人类活动对渭干—库车河流域土地利用变化的影响

【目的】以渭干-库车河流域为研究靶区,探究人类活动对土地利用变化造成的影响,为干旱区土地资源利用与可持续发展提供科学依据。【方法】结合1990、2000和2014年TM遥感影像数据进行解译,研究流域内各土地利用时空格局的变化,通过主成分分析法和重心迁移模型,进一步分析人类活动对土地利用变化产生的影响。【结果】1990-2014年期间耕地和草地变化显著,耕地面积共增加1755.87 km~2,草地面积以每年255.70 km~2速度减少,耕地和草地动态度分别为3.23%和-1.64%,土地利用综合指数总体呈下降趋势;影响研究区土地利用变化的主要因素是人口和经济,25年来,人口重心累计迁移15.85 km,重心由西北向东南方向迁移,经济重心则是自西南向东北方向迁移。【结论】在当今社会经济的快速发展下,人类活动会对土地利用造成影响,人类活动强度的增大会导致耕地扩张和草地锐减,甚至退化,从而加深人地关系之间的矛盾,引发生态环境问题。     

塔里木河上游典型绿洲土地利用时空格局分析

【目的】分析塔里木河上游典型绿洲土地利用类型的分布特征,为塔里木河上游合理规划绿洲土地资源利用、促进区域可持续发展及生态环境保护提供科学依据,同时也为全球变化及陆表过程模拟提供有价值的小尺度空间信息数据。【方法】基于RS和GIS技术,以位于塔里木河上游的阿克苏绿洲为研究对象,以1990,2002,2008,2017年4期遥感影像为数据源,系统分析了研究区4个时期6种土地利用类型的变化及其景观格局演变。【结果】1990-2017年阿克苏绿洲耕地和建设用地面积逐年增加,草地和未利用地面积逐年递减,林地面积呈先减少后增加趋势,水域面积呈先增加后减少趋势。土地利用类型单一动态度由大到小依次为建设用地耕地林地未利用地水域草地。1990-2017年,研究区土地利用类型均呈现不同程度的相互转化,其中耕地面积增幅最大,且主要由林地和草地转化而来;建设用地增幅次之,主要由未利用地转化而来。通过空间重心转移分析发现,重心迁移距离依次为耕地、林地、未利用地、草地、建设用地、水域。1990-2017年,阿克苏绿洲斑块个数、斑块密度、边缘密度、景观形状指数、蔓延度指数、香农均匀度指数总体呈下降趋势;聚合度指数、最大斑块指数、香农多样性指数总体则呈上升趋势。【结论】1990-2017年阿克苏绿洲耕地和建设用地面积呈增加趋势,其中耕地面积增幅最大且重心迁移距离最大,其他土地利用类型趋势与之相反;总体而言阿克苏绿洲景观格局的破碎化程度降低。     

土地利用时空格局演变与影响因素:以惠水县为例

【目的】探明土地利用时空格局演变及其影响因素,为惠水县土地利用调控提供理论参考。【方法】以贵州省惠水县为例,利用1990年、2000年、2010年、2016年的遥感影像资料和地形图,依托人机交互目视解译及地理信息系统的空间分布和统计功能,根据收集的惠水县土地利用动态度、土地利用空间分布图、土地利用综合指数图等数据,结合人口增长和经济发展分析惠水县土地利用时空分布情况。【结果】1990-2016年惠水县耕地面积持续下降,未利用地和水域面积呈先增后略减趋势,且变化比例相对较小,草地与建设用地呈持续增加趋势;土地利用变化主要是林地与草地、林地与建设用地、耕地与草地、耕地与建设用地间的相互转换。【结论】不同种类用地的需求量,随人口数量不断增多呈上升趋势,土地利用变化的速度和人口数量发展呈正相关性;经济发展会促进惠水县土地利用变化。【建议】优化土地利用结构,促进经济健康发展;加强土地整理,提高土地利用率;关注人口变化,促进城镇土地集约利用,以利于惠水县土地利用调控。     

