喀斯特石漠化的驱动因子分析——以贵州省为例

采用地理信息系统(GIS)与遥感(RS)技术,对贵州省喀斯特石漠化状况进行全面调查,建立了全省1∶10万喀斯特石漠化数据库。利用相关分析和主成分分析法,分析了导致石漠化的影响因子,确立指标体系,指出地表植被覆盖率、喀斯特面积、河网密度、未利用地、耕地面积、平均海拔高程、土地垦殖率、草地和≥25^°坡地面积等9个因子是喀斯特石漠化的重要驱动力。建立了喀斯特石漠化动力指数模型,计算出了各因子对石漠化的贡献值,指出石漠化产生的根本原因是不合理的人为活动。所建动力指数模型输出结果与遥感调查有高度的一致性,表明石漠化动力指数能较好地反映该地区石漠化过程,可为石漠化治理提供理论依据。     

喀斯特石漠化的驱动因子分析——以贵州省为例

采用地理信息系统 (GIS)与遥感 (RS)技术 ,对贵州省喀斯特石漠化状况进行全面调查 ,建立了全省 1∶ 10万喀斯特石漠化数据库。利用相关分析和主成分分析法 ,分析了导致石漠化的影响因子 ,确立指标体系 ,指出地表植被覆盖率、喀斯特面积、河网密度、未利用地、耕地面积、平均海拔高程、土地垦殖率、草地和≥ 2 5°坡地面积等 9个因子是喀斯特石漠化的重要驱动力。建立了喀斯特石漠化动力指数模型 ,计算出了各因子对石漠化的贡献值 ,指出石漠化产生的根本原因是不合理的人为活动。所建动力指数模型输出结果与遥感调查有高度的一致性 ,表明石漠化动力指数能较好地反映该地区石漠化过程 ,可为石漠化治理提供理论依据。     

滇桂黔石漠化片区生态系统碳储量时空演变及其驱动因子

[目的]探究特殊生态脆弱区——滇桂黔石漠化片区的生态系统碳储量时空演变规律及其驱动因子,为科学评估其生态治理效果、优化土地利用格局、提高生态系统碳储量、提升生态系统碳汇能力等提供理论参考。[方法]综合运用土地利用转移矩阵、InVEST模型和地理探测器等方法,分析滇桂黔石漠化片区1990—2018年土地利用变化特征、生态系统碳储量时空演变规律及空间分异驱动因子。[结果]滇桂黔石漠化片区城市建设蓬勃发展,石漠化治理效果良好。研究期内,建设用地和水域面积分别增加116.38%和76.40%,以石漠化裸岩石质地为主的未利用地则减少47.45%并主要转化为草地和林地;滇桂黔石漠化片区生态系统碳储量呈波动下降趋势,2018年降至30.61亿t,较1990年减少了0.52%。建设用地扩张对耕地和林地的侵占是碳储量减少的主要原因;滇桂黔石漠化片区生态系统碳储量空间分布差异明显,始终维持西南较高、南部次之、北部较低的空间分异特征,整体依次对应云南片区、广西片区以及贵州片区;滇桂黔石漠化片区生态系统碳储量空间分布差异受自然地理要素和社会经济要素共同作用,但人类活动影响最为显著。“距离县中心”始终是影响力最...     

近30年来滇中城市群生态用地变化轨迹时空演变特征及其驱动机制

[目的]生态用地在维持生态平衡和支撑经济发展方面发挥着重要作用。研究滇中城市群生态用地的时空演变特征和驱动机制对优化生态安全格局、推进云南生态文明建设、筑牢国家西南生态安全屏障具有重要现实意义。[方法]利用Google Earth Engine(GEE)云平台对滇中城市群1990—2020年生态用地进行识别的基础上,采用变化轨迹分析、热点分析和地理探测器对滇中城市群生态用地时空变化轨迹和驱动机制进行了探索。[结果](1)滇中城市群生态用地变化以非生态用地与林地互换为主,并集中发生在林地和非生态用地的过渡地带,而生态用地内部之间(林地和草地)的转换主要发生在研究区北部和南部的山地区域。(2)生态用地变化以低频次变化为主,高频次较少,频次变化在元江干热河谷、金沙江干热河谷区域、滇东滇东南喀斯特地带表现出明显的聚集效应。(3)耕地面积变化是影响滇中城市群生态用地变化的主要驱动力,社会经济因素对生态用地的影响力显著高于自然因素,在自然环境、耕地扩张、生态修复政策等多重驱动下,多因子交互作用对生态用地变化更具解释力。[结论]滇中城市群生态用地破碎,自然环境的改变和人类活动的日益增强极易导致生态用...     

