喀斯特石漠化区植被演替过程中土壤质量研究——以广西都安澄江小流域为例

采用空间序列代替时间序列的方法,研究喀斯特石漠化区植被演替过程中土壤质量变化特征。以广西都安澄江小流域为例,选取4个植物演替阶段,即乔木、灌丛、灌草丛、草丛的典型样地,对该地区土壤理化性质进行分析,研究植被演替对土壤质量特征的影响。结果表明：在石漠化地区植被演替过程中,土壤含水量、pH值、有机质、氮、磷、钾等含量均有一定程度的下降。导致这一变化的主要原因是植被生长情况、土壤养分积累能力等。     

皇甫川流域生态系统生产力时空特征分析

利用1961～2010年皇甫川流域主要气候要素数据和1979～2000年准格尔旗统计数据,采用净初级生产力（NPP）计算模型和数理统计方法,分析了该流域陆地植被NPP和农业生态系统生产功能（粮食生产）的时空特征。研究表明：①1961～2010年皇甫川流域NPP的总体变化趋势不明显,但年际变化显著。各乡镇NPP动态变化一致,且年际变化显著。流域NPP空间差异明显,东南部较高、西北部相对较低,与降水量的空间分布一致。②1979～2000年皇甫川流域各乡镇粮食单产增长趋势明显,且年际波动显著,在有些年份降水量对粮食单产的影响是决定性的。粮食单产空间差异明显,北部高,东南部居中,西部低。③皇甫川流域NPP和粮食单产的时间相关性较为显著,而空间相关性不明显。这与NPP主要受自然条件影响,而粮食生产受到自然条件、农业政策和科技投入等综合影响有关。     

基于CA-Markov模型的乌梁素海地区苗八流域土地利用变化及预测

以乌梁素海苗八流域为研究区,基于1986—2008年的土地利用数据,利用时间加权数学平均法构建土地利用空间转移概率矩阵,应用CA-Markov模型探索流域土地利用空间格局变化规律。结果表明,CA-Markov模型在苗八流域的最佳模拟尺度为5 m,模拟精度较高。时间加权数学平均方法运用于土地利用变化转移矩阵的构建能够帮助CA-Markov模型准确模拟流域的土地利用空间格局变化。在此基础上,还对本流域未来40年的土地利用空间格局进行了模拟预测。结果显示,苗八流域未来40年内土地利用空间格局变化趋势与研究期间相同。     

漓江流域土地利用/覆被变化及其对生态环境效益的影响分析

以1991年、1998年和2006年3期遥感影像数据为基础,采用土地利用转移矩阵、动态度、利用度和生态环境效益指数模型,研究了漓江流域1991年以来的土地利用变化及其对生态环境效益的影响。结果表明,漓江流域土地利用/覆被于1991～2006年间发生了较大变化,变化的总体趋势为林地、耕地、草地和水域面积减少,并转化为园地、未利用地和建设用地;1991年以来,漓江流域未利用地、建设用地和园地的正向变化速度较大,而林地和草地的负向变化速度较大。漓江流域土地利用综合变化速率呈现增加趋势;土地利用度变化呈现波动特征;漓江流域土地利用/覆被变化的主要人文驱动力为经济因素、政策因素等方面;1991～2006年间土地利用变化降低了漓江流域的生态环境效益,林地向园地的转化及耕地向建设用地的转化是区域生态环境效益下降的主要原因。     

喀斯特小流域不同土地利用方式土壤物理性状分析

以广西都安澄江喀斯特小流域为研究单元,分析了流域不同土地利用方式下土壤主要物理性质的变化。结果表明:随着自然林地向灌丛地、灌草丛地、草地、人工林地、梯化旱地、旱地、坡耕地转变,土壤容重、pH呈增加趋势,而土壤含水量、土壤总孔隙度、电导率逐渐降低。土壤电导率对不同土地利用方式的响应程度最强烈,土壤容重、含水量和总孔隙度的响应程度居中,pH最小。在不同土地利用方式下,土壤总孔隙度、含水量、电导率及pH的变化均与土壤容重的变化有关。随着土壤容重的增加,总孔隙度和含水量均减少,电导率降低,而pH升高。综合分析土壤物理性质各项主要指标,发现自然林地土壤物理性质最优,灌丛地、灌草丛地、草地、人工林地、退耕地的土壤物理性质次之,梯化旱地、旱地、坡耕地最差。     

近50年来玛纳斯河流域气候变化对可利用降水量的影响

选择1961～2009年逐月降水和温度资料,计算出玛纳斯河流域年平均蒸发量及可利用降水量。在详细分析了近50年来玛纳斯河流域降水、气温、蒸发及可利用降水量变化特征的基础上,采用灰色预测分析法对降水、气温和可利用降水量进行了模拟,并对未来5年上述要素进行了预测。结果表明,近50年来玛纳斯河流域温度、降水和可利用降水量变化基本呈上升趋势,而蒸发量则呈现出下降的变化特征。建立灰色预测GM(1,1)模型对玛纳斯河流域2010～2014年的年降水、气温及可利用降水量进行预测,发现今后5年该流域温度将继续升高,而降水量和可利用降水量将出现减少的趋势。因此,为保证水资源能满足该绿洲干旱区可持续发展的要求,必须合理规划,注重水资源的保护和合理利用。     

