祁连山国家级自然保护区土地利用时空变化及与气候因子关系研究

土地利用类型变化是植被变化最直接的表现形式。祁连山是我国西部地区重要的水源涵养区,生态环境比较脆弱,研究区域内土地利用时空变化对区域生态环境保护具有重要意义。本文基于2000—2018年土地利用类型数据,分析祁连山土地利用时空变化特征及影响因子。结果表明：草地、林地、未利用地是研究区主要的土地利用类型,耕地、城乡、工矿居民用地、水域面积较小;2000—2018年间祁连山范围内草地、林地、水域面积增加,未利用地面积减少,且2005—2010年期间土地利用类型变化最为明显;2000—2018年期间祁连山区域草地覆盖度增加,中、高覆盖草地面积增加,低覆盖草地面积较少;2000—2018年土地利用类型变化主要发生在祁连山西部地区,主要为草地与未利用地之间的相互转化。草地变化受降水、相对湿度的影响较大。     

基于生态服务价值的农牧交错区土地利用变化对环境影响的评价—以内蒙古太仆寺旗为例

综合运用3S技术和实地调查的方法,对太仆寺旗1986—2009年间的土地利用变化情况进行分析,探讨土地利用变化背景下生态服务价值量的变化,以及土地利用变化对生态环境产生的影响。结果表明：1986—2009年,研究区林地和建设用地面积有所增加,其中林地面积增长速度最快;而耕地、草地和水域面积均有所减少。土地利用变化引起了生态环境的改变,对生态服务价值也产生了一定的影响。研究时段内生态服务价值呈上升的趋势。从不同土地利用类型来看,林地的生态服务价值增长最快,对总的生态服务价值贡献最大;从各单项服务功能价值来看,气体调节、气候调节、土壤形成与保护、生物多样性保护、原材料及娱乐文化功能价值持续增加,主要得益于退耕还林（草）政策的实施。2000年以来,研究区植被状况得到了明显改善,但区域所面临的土地退化和干旱缺水等主要生态问题还未得到根本解决,生态服务功能还未完全改善和恢复。在今后的生态环境建设中,应该结合研究区的实际情况,综合考虑各种因素,对土地资源进行合理的配置。     

青海省土地利用变化及其社会经济驱动因素分析

青海省是我国重要的生态安全屏障和水源涵养区,也是生态系统脆弱区和敏感区,极易受到人为活动的干扰,探究其土地利用变化特征及驱动力对于青海省土地资源的合理规划管理和生态环境保护至关重要。本研究基于1980-2018年8个时期的土地利用遥感影像解译数据,采用土地利用动态度指数、转移矩阵和土地利用程度综合指数分析方法,揭示青海各土地利用类型变化程度及空间迁移,并进一步分析土地利用/覆盖类型与23种主要社会经济指标之间的关系。结果表明：城乡建设用地是青海省年变化率最大的土地利用类型,且整体上呈现出变化程度愈加剧烈的趋势,在1990-1995年和2015-2018年面积下降,而在1995-2015年5个时段面积不断增加。青海省6种土地利用类型在2015-2018年和2000-2005年时期变化较为剧烈,其中草地和未利用土地是土地利用变化最明显的类型,两者之间互相转换也较为活跃。整体上,综合土地利用动态度呈现递增的趋势,表明研究时期内青海省土地利用朝着愈加活跃的方向发展。土地利用程度综合指数分析指出,青海省在研究时期内朝向城镇聚落发展的方向发展。人口、GDP、建筑业、工业等社会经济发展以及土地管理政...     

