基于遥感的吉林省中西部耕地数量和质量空间格局变化分析

耕地数量和质量变化直接关系到国家粮食安全和社会稳定,研究粮食主产区耕地数量和质量变化具有重要的现实意义。该研究利用2000年、2013年Landsat TM/ETM+/OLI遥感数据和2351个样点土壤实测数据,对吉林省中西部耕地分布的空间变化和由此引起的不同质量等级耕地的时空特征进行分析。结果表明:2000—2013年期间,吉林省中西部耕地总量稍有增加,面积由5.61×104 km2增加到5.64×104 km~2,其中旱田面积增加645 km2,水田面积减少350 km~2。研究区耕地分布表现出明显的西部增加、东部减少的趋势;新增耕地最主要来源于湿地(66.04%)和草地(21.12%),传统耕作区(主要为城市周边)耕地大面积减少,其中45.08%转化为人工表面,28.85%和22.61%转化为林地和湿地;水田与旱田之间的相互转化比较剧烈。2000—2013年期间,研究区耕地质量总体呈下降趋势,净减少的耕地为一、二等地,其中一等地净减少305 km~2,长春市占96%,净增加的耕地是三、四和五等地,分别为235、148和218 km~2,主要分布在白城市和松原市。城市化占用和耕地保护政策的实施是该区域耕地数量和质量变化的主要驱动因素,研究时段内吉林省中西部优质耕地流失严重,存在突出的占优补劣问题。     

长株潭都市圈“三生空间”用地转型及生态环境效应

在构建“三生空间”用地类型划分体系的基础上综合运用土地用地转移矩阵、生态环境质量指数及土地利用转型生态贡献率等方法,定量分析2000—2020年长株潭都市圈“三生空间”用地的转型特征及其生态环境效应。结果表明,2000—2020年,长株潭都市圈“三生空间”用地中生态用地为主要用地类型,生活用地和生产用地数量动态变化幅度大;从“三生空间”用地转型结构来看,以农业生产用地和林地生态用地的相互转化为主导,同时农业生产用地和林地生态用地大量转为工矿生产用地和城镇生活用地;长株潭都市圈生态环境质量总体呈逐渐减缓的下降趋势,其中2005—2010年恶化程度最突出,研究期内低质量区和较低质量区不断扩张;影响生态环境改变的主导因素是农业生产用地和林地生态用地的相互转换以及城镇生活用地和工矿生产用地的对外扩展侵占了大量的林地生态用地。     

三峡工程运行以来洞庭湖水沙过程变异及其影响分析

为了探讨三峡工程运行后洞庭湖区水沙条件变化及其对江湖关系、水情响应、冲淤变化等的影响,以水沙过程变异为主线,利用最新水沙观测资料,采用水文描述法、变差系数法、双累积曲线法、数学计量等方法分析了洞庭湖区水沙变异特征和江湖水沙交互关系,结果表明:（1）从年际和代际尺度上看,长江上游降水量减少和三峡工程建设等人类活动是影响洞庭湖水沙变异的主要因素;（2）洞庭湖流域外界环境的变化导致了三口分流分沙的锐减,并呈现三口口门趋于淤积的状态,藕池河和虎渡河逐渐走向衰亡;（3）从洞庭湖泥沙沉积量过程线来看,2003—2011年洞庭湖的累计泥沙淤积量仅为3 411万t,比多年平均值减少93.5%。     

1980—2020年克鲁伦河流域草地的时空变化

[目的]分析克鲁伦河流域草地时空变化特征,对比分析中蒙两国草地变化规律,以期推动地方生态环境保护与建设,为跨境草原的可持续发展提供科学参考。[方法]以克鲁伦河流域为研究对象,基于面向对象的随机森林分类方法对Landsat系列影像进行信息提取,获得1980—2020年克鲁伦河流域5期土地覆被数据,并通过草地动态度模型、草地变化转移矩阵、质心模型及相关性分析的方法对比分析中蒙两侧草地变化及其驱动因素。[结果](1)1980—2020年克鲁伦河流域草地整体呈减少趋势,共减少486 km²,其中中国一侧草地增加130 km²(0.88%),裸土地的转入是草地面积增加的主要原因;蒙古国一侧减少616 km²(0.61%),主要转化为裸土地和耕地;(2)克鲁伦河流域草地质心向东北方向移动1.6 km。[结论]克鲁伦河流域草地退化的是自然因素和人为因素协同作用的结果,但从其面积转移来看,人类活动是导致其退化的直接原因。     

