乾县枣子沟流域土地类型研究

在黄土高原综合治理试区研究工作中,通过对枣子沟流域土地形成的自然环境条件和分异特点的分析,探讨了本区土地类型划分的原则、指标和分类体系,阐述了各种类型的形成条件、分异原因、属性特须、利用现状和土地类型的空间组合结构,并对本区土地资源进行了适宜性评价,提出今后合理利用的方向和途径。     

简讯(3)

黄土高原综合治理15专题(75-04-03-15),于1989年2月28日至3月2日在西北水土保持研完所召开了工作汇报交流会,来自11个试区14个单位的代表70人参加。     

前言

根据国家“七五”重点科技项目“黄土高原综合治理”的总体目标,在不同类型区设置了11个试验示范区进行定位试验示范。这些试区将根据试验结果提出适合本区经济与自然特点的综合治理技术成果。     

黄土高原区和南方红壤区小流域综合治理成本研究

通过分析各典型小流域综合治理的措施配置、治理措施建设成本,研究了黄土高原区和南方红壤区小流域综合治理的措施配置比例及其对投资的影响程度,提出了小流域综合治理成本的合理区间,为国家科学确定小流域综合治理投资规模提供了科学依据。研究发现:黄土高原区和南方红壤区现有小流域综合治理投资规模分别为43万和41万元/km~2;黄土高原区和南方红壤区小流域坡改梯投资分别为1.27万和3.31万元/hm~2,水保林投资分别为0.94万和0.33万元/hm~2,经济林投资分别为0.90万和0.77万元/hm~2,植草投资分别为0.11万和0.40万元/hm~2,封育投资分别为0.05万和0.03万元/hm2;黄土高原区和南方红壤区坡改梯、林草、封育措施面积配比分别为29∶25∶46和3∶32∶65;黄土高原区和南方红壤区坡改梯、林草、封育、其他措施投资比例分别为46∶34∶5∶15和12∶48∶5∶35。基于情景分析得出,黄土高原区和南方红壤区小流域治理投资变幅分别是原治理投资的1/6～2.8倍和1/6～8.3倍。     

土地生态分类系统研究

我国土地分类系统中存在的共同缺陷是对土地生态特性考虑不够,因此,很有必 要建立起土地生态分类系统.土地生态分类系统的原则应遵循:以可持续发展理论为指导、 科学性与实用性相结合以及其它方面的要求等原则,其依据主要有:考虑到土地的生态属性 及其演变特征、人类对土地生态系统的入侵程度和利用保护手段等.在此基础上我们尝试性地提出了土地生态分类系统.     

黄土高原水土流失综合治理与开发的途径与前景

在分析黄土高原资源潜力的基础上,对黄土高原综合治理与开发的基本经验进行了系统总结,并指出黄土高原综合治理与开发是一项世纪性的宏伟的系统工程。国家设在黄土高原的１１个试区经过１０ａ多的科技攻关,已初步显示出可观的资源潜力和开发前景。     

黄土高原上黄小流域土地利用类型的坡度分析

以上黄小流域1:1万DEM和1982-2008年6期土地利用数据库为基础,运用RS/GIS技术提取不同坡度下各土地利用类型的面积分布数据,研究黄土高原小流域尺度下的土地利用类型坡度组成状况及其变化趋势.结果表明:(1)近30 a来,上黄小流域各土地利用类型均发生了剧烈的变化.其中,耕地呈现先增加后锐减的变化趋势,林地一直呈现递增趋势.而草地变化趋势与林地相反;(2)目前各土地利用类型的坡度分布较为合理,基本体现了因地制宜,合理配置资源的原则;(3)该流域仍有约6.81 h㎡的土地需要退耕还林还草,但该面积还占不到全试区总面积的1%,说明该试区基本完成国家退耕还林还草任务的要求.     

陇东黄土高原沟壑区典型小流域治理模式剖析

通过对陇东黄土高原沟壑区有代表性的小流域综合治理研究,对4种治理模式:1. 三道防线模式;2. 四个生态经济带模式;3. 多元小生态系统交错配置的经济生态农业模式;4. 全方位综合防治体系模式各加以分析,总结出依据小流域的不同地形地貌选定不同的治理模式是必须遵循的基本原则。     

