珠峰北麓朋曲流域土地覆被变化及未来情景模拟

[目的] 模拟未来短、中远期珠峰北麓朋曲流域土地利用变化，为该流域的土地利用规划提供科学参考。 [方法] 基于朋曲流域(珠峰北麓)2010-2020年的土地覆被数据，综合考虑人为和自然两大要素12项驱动因子，采用Markov-FLUS模型，对朋曲流域自由发展、耕地保护和生态保护3种未来情景下的土地覆被变化进行了模拟。 [结果] ①2020年朋曲流域土地覆被实际情况与Markov-FLUS模型模拟情况的总体精度(OA)为90%，kappa系数为0.82，精确度较高，模型可用于该区未来情景模拟； ②2010-2020年朋曲流域5种土地覆被类型发生变化，其中，林地和草地的面积变化最为明显，林地面积增加778.16 km²，草地面积减少726.89 km²； ③朋曲流域未来情景的模拟结果显示：在自由发展、耕地保护、生态保护3种不同情景下，短期内草地和其他用地类型面积变化较大，中远期除草地、其他用地类型面积变化较大以外，林地面积变化开始增大；无论是短期还是中远期来看，耕地保护情景下耕地面积均呈持续减少趋势。 [结论] 维持朋曲流域的可持续发展，必须强化落实耕地保护政策、注重耕地永续利用；生态保护情景下自然保护区内的植被类型相互转换受到限制，生物多样性得到有序协调发展。     

鹞落坪自然保护区土地利用动态格局研究

[目的]分析1994—2017年鹞落坪自然保护区土地利用格局变化特征,揭示退耕还林、生态旅游等对保护区土地格局变化的影响,为保护区林地保护与利用提供依据。[方法]以1994,2002,2012和2017年4期LandsatTM/ETM~+/OLI遥感影像为数据源,采用监督分类提取研究区土地利用信息,并建立转移矩阵,分析保护区20 a间土地利用格局动态变化及其转移特点。[结果] 1994—2017年保护区内土地利用结构发生了较为明显的变化,林地、居民地和园地面积都有不同程度的增加,而耕地显著减少。土地利用类型主要转移方向为耕地转化为园地、林地和居民地,小部分林地转化为居民地。1994—2002年区内林地面积大幅度增加,耕地面积大量减少;2002—2012年居民地呈现出扩张的趋势,园地面积大幅度增加,耕地面积则有所减少;2012—2017年区内土地利用转化量相对较小,居民地、林地以及园地面积小幅度增加,耕地面积相对减少。[结论]保护区土地利用格局变化是退耕还林、茶业发展和旅游开发共同作用的结果。退耕还林导致耕地面积减少,林地和园地面积增加;旅游开发导致居民用地面积增加。     

利用马尔柯夫过程预测蒙阴县土地利用/覆被格局变化

为了解蒙阴县土地利用/覆被的变化规律及其未来变化,由蒙阴县1997年和2007年2个时期的遥感图像获得的土地利用/覆被数据,确定土地利用/覆被的初始状态矩阵和转移概率矩阵,据此用马尔柯夫模型对研究区的土地利用/覆被格局的未来变化趋势进行了预测。结果表明:蒙阴县土地利用/覆被格局正处在一种变化状态,耕地、草地、水域及水利设施用地、未利用地面积在今后一段时期内仍呈减少趋势,到2017年耕地面积比例较2007年减少3.22%,林地、城镇村及工矿交通用地仍呈增加趋势,其中以林地增长幅度较大,到2017年其占比将达到43.45%。根据模拟结果可调整各类土地利用/覆被格局,为宏观决策提供科学依据。     

广东省1992-2015年土地覆被变化的时空差异及其成因

[目的] 从地形和社会经济两个因素出发探讨广东省土地覆被变化的时空差异及成因，为土地资源的可持续利用提供依据。[方法] 基于1992-2015年间广东省土地覆被数据，使用土地利用动态度、土地利用转移矩阵、灰色关联分析等方法量化土地覆被变化的时空特征与差异。[结果] 广东省土地覆被变化以2000年为节点可分为前期（1992-2000年）和后期（2000-2015年）两个阶段。前期耕地面积显著增加，建筑用地面积增速缓慢；后期耕地面积减小，建筑用地面积扩张迅速。地形因素造成土地覆被变化存在空间差异性。在高程低，坡度缓的区域土地覆被变化主要是耕地转化为建筑用地，而在坡度中等区域主要是林地转为耕地。社会经济因素造成土地覆被变化呈现较明显时间差异性，多种因子驱动广东省土地覆被发生变化。但对于不同的土地覆被类型，驱动因子前后期的关联度大小不同，土地覆被发生变化是多种因子驱动叠加的结果。[结论] 地形因素会造成土地覆被变化的空间差异，而社会经济因素导致土地覆被变化的时间差异。     