准噶尔盆地荒漠-绿洲过渡区土壤呼吸特征

【目的】研究干旱区典型山盆结构下不同土地利用方式的土壤呼吸特征,为干旱区碳过程阐明提供数据支持。【方法】通过LI-8100碳通量测定系统对西北干旱区典型荒漠-绿洲过渡带的自然植被和人工作物覆盖下的土壤呼吸进行两个植物生长时期的监测。【结果】不同植被覆盖条件的土壤呼吸日变化均呈单峰曲线,且日呼吸速率最高值出现在14:00～16:00,最低值出现在02:00～04:00;植物花期的土壤呼吸速率平均值明显高于凋败期;土壤0～5、5～10、10～20 cm温度日变化与土壤呼吸速率变化趋势极为接近。【结论】不同土地利用/覆盖下土壤呼吸特征差异性明显,土壤温度是影响土壤呼吸的关键因子。     

六盘山半湿润区华北落叶松林土壤含水量的降雨响应

【目的】研究土壤含水量对不同量级降雨的响应,探讨区域重要人工林树种不同土层土壤含水量与降雨动态变化关系,以加深区域森林生态系统和林地产流的关系理解。【方法】2017年5—10月,同步观测宁夏六盘山半湿润区华北落叶松林根系分布层(0～80 cm)土壤含水量和林外降雨量,比较不同土层土壤含水量对降雨的响应过程。【结果】①2017年华北落叶松生长季降雨主要集中在6月和8月,土壤含水量均值以20～40 cm土层最高,0～10 cm土层最低。生长季内不同月份土壤含水量垂直变化明显;②表层(0～10 cm)土壤含水量与降雨量变化趋势同步,但随着土层深度的增加,土壤含水量与降雨的同步性逐渐减弱。随雨强增加,各层土壤含水量对降雨的响应逐渐明显;③土壤前期含水量高低对不同土层含水量的降雨响应早晚有重要影响。【结论】华北落叶松林下土壤含水量垂直变化对不同量级降雨响应差异明显。     

土地利用时空格局演变及影响因素分析：以惠水县为例

【目的】探明土地利用时空格局演变及其影响因素,为惠水县土地利用调控提供理论参考。【方法】以贵州省惠水县为例,利用1990年、2000年、2010年、2016年的遥感影像资料和地形图,依托人机交互目视解译及地理信息系统的空间分布和统计功能,根据收集到的惠水县的土地利用动态度、土地利用空间分布图、土地利用综合指数图等数据,结合人口增长和经济发展分析惠水县土地利用时空分布情况。【结果】惠水县耕地面积持续下降,未利用地和水域面积呈先增后略减少趋势,且变化比例相对较小,草地与建设用地呈持续增加趋势;1990－2016年,主要的土地利用变化是林地与草地、林地与建设用地、耕地与草地、耕地与建设用地间的相互转换。【结论】不同种类用地的需求量,随人口数量不断增多呈上升趋势,土地利用变化的速度和人口数量发展呈正相关性;经济发展会促进惠水县土地利用变化。【建议】优化土地利用结构,促进经济健康发展;加强土地整理,提高土地利用率;关注人口变化,促进城镇土地集约利用,以利于惠水县土地利用调控。     

基于遥感和GIS的和田市近28a耕地变化及其驱动因素研究

【目的】 干旱区土地资源中耕地作为农业生产、生态环境保护和社会稳定之基,掌握耕地变化是合理配置与利用各类土地资源类型,有效保护耕地,实现可持续发展的重要基础。【方法】 文章以新疆南部典型绿洲城市和田市为例,以1990年、2000年、2010年和2018年的Landsat遥感影像为基础,采用耕地变化动态度、耕地利用转移矩阵对和田市耕地时空变化进行分析;经过皮尔逊相关性分析方法对耕地变化的影响因子进行实证分析。【结果】 ①1990－2018年间,和田市建设用地面积增加了58.68 km2,增幅达34.39%;耕地面积减少了47.06 km2,减幅达27.58%;林地、水域和未利用地的面积变动相对比较小,依次为9.23 km2、-7.5 km2和-13.35 km2。②研究期间,有38 km2的耕地被城市建设用地所占用,耕地对城市空间扩展的贡献度最大。③皮尔逊相关性分析结果表明,耕地变化与人口和GDP之间具有较强的负相关关系,因此,人口增长和经济发展是导致和田市耕地面积减少的重要原因。同时,自然因素和政策因素在耕地变化有一定的促进与保护作用。【结论】 人口规模增加和经济增长会导致建设用地面积大幅度增加,最终表现为城市空间扩展日益显著,而这些最终以占用大量有限的耕地来实现。     

