赣南地区土壤保持功能的时空变化特征

[目的]分析赣南地区土壤保持功能时空特征,为提升该区土壤保持能力和维护南方丘陵生态安全屏障提供科学依据。[方法]利用InVEST模型,计算2000,2010,2018年赣南地区不同土地利用类型、不同高程、不同坡度、不同县域的土壤保持强度,分析土壤保持强度与NDVI空间相关性和赣南地区土壤保持功能时空特征。[结果](1)2000—2018年,研究区耕地、灌林地、水域和未利用土地面积都处于减少趋势,城镇用地和农村居民地面积都有较大的增长。(2)土壤保持强度由189.93 t/(hm²·a)上升为190.50 t/(hm²·a),其中有林地土壤保持强度最高,并由259.85 t/(hm²·a)上升为262.03 t/(hm²·a)。(3)赣南地区土壤保持强度呈现四周高、中部低的分布格局,随海拔升高先升高再降低,随坡度升高而升高。(4)土壤保持强度与NDVI在双变量局部空间自相关分析中呈现显著正相关(p<0.01),高高集聚区在赣南地区北部、西部及南部;高低集聚区为中部地区(于都县);低低集聚区为高经...     

基于InVEST模型的祁连山地区土壤保持功能时空演变及驱动因素分析

[目的] 探讨祁连山地区土壤保持服务时空变化特征及空间异质性影响因素,为该区生态保护与可持续发展提供科学参考。 [方法] 基于2005—2020年4期土地利用数据,结合地形、土壤和气象数据,运用InVEST模型及地理探测器方法,模拟土壤保持服务、探究土壤保持量时空变化特征及其价值,对其空间异质性进行归因分析。[结果] ①祁连山地区2005—2020年土壤保持量变化区间为5.02×10⁹～7.89×10⁹ t,呈下降趋势;土壤保持量在空间分布上表现为东南高西北低,高值区均集中在研究区青海湖东侧和祁连山脉区域。 ②不同土地利用类型中,草地土壤保持总量最大,林地土壤保持强度最大;土壤保持强度随海拔增加呈先增后减的单峰曲线,随坡度增加呈线性增大。 ③研究区年均土壤保持服务价值为3.912×10¹³元,以保持土壤肥力的价值E₁为主。 ④地理探测结果显示：坡度和土壤类型对土壤保持空间异质性的解释力最高,整体上以植被覆盖度和土壤类型交互作用解释力最高。 [结论] 坡度和土壤类型共同作用于植被覆盖度。植被覆盖度为影响土壤保持服务空间异质性的主导因子,应将部分耕地转为草地或林地,加大生态保护力度,提高植被覆盖度,减少水土流失,增加土壤保持能力,从而改善生态环境。     

2000-2020年湟水流域植被NDVI变化及其驱动力分析

探究湟水流域植被NDVI时空变化及其驱动因素将有利于地区生态环境的恢复和区域可持续发展。基于多源遥感数据和社会经济数据,利用趋势分析法和皮尔逊相关分析法探究2000—2020年流域植被NDVI时空变化特征,并借助地理探测器分析自然和人为驱动因素对流域内植被空间分异及变化的影响力。结果表明:(1)2000—2020年流域植被NDVI值整体呈现上升趋势,平均增速为0.003 8/a,其中湟水沿岸及下游部分上升趋势最为明显,同时新兴城镇与"引大济湟"工程区存在明显的下降趋势。(2)整个流域内,气温和高程是影响植被NDVI空间分异的主要因素;高程、土壤和植被类型是影响植被NDVI空间变化的主要因素。(3)各驱动因素间的交互作用解释力均高于单因素,呈现出非线性增强与双因子增强的情况,气温与地貌交互作用解释力最高,达到71.6%,对植被NDVI空间分异的解释力最强。(4)流域植被NDVI空间分异及变化受自然因素与人为因素的共同影响,且自然因素的影响起主导作用。随着人们环境保护意识显著提升与地区生态工程逐步落实,流域植被覆盖情况正在转好。     

