探究湖北省坡耕地资源现状及其宜耕性,利用GIS技术,构建了湖北省坡耕地的坡度、土壤侵蚀、土壤剖面构型和理化特性等数据库,筛选耕地坡度、土层厚度、土壤质地、土壤pH值和土壤侵蚀程度5个代表性指标,采用“限制因子法”对湖北省全域坡耕地进行了宜耕性评价。结果表明：湖北省坡耕地总面积为9 438.64 km²,占总耕地面积的18.87%,不宜耕坡耕地总面积为2 178.36 km²,占现有坡耕地面积的23.08%;砾石含量和坡度过高是造成坡耕地不宜耕的主要因素,其中砾石含量>15%的坡耕地总面积为1 205.72 km²,坡度≥25°的坡耕地总面积为1 097.32 km²;其次不宜耕主导因素是土壤过酸,pH值≤4.5造成坡耕地不宜耕的面积为669.60 km²,土壤侵蚀严重(极强烈以上侵蚀强度)和土层浅薄(土层厚度<30 cm)造成的不宜耕坡耕地面积分别为336.48 km²...     

黄土高原典型流域退耕还林土地利用变化及其合理性评价

黄土高原大规模退耕还林使得该区土地利用结构发生了深刻变化,区域生态环境得到了明显改善。研究由此引起的土地利用变化及其合理性,对于加快黄土高原植被恢复、控制黄河泥沙以及实现区域经济社会可持续发展等具有十分重要的理论意义和应用价值。该文应用遥感(remote sensing,RS)和地理信息系统(geographic information system,GIS)技术对黄土高原典型流域清水河流域2000-2014年土地利用变化特征进行了分析,并通过构建判别准则体系对土地利用变化的合理性进行了评价。结果表明,该流域实施退耕还林工程以来,土地利用结构发生了重大变化,主要土地利用类型耕地、园地、林地和草地的比例由2000年的1:0.06:2.05:3.95大幅度调整至2014年的1:3.22:12.03:5.51,其变化经历了3个阶段:2000-2005年以退耕还林及其配套措施为主,重点突出了工程的生态效益,土地利用变化合理度为78.60%,属于低度合理;2006-2009年在继续推进荒山造林和封禁的同时,大力开展基本农田与果园建设,兼顾了生态、经济与社会效益,土地利用变化合理度为91.71%,进入高度合理状态;2010-2014年进一步加大苹果产业发展力度,重点突出了经济效益,土地利用变化合理度为95.20%,延续了高度合理态势。建议新一轮退耕还林工程应注意严格控制新的退耕,保护经营好现有林地,适当控制园地规模。     

延河流域退耕前后土壤侵蚀强度的变化

 根据修正通用土壤流失方程,在ArcGIS软件平台下,以黄土高原延河流域为例,在合理选用和计算修正通用土壤流失方程中各因子参数的基础上,计算并分析陕北黄土高原延河流域退耕前后土壤侵蚀量的变化及其动态分布。结果表明:1)延河流域退耕后,土壤侵蚀明显减少,与1986—1997年相比,退耕后至2000年土壤侵蚀量平均减少34%;2)坡耕地对土壤侵蚀影响明显,尤其是陡坡耕地退耕至关重要;3)在修正通用土壤流失方程各因子中,短期内影响土壤侵蚀动态变化的主控因子是植被覆盖管理因子,所以调整土地利用结构是减少土壤侵蚀的有效方法。     

基于CA-Markov模型的藉河流域土地利用变化动态模拟

为了探讨黄土丘陵沟壑区藉河流域的土地利用变化规律及驱动力,基于1995和2008年两期遥感影像解译得到的土地利用数据,通过土地利用动态度模型和空间测算模型对藉河流域土地利用类型的动态变化程度进行分析,并运用CA-Markov模型对2022年土地利用空间格局进行预测.结果表明,空间分析测算模型由于同时考虑了各土地利用类型的空间转移及新增过程,能更为准确地测算出各种土地利用类型的动态变化程度与速率;CA-Markov模型预测结果表明,整个流域总体的Kappa系数为0.9515,预测结果可信;除草地和未利用地外,2008-2022年期间其他土地利用类型继续原有的变化趋势,到了2022年表现出坡耕地、草地、水域和未利用地面积减少趋势,梯田、林地和居民地面积呈增加趋势.黄土丘陵沟壑区水土流失严重,此研究有助于加强土地资源的保护和实施退耕还林还草等措施,为当地土地利用规划管理提供参考.     

