2000—2020年西藏“一江两河”地区人类活动对植被覆盖变化的影响

[目的]探究西藏“一江两河”(雅鲁藏布江、年楚河和拉萨河)地区人类活动对植被覆盖变化的影响机制,为该区开展山水林田湖草沙冰一体化保护与修复工程实施提供理论依据和科学指导。[方法]基于2000—2020年归一化植被指数、土地利用数据、生态工程数据和气象数据,利用GIS技术、残差分析、slope趋势分析和M-K检验等方法,研究“一江两河”地区人类活动对植被覆盖时空变化的影响机制。[结果]①2000—2020年研究区植被NDVI总体呈增加趋势,但表现出显著的空间差异性,NDVI增加区主要集中在河谷两岸。②2000—2020年人类活动对NDVI正向影响区主要集中在雅鲁藏布江和拉萨河等河谷地带,负向影响主要分布在拉萨市区及其周边地区,分布较少,以正向影响为主导。③不同土地利用类型对植被覆盖变化的影响程度不同,草地和灌丛对NDVI变化的贡献率最大,两者共达到92.8%,其中城镇和森林面积急剧增加,城镇生态系统增加面积主要由农田和草地生态系统转入,森林和灌丛生态系统主要由草地和荒漠生态系统转入。④生态工程林是研究区NDVI增加主要原因之一,生态工程林面积变化与NDVI变化率、残差变化率均呈极显著正相关关系,同时生态工程林能够较好地解释残差变化。[结论]人类活动是西藏“一江两河”地区地表植被覆盖变化的重要促进因素,适度的生态工程对植被恢复有重要作用。

西藏“一江两河”地区水力侵蚀的时空分异规律

[目的]对西藏自治区“一江两河”地区土壤侵蚀强度及其时空分异规律进行分析,为该地区土壤侵蚀防治与生态治理提供科学依据。[方法]基于降雨、数字高程模型DEM、土壤、植被及土地覆被等数据,利用修正通用土壤流失方程(RUSLE)及空间信息技术(GIS)等方法估算研究区1995,2005,2015和2020年的土壤侵蚀模数并进行土壤侵蚀强度分级,分析“一江两河”地区土壤侵蚀强度时空变化特征,阐明水土流失面积变化规律。[结果]①“一江两河”地区平均土壤侵蚀模数为30.35 t/(hm^(2)·a),随时间呈先增加后降低的总体趋势,且土壤侵蚀模数呈减少趋势的区域面积逐年增加。②研究区土壤侵蚀强度呈西高东低的趋势,以轻度和微度为主,面积比例总和达70%及以上,各等级土壤侵蚀面积转移以中度侵蚀→轻度侵蚀为主。③流域内水土流失面积比例总体呈现减小趋势,谢通门县、拉孜县为侵蚀风险较高的区域。[结论]“一江两河”地区土壤侵蚀具有较强的时空分异性,中部地区土壤侵蚀风险较高,水土保持治理亟需加强。

2000—2020年“一江两河”地区耕地集约利用变化

耕地利用集约度是提高粮食产量、缓解人地矛盾,实现农业可持续发展的重要保障。本文基于高空间分辨率遥感影像获取的耕地数据,采用综合指标评价模型,探究了2000—2020年“一江两河”地区耕地的集约利用变化及驱动机制。结果表明:(1)近20 a来“一江两河”地区耕地利用集约度有所提升,但总体水平偏低。2020年耕地利用集约度较2000年提高了38.2%,这一提升主要归因于农资投入、技术投入和开发利用水平的增加。(2)各区县间耕地利用集约度变化差异大,在空间上呈现出高集约度区域由东部向西部迁移且范围扩大的变化特征,东西区域间耕地利用集约度差异缩小,低集约度的区县数量减少。(3)灌溉指数、耕地面积比重和耕地质量对“一江两河”耕地利用集约度的独立影响最显著,社会经济因素、农业科技因素和政策环境因素与耕地资源禀赋交互作用下对耕地利用集约度的影响程度增大。基于上述结果,提出以下政策建议:应持续推进“一江两河”地区农业科技创新,重点关注区域差异,实现高集约度地区可持续发展,低集约度地区全要素投入,同时充分发挥农业政策和经济的协同作用,协调促进“一江两河”地区耕地利用集约度提升。

