基于生态系统服务功能的滇池流域关键性生态用地识别

关键性生态用地对维护区域生态系统稳定、维持生态系统服务功能良性循环不可或缺,识别流域关键性生态用地,可为区域生态保护工作提供参考。该研究以滇池流域为研究区,结合流域生态系统服务功能特征及土地利用现状,选取水源涵养、生物多样性保护、水土保持及景观休闲等主要生态系统服务功能进行生态用地重要性评价,在此基础上采用最小累积阻力模型进行关键性生态用地识别研究。结果表明:2019年,滇池流域关键性生态用地面积为1 216.30 km2,占流域总面积41.65%,主要分布于流域北部、中西部及东部边界,以林地、水域为主,两者面积分别为774.53、306.39 km2,具有涵养水源、防止水土流失、维护生物多样性、发挥景观休闲等作用。识别结果能反映出维护流域生态功能的最重要生态用地,对滇池流域生态用地的规划与保护具有现实指导意义。     

沣河流域土地利用格局与水质变化的关系

以沣河流域为研究对象,综合运用遥感影像解译和相关分析方法分析了沣河流域的土地利用空间格局及主要水质指标[生化需氧量(BOD₅)、高锰酸盐指数(COD_Mn)、氨氮(NH₃-N)含量及溶解氧(DO)]含量的变化特征,探讨了土地利用状况对沣河水质的影响。结果表明,沣河流域土地利用类型以林地和耕地为主,两者占全流域面积的90%以上;沿河不同宽度的缓冲区(分别向两岸划分100,600,1 500 m)范围内,建设用地、耕地与水质变化呈正相关关系,而林地与水质变化呈负相关关系,表明建设用地及耕地对水质的改善有负效应,而河流沿岸林对改善水质有正效应,并且这种影响在距河岸100 m缓冲区范围内达到最大。随着缓冲距离的增大土地利用变化对水质的影响逐渐减弱,说明沣河流域近岸带的土地利用方式对河道水环境质量的影响最大。     

景观格局对阳澄湖小流域水质变化影响的空间尺度效应

[目的] 研究阳澄湖小流域不同空间尺度上景观组成与结构变量对水质的影响,为该区域湿地水环境质量提升和景观格局优化提供科学依据。[方法] 以阳澄湖12个水质采样点为中心,利用GIS软件生成6种空间尺度的圆形缓冲区域,采用景观格局指数、冗余分析、Pearson相关分析等方法,识别景观格局对湿地水质影响最有效的缓冲区空间尺度,探讨其与水质的相互关系。[结果] ①总体上,乔木林地和湖泊的面积占比在空间尺度上逐渐减小,城镇住宅用地、水田和养殖塘的面积占比逐渐增加。②景观格局对湿地水质影响的空间尺度效应体现在不同圆形缓冲区内,在半径为800 m的圆形缓冲区内总解释变异值最大为68.2%。③景观组成变量仅有在半径为1 000 m的圆形缓冲区内PLAND_FOR与水质参数具有相关性。④养殖塘在半径为200 m的圆形缓冲区内对水质影响较大;水田、乔木林地和湖泊在空间尺度较大的圆形缓冲区（半径大于500 m）是影响水质的主要景观类型。[结论] 景观格局与水质最相关的空间尺度为800 m的圆形缓冲区,不同尺度缓冲区内景观结构变量对水质的解释能力均比景观组成变量明显,湿季水质参数与景观格局指数的相关性大于干季。     

不同时空尺度下流域景观格局与水质的相关性研究——以嫩江右岸典型子流域为例

流域景观格局与水质的相关关系依赖于研究的时空尺度,区分时空尺度的研究有助于为流域水陆一体化管理提供准确依据。以嫩江右岸典型子流域为例,从亚流域、河流廊道2个空间尺度,丰水和枯水期2个时间尺度,研究了景观格局与河流水质的相关关系,分析了相关关系的时空差异。空间尺度上的研究结果表明：（1）亚流域尺度上与水质指标相关性显著的景观指标个数较河流廊道尺度多;（2）随尺度增大,NO3—N,综合污染指数与林地景观百分比的负相关性先增后减,400m处负相关性最强;TDS,NH4—N,NO3—N,综合污染指数与耕地景观百分比的正相关性先增后减,300m处正相关性最强,300～400m是嫩江支流廊道管理的关键区域。时间尺度上的研究结果表明,丰水期与水质指标显著相关的景观指数个数较枯水期多;丰水期林地、草地和耕地景观与水质指标的相关性强,而枯水期建设用地景观与水质指标的相关性强。     