基于马尔科夫模型的石河子垦区土地利用动态变化研究

【目的】研究石河子垦区近年来土地动态变化,为该地区生态环境保护提供依据。【方法】以遥感数据、土地资源调查数据为基础,基于马尔科夫模型,研究石河子垦区土地利用动态变化。【结果】2010年后土地利用变化的趋势是草地和未利用地减少明显,其中未利用地减少幅度仍为最大;耕地、建设用地逐年增加,其中耕地的增长幅度最大,建设用地变化速度缓慢;其他土地面积均有所增加,只是增幅也较缓慢。【结论】影响石河子垦区土地利用变化的主要驱动因素是经济快速发展和政府决策等社会因素。     

基于GIS和RS的喀斯特水源地景观格局动态变化研究——以大春河小流域为例

【目的】研究大春河流域土地利用类型的构成及其变化,为该区域优化水源地保护提供指导。【方法】采用GIS和RS技术处理2007年和2015年大春河流域的Landsat TM遥感影像,运用Fragstats 4.2计算景观格局指数并对研究区的景观要素构成、格局和转化特征进行定量分析。【结果】1大春河水源地流域面积17.44 km2,2007年和2015年主要土地利用类型为林地(27.85%;36.68%)、耕地(29.05%;26.59%)和灌草地(28.39%;24.71%);22007年和2015年,大春河流域土地利用类型转化总面积为6.18 km2,变化最大土地利用类型为林地;3与2007年相比,2015年林地斑块的密度、边界和形状指数均减小,聚集度指数增大;42015年人工表面(道路、建筑用地)面积与2007年相比明显增加。【结论】大春河水源地景观格局变化显著,主要表现为林地和人工表面的变化。     

典型农牧交错区土地利用变化对土壤风蚀的影响——以内蒙古四子王旗为例

【目的】干旱半干旱地区的土地利用方式直接影响着土壤风蚀的强度,研究不同时期土地利用方式对土壤风蚀的影响,为新时期国土空间格局合理布局和祖国北疆生态屏障建设提供科学依据。【方法】以地处干旱半干旱区典型农牧交错区的内蒙古四子王旗为例,基于RWEQ模型定量模拟1990-2015年研究区不同时期土壤风蚀模数,分析研究区土壤风蚀变化特征,揭示土地利用变化对土壤风蚀的影响。【结果】1990-2015年四子王旗土壤风蚀情况整体呈现稳趋向好态势,其中1990-2000年,土壤风蚀模数呈上升趋势,年均增长1.34 t/hm~2;2000-2015年,土壤风蚀模数呈下降趋势,年均下降2.59 t/hm~2。【结论】不同的土地利用方式及土地利用结构,产生的土壤风蚀效应不同,有利用趋于生态环境稳定的土地利用结构是降低土壤风蚀强度的主要途径。     

典型内陆盆地生态系统服务价值对土地利用变化的响应

【目的】 研究塔里木河流域1990~2018年间土地利用变化下生态系统服务价值时空演变趋势,为干旱区土地资源的可持续发展提供科学依据。【方法】 基于1990、2000、2010和2018年4期Landsat TM遥感影像,提取土地利用数据并采用修正后生态系统服务价值系数、空间相关性分析等方法,以典型内陆盆地塔里木河流域为研究区,研究塔里木河流域土地利用与生态系统服务价值(Ecosystem services values,ESV)的时空演变特征。【结果】 (1)1990~2018年间塔里木河流域土地利用变化显著,耕地和建设用地表现为增长趋势;高、中、低覆盖度草地,林地和水域呈现减少趋势;建设用地的涨幅最大,水域的降幅最大。(2)流域内ESV总体上呈现下降趋势,由1990年的8 728.84×10⁸元减少到2018年的7 671.65×10⁸元;2015~2018年ESV减幅最大,其中草地ESV占比最高,达39%以上;单项ESV以调节服务为主,占比在62%以上。【结论】 研究区ESV在空间分布上表现为四周高、中间低的特征,且具有显著的空间正向自相关性;ESV增值区域分布在研究区东南部区域,ESV损失区域分布在研究区西部和北部区域。     

