地形因子对喀斯特高原山区潜在石漠化景观格局变化的影响分析

为了揭示喀斯特高原山区的潜在石漠化景观格局变化现状和探寻地形因子对潜在石漠化景观格局变化的影响程度,选取了位于贵州省普定县的后寨河流域中下游作为研究区,利用地理信息系统软件,解译出研究区1973年和2004年的潜在石漠化分布图,分析潜在石漠化的进程;利用相关分析法对海拔、坡度、坡向和坡位等地形因子对潜在石漠化景观格局变化的影响程度进行了定量分析。结果显示:从1973～2004年,潜在石漠化景观格局发生变化,且其在空间上呈不均匀状态;地形因子对潜在石漠化景观格局变化存在明显的影响,不同的地形因子对不同类型的潜在石漠化景观斑块的影响程度不同。     

湟水河流域景观格局与生态风险时空特征及驱动因子探测

[目的] 分析景观格局变化特征及景观生态风险时空演变规律与影响驱动因子,为流域综合治理,生态系统管理和可持续发展提供理论依据。[方法] 基于湟水河流域2000,2010,2020年3期土地利用数据,采用景观指数法构建流域景观生态风险评价模型,耦合ArcGIS 10.6,Fragstats 4.2,GeoDa 1.20讨论景观格局与生态风险的时空动态特征,利用地理探测器识别驱动景观生态风险空间分异的主导因子。[结果] ①草地和耕地是湟水河流域的优势地类,土地转移主要发生在耕地、草地和建设用地之间,城市扩张是近20 a土地利用变化的主要特征。②2000—2020年景观生态风险先增后减小,生态服务价值与景观生态风险表现出负相关性。③景观生态风险空间分布主要呈现“高—高”和“低—低”集聚,高程是导致景观生态风险空间格局分异的主导因子,因子交互作用对景观生态风险空间分异有增强效应。④景观生态风险空间格局具有明显的海拔梯度效应。可根据海拔梯度将湟水河流域划分为重点管控区、严格管控区和一般管控区。[结论] 生态治理和生态修复是湟水河流域景观生态风险指数下降的主要原因,不同生态风险空间管控区应采取差异化调控措施,土地利用优化管理与用途管制在生态风险调控中需高度关注。     

伊洛河流域土壤保持生态服务功能动态变化

[目的]分析河南省伊洛河流域土壤保持生态服务功能的动态变化特征,为流域水土保持和生态管理建设提供参考。[方法]采用修正通用水土流失方程(RUSLE)和统计学方法,分析2010—2020年伊洛河流域土壤保持功能时空变化特征以及影响因素。[结果](1)2010—2020年伊洛河流域土壤保持功能呈递减趋势;空间分布基本一致,整体呈西南高,东北低的分布格局。(2)不同生态系统类型的土壤保持功能差异较大,2010—2020年森林和灌丛生态系统土壤保持总量较高,农田生态系统面积最大,但土壤保持功能较弱。(3)不同海拔和坡度的土壤保持功能随海拔和坡度的增加不断加强。(4)2010—2020年伊洛河流域土壤保持功能空间差异性主要受地形因素的控制,时间变化主要受降雨侵蚀力的影响。[结论]应注重和维护土壤保持功能较强的森林和灌丛生态系统,增强农田生态系统的水土保持措施,从而提高流域土壤保持功能,有助于提升伊洛河流域的生态安全。     

