基于水土流失敏感性的岩溶地区景观生态风险评价——以黔南州为例

为揭示岩溶地区水土流失与生态格局的相关性,分析水土流失敏感性背景下景观生态风险的空间特征。以黔南州为研究对象,融合RUSLE模型和ERI评价方法,在分析水土流失敏感性的基础上,对县域尺度的景观生态风险进行了定量化评价。结果表明:（1） 黔南州水土流失敏感性以中度、轻度和低敏感区为主,其总面积为22 974.42 km²,比重达88.86%,但重度、极度敏感区面积仅占11.14%,且降水侵蚀力、地表起伏度和石漠化等级的空间相关性高。（2） 低生态风险区主要由水土流失轻度、不敏感区构成,耕地面积比重大（72.07%）,高生态风险区则以中度、重度敏感区为主,且建设用地面积比重大,说明水土流失敏感性就越高,则区域生态风险越高。上述研究表明,从水土流失敏感性的角度评价景观生态风险,融合了景观格局和水土流失状况等信息,不仅丰富了区域生态风险评价方法,也为区域生态保护与修复提供了决策依据。     

刘家峡库区景观空间格局分析

为了给研究区域农业生产的合理布局及生态恢复方案提供依据,以刘家峡库区北部东乡县典型小流域碾子沟和库区南部积石山县典型小流域三坪沟为研究对象,采用野外调查和遥感解译的方法,利用ArcGIS、ArcView等软件对航摄地形图进行目视解译,分析土地利用结构、人工干扰方式和强度等对景观空间格局的影响特征。结果表明:1)库区南北景观基质均为未利用土地(主要指荒沟荒坡),土地利用难度大;2)库区北部景观斑块特征较南部复杂,南部较北部更适合农业生产;3)库区南部景观多样性较北部高,景观类型丰富,而库区北部由于降水少,景观总体受人类活动干扰小,连通性高;4)在土地利用结构和农村产业结构调整方面,库区南部应以加强复合生态农林业生产为主,北部应加强陡坡退耕种草、农牧业协同发展,并实行封育保护,促进生态环境恢复。     

GIS支持下东圳库区水土流失景观因子分异研究

以东圳库区的法国SPOT-5遥感影像和相关图件为源数据,以影响水土流失的土地利用类型、地貌、坡度、坡向、土壤等景观因子为研究对象,运用GIS技术,提取各因子特征信息,采用侵蚀强度系数、多样化指数、集中化指数3种数值评价指标方法,分析各景观因子类型的水土流失强度分异特征与变化规律,为库区重要水源地水土流失综合治理及景观因子的生态调控提供科学依据。     

GIS支持下东圳库区水土流失景观因子分异研究

以东圳库区的法国SPOT-5遥感影像和相关图件为源数据,以影响水土流失的土地利用类型、地貌、坡度、坡向、土壤等景观因子为研究对象,运用GIS技术,提取各因子特征信息,采用侵蚀强度系数、多样化指数、集中化指数3种数值评价指标方法,分析了各景观因子类型的水土流失强度分异特征与变化规律,为库区重要水源地水土流失综合治理及景观因子的生态调控提供科学依据。     

黄土水蚀风蚀交错区土地利用/覆被时空变化研究--以陕西省神木县六道沟流域为例

以陕西省神木县窟野河流域的六道沟为例,探讨利用景观格局数量指标计算法,并运用马尔可夫链转移矩阵研究不同时段土地利用/覆被的时空变化。其步骤如下:首先,数字化三期利用图,并在ARC/INFO下统一坐标系统;其次,遴选景观格局数量化指标;然后,在统计软件下计算各指标值;最后进行研究区域土地利用/覆被时间-空间变化的分析和讨论,得出土地利用/覆被经年经年变化趋势。其结果可为黄土高原水蚀风蚀区的土地资源合理利用、土地利用规划和控制水土流失等提供科学依据。     

土地利用与景观格局变化的空间分异特征研究--以天津市蓟县地区为例

景观格局变化反映了区域生态功能与过程的变化,而景观格局变化的空间分异显示了景观过程及其驱动力的空间差异,有利于从空间上把握该区景观格局动态变化过程与特征。本文以天津市蓟县地区为例,在遥感和GIS技术支持下结合多年统计资料,分析研究区土地利用景观的时空动态变化过程与景观格局变化的空间分异特征。结果表明:景观格局变化主要表现为景观呈破碎化趋势,形状更加复杂,多样性指数呈增加趋势,生态系统正朝着多样性、均匀化的方向发展;发生变化的土地利用类型以耕地转为林草地和建设用地为主。将研究区划分成3km网格,计算各网格内景观格局指数变化。景观格局动态变化的区域差异分析结果显示,中南部平原区破碎化程度加剧,而北部山区和自然保护区内人类活动干扰强度减弱。研究表明,地形、交通和人口空间分布是景观格局变化的主要原因,人口增加与经济发展是该区土地利用及景观变化的主要驱动力。     

