清水江流域稻植气候适宜度时空变化分析

[目的]研究贵州省岩溶区清水江流域水稻种植气候适宜度时空变化,为稻植区合理规划布局及可持续发展提供参考依据.[方法]运用清水江流域2000~2014年16个气象观测站的逐日日照、降水量和温度数据及水稻平均物候观测资料,构建水稻诸气候因子及综合气候适宜度模型,并运用ENVI 4.8和ArcGIS 10.0对水稻全育期及各生育阶段的气候适宜度和稻植区分别进行测算、解译和空间分析.[结果]清水江流域稻植气候温度适宜度、降水适宜度和综合适宜度较高,且温度适宜度>降水适宜度;除拔节孕穗期和灌浆成熟期外,日照适宜度均较低.水稻幼苗期,降水适宜度>温度适宜度>日照适宜度;分蘖期和拔节抽穗期,温度适宜度>降水适宜度>日照适宜度;抽穗开花期和灌浆成熟期,温度适宜度>日照适宜度>降水适宜度.稻植适宜区分布于高程小于800m、坡度小于25°的局部区域.[结论]清水江流域气候条件能够满足水稻全育期及各生育阶段的需求,但日照时间较短,对水稻生长发育有胁迫作用,其最适宜稻植区集中分布于东南及西北部的坝区、阳坡和半阳坡区.     

1990-2014年甘肃省白龙江流域土地利用变化对人类活动响应

[目的]综合分析1990-2014年甘肃省白龙江流域土地利用变化及其对人类活动的响应,以期为该区未来的土地利用优化提供参考.[方法]基于1990年,2002年,2014年3期遥感影像解译获取的土地利用数据,计算土地利用变化速度、土地利用转移矩阵和土地利用程度.[结果] 1990-2014年流域的综合土地利用动态度从10.24％增长到17.59％;1990-2014年流域的土地利用类型变化以草地、耕地和林地的转换为主;1990-2002年流域内各县(区)的土地利用程度综合变化指数介于1.38～6.65,而2002-2014年流域内各县(区)的土地利用程度综合变化指数介于一15.43～0.17.[结论]1990-2014年流域人类活动对土地的利用由简单索取开发型转变为保护与生态建设型,从破坏性、粗放式和低利用效率向保护性、集约式和高利用效率发展.     

基于输出系数模型的南四湖流域非点源污染输出风险评估

[目的]探究非点源污染物N、P输出风险在不同子流域、坡度等级和县市区的分布特征,为南四湖流域不同风险区制定管理方案和控制对策提供科学依据。[方法]以数字高程模型(digital elevation model,DEM)为基础数据,运用ArcGIS软件,提取南四湖流域的DEM,制作坡度等级图,再运用水文分析功能,提取水系图、河流图、并划定子流域,结合2013年南四湖流域土地利用图,通过运用输出风险模型分析不同的土地利用类型和坡度下氮(N),磷(P)污染的空间变化。[结果]氮素的平均风险概率达到51.67%,磷素的平均风险概率达到9.14%,南四湖流域非点源污染输出风险湖东小于湖西;随坡度增大,高风险区面积减小,低风险区面积增加;就不同县市区而言,济宁市中区的N风险较小之外,其余县市区N风险均较大,P风险较小。[结论]N是流域最主要的非点源污染物,非点源污染输出风险大小与土地覆盖和坡度有密切关系。     

基于马尔科夫模型的大凌河流域土地利用/覆被变化趋势研究

本文通过对大凌河流域2010年、2013年和2016年三期遥感影像进行分类,得到流域土地利用分布现状。对分类结果进行叠加分析可以获得大凌河流域2010~2013年的地类转移概率矩阵,再运用马尔科夫原理预测出2016年流域土地利用分布情况,将其与实际情况对比分析,证明马尔科夫模型适用于大凌河流域未来土地利用/覆被变化趋势的预测。进而本文分别对大凌河流域2019年、2022年和2025年的土地利用情况进行预测,发现未来近10年流域建设用地面积持续增长,变化率为38.96%;农林用地面积从2016年开始减少,总体下降了0.77%;水域面积稳定增长,到2022年之后趋于稳定值,变化率为17.21%;旱地及其他未利用地面积继续缩减,到2019年开始趋于稳定,整体下降了1.71%。研究结果明晰了大凌河流域农林用地和建设用地之间的矛盾,可以为流域水土资源管理有关部门提供科学依据。     