西藏“一江两河”流域2000—2020年土地利用演变及多情景预测

针对大尺度偏远流域土地利用演变、变化驱动和土地利用预测研究较为欠缺的问题,本文利用GIS技术、地理探测器和PLUS模型等方法,基于2000—2020年5期西藏“一江两河”流域土地覆盖等数据,分析了流域土地利用的演变,探究了影响耕地变化的驱动机制,模拟了多情景下2025年流域土地利用状况。结果表明:①西藏“一江两河”流域2000—2020年土地利用空间格局发生明显变化,耕地、水域和未利用地面积呈减少趋势,建设用地和林草用地面积增加;②流域植被覆盖范围广,土地利用程度为中低等水平,综合土地利用动态度呈现先减少后增加趋势;③距水域距离、降水和高程是影响流域耕地变化的主要因素;④生态保护情景更符合“一江两河”流域未来土地利用绿色可持续发展,可为流域土地资源合理规划提供参考。

西藏“一江两河流域”草地土壤养分含量及化学计量特征研究

土壤有机碳、氮、磷、钾等化学成分在土壤物质循环及生物过程中扮演着重要角色,明确土壤有机碳、氮、磷、钾含量及空间分布对土壤资源管理和可持续开发利用具有重要意义。本研究对西藏“一江两河流域”草地土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量空间分布特征进行研究。结果表明:(1)土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量均随土壤深度增加呈降低的趋势。在0~60 cm土壤深度,有机碳、全氮、全磷和全钾含量分别介于12.62~46.72、0.91~2.05、0.24~0.62、4.96~9.10 g·kg^(-1),其均值分别为30.66、1.49、0.42、6.98 g·kg^(-1),可见“一江两河流域”草地土壤肥力水平较低,均属于矿质土壤。(2)不同县域间草地土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量存在不同程度的差异,且异质性较大。(3)草地土壤C/N、C/P、C/K和N/P分别介于10.97~29.96、33.79~100.15、1.67~6.96和2.86~5.68,其均值分别为20.17、71.08、4.39和3.57。N/P显著低于全球平均水平(14.00),说明本研究区域为明显的N元素限制类型。(4)土壤C/N与C/P和C/K化学计量比之间具有极显著(P<0.01)正相关关系,即土壤N、P、K含量均随有机碳含量的增加而增加。

1981—2022年西藏“一江两河”主要农区农业界限温度变化特征

日平均气温≥10℃是喜温作物适宜生长的下限温度。西藏“一江两河”主要农区≥10℃积温变化是判断该地区热量资源的关键指标。基于1981—2022年该区域9个气象站点的日平均气温数据,使用线性倾向估计、Pearson相关系数、Mann-Kendall检验和R/S分析法,分析≥10℃界限温度的气候变化特征。结果表明:(1)随着海拔高度的升高,≥10℃界限温度出现明显垂直地带性特征,包括≥10℃初日推迟、终日提前、持续日数与积温减少。(2)近42 a来,该地区≥10℃初日普遍提前,气候倾向率为-2.53 d·(10 a)-1;终日延后,倾向率为3.33 d·(10 a)-1;持续日数和积温均明显增加,倾向率分别为5.87 d·(10 a)-1、106.19℃·d·(10 a)-1。与青藏高原其他地区相比,这种变化更为明显。(3)20世纪80年代是过去40 a≥10℃初日最迟、终日最早、持续日数最短、积温最少的10 a,与之相对的是21世纪10年代的情况截然相反。(4)≥10℃界限温度的H指数均大于0.65,表明未来≥10℃界限温度初日提前、终日推迟、持续日数延长和积温增加的变化趋势将持续存在。

基于BPNN的一江两河流域水体中重金属浓度预测

本文将反向传播神经网络(BPNN)应用于青藏高原一江两河流域(雅鲁藏布江山南段、拉萨河、年楚河)水体中重金属浓度预测,探讨了输入变量、预测因子、隐藏层节点数和模型结构的影响.模型以溶解氧(DO)、pH、电导率(EC)、总磷(TP)、铁(Fe)作为网络的输入层,重金属砷(As)、锑(Sb)、钼(Mo)、锰(Mn)的含量作为网络的输出层,使用Levenberg-Marquardt(LM)算法进行训练.其中,BPNN隐藏层的传递函数为tansig,隐藏层节点数为9,输出层的传递函数为purelin,输出层节点数为4.结果表明:(1)以单个元素作为预测因子时,As、Sb、Mo、Mn预测值和实测值的决定系数(R2)分别为0.98、0.933、0.894、0.928;均方根误差(RMSE)分别为:9.7168×10^(−4)、1.2508×10^(−4)、3.3159×10^(−4)、1.9188×10^(−3).(2)以4个元素作为预测因子时,预测值和实测值的决定系数(R2)为0.888;均方根误差(RMSE)为2.1766×10^(−3).R2值越高,RMSE值越低,表明实测值和预测值拟合程度和适应性良好,证明BPNN能较好地应用于青藏高原一江两河流域水体中重金属浓度预测.

