北方农牧交错带界线变迁区的土地利用与景观格局变化

交错带是相邻生态系统的边缘交汇带,是陆地生态系统对全球变化和人为干扰响应较为敏感的地段。在全球气候变化和人为干扰的影响下,北方农牧交错带的地理位置和界线不断变迁,界线变迁区的土地利用和景观格局也处于快速的变化之中。该文基于气象和土地利用数据,利用遥感、GIS技术和景观生态学方法,界定了北方农牧交错带及界线变迁区的地理位置,并分析了1986-2000年界线变迁区的土地利用和景观格局时空变化特征。结果显示:(1)北方农牧交错带的西北界、东南界缓冲区土地利用结构变化、不同地类之间的相互转化及土地利用动态度变化存在明显区域差异;(2)西北界、东南界缓冲区景观重心迁移的距离和方向、景观格局变化呈现出不同的特征。     

中国北方农牧交错带植被动态研究进展

通过回顾植被动态研究的历史,简要概述了植被动态的发展。综述了我国北方农牧交错带历年来植被动态的研究现状。研究指出植被动态变化与农牧交错带内气候、自然环境演变、农牧业经营方式的转变及土地利用有着密切的关系。结合前人的研究,根据农牧交错带内存在的生态环境问题,提出应从北方农牧交错带植被动态与生物多样性、生态环境、生态系统健康以及对全球变化响应的关系进行研究,揭示其受损及恢复机理,为农牧交错带受损的生态系统恢复与重建、区域可持续发展提供理论依据。     

北方农牧交错带气候变化与旱涝响应特征

依据北方农牧交错带1961-2012年46个气象站气温、降水数据,采用气候倾向率、Mann-Kendall检测及Kring插值法,对该区气候变化及旱涝时空特征进行了分析。结果表明:(1)近52 a,北方农牧交错带气候呈现暖干化趋势,1986年后暖干化趋势有所加强。(2)不同区域不同时段,气温、降水表现出不同的变化特征。(3)全区及3个子区旱涝等级均呈上升趋势,不同区域旱涝等级变化趋势差异显著。(4)北方农牧交错带大涝呈"片状"分布,大旱呈"斑点状"分布。全区整体相对较易发生大旱,东北段相对更易发生大涝,华北段更易发生大旱。     

北方农牧交错带县域典型农业生态系统结构的对比演变

为了能准确地描述农业生态系统结构的合理性,并从时间序列上反映系统产业结构的动态演变特征,立足北方农牧交错带,在近31a的时间尺度上,以偏农区的榆阳区和偏牧区的乌审旗县域典型农业生态系统作为比较研究对象,采用系统组分优势度、系统结构优势度和系统稳定性指数作为研究模型,对两地农业生态系统的产业结构进行了综合分析和评价,显示种植业是偏农区农业生态系统的主导产业,其组分优势度在后期下降较快;林业在两地农业生态系统中的组分优势度均较小;畜牧业是偏农区最具发展潜势的产业,是偏牧区国民经济发展的支柱产业;渔业组分优势度在两地均为最小,基本对系统无贡献;偏农区农业生态系统结构较为优越,而偏牧区农业生态系统稳定性较为突出。结合研究结果,并就种植业、林业、牧业和渔业在北方农牧交错带偏农区和偏牧区的发展提出了建设性意见,以期为当地及北方农牧交错带农业生态系统产业模式优化和农牧业可持续发展提供理论依据和科学借鉴。     

北方农牧交错带人口承载能力胁迫研究

根据２０００年－２０３０年不同人口控制方案的预测结果和有关参数,利用构建的一个适合于区域范围人－地关系简单平衡模型,以５年为时间步长,５％为粮食自给率步长,计算分析了安塞县２１世纪头３０年人口承载能力胁迫力。结果表明,只有严格控制人口增长,并在此基础上确定合理的粮食自给率,以保持人口承载能力胁迫力为负值或较小、较短时间内的正值,才能退耕还林（草）,真正实现生态环境的恢复与重建。安塞县如此,黄土高原     

