基于LUCC的密云水库上游流域人为干扰动态变化

人类活动对地球表层的干扰所造成的影响和变化正日益增强,正确估计人为干扰对现在和未来环境变化影响的程度以及叠加在自然变化上的幅度具有重大意义。选择生态系统服务功能突出、人地关系矛盾剧烈的北京市密云水库上游流域为研究区,基于2005和2013年2期SPOT 5遥感影像数据,借助人为干扰度指数和GIS空间分析方法,从结构变化、类型变化、空间变化和人为干扰度4个角度,探讨密云水库上游流域人为干扰时空动态分异及变化特征。结果表明:(1)2005—2013年间,密云水库上游流域景观以林地-耕地-园地格局为主导,土地利用变化速度加快,人类活动对土地资源的集约利用强度增加。(2)农业结构调整、土地开发整理、经济发展、建设占用以及生态恢复工程是流域内土地利用与土地覆被变化的主要因素;旱地、园地、有林地、灌木林地面积减少,菜地、草地、疏林地、建设用地和滩地增加,森林生态系统质量呈退化趋势;工矿用地和未利用土地主要转为园地、林地和草地,生态恢复工程略显成效。(3)半干扰是流域内主导的干扰景观类型,全干扰和半干扰型景观面积增加,无干扰型景观面积减少,流域内景观的人为干扰强度呈现由深山区向浅山区逐渐增强的空间分异特征,交通道路沿线及人类活动活跃地区是人为干扰强度增加最显著的地区。     

西部重点矿区土地退化因素调查

在国家科技基础性工作专项的支持下,西部重点矿区土地退化因素调查工作于2014年初正式启动。按照总体调查方案,需要对51个煤矿区作一般性调查,对12个重点煤矿区、17个重点金属矿山和8个重点非金属矿山进行重点调查,对2个煤矿区开展土地退化因素跟踪监测,分为5个课题进行。项目启动近2 a来,项目组重点编制了调查技术方案与规程草案,搭建了调查矿区的自然地理与环境本底数据库平台,完成了近60%的野外调查任务,初步掌握了重点煤矿区、金属矿山和非金属矿山的土地退化特点、规律和驱动因素。调查结果表明,不同的矿产资源开发引起土地退化的因素不同,位于不同地理区域的矿区损毁的土地类型也不同。     

白云鄂博矿区生态退化研究

矿区开发为国民经济和国防建设提供了重要保障,但也对当地生态环境造成了极大破坏。以白云鄂博矿区为研究区,在大量野外调查基础上,采用Landsat TM、OLI、Quickbird等遥感数据和数字高程数据(DEM),利用GIS的邻域空间分析功能和频率比分析方法,从土地毁损、植被破坏和土壤侵蚀3个方面,研究矿区开发对生态环境的影响。结果表明,矿区土地占用和毁损情况严重,被占用的土地利用类型以草地为主;离矿区距离越近受破坏程度越大,植被生长状况越差;1990—2014年土壤侵蚀面积基本没变,但矿区500 m范围内轻度等级侵蚀向重度等级侵蚀转移明显。整体来看,白云鄂博矿区周边生态环境呈恶化趋势,且距矿区越近越严重。     

矿山废弃地生态退化程度评价

矿山废弃地是受采矿影响极度退化的生态系统,生态退化程度评价是对矿山废弃地生态质量现状、环境影响和治理难度的评估过程,可用于指导矿山废弃地生态环境影响评价和生态恢复规划编制等。本文分别尾矿库、露采迹地、排岩场和压占区4种矿山废弃地类型,采用兼顾自然因子和人为干扰强度因子的评价方法,通过对主要生态、环境问题的分析,选择导致生态系统退化的主要因子或易于反映生态系统质量的自然因子和人为干扰强度因子作为生态退化评价指标,评价指标来自于工程设计条件、土壤、植被和地质安全性4个方面;首先采用层次分析法确定各评价指标权重,其中占用面积和地表破坏程度是最最要的指标;在生态退化等级划分基础上确定了各评价指标的域值,并将各指标量化和标准化,计算各生态退化等级的综合得分值变化范围,建立了矿山废弃地生态退化程度综合评价方法体系,将生态退化程度划分为可自然恢复、可治理、难于治理和不能治理4个等级。最后,针对遵化市典型民营铁矿进行了案例适用性分析,并对不同退化等级的废弃地进行了生态防护措施分析。     

