黄土丘陵小流域景观空间格局动态分析——以固原市上黄试区为例

 为黄土高原土地资源合理利用及区域可持续发展提供参考,以上黄试区为例,在地理信息系统支持下获得计算景观多样性的有关参数,选取斑块大小及数量、分维数、斑块伸长指数、多样性、优势度、均匀度和破碎度等指标,对黄土丘陵小流域10年来景观多样性动态变化进行分析。结果显示:1995—2004年,该试区总斑块数增加了6个,斑块变化明显的主要表现为:坡耕地及天然草地斑块分别减少19个和12个,人工草地斑块及梯田分别增加15个和9个;平均斑块面积及平均斑块周长分别下降了0.14hm2和185.36m2;梯田、天然草地、疏林地、园地及居民点用地分维数,都有不同程度的下降,而坡耕地、人工草地、灌木林地及未利用地景观的分维数有所上升,水浇地、川台地、乔木林地、水域景观分维数保持不变;上黄试区景观异质性特征表现为:均匀度指数下降5.86,景观破碎度指数上升0.002,人为干扰度增加1.95,景观类型多样性指数下降0.25,优势度指数上升0.25。目前,试区从耕地及草地为主的景观生态系统,转变为以林地和草地景观为主的高度异质化的景观生态系统,人类活动的干预,是驱动该试区景观空间格局变化的主要驱动因素。     

低碳土地利用模式研究

人类活动及其碳排放强度与土地利用方式密切相关,探索低碳的土地利用规模、结构和方式,能在很大程度上降低土地利用碳排放的速率,并为面向低碳经济的土地利用规划和布局提供参考.本文结合国内外低碳经济和低碳土地利用的研究背景和实践,分析了不同土地利用方式的碳排放效应;从低碳土地利用原则、模式和对策、目标三个方面构建了低碳土地利用模式研究的理论框架,重点从土地利用结构、规模、方式和布局等方面提出了低碳土地利用的模式和对策建议,并着重分析了低碳循环性农业、紧凑型城市和生态工业园等三种低碳土地利用布局方式;最后提出了低碳土地利用研究的未来趋势,即区域低碳土地利用路径的差异研究、编制低碳土地利用规划、低碳国土实验区的开发和建设、低碳土地利用综合效益评价等.     

黄丘区野外坡面土壤水分变化对次降雨过程的响应

土壤水分的垂直变化与空间变异特征对坡面降雨入渗和产流过程有重要影响。为了研究黄丘区降雨-土壤水分响应关系,在天水罗玉沟流域建立野外坡面小区,利用野外水分动态观测和人工模拟降雨试验,研究天然状态和90 mm/h降雨强度下的土壤水分变化规律。结果表明:天然状态下,土壤剖面土壤水分的垂直变化可以划分为速变层(0~20 cm)、活跃层(20~30 cm)、次活跃层(30~40 cm)和相对稳定层(40~100 cm),土壤水分的垂向分布存在分层现象,坡向分布存在显著的坡位差异(P0.05)。降雨过程中,降雨能明显增强土壤水分的活跃性,主要表现在0~30 cm土层范围内,随土层深度的增加,降雨对土壤水分活跃程度的影响逐渐减弱。0~30 cm土层土壤水分随降雨时间变化表现为3段式,即快速上升期、稳定期、略微下降期,深层次土壤水分在垂向的变化中表现为不均匀性,存在梯度性差异;除0~30 cm土层外,降雨仅增加各土层中的土壤水分,对各层间土壤水分在整体土层范围中土壤水分的占比影响较小,雨中坡位间土壤水分的分布差异更为显著(P0.01)。随着0~30 cm土层的土壤水分含水率的增加,产流速率呈增加并趋于稳定的趋势,产沙速率的变化趋势为产沙量达到高峰后逐渐减小并趋于稳定。     

农村生态环境指标体系的构建与评价

农村生态环境系统是复杂的系统,是一个多属性、多层次的子组织系统,它的影响因素包括自然因素、经济因素和社会因素。利用层次分析法,构建了三层农村生态环境评价指标体系,给出各指标评价的标准值,利用主成分分析法计算指标的权重,给出了各指标的计算方法;设计了一个五级分级标准,并给出相应的分级评语,用以评价农村地区的生态化程度。以新密市为例,评价各乡镇的生态化程度,利用评价结果,探讨了各乡镇提高生态化程度的方向。     

