奈曼旗土地退化遥感监测研究

奈曼旗是土地退化比较严重的旗县,为查清该旗的土地退化类型、分布及程度,监测其土地退化的发展趋势,该文选取土地利用/覆被方式、复合植被指数、风蚀土地占像元面积百分比和土壤含水率作为土地退化评价体系的4个指标,利用TM数据获取4个指标的反演数据。采用层次分析法构造4个指标的判断矩阵,通过判断矩阵特征向量的计算得到土地退化指标的权重,构建土地退化综合评价公式。结合综合评价公式,计算出奈曼旗的土地退化结果,并将土地退化分为未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和严重退化5个等级。1987年、1991年、1996年、1999年、2002年和2007年的土地退化评价结果表明,奈曼旗的土地退化在1987-1999年期间处于"局部好转、整体恶化"的局面,2000年以后土地退化扩展趋势得到遏制,土地退化治理取得了一定的效果。该研究对奈曼旗的土地退化防治和生态建设具有一定的指导意义。     

土地退化及其评价方法研究概述

定义了土地退化的概念，总结了土地退化的主要类型、形成机理及其评价研究的历史和方法，最后概述了土地退化的监测和退化土地恢复重建领域的研究进展。     

基于遥感光谱的干旱区土地退化评价体系构建

干旱区土地退化(荒漠化)作为全球面临生态环境挑战之一,对粮食安全、环境质量和区域自然资源管理至关重要。土地退化本质是人与自然因素协同作用下土地利用/覆被类型、数量、结构以及功能的改变而引起的生态服务价值降低,核心是土壤和植被的退化。一方面,人与自然共同作用下的土地利用覆被可以表征土地退化状态,另一方面植被-土壤生境时间序列相互作用过程进一步辅助土地退化过程诊断。因此,该文首先从覆被结构、退化类型和退化程度3个层次建立干旱区土地退化状态评价体系。其次,采用GF-1/WFV时间序列遥感影像,基于多端元光谱混合分解模型建立土地利用/覆被精细分类量化表征下垫面质量属性,并进一步利用植被-生境组分互动特征参数进行功能量化,综合评价民勤2015年退化类型和退化程度。最后,结合地面立地景观照片以及采样点实测数据,对土地退化状态评价结果进行绝对定标和交叉验证。结果表明:遥感评价识别土地退化类型和程度的能力分别为87.5%和78.7%。对于民勤旱地系统,沙化过程、沙-盐化过程是主要的土地退化过程,轻度沙化、中度沙化为主导退化程度。该方法为宽波段遥感国产高分1号卫星在旱地系统土地退化状态信息提取和深入应用提供科学依据和实证研究。     

西藏沙漠化土地退化程度动态分析及其评价

以西藏自治区的73个县域为基础评价单元,通过计算1992、1999和2004年3期沙漠化土地退化程度,对西藏7个地(市)及其县域的沙漠化土地退化程度进行了动态分析与评价。结果表明:西藏沙漠化土地的面积总体略有增加,但局部地区的沙漠化土地面积减少也较明显;日喀则、那曲和阿里3个地区是西藏沙漠化土地面积的主要分布区且退化程度增加较显著;拉萨、昌都和林芝沙漠化土地面积较少且退化程度减少显著;山南地区沙漠化土地面积虽较少但退化程度增加较明显。     

大庆市土地退化时空变化及驱动力分析

以不同时段遥感影像为主要数据源,在GIS软件的支持下,提取了大庆市沙化土地和盐碱地的面积.分析了大庆市土地退化的时空变化格局以及多年平均降水量、干燥度及≥10 ℃积温等自然控制因子对土地退化的影响.运用多元回归方法及主成分分析方法,分析了土地退化与各社会经济因子之间的相关程度及影响土地退化的主导因子,并建立了土地退化驱动因子的诊断模型.研究结果表明,大庆市退化土地面积持续增加,区域变化也比较明显;退化土地年变化率在降水量400 mm,干燥度为1.14,≥10 ℃积温为2 780 ℃处变化最为显著;在社会经济因子中耕地面积数量、原油产量、人E1数量是导致土地退化的主导因素.     