2000-2015年四川省南充市土地利用/覆被变化及其驱动因素

[目的]对四川省南充市15 a间土地利用/覆被的时空变化特征及其驱动因素进行分析,为南充市的生态环境建设与可持续发展提供科学依据。[方法]基于南充市2000,2010,2015年3期Landsat影像和QuickBird高精度遥感数据,计算2000—2015年土地利用/覆被转移矩阵和土地利用/覆被状况指数。[结果]①近15 a来,南充市的土地利用/覆被类型以耕地和林地为主,约占研究区面积的80%,但各土地利用/覆被类型间都有不同程度的相互转换。②研究期内,林地面积增加1006.2 km~2,主要由耕地和草地转化而来;建设用地面积增加965.4 km~2,多由水体和耕地转化而来,而耕地、草地和水体面积分别减少了1 549.8,307.9,90.4 km~2。③近15 a来,南充市土地利用/覆被状况指数变化表明,林地和建设用地呈转好趋势(土地利用/覆被状况变化率为正值),耕地呈转差趋势(土地利用/覆被状况变化率为负值)。[结论] 2000—2015年南充市土地利用/覆被变化明显,其中,地形、人口、城市化水平和退耕还林工程等是造成南充市土地利用/覆被变化的主要驱动因素。     

嫩江流域土地覆被变化对径流量的影响分析

以泥鳅河和科洛河流域为例分析了土地利用/土地覆被变化与河流径流量的关系。森林覆被变化导致了流域用水量的减少,而这部分并没有形成地表径流,而是存储在了森林和草地转变成的沼泽湿地中。科洛河流域耕地和林地面积的减少增加了地表径流,而且林地变化的影响大于耕地的变化。流域土地覆被变化与流域河流径流量的关系复杂,并非单一的覆被类型变化起主导作用,而是各种变化耦合作用影响了河流径流,但其中影响最为显著的是沼泽湿地的变化。     

基于InVEST模型的门头沟区生态系统土壤保持功能研究

人类不合理的土地资源开发所导致的土壤侵蚀成为山区生态系统关注的热点和焦点问题。选择生态涵养与土壤侵蚀并存的北京市纯山区门头沟区为研究区域,在分析2005—2013年门头沟区土地利用与土地覆被变化的时空差异的基础上,采用了InVEST模型对区内生态系统的土壤保持功能进行了定量分析和动态评估。研究表明:（1）2005—2013年,门头沟区耕地、林地和水域、未利用地面积减少,园地、草地、建设用地增加;耕地和园地变化显著,耕地主要转为园地、林地和建设用地;园地主要由耕地和林地转化而来。（2）2005—2013年,门头沟区土壤保持能力和保持量均呈增加趋势,单位面积土壤保持能力由87.41 t/（hm²·a）增加到113.56 t/（hm²·a）,土壤保持量增加了377.38万t,土壤侵蚀量减少了23.42万t;受土地利用与土地覆被变化、降雨侵蚀力以及植被覆盖度影响,西北、东北地区土壤保持功能增强,西南地区减弱,东部地区基本不变。（3）不同土地利用与土地覆被类型的土壤保持能力排序为:林地 > 草地 > 未利用地 > 建设用地 > 耕地 > 园地 > 水域;2005—2013年,不同土地利用/覆被类型的单位面积土壤保持能力均呈增加趋势;除耕地外,其他地类的土壤保持总量均呈增加趋势。     

土地利用/覆被变化对鄂尔多斯市草地生态系统净初级生产力的影响

[目的]探究土地利用/覆被变化对鄂尔多斯市草地生态系统净初级生产力(NPP)的影响,为该区退牧还草措施的高效实施和草地资源的合理管理提供理论依据。[方法]基于多源遥感影像数据、多期土地利用/覆被数据和气象数据等,运用光能利用率模型(CASA),模拟鄂尔多斯市草地生态系统净初级生产力(NPP),并进行分析和探讨。[结果](1)鄂尔多斯地区草地NPP总量在2001年(5 700.16Tg)到2015年(7 634.61Tg)间增加了1 934.46Tg;空间分布上存在明显的地域差异性。(2)该市2001—2015年耕地面积持续减少;15a间,林地面积增加了4 593km~2;草地净减少量为786.38km~2,其中草地与未利用地之间的相互转化最大,有大量耕地、林地转变为草地,面积达到376.5km~2。(3)该市2001—2015年草地类型未发生变化地区NPP增长量为1 999.42Tg;草地转为其他土地类型共引起草地NPP减少量为303.98Tg,其中转为耕地、林地和未利用地导致其NPP减少量分别为35.08,69.81和118.28Tg;其他土地类型转化为草地导致NPP的总增加量达128.96Tg,其中由耕地、林地、水域、未利用地转化带来的草地NPP增量分别为36.30,31.39,17.58,151.38Tg。[结论]土地利用/覆被对草地NPP影响较大,耕地和林地向草地的转化、未利用地的重新利用使得草地碳汇总量增加。草地向未利用地、水域、城乡工矿居民用地的转化使得草地生态系统碳汇能力减弱。     

