基于遥感和GIS的陕南地区近20年植被覆盖时空变化特征

植被覆盖是区域生态系统环境变化的重要指标。为了揭示陕南地区植被覆盖变化特征,基于遥感和GIS技术,以Landsat TM遥感影像为主要数据源,对陕南地区1995—2014年近20年间不同植被覆盖等级时间变化特征、空间分布特征和内部转移特征进行了分析。结果表明:(1)近20年的植被覆盖状况良好,整体上以高植被覆盖度(75%)为主,随时间变化高植被覆盖度所占面积呈增加趋势,其他植被覆盖度等级面积呈波动减少;(2)不同植被覆盖等级空间分布特征差异明显。水平方向上,表现为1995—2005年是以中高植被覆盖度(60%~75%)为主,主要分布在汉中市,2005年之后以高植被覆盖度(75%)为主,主要分布在安康市和汉中市。垂直方向上,表现为海拔1 000m的低中山区和高山区以高覆盖度(75%)为主,低山区(500~1 000m)以中等、中高覆盖度(45%~75%)为主,海拔500m的丘陵以低、中低和中等覆盖度(60%)为主,即随海拔升高植被覆盖等级随之增加;(3)近20年不同植被覆盖等级之间变化过程频繁,但植被覆盖整体上呈现"恢复—退化—恢复"的变化趋势,这与陕南地区社会经济发展、生态环境建设与保护以及人类活动等因素密切相关。     

黄土丘陵沟壑区不同侵蚀环境下幼苗库动态变化特征

幼苗是植物生活史中一个不可缺失的阶段,对自然植被恢复起着非常重要的作用。为了探索黄土丘陵沟壑区不同侵蚀环境下幼苗库的动态变化特征,选择5种不同侵蚀环境(阳沟坡、阳峁坡、峁顶、阴峁坡、阴沟坡)下的15个样地,通过野外定点跟踪调查,运用单因素方差分析法对幼苗物种数、幼苗密度、物种多样性进行了分析。结果表明:(1)不同侵蚀环境下幼苗物种数从阴沟坡到阴峁坡、峁顶、阳峁坡、阳沟坡依次减少,且幼苗物种组成存在差异;生长季内不同月份间幼苗物种数呈现先波动性增大后降低的动态变化趋势,最大值出现在9月初。(2)不同侵蚀环境间幼苗密度差异性显著,阴峁坡最大,阳沟坡最小;不同月份间幼苗密度具有明显的先升后降的动态变化特征,最大值出现在7月初,最小值出现在4月初或11月中旬。(3)不同侵蚀环境间阴坡幼苗物种丰富多样,阳坡幼苗物种较为单一;不同月份间幼苗物种多样性指数和丰富度指数呈现出4—9月份逐渐增大至峰值,10月初和11月中旬稍有降低的趋势。     

黄土丘陵沟壑区不同立地条件草本群落物种多样性与生物量研究

以黄土丘陵沟壑区张家河、麻地沟流域草本群落为研究对象,分析物种多样性、地上生物量、枯落物量随立地条件的变化趋势及三者间的相互关系。结果表明,物种数表现为阴梁峁坡>阴沟坡>峁顶>阳梁峁坡>阳沟坡,Margalef指数表现为阴梁峁坡>阴沟坡>阳沟坡>阳梁峁坡>峁顶,物种数和Margalef指数在不同立地条件下有极显著或显著差异;Shannon-Wiener指数与Pielou指数在阳坡由坡下到坡上呈减少趋势,在阴坡由坡下到坡上呈增加趋势,但差异不显著;地上生物量表现为阳沟坡>阴沟坡>阳梁峁坡>阴梁峁坡>峁顶,不同立地条件的差异不显著;枯落物量表现为阳沟坡>阳梁峁坡>峁顶>阴梁峁坡>阴沟坡,阳沟坡分别与阴梁峁坡、阴沟坡差异显著;由于多种因素的综合作用,物种多样性指数、地上生物量、枯落物量相互之间的相关性并未达到显著水平。     

