黄土高原小流域退耕还林还草的生态水文效应与可持续性

黄土高原实施退耕还林还草工程20余年,区域生态环境发生巨大变化,过度植被恢复产生的负效应也逐步显现,有关黄土高原高强度植被恢复的可持续性问题引起讨论。当前,黄土高原植被恢复已进入一个节点性时期,但植被重建的终极目标并不十分明确。未来50—100 a,黄土高原退耕还林还草工程的环境效应与可持续性如何,目前缺乏前瞻性的科学认识。鉴于这一问题,本文对黄土高原近20 a大规模植被恢复和重建产生的生态、水文、侵蚀和气候效应进行了回顾,并对在甘肃庆阳南小河沟长期退耕还林和还草小流域持续开展近10 a的观测研究成果进行了总结分析,探讨长期自然和人为植被恢复背景下小流域的生态水文效应,最后从小流域视角对黄土高原退耕还林还草的可持续性进行了探讨。针对当前黄土高原退耕还林还草工程取得的成绩和面临的挑战,提出了退耕还林还草的两阶段论。第一阶段为退耕还林还草实施至今20 a,主要目标是增绿、控蚀、减泥沙,目前这一目标已基本实现;第二阶段为未来20—30 a,目标是稳绿、增水、促发展,当前工作的重点是需要针对第二阶段的目标开展规划和研究工作,提高黄土高原生态质量的持久性和区域人地关系的协调。     

无人机数字摄影测量与激光雷达在地形地貌与地表覆盖研究中的应用及比较

无人机数字摄影测量（UAV-DAP）与激光雷达（LiDAR）凭借其机动灵活、高效便捷和高分辨率的特点,在地形地貌、生态监测、工程勘察、环境规划、林业资源清查等领域得到广泛应用。本文针对数字摄影测量与激光雷达的技术特征和应用趋势,着重比较两者在数据采集、数据处理、应用领域以及成本耗费等方面的区别,分析了两种技术在林业资源清查、地形地貌研究、灾害防控等领域的最新应用动态,并且基于两者的技术特点和发展动态提出了进一步的可能应用前景。基于运动结构重建算法的数字摄影测量技术获得的数字地表模型在一定条件下可以达到激光雷达技术的超高空间分辨率程度（如0.2 m×0.2 m）,但是数字摄影无法穿透植被冠层,而激光雷达可以较好地穿透植被层从而获取植被及地表信息。然而数字摄影测量技术设备简单、操作方便,成本低廉,并具有较高的空间分辨率,因而能够和高精度、高耗费、大数据量的激光雷达技术形成优势互补。无人机数字摄影测量与激光雷达技术是林业资源清查、地形地貌研究、灾害防控等领域在快速响应、高精度调查、多时期扫描等方面进一步发展的重要突破口。     

1985 — 2015年洛川塬土地利用/ 覆被变化及人类活动影响——以陕西省洛川县为例

洛川塬是黄土高原第二大黄土塬面，也是黄土高原面积最大的苹果种植区。近几十年来，由于塬面高强度人类活动影响，洛川塬沟道侵蚀剧烈，塬面萎缩呈现逐年加剧的趋势，严重影响了塬区的生产、生活和生态安全。因此，清晰了解近几十年来洛川塬土地利用/覆被变化及人类活动影响，对于洛川塬的保护和水土流失治理至关重要。本文使用遥感、地理信息系统和数学方法，以洛川塬主体洛川县为例，对洛川县1985年、2000年和2015年的土地利用数据进行了解译，分别从土地利用变化速度、转移方向和土地利用程度三方面综合分析了洛川县近30 a土地利用时空变化的规律及人类活动影响。研究结果表明：（1）1985—2015年洛川县主要的土地利用类型为林地、草地和耕地，三者面积占比达91.29%；近30 a土地利用变化最大的特点为建设用地面积持续增加且增幅最大，共增加了117.16 km²，年均增加5.11%，其中1985—2000年建设用地面积增加了38.13 km²，2000—2015年增加了79.03 km²，建设用地面积的增加主要由耕地转入；（2）近30 a人类活动对洛川县土地利用变化的影响主要体现在林地、草地、耕地、建设用地之间的转换；前15 a（1985—2000年）林草地面积减少，耕地和建设用地面积增加；后15 a（2001—2015年）林草地和建设用地面积增加，耕地面积减少；（3）近30 a洛川县的综合土地利用动态度呈现增加趋势但增幅较小，前15 a（1985—2000年）综合土地利用动态指数小于后15 a（2001—2015年），表明后期人类活动对土地利用综合开发利用起到积极的影响。