黄土丘陵区沙棘水土保持薪炭林土地生产潜力研究

本文对黄土丘陵区主要灌木水土保持薪炭林树种——沙棘(Hippophae rhamnoides Lo)的土地生产潜力进行了研究。应用Thornthwait Memorial模型估算了其土地气候生产潜力，揭示了沙棘在该地区实际存在的气候条件下可能达到的理论产量；实测了当前技术经济管理水平条件下所能达到的最高产量——现实生产潜力，分析了目前林业的现实生产潜力与气候生产潜力之间的差距，预示了其发展前景；从合理利用气候资源和充分发挥土地生产潜力角度，提出了沙棘应为当地水土保持薪炭林优选的灌木树种。其结果对该地区培育坡地水土保持薪炭林具有重要的实践指导意义。     

基于多模型的黑河中游甘临高地区土地利用情景模拟

混合元胞自动机（Mixed-cell cellular automata,MCCA）模型改进了传统的元胞自动机（Cellular automata,CA）模型,基于现实复杂土地结构引入混合元胞,实现了从定性、静态模拟到定量、动态模拟的跨越。本文首先探究MCCA模型在黑河中游甘临高地区（甘州区、临泽县和高台县）的适用性;之后分别采用多目标线性规划（Multiple-objective programming,MOP）模型、普通线性回归模型预测得到2035年可持续发展（Sustainable development,SUD）情景、基本发展（Basic development,BAD）情景中不同地类面积数值,然后将面积输入MCCA模型中进行不同情景的土地利用空间结构可视化,并开展对比研究。结果表明：各项精度评价指标均表明MCCA模型的模拟精度较高,Kappa系数、混合元胞质量系数（Mixed-cell figure of merit,mcFoM）和平均相对熵（Relative entropy,RE）分别为0.886、0.261和0.508,优于基于纯净元胞的斑块生成土地利用变化模拟（Patch-generating land use simulation model,PLUS）模型,因此MCCA模型适用于研究区土地利用结构模拟。2035年SUD情景中林地范围明显高于BAD情景,生态效益较BAD情景增速快,建设用地和耕地适度扩张,综合效益增速较快。该结果表明耦合MOP和MCCA模型模拟的土地利用优化配置方案能够更好地协调经济与环境的关系,既有利于经济快速发展,又能保护生态环境和维持社会稳定。     

基于元胞自动机模型的土地利用情景模拟与驱动力分析

土地利用格局的形成过程比其最终形成的结果更为重要。本文以哈尔滨市双城区为例,利用不同时期的土地利用数据,在土地利用变化关键驱动因素分析的基础上,选取了对土地利用变化影响较大的距离变量、邻近土地利用类型数量、单元自然属性、社会经济因素等4方面14个驱动力因子,建立了基于元胞自动机(CA)与人工神经网络(ANN)相结合的土地利用空间格局模拟模型。在此基础上,对研究区自然禀赋、社会经济快速发展、基本农田保护及土地利用规划等不同情景驱动机制下的土地利用空间格局进行了时空模拟,以此解析土地利用变化过程与驱动力因素的响应关系。模拟结果显示：自然禀赋情景下,各地类变化趋势与现在保持一致;在社会经济快速发展情景下,建设用地面积增加明显,主要由旱地和其他用地转入;在基本农田保护情景下,耕地面积比较稳定,各地类变化趋势较为缓和;在土地利用规划情景下,各地类变化较为合理,兼顾耕地保护和经济发展。研究结果显示,该方法对哈尔滨市双城区土地利用格局变化的驱动机制具有较好的解释作用。     

黄土丘陵区不同草被类型土壤细沟可蚀性季节变化研究

运用坡面径流冲刷试验,结合土壤侵蚀过程WEPP模型,研究了黄土丘陵区赖草和紫花苜蓿生长季土壤细沟可蚀性的季节变化特征及其影响因素。结果表明,赖草地的土壤细沟可蚀性在整个生长季呈现出先升高后降低再升高的不明显的季节变化趋势(p0.05),紫花苜蓿地土壤细沟可蚀性在整个生长季呈现出先降低后趋于稳定再降低的明显的季节变化趋势(p0.05)。赖草地和紫花苜蓿地土壤细沟可蚀性生长季的变化主要受到土壤硬化过程、水稳性团聚体(大于0.25 mm)和草地根系生长的影响。赖草和紫花苜蓿地的土壤细沟可蚀性随着土壤粘结力、容重、水稳性团聚体和草地根系密度的增加呈指数函数形式降低。利用土壤容重和根系密度可以很好地模拟赖草地和紫花苜蓿地土壤细沟可蚀性的季节变化(R~2≥0.86,NSE≥0.85)。为黄土高原地区植被恢复过程中的水土保持效益分析及措施优化配置提供理论基础和数据支撑。     

