黄土高原流域土地利用/覆被动态演变及驱动力分析

该文采用土地资源数量变化模型和土地利用/覆被状态指数,研究了甘肃天水罗玉沟流域近20多年来土地利用/覆被的演变及驱动机制。研究结果表明：1986－2004年间,流域内坡耕地急剧减少、梯田迅速增加,林地和果园面积稳步提升。从土地利用类型转移变化看,梯田的转入速度略小于转出速度,为双向高速转换下的平衡状态;而灌木林转入速度小于转出速度,有规模减少的趋势。该地区土地利用类型在前期（1986－1995年）变化程度比后期（1995－2004年）更为剧烈。除特殊的地形地貌和气候因素外,政策、人口增长和经济发展等因素共同驱动土地利用类型的演变,特别实施天然林保护工程和退耕还林工程后,该地区土地利用状况有所好转。     

降水和土地利用变化对罗玉沟流域水沙关系的影响

为探讨降水和土地利用变化对流域水沙关系的影响,以黄土高原丘陵沟壑区罗玉沟流域为研究区域,利用流域25年(1986—2010年)的年降水量、年径流量和年输沙量以及土地利用变化资料,分析罗玉沟流域水沙演变规律和水沙关系变化。结果表明:在1986—2010年罗玉沟流域年降水量和汛期降水量基本保持平稳,无明显的增减趋势,而流域年径流量和年输沙量整体呈波动递减的变化趋势,降水与径流相关分析得出,汛期产流产沙对流域年径流量和年输沙量影响最显著。对不同时期流域水沙变化分析,土地利用方式改变,主要是梯田、林草等水土保持措施,对于流域减水减沙作用有限,梯田和林草面积的增加并未明显改变流域水沙关系,淤地坝等工程措施对黄土高原丘陵沟壑区流域减水减沙具有重要作用。研究结果可为黄土丘陵沟壑区水土流失治理及水土保持措施布设提供理论依据。     

黄土高原丘陵沟壑区土地利用与水土保持措施的变化特征

为了给生态环境脆弱的黄土高原丘陵沟壑区的土地利用和水土保持措施提供有效的决策支持,该文通过对甘肃省天水市罗玉沟流域和吕二沟流域这两个黄土高原丘陵沟壑区典型流域的土地利用变化、水土保持措施变化及其驱动力进行分析,研究各个驱动因子对土地利用变化的影响以及水土保持措施的变化。利用TM、ETM+影像图,同时结合实测资料从而计算出该两流域在研究时段内的土地利用的变化贡献率、变化强度指数和变化速度3项指数,然后结合流域的各项水土保持措施的统计资料进行分析。研究结果表明:罗玉沟流域林地和梯田的面积均有显著增加,坡耕地面积显著减少;吕二沟流域林地面积增加明显,而草地和灌木面积急剧萎缩。这也与该两流域在水土保持措施方面以修建梯田和造林为主是一致的。同时,在影响土地利用变化的各个驱动因子中,社会经济因素对于土地利用变化的影响较大。     

水土保持措施对罗玉沟流域水沙变化的影响

根据罗玉沟流域1986—2010年降水、径流、泥沙观测数据,分析1986—2010年观测期,以及1986—1999、2000—2010年的降水量、径流量、输沙量及其相关关系,结果表明:流域内年径流量、输沙量与降水量之间均表现为较好的幂函数关系,而年输沙量与径流量之间则呈现出较好的线性关系;受流域内梯田、林地和草地面积增加,以及坡耕地面积减少影响,年径流量和输沙量均表现出不同程度的减少趋势。     

基于SWAT模型的不同土地利用结构对流域水沙的影响

为明确不同土地利用结构对流域产流产沙及其过程的影响,以黄土高原沟壑区典型小流域罗玉沟流域为例,基于1986-2000年气象资料,以该流域4种主要土地利用类型及调整后的土地利用结构为假设情景,通过SWAT模型模拟探讨土地利用结构对流域水沙的影响.结果表明:1)与1995年土地利用结构下的产流产沙量相比,极端情景下,林地和梯田可分别减少径流56.86％、11.97％,减少泥沙达80％以上;2)林地集中分布较分散分布的水沙量最大可分别减少4％、27％左右,但集中程度可能存在一个阈值,大于该阈值后流域产流产沙量无太大变化;3)相同面积比例的土地利用类型在流域中分布位置不同,流域出口的产沙量也较1995年有不同程度减少,最大可减少26.79％,产流量无明显差异,但流域内部产流产沙过程有所不同,林地分布在上游时,流域上中游的水沙量最低.因此,调整流域土地利用结构时可适当提高林地集中程度;重视流域上游尤其是源头的土地利用结构优化,在流域产流产沙源头可采取减水减沙效果更好的植被措施,梯田等受人类活动影响的措施尽量布设在流域中下游.     