喀斯特高原山地贵阳市2008-2018年土壤侵蚀时空特征与侵蚀热点变化分析

土壤侵蚀/石漠化是喀斯特地区的首要生态问题，是生态文明建设的最大障碍和威胁。研究以典型喀斯特高原山地贵阳市为对象，运用RUSLE模型，采用探索性空间数据分析（ESDA—GIS）的空间自相关和Getis—Ord G_i^*冷热点分析方法，评价了贵阳市2008年、2013年和2018年土壤侵蚀状况，揭示了10年间贵阳市土壤侵蚀空间演变规律和侵蚀热点的分布特征，探析了植被覆盖因子和降雨因子对土壤侵蚀变化的影响。结果表明：（1）2008—2018年贵阳市土壤侵蚀状况得到有效控制，平均土壤侵蚀模数从2008年的819.11 t/（km²·a）降至2018年的70.14 t/（km²·a），现阶段土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主，但2013—2018年土壤侵蚀有恶化趋势；（2）贵阳市土壤侵蚀的空间分布与演化具有明显的空间聚集效应，全局Moran’s I指数介于0.125~0.280，但聚集趋势呈"总体减弱、小幅扩散"的特征；侵蚀热点区主要集中分布在清镇市、花溪区、开阳县和修文县等县区，以及海拔1 200~1 300 m或坡度8°~15°的区域。（3）植被覆盖因子对贵阳市近10年土壤侵蚀面积变化的贡献约74%~92%，是土壤侵蚀变化的主导和控制因子；而降雨侵蚀力因子的贡献仅约为7.5%~26.0%。研究结果可为新时期贵阳市土壤侵蚀/石漠化综合治理、国土空间优化和生态文明城市建设提供重要的科学依据。     

基于RUSLE的陕南地区土壤侵蚀时空变化特征

基于GIS和RS技术,采用遥感影像、DEM数据、土壤类型数据、降雨数据以及植被覆盖和土地利用等数据,运用RUSLE模型,计算并分析了陕南地区1995—2014年近20年土壤侵蚀强度的时空动态变化特征。结果表明:(1)5个时期土壤侵蚀模数分别为787.86t/(km~2·a),1 362.97t/(km~2·a),1 627.75t/(km~2·a),1 684.41t/(km~2·a),1 571.79t/(km~2·a),呈先快速增加后缓慢减小的趋势。土壤侵蚀类型整体上以微度和轻度侵蚀为主,随时间变化微度侵蚀呈降低趋势,其他5个等级侵蚀均呈波动增加趋势;(2)土壤侵蚀较严重的区域主要分布在中部和大巴山的北部,以紫阳县和镇巴县为主,两县平均土壤侵蚀强度分别为2 935.47t/(km~2·a),3 327.45t/(km~2·a),属于中度侵蚀;(3)不同海拔梯度上,土壤侵蚀随海拔升高整体呈先增加后降低的趋势,中山区(800~2 000m)分布面积最广,侵蚀强度大,其次是低山区(500~800m),丘陵和高山区分布面积均较少,侵蚀强度小;(4)不同坡度梯度上,表现出坡度越大,土壤侵蚀越严重的特征,且坡度25°的区域是研究区主要的土壤侵蚀坡度段,是陕南地区土壤侵蚀防治的主要区域。     

延河流域极端暴雨下侵蚀产沙特征野外观测分析

针对黄土高原目前侵蚀环境明显改善条件下能否经受得住极端暴雨事件的考验及可能出现的问题,该文依据在延河6个典型小流域的植被调查及土壤侵蚀监测结果,分析了2013年极端暴雨条件下延河流域不同尺度的侵蚀产沙特征。结果表明,天然乔木(辽东栎和三角槭)植被的平均侵蚀强度1 000 t/km~2,自然灌木植被在1 118.1~1 161.2 t/km~2之间,演替中后期的草本植被在1 245.2~1 827.8 t/km~2之间,而演替中前期的草本植被在3 087.6~4 408.4 t/km~2之间;人工灌木林(2 119.7~2 183.9 t/km~2)比人工乔木林(2 625.7~5 149.6 t/km~2)具有较强的减蚀能力。坡面良好的植被覆盖能有效抵御暴雨侵蚀,小流域坡面平均侵蚀强度基本2 500 t/km~2;但滑坡侵蚀占主导地位,占各小流域侵蚀总量的49.0%~88.5%,特别是距暴雨中心较近流域的南部2个小流域的滑坡侵蚀可达7 290.3和7 424.9 t/km~2左右。不同小流域内有6.4%~18.3%的侵蚀量淤积在沟道里;延河甘谷驿以上不同河段的淤积量为13.2~145.2万t,平均占总侵蚀产沙量的15%。延河甘谷驿控制区的侵蚀产沙强度变化在2 326.7~7 774.4 t/km~2之间,其中强度为5 000~8 000 t/km~2的面积占59.3%。因此,加强沟间地径流蓄排措施,减轻坡面径流下沟对沟坡重力侵蚀的影响,是土壤侵蚀研究与防治中值得重视的问题。     