2000—2020年阿克苏河流域植被动态变化及驱动机制

[目的]探究阿克苏河流域植被动态特征及其与潜在影响因子的响应关系,为干旱区生态环境保护和治理提供理论依据。[方法]基于MODIS归一化植被指数(NDVI)、气候、地形、土壤类型及土地利用等数据,利用趋势分析和地理探测器方法对2000—2020年阿克苏河流域植被动态及驱动机制进行分析。[结果](1)2000—2020年阿克苏河流域NDVI呈显著增加趋势,增速为0.003 2/a,且人类活动区增速显著大于非人类活动区。(2)潜在因子对NDVI变化的解释力存在时间和空间差异;土地利用转化是人类活动区NDVI变化重要驱动因子,海拔、土壤类型、距冰川积雪距离、距水体距离是非人类活动区NDVI变化重要驱动因子。因子间交互作用可以提高对NDVI变化的解释力,在人类活动区土地利用转化与土壤类型的相互作用对NDVI变化的解释力最强;背景因子、距补给水源的距离与其他因子的交互是非人类活动区NDVI变化的重要因子组合。(3)2000—2020年阿克苏河流域超过10%的面积发生土地利用转化,主要表现为裸地和草地的相互转化,耕地、林地、灌木地、人造地表面积显著增加。[结论]阿克苏河流域人类活动区和非人类活动区N...     

黄河上游地区土壤保持服务时空变化及归因

黄河上游地区,横跨干旱、半干旱、半湿润、湿润/半湿润气候区,其土壤保持服务是黄河流域防止水土流失和推动高质量发展的重要保障。基于修正通用土壤流失方程（RUSLE）、地理加权回归（GWR）模型、趋势线法和本文定义的因子影响度等指标方法,使用遥感、降水等数据,识别了黄河上游地区2001—2015年间土壤保持服务变化分区,分析了其时空变化特征,探寻了主导影响因子并量化了影响度。结果表明：（1）土壤保持服务下降区主要位于研究区东北部的半干旱、干旱气候区,集中分布在积石峡至河口村的黄河沿岸,上升区主要位于研究区西部、南部的半干旱、半湿润、湿润/半湿润气候区,集中分布在山地和高原。（2）降水是影响下降区土壤保持服务的主导因子,植被覆盖和降水分别是明显和略微上升区的主导因子。（3）面对未来降水的不确定性,提高植被覆盖度是提升土壤保持服务的根本策略,并进一步提出了基于主导因子影响强度的水土保持措施建议。研究成果可为应对未来气候变化,制定分区分类策略措施提升土壤保持服务提供科学依据。     

黄河源区青海省玛多县2000—2014年NDVI变化及气候驱动因子

[目的]研究黄河源区青海省玛多县2000-2014年NDVI的变化及其驱动因子气候的变化,为玛多县生态环境保护和土地资源规划提供决策依据.[方法]利用玛多县及其周边地区9个气象站生长季气象资料和MOD 13Q1/NDVI遥感影像数据集,采用最大值合成法、趋势分析法和相关分析方法,分析NDVI的变化及气候驱动因子.[结果]近15 a玛多县NDVI整体上呈增加趋势,增速为0.012/10 a;玛多县65.84％区域的植被覆盖保持在基本不变状态,改善区域(27.47％)大于退化区域(6.69％);NDVI与生长季气温和降水均呈正相关关系,其中生长季降水对NDVI的影响更大;研究区内NDVI变化主要受非气候因子驱动影响,占研究区面积的83.61％,受气候驱动影响的面积仅占16.39％,其中,气温降水综合驱动型占3.93％,气温驱动型占2.74％,降水驱动型占9.72％.[结论]2000-2014年非气候因素是影响玛多县植被NDVI变化的决定性因素.     