基于水土流失风险的流域景观格局识别方法研究

运用"源、汇"景观理论,利用洛伦兹曲线,考虑了植被覆盖因素,基于景观坡度指数,构建了景观空间负荷对比指数,定量分析了丹江流域9个子流域的景观空间格局。结果表明:丹江流域北部各子流域主要以水土流失的"源"景观为主,景观坡度指数大,空间负荷指数小,水土流失风险大;流域南部各子流域上游以"汇"景观为主,坡度指数大,中下游以"源"景观为主,景观空间分布不均衡,存在一定的水土流失风险。     

水蚀风蚀交错区典型流域景观格局变化对土壤侵蚀过程的影响

流域土壤侵蚀过程与景观格局的关系是评价流域景观格局合理性的关键问题。以GIS软件为分析平台,以最新提出的"源""汇"景观理论为基础,以水蚀风蚀交错区典型流域——六道沟流域1995,2010年土地利用/覆被格局为分析对象,以淤地坝淤积量作为土壤侵蚀监测信息,利用景观空间负荷对比指数分别分析了这2个时期各景观类型随空间要素配置、贡献权重和组成比例对土壤侵蚀过程的影响,最后对该指数的变化与土壤侵蚀模数的变化进行相关性分析。结果表明:2010年与1995年相比,六道沟流域各集水区的相对高度、坡度、投影距离、运移距离负荷对比指数均呈减小趋势,景观格局分布更加合理,水土流失危险性降低,与同期土壤侵蚀模数变化趋势相同。坡度负荷对比指数增量与土壤侵蚀模数增量相关性较弱,相对高度、投影距离、运移距离负荷对比指数增量与土壤侵蚀模数增量呈显著正相关,运移距离负荷对比指数反映土壤侵蚀过程对景观格局变化响应的效果最好。景观格局负荷对比指数与土壤侵蚀实测值之间均存在较大差异,应进一步改进模拟方法以达到准确量化的目标。坡度负荷对比指数不能很好地解释景观格局对土壤侵蚀过程的影响,需要在坡度取值方式上加以改进。     

花溪河流域景观格局变化与水土流失相关性研究

为了进一步分析景观格局与水土流失之间的关系,通过分析研究区2005~2015年景观格局和水土流失的变化情况,得出不同的景观格局类型具有不同的侵蚀模数,合理的景观格局有利于控制水土流失。结果表明:10年间建设用地斑块面积从7 094.47hm~2增加到16 613.28hm~2;10年间研究区的水土流失率先降低后增加,这与城市扩张具有紧密联系,特别是2010年贵州省贵安新区的建设,改变了花溪河流域的景观格局。园地斑块、森林斑块的生态功能、蓄水保土功能强,旱地易产生水土流失。     

二滩库区(盐边)土地利用景观格局及水土流失动态研究

利用1988,1999和2003年3个时段的TM,ETM＋遥感数据,在GIS和FRAGSTAT景观分析软件的支持下,对二滩库区（盐边）的土地利用景观格局和水土流失动态特征进行了定量分析。结果表明,（1）耕地面积减少,所占百分比呈下降趋势,而有林地、灌木林地、草地所占百分比呈上升趋势。（2）耕地的斑块数目增加,平均斑块面积在减少,斑块密度上升;有林地的斑块数目减少,平均斑块面积增加,斑块密度下降;草地的斑块数目不断增加,平均斑块面积增加,斑块密度下降。说明耕地向不断破碎化发展而有林地、草地呈现持续扩张的空间集中化特征。（3）耕地、有林地、灌木林地、疏林地面积加权的平均斑块形状指数略有下降,斑块形状趋于简单化,而草地的该指数上升,斑块形状趋于复杂化。（4）从景观水平上看,景观格局变化总体特征是斑块数增加,拼块平均面积减少,斑块密度增加,最大斑块指数减少,说明景观破碎度增加。蔓延度降低,散布与并列指数增加,说明景观类型的相互关系变得复杂,镶嵌度增加。（5）景观多样性指数和土地利用相对合理指数增加,坡度较大的地区,耕地面积明显减少,相应地林地、草地面积明显增加,整体上土地利用结构趋于合理。（6）研究区强度以上水土流失面积15a来减少了23．02km2,减少率为15．13％,水土流失强度向低层次转变。说明随着水库的修建蓄水,加上天然林保护工程、退耕还林工程的实施,二滩库区的水土流失明显好转,生态环境逐渐得到改善。     