流域"地-矿"土地水资源利用冲突测度确定及土地整治策略

量化区域煤炭开采与水土资源相互影响程度,有助于把握土地利用过程中的主要限制因素,提高土地整治的针对性与有效性。该文以山西省泽州县长河流域为研究区,提出煤炭开采与水土资源利用相互影响测度与土地整治策略的思路和方法。首先提出煤炭开采与水土资源相互影响分析框架,并将土地、水和煤炭作为主要的相互影响对象,将土地利用系统作为影响载体,借助数学模型和GIS空间分析技术,依次评价土地损毁累积作用指数、水资源匮乏指数和煤炭资源损失指数;然后确定综合影响值及其等级空间分布,并据此将流域划分为重点生态修复区、重点生态保护区、损毁土地复垦区、耕地资源保护区、水资源匮乏修复区、水资源与耕地资源保护区和耕地质量提升区等七大土地利用功能区,并根据主要限制因素提出相应的土地整治策略。研究结果表明综合影响高值区及中值区面积占研究区总面积的分别是20.21%和33.39%,主要分布在流域西部,是煤炭开采活动集聚区,煤炭压覆及土地损毁是冲突主要表现特征,划分为重点生态修复区、重点生态保护区、损毁土地复垦区和耕地资源保护区;综合影响低值区及(基本)无影响区分别占24.24%和22.16%,主要分布在流域东部,水资源匮乏是冲突主要表现特征,划分为水资源匮乏修复区、水资源与耕地资源保护区、耕地质量提升区,以上分区与土地利用总体规划中土地用途分区基本吻合。综合影响测度模型有利于定量分析"煤炭-水土"相互利用影响等级与主导限制因素,为制定有效的土地整治策略提供依据。     

西北黑河流域土壤pH与CaCO_3相当物含量关系研究

干旱-半干旱地区的石灰性土壤中pH与CaCO_3相当物含量之间有一定关系,但目前黑河流域土壤中pH与CaCO_3相当物含量之间的关系及其影响因素尚不明确。从区域、海拔、土壤母质、土壤类型、土地利用方式五个方面分析了我国西北黑河流域土壤中pH与CaCO_3相当物含量之间的关系。结果表明,黑河流域土壤pH与CaCO_3相当物含量之间存在显著的非线性相关,pH随着CaCO_3相当物含量的增加而逐渐升高,当CaCO_3相当物含量升高到某一阈值后,pH增幅迅速降低,最终趋于稳定;不同区域、海拔、土纲、成土母质和土地利用方式下,pH与CaCO_3相当物含量之间的相关程度不同,表现为上游土壤pH与CaCO_3含量呈显著正相关,不同的海拔高度区间pH与CaCO_3含量之间具显著正相关,人为土、盐成土、均腐土、雏形土的pH与CaCO_3含量显著正相关,冰碛物、残积-坡积物、湖积物发育的土壤pH与CaCO_3含量具有极显著正相关,土地利用方式对pH与CaCO_3含量的关系影响较小;不同区域、海拔、土纲、成土母质和土地利用方式下,pH与CaCO_3相当物含量的最佳回归模型不同,有幂函数模型、一元二次模型、一元三次模型和线性模型。     

快速城镇化地区土地利用演变及驱动机制——以巢湖流域为例

[目的]探究巢湖流域土地利用演变特征规律及驱动机制,为实现区域土地资源的优化配置和社会经济的可持续发展提供理论依据。[方法]收集巢湖流域及区县1996—2014年土地利用变更调查及社会经济统计年鉴,运用土地利用数量、程度及空间差异计量模型,以及主成分分析法,采用数据统计软件,模拟巢湖流域土地利用变化演化规律及其驱动因素。[结果]近20a来巢湖流域各土地利用类型均发生变化,但不同土地利用类型变化的总量、变化幅度和变化速度却存在明显差异,耕地、园地、草地减少较为突出,林地略有增加,其他农用地减少将近1/2;建设用地总量增长幅度更大,特别是城镇工矿用地及交通基础设施用地增长迅猛,农村居民点用地略有减少;巢湖全域土地利用程度自2004年之后呈现逐年上升趋势,合肥市辖区及周边县域土地利用开发程度较高,其他区域相对较低;耕地减少率金安区、瑶海区、肥西县、含山县居前,城镇用地增加率肥西县、长丰县、巢湖市位于前列;投资拉动、经济发展、工业推进、人口增加及城镇化是巢湖流域特别是近10a多土地利用变化的主要驱动因素。[结论]巢湖流域加快建设长三角世界级城市群副中心城市及生态文明先行示范区,需进一步优化土地利用空间格局,盘活建设用地存量,提高建设用地效率,走资源节约型与环境友好型的土地利用模式。     