滇池流域土地利用格局变化的地形梯度效应

[目的]分析滇池流域的土地利用变化的总趋势和地形梯度格局及影响因素,为土地利用模式的优化配置和土地资源的可持续发展提供依据。[方法]采用土地利用幅度和动态度分析了土地利用变化的总趋势,从地形因子(地形起伏度、坡度、坡向、地形位)角度用地形分布指数法分析了土地利用的地形梯度格局,用定性分析法分析了地形梯度效应的影响因素。[结果](1)2000—2014年研究区土地利用类型以耕地、林地、草地和建设用地为主,建设用地增速最快,草地减速最快。(2)土地利用在不同地形梯度上有明显的层次分布格局和变化趋势。随着地形梯度的升高,水域、耕地和建设用地、草地和未利用地、林地的优势分布区逐渐升高,分别在最低、低和中低、中低、中高和高地形梯度上占绝对优势;水域、耕地和建设用地(除后两者最低一级梯度)分布指数随之减少,草地和未利用地分布指数变化不明显,林地分布指数则不断增加。(3)土地利用格局变化的地形梯度效应受基础的地形因素、起推动的社会经济因素和宏观调控的政策因素的共同影响。[结论]滇池流域土地利用地形梯度格局变化明显,并受地形、社会经济和政策因素共同影响。     

泾河流域植被景观格局对流域径流的调节作用

对黄土高原腹地泾河流域12个子流域植被景观格局和流域径流动态的关系进行了探讨。结果表明景观层次上植被的整体空间格局对流域径流动态有着如下调节作用:(1)泾河流域4种植被景观类型中,森林灌丛植被景观流域年径流量最大,径流年内分配比较均匀,但年际变化很大;其次为复合植被景观,农业植被景观流域径流量较小,且主要集中在汛期;草地植被景观流域径流极小,主要发生在汛期的7~8月份,年际变化比较小。(2)在主要植被景观指数中,景观破碎度、景观多样性与流域径流正相关,景观聚集度、景观优势度与流域径流负相关,景观形状与流域径流相关不显著。(3)结构复杂的植被景观对流域径流具有较好的调洪补枯作用。随着景观破碎度和景观多样性的增大,流域径流年内分配趋于均衡;而随景观聚集度的增大,流域径流年内分配则趋向集中,景观形状对流域径流调节作用不明显。(4)多样性高的植被景观可降低极端径流出现,维持流域生态系统的稳定性。     

南四湖流域土地利用及其景观格局变化分析

以1987年、2000年、2014年的Landsat影像数据为基础,借助ENVI,ArcGIS,Fragstats等软件,提取了土地利用信息,计算了景观指数,定量分析了流域土地利用变化及其对景观格局的影响。结果表明:（1） 近30年来,南四湖流域土地利用变化突出表现为耕地向建设用地的转化,耕地面积减少1 069.15 km²,建设用地面积增加1 573.26 km²。2000—2014年,土地利用综合动态度为0.461%,是1987—2000年的4倍。（2） 景观结构上,耕地是流域的主导斑块,面积约占70%,30年来占景观面积的比例降低了3.85%,斑块形状趋于复杂;建设用地日益发展为优势斑块,占景观面积的比例指数增加了6.1%。耕地与建设用地斑块在景观中的变迁,使得流域自然生态功能受到较为严重的干扰。（3） 流域总体的景观特征表现为优势斑块明显,景观比较完整,但空间异质性较高而连通性较低。近30年来景观结构由较完整的大斑块主导、演化成小斑块圈点状穿孔于大斑块的格局,景观破碎化较为严重。     

五十年来龙河流域景观格局变化分析研究

运用GIS的空间分析和景观生态学的数量分析方法,通过Arcinfo和Fragstats软件,分析了三峡库区龙河流域50 a来的景观格局变化。结果表明:通过对该区斑块类型级别指标的分析,得出耕地的斑块数量从1953年的499个增加到1986年的820个而后又减少到2000年的780个,景观形状指数从1953年的52.72增加到1986年的66.64而后又减少到2000年的64.18;林地和草地的斑块数量1953-1986年增加,1986-2000年减少,破碎度也随之先增大后减小;建设用地斑块数目从1953年的24个增加到2000年的46个,景观形状指数从1953年的6.92增加到2000年的12.18。从流域景观级别上分析得到,流域内的整体斑块密度从1953年的0.56增加到1986年的0.61,而后下降到2000年的0.59,整个流域的形状指数从1953年的45.75持续增加到2000年到50.35,说明人类活动对该区的影响日益增强。     