铁法煤矿采煤沉陷区土地复垦综合治理模式初探

位于松辽平原辽宁省铁法市的铁法煤矿是全国八大煤炭基地之一 ,该矿于 5 0年代开采 ,6 0年代出现沉陷 ,现已达到稳定沉陷期。最大沉陷深度为 12m ,≥ 3m的沉陷坑共有 2 0 0 0余个 ,分布面积 2 0km2 。因采煤沉陷的面积还在不断扩大 ,人均耕地面积越来越少 ,制约了当地农业的发展。沉陷区复垦成为当务之急。通过分析沉陷区自然条件和社会条件 ,提出综合治理的实施方案 :积水深坑建鱼池 ,土地复垦成方田 ,堤路植树防风固沙绿化环境 ,排灌结合保丰收。历经 3a的综合治理 ,总投资 12 0 0万元 ,动用土石方 10 6 .6 1万m3 ,积水深坑新建鱼池 32个 ,面积4 5 .5 5hm2 ,既解决积水深坑填平恢复耕地的困难 ,又增加了经济效益 ;土地复垦成方田 16块 ,净增耕地面积 2 6 6 .2 7hm2 ;综合治理后 ,基本形成了粮、油、果、菜、鱼齐发展的新局面。     

基于3S技术的土地利用时空变化分析——以迪那河绿洲为例

介于干旱区绿洲内部人口相对密集,人类活动直接反映绿洲土地利用时空动态变化,这为本文对土地利用动态变化进行可行性、科学性分析具备了前提。在3S技术的支持下,运用1992年MSS,2000年ETM影像以及2006年、2011年两个时期TM影像,利用监督分类方法,同时结合研究区2008年1∶50 000土地利用现状图和实地考察资料,对迪那河绿洲土地利用时空变化进行了分析。研究表明:（1）1992—2011年研究区的土地类型发生了较大的变化:耕地、建筑用地呈持续增加态势,而林地、草地面积持续减少。草地面积呈先减少再增加后减少的变化趋势,但总体面积呈现下降趋势;未利用地面积呈现先增加后减小而总体下降趋势;（2）土地利用速度变化分析表明,研究区土地利用变化速度经历了直线型变化势态;（3）迪那河绿洲20 a间土地利用综合指数上升到50.49,此反映研究区土地利用正处于中等发展阶段,这与该研究区的自然地理环境和经济社会发展状况相吻合。     

黄土高原植被覆被时空动态及其影响因素

为探究黄土高原植被覆被时空分布与动态变化及其与气候和人类活动的响应机制,基于趋势分析、偏相关性分析和残差分析等方法,利用2000—2015年黄土高原MODND1T/NDVI植被遥感数据、同期气象数据及ESA CCI-LC植被覆被分类数据,根据气候和人为因素对植被覆盖变化的驱动贡献,(1)分析了黄土高原NDVI分布格局、变化趋势及其驱动因素。结果表明：(1)黄土高原NDVI由西北向东南呈递增趋势,具有明显空间异质性分布特征。16年间NDVI呈显著增加趋势,平均递增速率0.010 2/a,波动范围介于0.54～0.71。(2)黄土高原NDVI变化趋势与降水有较强相关性,两者偏相关系数为0.53。(3)黄土高原不同季节NDVI均呈整体增长趋势,春季NDVI与降水呈显著正相关关系,降水是决定春季所有植被类型覆盖变化的最直接因素。(4)残差分析表明,人类活动对黄土高原NDVI的波动影响较大,是黄土高原植被覆盖变化的重要驱动因素。综上,黄土高原16年间植被覆被明显增加,降雨是黄土高原植被生长发育的主要限制因素,人类活动通过退耕还林等生态修复措施对黄土高原植被覆被带来明显改善。     

黄土高原切沟空间分布特征

在区域尺度研究切沟空间分布特征,对黄土高原切沟防治及黄河中游水土保持工作具有重要意义。研究以系统抽样的方法布设256个小流域抽样单元,基于Google Earth亚米级遥感影像,采用人工目视解译的方法,对黄土高原切沟空间分布特征展开研究,结果表明：(1) 92个抽样单元存在切沟,占抽样单元总数35.94%。黄土高原切沟密度均值为1.47 km/km²,以小切沟为主。切沟长度、宽度、距分水岭距离均值分别为43.53 m, 6.30 m, 71.19 m。(2)黄土高原切沟主要分布在400 mm等降雨量线附近,尤其是延安及其以西至固原一带,榆林及其以北至东胜一带,小切沟分布与切沟总体分布基本一致,大切沟分布相对分散,在天水—定西一带最为突出。(3)黄土高原切沟所在坡面目前土地利用类型主要为草地(48.51%)、耕地(29.76%)、林地(17.27%)。研究可为黄土高原侵蚀沟分区治理规划提供理论依据。     