干旱区生态弹性度与土地利用分析

【目的】 研究新疆鄯善县土地利用变化和生态弹性度,为鄯善县的生态建设提供参考。【方法】 采用GIS技术,生态弹性度,分析鄯善县近35年间生态弹性度和土地利用变化及生态效应,并利用Markov模型对2025年土地覆盖状况模拟预测。【结果】 鄯善县土地覆盖转换程度较大,土地利用指数变化比较明显。在一、二级分类对比情况下,1980~2015年土地利用动态指数的变化趋势,草地中动态指数最高的是中覆盖度草地、高覆盖度草地最低,林地中动态指数最高的是其它林地、灌木林和疏林地次之、有林地最低,水域中动态指数最高的是湖泊、水库坑塘最低;年均土地利用程度综合指数为109.38,各土地利用类型中只有林地面积和未利用地面积随年份减少,其他各土地类型面积随年份增加;各研究年分的生态弹性度分别为1.49、1.51、1.51、1.65、2.34,整体呈现增大趋势。鄯善县生态价值整体增长,土地生态价值的变化和土地利用类型面积的变化相互对应。2015~2025年耕地、林地、草地和建设用地面积在缓慢持续增加,水域出现少量减少的趋势。【结论】 鄯善县各土地类型剧烈转换,土地利用现状不稳定状态。生态弹性度和生态价值指数整体增大趋势,其中水域情况的改善会促进生态环境呈良性循环发展的趋势。     

奎屯河流域土地利用/覆被及生态系统服务功能变化

[目的]分析25年来奎屯河流域土地利用/覆被与生态系统服务功能的变化,以期为该区域资源管理和生态经济协调发展提供理论基础.[方法]在3S技术的支持下,以1975年和2000年的TM 图像解译数据为基础,采用谢高地的评价方法分析了25年来奎屯河流域土地利用/覆被与生态系统服务功能的变化特征.[结果]1975～2000年,奎屯河流域耕地、城乡建设用地、盐碱地和沙地有所增加,其他林地、草地、水域和沼泽的面积均减少;区域生态系统服务功能从1975年的3 108.68×106元减少到2000年的2 953.91×106元,减少量为154.77×106元,减少率为4.98;;[结论]生态系统服务价值降低说明该区域生态环境趋于恶化,将来区域发展必须加强生态环境保护力度.     

灌溉水量和水质对土壤水盐分布及春玉米耗水的影响

【目的】研究灌溉水量和水质对土壤水盐分布和春玉米耗水的影响。【方法】在石羊河中游,通过2007—2008两年的灌溉试验,对供试春玉米采取不同的水量和水质处理,测定土壤含水量和含盐量及玉米生长指标。【结果】灌溉水量对土壤含水量变化的影响在60—100cm土层较为明显,2008年9g·L-1处理和6g·L-1处理20—100cm土层平均含水量保持在25%以上;土壤含盐量随灌溉水矿化度的增大而增大,随灌溉水量的减少而降低;供水不足时,作物耗水量及土壤储水变化主要受水量的影响,供水充足时则主要受灌溉水质的影响;咸水灌溉条件下,一定的水分亏缺同样能够提高水分利用效率(WUE),但是当土壤含盐量超过一定水平时,WUE将随灌溉水矿化度的提高而显著降低;咸水灌溉使春玉米产量降低19.4%—57.9%,连续两年充分灌溉下矿化度为9g·L-1处理的产量仅为淡水的42%。【结论】咸水灌溉下,合理的降低灌溉水量有利于提高WUE,减少盐分积累,3g·L-1的水配合适当的淋洗可以作为后备灌溉水源。     