近10年石羊河流域水资源与生态环境遥感监测

在气候变暖的大背景下,石羊河生态环境发生了很大变化。针对流域生态环境的定量监测策略及关键技术,提出石羊河流域尺度的植被覆盖、水库面积、积雪面积等要素因子的快速监测方法,并具体通过实际监测水库蓄水前后面积、植被覆盖时空变化、积雪分布特征,分析石羊河流域生态环境。研究发现：1997-2006年,整个祁连山区域冰川积雪面积呈多波形变化,有线性增加趋势。其中,祁连山东段（石羊河流域上游）和中段积雪面积呈减少趋势,西段呈增加趋势。石羊河流域植被总面积整体上呈持续减少趋势,其中稀疏植被和茂密植被退化最严重,适中植被面积变化不大。红崖山水库面积基本呈增加趋势,最大值出现在2005年,是19.35 km2;最小值出现在2001年,为7.4 km2。     

毛乌素沙地1990-2014年景观格局变化及驱动力

土地利用的改变受自然环境和人类活动影响,土地利用变化又会影响景观格局,本研究应用3S技术和景观指数相结合的方法,分析了毛乌素沙地1990、1995、2002、2008、2014年25年来土地利用动态过程与景观格局变化,并选取自然和人类活动等10个因子分析了其变化驱动力.结果显示,25年来固定沙地面积增加7.5%,半固定沙地增加3.8%,流动沙地减少42.95%,农田面积增加4.6%,低湿地和水体面积基本不变,城建用地面积增加.其中,增加的固定沙地主要由半固定沙地和流动沙地转变而来;增加的半固定沙地主要由流动沙地和固定沙地转变而来;减少的流动沙地主要转为固定沙地和半固定沙地.景观结构趋于复杂,类型斑块数增加,平均斑块面积减小,破碎度上升,呈现破碎化态势.各类型斑块数和分离度变化非常显著.研究区土地利用和景观格局变化主要是人为活动中的农牧民人均纯收入、人口、GDP和农林牧总产值因素所致,气候因素贡献不是很大.     

2000—2020年云南省植被时空变化及影响因素分析

为揭示云南省植被动态变化及其对自然因素和人类活动因素的响应，本研究基于2000—2020年归一化差异植被指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)、自然因子和人类活动因子数据集，采用Theil-Sen趋势分析法和Mann-Kendall检验分析了云南省NDVI时空变化特征，结合地理探测器探究了不同时期NDVI空间分异的驱动力，并探讨了主导因子对NDVI变化的影响。结果表明：空间分布上，云南省植被覆盖呈现西南高，东北低的空间分布格局。时间变化上，2000—2020年NDVI上升的区域面积占比为83.15%,而NDVI下降的区域面积占比为16.85%。NDVI空间分异的主要影响因子为土地利用类型、降雨量和相对湿度，其中土地利用类型解释力最高，远高于其他因子。土地利用类型的转变对NDVI变化具有显著影响，林业生态工程的实施增加了林地面积，改善了区域植被，对NDVI上升起到了积极作用；而建筑用地扩张，破坏了区域植被，导致NDVI降低。本研究为云南省未来生态规划策略的制定提供了科学依据。     

近25年青海湖流域土地利用变化及其生态系统稳定性评价——以刚察县为例

青海湖流域位于青藏高原高寒区,是全球生态变化的敏感地区之一。在3S技术的基础上,利用土地利用转移矩阵,土地利用动态度模型全面揭示研究区25年的LUCC时空变化特征,并借鉴已构建的景观弹性度指数分析了研究区的景观生态系统稳定性。结果表明,1977~2000年青海湖流域刚察县土地利用类型已经发生了较大变化：生态用地数量逐渐减少,生产用地、退化土地面积不断增加;县内1987~2000年冰川及永久积雪面积减少速率显著上升达7.7%,而裸岩沙地面积增加速率显著上升达0.41%,其他主要类型土地面积变化速率不断减缓;从1977~2000年,刚察县景观弹性度持续增加,维持景观稳定性的能力相对较高,生态系统健康状态也较高。     