基于RS与GIS的岩溶区石漠化时空变化特征——以湖南省慈利县为例

以湖南省慈利县为研究区域,运用遥感与地理信息系统技术,通过1990年和2003年两期遥感影像数据的对比分析,研究了岩溶区土地石漠化时空变化特征。结果表明：慈利县岩溶区石漠化治理与破坏同时存在,但破坏强度大于治理效果,石漠化呈加剧趋势;轻度石漠化与中度石漠化区域的治理转化率较高,极重度石漠化区域的治理转化率最低;由石漠化改善为未石漠化的土地只占由未石漠化转化为石漠化土地的52.2%;石漠化发生区主要分布于边远乡镇区。岩溶区生态环境的建设重在预防,潜在的石漠化区域的保护应该予以重视,宜林荒山应成为今后治理的重点,边远山区生态环境改善的重点应该是改变农业产业结构和传统的耕作方式。     

基于不同时间尺度的喀斯特农业干旱时空演变特征及驱动探测——以贵州省为例

为提高喀斯特农业干旱监测的准确性和进一步揭示其驱动机制,基于MODIS-NDVI/LST数据,利用地理加权回归模型对GLDAS土壤水分进行降尺度研究;并基于SSI对农业干旱进行识别,分析不同时间尺度农业干旱时空演变及联合概率特征;最后运用地理探测器揭示喀斯特农业干旱驱动机制。结果表明：(1)20年间,贵州省不同时间尺度的干旱强度整体上呈减弱趋势,干旱面积也呈减少趋势;干旱强度和干旱频率在空间上呈西高东低分布格局。(2)干旱联合特征值呈秋季>冬季>生长季>夏季>全年>春季规律,说明贵州省秋冬容易发生较高强度和较多面积的农业干旱。(3)岩溶发育强度、降雨和海拔是喀斯特农业干旱主导驱动因子,与其空间分布有较强的耦合关系;不同因子交互作用对SSI均呈双因子增强和非线性增强,且各因子之间无显著性差异的组合较少,说明农业干旱是因子之间协同的结果。研究结果可为喀斯特农业干旱监测和防旱抗旱措施的制定提供参考依据。     

湖南森林景观格局演变及影响因子分析——以湖南金童山国家级自然保护区金童山片区为例

为森林景观格局影响因子的探索和研究提供新视角,以湖南金童山国家级自然保护区金童山片区为研究区域,以ENVI,ArcGIS为软件平台,运用地理探测器计算森林景观格局影响因子权重,对2005—2015年森林景观格局演变进行了分析。结果表明:(1)研究区以常绿阔叶林、落叶阔叶林为景观基质; 2005—2009年景观类型动态变化较为频繁,景观类型转移面积总量为4 116.95 hm²,而转移随着一系列政策措施的开展,2009—2015年动态变化强度减缓;(2)从影响因素上看,自然地理因素中的高程因子是影响区域整体景观格局形成的主要因素,面积最大的常绿阔叶林和落叶阔叶林受高程影响最大,人为因素中村民生活干扰和林区干道因子对耕地的分布影响明显;(3)从景观演替方式来看,常绿阔叶林、落叶阔叶林面积转移以自然演替为主; 常绿落叶阔叶林因人为影响与其他景观类型发生相互转换; 竹林因其生长特点强势侵入其他景观类型; 自然演替与人为影响的双重作用导致灌木林地与牧草地、耕地间发生景观类型转变。因此,森林景观格局的形成和演变是各影响因子对各景观类型综合作用的结果,影响因子类型和权重大小与景观类型转移的方向和数量明显相关。     

贵州岩溶地区石漠化现状与动态变化研究——以平塘县为例

以贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县为研究区,运用2010、2015年Landsat遥感影像,采用"3S"技术和实地调查相结合的方法,分析平塘县石漠化现状、动态变化及石漠化动态变化原因,结果表明:平塘县石漠化土地面积为64 085.20 hm²,占全县监测土地总面积的29.32%;石漠化程度以轻度(占比48.84%)和中度(占比47.81%)为主;石漠化土地和潜在石漠化土地主要分布在林地上;对比2010年石漠化监测结果,从石漠化演变类型来看,全县石漠化严重状况有所缓解,石漠化土地逐渐向良性演变,但局部石漠化程度有所加剧。从石漠化转移矩阵来看,潜在石漠化增加最为显著,主要由轻度、中度转化而来;中度石漠化减少最为显著,主要转化为轻度石漠化和潜在石漠化。从变化速率来看,平塘县石漠化面积年变化量为-2 323.08 hm²,年变化率为-3.07%。总体来看,平塘县石漠化变化的主要类型是潜在石漠化和中度石漠化。     

浙江省县(市)域土地利用效率的时空演变、驱动因素与调控对策

[目的]探究浙江省县(市)域土地利用效率演变与优化机制,为实现土地资源高效优配提供对策和建议.[方法]综合运用SBM-Undesirable模型、熵值法、自然断点法和地理探测器模型,探究2007-2018年浙江省69个县(市)域的土地利用效率演变特征及优化机制.[结果]①浙江省县(市)域土地利用效率演变呈明显的"三阶段...     