侵蚀红壤肥力退化评价指标体系研究

对 6个不同土地利用方式条件下不同侵蚀程度的红壤退化试验小区土壤的物理、化学和生物学性质进行了测定 ,应用主成分分析法对 6个试验小区的红壤肥力退化进行排序和评价。通过对 16项土壤参评因子和 4项参评因子评价结果的比较 ,得出土壤有机质、水稳性团聚体、过氧化氢酶、微生物碳量 4项肥力因子已基本上反映了土壤肥力退化的综合状况 ,并建立了红壤肥力退化程度的评价指标方程 ,从而大大地简化了评价工作     

晋西北河保偏矿区土地利用变化对土地退化风险的影响

 采用基于光谱混合分析(SMA)的地表覆盖指数对晋西北河保偏矿区1990—2006年土地退化风险进行评价,并结合土地利用类型分析土地利用动态变化对土地退化风险的影响。结果表明:研究期内矿区的土地退化风险总体上呈降低趋势,未利用地的开发利用和生态工程实施是导致区内土地退化风险降低的主要原因;煤矿开采虽然对土地退化有一定的影响,但矿区发展所引发的区内土地利用结构的改变以及退耕还林等一系列生态工程的实施很大程度上能抵消这种负面影响。     

黄河三角洲滨海盐碱退化地恢复与再利用评价

滨海盐碱退化地是重要的待开发利用土地资源。该文以黄河三角洲为研究区,进行了以农用为目标的滨海盐碱退化地恢复与再利用评价研究。采用土壤图与土地利用现状图相叠加的方式确定评价单元,系统聚类与Delphi法筛选参评因素,层次分析法确定其权重,模糊评判法确定盐碱退化地恢复与再利用等级。结果显示,黄河三角洲盐碱退化地恢复与再利用潜力较大,一、二等地占总面积的33.73%,三、四等地占总面积的42.54%,五、六等地占总面积的23.73%。盐碱退化地可恢复与再利用程度与土壤含盐量、地下水矿化度和埋深以及土地利用程度有较强的相关性,与距离黄河和渤海的远近有密切关系,空间上呈现从沿海向内陆逐渐提高,离黄河愈近愈高的分异规律。该研究探索了滨海盐碱退化地恢复与再利用评价的技术方法,对滨海盐碱退化地的可持续利用有积极意义。     

岩溶地区土地敏感性的评价方法——以贵州省为例

岩溶区开发建设项目的不断开展,是对岩溶区土地产生破坏和影响的重要因素。本文以贵州省典型岩溶地貌类型为代表,从岩溶地区土地的生态脆弱性和对环境影响的敏感性两个方面进行综合评价。发现在人类活动干扰下峰丛峰林类土地比较容易产生退化,溶丘溶原类土地脆弱可能性比峰丛峰林类小;岩溶地区各土地类型均比较敏感。从而揭示对这类土地进行开发利用时容易产生的问题和敏感程度,提醒土地使用者加以注意并进行防范处理。     

基于模糊综合评判法的新疆典型干旱区土壤盐漠退化风险评价

针对全球性重大环境问题之一的土壤盐漠化,以新疆准噶尔盆地南缘典型盐漠带为例,以土壤盐分含量、地下水埋深、黏粒含量、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、土壤pH值等作为评价指标,应用模糊综合评判法构建了新疆典型干旱区土壤盐漠退化风险评价方法,并对研究区土壤盐漠退化风险进行综合评价。研究结果表明：研究区存在不同等级的土壤盐漠退化风险,且整体呈现出由南向北退化风险逐渐增强的规律性;土壤盐漠退化以中度、高度、中高度风险为主,分别占研究区总面积的46.56%、23.01%和20.95%,低风险和极高风险的分布面积小。该评价成果对于指导当地农业生产、合理利用土地资源具有一定的理论价值。     

生态政策对库布齐沙漠土地利用格局及生态系统服务价值的影响

为了探讨生态政策对库布齐沙漠土地利用格局及生态系统服务价值的影响,以内蒙古自治区杭锦旗为例,运用CA-Markov模型及生态系统服务价值评估法预测了非政策干预情景下的土地利用格局及生态系统服务价值,并与政策干预情景下的值进行了对比。结果显示:与非政策干预情景相比,政策干预后耕地面积降低了0.95万hm²,林地面积提高了9.26万hm²;生态系统服务价值增加了21.49亿元,其中气体调节功能、土壤形成与保护功能的生态系统服务价值分别增加了7.85亿元和7.59亿元,林地对生态系统服务价值的贡献率提高了13.41%。以上表明生态政策通过降低耕地增长速度、加快林地增长速度等途径优化了土地利用结构,促进了杭锦旗的生态系统服务价值增长及生态恢复。但实施生态政策后,仍存在生态效益空间分布不均匀及水域退化等问题,有待进一步解决。     