1990-2018年新疆“三生”用地时空变化特征及其碳排放效应

基于新疆地区1990、2000、2010和2018年四期土地利用遥感监测数据和能源消耗数据,通过土地利用变化动态指数分析近30年来新疆地区“三生”用地类型的变化强度,研究其格局转变;利用碳排放计算模型,对研究区土地利用的碳排放量和碳排放强度进行核算,定量分析土地利用转移类型引起的碳效应变化。以期为新疆地区土地利用结构与空间配置进行科学规划与管理、为低碳优化提供参考。结果表明:1)研究区生活生产用地和生产生态用地面积增长率较快,动态度较大,生态生产用地和生态用地面积整体呈减少态势。用地的动态变化主要发生在2000-2010年。2)生活生产用地作为碳排放最主要碳源,碳排放量增长14 231.66万t,其在2000-2010年间年增长率最大;碳汇方面主要为生态生产用地碳吸收量下降99.80万t。3)生活生产用地碳排放强度由期初的4 207.90t·km^-2上升到期末的18 423.55t·km^-2,其余3类用地碳排放/碳吸收强度变动较小。4)生态用地主要转入生产生态用地和生活生产用地,引起的碳排放增加量为4 960.79万t;生产生态用地主要转入生...     

若尔盖湿地地气界面特征参数与退化特征

通过对若尔盖瓦切湿地在不同植被盖度、不同地形条件下进行了地气界面热通量的测试研究。数据表明：同一类型湿地、同一气候条件下随着植被盖度变化,不同地形条件的热通量变化趋势为：坡地〉平地〉洼地;同一类型湿地、同一气候条件、同一地形随着植被盖度变化,不同地形条件的热通量变化为：随着植被盖度下降其热通量逐渐上升;同一类型湿地、同一气候条件、随着植被盖度变化,不同地形条件的热通量变化为：坡地在植被盖度30％附近其热通量有显著升高的以突变区;平地、洼地该突变区不十分明显。数据提示：在湿地退化过程中要密切注意坡地植被盖度下降到30％的危险临界点。     

基于3S技术的荒漠绿洲土地利用/土地覆被变化特征——以新疆巴里坤县为例

利用1980年土地覆盖数据,1994年和2008年两期Landsat TM遥感影像资料, 采用3S技术研究了新疆巴里坤哈萨克自治县1980－2008年的土地利用/土地覆被变化的特征。结果表明,在过去的28年内巴里坤县居民及工矿用地、耕地和林地持续增加,水域持续减少,草地先减少后增加,整体增加,未利用地先增加后减少,整体减少。1994－2008年较1980－1994年的土地利用类型综合动态度增加,说明土地利用变化速度加快。气候变暖和各类生态工程是巴里坤土地利用/土地覆被变化的主要驱动因素。     

基于LUCC的甘肃省农牧交错带生态系统服务价值评估及时空演变特征研究

为理清土地利用变化对生态系统服务价值的影响效应，基于甘肃省农牧交错带2000、2010、2020年3个时期的土地利用/覆盖变化（LUCC）数据，运用改进的当量因子定量评估甘肃省农牧交错带生态系统服务价值，结合空间自相关分析法探究各乡镇级单位生态系统服务价值变化的时空格局演变特征。结果显示：1)2000-2020年甘肃省农牧交错带土地利用类型主要以草地、耕地、林地为主，其中，草地、林地和建设用地面积增加，而耕地和湿地面积减少。2)2000-2020年甘肃省农牧交错带生态系统服务总价值增加了11.2358×108元，调节服务在各时期占主导地位，水文调节和气候调节生态系统服务价值较大，草地和林地在维持水文调节和气候调节服务价值方面作用重大，是维持甘肃省农牧交错带生态系统服务总价值的关键土地利用类型。3）地均生态系统服务价值（ESV）呈较强的空间正相关性，在空间上整体表现为显著的集聚分布格局，高值集聚区和低值集聚区的空间演变保持平稳。研究结果可为甘肃省农牧交错带制定科学合理的生态保护政策、建立生态保护修复的长效机制提供科学依据。     