基于QuickBird影像的黄土丘陵区坡面浅沟侵蚀速率研究

以陕西省吴起县黄土丘陵沟壑区封禁流域(合沟小流域)为研究对象,通过野外实地测量60条浅沟形态参数,建立浅沟长度与体积回归模型,使用2007年和2013年2期同时相QuickBird影像,提取245条浅沟的长度,计算浅沟侵蚀速率。结果表明:在2007—2013年的6 a内,浅沟的数量基本不变,总长度从2007年的13.74 km增长到2013年的14.12 km,浅沟密度为36.21 km/km~2。浅沟长度变化分为缩减与增长2类,缩减类浅沟占46.94%,沟口多数与切沟沟头相连,由于切沟溯源侵蚀速率高于浅沟的发育速率,导致浅沟长度缩减。依据构建的浅沟长度与体积回归模型,基于影像解译的245条浅沟在6 a间总侵蚀量从1 889.97 m~3增加到1 961.49 m~3,若不考虑体积减小的浅沟,平均每条浅沟每年增长0.20 m~3,草本覆盖的坡面浅沟平均侵蚀速率约为215 t/(km~2·a)。     

黄土丘陵区红枣经济林根系分布与土壤水分关系研究

为明确半干旱黄土丘陵区不同年龄无灌溉旱作矮化修剪密植枣林的根系分布范围与其土壤水分的空间关系,利用根钻法测定枣林株间不同深度的根系分布、枣树主干就近位置的根系量,并采用土钻取土和中子仪定位测定结合了解不同年龄的枣林10 m深度的土壤水分。结果表明:随着树龄增加,1、3、5、12 a枣树根系最大深度年平均增值在减小,12 a枣林垂直根系达520 cm。枣树株间100 cm处向下的根系深度较浅,枣林的垂直根系最大和最小值之差先增加后减小,12 a枣林垂直根系之差只有180 cm。研究区枣树株间水平根系在枣林3 a时开始交汇,枣树水平根系延伸无法确定,所得到的水平方向根系实际是枣林多株树汇集的根系。枣林垂直根系对土壤水分的垂直变化作用显著,但矮化修剪密植枣林株间根系深度差异并没有造成土壤水分因此而波动。随着枣树树龄的增加根系深度和土壤水分干层均增加,0~2 m土层的土壤水分年内变化幅度也增加,而且根层范围的土壤水分随着树龄增加在降低,但是土壤干层深度稍大于测得的根系深度。     

基于灰色马尔柯夫链模型的浙江省名优茶产量预测

将灰色系统理论与马尔柯夫链结合在一起,建立了灰色-马尔科夫模型,并以此模型来对浙江省名优茶年产量进行预测,以达到科学指导生产、规划销售的目的。首先根据2000-2010年浙江省名优茶产量的统计资料,建立灰色系统GM(1,1)预测模型,并在此基础上运用马尔柯夫链理论对预测结果进行修正,得出更精确的预测结果。实例计算后发现,运用灰色马尔柯夫模型得到的预测结果较之单纯的GM(1,1)模型准确性有较大程度的提高。结果表明,灰色马尔柯夫模型更适用于对随机波动性较大的数列进行预测,此方法用于名优茶产量的预测是可行的。     

河北省黄土丘陵区农地土壤风蚀防治技术研究

风沙是河北省黄土丘陵区较常见的灾害性天气现象之一,多发生于冬春季节。河北省黄土丘陵区近几年的沙尘天气频繁发生给当地及京津冀地区人民的生产、生活和社会发展造成了巨大影响。据有关资料,北京沙尘暴的80%来源于张家口的黄土丘陵区。为了改善这一地区的生态现状,在对黄土丘陵区农地土壤风蚀进行5种不同下垫面条件下试验观测的基础上,通过对试验结果的分析,对丘陵区农地土壤风蚀的影响因素进行了的研究,提出了河北省黄土丘陵区农地防治土壤风蚀的技术措施。     