黄土丘陵沟壑区主要群落地上生物量季节变化及其与土壤水分的关系

为了探讨黄土丘陵沟壑区主要群落地上生物量季节变化及其与土壤水分的关系,选择17个样地8个具有代表性的主要群落,通过野外定点跟踪观测,运用相关分析法对生物量和土壤水分的季节变化及二者之间的关系进行了分析。结果表明:(1)不同植物群落地上生物量具有明显的单峰型季节变异特征,最大值出现在7月或8月份,最小值出现在5月份;(2)土壤水分在土层垂直方向上具有3个明显的分层,0—100cm土壤水分活跃层、100—300cm土壤水分相对活跃层和300—500cm土壤水分相对稳定层,3个层都有规律性的季节变化特征,其中0—100cm土层土壤水分的季节动态变化最为明显,表现为8月份最大,5月或6月份最小;(3)地上生物量的季节变化与土壤水分密切相关,0—100cm土层土壤水分对地上生物量季节变化的影响较为明显,随着土层深度的增加,其影响作用逐渐降低;(4)不同植物群落对土壤水分的消耗作用不同,在植被恢复和重建过程中应因地制宜地选择适宜的物种,以加速整个黄土丘陵沟壑区植被恢复进程。     

基于单窗算法的汉中市近20年城市热岛效应时空特征

以1994年、2000年、2004年、2009年和2015年5期Landsat TM遥感影像为主要数据,采用单窗算法反演汉中市地表温度,并对地表温度进行归一化处理得到汉中市热岛强度分级图,分析汉中市近20 a热岛效应时空变化特征及其与土地利用类型、植被覆盖度之间的关系。结果表明:1）近20 a汉中市城市热岛效应随时间变化呈“先升后降”的变化趋势,1994-2004年为热岛效应的加速期,2004-2015年为减缓期。2）不同热岛强度的空间分布特征差异明显。1994-2005年强绿岛区和绿岛区主要分布在汉中市北部的山林地区;强热岛区和热岛区主要分布在西南部的中心城区。3）不同热岛强度对应的不同土地利用类型存在差异。强绿岛区和绿岛区主要分布在汉中市北部山区的林地和耕地。正常区主要集中在汉中市近郊的农用地与草地,同时也包含市区周边的零散村镇居民地。热岛区和强热岛区主要分布在中心城区的建筑用地。4）植被覆盖度与城市地表温度呈显著负相关关系,植被覆盖度每增加10%,地表温度平均下降约1.1℃。可见,增加城市植被覆盖度,合理利用城市裸地和布局城市建筑用地,可以缓解城市热岛效应。     

黄土丘陵沟壑区不同侵蚀环境下幼苗库及其与地上植被的关系

幼苗是植物生活史中一个不可缺失的阶段,对自然植被恢复起着非常重要的作用。为了探索黄土丘陵沟壑区不同侵蚀环境下幼苗库特征及其与地上植被的关系,选择不同植被带的3个典型小流域,通过野外样方调查,运用单因素方差分析法对幼苗密度、物种多样性以及幼苗与地上植被的物种相似性进行分析。结果表明,1)调查共记录幼苗75种,分属25科,地上植被105种,分属29科,主要由菊科、禾本科和豆科构成,且以旱生和中旱生的多年生草本为主;2)不同侵蚀环境下幼苗密度和物种多样性指数呈现不同差异。不同植被带上,森林草原带和草原带大于森林带。同一植被带上,森林带幼苗密度是峁顶>阴坡>阳坡,多样性指数是梁/峁坡>沟坡;草原带二者在不同侵蚀环境下均无显著差异;而森林草原带表现为阴坡尤其是阴沟坡幼苗密度较大,物种较为丰富;3)侵蚀环境不同对幼苗与地上植被物种相似性无显著影响,3个流域草本植被的相似性系数均值都在0.5以下,表现出较小的相似性。可见,黄土丘陵沟壑区立地环境条件差,幼苗不易存活和建植。     

1951-2010年汉中市气温变化特征分析

气温变化特征是全球气候变化研究中的一个至关重要的问题.我国地域辽阔,受地形及季风影响,各地区气温变化及各季节气温变化趋势各异.采用1951-2010年逐日及年平均气温数据作为基础资料,运用气候倾向率、滑动平均法、MK趋势检验和突变分析方法对汉中市年均气温和各季节气温的变化特征进行分析.结果表明:(1)汉中市近60年来年平均气温呈上升趋势,气温倾向率为0.18℃/10 a,并经历冷暖两个时期,20世纪90年代中期之前为偏冷期,之后为偏暖期;(2)年平均气温的年代际变化表现出"平缓上升—下降—显著上升"的趋势,且存在明显的突变点,突变时间为1999年,突变后年平均气温比突变前高0.9℃;(3)汉中市四季平均气温在20世纪90年代开始明显增温,且高于各季节平均气温.冬春两季增温明显,秋季次之,夏季最小,但增温速率均小于全国同期水平;(4)冬春两季平均气温在近60年间存在明显的突变点,突变时间分别为1999年和1997年,但夏秋两季没有出现明显的突变.