Assessing land degradation in the Monduli District,northern Tanzania

One of the many contentious issues facing the appropriate and accurate assessment of land degradation is the varying emphasis placed on vegetation degradation and soil degradation processes. This has led to the compartmentalization of land degradation assessment methods, depending on the particular perspective adopted. The land degradation assessment method presented here attempts to take into account both vegetation and soil degradation. This methodology is applied to the southern part of the Monduli District of northeast Tanzania, an area typifying the so‐called ‘affected drylands’ of Africa. Three sets of land cover maps synchronized against long‐term rainfall data (1960s, 1991 and 1999) were used to assess land degradation in the area. Utilizing these three sets of land cover maps as a basis for change detection, it is possible to distinguish areas that experienced changes in vegetation due to rainfall variability from those areas that were subject to changes consequent upon anthropological factors. All areas that displayed overall depletion of natural and semi‐natural vegetation due to human factors were deemed to have undergone land degradation, whereas areas that experienced inter‐annual land cover changes due to rainfall variability were classified as experiencing cover change due to ecosystem dynamics. This method provides a complete and appropriate assessment of land degradation in the study area and can be used to improve degradation assessment in other semiarid areas. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄河三角洲新生湿地土地利用/土地覆被演化研究

根据1986年、1996年和2001年土地覆被数据,运用ARC/INFO软件,研究了近代黄河三角洲的土地覆被演化状况。结果表明:在各覆被类型中耕地面积最大,就耕地变动而言,1986～1996年间耕地的减少明显多于其开垦面积,而1996～2001年间两者面积相当,基本上维持了耕地的动态平衡;1986～1996年间盐生植被的顺向演替与逆向演替面积相当,海域造陆速度明显高于蚀退,而1996～2001年间,顺向演替的面积超过逆向演替,造陆速度明显减缓,蚀退面积超过造陆面积,呈现陆地萎缩的趋势;15年间建设用地迅速增加,1996～2001年间比1986～1996年间增长速度更快,使建设用地面积由1986年的第6位,上升为1996年的第3位,到2001年仅次于耕地处于第2位。     

黄土区大型露天矿农业用地格局演变的分析

在矿区废弃地的恢复中，格局变化的研究将对矿区生态系统的变化起着至关重要的作用。其中，农业用地格局演变的过程及覆被类型的变化，对矿区的生态安全、耕地保护及土地资源可持续利用具有重要的现实意义。该文以山西平朔矿区为例，基于GIS平台，在分析矿区土地动态变化的基础上，运用景观生态学理论与方法，对平朔矿区景观动态变化过程、特征及覆被类型的变化进行了研究，特别对矿区农用地的变化做了重要分析，结果表明：大型露天矿区生态系统景观动态变化过程包括生态破坏过程的景观变化(土地挖损、土地压占、土地占用)和生态重建过程的景观变化(地貌重塑、土壤重构、植被重建)；经过20年的人工控制的生态重建后，矿区土地利用空间格局由以旱地—疏林地格局演变为以林地—建设用地为主的重建生态格局；矿区生态重建已经改变了原脆弱生态系统的生态环境，其中农业用地增加了50%，但由于管理制度等原因，复垦的农用地目前大部分尚不能转换为耕地使用。     

晋西黄土区蔡家川封禁流域植被演替规律

黄土高原地区由于强烈的水土流失,生态系统处于极度退化的状态,探讨该地区植被自然恢复演替过程中植物多样性的变化规律,对于指导该地区的人工植被建设具有重要的理论价值与实际意义。采用样线与样方相结合的方法,对晋西黄土区蔡家川封禁流域植被的自然恢复及分布规律进行调查;采用聚类分析和演替分析方法,研究了该流域植物群落类型与演替过程。研究结果表明,随着植物群落的演替,流域植被总的覆盖度大幅度增加,物种多样性增加,流域现为该地区的顶级群落-以油松为建群种的植物群丛所占据。     

基于土地利用转型的广西边境地区生态服务功能交叉敏感性分析

为揭示边境地区土地利用转型对生态服务功能的影响,推动区域生态环境与社会经济高质量发展。基于广西边境地区2000年、2010年、2018年3期土地利用遥感监测数据,识别18年间土地利用转型和生态系统服务价值的动态演变过程,结合改进的交叉敏感性系数探讨了广西边境地区生态系统服务价值对土地利用转型的敏感性程度。结果表明:(1)2000—2018年广西边境地区土地转型前期平缓,后期剧烈,耕地向建设用地、水域的转移是主要的转型驱动因素;(2)2000—2018年ESV呈现出先增后减的态势,地均ESV高值主要集中于防城区、宁明县南部以及那坡县南部生态环境本底优越的一带,地均ESV低值出现在宁明县北部、龙州县、大新县以及靖西市的中心城区生态系统较为薄弱的岩溶地区;(3)耕地、林地、水域与其他地类相互转型对生态系统服务功能影响较为敏感,其中最敏感的是林地与建设用地的转型,草地、未利用地与其他地类的转型缺乏敏感性。(4)生态敏感性空间演化分异特征显著,耕地与建设用地高生态敏感性重点分布在东兴市、宁明县、龙州县、靖西市,林地与建设用地高生态敏感区主要分布在防城区和东兴市主城区、凭祥市以及靖西市北部等重要的贸易出口通道。研究结果可为优化边境国土空间格局,实现生态服务功能的提升提供科学指引。     

