基于GIS和RUSLE模型的山地环境水土流失空间特征定量分析——以四川泸定县为例

本文以地处川西高原生态环境脆弱区的泸定县为研究区域,利用GIS技术和水土流失修正方程(RUSLE)相结合的方法定量计算研究区的土壤侵蚀量,根据水土流失强度分级标准,生成水土流失强度分布图。运用GIS空间分析和数理统计方法,分析水土流失在地理空间上的分布特征,揭示区内水土流失地理空间分异规律。研究结果表明:(1)坡度是引起水土流失的重要因子,水土流失主要分布在坡度>15°的区域,且易于发生极强度和剧烈水土流失。(2)水土流失垂直分带特征明显,海拔1000~1700 m的河谷地区和海拔大于3500 m的山地易于发生水土流失,海拔1700~3500 m地区由于林地分布广泛,水土流失分布面积小。(3)水土流失主要发生在人类负向干扰活动比较强烈的旱地、园地、灌木林地、其他林地和裸地,其面积达到区内水土流失总面积的92.73%。     

朱溪流域植被覆盖的时空变化及地形分异特征

分析2003~2011年朱溪流域植被覆盖的时空分布状况及其变化的地形响应特征,为该地区进一步治理水土流失和生态恢复工程提供决策支持。基于RS和GIS技术,采用像元二分法模型计算植被覆盖度,通过植被重心模型、地形响应指数表征其植被覆盖的时空变化规律。(1)朱溪流域植被覆盖度整体呈上升趋势,Ⅳ、Ⅴ类的植被覆盖面积比率已达到区域的62.28%;格局动态上,Ⅰ、Ⅱ类重心向东北方向移动,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类重心向西南方向移动,表现为流域植被中、西部改善,东部零散退化的空间格局;(2)在海拔0~300m、坡度小于5°和大于35°区域各等级植被覆盖面积变化最显著,治理措施有效到位,而海拔450~500m处I类植被覆盖面积增加,应引起相关注意。8年间该流域植被覆盖有明显改善,各等级植被覆盖变化在不同地形条件下差异明显。     

长江流域生态系统恢复力评价及其空间异质性研究

恢复力是生态系统的固有特征,可通过系统遭受干扰后恢复到原稳定态的时间和速率来衡量. 开展长江流域生态系统恢复力研究对于掌握流域生态系统变化规律,指导长江流域大保护和高质量发展具有重要意义. 本文采用概率衰减法评估长江流域生态系统恢复力,首先获取了2001—2020年长江流域每16 d的250 m分辨率的增强型植被指数(enhanced vegetation index, EVI)数据,采用最大值合成以及重采样技术,获得年度1 000 m分辨率的EVI数据;然后,计算每个栅格2001—2010年、2001—2011年、2001—2012年直至2001—2020年共11年的EVI变化斜率;以全流域为统计单元,统计11年间EVI变化斜率持续为正和持续为负的栅格数量,采用衰减函数进行拟合,正负衰减的时间差表征生态系统恢复力;以6 767个小流域为对象,分析长江流域生态系统恢复力的空间差异性. 结果表明:20年来长江流域整体EVI在逐渐增加,空间分布差异在逐渐增大. 正、负衰减时间差为29.48 a,生态系统处于正向恢复状态. 生态系统恢复力呈上游及下游入海口低、中游地区高的特点,其与降雨量、地形(海拔和坡度)、林草覆盖率和人类活动等因素相关. 在海拔1 000~1 500 m、坡度25°~30°、林草覆盖率较大的山地区域生态系统恢复力最高;而在高海拔或低海拔地区以及植被覆盖较差的地区,生态系统一旦受到干扰或破坏则较难恢复. 研究显示:长江流域生态系统整体上呈正向演替,得益于长江大保护的政策;长三角地区因人类活动频繁,生态处于逆向演替,而上游地区如金沙江、大渡河、岷江一带生态系统恢复力较低,与水电开发、地质灾害是否相关需进一步研究.      