北方农牧交错带牧区羊舍冬季小气候研究

对北方农牧交错带封闭式无供暖羊舍进行小气候观测研究结果表明 ,羊舍内地面温度日变化平稳 ,为-2 .5～ 0℃间 ,羊归牧卧盘时 2 0 :0 0至翌日 8:0 0地面温度比羊圈和野外均增加 11℃左右 ,使羊体与地面热交换大为减少。归牧后羊舍 0 .3m羊的生活高度处比羊圈温度高 10℃以上 ,舍内温度基本为 -2℃左右 ,相对湿度为58% ;1.5m高度处舍内温度维持在 0℃左右 ,相对湿度为 65% ,基本达到羊舍温度标准。一般羊圈基本无保温效果 ,但有一定防风效果 ,羊圈使 0 .3m高度处风速减少 1m/s左右     

农牧交错带变迁的格局与过程及其景观生态意义

从景观生态角度出发研究了农牧交错带历史变迁的格局、过程、动力机制及其对区域农业发展的影响。阐述了我国农业发展与历史农牧界限的波动;农牧交错带气候变化与农笔业交替及农牧交错带的景观生态意义。秦汉以后农牧界限有限度波动和长城沿线农牧业交错变迁与区域内气候环境的干湿交替及农耕经济和游牧经济的此消彼长相对应,农牧交错带具有环境胞弱特征,农农业景观异质性的形成和流动输出及其对相邻区域农业技术发展的影响上表现明显作用。     

北方农牧交错带缓坡耕地土壤风蚀特征

研究采用野外观测手段对不同坡向和坡位的土壤风蚀特征进行测定和分析。结果表明:①缓坡耕地不同地形部位,风速随地形升高而增大,主要由于微地形作用,使南坡风速略高于北坡。②土壤风蚀量随风速变化呈现出指数函数变化趋势,风速增大则风蚀量也增大。③以坡顶为对称轴,北坡和南坡的风蚀量基本呈对称分布,北坡风蚀量占南坡风蚀量的88.6%;5个地形部位的风蚀量相比,最大值并非出现在坡顶部位。④坡中和坡底在0～6cm高度范围内,坡顶在0～8cm高度范围内,随高度和风速增加,风蚀量呈线性增大;在8～60cm高度范围内,风蚀量随高度增加呈现出负指数函数递减的规律,6cm<高度<20cm递减率较大,高度>20cm递减率较小。     

北方农牧交错带土壤风蚀沙化影响因子的风洞试验研究

土壤风蚀沙化是北方农牧交错带农牧业生产与发展的主要限制因子,通过室内风洞实验研究,定量分析了土壤风蚀率(风蚀强度)与风速及土壤水分的相关关系、土壤风蚀输沙量的空间分布规律以及翻耕后土壤风蚀的动态变化。结果表明:风蚀率与风速变化成正相关,随着风速增大,风蚀率相应增加,18m/s风速是风蚀由轻变重的一个转折点;土壤水分与风蚀率呈负相关,水分含量越高,风蚀率越小,6%含水量水平是土壤风蚀由重变轻的一个转折点。通过曲线拟合表明,风蚀率与风速成幂函数的关系,与土壤水分含量成对数函数关系。土壤风蚀空间不同高度输沙量呈单峰曲线的变化趋势,在距地面2～4cm范围内集沙量最多,80%左右的沙量集中在近地面10cm范围内。土地翻耕是加重土壤风蚀的重要因素,对于天然草场,翻耕后风蚀强度是未翻耕的66～306倍,对于旱作农田,留茬覆盖可以有效控制土壤风蚀,翻耕马铃薯地风蚀强度是留茬地的25～108倍。     

北方农牧交错带免耕对农田耕层土壤温度的影响

针对北方农牧交错带部分地区免耕措施生态效益好但作物产量有所下降的现状,为了找出影响作物生长的因素,对比分析了免耕和翻耕两种耕作方式下耕层土壤温度的变化。结果表明：免耕地升温和降温都比较缓慢且幅度小,翻耕地土壤温度在日间总体高于免耕地。在垂直方向上,土壤温度随土层深度降低,但一天中不同时刻的表现差异显著。土壤温度变化与当时气温呈正相关关系, 相关系数大于0.5。与免耕地相比,翻耕地气温与土壤温度的直线回归关系更显著。受土壤温度等物理性状的影响,免耕地作物生物量及产量明显不如翻耕地。因此,北方农牧交错带要通过农艺措施改善土壤物理结构,提高免耕农田作物产量。     