泾河典型流域水沙变化及其景观格局分析

以黄河中游泾河流域的3个子流域为研究对象,借助GIS和RS技术与基本的水沙数据,分析各子流域水沙变化特点与土地覆被空间格局特征。结果表明:流域北部的环江上游、合水川与汭河的径流量和输沙量以及土地覆被空间格局分布差异显著;30多年来环江上游的径流量增加了60%而输沙量却增加了1倍多,汭河的径流量减少了约40%而输沙量却减少到1/5,合水川的径流量基本保持不变而输沙量略有增加;环江上游只有6种土地覆被类型以低密度草地和半荒漠草地为主,汭河有9种土地覆被类型以林地、农田和高密度草地为主,合水川有7种土地覆被类型以林地和郁闭灌丛为主。     

北京山区建设用地扩展的景观表现

在描述山区景观镶嵌体水平景观格局的前提下，立足建设用地扩展的景观表现，重点测算了山区建设用地景观镶嵌体以及单一景观要素2个水平下的景观形状和分布指数变化，以系统地分析北京山区建设用地景观格局动态。研究结果表明，在北京山区的城市化进程中，山区生态建设的开展引发绿色空间不断增加，景观有向单一化、均一化方向发展的趋势。建设用地总体连通性变强，空间分布上呈现集中、密集的趋势，但尚未形成集聚效应。同时，建设用地景观的碎裂化特征也很显著，独立工矿用地则更趋不规则和破碎。应结合山区实际采取科学有效的规划措施引导建设用地的扩展。     

丹江上游土地利用/景观指数与水质关系初探

借助地理信息和景观分析技术,结合长系列水质数据,采用相关分析法、冗余分析法（RDA）,研究了丹江上游土地利用/景观指数与水质的关系,重点探讨了景观指数与水质参数的关系。结果表明:（1）2000—2013年,耕地面积减少,林地、建筑用地面积不断增加,耕地是最不稳定的土地利用类型,大部分转为林地和草地。流域内景观多样性和聚集度逐渐增加,流域景观格局趋于规则化、高连通和高度聚集的方向发展。（2）耕地面积比与NO₃^--N呈极显著正相关,与DO呈现显著负相关,表明耕地强烈的影响着水质变化;林地面积比与BOD₅,COD_Mn呈显著负相关,林地对水质有显著的正效应。（3）从景观指数与水质参数的相关性可以得出,香农多样性指数（SHDI）、最大斑块指数（LPI）、景观形状指数（LSI）、斑块结合度（COHESION）可以作为景观尺度上来预测水质变化的关键因子,具体表现为SHDI与COD_Mn呈显著负相关,与BOD₅呈负相关;LPI与BOD₅,COD_Mn呈显著正相关;LSI与DO呈极显著负相关,与NO₃^--N呈显著正相关;COHESION与BOD₅,COD_Mn呈显著正相关。斑块密度（PD）和蔓延度指数（CONTAG）与水质的关系无法得到合理的解释。     

滇池流域土地利用动态变化及对流域水环境的影响分析

以滇池流域为研究对象,以1974年、1988年、1998年、2008年四个时期的TM遥感影像为数据基础,结合图像处理、地理信息系统及计量软件,应用马尔柯夫模型对研究区土地利用动态变化及变化趋势进行了分析,同时研究了该区域土地利用变化对水环境的影响。结果表明:①滇池流域近30a来土地利用状况发生了明显的变化,其中耕地、建设用地和其它地类的变化幅度较大,水域和林地变化不明显。②马尔柯夫链预测结果表明:2015—2030年研究区内建设用地面积进一步增加,林地、水域和其它地类进一步减少,但减少的幅度在逐渐变小,耕地面积也继续减少。③滇池流域的水质明显受到土地利用类型及利用变化情况的影响:在5%显著性水平下TP和BOD与土地利用类型之间存在相关关系,建设用地对总氮量的弹性为15.31,耕地对总氮量弹性为10.47,牧草地对总氮量弹性为-156.74。建设用地对BOD的影响为543.79,耕地对BOD影响为-272.49,林地对BOD影响为160.88;在20%显著性水平下COD与土地利用类型之间存在相关关系,建设用地、耕地和湿地对COD的弹性分别为173.88,-100.75,-4 920.59。④马尔柯夫链预测结果表明,随着年份的增长,水质污染状况指标呈现持续恶化的趋势。     