西藏“一江两河流域”农田土壤养分现状及分布特征

以西藏“一江两河流域”农田土壤为试材,采用常规定量测验分析方法,研究了西藏“一江两河流域”主要农耕区农田土壤养分含量分布特征,以期为改善西藏“一江两河流域”农田土壤肥力状况,增强土壤的可持续性提供参考依据。结果表明:1)就土壤养分在垂直剖面上的分布而言,西藏“一江两河流域”农田土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量均表现为0~20 cm>20~40 cm;2)就土壤养分在“一江两河流域”空间分布上而言,土壤有机质含量以浪卡子县(LKZ)最高,可达(61.59±8.29)g·kg^(-1),拉萨(LS)最低,其值为(26.19±4.09)g·kg^(-1);土壤全氮含量亦以LKZ最高为(1.57±0.37)g·kg^(-1),桑日县(SR)最低,LKZ较SR高出了112.16%;全磷含量以尼木县(NM)最高,其值为(11.58±3.34)g·kg^(-1),扎囊县(ZN)最低,仅为(4.39±1.41)g·kg^(-1);贡嘎县(GG)的土壤全钾含量最高,其值为(10.01±2.49)g·kg^(-1),朗县(LX)最低,GG较LX高出105.12%。显著性分析表明,除墨竹工卡县(MZGK)外,LKZ的农田土壤有机质含量显著(P<0.05)高于其它各样地,LKZ和白朗县(BL)的土壤全氮含量与达孜县(DZ)、GG和MZGK的土壤全氮含量之间差异达显著水平(P<0.05),与其它各样地之间的差异均达极显著水平(P<0.01),NM和曲松县(QS)的土壤全磷含量均显著高于其它各样地(P<0.05),GG、曲水县(QSH)和QS的土壤全钾含量除了与江孜县(JZ)、泽当(ZD)、BL和扎囊县(ZN)的土壤全钾含量之间差异不显著外(P>0.05),与其它样地之间差异均达显著水平(P<0.05)。综上可知,西藏“一江两河流域”农田土壤较贫瘠,在今后利用和管理过程中应加强对土壤养发的归还。

“一江两河”中部流域植被净初级生产力估算

基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)的遥感数据以及地面实际观测资料,采用数学模型方法,对西藏"一江两河"中部流域地区2000和2006年的植被净初级生产力(NPP)进行了估算.结果表明:研究区NPP由河谷向山脊逐渐递减,这与该区的水热梯度基本一致;该区单位面积年NPP平均为86.8gC.m-2·a-1,2006年比2000年高2.15gC.m-2.a-1,不同植被类型的单位面积年NPP以农田(243.1g C·m-2.a-1)最大,荒漠(35.6g C.m-2.a-1)最小;研究区两年平均总NPP为512.8×1010gC.a-1,2006年比2000年高12.7×1010g C·a-1,不同植被类型的总NPP以草甸(194.4×1010g C·a-1)最高,荒漠(30.3×1010g C·a-1)最低.研究期间,人类活动强烈区域(道路缓冲区0～4km)的植被NPP呈下降趋势,而人类活动较难到达区域的植被NPP呈增加趋势.

西藏“一江两河”农区草业发展探讨

西藏"一江两河"地区为适应未来西藏农牧业产品的优质、大量需求,必须大力发展农区草业。在一年两收农作制度中,采用饲草体系调控农业种植结构和"一江两河"的水热高效分配,既有利于该区农业结构调整,为畜牧业生产提供大量的优质牧草饲料;又有利于该区的生态环境保护,提高植被盖度和减小风速,控制水土流失。西藏"一江两河"农区草业的兴起,能减轻天然草地目前承受的巨大压力,减轻草地退化。发展饲草生产和畜产品深加工产业,使西藏成为高原特色畜产品生产基地,能加快当地农牧民的经济增长步伐。大力发展农区草业对促进西藏"一江两河"区域社会经济的发展,促进西藏地区可持续发展具有不可替代的重要意义。