青藏高原退化高寒湿地植被群落结构和土壤养分变化特征

为了给青藏高原地区湿地恢复提供科学依据,在三江源黄河源区选取退化高寒河流湿地,采取空间代替时间的方法,选取不同湿地退化阶段,分析了高寒湿地退化过程中植物群落和土壤理化特征的变化,探究湿地退化的过程。结果表明:土壤呈碱性,土壤pH在各土层中变化趋势不明显,但在0~20 cm土层,退化严重的湿地土壤pH(8.5~9.0)显著高于未退化湿地的土壤pH(8.0)。随着退化程度的加剧,植被高度、盖度、生物量逐渐减少,群落结构趋向复杂;土壤盐分富集层逐渐下移,土壤含水量、全碳含量明显降低,碱解氮含量呈下降趋势,而全磷含量趋于升高,速效磷含量无显著变化。以上研究结果表明土壤含水量的变化是玛多河流湿地退化的首要原因,而退化主要影响群落的高度,随着退化程度的加剧,土壤含水量和全碳含量明显降低,土壤含水量的变化与植被群落结构的变化紧密相关。     

青藏高原东部高寒沼泽湿地动态变化及其驱动因素研究

20世纪中后期以来,在全球气候变化和人类活动的影响下,青藏高原湿地生态系统变的极其敏感和脆弱。运用遥感与地理信息系统技术,以Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像为主要数据源,解译了青藏高原东部甘南和川西北地区1991、2000、2010和2016年4个时期的沼泽湿地;利用转移矩阵和湿地动态度,分析了沼泽湿地的空间变化、转移方向和变化速率;采用景观指数,分析了沼泽湿地景观格局变化;结合气象数据和相关统计资料并利用灰色关联度法,分析了沼泽湿地变化的驱动因素。结果表明:1)研究区沼泽湿地主要分布在东北部,1991-2016年4个时期的面积分别为6739.89、6231.39、5849.59和5649.35 km~2,处于持续减少的状态,26年间面积共减少了1090.54 km~2。2)26年来,研究区沼泽湿地的动态度从-7.54%减小至-3.42%,面积变化速率持续减慢,高寒草地是沼泽湿地转出和转入的主要类型。3)沼泽湿地的斑块数量先增加后减少,斑块密度持续增大,反映了沼泽湿地的破碎程度增高;最大斑块指数先降低后小幅升高,斑块形状指数先升高后小幅下降,反映了沼泽湿地的优势度降低,景观形状趋于复杂化;分离度指数先增大后小幅减小,聚集度持续降低,反映了沼泽湿地从单独紧凑的状态趋向离散化发展。4)人为因素是影响青藏高原东部沼泽湿地面积变化的首要原因,其次受到气候因素的影响,各因子影响力大小依次是牧业生产总值国民生产总值(GDP)人口数量温度蒸发量。沼泽湿地面积与各因子呈明显的负相关关系,面积随牧业生产总值、GDP、人口数量、温度和蒸发量的增加而减小。     

2000年以来甘南植被变化趋势及原因分析

归一化植被指数(NDVI)可表征植被生长状况,利用2000-2014年EOS/MODIS-NDVI及同期气温、降水资料、2000-2012年载畜量资料分析了甘南州植被时空变化及气象因子、人类活动对其影响.结果表明,1)近15年来,甘南整体植被稳定性呈增加趋势,林地稳定性大于草地,植被空间变异主要由草地的空间变化引起.2)15年来甘南州植被整体趋于好转,局部有显著减少趋势(P＜0.05),研究区70％的区域植被呈增加趋势,21％的区域呈恶化趋势,恶化以草地为主,占总恶化面积的75％,主要分布在玛曲、碌曲及迭部.3)植被主要恶化区(玛曲、碌曲和迭部)气温有升高趋势;载畜量舟曲呈显著减少趋势(P＜0.05),其它各县市均呈极显著增加趋势(P＜0.01);载畜量逐年增加,过度放牧是引起甘南州局部植被趋于恶化、空间离散、分布不均的主要原因.     