基于3S的干旱区土地利用/覆被变化及其对水资源的影响分析——以张掖市甘州区为例

基于GIS软件平台Areinfo9.0,从1987年和2002年两个时期的TM和ETM遥感数据中提取了甘州区土地利用数据,分析了该区土地利用/覆被的时空变化及其对水资源的影响.结果表明:1987-2002年该区土地利用发生了很大变化,荒漠地、耕地及城镇及交通用地增加,其中面积增长最多的是荒漠地,增加了6.18×104hm2,其次是耕地;牧草地、林地、水域及其他未利用地面积有所减少,减少最多的是牧草地,减少了3.74×104hm2,占总减少土地面积的50.92%.土地利用/覆被变化改变着工农业用水、地表蒸发、土壤水分状况及地表覆被截留量,进而对区域水资源产生重大影响:地表年径流量在入境莺落峡径流量略显增加的状况下,而出境高崖水文站水量却持续下降,1987-1994年平均为11.135亿m3,1995-2002降至平均7.645 7亿m3,降幅达32.01%;地下水水位下降明显,新沟测点地下水位下降为原来的67.99%,石岗墩测点下降了47.58%,且水位下降幅度呈现不断增加趋势,使泉水溢出量减少,给甘州区生态经济可持续发展构成了严重威胁.     

秦淮河流域1980-2010年土地利用变化及驱动机制

[目的]研究近30a来秦淮河流域不同时期土地利用/覆被变化特征及驱动力,为秦淮河流域的生态经济系统可持续发展和流域管理提供科学依据。[方法]利用GIS功能对秦淮河地区1980,1995,2000,2005,2008,2010年土地利用现状图进行叠加转换,建立土地利用变化转移矩阵,在此基础上分析秦淮河地区近30a来的土地利用变化特征,并结合相应的社会统计资料分析土地利用变化的驱动力。[结果]流域内耕地面积逐年减少,建设用地面积逐年增加,林草覆盖面积略有减少;土地利用程度变化存在明显的时间差异性,2005—2008期间变化最大;建设用地的增加主要源于耕地的转入,其次是林地、水域;经济发展、人口增长和人民生活水平的提高是该区土地利用/覆被变化的主要驱动力。[结论]城市化发展要素是推动该区建设用地增加、耕地面积减少这一现象的主要驱动力。     

定西市安定区退耕还林地径流聚集工程的土壤增墒效果

[目的]分析退耕还林地径流聚集工程的土壤增墒效果,为改善林地土壤水分供给研究提供依据。[方法]通过对甘肃省定西市安定区退耕还林地中径流聚集工程形式和造林模式的调查研究,分析半干旱地区隔坡水平阶、隔坡反坡台、正方形聚流坑、燕尾式聚流坑不同整地方式下林地增墒效果及其林草的生长发育状况。[结果]径流聚集工程具有明显的土壤增墒效果,在径流聚集工程作用下乔木树种单株水分供给总量达2.54~4.29m~3/(株·a),灌木树种单株水分供给总量达1.42~1.79m~3/(株·a),2m土层内含水率达到8.76%~11.40%,土壤水分基本满足了林草植被的正常发育需求,林草生长旺盛。[结论]在同类地区的人工林建设中可选择适宜的树种与相应的径流聚集工程结合,改善林地土壤水分供给状况。     

