三江平原北部近55年来土地垦殖的时空格局研究

以1954年1∶10万地形图、1976年MSS影像、1996年TM影像、2009年CBERS影像和行政区划图为主要数据源,采用GIS空间分析方法和数理统计方法分析了三江平原北部地区耕地时空变化特征,旨在总结“北大荒”开发的历史特征,为该区域商品粮基地建设提供依据.结果表明:近55 a来三江平原北部耕地呈现出持续、快速增加趋势,各县市表现为“阶梯型”或“骤增型”两种增长类型,目前垦殖率均处于相对较高的水平;沼泽地、草地、林地为耕地增加的主要来源,耕地流失的主要原因包括弃耕、生态退耕及建设占用;三江平原北部各县市在土地垦殖的规模、来源、流失等方面具有明显的节律性和区域差异性,土地垦殖在空间上呈现由西向东、由远水向近水(河流)、由平地向丘陵推进的趋势,并驱使耕地重心从西南向东北方向迁移.     

基于DEM的坡度研究--现状与展望

坡度是最基本的地貌形态指标,它对地表物质能量迁移转换具有重要影响。阐述了坡度研究的几个主要方面,包括坡度分级与坡度制图方法,DEM建立方法和DEM类型对坡度的影响,DEM分辨率对坡度的影响,坡度衰减和坡度变换研究等。指出传统坡度研究方法已与GIS的发展,DEM的广泛应用不相适应,也不能满足水文和土壤侵蚀定量模拟研究的需要。指出应从改善DEM质量和DEM对地形描述能力入手,将DEM及其基础上提取的坡度视为空间上连续变化的表面,引入数字图形图像处理方法,以区域尺度径流与土壤侵蚀模拟及其相关的数字地形分析为服务对象,对坡度问题展开系统研究。研究重点应包括:DEM类型对于坡度的影响,坡度衰减原理,坡度变换方法与变换结果应用等。     

基于DEM坡度图制图中坡度分级方法的比较研究

坡度分级是所制作的坡度图具有科学性与实用性的重要前提，各种分级方法一直是坡度分级研究中的重点。将各种坡度分级方法分为一般主观分级法、临界坡度分级法与模式分级法3大类，并以黄土丘陵沟壑区为实验样区，以高精度5m分辨率的DEM为信息源，提取坡度数据层面。在此基础上，对不同分级方法的特点、适用性及制图效果等进行了比较分析。研究表明：一般主观分级法简单、灵活，但带有一定的主观性及随意性；临界坡度分级法能较好地满足用户的应用目的，但经常忽视了坡度图制图效果；而模式分级法能够较好地揭示地表的坡度组合规律。应根据应用目的、地面起伏特征等来选择合适的坡度分级方法，这样才能得到合理的坡度分级结果，更大程度地满足用户的应用目的。研究结果对指导正确、有效地制作与应用坡度图具有重要意义。     

喀斯特小流域坡度-土层厚度与岩石裸露率间耦合关系的研究

探讨喀斯特地区不同岩石裸露率等级强度下坡度与土层厚度间的耦合关系,有助于揭示喀斯特地区坡度、土层厚度与岩石裸露率三者之间的内在联系。以喀斯特后寨河小流域为研究对象,从数学角度对不同岩石裸露率等级地区坡度-土层厚度间的耦合关系进行定量研究。并运用主成分分析法和层次分析法求出在不同主成分影响作用下,坡度、土层厚度这两个影响因子的权重,使坡度、土层厚度之间的关系可突破量纲的限制直接进行运算,并最终拟合出方程,得到岩石裸露率、坡度与土层厚度三者之间的数学关系。计算结果表明:(1)流域内,石漠化等级较高的地区,集中分布在坡度为15°～25°,土层厚度为40 cm左右的地区。(2)喀斯特小流域内,岩石裸露程度与坡度-土层厚度的耦合系数值呈正比,即岩石裸露率越大的地区,坡度-土层厚度耦合系数值越大。(3)喀斯特小流域内,坡度、土层厚度和岩石裸露率的关系较为复杂,在0～15°和25°以上地区随坡度增大,土层厚度减小、岩石裸露率增大。15°～25°地区随坡度增大,土层厚度增大、岩石裸露率减小。     