2010-2020年广西植被覆盖变化及其地形与LUCC分异效应

监测和分析植被覆盖变化是评估区域植被恢复成效及资源环境承载力的重要内容之一,对区域可持续发展至关重要。该文基于MODIS NDVI数据、DEM和土地利用数据等,采用像元二分模型计算2010-2020年广西植被覆盖度,结合植被覆盖度变化类型提取模型、趋势分析法和分布指数,定量分析广西植被覆盖度变化及其在不同地形、土地利用类型上的分异特征。结果表明：（1）广西植被覆盖度多年均值为69.68%,且空间分布差异明显,呈现南部、东部向中部、西部和西北部递减的规律。2010-2020年植被覆盖度以高和中高植被覆盖度为主,两者面积占比高达88.74%。（2）广西植被覆盖变化相对比较稳定,其植被稳定型占总面积的58.94%;植被减少型占1.08%,植被增长型占39.98%。植被覆盖恢复改善相对明显,主要来源于低和中植被覆盖度类型向中高和高植被覆盖度转化。（3）海拔<300 m、坡度<5°的区域植被退化减少优势明显。海拔在300～800 m的区间和坡度>15°的区域植被增长型为优势分布。而在海拔>1 000 m区间和坡度≤12°区间范围内植被稳定型分布优势相对明显。（4）有林地植...     

成都平原及其周边区域植被覆盖动态监测

利用Landsat TM/OLI遥感数据、DEM和地貌数据,基于像元二分模型、遥感与GIS技术对2007~2013年成都平原及周边区域的植被覆盖动态变化进行了估算,并结合高程、坡度、坡向和地貌数据,定量分析了汶川地震前、后植被受损与恢复的空间动态格局变化。研究表明:(1)植被覆盖总体良好,近一半区域的植被覆盖度均在中、高度以上,空间格局上呈现由西部的龙门山区向中部的平原区域降低的总体趋势;(2)地震造成植被受损面积约6.91×105 hm~2,集中分布于海拔324~800 m、坡度20°、东坡、南坡和西坡及山地地貌部位;(3)震后5 a,植被恢复面积约4.88×105 hm~2,主要分布海拔324~1 000 m、坡度30°、平缓坡、南坡、东坡和西坡、丘陵和大起伏山地以下区域;(4)高程、坡度和地貌对植被损毁与恢复的影响明显高于坡向。     

山区县域土地利用格局变化及其地形梯度效应——以井冈山市为例

地形是影响土地利用的重要地理因素,山区土地资源禀赋及其开发利用方式深受地形条件限制。以井冈山市为例,采用1995-2015年多期遥感数据,选取坡度、高程、地形位指数等多项因子,通过定性分析与定量评价相结合的方法,深入探讨地形对土地利用类型分布、土地利用动态变化,以及土地利用景观格局的作用机制。研究表明:井冈山市土地利用空间分布具有明显的地形梯度效应,林地、草地多分布在海拔400 m、坡度15°的山地和高丘陵区,耕地、水域、建设用地多分布在海拔400 m、坡度15°的平原和低丘陵区。研究期内,井冈山市土地利用动态变化主要表现为林地减少和建设用地增加,其中林地净减少992 km2,建设用地净增加352 km2,土地利用方式的改变主要发生在海拔800 m、坡度15°、人类活动密集的平原和低缓丘陵地区。土地利用景观格局亦受地形因素影响,在平原和低缓丘陵区,斑块密集分布,景观多样性指数、散布与并列指数、斑块密度及土地利用结构信息熵呈高值分布;而在高海拔、坡度大的山地丘陵区,优势斑块明显,最大斑块所占景观面积的比例以及蔓延度指数呈高值分布。优化山区土地资源配置,促进贫困山区减贫发展,应充分考虑地形因素的影响作用,遵循因地制宜、因势利导和优势开发原则,重视优化土地利用结构与布局,加快推进山区精准脱贫、绿色发展和乡村振兴。     

我国酸雨地区水体会酸化吗——重庆水体酸化的调查

调查结果表明:重庆地区已出现酸化水体,水体 pH 值可低至4.57,ANC 低至77.92μg/L。酸化原因主要与酸沉降、集水区土壤及植被等有关。重庆的水体酸碱度的分布规律大致与土壤酸碱度分布一致。海拔在500m 以下的水体 pH 值多在7～8之间,甚至大于8,且 ANC 和HCO_3~-都高,有较强的缓冲性。而海拔500m 以上的水体,pH 值小于7.0,缓冲能力弱,在长期的酸沉降影响下,由于其集水区土壤缺乏缓冲能力,最终水体将面临进一步酸化。     