洞庭湖洪涝高风险区土地可持续利用评价研究

在对洞庭湖洪涝高风险区土地利用复合系统的内涵及特征分析的基础上,建立了洞庭湖洪涝高风险区土地可持续利用评价指标体系。运用定量方法,对洞庭湖洪涝高风险区不同年份和19个蓄洪堤垸的土地可持续利用进行了综合评价,探讨洪涝高风险区土地可持续利用度的时空变化。结果表明：土地可持续利用程度不断增加且呈加速提高之势;洞庭湖洪涝高风险区土地可持续利用总体水平偏低;各类单项指标升降趋势不一致,1985～1995年,生产稳定性和资源保护性指标值都呈下降态势;洞庭湖区土地可持续利用度的地区差异不大,呈现出可持续利用度与生产力水平成正向比和与洪涝风险成反向比的态势。但二者之间的耦合关系较为复杂,不能简单地说生产力水平高的地方土地可持续利用度就高,洪涝风险大的地方土地利用就一定不可持续。     

松嫩平原西部草地净初级生产力遥感估算与验证

在CASA模型基础上,根据松嫩平原西部自身特点对模型参数获取方法进行改进.以MODIS NDVI数据和气象数据为主要数据源,估算2000～2009年松嫩平原西部草地净初级生产力,并通过多种方法对估算结果进行精度验证.结果表明:利用气候经验模型估算的太阳总辐射及改进后的水分胁迫因子计算结果精度较高,所作改进在保留原始CASA模型生理生态学基础上简化了模型输入参数,对本研究区是可行的.通过与实测数据(实测值与估算值之间R2 =0.64,P＜0.05)、通量观测数据(估算精度为72％;相关系数R=0.9,P＜0.05)、MODIS NPP产品(总体精度为81.41％)及他人估算结果对比发现,本研究估算的松嫩西部草地NPP结果精度较高.2000～2009年松嫩平原西部草地年NPP总量介于8.46～11.22 TgC之间,平均值为9.92 Tg C.空间上,各年NPP均呈南低北高的分布格局;受气候因素和土壤条件影响,松嫩平原西部黑龙江省部分的草地NPP高于吉林省部分.过去10年间,松嫩西部草地NPP按降序排列依次为:2008＞2005＞2002＞2007＞2003＞2004＞2006＞2009＞2000＞2001.     

基于INVEST模型的资水流域产水量及其对环境响应的评估分析

资水流域属于亚热带湿润地区,植被覆盖度高,降水丰富,径流量大。通过对资水流域产水量定量化评估,有利于合理规划流域水资源,促进流域经济发展。基于INVEST模型的产水量模块（Water yield）,研究了2005年、2010年、2015年资水流域的产水量情况,并根据背景分析法,模拟了降水量和土地利用变化情况下对产水量的影响。结果表明,2005—2015年,产水总量先降低后升高,但变化幅度不大,2005年、2010年和2015年平均产水量分别为1 153.39、973.81、1 102.37 mm,产水总体积分别为332.17×10⁸、280.45×10⁸、317.48×10⁸m³;产水量的空间格局为北高南低,从娄底市以北到益阳市产水量较高,娄底市以南到邵阳市产水量相对较低。通过背景分析发现,2005—2010年、2005—2015年、2010—2015年,土地利用变化对产水量的贡献分别为为8.57%、38.80%、10.06%,降水量变化对产水量的贡献分别为91.43%、61.20%、89.94%,...     