黄土区退耕背景下土地利用/覆被格局现状调查研究——以安塞县马家沟流域为例

黄土高原生态恶劣,水土流失严重,土地不合理利用及覆被较差是根本症结所在.退耕还林是改善黄土高原生态环境建设的重要措施.以安塞县马家沟流域为例,通过遥感与实地调查相结合的方法,获取2008年土地利用数据,对退耕后的土地利用格局现状进行分析.结果表明:2008年农、林、草地面积占流域总面积的91.6%.以草地类用地面积最广,占流域总面积的56.77%,其次为林地、农耕地,分别为19.6%和15.25%.流域上、中游梁峁顶及坡地绝大多数退耕成为未成林造林地,但仍保留有一定数量坡耕地.农耕地中的梯田面积占44.8%,坡耕地占42.4%,川坝地、川台地等占12.9%,各土地利用/覆被类型在流域上中下游分布集中程度不同.上游的土地利用/覆被状况与全流域分布格局相似.流域中农业用地类和园地相对集中分布在中游,而流域中的林地相对地集中分布在下游.中游发育的平缓地形地貌有益于发展农业耕作和园地种植.而下游村庄的行政隶属关系,使土地利用方向受城镇生态服务功能区划影响,因而林地异常集中.     

近20年来黄土高原水蚀风蚀交错区典型小流域土地利用/覆被变化分析

剖析黄土高原水蚀风蚀交错区小流域不同土地利用/覆被类型的演变方向和程度,是认识该区侵蚀环境演变趋势,评价区域水土流失动态的重要基础性工作.通过收集黄土高原水蚀风蚀交错区典型代表流域——神木县六道沟流域1990、1995、2002年土地利用信息和2010年遥感影像,结合近期实地调查结果,分析该区耕地、林草地和工矿用地等主要土地利用类型在流域内分布格局的变化态势.结果表明:1)1990-2010年,流域林草地面积占总面积比例由35.74％增加到62.79％,耕地面积比例从33.87％锐减至7.61％,坡耕地和旱梯田向林草地大量转移,耕作区域向沟缘线以下沟谷地转移和集中,沟缘线以下耕地面积占耕地总面积比例由13.82％上升至74.04％,工矿用地作业面积由0.28 hm2扩展到14.89 hm2,煤矿开采趋于活跃;2)就影响侵蚀环境演变的流域下垫面条件而言,地表覆被,尤其沟缘线以上坡面植被显著改善,但煤矿开采活动的活跃,一方面对流域内林草生长及土地利用方式存在着极大影响,另一方面,对侵蚀环境的人为恶化起着巨大的促进作用.     

土地利用与地形因子关系研究——以砖窑沟流域为例

以黄土丘陵沟壑区的砖窑沟流域为例,依据2003年和2008年两期土地利用现状图,采用地理信息系统(GIS)软件和统计分析(SPSS)软件,进行了基于10m×10m栅格单元的土地利用与地形因子关系的研究,探讨了土地利用格局的演变及其驱动力。结果表明:基于栅格的土地利用类型与坡度、坡向和海拔关系的综合分析是从数量上准确剖析土地利用空间分布特征及其演化规律的有效方法;砖窑沟流域的海拔、坡度、坡向的平均值分别为1069m、19.24°和279°(西坡);采用各种土地利用类型的sin(坡向)和cos(坡向)平均值绘制坡向分布图,可直观地显示各种土地利用类型坡向分布特征。分析表明,农田和宜林荒山共占流域总面积的80%左右,二者的分布和变化控制着整个流域土地利用的地形分布格局。农田主要以坡地和梯田的形式分布于坡上、峁顶和梁顶,坡度较低,而海拔较高,与坡度呈显著负相关,与海拔呈显著正相关;而宜林荒山往往分布于坡度较大而海拔较低的位置,与坡度呈显著正相关,而与海拔呈显著负相关。研究结果反映了黄土丘陵沟壑区土地利用的地形地貌特征。生态建设项目的实施可在短时间使土地利用的空间分布发生较大变化。     