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。     

川北地形过渡带地形因子对土地利用与景观格局变化的影响

[目的]基于地形特征分析不同用地类型时空分布变化,不仅能解释土地利用时空变化规律,并能更进一步为优化土地利用结果,生态环境保护奠定基础。[方法]基于四川省北部江油市2003,2010,2018年3期遥感影像,运用土地利用转移矩阵法,分析不同用地类型之间的转化情况;接着利用地形位指数法、分布指数法,分析地形因子影响下不同用地类型分布指数变化特征;之后利用移动窗口法,探究景观格局中斑块密度与Shannon多样性指数时空变化规律;最后结合双变量空间相关性分析,分析地形因子与景观指数间的空间相关性特征。[结果](1)在2003—2010年期间,水田面积减少最多(减少面积2 238.98 hm~2),建设用地面积增加最多(面积增加3 360.36 hm~2);在2010—2018年期间,水田面积减少1 175.84 hm~2,建设用地面积增加1 614.78 hm~2;2003—2010年期间江油市土地利用的变化量整体高于2010—2018年。(2)北部山区主要由旱地转移为林草地,南部平原地区主要为水田转移为建设用地,中部丘陵区域旱地和水田相互转化强烈。(3)随时间变化,旱地和未利用地优势等级向中地形位等级靠拢;低地形位等级上建设用地、水田和水域优势度逐渐降低,并具有优势等级向较高地形位等级扩展趋势。(4)山区河流沿岸以及山地平原交汇处斑块密度与Shannon多样性指数较高,且呈线性分布;随时间变化,丘陵区域斑块密度增加,主城区附近Shannon多样性指数呈下降趋势。(5)高—高聚集区主要表现为向山地丘陵交汇处聚集;城区附近景观指数因受其他因素影响较多,导致该区域景观指数与地形位指数呈现出不显著相关性。[结论]在地形过渡带区域,不同地貌对于各类用地变化的影响在时空上存在差异性,其地形因子与景观指数的空间相关性差异明显。     

基于改进遥感生态指数的岩溶山区生态质量评价——以澄碧河流域为例

[目的] 研究澄碧河流域1988—2019年生态环境的时空演变特征及其变化原因,旨在快速、科学地评价岩溶区生态环境质量变化,为岩溶区生态环境的保护、治理以及发展规划提供科学依据。[方法] 基于Landsat遥感影像,引入归一化山地植被指数（NDMVI）,改进综合生态评价指数（CEEI）模型,对西南典型岩溶区澄碧河流域1988—2019年生态环境质量进行动态监测,利用空间自相关方法定量分析流域生态环境质量的空间分布特征。[结果] ①CEEI具有一定的科学性,并能较好反映研究区生态环境质量情况及时空分异特征;②1988—2019年研究区生态环境质量处于中上水平,整体呈上升趋势,低值区主要分布在流域北部岩溶峰林区与库区周边;③研究区生态环境质量具有一定的空间正相关关系,但聚集性逐渐减弱。[结论] 改进的CEEI模型能够较好地反映澄碧河流域生态环境质量。澄碧河流域CEEI均值总体呈上升趋势,生态环境质量得到改善。     

鄂西犟河流域表层土壤有机碳时空变化及其影响因素

[目的] 研究土壤有机碳（SOC）在小型丘陵山地集水区的分异规律及其影响因素,为土壤资源的可持续利用以及保护南水北调水源地提供科学依据。[方法] 基于数字高程、Landsat 8 OLI影像和2016—2018年实测土壤有机碳等数据,运用相关分析、主成分分析法等研究湖北省十堰市犟河流域表层土壤有机碳含量的时空变化,厘清其影响因子和主导因素。[结果] 犟河流域SOC含量整体呈条带状分布的格局,由东北向西南逐渐增加,呈中等强度变异。夏秋两季SOC处于流失状态,而冬季SOC含量明显增加。不同质地SOC的平均含量：石灰性冲积土 > 简育高活性淋溶土 > 不饱和雏形土。不同覆盖下SOC平均含量：农田 > 园地 > 混交林 > 针叶林 > 灌木。土壤SOC含量呈现随地表曲率绝对值增大而增大,随比值植被指数（RVI）和归一化植被指数（NDVI）增加而增加的趋势。[结论] 地形因子（地表曲率）是影响犟河流域土壤有机碳的主导因子,植被因子（NDVI和RVI）是次要因子。改变局部小地貌、增加林种、改善水肥管理等措施均可以提高流域土壤有机碳含量。     