景观格局类型对土壤侵蚀的影响

在景观格局特征尺度上讨论景观格局类型与土壤侵蚀的关系,为具有减缓土壤侵蚀效果的景观格局提出优化的方向。以挠力河流域为研究区,利用3S技术、USLE模型、移动窗口法与半变异函数、有序多元logistic回归等方法,从特征尺度上量化了分析景观格局类型对土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)2010—2018年研究区景观格局破碎化程度增加,景观格局类型有向散布型转化的趋势。(2)2010年、2018年研究区的景观格局特征尺度分别为4 500 m,4 250 m,后者景观格局更为丰富。(3)2010—2018年研究区土壤侵蚀总量增加。(4)研究区土壤侵蚀强度主要取决于现状土地利用斑块特征,在景观格局特征尺度下网状型景观格局类型对土壤侵蚀的缓解效果最好,网状型、指状型和棋盘型与散布型景观格局类型相比,土壤侵蚀强度至少高一个等级的概率分别为0.53,0.74,0.88。研究结果可为景观格局优化和水土保持管理提供参考。     

岷江源头区农林复合景观变化对土壤侵蚀强度的影响

研究植被景观对土壤侵蚀的影响对旨在控制水土流失的流域生态恢复工作来说十分重要。该文利用遥感和GIS技术对岷江源头区的农林复合景观和土壤侵蚀强度的变化进行分析,并从景观角度分析了该区域农林复合景观变化对土壤侵蚀强度变化的影响。从不同景观类型对土壤侵蚀强度的控制能力大小看：针叶林＞落叶阔叶林＞针阔混交林＞灌丛＞草地＞农用地。对于除农用地以外的其他植被景观类型来说,增加其平均斑块面积和形状的复杂性会在一定程度上减少土壤侵蚀强度。而对于农用地来说,斑块形状的简单化以及均匀镶嵌的分布形式则是减少土壤侵蚀强度的有效手段。     

普安县不同岩组类型对区域土壤侵蚀景观格局的影响

以普安县白云岩、石灰岩、砂页岩和玄武岩等不同岩组区域的土壤侵蚀景观作为研究对象,基于ArcGIS软件中Spatial Analysis拓展模块空间分析技术及景观生态学中的景观格局空间分析方法,从宏观空间尺度上研究了不同岩组类型对区域土壤侵蚀景观格局的影响。结果表明:普安县岩组分布特征是以白云岩为主,其次是石灰岩,砂页岩和玄武岩面积较少;石灰岩区总体侵蚀程度不高,但是局部侵蚀较为严重。普安县土壤侵蚀景观格局特征表现为:微度侵蚀是4种地层岩组土壤侵蚀景观的景观基质,微度侵蚀景观斑块在空间分布上集中连片、异质性低、均匀度指数高,极强度侵蚀与剧烈侵蚀最大面积比例与斑块面积都是最小,斑块在空间分布上距离都较远且及其破碎,连通性较低。普安县不同岩组土壤侵蚀景观格局存在差异,白云岩区景观最为破碎,具有较高的异质性;石灰岩区侵蚀斑块分布较为集中;玄武岩区具有最高的多样性,斑块间的信息交流最为频繁。     

基于景观破碎化的三峡库区（重庆）土壤侵蚀评价

以三峡库区重庆段为研究区域,以景观生态学原理为基础,将地理信息系统技术与传统的数量生态学方法(双向指标种分析与除趋势典范对应分析)相结合,对研究区的土壤侵蚀组成、强度、空间格局进行分析;对22个区县进行土地利用景观破碎化分类;对土壤侵蚀与土地利用景观破碎化的内在联系进行了评价。主要结果如下:(1)三峡库区(重庆)以微度侵蚀和中度侵蚀为主;耕地上的土壤侵蚀强度最高,林地、水体和未利用地上侵蚀强度较低;研究区下游和近中游地区土壤侵蚀明显高于上游地区。(2)根据其空间位置,22个区县从东往西划分为农草破碎区、林地破碎区和建水破碎区3个土地利用景观高破碎区域,且土壤侵蚀等级从东向西依次减弱。(3)较强的土壤侵蚀等级能够增加土地利用景观破碎化,但是其加剧土地利用景观破碎化的强度同土壤侵蚀等级呈相反趋势(如:强度侵蚀最高,极强度侵蚀其次,剧烈侵蚀低于前两者)。     