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。     

GIS支持下的铁瓦河小流域景观空间格局动态变化研究

景观空间格局的分析成为景观生态学研究的核心之一。以铁瓦河小流域1994～2002年土地利用分布图为基础,在ARCVIEW和ARC/INFO的支持下,通过选取和计算景观格局指数来分析该流域8年来的景观空间格局动态变化。分析结果表明:除了坡耕地、未利用土地面积减少外,其它类型斑块面积都有所增加,其中梯耕地、林地、水域、园地等增加幅度较大,居民点及工矿用地面积增加幅度较小;8年间,流域景观内各类型斑块的总数量明显增加,其中未利用土地和坡耕地数量明显增加,破碎度指数增加,林地等斑块数量明显减少,破碎度指数大大降低;小流域景观的多样性和均匀度指数有所增加,景观的破碎程度加大,表明景观的异质性程度提高,土地利用向多样化均匀化及破碎化方向发展。     

基于仙农熵的土壤多样性和土地利用多样性关联评价

以南京市为例,将多样性理论与方法应用于土壤和土地利用相关性评价中,对该市1986年和2003年的遥感数据进行了土地利用分类,计算了各土壤类型和各土地利用类型的构成组分多样性指数以及多网格尺度下的空间分布多样性指数,并提出一种用于评价土壤和土地利用相互关系的关联系数,求算了5 km网格尺度下南京市典型土种单元同9种土地利用类型之间的关联系数。研究结果表明,1986年至2003年这十余年间,南京市土地利用的构成组分变化明显,其中1986年的构成组分多样性为0.361,2003年为0.444。2003年南京市土地利用的空间分布离散性更高,5种主要土地利用类型的空间分布多样性均有明显增加。南京市典型土种与各土地利用类型关联系数的计算结果表明,多组关联系数的变化趋势相同,由此推断相比于1986年,2003年南京市土壤与土地利用之间的相互联系更为复杂多变。     

不同土地利用类型对伊犁地区土壤活性有机碳库和碳库管理指数的影响

土壤碳库管理指数（CPMI）可以比较准确地发现人为因素对土地利用的干扰情况。以伊犁河谷不同土地利用类型（耕地、林地、草地和荒地）为研究对象,分析了不同土地利用类型土壤有机碳（SOC）含量、活性有机碳含量及其在SOC中的分配情况,各类有机碳含量之间的相关性、CPMI。研究表明:（1）不同土地利用类型SOC含量和水溶性有机碳（WSOC）含量有显著差异,SOC含量为草地 > 林地 > 耕地 > 荒地;WSOC含量为耕地（最高） > 荒地（最低）;易氧化碳（ROC）含量为草地最低;在0—20 cm和20—40 cm土层,微生物量碳（MBC）含量为草地（最高） > 林地（最低）;ROC含量为荒地高于草地。不同土地利用类型SOC含量均随土层深度增加而降低;ROC含量均随土层深度增加而升高;除林地外,其他样地MBC含量均随土层深度增加呈先升高后降低趋势,而WSOC含量均随土层深度增加而逐渐降低。（2）不同土地利用类型下ROC,MBC和WSOC所占SOC比例各不相同,且碳库的活度主要取决于ROC所占比例,ROC所占比例为荒地 > 耕地 > 林地 > 草地;MBC所占比例为荒地 > 耕地 > 草地 > 林地;WSOC所占比例为耕地 > 林地 > 荒地 > 草地。同一土地利用类型各活性有机碳所占比例情况为ROC > MBC > WSOC。（3）不考虑土层深度影响,耕地ROC含量与MBC含量呈极显著线性负相关;林地SOC含量与ROC含量呈显著线性负相关;荒地SOC含量与WSOC含量呈极显著线性正相关。不同土地利用类型下SOC,ROC,MBC,WSOC含量之间线性相关程度总体偏低。（4）同一土地利用类型,CPMI均随土层深度的加深先增大后减小;0—20 cm土层的CPMI为林地 > 荒地（100） > 耕地 > 草地。土地利用类型由荒地、草地、耕地转变为林地,有利于CPMI的提高,有利于土壤培肥,促进碳循环。     