基于GlobeLand30的大洋洲耕地利用格局变化分析

【目的】大洋洲区域气候差异明显,地表覆盖和土地利用类型多样,耕地变化较为剧烈。分析大洋洲耕地利用格局的时空变化,科学把握其特征及规律,为耕地集约利用和粮食政策制定提供参考。【方法】采用最新研制的2000年和2010年全球30 m地表覆盖遥感数据产品（GlobeLand30）,建立耕地面积数量、利用强度和转换特征3个指标群,在国家尺度、10 km网格和30 m像元尺度综合分析大洋洲2000-2010年耕地利用格局变化特征。【结果】（1）2000-2010年大洋洲耕地面积总体增加约3.79%,耕地面积增幅最大的国家为澳大利亚,增幅5.39%。新增耕地主要集中在澳大利亚大分水岭山脉以东墨累-达令河流域上游。耕地面积减少的区域主要在新西兰北部岛屿,澳大利亚东部沿海和巴布亚新几内亚东部岛屿。主要国家人均耕地平均减少21.47%,人均耕地减少幅度最大国家为新喀里多尼亚。（2）从耕地利用强度格局变化来看,主要国家复种指数平均增加20.63%,耕地破碎度平均减少22.83%。耕地面积-复种指数协调度弹性较大。新西兰与澳大利亚两国耕地破碎度变化驱动机制差异明显。（3）从耕地类型转换特征来看,2000年耕地转出和2010年耕地转入面积最大的国家均为澳大利亚,2000年共计转出630.25×10⁴ hm²,其中转为草地占比所有其他转出地类的74.77%,2010年共计从草地转入544.95×10⁴ hm²,占所有转入地类面积的59.72%;全大洲耕地与草地之间转换面积最大,但对净增加耕地贡献最大的是灌木地,转入耕地165.03×10⁴ hm²。【结论】10年间大洋洲耕地面积变化较为剧烈,耕地利用强度整体提高,耕地与草地相互转换最为频繁。     

AquaCrop模型对旱区冬小麦抗旱灌溉的模拟研究

【目的】根据干旱情况及时采取灌溉措施,对旱区抗旱以及提高水分利用效率具有重要意义。从大田农业的实际情况出发,研究AquaCrop模型在旱区的适用性及干旱年份抗旱灌溉模拟,为实现抗旱保产提供依据。【方法】于2012-2014年,在旱区陕西杨凌及杨凌周边区域进行冬小麦大田试验,采用2013-2014年揉谷试验区的冬小麦观测数据进行模型的参数调试,采用2012-2013年揉谷试验区和2013-2014年武功试验区的冬小麦观测数据进行模型的验证,从而获得AquaCrop模型在陕西杨凌及周边地区的模型参数。模型参数包括影响冠层生长的冠层增长系数、冠层衰老系数和最大冠层覆盖度,影响生物量积累的水分生产力,影响产量形成的参考收获指数等。然后根据调查的干旱年份2012-2013年的灌溉情况制定出4种灌溉情景,并利用参数本地化后的AquaCrop模型模拟2012-2013年4种灌溉情景对冬小麦生物量和产量的影响,通过模拟结果得出最优灌溉策略。最后比较2012-2013年揉谷试验区、2013-2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率。【结果】在冬小麦冠层覆盖度方面,AquaCrop模型模拟的冠层覆盖度和实测值之间的决定系数（R²）与均方根误差（RMSE）分别为0.464和8.0%。在冬小麦生物量模拟方面,AquaCrop模型模拟的生物量和实测值之间的R²和RMSE分别为0.889和1.622 t·hm^-2。在冬小麦产量模拟方面,AquaCrop模型模拟的产量与实测产量之间的RMSE为0.377 t·hm^-2。2013年为干旱年份,在播种后第77天进行冬灌并且在播种后第172天的拔节期再进行灌溉的两种情景获得最大的生物量;在播种后第77天进行冬灌、播种后第172天拔节期和播种后第200天抽穗期再分别灌溉,小麦产量最高,达到6.451 t·hm^-2。2012-2013年揉谷试验区、2013-2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率分别为1.84、1.69和1.82 kg·m^-3。【结论】AquaCrop模型能够较好地模拟旱区冬小麦的生物量和产量,并且AquaCrop模型模拟的干旱年份下不同灌溉策略的生物量和产量,基本可以说明不同灌溉时间和灌溉次数对冬小麦最终产量的影响。同时说明2012-2013年增加的2次灌溉使干旱年份冬小麦的产量水分利用效率超过正常年份。以上研究符合当地农业生产实际情况,说明AquaCrop模型可以为旱区抗旱保产提供依据。AquaCrop模型具有很好的应用前景,正逐渐成为一个重要的田间决策工具。     