松嫩平原西部湖泊与水库/坑塘动态变化及驱动因素分析

松嫩平原西部湖泊与水库/坑塘是保障区域农牧业经济发展和生态安全的重要条件。为掌握松嫩平原西部湖泊与水库/坑塘在1990-2013年间的变化信息,为区域生态环境建设及防洪减灾提供数据库支撑,该文基于Landsat TM(Thematic Mapper)、ETM+(Enhanced Thematic Mapper Plus)、OLI(Operational Land Imager)和中国环境资源卫星(HJ,Huanjing)多时相遥感影像,利用e Cognition软件采用面向对象分类方法提取1990年、2000年和2013年湖泊和水库/坑塘分布信息,探讨1990-2013年间松嫩平原西部湖泊和水库/坑塘蓄水面积和数量的变化及驱动因素。结果显示:研究区范围内实际蓄水面积大于20 km2的湖泊有20个,黑龙江和吉林两省分别有17和3个;面积大于20 km2的水库有9个,其中7个位于黑龙江。松嫩平原西部湖泊与水库/坑塘主要分布于沿嫩江和松花江两侧,最大湖泊为查干湖、最大水库为月亮泡水库。研究区内1990年、2000年和2013年的湖泊面积分别为3 633.2、3 016.3和2 534.0 km2,水库/坑塘的面积分别为885.9、797.1、1 433.2 km2。气候变化叠加人类活动影响的背景下,1990-2013年间湖泊数量呈现明显减少而水库/坑塘呈现明显增加的趋势。湖泊蓄水总面积呈现明显下降趋势,共减少1 099.2 km2,2013年总面积为2 534.0 km2;而水库/坑塘蓄水总面积呈现先降低后增加的趋势,1990-2000年减少88.8 km2,2013年又增至1 433.2 km2,23 a共增加547.3 km2。气候因素是变化的重要原因,尤其对于水库/坑塘,气温和降水在不同时间段的变化趋势与之变化非常吻合。而对于湖泊的变化,明显增加的耕地和运河/沟渠、避免洪灾采取的相关措施等人为因素的影响更明显。由此可见,气候因子变化和农业活动及相关的水利工程与调控措施是影响松嫩平原西部湖泊和水库/坑塘蓄水面积与数量的重要因素。该文对湖泊与水库/坑塘水资源的长时间序列统计和分析结果,可为松嫩平原西部生态保护与修复提供数据支撑,为区域可持续发展提供科学依据。     

中国南方湿润区水资源脆弱度评价及其管理——以湖南省衡阳市为例

从自然脆弱性、人为脆弱性、承载脆弱性3个方面选取11个评价指标,构建了湖南省衡阳市水资源脆弱度评价指标体系.采用5级100分制方法对指标数值进行量化,运用综合指数法进行定量评价,其中指标临界值的确定主要参考南方8省各指标的极值.从评价结果来看,衡阳市水资源为强脆弱.其中,少雨期干旱指数、多年平均降水量、人口密度和人均GDP对水资源脆弱性贡献最大.因此,可以通过采取水资源管理措施进行产业结构调整,提高水资源利用率,控制人口增长,加强水利工程建设,完善水资源管理等措施来降低水资源的脆弱性.     

松嫩平原西部草地净初级生产力时空格局

基于改进CASA模型估算得到的草地NPP,分析了2000～2009年松嫩平原西部草地NPP时空分布特征及变化趋势.结果表明:2000～2009年松嫩平原西部草地NPP总量在8.46～11.22Tg C之间,平均值为9.92Tg C,呈波动上升趋势;受气温、降水及太阳辐射季节变化的影响,NPP存在明显的季节变化,积累期主要集中在水热条件搭配较好的4～10月,占年度NPP总量的99.60％;2000～2009年,春、夏、秋、冬四季草地NPP平均值分别为6.82gC· m-2·a-1、79.68gC· m-2·a-1、13.57gC·m-2·a-1、0.09gC·m-2·a-1,即夏季＞秋季＞春季＞冬季.空间上,松嫩平原西部草地NPP由南向北呈明显增加趋势,最低值分布在吉林省境内的中部地区;2000～2009年,黑龙江省各年草地NPP均高于吉林省,说明在松嫩平原西部黑龙江省草地长势优于吉林省;基于像元的NPP年际变化趋势分析表明,占研究区总面积3/4的草地NPP表现为增加趋势,NPP显著增加的草地面积是显著降低面积的7.6倍,说明2000～2009年间松嫩平原西部草地长势呈明显好转趋势.