黑河中上游草地NDVI时空变化规律及其对气候因子的响应分析

植被动态监测以及与气候变化的耦合关系是陆地生态系统研究的热点,而草地NDVI时空动态以及影响其变化的关键气候因子分析,对于草地覆盖变化的动态机理研究具有重要意义。基于遥感和GIS技术,利用黑河流域1999-2007年SPOT-NDVI数据和气象站点数据,分析了黑河中上游草地植被NDVI的时空变化特征以及与气候因子的相关性。结果表明,黑河中上游草地植被NDVI在1999-2007年间呈明显增加趋势;草地植被NDVI增加和减少的面积分别占草地总面积的71.53%和19.43%;增加的区域主要分布在托来山、走廊南山、冷龙岭和河西走廊中段的典型草原和高寒草甸草地,减少的区域主要分布在托勒南山、走廊南山和冷龙岭的荒漠草地向非草地过渡区域;黑河中上游不同草地植被NDVI的年内变化均呈单峰型,7月份达最大值;草地NDVI与气温呈极显著正相关(r=0.942,P<0.01),与降水量呈显著正相关(r=0.922,P<0.05),NDVI与相对湿度呈不显著正相关,与日照时数呈负相关性,并且不同草地类型牧草生长的限制因子不同。近年来伴随西北地区气候向暖湿转型,黑河中上游草地植被覆盖明显增加,气温是影响研究区牧草生长的关键气候因子。     

艾比湖保护区荒漠植被时空过程变化及其植被指数影响因素分析

利用1990-2011年Landsat数据,结合了4个气象站点的年降水量、年均温数据,基于垂直地带性特征和荒漠植被指数对艾比湖保护区的遥感图像进行了专家知识决策树分类。研究了典型绿洲-荒漠交错带的荒漠草地等地物近20年的面积变化、NDVI及其与气候因子的关系。结果表明,1)近20年间植被类型的NDVI值大致呈山前荒漠>荒漠草原>盐生草甸>草本沼泽>荒漠的规律。2)近20年降水量与温度都呈上升趋势,植被NDVI和气温主体呈不显著负相关,与降水主体呈显著正相关。3)研究区在保护区建立前,荒漠植被退化十分严重,荒漠植被面积大量减小,大多向不可用地类转化,保护区建立后的生态环境有了很大改善。可见政府的政策导向对荒漠生态环境具有重要作用。     

干旱区土地利用/覆盖变化与生态环境效应研究——以渭-库绿洲为例

利用ARCGIS和ENVI软件,以2005年、2015年遥感影像Landsat TM/OLI为数据源,得到2期渭库绿洲土地利用/覆被类型图,在空间尺度上将研究区进行土地利用类型分级处理分析土地利用/覆被变化特征,并从时空分布和生态系统服务价值及区域环境质量3个方面进行生态效应研究,通过计算土地利用/覆被类型的面积,从而获得区域环境质量指数,最终建立渭-库绿洲土地利用类型与生态环境之间的变化关系,并对研究区进行生态环境质量动态分析。结果表明2005—2015年期间该地区土地利用变化主要表现为耕地、水体和未利用土地的面积呈现出逐渐减少的趋势,与此相反,草地、林地和盐渍地面积呈增加的趋势;10年间渭-库绿洲的生态系统服务价值从3.90亿元增加到5.50亿元,总价值增加的主要原因是草地和林地面积的增加;渭-库绿洲的区域生态环境质量指数从0.38上升至0.43。生态环境质量在维持着相对平衡的同时,呈现出一种上升态势。本文通过对干旱区土地利用/覆被变化定性定量分析,有助于干旱区生态脆弱区域水资源的合理利用。     