基于因子空间分异的巴彦县土地利用格局变化研究

[目的]探究黑龙江省巴彦县土地利用格局变化特征,为优化土地利用格局奠定基础。[方法]运用AutoLogistic回归模型和空间统计分析方法。[结果](1)引入空间自相关因子,构建AutoLogistic回归模型,在分析区域土地利用格局变化特征时比传统Logistic模型更为适用和可靠。(2)研究区黑龙江省巴彦县土地利用格局变化是基于特定的自然因素和人文因素共同作用而发生的,高程、地貌类型、pH值、土壤有机质、距城镇中心距离、距水域距离、距道路距离、区位指数、集中化程度、土地利用多样性和土地利用强度是土地利用格局变化的主要影响因子。(3)不同土地利用类型的分布受影响因子的限制性存在明显的空间分异特征,水田、水域和草地主要分布在高程1级区域;旱地、水田、园地、建设用地主要分布在土壤有机质2,3级区域;旱地、园地、建设用地主要分布在距城镇中心距离1级区域和土地利用强度4,5级区域。[结论]研究区土地利用格局在各影响因子的共同作用下,呈现出明显的空间分异特征。     

基于地形梯度的高原山地区土地利用格局时空特征——以贵州省盘县为例

地形因子在一定程度上制约着土地利用空间格局的形成及变化,高原山地区更为明显。该文选取贵州省盘县作为研究区,运用地学信息图谱理论、地形分布优势指数、地形位指数和土地利用综合程度指数分析了2000—2010年研究区土地利用在地形梯度上的空间分布和内在演变特征。结果表明:研究期间,盘县耕地大幅度减少,林地、草地、建设用地和水域大幅度增加,未利用地不甚明显.不同土地利用时空分布及其变化受地形因子的影响呈现一定的垂直分布特征。低级别区耕地优势位增强,水体优势位出现显著萎缩,中级别区林地和草地优势位基本保持稳定。高级别区林地和草地优势分布范围拉宽,建设用地和水体优势位出现退缩。土地利用图谱以稳定型和前期变化型为主,不同图谱变化类型均是不同级别区耕地向林地、草地及建设用地转化为主要特征。土地利用综合程度指数随地形级别区的增加呈现先下降后趋缓特征。高原山地区土地利用结构调整应充分统筹区域地形结构及土地利用格局垂直梯度特征,对不同土地利用类型优化布局进行因地制宜的安排与协调,实现区域土地资源在空间结构上的合理配置与可持续利用。     

喀斯特石漠化及土地利用变化的地貌分异特征——以贵州省关岭贞丰花江石漠化综合示范区为例

[目的]探讨石漠化地区土地利用变化的地貌分异特征,揭示不同地貌条件下的土地利用时空变化的特征和规律,为石漠化地区土地的合理利用提供科学参照。[方法]以贵州省关岭贞丰花江石漠化综合示范区为例,运用GIS和RS技术,基于2005,2010和2013年3个时期的土地利用数据、石漠化数据和地貌数据,运用地形分布指数、土地利用程度综合指数,对研究区土地利用变化的地貌分异进行研究。[结果]①在2005—2013年间,喀斯特地区草地、建设用地、林地、未利用地和水域的面积有所增加,耕地、园地的面积在减少;石漠化的面积有所减少,石漠化程度正在逐渐减轻。②不同地貌条件下,每一个土地利用类型都有其存在的优势分布区;各土地利用类型的地貌分异基本稳定。③土地利用程度的地貌分异特征趋于稳定;2005—2013年,土地利用程度大小表现为:侵蚀台地峰丛洼地丘峰台地Ⅴ型峡谷溶蚀—侵蚀陡坡。④不同地貌条件下不同石漠化等级在各土地类型中的分布方面,由侵蚀台地、峰丛洼地、丘峰台地、Ⅴ型峡谷、溶蚀—侵蚀陡坡地貌的石漠化土地类型分布来看,石漠化主要发生在耕地、林地、园地和未利用地4种土地利用上,水域不存在石漠化现象;2005—2013年,石漠化在不同地貌条件的地类中总体呈较好转变。[结论]每一土地利用类型都有其分布的优势地貌区;不同地貌条件下,石漠化在不同土地利用类型上的分布存在差异,主要发生在耕地、林地、园地和未利用地4种土地利用类型区域。     