典型农牧交错区土地利用变化驱动力分析

农牧交错带土地利用/覆被变化的驱动力研究是生态环境演化内在规律的重要组成部分,可以科学指导该地区的可持续发展。该文以农牧交错带的典型区域——内蒙古翁牛特旗为例,从土地利用变化过程的空间角度,基于GIS以及相关数理统计软件,使用Logistic模型分析了土地利用/覆被变化的内部和外部驱动力。结果表明模型中耕地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和农业气候区;草地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离、土壤表层有机质含量和到乡镇中心的距离;林地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和海拔;空间异质性和土地利用变化过程的时间变量共同影响使用logistic回归模型来进行推断的能力;通过对草地logistic回归模型拟合度的检验,验证了不同土地利用类型变化的主要驱动力可以用空间统计模型来解释。     

典型农牧交错区土地利用变化驱动力分析

农牧交错带土地利用/覆被变化的驱动力研究是生态环境演化内在规律的重要组成部分,可以科学指导该地区的可持续发展。该文以农牧交错带的典型区域——内蒙古翁牛特旗为例,从土地利用变化过程的空间角度,基于GIS以及相关数理统计软件,使用Logistic模型分析了土地利用/覆被变化的内部和外部驱动力。结果表明模型中耕地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和农业气候区;草地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离、土壤表层有机质含量和到乡镇中心的距离;林地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和海拔;空间异质性和土地利用变化过程的时间变量共同影响使用logistic回归模型来进行推断的能力;通过对草地logistic回归模型拟合度的检验,验证了不同土地利用类型变化的主要驱动力可以用空间统计模型来解释。     

1982-2015年中国植被NDVI时空变化特征及其驱动分析

在全球气候变化背景下,多数研究关注植被年际变化趋势及其对降水和气温的响应而忽略了辐射因子的影响。探究不同植被类型对季节性多气候要素（降水、气温和辐射）的响应规律,并量化人类活动对植被的影响,对中国生态环境保护具有现实意义。该研究基于AVHRR NDVI3g遥感数据、CCI全球土地覆被数据和ERA5-Land数据,采用多元线性回归模型和残差分析等方法,从区域和全国尺度上分析1982-2015年中国植被NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）时空变化特征,研究其对季节性气候变化和人类活动的响应。研究结果表明：1）中国的植被变化在空间上具有明显的区域特征,呈现出自东南向西北递减的趋势,变化率范围为-0.016～0.029/a。2）根据Hurst指数分析,80.62%的植被处于持续稳定变化状态。草地和林地的变化趋势趋于不稳定,易受气候变化和人类活动的影响。3）准噶尔盆地、青藏高原以及内蒙古锡林郭勒盟等区域的植被NDVI与气温和太阳辐射呈负相关性,而在云贵高原、黄土高原南部、四川盆地等地区表现为正相关性。4）残差分析结果表明,干旱导致新疆准噶尔盆地和内蒙古中部等干旱区植被退化,而温度和辐射增加是促进东部沿海平原、黄土高原南部、四川盆地和云贵高原西南部等地区植被改善的主要原因。21世纪以来人类活动逐渐加强,包括黄土高原水土保持和退耕还林工程、阿拉善荒漠治理、沿海城市群和东北工业基地的建设等。具体表现为内蒙古阿拉善高原、黄土高原中西部和北部以及华南大部分地区植被改善,东北大、小兴安岭、长白山东部和长江三角洲地区植被退化。该研究对植被变化及其驱动因素的研究,可识别植被退化区,为将来生态修复工程的实施和生态文明建设提供理论依据,助力区域绿色可持续发展。     