基于栅格的嫩江县耕地资源安全等级划分及地域分异特征

耕地资源安全是保护耕地和保障国家粮食安全的基础,其空间安全格局是土地利用规划的重要依据。以松嫩平原北部典型区域黑龙江省嫩江县为研究区,综合运用RS和GIS技术,基于1 km空间尺度栅格数据,运用因子分析法和加权综合评价法计算每个栅格的耕地资源安全值,运用自然断点法划分安全格局,将研究区耕地资源安全分为Ⅰ级（非常安全）、Ⅱ级（比较安全）、Ⅲ级（基本安全）、Ⅳ级（临界安全）、Ⅴ级（不安全）五个等级,并研究其空间分异。结果表明:栅格数据可以为耕地资源安全研究提供准确的数据;研究区耕地资源安全等级所占比例最高的是Ⅳ级,最低的为Ⅴ级,所占比例分别为25.74%和8.36%,大部分的地区都处于安全状态,临界安全等级耕地所占比例略高;耕地资源安全等级随着高程、坡度的增加而降低,由平原向低海拔丘陵过渡,呈现出由西向东安全等级逐渐降低的空间地域分布格局,并且在不同行政单元分布不同。研究结果可为县域耕地资源可持续利用提供参考。     

均匀坡度下考虑三偏差的滴灌系统流量偏差率的计算

为了精确地模拟滴灌系统流量偏差率,使滴灌系统的设计既经济又可靠,该文以考虑地形坡度及水力偏差的流量偏差率的计算方法为基础,根据不利组合原则与概率论知识,深入分析了制造偏差对滴灌系统流量偏差率的影响,并通过进一步水力计算和数学推理,建立了均匀坡度下滴灌系统流量偏差率与制造偏差率、水力偏差率及地形偏差率三者之间的函数关系,推导出考虑三偏差的流量偏差率计算公式。该公式不但可以用来模拟不同保证率下的滴灌系统流量偏差率,而且简便实用,可直接应用于滴灌工程设计中。     

基于遥感的2000－2009年三江平原北部耕地变化特征分析

该文以三江平原北部为研究区,基于遥感数据分析2000-2009年该区域耕地变化特征,旨在为土地整治、农田水利工程建设等耕地资源开发利用提供依据。结果显示:耕地面积由214.31增加至285.10万hm2,垦殖率升至67.3%,新增耕地主要为旱地;共有73.64万hm2土地被垦殖为耕地,主要来源为沼泽地、林地和草地,而同期退耕面积仅为2.84万hm2;58.67万hm2旱地转换为水田,9.06万hm2水田转换为旱地;水田呈现出集中分布的格局,占耕地总面积的比重升至30.10%;位于研究区东部北部的县市耕地增加较多,而位于西部南部的县市耕地增加的较少;今后该区域在农业发展特别是农田水利建设过程中,应加强水土资源优化配置研究,并主要通过土地整治来增加有效耕地面积。     

基于RS和GIS的彭州市震毁土地信息提取及分析

以"5·12"地震前后的TM影像为数据源,根据研究区特殊的地貌特征和灾毁分布特征,采用分区处理的方法,提取了地震前后彭州市土地利用图.彭州市灾毁面积达200.53 km2,占彭州市总面积的14%.提出以R(4)G(2)B(7)波段组合的影像图来区分河流与灾毁,可以大大提高灾毁提取的精度与速度.将灾毁信息与高程数据、坡度数据、坡向数据进行叠加分析,得出:灾毁与高程成正相关;随着坡度的增加,灾毁比例先增后减,灾毁最严重的坡度为35°～55°;西-西南向灾毁比例相对较高,东-东南向灾毁比例较低.     

