关岭县不同等级石漠化区土壤侵蚀特征

为分析不同等级石漠化土壤侵蚀特征,以典型喀斯特区贵州关岭县为研究对象,以ZY-3影像为数据源,综合运用"3S"技术,非喀斯特区根据《岩溶地区水土流失综合治理技术标准》标准,喀斯特区根据《喀斯特地区土壤侵蚀综合治理技术》中石漠化与土壤侵蚀等级划分标准,解译出关岭县2015年土壤侵蚀与石漠化图,分析了不同等级石漠化区土壤侵蚀特征。结果表明:关岭县不同等级石漠化区的土壤侵蚀特征存在一定的规律,关岭县喀斯特区土壤侵蚀发生率比非喀斯特区低9.4个百分点,非石漠化区土壤侵蚀发生率略低于石漠化区,严重石漠化区土壤侵蚀发生率低于石漠化等级轻的区域。关岭县石漠化与土壤侵蚀区域分布及强度并不一致,在土壤侵蚀治理过程中应加强石漠化程度较弱区域的治理,同时更需要加强还未发生石漠化区域土壤侵蚀的防治。     

基于3S技术的广西平果县石漠化分布特征及演变规律

岩溶石漠化是广西脆弱生态恢复建设中面临的突出生态环境问题.以1988、1998和2008年3个时相的TM/ETM卫星数据为主要信息源,综合碳酸盐空间分布图、石漠化状况实地调查结果和历史资料,基于3S技术,构建岩溶石漠化遥感监测和分级评价模型,研究广西平果县岩溶区石漠化空间分布特征及演变规律.结果表明：1）岩溶石漠化遥感监测和分级评价模型能够反映平果县石漠化状况,基本符合实地调查结果;2）平果县岩溶石漠化主要分布在该县西南部和中部,1988-2008年,平果县总体石漠化程度经历了稍加重然后逐渐变轻的变化趋势,石漠化呈现动态、缓慢、反复、可治理等特点.建议采取先易后难、逐步改善的治理策略.研究结果可为中国西南岩溶石漠化治理和区域生态建设的宏观决策提供参考.     

珠江上游喀斯特地区土地石漠化现状遥感分析

 以2002年前后的Landsat7ETM+遥感影像为主要数据源,采用人机交互解译的方法,对珠江上游喀斯特地区土地石漠化强度现状进行遥感解译,解译精度高达87%。对遥感解译分析和研究的结果表明:整个珠江上游的土地石漠化已十分严重,石漠化、半石漠化土地面积3万9900 km2,占总面积的16.4%;石漠化、半石漠化比率大于15%的石漠化县有52个,其中贵州省土地石漠化最严重,石漠化、半石漠化比率高达21.9%,有23个石漠化县(区),广西和云南相对较轻,石漠化、半石漠化比率分别为14.7%和14.4%,分别有21和8个石漠化县。珠江上游19个市(州)中就有12个市(州)的石漠化、半石漠化面积超过1000km2,集中分布于贵州黔南州—广西河池市、贵州黔西南州—云南曲靖市和云南文山州—广西百色市3个石漠化条带上。     

1994-2014年连云港市赣榆区生态变化评估

利用遥感生态指数(RSEI)进行区域生态变化评估,可以及时、快速地获取水土流失区生态环境变化状况.以赣榆为研究区,采用1994年的Landsat TM 5影像和2014年的Landsat 8OLI影像,评估指标选择可以反映生态质量条件的绿度、湿度、热度及干度4个生态因子,运用主成分分析方法集成上述指标,分析研究区域20 a间生态状况时空变化.结果表明:研究期间,赣榆区RSEI从1994年的0.577上升到2014年的0.639,增幅为10.75％;生态为优良等级所占的面积比例从1994年的42.7％上升到2014年的50.41％,增幅为18.06％,主要发生在西北部丘陵山区.通过对赣榆区的调查分析,以植树造林为主的小流域综合治理措施对生态质量的改善起到了重要作用.     