黄土丘陵区旱作枣树规格与枣林耗水量关系研究

以枣树为研究对象,通过对自然生长枣林与矮化密植枣林、截干枣林、极端矮化的枣树及不同修剪强度枣林土壤水分进行监测,采用水量平衡法分析上述情况下枣林耗水特点及枣树水分利用效率。结果表明:自然生长枣林每年在土壤中耗水量较矮化密植枣林大6.54 mm,耗水深度较矮化密植枣林大13.3 cm,水分利用效率最小,2014、2015年分别为2.1、1.8 kg/m~3;12龄枣林实施截干处理3年,其林下土壤水分恢复深度达460 cm,每年恢复深度达153.3 cm,是形成干层速度的3.41倍;极端矮化枣树规格降低1/2,其耗水量为同龄枣林的25%,水分利用效率是同龄枣林的1.26倍;枣树不同修剪强度与其蒸腾耗水关系紧密,随着修剪强度加大枣树蒸腾耗水量减小,林下土壤含水率可提高。研究显示,枣林可以通过对枣树规格的缩小来实现枣林耗水量及水分利用效率的调控,黄土高原半干旱区年降水量波动较大,确定当地适宜修剪强度指标时,建议参考多年平均降水量来制定。     

基于CA-Markov模型的黄土塬区黑河流域土地利用变化

研究黄土高原的土地利用变化,可为其生态建设提供重要的决策依据。基于CA-Markov模型,分析了黄土高塬沟壑区黑河流域1985－2000年土地利用变化的趋势、速度、类型及其与地形的关系,并模拟了2015年土地利用情景。结果表明,黑河流域以耕地和中覆盖草地为主;1985－2000年林地和农地减少,草地和建设用地增加,其他类型变化很小;林地和草地相互转化与耕地转出是两大变化类型;土地利用变化主要发生在沟壑区。CA-Markov模型模拟的2000－2015年土地利用将保持1985－2000年的变化趋势,因此,需加强耕地保护措施,推进退耕还林草工程,促进区域可持续发展。     

基于CA—Markov模型的细河流域土地利用变化动态模拟

为探讨细河流域的土地利用变化情况,利用1991,2001和2011年3期遥感影像解译得到的土地利用数据．采用CA—Markov模型模拟2011年的土地利用情景,确定模型可靠。以2011年数据为基础,预测20a后的土地用情况。结果表明：2031年细河流域的土地利用格局基本不变,与2011年相比,林地、草地、水域和建设用地处于增加状态,而耕地与未利用地则相对减少。     

基于CA-Markov模型的土地利用演化模拟预测研究

为了探究城市发展过程中土地利用变化规律及各类驱动力的影响,以北京市顺义区为例,基于2000、2005、2010年3期遥感影像解译数据,分析研究区域的土地利用类型的动态变化程度,并基于Markov模型定量分析了土地利用的转移方向及转化程度。结合GIS分析功能,探讨多种土地利用驱动力对于土地利用类型转移的影响,并采用模糊计算的方法,将各类影像土地利用转移的因子标准化,并利用GIS中加权线性方法将其整合,结合元胞自动机马尔可夫模型,模拟出2010年的土地利用分布,经验证模拟的精度高达81.41%,Kappa指数为0.776 9,得到了较为理想的结果,证明了方法的可行性及精度的可靠性。并以2010年的土地利用格局为基础,预测2020年的土地利用状况并分析2010—2020年10 a间的土地利用变化。分析结果表明,除草地、林地变化不明显,耕地、水域面积继续保持减少的趋势,但减小的趋势渐缓,建设用地仍在不断增加,但也逐渐趋于饱和的增长趋势。此研究可为当前及未来的土地利用规划、管理和生态恢复提供科学依据。     

丘陵地区农业机械化发展存在的问题和现状

农业机械化的发展水平直接影响到农业的物质装备水平和综合生产能力,影响到农村劳动力的转移和传统农业向现代农业转变进程,如何在丘陵地区发展农业机械化是基层农机工作者长期思索和践行的问题。文章根据丘陵地区农机化发展特点和现状,提出了丘陵地区农机化发展建议。     