基于地理探测器的重庆坡耕地时空格局演变特征及驱动机制

坡耕地是耕地的重要组成部分,分析坡耕地时空格局演变规律及驱动因素,有益于为合理利用坡耕地资源及生态功能修复与保持提供参考。基于2000-2018年坡耕地空间分布信息,利用土地利用转移矩阵、局部空间自相关（Local Spatial Autocorrelation, LISA）、地理探测器（Geodetector）等方法,从坡耕地时空变化特征、坡耕地冷热点格局和坡耕地变化驱动因子等方面开展,揭示重庆坡耕地时空分布特征及驱动因素。结果表明：1）与2000年相比,2018年重庆坡耕地面积减少2.40%,坡耕地2.23 万km2,占耕地59.35%。6个区县（渝中、江北、江津、南岸、大渡口、石柱）年均坡耕地变化动态度大于1%,不同区县坡耕地面积变化趋势差异明显。2）近18年坡耕地与林地、草地、水田、建设用地等地类发生显著转移,转出、转入总体较均衡,其中坡耕地退为林地主要集中位于秦巴和武陵山区的石柱、武隆、丰都、云阳等区县,在土地利用转移过程中坡耕地面积呈小幅度减少趋势。3）坡耕地局部空间自相关异质性较显著,大多数区域坡耕地面积呈高-高和低-低聚集状态,热点区集中在渝东北区,冷点区分布在渝西区和主城区。4）林业产值、农村居民人均纯收入、粮食产量、乡村从业人员、农林水支出等经济、社会及政策因素是主要驱动因子,各因子间的交互作用大部分为非线性增强和双因子增强,其中解释力较大的交互驱动因子为粮食产量/坡度（2005年,0.927）、农村居民人均纯收入/常住人口（2018年,0.910）,海拔、降雨等自然因素对坡耕地变化有一定影响,但经济发展、政策调控、农民收入、城市扩张等社会经济因素是坡耕地变化的主要驱动因子。研究结果可为重庆以及西南山地丘陵区坡耕地资源保护与格局优化提供科学依据。     

降雨因子对喀斯特石漠化发生发展的影响研究

石漠化的形成有其深刻的自然背景与社会背景,研究石漠化发生发展的驱动机制是喀斯特脆弱生态系统恢复与重建的必要条件。为了定量研究气候要素对石漠化发生发展的影响,综合选取地理要素、气候要素、人口要素、社会经济要素、人地关系要素中对石漠化具有驱动作用的因子。用这些驱动因子与石漠化指数进行相关性分析,并选取显著相关的部分驱动因子进行偏最小二乘回归分析。利用变量投影重要性指标（VIP）来定量衡量各驱动因子对石漠化影响的重要性,从而定位气候要素对石漠化发生发展影响的作用。分析认为石漠化的发生发展主要是由自然地理因子决定的,自然气候要素特别是暴雨为石漠化的发生发展提供了直接的驱动力,并随着雨量级的增加其对石漠化的驱动作用越强。     

喀斯特区土壤侵蚀与石漠化协同演变及交互关系

为探究喀斯特地区土壤侵蚀、石漠化协同演变规律、驱动因子及主要驱动因子下二者交互关系。采用优化后的RUSLE模型估算贵州省喀斯特地区2005—2015年土壤侵蚀,并利用贵州省全国石漠化普查数据库计算同期石漠化状况,运用地理探测器探究驱动因子以及主要驱动因子下二者交互关系。结果表明：2005—2015年贵州省喀斯特地区土壤侵蚀与石漠化均以中度及以下为主,其中土壤侵蚀中度及以下占比58%以上,而中度及以下石漠化占比达80%以上;时间上二者存在发生时间的异同性,但研究期间,二者均不同程度地趋于好转;中度及以下石漠化中土壤侵蚀发生率较大,中度以上中占比极少,其中无石漠化中土壤侵蚀发生率达70%以上;土壤侵蚀驱动因子解释力大小依次为土地利用>坡度>年降雨量>海拔>岩石裸露率>植被盖度>岩性>土层厚度,石漠化驱动因子解释力大小依次为岩石裸露率>土层厚度>年降雨量>海拔>岩性>土地利用>植被盖度>坡度。因子组合(交互)对土壤流失及石漠化的解释力均较单因子有所增强,其中土壤侵蚀的主导因子为土地利用,石漠化的主导因子为岩石...     