基于阈值分析法的江淮流域汛期极端强降水变化特征分析

利用1951～2004年江淮流域91个测站汛期(5～9月)的逐日降水资料,采用阈值分析方法来确定强降水的阈值,对强降水阈值和日数的空间分布特征进行分析。结果表明,江淮流域中西部地区强降水阈值总体呈南高北低的分布特征,东部地区呈南高-中低-北高的分布特征;54年间江淮流域有4个年际变化突出的区域;强降水日数总体上呈南高北低的趋势,且54年的年际变化不明显。     

喀斯特县域土地利用结构信息熵时空变化分析——以广西都安为例

基于信息熵理论,利用喀斯特典型县域都安县1977年航片数据以及1988、1999和2005年遥感影像数据,分析了都安县1977—2005年土地利用结构信息熵的时空变化特征。结果表明：1977—2005年都安喀斯特土地利用结构信息熵呈现先增加后减小再增加的变化态势,熵值的变化与先天脆弱的喀斯特地质-生态背景密切相关,经济发展、人口增长和政策等因素是都安喀斯特土地利用结构信息熵时序变化的直接动因。都安喀斯特土地利用结构信息熵在空间上存在明显差异,这种差异是各乡镇地形地貌、水文地质等自然生态环境因素以及区位条件、经济发展水平等社会经济因素综合作用的结果。     

基于土地利用变化的鄱阳湖流域生态风险评价

以鄱阳湖流域为研究对象,利用2000年、2005年、2010年、2015年4期遥感影像,分析了2000—2015年鄱阳湖流域的土地利用演变特征;根据景观生态学原理,构建土地利用生态风险评价模型,并借助地统计学、空间自相关、GIS技术等分析方法,对鄱阳湖流域土地利用变化情景下的生态风险进行评价。结果表明:鄱阳湖流域生态风险显现出逐步向高风险发展的趋势。高风险区主要集中在北部南昌市、鄱阳湖附近,南部生态风险较低,形成"北高南低"的局面。空间自相关分析结果显示高值-高值(H-H)聚集区集中分布于高风险区附近,低值-低值(L-L)聚集区主要分布于研究区边界。     

1998—2009年洞里萨湖流域湿地时空变化特征研究

以洞里萨湖流域湿地为研究区,利用1988年、1991年、1995年、2005年、2007年、2009年6期Landsat TM影像数据,采用全局空间自相关和空间转移矩阵,对洞里萨湖流域湿地格局变化进行研究。结果表明:洞里萨湖流域湿度指数的全局Moran’s I值为0.789～0.831(P0.01),呈显著的正空间自相关,但空间集聚程度呈现下降趋势,降速为每年0.52%。6个时期洞里萨湖流域湿度指数呈现下降趋势,降速为每年0.02%,其中2007年全区湿度指数最低。在空间上,湿度指数由内向外呈现"高—低—高"的分布特征,植被性湿地从1988年的18 580.21 km2减少为2009年的18 435.24 km2,非植被性湿地从1988年的3 739.64 km2减少为2009年的3 510.50 km2,洞里萨湖流域大面积的植被砍伐对1998—2009年湿地面积的减少有重要影响。该研究可为洞里萨湖流域湿地资源的可持续发展提供参考。     

基于CLUE-S的香溪河土地利用变化预测与总磷污染负荷分析

本研究旨在比较不同土地利用数量预测方法的适用性,并结合空间分布预测模型对香溪河流域未来的土地利用进行预测,以期为该区域的土地利用规划提供决策支持,有效控制总磷污染负荷的产生。结合土地利用数量预测的3种算法(线性外推法、马尔科夫链模型以及遗传算法)与空间预测模型CLUE-S(Conversion of land use and its effect at small regional extent),对流域内的土地利用变化进行预测,通过输出系数法对流域内的总磷污染负荷进行估算。结果表明,基于线性外推与马尔科夫链两种无约束预测模型,2020年流域内林地面积将比2010年减少约1%,绝大多数林地转变为水田与旱地,且大多发生在流域中部坡度较平缓区域。而基于存在自然社会经济约束条件的遗传算法优化情景下,水田面积减少1060 hm2、旱地面积减少3370 hm2,其面积主要转化为林地,且大多发生在流域高海拔、较陡峭的北部区域。基于输出系数法分析得到的流域内总磷污染负荷在线性外推与马尔科夫链预测情景下相比于2010年均有所增加,分别增加11 000 kg和8000 kg,而在遗传算法情景下,总磷负荷相比于2010年减少约24 000kg。空间分布上,在线性外推与马尔科夫链情景下增加的负荷主要位于流域中部区域,而在遗传算法情景下流域北部区域总磷负荷减少量最为明显。研究结果表明,遗传算法在土地利用优化预测方面表现优异,结合CLUE-S模型,可以对未来土地利用规划起到一定的支持作用,有效控制非点源污染负荷的产生。     