基于RS,GIS的滇池流域水土流失变化研究

滇池已被列入国家“三河三湖”治理的重点，也是云南省九大高原湖泊保护治理的重中之重。面源污染是滇池污染的主要原因，而水土流失则是面源污染的主要来源，占面源污染总量的80％；水土流失是导致滇池环境恶化的重要因素，防治水土流失是治理滇池的重要内容。在RS与GIS技术支持下，通过对1987年和2002年2期滇池流域TM数据的处理，分析流域内的水土流失分布、面积及强度变化，得出水土流失状况趋缓的结论；结合滇池流域森林覆盖和土地利用／覆盖动态变化数据，找出水土流失变化的主要原因是森林植被覆盖率的提高；提出了加速防护林体系建设、发展生态农业和加强法制宣传教育等水土保持建议。     

滇池流域不同植被覆盖土壤的入渗特征及其影响因素

为掌握滇中高原滇池流域周边不同植被覆盖类型对土壤入渗性能的影响,选用双环入渗法探究土壤入渗特性。以滇池流域典型植被覆盖类型(华山松+云南油杉混交林、云南松纯林、旱冬瓜+麻栎混交林、桉树人工林、灌木林)为研究对象,通过野外调查和试验测定,揭示土壤入渗特性及影响入渗的特征因子。结果表明：(1)华山松+云南油杉混交林与云南松纯林、旱冬瓜+麻栎混交林、桉树人工林、灌木林相比,土壤容重最小,有机质含量最高,水稳性团聚体最多,孔隙度和非毛管孔隙度比例明显优于其他林地。(2)5种植被覆盖类型下入渗性能有明显差别,具体入渗性能表征为华山松+云南油杉混交林>旱冬瓜+麻栎混交林>灌木林>云南松纯林>桉树人工林。(3)选择Kostiakov公式、Horton公式、Philip公式,模拟5种典型植被类型覆盖下林地土壤入渗过程,Philip模型对滇池流域土壤入渗过程的拟合效果最佳。(4)5种典型植被类型覆盖下,林地土壤入渗特征与土壤容重均呈显著负相关(P<0.05),初始入渗速率与非毛管孔隙度、>5 mm水稳性团聚体、>2 mm水稳性团聚体均呈极显著正相关(P<0...     

滇池宝象河流域水体氮素特征及影响因素

非点源流失的氮是造成水体污染的主要因素之一.通过对滇池宝象河6个点位沟渠水和河道水体氮素的动态监测,研究了流域水体氮污染特征和影响因素.结果表明,农田沟渠水总氮平均浓度高于相应河道水总氮浓度,沟渠水总氮平均浓度范围为3.86～22.86 mg/L,河道水总氮浓度3.14～6.63 mg/L,总体趋势是从上游到下游水体氮素浓度逐渐升高、并且沟渠水体和河道水体氮素随时间变化呈现同样的趋势.农田沟渠水与河道水体总氮之间、农田沟渠水总氮与沟渠周边表层土壤全氮及沟渠沉积物全氮均呈显著相关性.     

太湖流域典型土地利用类型生态耗水分量的比较研究

[目的]对太湖流域典型土地利用类型的生态耗水分量进行比较研究,为优化土地利用结构、提高流域生态系统水量调节能力提供理论基础。[方法]应用田块尺度土壤—水—大气—植物模型(SWAP),在太湖流域水汽通量监测试验基础上对林地、茶园和耕地的生态耗水进行数值模拟。[结果](1)林地蒸腾量占据耗水量的87.80%,在林地生态系统调节水量过程中起着重要作用,生态耗水呈以8月为峰值的单峰曲线;(2)茶园茶株蒸腾和株间蒸发占据耗水的94.86%,两者比值大约为3∶1,茶株的人工修剪对各分量的年内变化有影响;(3)耕地作物蒸腾和棵间蒸发占据了耗水量的94.73%,两者比值约2∶1,并呈现麦季(1—5月)和稻季(6—11月)2个时段特征;(4)流域竹林枯枝落叶层厚,树林冠层厚实,园地茶株由于修剪后枝叶还未恢复,耕地小麦和水稻作物有生长初始阶段,所以林地相比园地和耕地土壤蒸发偏低。[结论]3种不同土地利用类型的植被在不同生长阶段的叶面积指数、人工修剪作用对耗水量年内变化可能也会产生一定的影响。