基于MODIS EVI的重庆植被覆盖变化的地形效应

基于2000—2015年的MODIS EVI数据,采用趋势分析结合地形差异修正,分析了重庆市植被覆盖变化在高程、坡度和坡向上的空间分布差异。结果表明:1)近16 a来,重庆植被以低覆盖度和中覆盖度为主,低覆盖度呈下降趋势,劣覆盖度、中覆盖度和高覆盖度呈上升趋势;2)研究区植被显著减少趋势占3.84%,基本不变占81.12%,显著增加占15.04%,植被变化总体上呈恢复趋势;3)在地势低(400 m)、坡度小(6°)的区域,植被覆盖度低,但变化趋势显著;在400~1 200 m、6°~15°的区域,植被变化趋势分布出现由优势到非优势或由非优势到优势的转折;4)在地势高(1 200 m)、坡度大(15°)的区域,植被覆盖度高,变化趋势较弱,但是在高程大于1 500 m、坡度大于25°的区域也存在植被减少的现象;5)不同坡向上,除了在平地区域植被变化趋势较显著外,其余坡向差异不明显。     

邛海流域不同环境因素与土壤侵蚀相互关系研究

"基于USLE模型和多因素方差分析方法,以邛海流域为研究对象,研究不同海拔、坡度和土地利用类型下,土壤侵蚀强度的特征和规律。结果表明:不同海拔梯度下,随着海拔的升高,土壤侵蚀量呈先增后减再增的趋势。1 500~17 00 m海拔段是土壤侵蚀防治的重点区域。坡度对土壤侵蚀量的影响无明显的规律,但对土壤侵蚀量的产生有显著影响。15~25°坡度带是土壤侵蚀的重点预防和治理区域。不同的土地利用类型下,土壤侵蚀存在明显的差异。流域需加强旱地、园地和林地的治理。     

基于DEM的山地丘陵区土地利用/覆被研究——以青海湖流域为例

研究地形对土地利用空间分布格局的影响,对探讨不同地貌部位自然因素和人文因素在土地利用变化过程中的作用具有重要意义。论文以青海湖流域为例,对比各土地利用类型的投影面积与地表真实面积的差异,并从地形(高程、坡度、坡向)角度分析了流域内土地利用的空间分布格局。结果表明:流域投影面积与地表真实面积相差754.79 km²。耕地、居民地、水域、沙地主要分布在3 500 m以下,且坡度小于2°的平地上,耕地和居民地多分布在南坡和西南坡上;林地主要分布在3 500~4 000 m且坡度多在6~25°的缓地和斜坡上,各坡向分布较均匀;草地主要分布在4 500 m以下且坡度小于25°的坡地上;沼泽多分布在3 500~4 500 m且坡度小于25°的河源地区,多分布在北坡和东北坡上;其它用地主要分布在4 000~4 500 m的坡度较大的斜坡或陡坡上。随高度、坡度增加,土地利用程度综合指数呈下降趋势;土地利用综合指数在坡向上呈现:平地＞阳坡＞阴坡。说明地形在很大程度上影响着青海湖流域的土地利用分布,且这种影响比较符合当地的自然规律和社会经济规律。     