荷兰Groasis保水节水造林技术在民勤荒漠区的应用

[目的]研究荷兰Groasis(水盒子)在民勤荒漠区保水节水造林的初步应用,为荒漠区困难立地条件下进行大规模的节水造林和农业推广提供参考数据。[方法]选择了11种荒漠植物造林树种,在民勤沙区的退耕地、丘间地、引种圃3种类型的田间进行试验,测定成活率、土壤水分等。[结果](1)11种抗风沙树种在退耕地的土壤含水率的高低顺序为:沙拐枣花棒毛条柽柳沙地云杉樟子松胡杨蒙古扁桃沙棘榆树沙枣。(2)各种抗风沙树种在典型的3种土壤类型中,利用水盒子栽培的土壤含水率明显高于普通栽培的土壤,要高出2~5倍。(3)不同抗风沙树种和蔬菜利用水盒子在3种典型土壤类型中成活率比对照不同程度提高25%~70%左右。[结论]利用水盒子可以有效地提高抗风沙树种的成活率。     

百里杜鹃景区马缨杜鹃林凋落物对土壤蒸发的影响

[目的]探究百里杜鹃景区马缨杜鹃林下凋落物覆盖对土壤蒸发的影响,为其林下水源涵养功能的发挥提供科学依据。[方法]根据土壤蒸发理论,采用自制微型蒸渗装置进行模拟试验,参照百里杜鹃林下凋落物现存状况,研究不同质量相同比例及相同质量不同比例的凋落物覆盖对土壤蒸发抑制的影响。[结果]不同分解程度凋落覆盖比例相同质量不同时,土壤水分蒸发量随凋落物的质量增大而减小;土壤水分蒸发量随着土壤含水率的下降呈递减关系,当含水率每下降0.5%时,60,30和15 g凋落物覆盖的土壤水分蒸发量分别依次减少了0.11,0.49和1.23 g。凋落物覆盖质量相同时,不同分解程度的凋落物对土壤水分蒸发抑制作用不同,表现为:未分解半分解已分解。[结论]凋落物覆盖量越多,对土壤蒸发的抑制作用越大;凋落物分解程度越低,对土壤蒸发的抑制作用越好。     

哈尼梯田水源区不同景观类型土壤水分的入渗特性及影响因子

[目的]揭示不同景观类型土壤水分入渗特性及影响因子的差异,为红河哈尼梯田世界遗产的保护及持续发展提供参考。[方法]选择草地、林地、旱地和茶园等景观类型的7个样地,用Hood IL-2700土壤水分入渗仪测定样地土壤水分入渗参数,并分析枯落物持水性能和土壤物理性质因子对土壤水分的影响。[结果]在人为影响程度不同的森林和草地生态系统内部,土壤水分入渗能力表现为:原始林次生林人工林,荒草地蕨草地。在研究区的4种景观类型水平上,土壤水分入渗能力表现为:园地(翻耕)草地森林耕地(未翻耕),说明人为活动对土壤水分入渗效率影响显著。不同景观类型的土壤水分入渗特征值与影响因素的相关分析显示,除园地外的其他景观类型土壤水分入渗值与土壤枯落物特征、土壤物理性质中的多个指标具相关性。[结论]人为活动影响下的4种景观类型的土壤入渗能力差异明显,枯落物特性和土壤物理性质是关键因素。     

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。     

安太堡露天煤矿复垦区不同人工林土壤呼吸特征

[目的]探讨复垦模式对土壤呼吸作用的影响,同时为矿区复垦土地质量评价、复垦模式的筛选提供数据支撑。[方法]采用动态密闭气室红外CO2分析法对露天煤矿复垦区5块永久性样地土壤呼吸作用及其相关组分的日变化及季节动态进行跟踪测定。[结果]各样地土壤呼吸作用均呈现出明显的季节变化规律,但日变化趋势却各不相同。土壤呼吸速率日变化在5,9,10月份变幅较为平缓,6,7,8月份变幅较大,且在7,8月份达到最大值。去根系后,土壤温度及水分与未处理之间没有显著差异,但土壤呼吸速率值明显下降,下降幅度为19%~46%。土壤总呼吸速率和去根系土壤呼吸速率均与土壤温度、土壤水分、双因子呈幂或指数函数关系。[结论]刺槐纯林模式更有利于土壤的熟化与肥力的提高。     

Consequences of feasible future agricultural land‐use change on soil organic carbon stocks and greenhouse gas emissions in Great Britain

