基于GIS的宁夏土壤侵蚀敏感性与景观生态风险评价

为了探究宁夏土壤侵蚀的空间差异,识别土壤侵蚀敏感性区域,利用气象、植被、DEM、土壤、土地利用等数据,结合GIS技术和Fragstats 4.2软件,构建土壤侵蚀敏感性和景观生态风险的综合评价模型,对研究区进行了土壤侵蚀和景观的综合生态风险评价与分析。结果表明:(1)在综合风险评价中,宁夏由低到高5个风险等级的面积占比依次为34.97%,33.56%,15.03%,11.57%,4.88%。(2)从县域尺度上看,高风险区集中分布在西吉、彭阳、隆德部分地区; 较高风险区分布在南部山区及盐池最南部; 中等风险区主要分布在海原、同心等地,较低等级以下风险区在各县(区)均有分布。(3)宁夏耕地、草地面积占比最大,共计占比达69.7%,在不同土地利用类型中,各风险等级占比不同。由此可知,宁夏土壤侵蚀敏感性空间分布差异显著,低、较低风险等级区域分布范围广泛。     

砒砂岩区坡面微地貌变化与侵蚀产沙的响应关系

为了定量描述坡面微地貌变化与侵蚀的响应关系,通过三维激光扫描仪,以严重侵蚀的砒砂岩区裸露坡面为研究对象,在自然降雨条件下进行野外原位监测,试验分析了两个雨季13次有效降雨下坡面微地貌与坡面侵蚀的空间变化特征。结果表明:(1)13次降雨中,重度侵蚀3次、中度侵蚀5次、轻度侵蚀3次、微度侵蚀2次,且均与降雨强度密切相关。(2)各地形因子均在R₄降雨时达到变化峰值,且其变化规律因坡位不同而有所差异,其中坡中与坡下变化规律基本一致,而上坡部地形因子波动起伏较为明显。(3)各地形因子间均存在一定的相关性,且坡位不同与产流产沙关系也不尽相同,其中产流量与微坡度相关性显著,随着坡位越靠下相关性越强。产沙量则在坡上及坡中与地表粗糙度表现为极显著相关,在下坡部与地表起伏度呈现出极显著相关。综上,坡面微地貌的变化一定程度上可以反映坡面侵蚀强度。     

陕北黄土高原区生态服务价值对土地利用变化的响应

为了给陕北黄土高原区生态恢复工程的经济效益评估提供科学数据和参考依据,基于遥感图像解译的土地利用变化数据,运用单位面积价值当量法,剖析了区域的生态系统服务价值对土地利用变化的响应。结果表明:(1)1997—2018年,土地利用格局的变化主要表现为农田向林木和草地转化,未利用地向草地、林木和农田转化; 这些转化同时促使研究区生态系统服务价值增加357.56亿元,增幅33.28%,其中榆林市增量最大,铜川市最小; 除食物生产功能价值量有所减少外,其他服务价值均在增加; 调节服务价值增加量最大,文化服务价值增幅最大。(2)研究区32.93%的区域生态服务价值增加,主要集中退耕还林区和防风治沙区; 农田向林木和草地的转化是价值增加的主要驱动力,促使服务价值增加363.64亿元,占总增加量的95.68%; 未利用地的转化是服务价值增加的另一贡献因子,促使价值量增加16.42亿元,占比4.32%。研究区5.92%区域生态服务价值减少,集中在西部风沙区和南部残塬区; 大型集中农场的修建导致林木和草地向农田转换,促使服务价值损失70.17亿元,占总损失量的93.08%。(3)榆林市辖区43.24%的区域生态服务价值在增加,延安市23.37%增加,铜川市仅11.51%。(4)在不同地物类型中,林木的生态服务价值增加最大,草地次之; 农田生态系统服务价值减少最多。以上监测结果说明,研究区生态恢复工程的实施使其土地利用结构发生变化,随之促使生态服务价值显著增加,生态恢复工程取得了一定的经济效益。     