青藏高原退化高寒湿地植被群落结构和土壤养分变化特征

为了给青藏高原地区湿地恢复提供科学依据,在三江源黄河源区选取退化高寒河流湿地,采取空间代替时间的方法,选取不同湿地退化阶段,分析了高寒湿地退化过程中植物群落和土壤理化特征的变化,探究湿地退化的过程。结果表明:土壤呈碱性,土壤pH在各土层中变化趋势不明显,但在0～20 cm土层,退化严重的湿地土壤pH(8.5～9.0)显著高于未退化湿地的土壤pH(8.0)。随着退化程度的加剧,植被高度、盖度、生物量逐渐减少,群落结构趋向复杂;土壤盐分富集层逐渐下移,土壤含水量、全碳含量明显降低,碱解氮含量呈下降趋势,而全磷含量趋于升高,速效磷含量无显著变化。以上研究结果表明土壤含水量的变化是玛多河流湿地退化的首要原因,而退化主要影响群落的高度,随着退化程度的加剧,土壤含水量和全碳含量明显降低,土壤含水量的变化与植被群落结构的变化紧密相关。     

青藏高原东部高寒沼泽湿地动态变化及其驱动因素研究

20世纪中后期以来,在全球气候变化和人类活动的影响下,青藏高原湿地生态系统变的极其敏感和脆弱。运用遥感与地理信息系统技术,以Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像为主要数据源,解译了青藏高原东部甘南和川西北地区1991、2000、2010和2016年4个时期的沼泽湿地;利用转移矩阵和湿地动态度,分析了沼泽湿地的空间变化、转移方向和变化速率;采用景观指数,分析了沼泽湿地景观格局变化;结合气象数据和相关统计资料并利用灰色关联度法,分析了沼泽湿地变化的驱动因素。结果表明: 1)研究区沼泽湿地主要分布在东北部,1991-2016年4个时期的面积分别为6739.89、6231.39、5849.59和5649.35 km²,处于持续减少的状态,26年间面积共减少了1090.54 km²。2)26年来,研究区沼泽湿地的动态度从-7.54%减小至-3.42%,面积变化速率持续减慢,高寒草地是沼泽湿地转出和转入的主要类型。3)沼泽湿地的斑块数量先增加后减少,斑块密度持续增大,反映了沼泽湿地的破碎程度增高;最大斑块指数先降低后小幅升高,斑块形状指数先升高后小幅下降,反映了沼泽湿地的优势度降低,景观形状趋于复杂化;分离度指数先增大后小幅减小,聚集度持续降低,反映了沼泽湿地从单独紧凑的状态趋向离散化发展。4)人为因素是影响青藏高原东部沼泽湿地面积变化的首要原因,其次受到气候因素的影响,各因子影响力大小依次是牧业生产总值>国民生产总值(GDP)>人口数量>温度>蒸发量。沼泽湿地面积与各因子呈明显的负相关关系,面积随牧业生产总值、GDP、人口数量、温度和蒸发量的增加而减小。     

张家口市土地利用和土壤保持功能的变化特征

为评估张家口市近年来土地利用变化对土壤保持功能的影响,基于USLE模型和GIS空间分析方法,对张家口市2005和2015年两个时期的土地利用类型变化和土壤保持功能进行分析。结果表明:1)张家口市的土地利用类型主要由耕地、林地和草地构成,2005–2015年,该区林地、建设用地面积增长,其他地类面积减少,其中林地面积增长最多,主要来源是草地,且与草地之间有双向流动,而耕地面积减少最多,主要转为建设用地;2)不同土地利用类型的土壤保持能力不同,林地的土壤保持能力优于草地。10年间,林地的土壤保持量增加最多,草地的土壤保持强度提高最多,林地和草地的土壤保持量始终占所有地类的50%以上;3) 10年间张家口市的土壤保持能力得到了较大的提高,且与植被覆盖度的增长关系密切,土壤保持总量增加了1.752×10~7 t。所有区(县)的土壤保持量在10年间均有所增长,蔚县增长最多,桥西区增长量最少;4)土壤保持量空间分布大致呈西北低、东南高的趋势,赤城县保持量最多,桥西区保持量最少。坝下河谷区的土壤保持能力远高于坝上高原区,保持总量始终占全市的80%以上,且10年间增加了1.163×107 t。本研究结果对了解张家口市生态工程实施后的土地利用及土壤保持功能变化有重要意义,同时也为今后进一步加强生态保护和制定土壤侵蚀治理方案等提供科学依据。