贵州省喀斯特地区土地石漠化的内动力作用机制

特定的生态地质环境背景对土地石漠化具有明显的控制作用。贵州省土地石漠化集中分布在喀斯特极度发育和构造活动强烈的河流上游及河谷地带。温暖潮湿的季风气候为喀斯特地貌的强烈发育提供了必要的溶蚀条件 ;构造运动塑造了陡峻而破碎的喀斯特地貌景观 ,以及由此而产生的较大地表切割度和地形坡度 ,为石漠化提供了动力潜能 ;古环境演化为石漠化提供了丰富的碳酸盐物质 ,自晚震旦纪到三叠纪晚期 ,贵州省发育了 4套碳酸盐岩沉积建造 ,纯碳酸盐岩构成喀斯特土地石漠化的物质基础     

重庆石漠化和非石漠化区植被绿度时空变化特征

[目的] 为研究重庆岩溶石漠化和非石漠化地区植被绿度时空变化特征及其对土地利用类型的响应,有利于指导岩溶地区植被生态恢复的影响。[方法] 基于植被叶面积指数(LAI)及土地利用类型数据,采用趋势分析和Hurst指数分析石漠化和非石漠化地区植被绿度的时空演变特征,利用土地利用转移矩阵定量分析土地利用变化对植被绿度的影响。[结果] (1)石漠化和非石漠化地区的植被绿度整体呈增加趋势,分别在2007年和2012年达到最大绿度,绿度值为1.36和1.69,年平均增速为0.014和0.012。(2)石漠化和非石漠化地区植被绿度动态变化趋向良好,改善趋势面积占比分别为86.84%,87.04%,反持续改善趋势面积占比分别为52.82%,80.29%,是未来植被绿度主要变化趋势。(3)石漠化和非石漠化地区主要的土地利用类型是林地和耕地,且林地转化的耕地是植被绿度退化的主要发生区,耕地、灌木和草地转化的林地是植被绿度改善的主要发生区。(4)高LAI的土地利用类型转化为较低LAI土地利用类型导致LAI减小,降低植被绿度,较低LAI土地利用类型转化为高LAI土地利用类型,导致LAI增加。石漠化和非石漠化地区林地LAI转出总量减少最多,分别为11 902.01和4 442.18,转入总量增加最多分别为14 983.78和17 109.46;建设用地、水域和裸地面积较小,对LAI总量的影响不明显。[结论] 研究结果有助于揭示生态脆弱区植被绿度的变化特征及对土地利用变化的响应机制,为重庆市岩溶地区石漠化治理、生态安全和经济可持续发展提供科学依据。     

Multi‐Scale Anthropogenic Driving Forces of Karst Rocky Desertification in Southwest China

Karst rocky desertification (KRD) is a type of land degradation especially prominent in southwest China. This article analyzes the anthropogenic driving forces of KRD at two scales: rural locality and its macro socio‐economic circumstances. At the rural locality scale, the intensive human pressure on land because of a large and fast growing population and unsustainable land use are identified to be the reason for KRD. However, more radical driving forces lie in the farmers' disadvantages in social‐economic circumstances, which compel them to overuse rural land. Hukou system, coastal development strategy, and household responsibility system are verified as three important factors in social‐economic circumstances. At last, a two‐scale framework is constructed to explain how anthropogenic driving forces lead to KRD in southwest China. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于GEE的关中平原城市群植被时空演变及影响因素

[目的]探究2000—2020年关中平原城市群植被时空变化特征及驱动因素,为区域生态文明建设提供科学指导。[方法]基于Google Earth Engine(GEE)云平台,利用2000—2020年Landsat影像计算得到的增强型植被指数(enhanced vegetation index, EVI),结合趋势分析、热点分析、地理探测器模型等方法分析了关中平原城市群年最大EVI(EVI_max)变化格局及驱动因素。[结果](1)2000—2020年关中平原城市群年EVI_max整体呈上升趋势,未发生变化的土地利用/覆盖类型年EVI_max值均呈波动上升趋势,其中草地的上升速率最大。(2)空间上,关中平原城市群年EVI_max值呈由南向北递减的趋势,高值区主要位于南部的秦岭山地。趋势分析结果表明年EVI_max呈显著上升和显著下降的面积分别为70.16%和3.61%。(3)年EVI_max的空间集聚特征表现为热点和冷点数量呈轻微下降和显著下降趋势,冷点区域逐渐转化为次...     