典型岩溶区不同水土流失强度区石漠化特征分析

为研究岩溶区水土流失与石漠化的耦合关系特征,以典型岩溶区——贵州省镇宁县为研究对象,以研究区2015年ZY-3遥感影像为基础,按照《岩溶地区水土流失综合治理技术标准》(SL 461—2009)和《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)中石漠化和水土流失等级划分标准,解译出研究区水土流失和石漠化强度分布图,并进行空间叠置分析,研究不同等级水土流失区的石漠化现状。结果表明:研究区水土流失与石漠化发生率及强弱有较大耦合关系,非水土流失区石漠化发生率比水土流失区高10.92百分点,低等级水土流失区石漠化发生率比高等级水土流失区高15.45百分点,非水土流失区比水土流失区石漠化更严重,低等级水土流失区各等级石漠化发生率均大于高等级水土流失区,并非水土流失强度越高的地区石漠化越严重,岩溶区发生水土流失的区域与发生石漠化的区域并不是完全重叠,水土流失与石漠化治理应各有侧重。     

基于TVDI和Landsat-8的喀斯特峡谷区干旱监测

[目的]探索适用于喀斯特地表干旱遥感监测的技术方法,为石漠化治理监测以及抗旱减灾工作提供技术参考。[方法]运用大气校正法反演地表温度(Ts)和归一化植被指数(NDVI),构建花江峡谷区2013年、2014年和2015年旱季的温度—植被干旱指数(TVDI),并结合地面实测数据对TVDI作为旱情指标进行了验证。[结果](1)反演的TVDI与同时期实测的0—10cm土壤体积含水量数据呈显著的负相关关系(p0.05)。(2)3个时期的干旱等级以轻旱为主;轻旱、干旱和重旱累计面积占全区比重大,呈现2014年旱情重于2015年和2013年的特点。(3)3个时期的旱情在空间分布上,湿润和正常等级在地形上主要分布在海拔900～1 100m地带,15°～35°的斜坡和缓陡坡,以及阴坡和半阳坡;在石漠化等级上,主要分布在无石漠化区、轻度石漠化区和潜在石漠化区;在土地利用类型中主要分布在有林地、旱地、灌木林地和其他林地。轻旱、干旱和重旱在地形上主要分布在海拔500～900m,6°～25°的缓坡和斜坡,以及阳坡和半阳坡;在石漠化等级上,轻旱和干旱主要分布在轻度石漠化区、潜在石漠化区、中度石漠化区和强度石漠化区,重旱主要分布在非喀斯特区;在土地利用类型上,轻旱、干旱和重旱主要分布在旱地、园地和其他林地。[结论]TVDI可作为研究区的干旱监测指标,基于TVDI和Landsat-8数据的干旱监测方法在喀斯特峡谷区具有一定适用性。     

基于多时相遥感影像分析的城市土地利用/覆盖变化与热环境演变--以徐州市为例

以1987,1994,2000和2005年共4期的Landsat TM遥感影像为数据源,利用先进的决策树分类法获取徐州市土地利用/覆盖信息,通过单通道算法反演地表亮温获取城市热场分布与热环境变化信息,采用土壤调节植被指数SAVI定量描述研究区植被覆盖变化,并综合采用这些信息对城市热环境演变与城市扩展、植被覆盖变化的关系进行了综合分析.结果表明,利用Landsat TM数据结合决策树分类方法,是获取土地覆盖/利用的有效方法.通过计算地表辐射亮温来研究城市热环境变化是合适的,SAVI等因子与城市热环境显著相关,能够有效地定量描述城市扩展及其生态环境响应.研究结果可服务于城市环境保护与人居环境改善.     

基于遥感的西安市热力景观格局演变

基于1992—2013年3期Landsat系列遥感影像,反演出了西安市的地表温度,采用温度归一化分级方法对地表温度进行等级划分,并引入景观生态学中景观格局的研究方法,通过热力景观指数分析,对西安市热力景观格局及其演变特征进行了探讨。结果表明:1992—2013年西安市的热岛效应逐年增强,热力景观格局呈现出较大的时空差异。20多年来,热力景观从以次中温区为优势斑块连片分布的空间格局,转变为以次高温区、中温区等多种热力斑块镶嵌散布的空间格局,热力景观的破碎化程度不断提高,各热力斑块分配的均匀度、景观格局的丰富度和复杂度均稳步增加,人类活动对热环境的扰动持续而稳定。     

贵州省“十一五”期间石漠化综合治理成效初探

石漠化是喀斯特石山地区土地退化的最终结果,贵州省是世界上岩溶地貌发育最典型的地区之一,本文利用遥感影像,在3S平台上获取了研究区喀斯特石漠图,分析了贵州省"十一五"期间石漠化变化情况。结果表明,项目区石漠化总面积31 301km2,占土地总面积的25.33%。空间分布上,石漠化严重的土地主要集中在西、南部,而东、北部地区面积相对较小,呈零星分布。通过实施石漠化综合治理工程,项目区石漠化扩张的趋势得到了初步遏制,石漠化面积减少,强度有朝着轻度石漠化转移的趋势,石漠化等级程度降低与区域生态环境治理有一定的相关性,标志着石漠化不断恶化的状况得到了改善。     