黄土高原水面蒸发量初步估算

为了估算黄土高原的水面蒸发量,明确黄土高原干燥度指数的空间分异规律,收集了黄土高原及其周边地区共154站水面蒸发实测资料和216站降水资料,采用克里格插值法,对黄土高原的水面蒸发、干燥度指数进行了分析。结果显示:黄土高原多年平均水面蒸发量变化于1 107~3 308 mm,由东南至西北递增;遥感提取的黄土高原水体面积为1 326.48 km²,占黄土高原总面积的0.21%,黄土高原水体的年总蒸发量为26.28亿m³,占该区多年平均降水量的0.90%;黄土高原半湿润带、半干旱带以及干旱带所占面积比例分别为26.18%,53.73%和20.09%。研究结果对黄土高原水资源利用具有一定的参考价值。     

基于GIS与AHP集成的黄土高原洪水灾害风险评估

为识别黄土高原洪水灾害高风险地区及其分布特征,基于地形、NDVI、降雨以及社会经济数据,集成GIS与层次分析法(AHP)等方法,在绘制洪水灾害危险图和易损图的基础上,综合评估了黄土高原不同地区的洪水灾害风险。结果表明：(1)黄土高原整体风险程度为中等。中风险性地区所占面积比例最高,约为29.2%;较高和高风险性地区所占比例为19.9%,5.7%,低和较低风险性地区所占比例为17.5%,27.7%。(2)洪水灾害危险性、易损性、风险性等级均呈现出由东南部向西北部递减的变化特征。洪水灾害风险程度为高和较高的地区主要集中在西安市、咸阳市、郑州市及榆林市等地区。(3)气候特点、NDVI及社会经济发展等是决定黄土高原洪水灾害风险程度的关键因素,在防灾减灾规划设计中需重点关注。综上,洪水灾害高风险区主要集中在黄土高原中部、南部等地区,与历史洪水灾害结果大致相符。     

1901—2016年黄土高原降雨侵蚀力时空变化

为了研究横跨20世纪的百年尺度黄土高原降雨侵蚀力时空变化,该文首先验证了CHELSAcrust数据集的精度,并基于该数据集估算了黄土高原1901—2016年逐月降雨侵蚀力,最后分析了降雨侵蚀力的时空变化特征。结果表明:(1)CHELSAcrust数据集精度较高(Nash=0.79; R²=0.82),满足本文分析需求;(2)1901—2016年黄土高原年均降雨侵蚀力东南高、西北低,各地理分区降雨侵蚀力中,土石山区>河谷平原区>丘陵沟壑区>高原沟壑区>沙地沙漠区>农灌区。降雨侵蚀力显著变化区域集中于黄土高原中部地区,非显著变化区域分布在边缘地区;(3)1901—2016年黄土高原降雨侵蚀力变化不显著且无明显突变点,可划分为1901—1930年、1930—1980年和1980—2016年3个阶段;(4)黄土高原地区降雨侵蚀力变化存在周期性规律,2.62 a变化周期最显著,且变化周期与气候要素的波动周期基本一致。结果显示1901—2016年黄土高原降雨侵蚀力变化并不显著且存在周期性规律,其空间分布存在明显差异。     

近20年黄土高原土地利用/植被覆盖变化特征及其成因

近20年来黄土高原土地利用结构发生了显著变化,生态环境取得举世瞩目的成效,揭示黄土高原土地利用/植被覆盖的变化特征及成因是促进区域土地利用空间格局优化的关键环节。运用GIS技术,对黄土高原2000年、2010年、2017年的遥感数据进行转移矩阵,系统研究了黄土高原地区、各省份和生态分区的变化特征并定性分析了造成土地利用变化的主要驱动力。结果表明:(1)黄土高原的土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主。2000—2017年,耕地、草地和水域都呈减少趋势,分别减少了19 860 km²,42 410 km²和5 630 km²,而林地、建设用地和未利用地面积有所增加,分别增加30 650 km²,9 840 km²和27 410 km²; 草地为主要的转入与转出地类。(2)黄土高原7个省域主要土地类型与区域变化规律基本一致,草地退化现象在甘肃与宁夏的不同时间段较为严重,具体表现为甘肃省在2000—2010年有7 830 km²草地转移为未利用地,而宁夏在2010—2017年有8 900 km²草地转入未利用地。(3)黄土高塬沟壑区、丘陵沟壑区、风沙区和土石山区及河谷平原区水域面积持续减少,且主要向耕地发生转移,同时生态区土地利用主要发生耕地与草地的动态转移。(4)黄土高原土地利用/植被覆盖变化的主要驱动力是社会因子,其中国家政策的实施起到了主要的推动和促进作用,而人类活动等的影响相对小一些。研究结果可为黄土高原土地利用规划提供科学支撑,也为该区生态保护和高质量发展服务。     