脆弱草原带农牧交错区村域尺度土地利用结构定量分析

村级规划是现行土地利用规划的延伸和完善,全面揭示村域土地利用结构特征是村级土地利用规划编制必不可少的前提条件。该文以四子王旗中部乌兰察布丘陵区西南8个乡镇54个村(社区)组成的典型的脆弱草原带农牧交错区为研究区域,以其所辖村(社区)为分析单元,利用2013年遥感影像解译数据,运用计量地理方法和GIS技术,定量分析村域土地利用结构特征,为脆弱草原带农牧交错区村级土地利用规划的编制提供参考依据。结果表明:研究区土地利用多样化指数平均值为0.71,所辖各村(社区)多样化指数介于0~0.77之间,土地利用类型多样化程度总体处于中等偏上水平;各村(社区)集中化指数介于-0.33~1之间,集中化程度总体呈现为中等偏下的状态;土地组合类型相对较丰富,半数以上的村(社区)地类组合类型以耕地-林地-牧草地为主,37%的村(社区)以耕地-林地为主,空间分布上基本形成了一个集最单一和最齐全组合类型的中心区域和以此为中心的3条南北带状分布区域及最外侧对称分布的2个地段,在这些不同区域和地段内耕地、林地和牧草地呈现出相间分布的特点;土地利用程度综合指数平均值为243.05,各村(社区)综合指数值介于213.83~400之间,土地利用程度总体水平较高;受地形、海拔及人类生产投入水平的影响,各类用地在各村(社区)的区位意义不尽相同,其中耕地和林地区位意义相对较突出,而对半干旱草原地区来说,牧草地区位意义并不突出。据此,脆弱草原带农牧交错区的土地利用,在完善灌丛林生态体系的同时加强牧草地保护和农田基本建设是确保草原生态安全和经济稳定发展的必然选择。     

基于GEE的1982—2021年内蒙古地区植被覆盖度时空动态及气候响应特征

气候变化和人类活动对植被NPP（ net primary productivity,净初级生产力）的驱动作用是全球气候变化背景下的研究热点,并且在不同的时空尺度上尚不能达成共识。中国西北寒旱牧区植被生态系统脆弱,对气候变化和人类活动的响应十分敏感,该研究以青海省乌兰县作为代表性研究区,采用GIMMS-NDVI and MOD-NDVI数据融合构建了长时序归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）数据集,并结合CASA（carnegie-ames-stanford approach）模型获取了研究区1982—2020年植被生长季NPP,利用Sen+MK趋势分析方法探究了研究区植被生长季NPP的时空演变特征,同时采用构建的ADE+Sen量化归因方法对多种气候要素和人类活动的驱动作用进行了定量分析。结果表明,研究区植被生长季NPP多年均值为（205.9 ± 11.5）g/(m²·a)（以C计）,年际变化无显著趋势,不同植被类型的生长季NPP年际波动过程与全域生长季NPP基本一致。在空间上,植被生长季NPP自西向东逐渐增加,年际变化趋势具有明显的空间异质性,且整体以退化为主,平均变化率为−0.151 g/(m²·a²),其中表现出严重退化和轻度退化的面积占比分别达到了31.7%和29.5%。气候变化主导的植被面积占比达85.2%,其贡献值的绝对平均值为1.025 g/(m²·a²),约是人类活动贡献值绝对平均值的2倍,太阳辐射、降水量、平均气温和平均风速均是影响植被生长季NPP动态的主要气候因素。该研究表明研究区植被整体表现为退化状态,气候变化是导致该现象的主导驱动因素。研究结果可为中国西北寒旱牧区植被生态系统的可持续利用和保护提供参考。

     