小理河流域土地利用空间自相关格局与影响因素分析

为揭示土地利用空间自相关格局与自然社会经济因素的耦合关系,以黄土丘陵沟壑区的小理河流域为研究区,基于全局Moran’s I、Moran散点图和Anselin local Moran’s I分析了500 m×500 m格网尺度上流域土地利用全局和局部空间自相关格局,利用GIS技术研究各类用地在p0.05显著性水平下局部聚集区与高程、坡度、坡向、与水域距离、与道路距离、与居民点距离的关系。结果表明,各土地利用类型都表现出全局空间正自相关特性,但空间正自相关性随着距离的增加而逐渐减弱,且在32 km以内不同土地利用类型自相关程度的空间衰减强度不同。耕地、草地的空间分布呈显著的HH(高值-高值)、LL(低值-低值)聚集趋势,而园地、林地、建设用地和未利用地呈显著的HH聚集趋势。草地HH聚集区主要分布在流域中、上游的丘陵或山地区,林地HH聚集区主要分布在流域下游沟壑区和上游山地区,其他地类HH聚集区集中分布在流域下游宽阔黄土梁或开阔河谷区。随高程和坡度增加,各地类HH、LL聚集区面积总体呈先增加后减小的趋势。在1 000~1 300 m高程区、15°~25°的坡度区以及正阳向和正阴向区域,是各地类HH聚集分布最多样、面积最集中的区域。建设用地和林地HH聚集区主要分布在1 000~1 100 m高程区,耕地、园地和未利用地HH聚集区主要分布在1 100~1 200 m高程区,草地HH聚集区主要分布在1 200~1 300 m高程区。各地类HH聚集区按平均坡度由小到大依次为:建设用地、耕地、园地、林地、未利用地、草地。建设用地、园地和耕地HH聚集区主要分布在正阳向和半阳向区域(正阳向面积最多),林地和草地HH聚集区主要分布在正阴向和正阳向区域(正阴向面积最多)。距水域和道路越远,除未利用地外,各地类HH聚集区面积呈不断减小的趋势;距居民点越远,草地HH聚集区面积呈先增加后减小趋势,而其他地类HH聚集区面积呈不断减小的趋势。各地类HH、LL聚集区集中分布在距水域、道路1.5 km范围内和距居民点3 km范围内。距水域、道路和居民点越近,建设用地、园地和耕地的HH聚集区面积迅速增加。相比HH聚集区,耕地LL聚集区主要分布在1 200 m以上高程区,平均坡度增大,正阳向面积略大于其他坡向面积,与水域和居民点的距离较远且面积呈先增后减的趋势;草地LL聚集区主要分布在1 000~1 200 m高程区、15°~35°坡度区,各坡向上分布面积相差不大,与水域、道路和居民点的距离较近且面积呈不断减小趋势。     

基于RS和GIS的土地利用/覆被变化及其功能转型特征分析——以新疆叶城县为例#br#

以土地利用遥感影像数据解译的基础及相关遥感技术支持,将土地利用类型分为6大类型的LUCC数据源,通过选取土地利用动态度与土地利用程度指数,结合采用土地利用程度和转移矩阵模型,对新疆喀什地区叶城县近15年的土地利用/覆被变化及其功能演变进行综合分析。研究结果表明：2005—2020年期间叶城县的草地、耕地、水域面积及建设用地整体呈现增长的趋势,分别增加421.21 km2、181.25 km2、120.49 km2、7.37 km2,沙地、冰川及永久积雪、林地及其他未利用地面积在不断减少,分别减少 320.58 km2、303.92 km2、61.16 km2、43.21 km2;土地利用程度方面,在近15年研究区的土地利用程度呈现上涨,表明土地利用正处于发展期,尤其是2010—2015年期间土地利用程度指数与其他时期相比较高;由土地利用转移矩阵可知：研究区主要转入土地类型为耕地、草地、建设用地、水域等,土地面积都呈现一定幅度的增加,而林地、沙地、冰川及永久积雪和其他未利用地的面积都有所减少;在研究期间,土地利用功能类型中生态生产用地增加幅度最大,增加480.92 km2,其次是生产生态用地排列第二,为181.02 km2,而生态容纳用地呈现减少趋势,减少667.82 km2,说明叶城县土地利用功能类型的变化受到人为影响较大。研究结果可为新疆叶城县土地资源的可持续利用,科学管理和生态规划提供依据。     