基于 GIS 技术的福建省耕地价值评价及其空间分异

借助 GIS 与数学模型集成技术,在耕地主要农作物栅格空间生产潜力和用地适宜性评价基础上,研究探讨区域耕地价值及其空间分异,结果表明福建省耕地价值变化于 84.09～750.53 万元/hm2,总价值为 5.92 万亿元,福州市耕地总价值(7053.93 亿元)＞泉州(6774.95 亿元)＞漳州(6639.12 亿元)＞南平(4570.49 亿元)＞龙岩(4478.87 亿元)＞宁德(4254.15亿元)＞三明(3916.01 亿元)＞莆田(2909.00 亿元)＞厦门(1234.06 亿元),耕地单位面积价值量总体上呈现由闽东南、闽南沿海地区向闽东、闽西和闽北丘陵山地区递减的趋势.     

坡度、雨强对塿土入渗特征的影响研究

利用室内人工降雨试验研究降雨强度和坡度对塿土水分入渗状况的影响及其作用机理,并用数学方法对土壤入渗率与累积入渗量随时间变化过程进行数学模拟。试验结果表明:雨强对降雨入渗率及累积入渗量有显著影响。雨强在20~90 mm h-1之间,雨强越大,塿土初始入渗率越高,达到稳定的时间越短,土壤的稳定入渗率由于主要受制于土壤特性,因而各降雨强度间差异不显著;累积入渗量变化表现为随降雨强度增大而减少;坡度对土壤入渗率及累积入渗量基本无影响。运用数学模型对土壤入渗率及累积入渗量的变化过程进行模拟,结果表明,Kostiakov经验模型与自回归移动平均模型(ARIMA)两种模型均可用于模拟土壤入渗性能的变化过程,拟合精度均较高。     

降水条件下黄土坡地氮素淋溶特征的研究

坡地氮素淋溶是导致坡地土壤质量退化和农业非点源污染的重要原因之一。为了深入理解坡地氮素淋溶特征,采用了人工模拟降雨和天然降雨观测方法,对黄土坡地氮素淋溶特征进行了试验研究。结果表明:从坡底到坡顶土壤NO3--N含量呈不断衰减的波浪形状变化,坡底有明显NO3--N累积,其累积含量占全坡面37%~52%;坡地土壤NO3--N淋溶是二维迁移,即随着入渗水既向土体深层迁移,又向坡底迁移;降雨量分别与NO3--N淋溶深度和淋失量均呈正相关,大约每4 mm降雨量可使NO3--N下渗1 cm。本研究为建立坡地养分运移模拟模型提供了初步设想。     

黄土坡地几种退耕植被土壤硝态氮分布特征与迁移研究

以荒坡地为对照,研究了黄土高原退耕还林中广泛种植刺槐、柠条、苜蓿、杨树、侧柏的土壤中NO3--N的分布特征。结果表明：0～160cm土层中上述不同植被土壤NO3--N的平均含量由高到低依次为柠条〉刺槐〉苜蓿〉侧柏、杨树〉荒坡地（P〈0.05）;人工林地土壤NO3--N含量大于荒坡地,豆科植被大于其他植被;从整个土壤剖面看,这几种植被在0～20cm表层土壤中NO3--N含量均高于其底下各土层,以苜蓿最高,达到6.12mg.kg-1,柠条次之,为5.82mg.kg-1;随着土层深度的增加,在20～60cm柠条、苜蓿和刺槐土壤中NO3--N含量随深度增加逐渐下降,并于60cm以后趋于稳定,杨树、侧柏与荒坡地NO3--N含量随土层的加深变化不大;各植被在140cm以下土层中均存在NO3--N富集现象;不同坡位的NO3--N均呈现坡顶〉坡中〉坡底的趋势,阴坡土壤的NO3--N含量显著高于阳坡（P〈0.05）。     

黄土高原陡坡土壤侵蚀特性试验研究

通过室内冲刷模拟试验对黄土高原陡坡土壤侵蚀特性进行系列研究.结果表明,陡坡径流平均流速随径流量和坡度的增大呈波动趋势增加.坡面径流平均含沙率,平均输沙率和平均剪切力均随流量的增加波动增加,随坡度的增加而呈抛物线形式变化,临界坡度值出现在21°和24°之间.坡面径流平均输沙率与平均剪切力之间量良好的线性关系.本研究对深入了解陡坡土壤侵蚀机理,合理确定退耕坡度具有重要意义.     