黄土丘陵区的土地利用变化及其生态风险

[目的]探讨土地利用方式对生态风险的影响,为黄土丘陵区生态保护与土地利用决策提供一定依据。[方法]通过构建土地利用方式决策分析模型及土地利用生态风险指数,分析了上黄试区不同时期土地利用方式决策模式及其生态风险演变特征。[结果]研究初期,上黄试区土地利用方式模式表现为耗损型,生态风险呈现较高风险态势。1982—2000年,上黄试区通过开展基本农田建设、加强农业生产管理、发展庭园经济等措施,提高了土地的生产能力,土地利用方式由耗损型逐步转变到半集约型,生态风险也由较高风险过渡到中风险态势。2000—2010年,在国家退耕还林还草政策的推动下,土地利用方式由半集约型转变为集约型,生态风险也由中风险转变为较低风险。[结论]科技因素是推动土地利用方式决策与生态风险转变的关键,而政策因素是必要的补充。     

基于人工神经网络的农户经济收入预测研究

研究了利用误差反向传播人工神经网络(BP网络)的多变量综合预测问题,并以研究上黄试区民户经济收入为背景,建立了相应的多变量综合预测BP模型.预测结果表明:农户经济收入神经网络模型预测精度较高,开辟了农户经济收入预测的有效途径.     

小尺度土地利用/覆被变化驱动力研究

进入90年代以来，随着全球人口、资源与环境问题的日益突出，土地利用／土地覆被变化（LUCC）研究已成为国际上全球变化研究的前沿与热点课题。土地利用变化研究涉及多个时空尺度，目前正由全球性研究转向针对性的区域性研究，典型区域的小尺度研究是其研究的一个重要方面。以黄土丘陵区小流域上黄试区为例，对该试区22年来的土地利用变化驱动力进行了分析。结果表明人口增长因素及政策因素是该试区土地利用／覆被变化的主要的驱动力。     

河南省坡耕地现状调查与分析

坡耕地是耕地资源的重要组成部分,有着巨大的资源利用潜力。采用专题调查方法,通过构建坡耕地坡度特征指数等分析方法,对河南省坡耕地现状进行了定量分析,结果表明:2010年,河南省坡耕地面积达到789 630.22 hm2,占调查区域耕地总面积的23.15%,坡耕地坡度特征指数为0.21,坡耕地总体坡度较缓,坡耕地总体治理度39.99%,治理水平相对较低,坡耕地亟待治理。基于坡耕地分布及结构的区域性差异,未来坡耕地治理的难度也具有区域性差异。     

黄土丘陵区坡耕地依存度指数动态分析

坡耕地利用是黄土丘陵区水土流失的直接原因,也是这一地区长期以来为了生存和发展的艰难抉择,退耕政策实施后,当地农户对坡耕地的依赖性是否发生了根本性的变化,是退耕成果是否能够巩固的关键.以固原市上黄生态试区为例,根据该试区“六五”时期至“十一五”时期调查资料,通过构建坡耕地依存度指数分析方法,对上黄试区不同时期坡耕地依存度指数进行了动态分析,结果表明:坡耕地粮食依存度指数在治理前达到0.8,治理后期为0.51,退耕期坡耕地粮食依存度指数显著降低,“十一五”末期,坡耕地粮食依存度指数仅为0.09;坡耕地经济依存度指数在治理期间呈波动态势,其值介于0.26～0.36之间,粮食价格和粮食单产是其波动的主要原因.退耕后,坡耕地经济依存度指数明显下降,“十五”时期和“十一五”时期,坡耕地经济依存度指数分别仅为0.11和0.09,在这其中,政策贡献率分别达到91.97％和91.96％.上述结论说明,上黄试区坡耕地在整个研究期间,特别是退耕期,由于耕地集约度水平的提高,以及农户农业系统外收益的提升,当地农户对坡耕地的依赖程度也随之大大降低,农户对坡坡耕地的投入是一种越来越不经济的行为,退耕坡耕地复耕的可能性大大降低.     

复合侵蚀作用下砒砂岩坡面侵蚀泥沙颗粒特征

明晰砒砂岩坡面侵蚀泥沙颗粒输移特征是研究黄河泥沙淤积问题的关键。采用水力、风力、冻融复合侵蚀实体模拟技术,研究在35°坡度和110 mm/h雨强条件下单一水蚀、冻融+水蚀、冻融+风蚀+水蚀3组不同侵蚀动力复合作用下,砒砂岩坡面侵蚀泥沙颗粒变化特征。结果表明:砒砂岩坡面在单一水蚀作用下以整体侵蚀为主,侵蚀泥沙颗粒变化稳定;冻融+水蚀作用下粗颗粒产出明显,冻融作用对粗颗粒的影响凸显;冻融+风蚀+水蚀作用下坡面稳定性最差,侵蚀泥沙颗粒变化最剧烈。复合侵蚀作用下坡面侵蚀过程以搬运粒径较大的泥沙颗粒为主;各粒级侵蚀泥沙颗粒随侵蚀动力的增加起伏变化剧烈。