The aim of this study was to assess the consequences of feasible land‐use change in Great Britain on GHG emissions mainly through the gain or loss of soil organic carbon. We use estimates of per‐area changes in soil organic carbon (SOC) stocks and in greenhouse gas (GHG) emissions, coupled with Great Britain (GB) county‐level scenarios of land‐use change based on historical land‐use patterns or feasible futures to estimate the impact of potential land‐use change between agricultural land‐uses. We consider transitions between cropland, temporary grassland (<5 yr under grass), permanent grass (>5 yr under grass) and forest. We show that reversion to historical land‐use patterns as present in 1930 could result in GHG emission reductions of up to ca. 11 Mt CO₂‐eq./yr (relative to a 2004 baseline), because of an increased permanent grassland area. By contrast, cultivation of 20% of the current (2004) permanent grassland area for crop production could result in GHG emission increases of up to ca. 14 Mt CO₂‐eq./yr. We conclude that whilst change between agricultural land‐uses (transitions between permanent and temporary grassland and cropland) in GB is likely to be a limited option for GHG mitigation, external factors such as agricultural product commodity markets could influence future land‐use. Such agricultural land‐use change in GB could have significant impacts on Land‐use, Land‐Use Change and Forestry (LULUCF) emissions, with relatively small changes in land‐use (e.g. 5% plough out of grassland to cropland, or reversion of cropland to the grassland cover in Nitrate Vulnerable Zones of 1998) having an impact on GHG emissions of a similar order of magnitude as the current United Kingdom LULUCF sink. In terms of total UK GHG emissions, however, even the most extreme feasible land‐use change scenarios account for ca. 2% of current national GHG emissions.     

基于物元模型分析人工造林对土壤养分的影响

[目的]分析人工造林对于土壤养分的影响,为合理造林提供一定的理论依据。[方法]以内蒙古自治区敖汉旗1983与2013年的土壤养分数据作为基础,运用层次分析法与物元模型对1983和2013年内的土壤数据进行养分分级,并进一步描述了各土壤养分变化特征。[结果]5种类型土壤的有机质与全氮在造林30a后呈上升趋势;磷与钾呈逐渐减少趋势。造林后,土壤养分等级普遍呈增加趋势。[结论]造林使土壤有机质增加,合理的人工林结构有助于维持土壤肥力。     

荒漠地区土地开垦对土壤团聚体稳定性及碳固定的影响

[目的]研究土地开垦前后土地利用方式对该地区土壤团聚体稳定性及有机碳的响应机制,为艾比湖湿地保护区的荒地开垦和植被恢复及农业生产提供科学理论依据。[方法]选取新疆艾比湖流域未开垦的天然林地(CK)和开垦后人工种植的枸杞地、葡萄地、棉花地、苜蓿地共5种不同土地利用类型下,探究荒漠生态系统土地开垦后的土壤结构和有机碳含量的变化规律。[结果]荒漠地区土地开垦对土壤团聚体稳定性及碳固定有显著的影响。土地开垦后,人工种植地块大团聚体(>0.25 mm)含量和团聚体稳定性均显著高于CK,其中棉花地力稳性大团聚体含量最高(>87%);枸杞地水稳性大团聚体含量最高(>79.7%),不同人工耕作模式均增加了大团聚体含量。0—30 cm土层人工种植地块不同团聚体粒级有机碳含量分别为5.91～15.46,5.50～10.70,8.12～16.11,6.90～13.67 g/kg,均显著高于CK(3.91～8.73 g/kg),主要分布在0.25～0.5 mm粒级,各人工土地利用方式下土壤团聚体有机碳含量均显著增加,且枸杞地有机碳含量增加最显著。[结论]该区域土地开垦后种植枸杞的耕作模式更有...     

Spatial Estimation of Soil Erosion Risk by Land‐cover Change in the Andes OF Southern Ecuador

Ecuador has the highest deforestation rate in South America, causing large‐scale soil erosion. Inter‐Andean watersheds are especially affected by a rapid increase of the population leading to the conversion of large areas of montane forest into pasture and cropland. In this study, we estimate soil erosion risk in a small mixed land‐use watershed in the southern Andes of Ecuador. Soil loss was estimated at a spatial resolution of 30 m, using the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) where the RUSLE factors were estimated on the basis of limited public available data. Land‐cover maps for 1976, 2008 and 2040 were created assuming increasing deforestation rates over the ensuing decades. Greater erosion rates are estimated for succession areas with agricultural cropland and pasture with maximum values of 936 Mg ha⁻¹ y⁻¹, where slopes and precipitation amounts are the greatest. Under natural forest vegetation, the estimated soil erosion rates are negligible (1·5 to 40 Mg ha⁻¹ y⁻¹) even at steep slopes and higher elevations where rainfall amounts and intensities are generally higher. When the entire watershed has undergone substantial deforestation in 2040, erosion values may reach 2,021 Mg ha⁻¹ y⁻¹. Vegetation cover is the most important factor for potential soil erosion. Secondary factors are related to rainfall (R‐factor) and topography (LS factors). Although the spatial predictions of potential soil erosion have only limited meaning for erosion risk, this method provides an important screening tool for land management and assessment of land‐cover change. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.