基于地统计学和遥感的岩溶区石漠化空间变异特征

为了全面掌握岩溶区石漠化的空间分布特征,解决区域内遥感影像阴影区域石漠化信息"缺失"的问题,该文以广西平果县果化镇生态重建示范区为例,借助图像处理软件ENVI(environment for visualizing images)提取研究区域石漠化指数。在GIS技术支持下,利用地统计学的方法对剔除阴影区后的石漠化指数进行了空间变异特征分析。结果表明,研究区域石漠化指数主要受内在因子的共同作用,具有强烈的空间自相关性;Kriging插值结果表明,研究区域石漠化指数较高的区域主要分布在研究区的西南部和东北部,各石漠化等级的空间分布表现为条带状和斑块状分布。岩性和地形地貌条件是影响石漠化空间变异的主要因素。研究利用地统计学的方法很好地估计了阴影区石漠化指数的"缺失"信息,为岩溶区石漠化监控、评估提供了新的思路与方法。     

喀斯特地区县域土壤侵蚀估算及其对土地利用变化的响应

喀斯特地区土层浅薄,不合理的土地利用导致严重的水土流失,加剧石漠化程度.为定量分析生态工程实施前后土壤侵蚀状况及其对土地利用变化的响应,基于GIS技术和RMMF模型,对环江县1991、2000和2010年土壤侵蚀进行模拟,并采用邻近水文站和径流小区泥沙监测数据进行验证.结果表明:1991、2000和2010年研究区土壤侵蚀模数分别为76.36、76.46和49.60t/(km2·a),与相关监测数据比较一致;土壤侵蚀总量分别为34.76万、34.80万和22.58万t,主要来源于非喀斯特区(均约占全县侵蚀总量的94％).研究区微度侵蚀面积占90％以上,轻度及以上等级所占比例较小.对比不同土地利用类型的土壤侵蚀模数,旱地远大于其他类型,其次是中覆盖度草地和其他林地.相同降雨条件下,由于旱地面积减少,2010年土壤侵蚀量较1991年减少4.21万t;2010年喀斯特区、非喀斯特区土壤侵蚀量较2000年分别减少了4.21％和8.76％.这预示生态工程实施后,环江县耕地减少、林地增加,土壤侵蚀减少.本研究为评估喀斯特地区土壤侵蚀现状以及退耕还林的水土保持效应提供参考依据.     

植被恢复对岩溶石漠化区土壤有机碳及轻组有机碳的影响

[目的]通过分析石漠化治理区不同植被恢复年限对土壤有机碳(SOC)及其组分影响,为该地区石漠化的治理提供一定的基础数据。[方法]以重度石漠化土地作为对照,运用空间代替时间的方法,研究了广西壮族自治区平果县果化岩溶石漠化区植被恢复5,10,15,20a后土壤(0—30cm)SOC和土壤轻组有机碳(LFOC)的变化。[结果]石漠化土地在进行植被恢复后,SOC和LFOC含量明显增加;植被恢复使表层0—10cm的SOC和LFOC储量明显增加,且随着恢复时间的增长逐渐变大,同时植被恢复对表层(0—10cm)SOC和LFOC储量的影响要远高于下层(20—30cm);植被恢复后LFOC储量的增幅远高于SOC储量。[结论]在石漠化区进行植被自然恢复可以有效防止土地石漠化,增加碳的流通。     

基于坡度等级的喀斯特山区石漠化与水土流失相关性研究——以贵州省盘县为例

为了定量分析不同坡度等级下石漠化与水土流失之间的相关性,为县域生态环境治理与修复提供科学理论依据,以贵州省盘县为研究区,在遥感与地理信息系统技术支持下,以ALOS遥感影像、岩性及1∶50 000地形图等为基础数据源,采用遥感解译方法、表面分析及地图代数原理,提取出石漠化与水土流失的各指标因子。通过ArcGIS空间分析及相关性分析模型,从不同坡度等级下分析盘县石漠化与水土流失的相关性。结果表明:盘县石漠化面积为1 008.45km~2,占总面积的24.9%,已发生石漠化等级以轻度、中度和强度为主,分别占盘县石漠化面积的45.47%,29.67%,20.29%;水土流失面积为521.05km~2,占总面积的12.85%,已发生水土流失等级以轻度和中度为主,分别占盘县水土流失面积的67.75%和17.36%。石漠化与水土流失发生区坡度以5°~35°为主,分别占石漠化与水土流失面积的85.08%与82.45%。当坡度8°时,石漠化与水土流失等级、水土流失与石漠化等级存在负相关关系。当坡度为8°~35°时,已石漠化与已水土流失面积均呈现出先减小后增加再减小的趋势。当坡度35°时,石漠化与水土流失等级在强烈侵蚀等级以下表现为负相关,超过强烈侵蚀为正相关;而水土流失与石漠化等级在轻度石漠化等级以下表现为正相关,超过轻度石漠化为负相关。     