袁水上游小流域非点源污染研究——实验设计与数据初步分析

选择江西赣江上游袁水小流域作为实验区域，并对实验结果进行了统计分析与模型模拟计算。结果表明，不同土地利用类型产生的污染物负荷存在着较大的差异，非溶解性污染物负荷与地面覆盖情况密切相关，而部分溶解性污染物与土壤背景值密切相关。SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型的模拟结果基本上体现了实验区域的非点源污染状况，在模型的帮助下，可以将基于实验区域的研究成果推广到全流域。     

农作型小流域土地利用方式与拦蓄径流的关系

以农作型小流域为研究对象,分析土地利用与拦蓄径流的关系,建立小流域拦蓄径流量与不同土地利用方式面积多元回归模型,分析不同类型土地的拦蓄径流量。结果表明:单位面积水田、梯田、坡耕地的拦蓄径流量分别为43.74万、1.81万、-28.00万m3.km-2,相对于水田和梯田而言,坡耕地对拦蓄径流具有抑制作用;单位面积有林地、灌木林地、疏幼林地、经果林地、草地的拦蓄径流量分别为-0.997万、105.50万、29.03万、1.05万、222.12万m3.km-2。     

基于Markov的山西岔口小流域土地利用变化预测

为了探究验证土地利用覆被变化是山西岔口小流域水土流失的主要风险源,以流域2008和2010两年的矢量化土地利用现状图为数据,提取分析土地覆被变化数据构建马尔科夫模型,利用转移概率矩阵对流域2020年的土地利用覆被变化做出了预测。结果表明,按照目前趋势发展,坡耕地和裸地面积会不断减少,到2020年分别减少至1348.81hm2和763.54hm2;乔木林和梯田的面积则会逐步增加到3985.74hm2和1339.65hm2。耕地改良和退耕还林还草工程将取得实质性成果,流域生态将得到逐步恢复,水土流失将有效减少。     

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%。     

小流域土地评价模型应用研究

通过以江西省赣县桃源河小流域宜农、宜林、不宜地为评价目标,系统地论述了小流域土地评价模型在赣县桃源河小流域土地评价中应用的作用、过程和方法步骤,并对模型所计算的结果进行了详细分析     

川中丘陵紫色土区农业型小流域土地利用结构与土壤流失关系

以农作型小流域为研究对象,建立小流域土壤侵蚀模数、轻度以上侵蚀土地占地率与平耕地、坡耕地、有林地、其它林地、荒草地、其它用地占地率无截距模型,以及小流域土壤侵蚀模数与不同侵蚀强度土地占地率无截距多元回归模型.分析不同类型土地的侵蚀模数、土壤流失率、土壤流失比、土壤流失面积比.不同侵蚀强度土地侵蚀模数、土壤流失比.结果表明:①无明显侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强度及其以上侵蚀土地土壤侵蚀模数分别为:-397.78t/km2a、1639.95t/km2·a、5000.00t/km2·a、9119.12t/km2·a,土壤流失比分别为:-7%、6%、34%、67%,在不同小流域变幅为:-3%--23%、0%-21%、8%-100%、11%-98%,有80%的小流域强度侵蚀土地是土壤流失的主要源地,有20%的小流域土壤流失主要发生在中度侵蚀土地;②平耕地、坡耕地、有林地、其它林地、荒草地、土壤侵蚀模数分别为:458.27t/km2·a、6410.8t/km2·a、-2083.89t/km2·a、2668.43t/kin2·a、6639.33 t/km2·a、-759.6 t/km2·a;土壤流失比分别为:-6%、89%、-4%、11%、12%、-3%,流失面积比为1%、72%、0%、18%、9%、0%,水土流失的首要用地类型是坡耕地,平耕地、有林地、其他用地对土壤流失起到抑制作用.     

基于专家分类知识库的林地分类

将闽江流域林地划分为有林地、灌木林地、疏林地和其他林地,并将有林地划分为杉木林、马尾松林、阔叶树林、竹林和经济林.利用福建省第5次森林资源连续清查固定样地资料,提取闽江流域各林地类型在闽江流域遥感图像图上的像元光谱值,分析各林地类型光谱曲线变化规律,基于遥感图像处理软件的专家分类知识库,建立闽江流域林地分类模型,对闽江流域林地利用现状进行分类.所建立模型划分出了闽江流域林地利用现状,林地分类精度总体达79%.