黄土高原地区粮食生产潜力与粮食生产发展战略探讨

在运用DSSAT3模型模拟研究黄土坑原地区28个代表点小麦、玉米、谷子、大豆和马铃薯（或水稻）生产潜力的基础上，统计计算了14个生态类型区粮食作物单产潜力及其开发率结果表明，黄土高原地区可望在2020年前实现区域粮食自给，但其前提是需要投入巨大的物质和技术，加之该区广大山塬旱区粮食生产效益低，故该区粮食生产目标应定位于保证农业人口的粮食自给，不宜过分强调区域粮食自给和商品粮生产，粮食短缺部分应从国内外粮食市场寻求解决，以免造成生态环境恶化及经济的巨大浪费。     

黄土高原植被变化对气象干旱多尺度响应特征与机制

基于黄土高原1983—2015年间的植被状况指数(VCI)与1~48个月尺度的标准化降水蒸散发指数(SPEI)和标准化降水指数(SPI),利用Pearson相关系数法、线性回归法和Mann-Kendall趋势检验法等方法研究了黄土高原地区植被对气象干旱的多时间尺度时空响应特征。结果表明:(1)1983—2015年,黄土高原植被状况整体趋于改善,但黄土高原整体干湿状况变化趋势不大。(2)黄土高原绝大部分区域植被变化与气象干旱指数呈现显著正相关关系,表明植被活动受到水分的限制较强。但是,过去几十年,黄土高原地区植被受到水分限制的影响程度有逐渐减轻的趋势。(3)黄土高原植被对短时间尺度的水分盈亏变化相对敏感,尤其是耕地和草地对1~4个月的SPEI更为敏感,而林地对SPEI的响应时间尺度较为分散。黄土高原VCI与SPEI、SPI的最大相关系数均主要出现在生长季(4—10月),表明水分条件在生长季对植被活动的影响较为显著。     

黄土高原地区土地覆盖类型的时空格局

[目的] 构建黄土高原地区长时序、高精度的土地覆盖数据集,对该区2001—2020年土地覆盖的时空格局进行分析,并为该地区生态环境保护和可持续发展提供科学依据。[方法] 利用多源、多时期土地覆盖产品和地面特征数据构建训练样本,并使用谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）平台和随机森林分类模型生成黄土高原地区土地覆盖（land cover of Loess Plateau,LCLP）数据集。在此基础上,通过空间分析和一元线性回归模型对黄土高原地区土地覆盖类型的时空格局进行分析。[结果] 基于随机森林验证集的结果显示,LCLP产品的总体精度和kappa系数均高于90%。基于独立验证集的精度验证结果显示,LCLP的总体精度较现有产品提高了0.58%～20.23%。同时,耕地、林地、草地、不透水面和裸地的分类精度均得到了提升。[结论] 本研究构建的LCLP数据集分类精度相较于其他产品有了显著提升,适用于反映黄土高原地区土地覆盖的变化。2001—2020年,黄土高原地区耕地和灌木呈现下降趋势,而林地、水体和不透水面呈现为极显著的上升趋势。从土地覆盖的变化情况来看,耕地和草地是其他土地覆盖类型新增的主要来源。     

1985-2015年黄土高原地区粮食生产空间格局变化及原因

针对黄土高原地区扩大退耕还林还草是否会引起区域粮食供给不足的问题,利用1985—2015年黄土高原地区县级单元人口、粮食产量、播种面积、单产等数据,采用分级法和空间自相关分析法研究黄土高原地区粮食生产时空分异特征,运用对数平均迪式分解法探讨不同时期粮食单产与播种面积对粮食增产的贡献率。结果表明:2015年黄土高原地区粮食总产量和人均粮食产量分别达4.45×10⁷ t和396.53 kg,分别为1985年的1.97,1.39倍;粮食生产空间分布不平衡,284个县级单元之间粮食产量相差较大,1985—2015年粮食生产空间格局呈现逐渐由南向北、由东向西的转移趋势;粮食生产主要依靠单产支撑,1985—2015年粮食增产2.19×10⁷ t,其中单产贡献率达94.25%,面积贡献率仅5.75%,但近几年单产贡献率下降应引起重视。该研究有助于提高对黄土高原地区粮食生产的认识,为区域制定粮食生产政策和生态退耕政策提供一些参考依据。