果化示范区土壤pH值的空间自相关及其主导因子

[目的]探索空间异质性较大的岩溶区的土壤pH值空间自相关尺度及其空间结构,分析影响典型岩溶区土壤pH值空间结构的主要环境因子。[方法]应用经典统计学方法与"3S"技术。[结果]不同深度土壤pH值的空间分布均存在高度的正向全局空间自相关和明显的空间聚集区,各深度土壤pH值的空间孤立区分布较少;影响不同深度土壤pH值空间分异的环境因子排序为:植被覆盖度石漠化程度地质背景。[结论]土壤pH值的空间分异受到了不同植被覆盖条件下酸性物质含量的影响。石漠化程度和地质背景对土壤pH值的影响,实质上是典型岩溶环境的综合反映。     

基于GIS的河北省丰宁县土地沙化演变及驱动力分析

[目的]综合分析河北省丰宁县土壤沙化区沙化演变规律和驱动因子,为沙化土地治理及合理开发利用土地资源上提供技术依据。[方法]以遥感和GIS作为信息获取和分析工具,通过对河北省丰宁县2009,2014年2期土地沙化遥感影像解译,研究了该区土地沙化的时空演变规律,并对引起其演变的驱动因子进行了探讨。[结果]沙化土地在空间分布上具有明显的区域性,主要分布于中部以西地区,且沙化类型以固定沙地为主;近5a来,尽管中度沙化面积有所增加,但沙化土地面积总体呈减少趋势,轻度沙化减少了560.9hm2,重度沙化减少了1 872.6hm2,沙化土地总面积减少了809.2hm2;高原区较低山区易发生土地沙化,干旱区土壤沙化程度重于半干旱地区。[结论]以当地地貌环境条件为基础,合理开发利用土地资源,增加林地面积,可有效减弱土地沙化。     

基于地统计学和遥感的岩溶区石漠化空间变异特征

为了全面掌握岩溶区石漠化的空间分布特征,解决区域内遥感影像阴影区域石漠化信息"缺失"的问题,该文以广西平果县果化镇生态重建示范区为例,借助图像处理软件ENVI(environment for visualizing images)提取研究区域石漠化指数。在GIS技术支持下,利用地统计学的方法对剔除阴影区后的石漠化指数进行了空间变异特征分析。结果表明,研究区域石漠化指数主要受内在因子的共同作用,具有强烈的空间自相关性;Kriging插值结果表明,研究区域石漠化指数较高的区域主要分布在研究区的西南部和东北部,各石漠化等级的空间分布表现为条带状和斑块状分布。岩性和地形地貌条件是影响石漠化空间变异的主要因素。研究利用地统计学的方法很好地估计了阴影区石漠化指数的"缺失"信息,为岩溶区石漠化监控、评估提供了新的思路与方法。     

漓江流域洪涝灾害风险评价

[目的]探讨漓江流域发生洪涝灾害的可能及其空间分布范围,以期从流域生态水文功能的角度为区域洪涝灾害风险评价研究提供理论基础。[方法]通过基于表层土壤(0—10cm)最大、最小持水量和流域多年平均降雨量,采用地统计学和空间叠加分析的方法分析漓江流域地表土壤排水能力和年降雨量空间变异格局。[结果]漓江流域表层土壤排水能力的变异系数相比流域多年平均降雨量大,受外界随机性因素影响大,空间结构比降低。桂林市城区、临桂新区与灵川县城区3区交界范围为极易发生洪涝区域,而漓江流域中上游的3个保护区(猫儿山国家级自然保护区、海洋山和青狮潭水源林保护区)为不易发生洪涝灾害区域。[结论]考虑流域下垫面生态水文过程和气候(降雨)变化相结合的方法,能够预测和划分流域洪涝发生风险可能及其空间分布格局。其中,桂林市区与灵川县城交界范围为极易发生洪涝区域。     