基于生态服务价值的潮白河上游土地利用优化

生态环境安全和人类发展息息相关,以潮白河上游森林生态服务价值和生态服务总价值为目标,以约束函数和转化规则为条件,利用灰参数线性规划理论和CLUE-S模型对该区2008年土地利用现状进行了数量结构优化和空间格局配置。结果表明：优化配置后的林地面积和森林生态服务价值较2008年均有显著增加,且后者增加幅度大于前者,说明森林单位面积生态服务价值提高,林地结构得到改善;随着草地和未利用地向林地和居民工矿用地转化,生态服务总价值有所增加,重点表现在调节服务和支持服务两方面价值上。该区域近年来经济利益驱动的发展模式给首都可持续发展带来巨大压力,土地退化和环境破坏须通过资源优化得以控制和改善。     

不同政策情景下荒漠化地区土地耕作适宜性评价

针对目前耕地适宜性评价中存在指标缺乏表达农民意愿及生态限制性因子的缺陷,应用基于生态限制性因子指标体系开展了中国荒漠化地区土地耕作适宜性评价。结果表明：在粮食安全政策导向情景下,荒漠化地区土地耕作适宜性较高的地区集中分布在亚湿润干旱区及半干旱区的局部地区,占地37×104 km2;在生态环境政策导向下,荒漠化地区土地耕作适宜性较高的地区集中分布在内蒙古南部、西藏南部、新疆北部的局部地区,占地约26.9×104 km2;由于政策导向的不同,宜耕减少地区主要集中于内蒙古东部和西藏南部的局部地区。该研究为大空间     

京津冀地区耕地利用时空分异与影响机制分析

京津冀地区耕地资源的不均衡分布使得社会经济发展的地域差异性突出,厘清其耕地时空异质性对于地区协调可持续发展有着重要意义。基于京津冀地区,采用耕地动态变化模型及地理探测器等方法对1990—2020年间其耕地空间分布演化与影响机制进行了探讨。结果表明:北京市率先进入工业化城镇建设,天津市次之,河北省滞后,相对的耕地变化动态度高值也先后出现。耕地分布集聚特征显著,呈现东南密西北疏的核密度格局。土地利用结构改变特征明显,面积净增长的主要有建设用地、林地及水域,面积净减少的主要有耕地、草地及未利用地。耕地流失主要表现出环北京及环渤海为中心的聚集式特征,且东部流失的热度比西部高,南部比北部高。社会经济及政策因素对耕地利用的影响力呈上升趋势,而自然因素的影响力呈下降趋势。本研究结果可为京津冀地区耕地保护、区域协调发展提供科学依据。     

基于MESMA和RF的山丘区土地利用信息分类提取

探讨了基于多端元混合像元分解(Multiple endmember spectral mixture analysis,MESMA)和随机森林(Random forest,RF)相结合的土地利用信息分类提取方法。以Landsat-8 OLI卫星遥感影像为主要数据,基于植被-不透水面-裸土(Vegetation-impervious surface-soil,VIS)模型,利用MESMA将影像分解为植被、不透水面和裸土3类组分,将生成的3类组分变量和基于光谱、纹理信息计算选取的20个特征变量组合后开展RF分类实验,将分类结果与相同特征变量下的支持向量机(Support vector machine,SVM)、最大似然(Maximum likelihood classification,MLC)分类结果进行比较分析。结果表明:MESMA可以获得较为精确的组分丰度信息;RF分类结果优于相同特征变量下的SVM和MLC分类结果;在MESMA生成的组分信息变量参与分类后,3种方法的分类精度均有所改善,分别达90.50%、88.85%、86.35%,其中RF的分类精度改善最为显著;MESMA与线性混合分解(Linear spectral mixture analysis,LSMA)生成的组分信息变量相比,前者对于改善分类精度效果更为明显。MESMA对于提高影像分类精度起到一定积极作用,基于MESMA和RF的方法对中等空间分辨率影像山丘区土地利用信息分类提取精度较高,利用该方法开展遥感影像解译可为大尺度的土地利用监测和管理工作提供技术支持和理论参考。