黄土丘陵沟壑区耕地细碎化评价与土地整治工程分区——以吴起县为例

为研究黄土丘陵沟壑区耕地细碎化的特征,提高农业机械化水平,以延安市吴起县为研究区,以行政村为单元,基于ArcGIS与Fragstats软件,运用景观指数、地理探测器等方法评价了吴起县的耕地细碎化程度,分析影响因素,并划分土地整治工程分区。结果表明:(1)吴起县耕地综合细碎化程度总体较高,各程度细碎化的行政村数量排序为中度细碎>重度细碎>轻度破碎。轻度细碎化集中分布于吴起县北部,重度细碎化主要分布在中部、南部、西南部,中部地区的重度细碎化呈现出西北—东南走向的条带状。吴起县耕地细碎化的主要类型为面积细碎化,形状细碎化与分布细碎化程度相对较低。(2)吴起县耕地综合细碎化的主要影响因素为高程、坡度、距河流的距离、距农村居民点的距离,影响力大小排序为距河流的距离>坡度>高程>距农村居民点的距离。坡度、距河流距离分别与距农村道路距离、距农村居民点距离有很强的交互作用。(3)基于耕地细碎化评价与影响因素分析结果,划分土地权属调整区、土地平整工程主导区、农田水利工程主导区、农村道路工程主导区、土地工程综合整治区共5个整治工程分区,为吴起县耕地细碎化整治提供方向性引导。可见,吴起县耕地细碎化水平较高,空间异质性较强,主要受地形、水源、耕作便利性等多因素影响,需要以权属调整、土地整治等手段改善。     

耦合MOP-FLUS模型的滇中城市群“三生”空间格局优化

生产空间、生活空间、生态空间之间联系紧密,决定国土空间的最高演化目标,为了协调区域经济社会的发展,通过构建符合城市群发展实际的“三生”空间分类体系划定国土空间; 基于目标条件与情景设定,通过MOP模型实现“三生”空间综合效益最大化; 利用FLUS模型优化“三生”空间布局,并采用景观格局指数对其优化结果进行了分析评价。结果表明:优先满足生产和生活空间发展情景的生态效益最低,城镇化进程加快的同时生态空间发展受到抑制,生态环境脆弱; 优先满足生态空间发展情景的经济效益最低,生态环境虽然得到良好保护,但同时生产与生活空间面积占比较小,分布破碎,不利于区域经济发展; “三生”空间均衡协调发展情景的经济效益提高4.46%,生态效益提高1.87%,空间布局均衡统一。因此该情景能够合理平衡生态建设与经济发展,在丰富生态过程和格局结构上具有优越性,可为滇中城市群国土空间资源配置、“三生”空间优化等决策提供一定的参考和借鉴。     

腾格里沙漠南缘风积物粒度空间分布及物源指示

为探讨腾格里沙漠南缘风积物物源,基于粒度参数分析其空间分布,采用粒度端元分析并与潜在源区对比,结合常量元素法进行了多角度探究。结果表明:黄河北岸沉积物粒度较南岸粗,两岸沉积物粒度存在较明显的空间差异性。粒度空间分布差异结合风沙活动、地形特征,可表明腾格里沙漠南缘的黄河北岸为南岸沉积物的上风向源区之一; 就地球化学元素分析表明,沙漠南缘与祁连山区常量元素特征具有一定相似性,与沙漠腹地差异较大。提取4个端元,多角度分析表明端元1(峰值粒径范围是30～50 μm)为全由祁连山北麓风成沙所组成的沉积体,端元2(100～120 μm)主要由沿黄北岸风成沙和黄河二次搬运所组成。端元3(170～250 μm和15～25 μm)为沿黄以北就地起沙,端元4(300～600 μm和10～20 μm)由黄河搬运沉积物所组成。综上,可认为腾格里沙漠南部边缘区沙物质主要是由黄河、沿黄以北和祁连山北麓所提供。     