基于农户视角的岩溶石漠化小流域农业发展模式研究

[目的]为了抑制贵州省岩溶石漠化地区石漠化发展,寻求脆弱生态环境背景下的农业可持续发展模式。[方法]通过野外实地考察及相关理论分析,在对农户石漠化治理行为和农业发展困境分析的基础上,明确了阻碍农业发展的关键因素。[结果]在现有治理模式下,由于农户基于风险和自身利益的考虑导致不能从根本上消除农户破坏环境的驱动因素。[结论]岩溶石漠化小流域农业可持续发展的关键是在提高水土资源匹配程度的基础上,提高农业生产的经济效益,并降低农户在农业生产商品化过程中的市场风险;适宜石漠化小流域发展的典型模式主要有:高效灌溉商品化农业,经果林—养殖—经济作物种植综合农业和牲畜(鱼)—沼气—种植(果园)复合农业等。     

喀斯特山区土地利用演变与石漠化分布格局

喀斯特山区石漠化是制约区域社会、经济、生态发展的重要因素之一,人类活动是石漠化形成的主要因素,而土地利用是人类活动的基本载体,探究不同用地类型石漠化响应情况,对喀斯特山区石漠化治理及可持续化发展具有重要意义。基于三期土地利用和石漠化数据,辅以GIS空间分析技术和转移矩阵模型,对黔西南州2000年、2010年、2020年土地利用格局及石漠化景观的时空演变进行综合分析。结果显示:研究期间,黔西南州主要土地利用变化类型是草地转有林地和耕地,耕地转有林地和草地,灌木林地转草地和耕地,依次占全州国土面积的8.79%,5.82%,4.91%,4.08%,4.75%,3.85%。2000—2010年草地、灌木林地、耕地和有林地石漠化等级明显改善,改善面积依次为2 703.7 km²,1 347.8 km²,2 219.1 km²,2 532.8 km²; 2010—2020年草地、灌木林、耕地、有林地、裸地石漠化改善面积分别为557.14 km²,318.78 km²,819.35 km²,665.60 km²,244.48 km²。过去20年间,黔西南州石漠化状况持续恢复改善,但局部区域仍存在不稳定的恶化风险,此部分地区应作为黔西南州后期石漠化土地治理工作中的重点。对黔西南州长时间序列的石漠化演变情况进行研究,分析其在不同土地利用情况下的变化,可对研究区生态恢复以及土地利用规划提供决策依据。     

粤北典型岩溶山区土地石漠化程度遥感评价

采用2004年冬季的TM遥感影像,结合遥感技术、GIS技术和主成分分析方法,构建了石漠化现状评价模型,并对粤北典型岩溶山区土地石漠化的发展程度进行了评价。评价结果表明,粤北典型岩溶山区石漠化程度依然严重,74.03%的石漠化土地面积被划分为中度以上石漠化等级,主要分布在阳山县中部和乳源县西北部。评价结果与野外调查情况基本吻合,表明采用遥感技术获取石漠化景观表征因子,在ArcGIS平台中运用主成分分析方法进行石漠化现状评价是可行的。     

喀斯特石漠化区治理措施对土壤质量演变的影响

为进一步探明喀斯特石漠化综合治理区不同治理措施对土壤质量演变的影响,选取3种治理措施:封山育林、人工造林和坡改梯,并以撂荒地为对照,通过长期定点监测,探索了治理措施与时间对土壤理化性质、土壤质量演变的影响特征。结果表明:治理措施和治理时间对土壤理化性质有明显的影响。封山育林、人工造林和坡改梯均能显著改善土壤理化性质,提高土壤肥力质量。随着时间的推移,土壤养分含量和土壤质量指数亦得到显著的改善。封山育林和人工造林对土壤质量的改善效果总体上优于坡改梯。此外,封山育林和人工造林能够明显优化土壤碳氮比例。但是这两种措施中土壤碳磷比(C/P)相对较高,且土壤碳磷比(C/P)随时间的推移逐渐增大,这反映出封山育林和人工造林的土壤面临土壤磷素缺乏的风险。石漠化综合治理措施中封山育林和人工造林对土壤质量的改善效果最佳。但是随着时间的推移,这两种措施可能会因土壤磷素缺乏导致植被恢复效果不佳。石漠化治理是一个漫长的过程,在其过程中需要通过人工干预以实现石漠化治理的可持续发展。