贵州省NDVI时空变化及其对温度和降水变化的响应

为了探究植被NDVI变化特征及其对温度和降水变化的响应,以贵州省为例,基于2000-2018年MODIS NDVI数据和温度、降水数据,采用距平分析、滑动平均、M-K检验、一元线性回归趋势分析、Pearson相关分析,偏相关分析、复相关分析及F检验进行显著性检验,定量分析了贵州省不同地貌类型下温度和降水对植被NDVI的影响。结果表明:(1)2000-2018年贵州省年均NDVI在空间分布上呈现出西北低东南高的格局;NDVI在2007年和2010年发生突变,并于2013年进入快速增长时期;其变化趋势呈现极显著增加的区域面积占比较大的是岩溶峡谷区和断陷盆地区,非喀斯特区较小;(2)NDVI以中高稳定和中等稳定为主,变异系数空间上存在着西北高于东南的格局;非喀斯特地貌稳定性最高,岩溶峡谷地貌的稳定性较差;(3)Hurst指数介于0.07~0.99,高值主要分布在贵州省西部地区,低值主要分布在东部地区,岩溶峡谷区和断陷盆地区呈现正向持续区域面积均超过对应地貌类型面积的1/2,其余地貌区以反向持续的区域面积比相对较大;(4)贵州省年均温度在空间上呈现西部地区低南部地区高的格局。以0.260℃/10 a的速率上升,断陷盆地区温度变化是最稳定的,非喀斯特地区和岩溶槽谷区的温度变化差异性较大。贵州省大部分地区降水量比较高,仅研究区西北部略低。年均降水以38.16 mm/10 a的速率上升,除断陷盆地区降水以减少趋势占优势,其他地貌区均呈现不同程度的增加;(5)贵州省NDVI受温度的影响强于降水,断陷盆地区受温度和降水的影响均不显著;岩溶高原区、岩溶峡谷区和非喀斯特地区受温度的影响高于降水。     

川西高原植被NDVI动态变化特征及对气候因子的响应

[目的]分析川西高原2001—2017年植被NDVI动态变化特征,研究植被NDVI对气候因子的响应,为区域水土保持和生态环境保护提供科学依据。[方法]基于MOD09A1数据反演川西高原植被NDVI,结合中国气象科学数据共享服务网提供的气温和降水等资料,利用Theil-Sen media趋势分析、Mann-Kendall统计检验和Hurst指数等方法,分析川西高原2001—2017年植被NDVI的时空分布特征、变化趋势及持续性变化特征,探讨川西高原植被NDVI变化对气候因子的响应。[结果](1)川西高原2001—2017年植被NDVI均值为0.486,呈由西北向东南逐渐升高的趋势,垂直分布上植被NDVI随高程增加呈现先增加后下降趋势;(2)近17 a川西高原植被NDVI整体以0.01/10 a的速率变化,变化趋势以改善为主,改善和退化面积分别占比83.5%和16.5%;Hurst指数研究表明,川西高原植被NDVI总体变化持续性较强,反持续性较弱;(3)2001—2017年川西高原气温呈上升趋势,降水上升趋势不明显;整体上植被NDVI对气候的响应存在空间差异,研究区北部主要受气温和降水影响,西南部主要受降水影响。[结论]川西高原植被的生长受气候、地形和人类活动等因素影响,植被NDVI呈现明显空间异质性。随着生态文明建设的持续推进,近17 a植被NDVI改善面积持续增加,且未来持续性较强。     

东北林草交错区植被NDVI时空特征及其与气候因子关系分析

利用2000—2010年MODIS NDVI数据集和同期气象数据集,分别从时间序列和空间格局上分析了东北林草交错区及其3个生态子区(典型草原区、森林区和森林草原区)植被NDVI变化特征及其对气温、降水的年际和年内响应关系。结果表明:(1)多年月均NDVI年内变化曲线表现为单峰型;多年季均NDVI夏季最高;逐年NDVI总体波动上升;(2)多年植被NDVI空间差异显著,总体呈现东高西低、由东向西递减的特征,其中,森林区平均NDVI最高,典型草原区平均增加速率最大;(3)在年际关系上,全区、典型草原区、森林区、森林草原区植被NDVI的主要气候影响因子分别为气温、降水、气温、降水;(4)在年内关系上,植被NDVI与降水呈显著线性关系,与气温呈显著指数关系;在生长季,典型草原区对气温和降水均有时滞响应,且对降水的响应更高,森林草原区对降水具有时滞响应。     