喀斯特山地石漠化过程中地表地下侵蚀产沙特征

喀斯特地区特殊的地表、地下侵蚀产沙是引发石漠化发生发展的重要物理过程。以喀斯特山地石漠化过程中不同石漠化状况的裸坡面为研究对象,通过模拟其地表微地貌及地下孔(裂)隙构造特征,采用人工模拟降雨试验研究其地表及地下侵蚀产沙特征。结果表明:无石漠化、潜在石漠化和轻度石漠化的裸坡在相同条件下的地表产沙量总体上高于地下产沙量,且10 min降雨时段内地下产沙量在0~100 g之间。不同石漠化强度的裸坡地表、地下侵蚀产沙量均随雨强的增大而增加;小雨强(30~80 mm h~(-1))下,随着石漠化强度加剧其地表越不易发生侵蚀,而石漠化强度达到一定程度时(基岩裸露率40%)土壤流失以地下流失为主;大雨强(150 mm h~(-1))下,地表产沙量及其分配比例随基岩裸露率变化不明显,而地下产沙量则呈先增加后减小的变化且在基岩裸露率为30%时达到最大。不同石漠化强度的裸坡地表产沙量及其分配比例随地下孔(裂)隙度变化不明显,地下产沙量及其分配比例总体上随地下孔(裂)隙度增加而增加;在不同地下孔(裂)隙度下(1%~5%),地表、地下产沙量及其分配比例随基岩裸露率变化(10%~50%)差异较大。研究结果对认识喀斯特地区石漠化发生发展机制、揭示土壤侵蚀特征、防治地表地下水土流失具有重要的理论和现实意义。     

基于GIS的喀斯特高原山区石漠化景观格局变化分析

石漠化是广泛存在于中国西南地区的一种生态-地质灾害,目前已成为备受关注的研究热点和难点。为了解喀斯特高原山区石漠化景观的时空变化,以贵州省普定县南部的典型喀斯特高原山区后寨河流域为例,以3期遥感影像（1987年和1995年的TM影像与2004年的SPOT-5影像）作为数据源,借助于ArcGIS9.0等软件和数理统计分析方法,从石漠化强度分级的角度对近18 a来石漠化的动态变化进行了研究。结果表明：从整体上来看,整个流域的石漠化出现扩展的趋势,其中前期（1987－1995年）的扩展速度为6.55 hm2/a,后期（1995－2004年）的扩展速度为29.64 hm2/a,扩展速度呈现增加的趋势。其中,轻度石漠化的面积呈现出先减少后增加的趋势;而中度石漠化和强度石漠化的面积均呈现出逐渐增加的趋势。     

基于农户视角的岩溶石漠化小流域农业发展模式研究

[目的]为了抑制贵州省岩溶石漠化地区石漠化发展,寻求脆弱生态环境背景下的农业可持续发展模式。[方法]通过野外实地考察及相关理论分析,在对农户石漠化治理行为和农业发展困境分析的基础上,明确了阻碍农业发展的关键因素。[结果]在现有治理模式下,由于农户基于风险和自身利益的考虑导致不能从根本上消除农户破坏环境的驱动因素。[结论]岩溶石漠化小流域农业可持续发展的关键是在提高水土资源匹配程度的基础上,提高农业生产的经济效益,并降低农户在农业生产商品化过程中的市场风险;适宜石漠化小流域发展的典型模式主要有:高效灌溉商品化农业,经果林—养殖—经济作物种植综合农业和牲畜(鱼)—沼气—种植(果园)复合农业等。     