半干旱黄土丘陵区坡耕地径流损失对土地生产力影响研究

采用表土人工堆积小区试验方法 ,研究了半干旱黄土丘陵区西吉县的坡耕地径流损失对土地生产力的影响。结果表明 ,干旱、半干旱黄土丘陵区由径流损失造成的坡耕地土地生产力下降不可忽视 ,坡耕地平均每年每损失 1mm径流会导致供试作物春小麦减产 9.7% ,马铃薯减产 5 .0 % ,春小麦产量受径流损失的影响是马铃薯的 2倍 ;不同坡度坡耕地春小麦每年因径流损失减产 41.7%～ 6 4.0 % ,马铃薯减产2 1.5 %～ 33.0 % ,每年由此所造成的粮食减产分别是坡耕地和农业用地粮食总产量的 73 .3%和 16 .3 %。     

基于GIS和RS的煤矿区土地利用景观格局梯度变化研究

为了揭示煤炭开采驱动力与土地利用景观格局变化的耦合关系,应用GIS和RS技术,采用景观软件FRAG-STATS,从景观水平和斑块水平两个层次上对乌东矿区及其周边区域景观指数的变化规律进行了研究。结果表明：煤炭资源开采对区域影响强度的不同是区域景观格局产生梯度变化的主要原因。研究成果有助于探索煤炭开采对土地利用空间格局的影响,也可为同类地区土地利用空间格局的研究,提供科学参考依据。     

黄土区梯化坡地不同土地利用方式对土壤理化性质的影响

[目的]研究覆膜作物、牧草地和撂荒地模式下梯化坡地不同土地利用方式对土壤理化性质的影响,为黄土区梯化坡地优化农业生产管理提供科学依据。[方法]以黄土区甘肃省陇西县梯化坡地为研究对象,选择5种土地利用方式(玉米地、苜蓿地、撂荒地2 a,撂荒地4 a和荒草地)按不同坡位(挖方段、中间段、填方段)进行土壤取样,对0—40 cm土层土壤理化性质进行研究。[结果]在5种土地利用方式下,土壤含水量、容重均随土层深度增加而增大,其中玉米地土壤含水量最高,容重最小;土壤机械组成均表现为:细砂粒黏粒粉粒粗砂粒;土壤含水量、容重、黏粒和粉粒均表现为:挖方段中间段填方段,而粗砂粒、细砂粒、有机碳、速效钾和水解性氮则呈现相反的趋势。土壤pH值均值变化为苜蓿地最大,撂荒地最小,且方差分析差异不显著(p0.05)。土壤有机碳、速效钾和有效磷均值均表现为玉米地最大,水解性氮均值表现为:苜蓿地玉米地撂荒地2 a荒草地撂荒地4 a。[结论]覆膜玉米地表现出对土壤含水量、容重及养分的促进作用均优于其他土地利用方式,且填方段的土壤更加肥沃,耕作中应注重加强对挖方段的施肥。     

基于缓冲带的区域土地利用格局梯度分析

以广州为中心的研究区域是珠江三角洲乃至全国经济发展最为活跃的区域之一,土地资源分布和利用的区域性比较明显。该研究区土地资源面临自然环境的改变、城乡建设和农业生产等多方面的需求压力,对区域的土地利用状况进行格局分析,可以为区域土地资源的可持续利用提供空间决策支持依据。以遥感和GIS作为主要的研究手段,通过遥感解译获取6种土地类型的区域分布;在GIS的支持下,以广州主城区为中心作900 m的35个缓冲区,形成35个圈层和幅度带;用梯度分析的方法,利用FRAGSTATS和GIS的扩展模块,在空间组成和空间构型两方面进行类型水平和景观水平的指数运算。研究结果显示:研究区域土地利用的破碎化程度、形态特征都有较为明显的梯度性;圈层土地利用格局的梯度性变化强度比幅度带的格局变化程度要更为剧烈。     