贵州省北盘江流域2000-2018年NDVI变化及其与地形梯度、人口分布的关系

[目的] 研究贵州省北盘江流域NDVI变化及其与地形梯度、人口分布的关系,为喀斯特地区植被恢复、退耕还林开展、国土空间优化整治等提供科学参考。[方法] 采用2000—2018年贵州省北盘江流域NDVI数据,分析其时空变化特征及与海拔、坡度、人口密度等影响因素的相互关系。[结果] ①2000—2018年北盘江流域NDVI值总体呈上升趋势,且年均增长稳定,植被呈现不断恢复的趋势。②2000年北盘江流域NDVI空间分布在东南部最高,在西北部最低,NDVI高值在中部地区分布较为破碎,至2018年各地区NDVI值差距显著缩小,其中在西北部和中部NDVI低值区转变最为明显。③2000—2018年北盘江NDVI显著减少、轻微减少及轻微增加的地区面积较少,面积比例不足10%;而显著增加地区面积为19 986.04 km²,比例为90.93%。④2000—2018年,北盘江流域NDVI的海拔效应表现为阶段变化特点,其中2000—2010年NDVI值随着海拔的上升总体呈现下降趋势;2010—2018年NDVI值随着海拔的上升总体呈现上升趋势;NDVI值随坡度增加表现为上升—下降趋势;而NDVI值随人口密度增加呈降低趋势。[结论] 地形因子奠定植被生长条件,而社会和人为因子对NDVI值变化影响较大。     

黄土残塬沟壑区范围界定及近21年来NDVI时空变化特征

为探究黄土残塬沟壑区退耕还林（草）工程等林业生态工程实施后林业资源恢复情况，以黄土高原DEM数据及2000—2020年归一化植被指数NDVI数据为基础，采用地形因子计算、水文分析、空间叠加分析等方法，划分了较为完整的黄土残塬沟壑区的范围，并利用趋势分析法、变异系数的相关理论与方法，分析了近21年来黄土残塬沟壑区NDVI时空变化特征。结果表明：（1）黄土残塬沟壑区横跨山西、陕西和甘肃3省，面积约为2.99万km²，沟壑密度为1.91~3.21 km/km²；（2）黄土残塬沟壑区NDVI从时序变化上看，全区21年总平均NDVI值为0.711，2000—2020年该区植被NDVI变化趋势呈快—慢—较快增长；从空间分布来看，植被覆盖度NDVI值总体为0.6~0.9，研究区中部地区植被覆盖度较其他地区高；（3）在时空趋势特征方面，研究区西部和东部部分地区植被覆盖改善程度明显，中部地区植被覆盖情况较为稳定；在时空波动特征方面，该区植被NDVI时序波动稳定，空间波动差异性较大，低波动区域面积占比为48.06%。整体而言，黄土残塬沟壑区主要分布在山西、陕西和甘肃3省，该区2000—2020年间植被NDVI整体呈上升态势，植被覆盖水平整体较高且波动较低，并呈持续改善趋势。研究结果可为黄土残塬沟壑区水土保持工作提供理论基础和科学依据。     

延河流域典型治理阶段的土壤保持功能时空变化及驱动因素分析

[目的]探究黄土高原所进行的退耕还林(草)及治沟造地等典型治理工程的生态系统水土保持功能时空变化及其驱动因素,对于黄土高原进一步发展具有重要指导作用。[方法]通过构建延河流域InVEST生态服务功能模型和地理探测器的方法,在验证的基础上,研究了典型治理阶段流域的生态系统土壤保持功能。[结果](1)在时间变化上,与退耕还林前(1990—2000)相比,退耕还林期(2000—2010)和退耕还林+治沟造地期(2010—2017)的多年平均土壤保持量分别增加了32.29%,55.61%,年均增加4.92×10⁶ t;(2)在空间分布上,林草地和治沟造地的面积增加区域与土壤保持量增加区域具有一致性,治沟造地工程使得延河流域耕地整体的土壤保持能力提高,单位造地面积的土壤保持量增加7 t/hm²。土壤保持量随坡度、高程的增加呈现先增加后减少的趋势,在海拔1 200～1 500 m,坡度15°～25°范围内土壤保持总量占年总土壤保持量比例较高。[结论]土地利用类型的变化是影响土壤保持空间分布格局的主要驱动因子。延河流域土壤保持功能时空变化的驱动因素分析为黄...     