基于Google Earth Engine的典型峰丛洼地石漠化时空演变与驱动因子分析——以西畴县为例

石漠化是岩溶地区阻碍经济可持续发展、影响生态环境的重大问题,随着近几十年石漠化治理的开展,石漠化扩张的趋势已经得到了极大遏制。以我国典型峰丛洼地地貌的云南省文山州西畴县为研究区,基于遥感云计算平台Google Earth Engine(GEE)以1990年、2000年、2010年、2020年四期Landsat遥感影像为数据源,利用转移矩阵分析西畴县近30年石漠化动态变化,并采用地理探测器分析了西畴县石漠化形成的驱动因子。主要结论如下:(1)30年间西畴县石漠化演变总体呈现先小幅减少,再扩张,然后大幅减少的趋势,从时间上来看1990—2000年,石漠化类型转变主要是轻度和潜在石漠化向无石漠化转移,2000—2010年石漠化类型转变主要是无石漠化向潜在和轻度石漠化转移,2010—2020年石漠化类型转变主要是潜在、轻度和中度石漠化向无石漠化转移; 从空间上来看,西畴县石漠化分布北重南轻,在石漠化治理成效上,整体都呈现好转,石漠化改善面积为850.183 km²,在莲花塘乡西北部、新马街乡的东北部、鸡街乡和西洒镇的交界处也存在零星恶化,恶化面积为51.715 km²。(2)1990—2020年30年间,西畴县石漠化治理取得了巨大成效,到2020年西畴县无石漠化土地面积已经达到940.854 km²,共有648.476 km²的石漠化土地转化成无石漠化土地;(3)地理探测器分析结果表明西畴县石漠化形成的主要驱动因子为坡度和GDP交互作用(q=0.645),人口密度和GDP交互作用(q=0.639)这两对组合。(4)通过编程在遥感计算云平台Google Earth Engine(GEE)上在线获取和处理遥感数据,可以较大限度地提高工作效率。利用云计算实现石漠化表征因子的提取,解决相关地学问题,可为后续相关研究提供强有力的技术支撑。     

人为干预下喀斯特峡谷区不同土地利用类型对土壤理化性质的影响

[目的]探究人为干预下喀斯特峡谷区不同土地利用类型对土壤理化性质的影响,为岩溶山区的生态环境保护和可持续发展提供科学依据。[方法]以贵州省花江喀斯峡谷示范区生态系统土壤为研究区,选取典型喀斯特石漠化治理区域进行野外定点取样,通过室内分析的方法进行不同土地利用石漠化地区土壤理化性质比较研究。[结果](1)土壤含水量随着土层深度的增加递增,土壤含水量大小依次为:封山育林径流场坡改梯自然灌丛撂荒地,形成土壤水分的垂直变化;(2)经过改良后坡改梯通过种植花椒的田间持水量明显比草地含量高,相对于进行石漠化治理并合理耕作的坡改梯花椒地来说,荒草地的持水能力明显下降;(3)石漠化环境下土壤颗粒分散、土体结构破坏,土壤通透能力下降,孔隙的变化规律为:林地坡改梯灌草丛耕地撂荒地;(4)示范区土壤总钾偏高,与pH值呈正相关,总氮普遍低于全国农田氮含量,土壤养分不足。[结论]不同土地利用条件下土壤特征有显著差异,这种差异是基于不同石漠化等级下不同土地利用的治理措施造成的。花江示范区土壤持水效益低,土壤养分不足,不利于耕作,农业产量不高,建议花江示范区应减少耕地,多种植经济林和草地,保护天然林地。     

喀斯特石漠化生态治理技术集成及其多尺度综合配置

[目的] 构建石漠化治理技术库体系及其综合配置方法,旨在为今后石漠化治理提供参考依据。[方法] 通过查阅大量文献资料,以水土保持综合治理为导向,对现有石漠化治理技术和模式进行系统总结。[结果] 构建了一个能满足不同石漠化土地类型和不同尺度石漠化治理需要的石漠化治理技术库体系。并提出了一套可在不同治理背景下快速筛选和多尺度优化配置石漠化治理技术的方法。此外,还对一些石漠化治理相关的重要概念进行了厘清和界定。[结论] 新时代的石漠化治理是一条将石漠化治理融入地区绿色高质量发展,以高质量生态建设保障高质量发展的道路。因此,石漠化治理没有万能公式,任何方案均需结合治理区的立地条件和区域社会经济条件来确定和细化。     

粤北典型岩溶山区土地石漠化程度遥感评价

采用2004年冬季的TM遥感影像,结合遥感技术、GIS技术和主成分分析方法,构建了石漠化现状评价模型,并对粤北典型岩溶山区土地石漠化的发展程度进行了评价。评价结果表明,粤北典型岩溶山区石漠化程度依然严重,74.03%的石漠化土地面积被划分为中度以上石漠化等级,主要分布在阳山县中部和乳源县西北部。评价结果与野外调查情况基本吻合,表明采用遥感技术获取石漠化景观表征因子,在ArcGIS平台中运用主成分分析方法进行石漠化现状评价是可行的。