山区县域土地利用格局变化及其地形梯度效应——以井冈山市为例

地形是影响土地利用的重要地理因素,山区土地资源禀赋及其开发利用方式深受地形条件限制。以井冈山市为例,采用1995-2015年多期遥感数据,选取坡度、高程、地形位指数等多项因子,通过定性分析与定量评价相结合的方法,深入探讨地形对土地利用类型分布、土地利用动态变化,以及土地利用景观格局的作用机制。研究表明：井冈山市土地利用空间分布具有明显的地形梯度效应,林地、草地多分布在海拔>400 m、坡度>15°的山地和高丘陵区,耕地、水域、建设用地多分布在海拔<400 m、坡度<15°的平原和低丘陵区。研究期内,井冈山市土地利用动态变化主要表现为林地减少和建设用地增加,其中林地净减少992 km²,建设用地净增加352 km²,土地利用方式的改变主要发生在海拔<800 m、坡度<15°、人类活动密集的平原和低缓丘陵地区。土地利用景观格局亦受地形因素影响,在平原和低缓丘陵区,斑块密集分布,景观多样性指数、散布与并列指数、斑块密度及土地利用结构信息熵呈高值分布;而在高海拔、坡度大的山地丘陵区,优势斑块明显,最大斑块所占景观面积的比例以及蔓延度指数呈高值分布。优化山区土地资源配置,促进贫困山区减贫发展,应充分考虑地形因素的影响作用,遵循因地制宜、因势利导和优势开发原则,重视优化土地利用结构与布局,加快推进山区精准脱贫、绿色发展和乡村振兴。     

湖南南岭草地植被类型的数量分类、排序及其合理利用

湖南南岭山区的地带性植被是常绿阔叶林,由于不合理的利用,森林遭受严重破坏而出现了大面积的草山,面积约1497.2万亩(99.8万ha),占土地总面积的1/4强。本文运用二元指示种分析TWINSPAN和无倾向对应分析DCA的数学方法对草地植被进行分类与排序。利用48个样方和150个植物种的资料进行计算,在第4级水平上划分出12个主要草地植被类型,其中将近似的类型合并成10个类型。在第1级水平上明显地将海拔1000m以上的与600m以下的分成2大组;在其它水平上则根据其他不同生态因子(岩性、pH值等)将出现的区别种逐级分开。所得结果与定性分类基本相同,说明该方法是适用于亚热带草地分类的。 不同类型在开发利用上有很大差异,高海拔的植被类型应以造林或封山育林为主,并可适当发展木本药材;在平缓的山原上虽可开辟人工草地发展畜牧业,但必须要防止水土流失,坡度在25。以上的应封育;15—20°的地方可以发展林业与畜牧业;在海拔300—600m的丘陵岗地类型上可以发展薪炭林、经济林;在海拔300m以下,水源充足的地方可以发展果木林(柑桔等),缓坡丘陵地类型可建立人工草地,但应与林业相结合,在农区可进行粮草轮作。总之,应该建立人工生态系统,以提高经济效益和生态效益。     

坡度和植被盖度对河岸坡面侵蚀产沙特征的影响

坡度和植被盖度是影响坡面土壤侵蚀的重要因子,探讨坡面土壤侵蚀产沙对坡度和植被盖度的响应,对坡面土壤侵蚀产沙的预测和调控具有重要意义。研究基于野外模拟径流冲刷试验,分析了不同坡度（5°、10°、15°、20°）和植被盖度（0、15%、30%）条件下坡面径流系数、泥沙量、时段径流含沙量和侵蚀泥沙粒径组成的变化过程,并运用双因素方差分析和相对贡献指数阐明黄河下游河岸坡面侵蚀产沙特征对坡度和植被盖度交互作用的响应。结果表明：不同植被盖度下坡面径流系数随冲刷历时增加而增加,在冲刷历时前5 min增幅较快,之后增幅变慢并趋于平缓;坡面径流含沙量随冲刷历时呈逐渐下降趋势,随后趋于平缓。坡度小于15°时,不同植被盖度之间的径流系数和时段径流含沙量差异较为明显,坡度大于15°后差异减小。侵蚀产生的泥沙量随冲刷历时和坡度的增加而增加;在同一坡度上,植被覆盖越低,侵蚀产生泥沙量越大。侵蚀泥沙的主要富集粒级中,Dx(10)以粉粒为主,Dx(50)以粗粉粒和极细砂粒为主,Dx(90)以极细砂粒和细砂粒为主。双因素方差分析表明,坡度对河岸坡面侵蚀产生的径流系数、产沙量和径流含沙量均有极显著影响（P<0.001）,植被盖度对产沙量和径流系数有极显著影响（P<0.001）,而坡度和植被盖度的交互作用仅对径流系数有显著影响（P<0.01）,同时相对贡献指数表明,在坡度和植被盖度对坡面侵蚀产沙的交互作用中,植被盖度的作用随坡度的增加逐渐减弱,而坡度的作用逐渐增强,并成为影响坡面水土流失的主导因素。     