内蒙古草原矿区土地退化特征

随着内蒙古地区矿产资源开发力度的加强,生态脆弱的草原地区出现的各种生态环境问题严重影响了当地经济发展和生态建设。选择内蒙古白云鄂博铁矿、准格尔煤矿、达茂旗萤石矿和苏莫查干萤石矿4个矿区作为典型研究区,利用遥感和GIS技术,选择土地毁损、植被破坏和土壤侵蚀等方面的指标,研究内蒙古矿区20多年来的土地退化特征。结果表明,矿区开发过程中道路建设对植被的破坏比较明显;被毁损的土地类型主要来源于草地;NDVI、植被覆盖度、生物量和生物丰度等指标在矿区500 m范围内的值远小于其他范围;土壤侵蚀呈由轻度向中度发展的趋势;所有指标都反映出距矿区越近土地退化越严重的特征。     

基于RUSLE模型的六盘水市土壤侵蚀评价

矿产资源的开采容易导致矿区土地资源破坏及生态环境恶化,为探索煤矿开采对土壤侵蚀的影响,分析矿区土地侵蚀状况。以贵州省西南部煤矿城市六盘水市为研究对象,基于土壤质地、地形、气候、土地覆盖和土地利用等数据,运用RUSLE模型,结合GIS空间分析方法,研究六盘水市土壤侵蚀现状及空间分布特征,着重分析煤矿区土壤侵蚀分布特征。结果表明:(1)六盘水市土壤侵蚀以微度、中度侵蚀为主,侵蚀严重区域主要集中在水城县东部和南部,六枝特区东部以及盘县中部。(2)土壤侵蚀主要发生在人类负向干扰活动强烈的林地、草地、旱地、煤矿区和裸地。(3)六盘水市南部煤矿区侵蚀较严重,以中度侵蚀为主,主要原因是采煤造成的地质灾害使土壤侵蚀抑制因素作用减弱。(4)私营煤矿区土壤侵蚀程度比国有煤矿区严重。私营煤矿区应在煤炭开采过程中加强保护与治理。     

环境保护部南京环境科学研究所土地退化防治和矿山生态保护学科简介

正环境保护部南京环境科学研究所土地退化防治和矿山生态保护学科主要开展受损生态系统恢复与重建、土地退化/荒漠化防治以及矿山生态环境保护与恢复治理等方面的基础理论与应用技术研究。多年来,先后承担了国家科技基础性工作专项"西部重点矿区土地退化因素调查",国家自然科学基金项目"西藏高寒河谷沙地植被演替的高光谱遥感识别及恢复潜力评估研究"和"基于高光谱遥感的雅鲁藏布江源区草地退化及其对全球变化响应敏感性研究",国家环保公益性行业科研专项     

基于层次分析法研究藏北高寒草地退化的影响因素

藏北高寒草地是对环境变化最敏感的植被类型之一.近年来,藏北草地面临一定程度的退化,然而导致草地退化的主导影响因素仍存在较大争议.以藏北那曲高寒草地为研究对象,以植被覆盖度为评价指标分析1990-2015年那曲高寒草地退化和恢复程度及其时空分布格局.根据当前生态系统的状况以及可能影响的因素,构建藏北那曲高寒草地退化影响因素的指标体系,利用层次分析法分析超载过牧、道路工程建设、鼠虫害、降水和气温变化等人为和自然因素,对各个指标权重进行分析计算,得出藏北那曲高寒草地变化的主要驱动因素.结果表明,1990-2015年那曲高寒草地退化状况总体呈好转的趋势,该地区退化和恢复草地面积占总面积的比例分别为35.83%和64.17%,位于东南部的那曲县、聂荣县和巴青县草地植被退化最为严重.同时,过度放牧和滥挖药材等人为因素是导致藏北高寒草地退化的主导因子,超载过牧、鼠虫害、滥挖药材、道路工程建设和矿产资源开发对藏北那曲地区草地退化的贡献率分别为28.6%、17.1%、14.1%、12.6%和10.3%.可见,在气候变化等自然因素作用的大背景下,近年来放牧等人类活动的日益增强是导致藏北那曲高寒草草地退化的主要原因,结果为藏北草地退化恢复以及未来高寒草地的管理和决策提供了理论依据.(图4表5参37)     