Soil Moisture Variations with Land Use along the Precipitation Gradient in the North–South Transect of the Loess Plateau

Knowledge of soil moisture spatial variation with land use along the precipitation gradient is necessary to improve land management and guide restoration practice in the water‐limited Chinese Loess Plateau. This study selected 45 sampling points at 11 sites across the north–south transect of the Loess Plateau based on the precipitation gradient and land use. Results showed that the vertical profiles of soil moisture revealed large variations with the precipitation gradient changing, especially in the surface layer (0–100 cm). Significant linear correlation existed between the average soil moisture of the profile and the mean annual precipitation (MAP) for each land use type (p < 0·05). Hereinto, the soil moisture under the grassland was affected more greatly by precipitation. The soil moisture under each land use commonly revealed the trend as farmland > grassland > shrubland > woodland, while it might be higher under the woodland than the shrubland in the surface layer in regions with MAP <500 mm. The soil moisture of woodland or shrubland at the selected points was below or approximate to the permanent wilting point in regions with MAP <520 mm. Covariance analysis confirmed the effects of land use and MAP on the soil moisture in depth of 100–300 cm, and it showed land use did not pose significant effects in the surface layer. In addition, our study indicated that it is necessary to reconsider and re‐evaluate the current vegetation restoration strategy in the perspective of vegetation sustainability and soil water availability, in which woodland and shrubland were selected on a large scale in the arid and semi‐arid regions. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

晋西黄土高原不同地类土壤抗冲性研究

以晋西黄土高原不同林龄的油松林地为研究对象,以荒草地和农地为对照,以地表径流的泥沙含量为指标,采用野外实地放水冲刷法,对不同林龄油松林地的土壤抗冲性进行研究,分析坡度、林龄、枯落物、生物多样性指数对土壤抗冲性的影响.结果表明:(1)油松林地的土壤抗冲性大于荒草地和农地的土壤抗冲性;(2)坡度对油松林地的土壤抗冲性有较大影响,土壤抗冲性随着坡度的增加而减弱;(3)在一定坡度下,随着林龄的增加土壤抗冲性增强;(4)枯落物对油松林地的土壤抗冲性有显著影响,去除枯落物的油松林地土壤抗冲性明显小于有枯落物的油松林地,土壤抗冲性随着枯落物厚度的增加而增强;(5)生物多样性和土壤抗冲性关系密切,林地土壤抗冲性随多样性指数的增大而增强.     

黄土丘陵区宁夏西吉县土地利用动态与坡耕地生产力变化

通过资料分析、野外调查和定位试验等方法 ,对半干旱黄土丘陵区宁夏西吉县 15年的土地利用动态及坡耕地生产力变化进行了研究。结果显示 ,1980年西吉县的农、林、牧业用地比例为 8.2∶ 0 .4∶ 1.4 ,由于“三北防护林工程”和世界粮食计划署援助的“2 6 0 5”等项目的实施 ,1987年调整为 4 .6∶ 2 .4∶ 3.0 ,水平梯田面积占农业用地的百分比由 1980年的 1.7%增长到 17.6 % ,1994年继续增加到 38.5 % ;1980年、1987年和 1994年坡耕地的土壤流失量分别为 14 84 ,4 2 2 ,5 5万 t,土壤养分损失折合化肥的总量分别为 6 70 5 16 ,2 30 5 98,16 2 0 5 6 t,分别是当年化肥实际施用总量的 5 96 .5倍、2 7.6倍和 6 .8倍 ;1980年、1987年和 1994年由水土流失造成的坡耕地粮食减产量分别为 90 72 5 ,8870 9,90 4 6 5 t,分别为当年粮食总产量的 93.2 % ,2 8.1% ,16 .8%。