基于GIS和RUSLE的三峡库区小流域土壤侵蚀量估算研究

本研究以三峡库区菱角塘小流域为研究对象,在GIS技术的支持下,通过遥感技术和野外调查进行信息采集,对修正的通用土壤流失方程(RUSLE)各因子进行量化分析,从而对三峡库区菱角塘小流域土壤侵蚀量进行定量评价,并对土壤侵蚀强度进行分级;在此基础上分析不同坡度和土地利用类型的土壤侵蚀空间分布特征。结果表明,菱角塘小流域年土壤侵蚀量为208.32t/a,土壤侵蚀模数为1 987.75t/(km2·a),属于轻度侵蚀。28.62%的区域为中度、强度或极强度侵蚀,但是其侵蚀量却占总侵蚀量的82.36%,是预防和加强水土流失治理的重点区域。土壤侵蚀主要发生在坡度为15°~35°的区域,其中15°~25°的坡度土壤侵蚀属于中度侵蚀;坡耕地侵蚀最为严重,15°~25°的坡耕地侵蚀量占总侵蚀量的57.15%,表明坡耕地是该小流域水土流失的主要策源地。同时用137 Cs核素示踪技术测定的坡耕地和林地土壤侵蚀模数证实了RUSLE模型具有较高的准确性和可靠性,该模型在库区地块尺度具有一定的推广价值。     

贵州喀斯特地区河网分布规律及其主控要素分析

为揭示喀斯特地区河网的空间分布规律及其与主控自然要素的关系,运用GIS为主要分析手段,以贵州为研究样区,通过数字矢量化1∶5万水系图、降雨量分布图、地貌类型图、坡度图、岩性图等,进行空间叠加分析,定量计算了不同类型区河网密度值,分析了贵州河网的空间分布特点。结果表明:贵州平均河网密度为781.84m/km2,受构造运动影响较为明显,整体呈现出"东密西疏"的特点。非碳酸盐岩地区河网密度为1000.43 m/km2,石灰岩地区为597.16 m/km2,白云岩地区为779.41m/km2,河网密度与岩性具有明显的相关性,非碳酸盐岩地区河网密度要远远高于碳酸盐岩地区,白云岩地区河网密度高于石灰岩地区;在垂直空间上,坡度≤2°时,河网密度最大,为1237.36m/km2,而坡度≥25°时,河网密度为379.37m/km2,随着坡度的增加河网密度明显降低。     

秦岭植被覆盖时空变化及其对气候变化与人类活动的双重响应

论文基于MODIS-NDVI数据、DEM及气象数据,辅以趋势分析、多元回归残差法、偏最小二乘回归法,反演了秦岭地区2000—2015年植被覆盖度及分析了其“格局—过程—趋势”的变化特征,探究了其对气候变化与人类活动的双重响应机制。结果表明：1）秦岭地区近16 a来植被覆盖度呈显著上升趋势,增速为2.77%/10 a,呈“中间高、周边低,西部高、东部低,南坡高、北坡低”的空间格局,植被覆盖度随海拔的升高在2 200 m左右达到最大,700~3 200 m达0.7以上,1 300~2 700 m达0.9以上,3 400 m以上为0.5以下的低值区;2）秦岭地区的植被覆盖与气候因子的响应关系存在明显的空间差异,对气温的响应总体上没有明显的时滞效应,而与降水的响应存在以滞后1个月为主的时滞效应;3）人类活动对秦岭地区植被变化的作用日趋增强,且以正向作用为主,主要分布在东部地区,而负向作用则分布于中部和西部地区;4）秦岭地区植被变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,影响因子对植被覆盖变化的解释能力依次为人类活动>降水>气温>潜在蒸散量。     