岷江上游景观格局与土壤侵蚀变化——以杂古脑流域为例

[目的]探索不同景观格局对流域土壤侵蚀过程的影响及动态变化,为岷江上游的生态保护和恢复工作提供依据。[方法]应用景观生态学理论与通用土壤流失方程(USLE)分析岷江上游杂古脑流域1990年和2015年的景观格局变化与土壤侵蚀变化。[结果]杂谷脑流域景观类型动态主要表现为草地面积由70 125hm~2增加到82 568hm~2,林地和耕地面积少量增加,未利用的其他地类面积减少了12 542hm~2。该区域25a来植被覆盖度显著提高,土壤侵蚀程度显著下降;2015年中度侵蚀强度以上的土壤侵蚀发生面积均出现下降,极强度侵蚀活动的发生面积下降了36 102.69hm~2。[结论]25a间杂古脑流域以草地为主的植被恢复和景观格局变化,有效降低了该区域的土壤侵蚀强度,减少了水土流失。     

基于SWAT模型的寿昌江流域产沙模拟及影响因素分析

为分析山地丘陵地带侵蚀产沙的变化及驱动机制,应用SWAT模型对浙江省建德市寿昌江流域进行了产流产沙模拟,并基于Fragstats 4.2对不同年份土地利用数据进行景观指数计算,进而分析流域内侵蚀产沙状况,探讨了坡度、坡长、海拔高程、流域面积、降雨以及景观格局对侵蚀产沙的影响,并进行主成分分析。结果表明:(1)构建的SWAT模型在寿昌江流域具有很好的适用性,在产流模拟中,校准期和验证期的R~2分别为0.95和0.88,NSE分别为0.93和0.87,PBIAS分别为+4.96%和+5.36%;在产沙模拟中,校准期和验证期的R~2分别为0.73和0.72,NSE分别为0.69和0.64,PBIAS分别为-4.3%和-20%,均满足模拟要求,保证了模拟结果的精度。(2)整个寿昌江流域1980—2010年最大侵蚀产沙负荷均小于500 t/(km~2·a),土壤侵蚀强度属于微度,土壤保持能力良好。(3)地形因子、景观多样性因子、景观形状因子、雨强因子4个主成分对产沙模数的贡献率分别为51.48%,18.51%,10.70%,6.94%,地形因子是影响流域侵蚀产沙的主要因素。(4)景观指数与产沙模数间存在显著相关性且对产沙影响显著,在今后的土地利用规划中应考虑景观特征,达到改善流域土壤侵蚀的目的。     

Landscape analysis of dynamic soil erosion in Subtropical China: A case study in Xingguo County, Jiangxi Province

As a case study on landscape pattern analysis of soil erosion change, Xingguo County in Jiangxi Province, China, was once one of the most severely eroded regions in Subtropical China. However, its soil erosion has been completely controlled in recent years. This county was historically full of forest as well as waterways that were well protected and soil erosion was seldom seen even by the mid-19th century. However, large areas of forest were destroyed after that period due to over-logging, which resulted in excessive erosion, bare hills, and mountains devoid of vegetation. Fortunately, soil erosion in Xingguo has been controlled gradually since 1982 after the county was appointed as 1 of the 8 Key National Level Erosion Control Regions. In this study, a raster (grid) soil erosion map was collected on the basis of soil erosion intensity maps from 1958, 1975, 1982 and 2000 with the aid of GIS software (ARC/INFO). Over 10 landscape indices were calculated using FRAGSTATS software for landscape pattern analysis. A set of free spatial statistics that address a fundamental problem in GIS, and soil erosion distribution patterns and their changes in the county were quantitatively analyzed at the landscape and class levels, respectively. Moreover, transformations of soil erosion types from 1958 to 1975, 1975 to 1982, and 1982 to 2000 were also calculated using the CROSSTAB module in IDRISI software. Results showed that at the landscape level, heterogeneity of soil erosion decreased. This was supported by decreasing tendencies of patch indices SHDI (Shannon’s diversity index), SHEI (Shannon’s evenness index), and IJI (Interspersion and juxtaposition index). This indicates that most of the severely eroded soil types were transformed into non-apparently eroded or slightly eroded types. Meanwhile, at the class level, a consistent pattern was found where the surface areas of non-apparently eroded or slightly eroded lands increased, and moderately, severely, very severely and extremely eroded lands deceased. In general, soil erosion in Xingguo County experienced three pronounced phases during the study periods: the exacerbation phase (1958–1975), the alleviation phase (1975–1982), and the overall alleviation phase (1982–2000). By the year 2000, 74.6% of total territory of this county was covered by land with no significant soil loss, indicating that severe soil erosion had been substantially controlled.