江苏省平原区河岸边坡利用方式和特征分析

河岸边坡是平原区水土流失的主要策源地,土地利用方式是影响边坡水土流失的重要外在因素,对河岸边坡利用类型的调查研究可为区域范围内边坡水土流失治理提供基础数据.基于42条河段的无人机航拍影像和野外实地调查数据,统计了江苏省4类河道不同利用方式下的河岸边坡面积,并分析了沙土区、非沙土区,以及不同水土保持区划的边坡利用特征.结...     

基于CSLE模型的贵州省水土流失规律分析

应用第一次全国水利普查水土保持专项数据,分析了喀斯特地区实际土地利用单元地块空间统计特征及相应侵蚀规律。结果表明:喀斯特地区土地利用类型以林地、耕地为主,共占调查总面积的86.2%。由于地形破碎,地势陡峭,土地表现出破碎化特征,地块面积、坡长、坡度均值分别为3.45hm~2,45.3 m,21.7°。坡度对土壤侵蚀的影响大于坡长,陡坡耕作是导致耕地土壤侵蚀严重的主要原因,68.6%的耕地位于陡坡,其侵蚀量占总侵蚀量的65.6%。贵州省土壤侵蚀程度由西向东递减,以黔西南地区侵蚀最为严重。工程措施能够有效防治土壤侵蚀,减沙效益在75%以上,但随坡度增大而减小,林草地减沙效益优于工程措施。在区域水土保持规划时,应重点考虑土壤侵蚀强烈地区,减少陡坡耕作,推广还林还草。     

晋西黄土丘陵沟壑区不同地类土壤水分变化规律研究

土壤水分是影响土壤侵蚀的重要因素之一.以晋西离石王家沟流域为试验基地,收集了1994年7～9月份的土壤水分逐日观测数据和与之相对应的降雨量、气温、空气湿度、蒸发量等气象因子观测资料.通过分析,得到了较高精度的用于预报该地区梯田、坡耕地、荒坡地、弃耕地、人工草地、沟坡林地6种不同地类土壤水分的经验公式,为各种地类的土壤水分预报以及土地生产力评价、土壤侵蚀规律研究提供了较为理想的土壤水分计算方法.     

Land use and soil erosion in the upper reaches of the Yangtze River: some socio‐economic considerations on China's Grain‐for‐Green Programme

Soil erosion in the upper reaches of the Yangtze River in China is a major concern and the Central Government has initiated the Grain‐for‐Green Programme to convert farmland to forests and grassland to improve the environment. This paper analyses the relationship between land use and soil erosion in Zhongjiang, a typical agricultural county of Sichuan Province located in areas with severe soil erosion in the upper reaches of the Yangtze River. In our analysis, we use the ArcGIS spatial analysis module with detailed land‐use data as well as data on slope conditions and soil erosion. Our research shows that the most serious soil erosion is occurring on agricultural land with a slope of 10∼25 degrees. Both farmland and permanent crops are affected by soil erosion, with almost the same percentage of soil erosion for corresponding slope conditions. Farmland with soil erosion accounts for 86·2 per cent of the total eroded agricultural land. In the farmland with soil erosion, 22·5 per cent have a slope of < 5 degrees, 20·3 per cent have a slope of 5∼10 degrees, and 57·1 per cent have a slope of > 10 degrees. On gentle slopes with less than 5 degrees inclination, some 6 per cent of the farmland had strong (5000∼8000 t km⁻² y⁻¹) or very strong (8000∼15000 t km⁻² y⁻¹) erosion. However, on steep slopes of more than 25 degrees, strong or very strong erosion was reported for more than 42 per cent of the farmland. These numbers explain why the task of soil and water conservation should be focused on the prevention of soil erosion on farmland with steep or very steep slopes. A Feasibility Index is developed and integrated socio‐economic assessment on the feasibility of improving sloping farmland in 56 townships and towns is carried out. Finally, to ensure the success of the Grain‐for‐Green Programme, countermeasures to improve sloping farmland and control soil erosion are proposed according to the values of the Feasibility Index in the townships and towns. These include: (1) to terrace sloping farmland on a large scale and to convert farmland with a slope of over 25 degrees to forests or grassland; (2) to develop ecological agriculture combined with improving the sloping farmland and constructing prime farmland and to pay more attention to improving the technology for irrigation and cultivation techniques; and (3) to carry out soil conservation on steep‐sloping farmland using suggested techniques. In addition, improving ecosystems and the inhabited environment through yard and garden construction for households is also an effective way to prevent soil erosion. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.