成渝经济区森林碳储量动态及空间格局特征

以GIS为支撑,以成渝经济区的空间关系、自然环境和社会环境为基础,分析2000—2007年森林碳储量的动态和空间格局.结果表明:①2000—2007年森林碳储量从3.39×108 t增至3.59×108 t,年均增长率为0.72%,区域碳汇能力逐渐增强.②各生态功能区森林碳储量变化不同,经济发达地区碳储量增长更为缓慢.③森林碳储量在各高程等级均有所增加,其中海拔在500～1 000 m的区域增长最快,海拔≥3 000 m的区域增长最慢;坡度为25～35°的区域增长最快,≥35°的区域增长最慢.④森林碳储量除在人口密度≥1 000人/km2的区域呈缓慢减少的趋势外,在其他区域均呈增加趋势,其中人口密度在250～500人/km2的区域增长最快.⑤同一年内森林碳储量呈现出随GDP增加而逐渐减少的趋势;年际间,各GDP等级内碳储量均呈增加趋势,其中在GDP为2.5×106～5.0×106元/km2的区域增长最快.     

东北典型黑土区坡沟侵蚀耦合关系

东北黑土区是中国重要的商品粮基地,但是严重的水土流失给其粮食产量带来了严峻考验。论文在遥感和GIS支持下,选择黑龙江省乌裕尔河和讷谟尔河两流域包含的东北典型黑土区作为研究区,以USLE模型和SPOT 5影像为基础,分别获取了2005年研究区的坡面侵蚀量和侵蚀沟分布数据,据此分析了典型黑土区坡面侵蚀和沟蚀之间在不同等级、 坡度、 坡向等方面的耦合关系。研究发现微度侵蚀和轻度侵蚀是坡面侵蚀主要区域,沟蚀发展程度比较剧烈;坡度小于5°时,坡度是沟蚀产生的制约因素,当大于5°时,坡度已经不是侵蚀沟形成过程中的主要控制因素;阳坡坡面侵蚀量高于阴坡的坡面侵蚀量,坡向在东北典型黑土区不是影响沟蚀发育的首要因子;侵蚀强度在2 500 t/(km²·a)以下的地区,随着坡面侵蚀量的增大侵蚀沟密度增大,而当大于2 500 t/(km²·a)以后,侵蚀沟密度比较稳定。     

南水北调中线水源区森林覆盖变化及其影响因子分析

以南水北调中线水源区1980、1990、2000年LANDSAT MSS/TM/ETM+ 遥感影像为主信息源,辅以DEM、植被分布图、土地利用图、气象数据及相关社会经济资料,对该区域20年来森林覆盖的动态变化和区域分异特征进行了研究。在此基础上,采用典范对应分析（CCA）研究了林地分布及其变化与环境因子间的关系。研究结果表明水源区1980年、1990年、2000年林地面积分别为67 631、61 635、65 051km²,斑块数依次为41 790、71 276、69 632个,平均斑块面积为1.62、0.86、0.93 km²,呈破碎化趋势;林地分布主要由海拔、降雨和坡度等因素决定,而林地变化的主要影响因子是海拔、坡度和人口。     

黄河源区斑块化退化高寒草甸土壤细菌群落多样性变化

为研究海拔变化和退化过程中高寒草甸土壤细菌群落多样性的变化规律,利用MiSeq高通量测序技术,分析不同海拔活动斑块、非活动斑块、恢复斑块和高寒草甸土壤细菌群落多样性,利用冗余分析对细菌多样性和环境因子进行分析.结果发现,3种类型斑块中主要的土壤细菌门均是变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）.细菌优势属为RB 41 、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）和慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）.RB 41 和慢生根瘤菌属相对丰度随海拔升高而下降,随斑块演替而增加,但3种类型退化斑块相对丰度均显著低于高寒草甸（P<0.05）.退化斑块土壤碳固定功能的细菌丰度,大于健康高寒草甸.不同斑块的细菌Chao1指数和物种数显著高于高寒草甸（P<0.05）.冗余分析发现,生物结皮盖度和全氮是海拔4013 m处细菌优势门的主要影响因子;生物量、全氮和pH对高海拔4224 m细菌优势门影响较大.生物量和全钾显著影响海拔4013 m的细菌属分布,海拔4224 m地区莎草科盖度和速效氮为细菌优势属的主要影响因子.生物结皮和pH对细菌多样性影响较大.不同海拔地区细菌的影响因子发生着较大变化,在研究细菌多样性变化的过程中,不仅要关注高寒草地退化的影响,还应考虑海拔高度的作用.