基于IKONOS影像的官司河流域土地利用景观分类与制图

以IKONOS影像为工作底图,在GIS的支持下,对官司河流域土地利用景观类型进行了人工目视解译。结果分析表明,官司河流域土地利用类型主体是耕地,占流域面积的50.88%,这与该流域人口密集、种植程度高密切相关;有林地面积占流域面积的37.43%,说明该流域的森林覆盖率较高,生态环境质量较好;水域面积占流域面积的6.87%,说明流域水资源丰富,生产灌溉条件优越,也使得人类在土地资源上进行的生产活动强度较大。     

新疆渭干河——库车河三角洲绿洲土地覆被变化及驱动力分析

[目的]监测渭库绿洲1989,2001和2007年的土地覆被变化情况,进而分析土地覆被变化数量和结构及其驱动力.[方法]选择盐渍化比较严重的渭干河-库车河三角绿洲(简称渭库绿洲)地区为研究区域,从土地覆被/覆被变化的角度出发,结合当地的遥感和地理信息数据,利用遥感技术,对渭库绿洲1989,2001和2007年的土地覆被变化进行了监测.[结果]各土地覆被类型从数量和结构上都发生了较大变化.[结论]近十几年来随着研究区域经济的发展,人口的增加,用地需求量增加使得土地资源大规模开发进而使林地等自然覆被减少,农业用地增加.开垦后由于灌溉不科学,盐渍化加重,因而土地盐溃化成了该地区目前绿洲农业生产发展的最大问题之一[1].     

潮河上游土地利用/覆被变化对年径流影响模拟

该文以北京潮河密云水库上游流域为研究对象,分析了1961—2000年期间降雨、径流以及土地利用和覆被变化情况,利用一个集总式的水文模型(IHACRES模型)模拟土地利用和覆被变化对年径流的影响。结果表明,40年来,潮河上游流域降雨--径流的演变过程可划分为3个阶段:1961—1978年(第一阶段)、1979—1993年(第二阶段)、1994—2000年(第三阶段)。相对第1阶段而言,第2和第3阶段流域降雨的产流能力总体上呈减少趋势。20世纪80年代末以来,流域内土地利用和覆被变化比较明显,主要变化趋势是林地面积持续增加,耕地、草地及未利用土地向林地的转换构成了土地覆被变化的主导过程,成为影响流域年径流的主要因子。第2阶段,耕地和林地的面积分别增长了7.47%和7.78%,流域内水库和塘坝等水利设施的修建及大规模利用也发生在这一阶段;第3阶段,土地利用和覆被变化主要表现为林地面积的大幅度增加(11.81%)。利用IHACRES模型模拟了第2和第3阶段的"基准年径流",通过对比实测年径流和基准年径流的差异,得出了土地利用和覆被变化减少了流域年径流的结论。其中第2阶段土地利用和覆被变化的影响程度为27.76%,第3阶段为26.15%。     

MODIS数据在河南省耕地雪盖监测中的应用

[目的]探讨利用MODIS数据监测河南省耕地雪盖的可行性,为减灾抗灾提供技术支持.[方法]利用多天的MODIS数据,通过计算归一化差分积雪指数,结合第2、4波段的波谱信息及植被指数,将雪、云与其他地物分开,再结合MODIS的云掩膜数据去除云的影响,实现雪盖的提取.[结果]2008年1月16、29、31日耕地积雪覆盖面积分别占全省耕地面积的13.04%、68.43%和65.23%,主要集中分布在黄河以南粮食主产区,且呈由西向东逐渐推移发展趋势.[结论]在基础地理信息数据辅助下,利用MODIS数据进行大面积雪情监测是可行的,监测结果得到地面调查支持,可进行业务化运作.将遥感监测结果和基础地理信息数据相结合,进行各种专题图的制作,可为减灾抗灾提供技术支持.