锡林郭勒草原荒漠化状况及原因分析

锡林郭勒草原的生态状况对我国北方大区域生态环境具有重要影响.野外调查与遥感数据分析表明,锡林郭勒草原退化现象十分严重,退化草原面积近64%,导致草地质量严重下降.由于自然条件与人为利用程度的差别,在不同的地理区域,草原退化程度也存在显著差异.研究表明,受植物生长发育节律的影响,在生长季初期(5月前半个月),植物群落的生产能力较低,是年内草原容易发生退化现象的"临界期",再加上牧草供应量存在年际波动而载畜量缺乏及时调整、超载过牧等都是造成草原退化的原因.     

黄河源区生态破坏现状及保护对策

黄河源区自然条件严酷,生态环境脆弱。随着黄河源区资源开发力度逐步加大,草场和灌丛植被遭到不同程度的破坏,生态环境日趋恶化。具体表现为草原退化严重,水土流失加剧,土地荒漠化扩大,水源涵养能力大为降低。因此,保护黄河源区生态环境,建立黄河源头特殊生态功能保护区已刻不容缓。     

长江上游水土流失主要成因与防治对策

长江上游水土流失面积广 ,侵蚀强度大 ,是其生态环境退化的重要标志。水土流失加剧是人类不合理活动 ,主要有陡坡种植、森林砍伐、草场退化、工程破坏等所使然。当前严重的水土流失状况是自然因素与人为因素综合作用的结果。防治长江上游水土流失关键是通过改变人类不合理的生产方式和开发方式 ,引导人类活动向与自然协调、与水土保持相一致的方向发展 ,并对退化生态系统进行恢复与重建。     

长江上游水土流失主要成因与防治对策

长江上游水土流失面积广，侵蚀强度大，是其生态环境退化的重要标志。水土流失加剧是人类不合理活动，主要有陡坡种植、森林砍伐、草场退化、工程破坏等所使然。当前严重的水土流失状况是自然因素与人为因素综合作用的结果。防治长江上游水土流失关键是通过改变人类不合理的生产方式和开发方式，引导人类活动向自然协调、与水土保持相一致的方向发展，并对退化生态系统进行恢复与重建。     

露天开采生态环境影响识别与修复技术的探讨——以崇阳露天石煤钒矿矿山开发环评为例

矿山开采活动在获得最大的经济利益的同时,势必给原有的生态环境带来严重破坏和影响.结合矾矿露天采矿特点,讨论矿山开采各个环节对生态因子的影响及强度,筛选主要影响因子,分析露天矿山开采可能引起的地形地貌、土地占用、土壤侵蚀、破坏野生动植物生境、地表水水质、景观格局等方面对环境的影响,并提出相应的优化施工方案、闭坑露天矿山土地、植被复垦等生态环境保护对策,对科学开发崇阳钒矿具有一定参考意义.     

岷江上游大沟流域驱动植被退化的人为干扰体研究

研究了岷江上游大沟流域内的人为干扰体,分析了干扰的类型、强度、频率及其时空变化特征,揭示了不同干扰类型及其特性对植被退化的作用、干扰体与人口增长、植被退化等的关系．结果表明：大沟流域人为干扰类型多达８种,但优势的干扰类型是砍伐薪材和牲畜放牧．从近３０ａ的干扰强度变化看,以８０年代初的干扰强度最大,并在近２０ａ内保持很高的干扰强度水平;干扰强度的年内变化表现为春末、夏、秋大而冬、早春小．近４０ａ来的干扰频率愈趋增高,年内表现为春秋季干扰频率最高,夏季中等,而冬季最小．人为干扰的空间差异十分明显,反映出人为干扰的现状及其对植被的破坏强度差异,即由村寨向沟尾和高海拔区、由近及远、由低到高,形成“钟形”干扰格局．认为大沟流域植被的严重退化是所有人为干扰长期共同驱动的结果,与该区人口及其需求迅速增长密切相关．结果还表明,不同性质的干扰对植被的影响作用具协同性,同一干扰体长期连续对植被的影响具累加和放大的作用     