不同土地利用模式与管理实践下的土地经济效益响应

农户土地利用要素投入具体表现在土地利用模式与管理实践的差异。不同的土地模式与管理实践不仅是农户对局地自然、社会、经济条件及土地政策的响应,而且还是诱发土地质量变化最直接的外部诱因。该研究以重庆市万洲区万洲居仙试验区作为研究区,选取5种土地利用模式及与之相应的土地管理实践,获取576个0～20 cm表层土壤样品,分析不同土地利用模式下土壤性质变化及其经济效益的响应。结果表明,2003－2005年,试验区紫色土的土壤肥力总体上有所上升,但不同土地利用模式对其贡献程度不一,其顺序为：粮、经、菜间、套土地利用模式（CEV）＞菜、经、菜间、套土地利用模式（VEV）＞果、粮、菜间、套土地利用模式（FCV）＞粮、豆、粮间、套土地利用模式（CBC）＞单一土地利用模式（MONO）;土地经济系数对土壤性质响应明显,其变化方向较一致,土壤保肥供肥能力越强,其土地经济系数越大;菜、经、菜间、套土地利用模式（VEV）更适合于试验区,是农户选择的最优土地利用模式。     

黄土区大型露天矿农业用地格局演变的分析

在矿区废弃地的恢复中，格局变化的研究将对矿区生态系统的变化起着至关重要的作用。其中，农业用地格局演变的过程及覆被类型的变化，对矿区的生态安全、耕地保护及土地资源可持续利用具有重要的现实意义。该文以山西平朔矿区为例，基于GIS平台，在分析矿区土地动态变化的基础上，运用景观生态学理论与方法，对平朔矿区景观动态变化过程、特征及覆被类型的变化进行了研究，特别对矿区农用地的变化做了重要分析，结果表明：大型露天矿区生态系统景观动态变化过程包括生态破坏过程的景观变化(土地挖损、土地压占、土地占用)和生态重建过程的景观变化(地貌重塑、土壤重构、植被重建)；经过20年的人工控制的生态重建后，矿区土地利用空间格局由以旱地—疏林地格局演变为以林地—建设用地为主的重建生态格局；矿区生态重建已经改变了原脆弱生态系统的生态环境，其中农业用地增加了50%，但由于管理制度等原因，复垦的农用地目前大部分尚不能转换为耕地使用。     

基于地形特征分异的土地利用分布研究--以珠穆朗玛峰国家级自然保护区为例

为了协调地形特征显著区域的土地利用与生态保护活动,以珠穆朗玛峰国家级自然保护区为例,利用DEM和Landsat OLI数据,研究土地利用在高程、坡度和地形位级上的分布指数,并构建土地利用垂直带谱,进而分析了研究区2017年基于地形特征分异的土地利用分布特点和规律。结果表明:各高程级上地类表现出垂直分布规律,由低到高各主导地类表现为林地、耕地、建设用地-耕地、水域、建设用地-草地、水域、裸地-草地、裸地、冰川及永久积雪-冰川及永久积雪;各坡度级上地类分布较为复杂,随坡度级升高,分布着耕地、水域、建设用地-耕地、草地、裸地、建设用地-耕地、草地、林地、裸地、冰川及永久积雪、建设用地-草地、林地、裸地、冰川及永久积雪-草地、林地、冰川及永久积雪;各地形位级的地类分布呈现出层级性,随地形位级增加,主导地类基本分布规律为水域-耕地、建设用地-耕地、草地、裸地-林地、草地、冰川及永久积雪-林地、冰川及永久积雪。研究区土地利用受地形因子影响较大,不同地形级别上的土地利用以自然地类为主导,分布格局相对稳定,但高原土地利用活动对土地利用结构的形成也产生着深远影响。     