西藏“一江两河”耕地生态安全时空格局与障碍诊断

基于青藏高原农业活动对耕地生态系统的影响,针对青藏高原耕地生态安全面临的问题,从压力状态响应(Pressstateresponse,PSR)概念模型出发,提出由3类要素、13种指标所组成的耕地生态安全评价指标体系,构建西藏“一江两河”地区耕地生态安全评价模型,分析1985—2013年期间耕地生态安全的时空演变格局,探讨不同区域耕地生态安全的障碍因素。结果表明,西藏“一江两河”地区农业活动强度较大,尤其2000年以来,化肥、农药的成倍施用给生态安全带来巨大的隐患。20世纪,各县耕地生态安全基本处于“优秀”水平;2000—2010年,各县耕地生态安全等级下降,逐步向“差”转化;2010年以后,耕地生态安全有所改善,逐渐恢复为“优秀”或“良好”。整体来看,“一江两河”地区耕地生态安全水平较为一致,仅个别县域生态安全水平较为落后。区域耕地生态安全障碍因子具有相似性和差异性双重特征,单位面积氮肥、磷肥施用量是限制耕地生态安全的主要障碍因素。本研究揭示了高原地区耕地生态安全的演变过程,可为制定差别化的生态安全调控策略提供依据。

区域生态环境脆弱性评价——以西藏“一江两河”地区为例

区域生态环境脆弱性评价是当前人类日益关心的问题之一。以西藏“一江两河”地区为例探讨区域生态环境脆弱性评价的方法和指标体系,建立了基于逆向指标测度的评价模型;同时选取1990年和2004年两个时段的数据进行分形,通过比较两个年份脆弱性评价结果可以看出自1990年“一江两河”开发区建立以来,随着区域经济活动的日益加强,区域生态环境脆弱性不断加剧,经济发展对环境的压力不断加大,区域未来持续发展受到威胁;从影响区域生态环境脆弱性因子看,1990年主要是自然因子,2004年人为因子占比重加大;从县域生态环境脆弱类型来看,自1990年以来“一江两河”地区高脆弱型县由4个增加到10个,县域经济发展越迅速,生态环境脆弱性变化越快,经济发展对区域生态环境脆弱性的影响显著。

西藏作为特殊集中连片贫困区域的多维贫困测量——基于“一江两河”地区农户家计调查

西藏作为特殊集中连片贫困区域,不同地区农牧民的收入贫困发生率存在差异。在收入贫困之外,农牧民的成人平均受教育程度、资产、安全饮水、公共服务等单维贫困测量中,表现出较为严重的贫困状态。通过多维贫困指数分解,不同地区的贫困家庭的各贫困维度对多维贫困指数的贡献率不同。因此,提高农牧民人力资本、增加资产积累、针对不同地区制定有区别的扶贫政策,是加快集中连片贫困地区发展的途径。

西藏中部“一江两河”地区地表通量的卫星遥感估算

西藏中部一江两河地区(包括雅鲁藏布江中游和拉萨河、年楚河中下游地区)是西藏主要的农业区,藏中农业区地表特征参数(地表反照率、地表温度和植被指数)的变化和地表通量的遥感估算对农作物长势监测、农作物估产、灾害监测以及理解农业区内部乃至其与周边地区的能量水循环研究具有重要的意义.选取2003年4月14日和10月16日影像作为春季和秋季代表,利用两种相同空间分辨率的卫星资料———AVHRR和MODIS反演研究区地表特征参数和地表通量.在反演得到地表特征参数的基础上,结合研究区9个台站的地面气象观测资料,利用SEBS模式对该地区地表通量进行了遥感估算.结果表明,研究区地表能量平衡各分量具有明显的空间分布和时间变化特征.同一天中AVHRR和MODIS估算结果空间分布态势保持一致,但由于过境时间的差异,MODIS通量结果均大于AVHRR.

西藏“一江两河”地区优良牧草及草坪草引种试验

"一江两河"地区是西藏农业生产的主要区域,也是栽培草地最集中的区域之一。于2008-2009年在拉萨市达孜县进行了牧草引种驯化试验研究,以期选出适宜于"一江两河"地区建设栽培高产草地和改良天然草地的优良牧草。初步筛选表明,14个豆科、8个禾本科牧草品种和19个草坪草品种在"一江两河"地区具有很好的适应性,可以推广应用。