黄土高原水土保持功能的重要性评价与分区

根据黄土高原生态环境特点和水土流失现状,选择水源涵养、土壤保持、蓄水保水、防风固沙、防灾减灾以及农田防护等水土保持功能进行评价.在此基础上进行黄土高原水土保持功能重要性综合评价,评价结果表明:黄土高原地区水土保持功能均处于中等重要以上;其中极重要地区比例最大,占全区面积的80.03％;中等重要地区较少,占全区面积的19.97％.最后根据6个单因子功能重要性评价结果,利用ArcGIS中的空间分析叠加功能,确定黄土高原水土保持功能区划的基本界线,将黄土高原划分为9个水土保持功能区,并提出黄土高原各区的生态保护方向,促使自然生态系统更有效地支持社会和经济的发展,为改善黄土高原生态环境质量奠定基础.     

陕西省子洲县黄土洼不同植被表层黄土入渗特性

[目的]揭示陕西省子洲县黄土洼不同植被表层黄土的水分涵养功能,为该区水土保持措施的科学配置提供科学依据。[方法]采用野外双环入渗试验和室内土壤粒度分析相结合的方法,研究黄土洼不同植被土壤入渗特性及其影响因素。[结果]研究区内平坦草地、斜坡草地、枣树林地和杏树林地的稳定入渗率分别为1.91,1.54,1.47和1.56 mm/min,淤积玉米地从上游的A样地(淤积玉米样地)到下游的F样地(淤积玉米样地)稳定入渗率总体变小,变化在0.69～1.1 mm/min之间,草地和林地比淤积玉米地的入渗率大。利用入渗经验公式进行拟合,拟合效果最好的为考斯加可夫模型,霍顿模型和经验通用公式拟合效果一般。[结论]研究区黄土层上不同植被表层土壤入渗率均高于淤积玉米样地,而在淤积玉米地内从上游到下游入渗率也在逐渐变小。     

黄土区退耕背景下的土地利用适宜性评价——以安塞县马家沟流域为例

 采用坡度、土壤侵蚀强度和地貌部位等指标,对黄土丘陵区马家沟流域1990年和退耕后近10年的2008年的土地利用情况进行适宜性评价。结果表明:1)退耕还林作用影响下,1990—2008年间,流域中农用地减少了11.74%,林地增加了11.54%,园地增加了1.82%,主要发生在>15°陡坡地段;2)马家沟流域土地利用相对合理指数由1990年的0.64变为2008年的0.67;3)2008年农、林、草主要地类占流域面积分别为21.17%、19.57%和56.62%。农用地类型中,高适宜性地类(适宜性指数A>0.8)和中适宜性地类(0.5≤A≤0.8)面积分别为1.31%和21.27%,低适宜性地类(A0.7)、中(0.5≤A≤0.7)、低适宜性(A0.7)和中适宜性(0.4≤A≤0.7)地类面积分别占24.87%和75.13%。     

黄土丘陵沟壑区水土保持关键措施变化特征

[目的]揭示黄土高原地区不同水土保持措施各阶段特点,为水土流失治理的关键措施和主要策略提供理论依据。[方法]以黄土丘陵沟壑区1954—2015年不同水土保持措施数据为基础,分析了梯田、造林、种草、封禁、淤地坝等5项水土保持措施的变化。[结果]各项措施的应用面积均随着治理年限增加呈上升趋势,其中以造林措施增幅最快,面积最大。各项措施历年增量比重相对稳定,造林措施增量比重最大为58%,封禁治理措施的面积增量比重逐步上升,梯田面积增量比重逐年下降;淤地坝工程数量表现出先增加后降低的趋势。[结论]黄土丘陵沟壑区水土保持措施的时空变化格局与国家政策的指导性与地方治理需求有关,造林是该区域的最为主要的水土保持措施,封禁保护已成为黄土高原植被恢复的发展趋势。     