退耕还林还草过程中不同土地利用方式土壤呼吸作用及其碳收支评估

采用动态密闭气室法对黄土高原水蚀风蚀交错区9种土地利用方式植物生长季节内（2010年6—10月）土壤呼吸速率及其主要影响因子进行测定,分析不同土地利用方式间土壤呼吸的差异性和土壤呼吸对温度、土壤水分、叶面积指数等因子的响应,对7种土地利用方式土壤碳收支进行了估算。结果表明,植物生长季节内,不同土地利用方式下土壤呼吸速率呈多峰型变化趋势。裸地、农地、梯田农地、苜蓿地、撂荒地、长芒草地、荒草地、沙柳地、沙蒿地的土壤呼吸速率季节变化范围分别为0.18～1.05、0.30～2.08、0.50～1.71、0.53～2.78、0.26～1.08、0.39～1.93、0.30～2.27、0.43～1.43、0.39～1.26μmol·m-2·s-1。9种土地利用方式下土壤呼吸速率均与气温和5、10、15cm地温呈显著相关（P〈0.05）或极显著相关（P〈0.01）,而与0～6cm土壤水分相关性不显著。9种土地利用方式下地温对应的Q10值均表现为15cm地温〉10cm地温〉5cm地温。研究区域内土壤呼吸速率与其地上植被叶面积指数呈极显著线性相关关系（r=0.679,P〈0.01）。     

石漠化土地利用成因分类

 基于黄平县2004年的石漠化和土地利用数据,定量研究黄平县各区不同等级石漠化土地中土地利用类型的分布规律和不同土地利用类型的石漠化发生率。结果表明:不同等级石漠化与不同土地利用类型存在着相关性,石漠化土地中以灌木林地、低覆盖度草地、未利用地、山区旱地、石质旱地等土地利用类型占较大比例;轻度石漠化土地中以稀疏草坡和中密度草坡为主,中度石漠化土地以未利用地和低、中覆盖度草坡和石质旱地为主,强度石漠化土地以石质旱地和未利用地为主,但这种空间关联因区域而异。进而对轻度、中度和强度石漠化作出了按发生的土地利用类型的分类,因此,黄平县及其ⅠⅤ区轻度、中度和强度石漠化的恢复治理也应以相应的土地利用类型为重点。     

经济快速发展地区县级尺度土地利用空间格局变化模拟

选择位于长江三角洲地区社会经济快速发展的浙江省海盐县为研究区，利用1986年土地利用空间数据和影响研究区土地利用变化的驱动因子，运用CLUE-S模型，分别对其1995和2000年的土地利用空间变化格局进行模拟，经检验，模拟结果与实际情况基本吻合。在此基础上，对研究区未来20a的土地利用空间格局变化进行了3次不同情景的模拟。结果表明，县城周围、各中心镇、重点镇建成区周围以及主要公路干线沿线是耕地非农化的高发区，基本农田保护区的划定对耕地的保护具有重要意义。     

辽宁省不同土地利用对土壤微生物量碳氮的影响

通过野外调查采样和室内氯仿熏蒸提取法分析,研究了辽宁省旱地、稻田、湿地、草地、森林、果园6种不同土地利用方式共计35个样地表层土壤（0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm）对土壤微生物量碳（SMBC）和土壤微生物量氮（SMBN）的影响。结果表明,土地利用方式对土壤微生物量有显著影响,其中土壤微生物量碳依次为森林〉湿地〉稻田〉旱地〉果园〉草地;土壤微生物量氮则为森林〉旱地〉稻田〉果园〉湿地〉草地。土壤微生物量碳氮均表现为森林显著高于其他土地利用方式,湿地、稻田、旱地、果园高于草地。除旱地和稻田,土壤微生物量碳随土层加深含量递减;而土壤微生物量氮在6种土地利用类型中,均表现为随土层加深含量递减。相关分析表明,土壤微生物量碳、氮之间显著相关,土壤微生物量碳、氮是可以表征土壤肥力的敏感因子。     

应用光谱资料对土壤和土地利用进行数值分类

土壤的波谱反射特性是土壤遥感数据信息处理和计算机自动识别分类的物理学基础.我们曾以云南腾冲光谱试验区的室内外测试资料,应用聚类分析进行了土壤和土地利用分类的尝试.本文拟用同样资料,应用主组元分析进行分类识别,以期为土壤遥感的数据处理,提供一个较为有利的途径.主组元分析已在包括土壤和遥感在内的各个科学技术领域中得到广泛应用.关于主组元分析的原理和计算步骤,本文不另赘述.