西藏一江两河流域作物气候生产力对气候变化的响应

根据1961～2005年年平均气温、降水量资料，采用Thomthwaite Memorial模型计算了西藏一江两河流域作物气候生产力（Pv），分析Pv的变化趋势，以及未来气候变化对Pv的影响。结果表明：近45年西藏一江两河地区Pv呈二次项曲线变化趋势，前22年（1961～1982）表现为不显著的减少趋势，减幅为376．0kg／（hm^2·10a），1983年以来呈显著的增加趋势，增幅为682．6kg／（hm^2·10a）。20世纪60年代流域气温偏低，降水偏多，Pv为正距平；80年代多干旱少雨年，Pv最低，为过去40年最低的10年；90年代雨水偏多，气温偏高，气候“暖湿”，植物干物质积累多，Pv达到最高。“暖湿型”气候对作物生产最有利，平均增产11．62％，而“冷干型”气候对作物生产最不利，平均减产12．13％。未来“暖湿型”气候趋势，Pv将有不同程度提高，有利于生态环境改善。

西藏“一江两河”中部流域地区沙漠化土地基本状况

青藏高原高寒区“一江两河”中部流域地区的沙漠化土地,根据沙漠化程度可划分为轻度、中度和严重三类。根据地表物质组成可划分砂质和砂砾质沙漠化土地两大类。本区沙漠化土地总面积1860.9km^2,其中轻度、中度及严重沙漠化土地面积分别为530.5km^2、752.9km^2和578.6km^2。砂质和砂砾质沙漠化土地分别为916.4km^2和944.5km^2。主要分布河谷地区,尤以雅鲁藏布江宽谷地段面积最大。并且从河谷地区的江心洲、边滩、阶(台)地延伸分布至山前地带的冲洪积扇及山坡等不同的地貌单元上。

西藏高原城镇化动力机制的演变与优化——以“一江两河”地区为例

城镇化的动力机制是城镇化研究的核心问题。由于地理区位、自然资源、历史传统和人文等因素的影响,西藏高原城镇化的动力与其他区域有着不同的特点。本研究在对"一江两河地区"城镇化现状特征分析的基础上,分阶段对该地区城镇化的动力机制及其演变进行了研究。重点分析了西藏和平解放后,中央实施的援助西藏的特殊政策对城镇化的作用,认为援藏政策是西藏城镇化的核心动力,但同时也强化了西藏"非典型的二元结构",城镇缺乏自然发育和自觉成长的过程,缺乏内在的经济利益驱动和活力,经济职能弱,辐射带动能力不足。"一江两河"地区城镇化水平的提高主要来源于城镇外来人口的机械增长,本土非农化进程缓慢,城镇化在改善当地农牧民生活水平方面的作用没有充分发挥出来。从推进本土农牧民城镇化进程的角度出发,并充分考虑援藏政策对西藏城镇化的作用,提出今后"一江两河"地区城镇化动力系统优化的思路,为其他具有高原环境特征和特殊社会背景地区的城镇化的研究提供借鉴。

西藏"一江两河"中部流域地区土地沙漠化变化的驱动因素分析

土地利用/覆盖变化及其驱动力是当前研究的热点问题,现代土地沙漠化变化的机制及其驱动因素的研究更倍受关注。选择西藏"一江两河"中部流域地区为研究区域,依据该区1991年与1997年的两期土地沙漠化类型与面积数据,利用定量方法分析了同期土地沙漠化的发展变化与区内各种自然与人文因子间的数量关系,以定量辩识其变化的驱动因素。分析结果表明,该区近期土地沙漠化的变化是在多种气候因子、社会因子与经济因子共同驱动下自然变化过程与人为变化过程相互影响的结果,其中,自然驱动因素主要是风力与干旱程度,人为驱动因素主要是农作物播种面积与牲畜(超载)数量,但比较之下自然驱动因素的作用相对稍重,具有相对主导性。

基于随机前沿生产函数法的饲草生产技术效率测算及影响因素分析——以西藏“一江两河”地区为例

以西藏"一江两河"地区农户调研数据为基础,运用随机前沿生产函数估算农户饲草生产技术效率及影响因素,并从饲草类别、农业规模和地区分布3个维度进一步分析技术效率的增产空间。结果显示,饲草生产存在显著效率损失,提高生产效率,单产还有近30%的增长空间;投入要素劳动、种子、燃料、农家肥、化肥和土地产出弹性分别为0.1423,0.2197,0.1309,0.2600,0.2265和0.0206;品种差异是饲草技术效率最主要影响因素,农业规模和流动资金要素对饲草生产效率提高产生间接负向影响,人力资本和农业综合生产能力要素对饲草生产效率影响不显著。释放饲草生产技术效率增产空间,可采取推广普及豆科饲草生产技术、扩大饲草种植规模、各地区(特别是拉萨地区)进一步明确适宜引种的饲草品种等策略。