基于GIS的黄土高原生态系统服务价值对土地利用变化的响应及生态补偿

以黄土高原为研究对象,基于GIS技术,采用土地利用转移矩阵、土地利用动态度方法,研究1985-2005年黄土高原地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响以及相应的生态补偿标准。结果表明：1）1985-2005年,黄土高原地区土地利用类型主要为草地和农地,占土地利用方式的75％以上,但农地面积总体在减少,林地面积在不断增加;2）聚落为最活跃的土地利用类型,聚落和湿地＋水体呈扩张的发展趋势;3）土地利用变化引起区域生态环境效应,20年间黄土高原地区生态系统服务总价值上涨约0．01％,其中森林增加最多,约为0．09％,农地的生态服务价值下降最多,约为-0．02％,而生态服务功能中,除了与农地和荒漠相关的废物处理和食物生产服务功能下降外,其他生态服务功能均表现为增加;4）根据黄土高原生态系统服务价值,确定该地区的生态补偿标准约为4亿2732万元。     

基于样带的陕西省水土流失规律研究

陕西省是我国水土流失最严重的地区之一,利用第一次全国水利普查水土保持调查专项数据,抽取横向7条、纵向2条典型样带,共314个调查单元,对比分析了陕西省坡度、坡长、土地利用类型对土壤侵蚀影响的区域差异。结果表明:（1）横向样带自北向南坡度均值先减小后增大,黄土高原地区坡度 < 20°和 > 30°的地块土壤侵蚀模数高于其他地区;整体来看,陕西省土壤侵蚀的临界坡度在15°~30°;（2）随坡长的增加,土壤侵蚀模数整体呈波动增长,10~20 m和 > 30 m坡长范围内,黄土高原地区土壤侵蚀最为严重;（3）耕地、园地土壤侵蚀模数高于林地、草地,耕地与园地土壤侵蚀模数自北向南呈增—减—增的变化特征;（4）区域对比来看,自北向南土壤侵蚀模数先减小后增大,侵蚀强度从大到小依次为黄土高原区、秦巴山地区、关中平原区;纵向样带土壤侵蚀模数均在1 000 t/（km²·a）左右。研究结果为认识陕西省土壤侵蚀因子区域差异,明确水土流失空间分异规律,因地制宜地制定水土保持规划提供了重要依据。     

黄土丘陵沟壑区人工林地的土壤抗蚀性评价

以延安、安塞、吴旗的人工刺槐林、柠条林为研究对象,选取同一地区的自然恢复草地和坡耕地为对照,通过对5个表征土壤抗蚀性的指标即>0.25 mm水稳性团粒含量、>0.5 mm水稳性团粒含量、平均重量直径、团聚状况和团聚度的比较分析,对人工刺槐林、人工柠条林相对于自然恢复草地和坡耕地改善土壤抗蚀性的效果进行了评价,同时分析了不同林龄人工林土壤抗蚀性的变化.研究表明,人工林地相对于坡耕地,显著提高了土壤抗蚀性,但不及自然恢复草地,尤其在安塞和吴旗表现更明显;随着林龄的增长,人工林地土壤抗蚀性能增强,并趋于稳定.并通过对样地的聚类分析,也得出与上述相似的结果.综合分析表明,封禁条件下的植被自然恢复是黄土丘陵沟壑区比较适宜的植被恢复方式和控制土壤侵蚀的有效措施.     

黄土丘陵沟壑区县域耕地变化驱动要素研究——以安塞县为例

土地利用变化的驱动要素研究是当前土地利用／土地覆盖变化(LUCC)研究的热点和关键问题之一。黄土丘陵沟壑区因其严重的水土流失问题，成为全国实施退耕还林还草措施的重点区域之一。运用典型相关分析，通过对典型区安塞县耕地数量、耕地质量变化驱动要素的定量分析，探讨了县域耕地变化的驱动要素，并运用典型相关系数和冗余度分析，对诊断结果进行了检验。为进一步研究整个黄土高原地区实施退耕还林还草政策提供借鉴，为该区土地利用的合理调整和水土保持的有效实施服务。