黄土高原地区水蚀风蚀交错带土壤质量综合评价

 为揭示黄土高原水蚀风蚀交错带土壤质量变化规律和总体水平,通过敏感性分析、主成分分析和相关分析,确定了研究区的土壤质量评价最小数据集,并利用综合指标和最小数据集定量评价了植被演替和不同植被恢复类型对土壤质量的影响。结果表明,研究区土壤质量评价指标最小数据集为有机质、速效磷、蔗糖酶和真菌。随着退耕年限的增加,土壤质量综合指数并非简单地线性增加,而是在演替的前15a呈现下降趋势,15a后开始呈现增加的趋势,即表现出非正U型的变化。就不同植被恢复类型而言,研究区土壤质量的排序为:刺槐林地>农地>退耕草地>油松林地>沙蒿地>柠条灌木地>杨树疏林地。所确定的土壤质量评价指标最小数据集能够反映综合评价指标的信息,评价结果具有较好的代表性。总体而言,研究区土壤肥力仍属于较低水平。因此,研究区生态建设的任务仍很艰巨,有关植被建设中如何缩短植被演替早期阶段的土壤质量退化是值得探讨的科学问题。     

Soil degradation and restoration as affected by land use change in the semiarid Bashang area,northern China

The Bashang area, located in the semiarid agropastoral zone, represents a typical degraded ecosystem under intensified human activities. This region has undergone profound land use changes during the past century. Natural grasslands had been progressively cultivated, and subsequently, part of cultivated lands had been abandoned by farmers due to severe desertification. In this study, we collected soil samples (0–20 cm depth) from four farmlands on both flat and gentle slope lands where cultivation had occurred for 0, 8, 30, and 50 years to assess the effects of grassland cultivation on soil degradation. In addition, soil samples were taken and plant species were investigated from eight sites in age sequence of 0- to 50- year-old abandoned field to assess natural restoration process following field abandonment. The results showed that cultivation of grassland result in a significant soil degradation which is manifested by the coarsening in soil texture and the losses in organic C and nutrients. After 50 years of cultivation, soil organic C, total N, and total P concentrations had declined 73–79%, 60–70%, and 67–68% in the 0–20 cm plough layer, respectively. Over half of these losses occurred during the first 8 years of cultivation, and subsequent was slow. After fields were abandoned, vegetation got self-restoration, and plant species composition moved toward that of the natural grassland community with time. Soil organic C, total N, and total P levels gradually improved with increasing years of land abandonment, with a faster restoration rate in the early vegetation recovery stage and a slower rate in the late succession stage. The results suggested that soil degradation may occurred drastically by inappropriate land use and management with a short time, while soil restoration for a degraded ecosystem may take long period of time, especially in this fragile ecosystem. From the perspective of soil resource management and desertification control, conservational tillage and management for farmlands and proper grazing management for recovered grassland should be taken into account in this area.     

基于遥感的生态服务价值测算与土地利用动态变化

生态服务价值是反映一个区域生态环境状况的优劣和整体生态效益大小的重要概念与指标。根据研究区土地利用特点和生态系统类型特征,选取适合研究区的植被净初级生产力、植被覆盖度等生态参数,利用Landsat TM遥感影像、地面观测、气象数据、统计资料等数据,建立了基于遥感定量测算的生态服务价值评估指标与评估模型,对研究区单项和单位面积生态服务价值进行了定量计算。结果表明:研究区在2000-2010年10年间,随着不同土地利用类型之间的相互转换,研究区生态服务价值总量呈逐渐减少的趋势。其中,耕地生态服务价值减少了11.92%,湿地减少了11.75%,总价值减少了5.74%,虽然林地、水域和滩涂的生态服务价值有一定程度的增加,但是未能改变研究区总体生态服务价值不断减少的趋势。在此基础上分析了研究区生态服务价值时空变化规律,揭示了其土地利用与生态服务价值变化之间的内在关系。