土地利用/覆被变化对土地生态系统有机碳库的影响——以吉林省通榆县为例

土地利用/覆被变化对陆地碳循环影响显著.文章基于实地采集的土壤、植物样品的测试数据和1989、2004两年8月陆地卫星TM遥感影像数据,采用生态系统类型法分析吉林省通榆县1989-2004年耕地、林地、草地、盐碱地、沙地等11 种地类之间土地利用变化对土地生态系统有机碳库的影响.计算结果表明1989-2004年通榆县土地生态系统有机碳库共损失了3.18 TgC(1Tg=106t),年均损失约为0.265 Tgc.其中,湿地、草地有机碳库分别损失5.54 TgC和3.71 TgC,盐碱地面积的增加导致有机碳库损失4.75 TgC.林地面积增加和沙地面积减少分别使有机碳库增加了4.58 TgC和3.75 TgC.研究区总体上为一个碳失汇,草地退化、湿地萎缩、土地沙化和盐碱化造成了有机碳库的碳损失,而植树造林、草地植被的恢复和重建等活动则可以显著增加土壤有机碳储量.该研究对于评估自然环境与人为活动影响下,特别是大规模土地整治与生态修复对土壤有机碳的增汇潜力和固碳效应的影响具有重要的理论意义和应用价值.     

北京城市热岛的定量监测及规划模拟研究

为定量地评估北京城市热岛现状并预测未来北京城市热岛发展趋势,分别采用气温资料、遥感资料和城市规划资料进行了研究分析。对北京20个气象台站按照台站距离城市中心的距离划分为远郊、近郊和城市三类,分别计算三种类型站点经过海拔订正后的年平均气温,利用1971-2012年城市站和远郊站的年平均气温差值估算北京气温热岛的时间变化;利用1987-2012年的NOAA/AVHRR和Landsat-TM两种不同分辨率的卫星资料,采用定量化的指标--地表热岛强度和热岛比例指数分别估算了不同时期北京地区和城六区热岛强度和范围,并对北京平原地区的城市热岛状况进行了评估;利用2020年的北京城市规划土地利用资料,结合2008年的城市热岛现状监测结果对2020年的北京热岛状况进行了模拟分析。研究结果表明,北京城市的气温热岛与遥感监测地表热岛在时间变化趋势上具有一致性,不同分辨率卫星资料监测地表热岛在时空分布上也具有一致性。其中1971-2012年,以年平均气温计算的北京城市热岛强度增温率为0.33℃·（10 a）-1,近5年（2008-2012）平均热岛为1.12℃。遥感监测结果显示1987-2001年北京地区的热岛持续增强,2001年之后由于北京申奥的成功进行了大面积的旧城改造和绿化,使得城市热岛强度和范围在2004年和2008年有所降低,2008年之后城市热岛继续向东、南和北方向扩展,并出现了中心城区热岛与通州、顺义、大兴、昌平热岛连成片的趋势,到2012年城六区热岛面积百分比已从1990年的31%增加到77%。由热岛比例指数确定的北京各区县热岛强度排名前三分别是城区、海淀和丰台,延庆县最低。对2020年城市规划图热岛模拟结果显示北京热岛已由“摊大饼”演变为“中心＋周边分散”模式,中心城区热岛强度和范围明显减弱,周边广大远郊区将出现分散?     

贵州省煤矿区植被指数变化及其影响因子分析

基于遥感和空间分析技术,利用MODIS数据对2000—2014年贵州省煤炭资源开采对植被的影响进行监测分析。采用最大值合成、平均值和一元线性回归分析等方法研究贵州省煤矿区植被变化特征,并运用地理探测器分析高程、坡度、坡向、土壤、多年平均降水量、多年平均气温和煤炭年产量对矿区植被变化的影响。结果表明,贵州省煤矿区NDVI值均大于0.77,整体生长状况较好,但低于全省平均水平,其中大型煤矿植被指数均值明显低于中、小型煤矿;在全省NDVI值处于上升趋势的情况下,大多数矿区(79.22%)植被也处于改善趋势,依然有部分矿区(13.42%)植被呈现退化趋势;全省总体而言,煤炭产量对矿区植被变化的解释力在7个因子中处于第3位,在遵义、毕节和六盘水市,其解释力分别排第4、5和5位,对植被变化解释力最大的是自然环境因子中的降水、土壤和坡度。     