岷江上游流域植被覆盖度及其与地形因子的相关性

[目的]研究岷江上游流域植被覆盖度随不同高程带、坡度带、坡向分布变化的特征及相关性,为该地区利用有利地形加强生态环境建设和防治水土流失提供依据。[方法]在GIS和RS技术支持下,利用Landsat-8OLI遥感影像和DEM数据提取植被覆盖度和地形因子进行叠加分析,构建统计样本定量分析植被覆盖度与地形因子间的相关关系。[结果]研究区总体植被覆盖情况良好,中度以上植被覆盖区占研究区面积75.0%,低植被覆盖区仅占15.2%。植被覆盖度随海拔高度和坡度的增加呈先增加后降低的趋势,在海拔2 500~3 000m和坡度25°~45°达到最大值;阳坡的植被覆盖度略大于阴坡。各地形因子对不同植被覆盖度的影响程度不同,低植被覆盖区受坡度影响较显著,极高度植被覆盖区受海拔高度影响较显著,其他植被覆盖区与地形因子的相关性无明显规律。[结论]岷江上游流域植被覆盖度与地形因子关系紧密,地形因子变化对生态环境有重要影响。     

起伏地形对气温时空分布的影响——以重庆市为例

[目的]基于GIS技术等分析起伏地形下气温的时空分布及其变化,为研究区域生态环境、农业区划及气候变化等提供借鉴和参考。[方法]以重庆市为例,利用34个气象站点1971—2010年历年平均气温资料,通过在气温与经纬度、海拔高度、坡度和坡向等地理和地形因子之间建立模型,并在GIS平台基于高空间分辨率的DEM数据(100m×100m)对气温空间分布进行定量估算和三维模拟。[结果](1)近40a内不同年代际的平均气温与诸多地理和地形因子之间的复相关系数均在0.8以上。(2)近40a内的年平均气温呈现出先降后升的变化。(3)绝大部分地区的年平均气温在近40a内均呈现增加趋势,且增加幅度表现为:渝东南渝东北渝西。[结论]起伏地形下气温的空间分布与诸多地理和地形因子之间的相关关系显著,且基于高空间分辨率的DEM数据利用GIS的三维模拟技术能够直观鲜明的体现出起伏地形下气温的空间分布及其变化特征。     

基于荒漠化差值指数(DDI)的精河流域荒漠化研究

利用精河流域1990和2011年TM-5影像数据,基于荒漠化差值指数(DDI)构建了精河流域反照率(Albedo)-植被指数(NDVI)特征空间下的荒漠化遥感监测模型。结果表明,1990-2011年精河流域土地荒漠化类型转化以恶化为主;年蒸发量和年均温是导致研究区荒漠化面积增加的主要自然因素,该区也存在潜在风蚀荒漠化风险;由气候变化导致的荒漠化发展,近些年来正被政府的积极措施部分抵消,但人口压力大,水资源低效利用等问题仍是未来荒漠化防治过程中需要解决的重点问题。     

Factors determining soil nutrient distribution in a small-scaled watershed in the purple soil region of Sichuan Province, China

Determining soil nutrient distribution is critical to identify sites which are at risk of N and P loading. Equally important are determining factors that influence such distribution (e.g. land use, land management, topography, etc.). In this research, soil nutrient distribution and its influencing factors were studied in a small-scaled watershed in the purple soil region of Sichuan Province, China. The watershed is 1.3 km² with a complex land management system including agriculture and forestry. Surface soil samples (0–20 cm) from 48 sites within the watershed were collected in the spring of 1999 and analysed for chemical properties. When spatial distribution patterns of soil organic matter and soil nutrients were considered, several patterns were evident. Soil organic matter and total nitrogen coincided with high soil nutrients in the center of the watershed. Total phosphorus was linked to low soil nutrient contents on hilltops, while total potassium was characterized by low variability and high soil nutrient content throughout the watershed. Water-soluble nutrients in soils were highly variable throughout the watershed. Results of this study indicate that land use, topography and other variables play important roles in controlling the spatial distribution of most soil nutrients. However, the relative roles of these indices were nutrient specific. The relationship was therefore complex. Land use, silt, and sand content contributed to a high level of heterogeneity for soil organic matter and total nitrogen with the former being the dominant factor. Land use, particle size distribution (silt and sand) and topographic factors (slope and elevation) contributed to the variability of total phosphorus. However, particle size distribution and topographic factors were the dominant factors affecting total phosphorus. Elevation influenced the concentration of total potassium and land use controlled the concentration of dissolved phosphorous. No significant relationship was found between the studied characteristics and nitrate nitrogen.