松嫩平原西部湖泊与水库/坑塘动态变化及驱动因素分析

松嫩平原西部湖泊与水库/坑塘是保障区域农牧业经济发展和生态安全的重要条件。为掌握松嫩平原西部湖泊与水库/坑塘在1990-2013年间的变化信息,为区域生态环境建设及防洪减灾提供数据库支撑,该文基于Landsat TM(Thematic Mapper)、ETM+(Enhanced Thematic Mapper Plus)、OLI(Operational Land Imager)和中国环境资源卫星(HJ,Huanjing)多时相遥感影像,利用e Cognition软件采用面向对象分类方法提取1990年、2000年和2013年湖泊和水库/坑塘分布信息,探讨1990-2013年间松嫩平原西部湖泊和水库/坑塘蓄水面积和数量的变化及驱动因素。结果显示:研究区范围内实际蓄水面积大于20 km2的湖泊有20个,黑龙江和吉林两省分别有17和3个;面积大于20 km2的水库有9个,其中7个位于黑龙江。松嫩平原西部湖泊与水库/坑塘主要分布于沿嫩江和松花江两侧,最大湖泊为查干湖、最大水库为月亮泡水库。研究区内1990年、2000年和2013年的湖泊面积分别为3 633.2、3 016.3和2 534.0 km2,水库/坑塘的面积分别为885.9、797.1、1 433.2 km2。气候变化叠加人类活动影响的背景下,1990-2013年间湖泊数量呈现明显减少而水库/坑塘呈现明显增加的趋势。湖泊蓄水总面积呈现明显下降趋势,共减少1 099.2 km2,2013年总面积为2 534.0 km2;而水库/坑塘蓄水总面积呈现先降低后增加的趋势,1990-2000年减少88.8 km2,2013年又增至1 433.2 km2,23 a共增加547.3 km2。气候因素是变化的重要原因,尤其对于水库/坑塘,气温和降水在不同时间段的变化趋势与之变化非常吻合。而对于湖泊的变化,明显增加的耕地和运河/沟渠、避免洪灾采取的相关措施等人为因素的影响更明显。由此可见,气候因子变化和农业活动及相关的水利工程与调控措施是影响松嫩平原西部湖泊和水库/坑塘蓄水面积与数量的重要因素。该文对湖泊与水库/坑塘水资源的长时间序列统计和分析结果,可为松嫩平原西部生态保护与修复提供数据支撑,为区域可持续发展提供科学依据。     

北方农牧交错带牧草与作物生态气候适应性研究 ——以内蒙古自治区中东部地区为例

应用贝叶斯准则对农牧交错带粮食作物和天然牧草进行分区生态气候适应性综合评价分析表明 ,半干旱、干旱环境中牧草自然生态适应性明显优于粮食作物和春小麦 ,进而对农牧交错带进行了生态系统辨识。该生态气候适应性评价对牧草的生产能力具有较好的指示性     

农牧交错带辽河流域2010-2019年植被覆盖变化及驱动因素分析

农牧交错带是中国北方重要的生态屏障,厘清其内部植被变化特征及驱动机理对区域生态建设和环境保护具有重要战略意义。虽然一些学者对辽河流域植被变化的特点和影响因素进行了研究,但植被变化是一个复杂的过程,部分研究只考虑了单因素对流域内植被变化的影响,而没有充分探讨因素之间交互作用对植被的复杂影响。该研究基于MOD1S NDVI数据,采用因子回归和因子交互相结合的方法,从区域和整体角度分析了2010-2019年自然和社会经济因素对辽河流域植被覆盖度（Fractional Vegetation Cover,FVC）变化的影响。研究结果表明：1）2010-2019年辽河流域FVC整体呈上升趋势,10年平均FVC值为0.68,植被覆盖水平整体较高。植被覆盖度上升趋势为从大到小依次为牧区、农区、半牧区。2）自然因素对全流域植被变化的解释力大于人为因素,其中降水的解释力最为显著。同时,植被变化和降水变化存在明显的同步性,此趋势在牧区最为显著。3）多数因子对植被覆盖变化的影响呈现出相互促进和非线性增强的特点,不存在完全独立因子。整个流域最大的三组交互作用因素是降水∩温度、降水∩高程、降水∩风速。在牧区和半牧区,自然因素的交互作用对植被变化起主导作用,而在农区则是自然和人类活动共同作用,显著影响了植被变化。4）降水梯度影响了辽河流域植被覆盖空间异质性的解释程度。随着降水的增加,其他环境因子与FVC的拟合效果越来越好。农牧交错带植被空间覆盖异质性显著,受自然和人类活动多种因子交互作用,自然因子强于人类活动,降水在全流域及各分区植被变化中起到了关键作用。该区域植被保护应因地制宜,分类施策,以自然恢复为主,降低人为扰动,辅以合理生态工程建设。