黄泛沙地不同林龄杨树人工林土壤团聚体及有机碳特征

为明确黄泛沙地不同林龄杨树人工林对土壤团聚体及有机碳的影响,以山东省国有东明林场3 a,5 a,8 a,10 a生杨树人工林土壤为研究对象,采用野外取样、室内试验与湿筛法分析了土壤团聚体组成与稳定性,并分析土壤有机碳含量与储量的变化特征。结果表明:(1)不同林龄杨树人工林团聚体分布均以大团聚体(>0.25 mm)为主,在表层土层(0—20 cm)中,随林龄的增加,大团聚体含量呈先显著降低后增加再略减的趋势; 而在20—40 cm土层中,土壤大团聚体含量为5 a>8 a>3 a>10 a; 在40—60 cm土层无显著差异;(2)在0—20 cm土层中,有机碳含量表现为3 a>5 a>10 a>8 a; 在20—60 cm土层,呈先增后减的趋势,且无显著差异。土壤稳定性与团聚体的形成和有机碳密切相关,有机碳含量与GMD值呈极显著正相关关系;(3)不同林龄杨树人工林有机碳储量均呈现一定程度表聚性,在0—20 cm各林龄碳储量占总碳储量的59.17%～74.26%。在3 a到5 a阶段由于土壤淋溶作用,可能导致有机碳储量发生转移,从表层土层(0—20 cm)向底层土层(20—60 cm)转移,而在8 a到10 a阶段,有机碳储量从底层土层向表层土层发生转移。研究结果为揭示黄泛沙地杨树人工林土壤团聚结构形成与有机碳提升提供了参考。     

基于NDVI分区的全国草地生态系统覆盖区土壤水分遥感反演

为了建立土壤水分遥感反演模型,反演2016年全国草地生态系统土壤水分并分析其时空变化特征,通过结合表观热惯量(ATI)和温度植被干旱指数(TVDI)的混合模型反演2016年全国草地生态系统的土壤水分,并在实测数据与反演结果精度验证的基础上确定归一化植被指数(NDVI)阈值。结果表明:(1)NDVI≤0.2的像元区域,采用ATI模型反演精度较高; NDVI≥0.78的像元上,基于增强型植被指数(EVI)的TVDI反演精度较高; 0.2相似文献   

近40年塔里木河流域水沙演变及其空间分异特征

为探究塔里木河流域自然条件和人类活动改变造成的河流水沙变化,依据1980—2020年塔里木河干流阿拉尔站,源流玉龙喀什河控制水文站同古孜洛克站、叶尔羌河卡群站、阿克苏河新大河站和开都河焉耆站的实测径流和输沙资料,利用Mann-Kendall检验、Pearson相关性分析和Pettitt非参数检验等方法,分析了近40年塔里木河流域水沙演变及其空间分异特征。结果表明:在1980—2020年期间塔里木河流域同古孜洛克站、阿拉尔站、卡群站、焉耆站径流量显著增加,新大河站、同古孜洛克站、阿拉尔站径流量出现突变点,分别在1992年、1999年、2000年,突变后较突变前增长18.23%,18.10%,62.15%; 卡群站和同古孜洛克站的输沙量没有显著变化趋势,阿拉尔站、新大河站和焉耆站的输沙量都显著减少,突变点都在2001年,突变后较突变前降低36.73%,30.50%,68.31%。塔里木河水沙分布具有显著的空间差异,源流四站控制区的径流深存在南北空间上的差异,北部源于天山的阿克苏河和开都河径流深低于南部源于喀喇昆仑山的叶尔羌河和玉龙喀什河,从上游向下游输沙模数降低,径流主要受降雨和气温差距影响,而泥沙差异则是由于植被覆盖度变化。在上游三源流汇入干流的区间内,年平均消耗径流量98.21亿m³,径流深167.31 mm,淤积泥沙量4 424.15万t,淤积模数753.69 t/(km²·a)。对塔里木河四源一干径流泥沙实测数据的分析结果证明了塔里木河近期综合治理工程总体上取得了良好的生态环境效益。     

基于SWAT模型的南渡江流域土地利用/覆被变化的径流响应

为了探究热带岛屿性流域土地利用/覆被变化(Land Use/Cover Change,LUCC)的水文效应,以海南岛典型热带岛屿性流域南渡江流域为研究区,构建本地化SWAT模型,模拟流域水文过程及其对LUCC的响应,揭示流域径流的变化规律,对比不同土地利用类型的水文过程及调蓄能力,探讨了典型热带岛屿性流域LUCC的径流效应。结果表明:SWAT模型在南渡江流域的适用性良好,径流模拟对植被蒸散发、产生径流的坡面状况、土壤状况和地下水过程较敏感。不同土地利用类型对流域的产流贡献顺序为耕地>其他林地>橡胶林地; 耕地产流能力最强,其他林地和橡胶林地具有一定的截流蓄水作用。综上所述,与1990年相比,2015年南渡江流域河流径流量减少,流域LUCC导致的地表径流减少是河流径流量减少的直接原因,而蒸散发加剧是地表径流减少的主要原因。