黑河流域土地退化分类研究

黑河流域位于我国的西北内陆干旱区。人类不合理利用水资源造成的土地退化，已成为黑河流域一个非常严重的生态问题。土地荒漠化是该流域最典型和最严重的土地退化形式。对该流域土地退化的空间分布、特点、退化面积等方面还没有较为详细的研究，因此探讨这个问题就显得非常重要。文章通过最新的遥感影像资料(2000年)，在分析已有的研究成果的基础上，结合野外调查，利用遥感和地理信息系统(GIS)技术，初步分析了黑河流域土地退化的情况。研究结果表明，黑河流域土地退化主要有5种类型，即：水土流失、干旱化、植被退化、盐渍化和沙漠化。土地退化面积达29971．91km^2，占整个流域面积的23．06％；其中，水土流失主要分布在祁连山的南部山区，面积为5747．68km^2，占整个流域土地退化面积的19．18％，主要是由于过度开垦和放牧造成的；由于人类活动的影响，造成水资源在时空上的重新分配而导致的干旱化土地主要分布在山前部分冲、洪积平原的河流沿岸附近，其面积为1369.96km^2，占整个流域土地退化面积的4．57％；盐渍化土地是该流域土地退化的主要类型之一，面积为10591．82km^2，占整个流域土地退化面积的35．34％，分布在流域的低地、冲积扇的边缘等位置，主要是由于干旱的气候条件造成的；沙化土地，包括流动沙丘(地)，是研究区土地退化面积最大的类型，为10771．97km^2，占整个流域土地退化面积的35.94％，这其中也包括历史时期形成的沙漠和现代形成的大部分沙地；植被退化土地面积为1490．48km^2，只占整个流域土地退化面积的4．97％。通过分析可知，黑河流域土地退化严重，特别是在下游地区。人类不合理的经济活动，尤其是对该流域内有限水资源的不合理利用，是导致该地区土地生态系统脆弱的主要因素。     

基于RS-GIS的湖北丹江库区土壤水力侵蚀定量分析

湖北丹江库区是南水北调中线工程的主要淹没区和水源区,土壤水力侵蚀是影响水质安全和工程实施的重要因素。以1998年和2003年的TM遥感影像为主要信息源,建立了以植被覆盖度、坡度和土地利用为指标的水力侵蚀遥感分析方法,将水力侵蚀强度分为六级,并结合GIS的空间分析功能对1998年和2003年库区水力侵蚀强度变化及空间分布进行了划分。结果表明五年间库区微度侵蚀、中度侵蚀和强度侵蚀面积呈增加趋势,而轻度侵蚀和极强度侵蚀面积呈减少趋势;并将库区水力侵蚀空间分布划分为北部中低山丘陵中强度侵蚀区和中部河谷城区轻度流失区。分析结果对库区土壤侵蚀的治理和生态环境的改善具有指导意义。     

荒漠河岸生态系统退化机理的定量分析

通过野外监测资料,采用聚类分析与主成分分析法,分析了荒漠河岸生态系统退化的内外因素与驱动力、植被退化的环境主导因子与生态退化程度,结果表明:(1)地质、地貌与气候条件等因素的影响,塔里木河下游生态系统存在脆弱和不稳定性是其退化的内因,外界干扰则是其退化的外在因素。人为干扰则是其退化发生的驱动力,起因于人口的增加、需求的增长。(2)在此过程中导致植被受损的环境主导因子是水,植被退化是人类干扰作用于植被赖以生存的环境主导因子所致。(3)其不同河段的生态退化可以归为三类:潜在沙漠化类(轻度退化),轻度沙漠化类(中度退化),中度或重度沙漠化类(重度退化),其中第三类型,土壤条件与其它两类差异较大,表现出土壤退化的滞后现象。