巢湖流域土地利用效益测度与综合判定

依据土地利用效益空间分异,能够实现区域资源优化配置。合理判定用地效益显得至关重要。土地利用类型差异化而体现用地效益多元化。为此,本研究选取社会经济及城镇化快速发展的巢湖流域,按照农用地和建设用地两大用地类型,差异化构建不同评价指标体系,采用熵权-TOPSIS模型与二维象限法构建的农用地–建设用地效益综合评判逻辑模型,测度了巢湖流域农用地效益和建设用地效益,以及综合评判了研究区的用地效益。结果表明:研究区农用地效益整体较偏低,效益值范围0.074 0~0.712 9,区域差异显著,庐阳区、包河区、长丰县、舒城县属于较高级别,无为县、和县、金安区相对较低,效益值均尚未达到0.100 0;建设用地效益区域差异悬殊,效益值范围0.048 7~0.918 4,较高区域集中于合肥市辖区及肥西县、肥东县、长丰县等紧邻合肥县域,巢湖市、庐江县、和县、含山县、金安区、舒城县普遍较低。研究区归入到4个象限类型的评价单元数,依次为4、1、5、4个,结合不同类型象限内涵,本文分别针对每个区县提出了农用地和建设用地的效益提升对策和建议。     

汉江上游流域生态系统水源供给服务变化

[目的]研究汉江上游流域2000—2010年生态系统水源供给服务的时空变化及其影响因素,为区域水资源的科学管理与政策制定提供科学依据。[方法]基于InVEST模型的产水模块分析汉江上游流域生态系统的水源供给服务。[结果]10a间研究区林地、湿地和人工表面面积有所增加,耕地面积有所减少,草地面积基本稳定。年平均植被覆盖度总体呈上升趋势,变化率为0.005 1/a。2000,2005,2010年,汉江上游流域平均水源供给量分别为4.67×1010,5.22×1010,4.73×1010 m3。[结论]研究区水源供给量的时空变化是气候变化和土地利用共同作用的结果;降水增加对水源供给量增加起到一定的积极作用,土地利用变化导致的下垫面改变及生态系统好转可能是水源供给量下降的主要驱动力。     

流域面源污染负荷差异性及不确定性的尺度特性分析

针对流域面源污染负荷差异性及其不确定性的尺度特性问题,于2013-2015年在釜溪河流域测定了不同尺度汇流区的面源污染负荷和污染物转化动力学参数。分别采用动态时间弯曲距离DTW(dynamic time warping distance)和信息测度度量了不同尺度汇流区面源污染的负荷差异性和不确定性。结果表明:不同的汇流区尺度上,降雨量小于临界值(40 mm)的情况下,氨氮(NH_3)、总氮(TN)、总磷(TP),和高锰酸盐指数(I_(Mn))负荷均随降雨量的增加而非线性增大,降雨量超过临界值后,流域面源污染出现最大负荷。降雨量超过临界值后,由于尺度增加后下垫面对径流过程调蓄能力的增大,相比子流域尺度,流域尺度上NH3、TN、TP和I_(Mn)负荷的变异系数分别增加了69.1%、47.0%、14.2%和85.8%。枯水期和汛期面源污染负荷主要受到污染源流域分布特性和下垫面径流条件的影响,不同尺度汇流区的NH3、TN、TP和I_(Mn)负荷在枯水期的差异性均显著小于汛期的差异性,子流域之间、以及子流域与流域之间4种污染负荷的差异性平均增大了3.18倍和2.44倍。相比子流域尺度,在流域尺度上单位面积流量、TN、TP和I_(Mn)负荷基质熵分别减小了4.8%、9.3%、31.9%和10.7%,而NH3增加了15.3%;有效测定复杂度分别增加了4.6%、15.4%、17.4%、49.5%和19.8%。不同尺度汇流区的面源污染负荷过程与流量过程不具有完全同步性。随着汇流区尺度的增大,面源污染负荷不确定性减小;有效测量复杂度随尺度增大表明在更大的尺度上对于面源污染负荷有效预测的参数数量显著增加;涨落复杂度和平均信息增量关系表明随着尺度的增加,面源污染负荷对降雨量的敏感性降低,而对下垫面条件的敏感性增加。不同尺度条件下,面源污染对降雨和下垫面的敏感性变化规律、以及面源污染负荷变异性机理等方面的研究将有助于提升分布式水文及面源污染模型理论。