黄土高原沟壑区生态用地空间格局变化分析——以陕西省洛川县为例

[目的]揭示基础生态用地与生产性生态用地相结合的现实条件下生态用地的时空格局变化,为探索果业生产在林地资源有限区域的现实生态意义提供支撑。[方法]利用国土二调和三调数据,从景观生态学和空间统计学视角,对洛川县生态用地数量变化、转移过程、空间冷热点进行了分析。[结果](1)2009—2019年,洛川县生态用地总量增加了4703.87 hm^(2),其中林地和果园增加面积最大,分别为23103.4,9025.31 hm^(2)。(2)全县稳定性生态用地面积达108583.1 hm^(2),其中北部的低峁丘陵区稳定性生态用地以林地为主,其面积占比达到了90.04%。中部塬区与南部残塬沟壑区稳定性生态用地以生产性生态用地类型为主,面积占比分别达到了各区域稳定生态用地总面积的44.35%,45.7%。(3)生态用地占比的局部空间自相关分析显示,2009年和2019年两个年度基础性生态用地的聚集度格局未发生显著变化,但生产性生态用地的空间聚集格局变化较大,其高—高聚集区和低—低聚集区分别增加了6079.64,10792.11 hm^(2),统计不显著区域减少了18309.15 hm^(2)。(4)以园地为代表的生产性生态用地变化直接促进了整个县域生态用地格局的变化,其中高—高聚集区和低—低聚集区分别减少了18262.62,8373.14 hm^(2),统计不显著区域增加了27725.61 hm^(2),并显著提高了乡村农民的收入水平,对区域环境的可持续发展具有重要的促进作用。[结论]洛川县以果园为代表的生产性生态用地对该区生态用地稳定性影响较大,未来应加强果业生产对林地资源有限区域的生态研究。

宜昌市生态安全网络要素时空动态及其影响因素

生态安全网络是维持城市生态系统结构完整性与功能多样性的重要框架,连接其中的生态要素对协调城市建设与生态系统可持续发展具有导向性意义。以三峡大坝所在地宜昌市为研究对象,基于“源地识别-阻力面构建-廊道提取-节点分析”的网络范式,对2000—2020年不同生态安全网络要素的时空动态特征及其影响因素进行分析。研究结果显示:(1)基于核心区筛选、生境质量热点提取、景观连通性判断以及自然保护地检验等步骤综合识别的宜昌市生态源地在三个时期分别为43.41、49.03万hm~2和47.76万hm~2,集中分布在三峡库区水土保持区;生态廊道数量、里程及覆盖面积逐渐减少,其中廊道数量与里程集中在平原浅丘生态建设区,而廊道覆盖面积聚集在三峡库区水土保持区,生态夹点数量与面积先增后减,均集中在三峡库区水土保持区,生态障碍点集中在三峡库区水土保持区和平原浅丘生态建设区;(2)生态阻力结构自西向东逐渐增加,不同时期阻力值分别为38.90、42.19和40.66,平原浅丘生态建设区内生态阻力强度显著高于其他分区;(3)以降水量为代表的气候要素对生态源地空间分布驱动效果最为显著,土壤类型影响最为薄弱,不同影响因子之间以降水与其它因素的交互作用更加强烈。围绕宜昌市生态安全网络要素的时空异质性及其影响机制所展开的系统性论述一定程度上解释了地区生态安全现状的发展趋向与潜在挑战,为以三峡屏障构筑工程为代表的生态安全建设与管理工作提供了科学支撑。

中国生态用地稳定性空间分异及其影响因素

生态用地稳定性是生态用地数量与质量双重保护的重要载体。基于2000、2010、2020年的GlobeLand30土地利用数据,借助地理信息系统(GIS)空间分析方法,并应用生态用地稳定性指数,揭示中国2000—2020年生态用地稳定性空间格局特征;同时运用地理探测器,探究中国生态用地稳定性的主要影响因素。主要研究如下:(1)近20年中国生态用地面积总体减少了近7.44×10^(4)km^(2),以新疆西北部缩减最为明显;同时,耕地(76.5%)、建设用地(11.3%)的侵占是生态用地缩减的主要原因。(2)近20年中国稳定性生态用地数量变化不大,其空间分布与“胡焕庸线”较一致,其中热点面积分布在“胡焕庸线”西北侧(42.3%),冷点面积在“胡焕庸线”东南侧(21.2%);以占稳定性总面积53%的高稳定等级的生态用地为主,集中分布在生态脆弱的西部地区,中(24%)、低(23%)稳定等级数量相差不大,多在人口密集、经济发达的中东部地区。(3)自然因素,特别是年降水量与年日照时数,对生态用地稳定性变化的影响最为显著;同时自然与社会经济因素的交互作用,相较单一影响因素对生态用地稳定性变化更具解释力。生态用地稳定性空间分异及其影响因素的深入探究,能在动态背景下为保障生态保护红线、实现国土空间优化配置与规划提供科学依据,有助于全面促进人地关系的可持续发展。

绿洲-荒漠交错带土壤水分变化特征初步研究

以甘肃省的民勤绿洲为例 ,选择土壤水分最为亏缺的 7月 ,对白刺 (Nitrariatangutorum)沙包不同迎风面 ,以及绿洲和荒漠交错地带的土壤水分进行了取样分析。结果表明 ,对于白刺沙包而言 ,其上层和深层土壤水分是迎风坡大于背风坡 ,中间层次 (4 0～ 80cm)则刚好相反。在绿洲与荒漠的交错带上 ,灌丛沙包与沙丘间低地水分变化有很大的不同 ,总体而言 ,丘间地水分含量大于灌丛沙包 ,但在距离绿洲 40 6m处 ,二者均出现一个土壤水分的最低值。在丘间地表层 ,水分变化是距离绿洲愈近 ,土壤含水量愈高 ;而深层土壤水分的变化趋势则刚好相反。在灌丛沙包上 ,其土壤水分大多在 1.5 %左右 ,远低于植物的萎蔫系数 ,故不能够满足植物生命活动之需 ;在绿洲至流动沙丘这一环境梯度带 ,其水分变化可以明显划分为 3个区间。基本规律是 ,愈靠近绿洲 ,土壤含水量也愈高 ;而随着与绿洲距离的逐渐拉大 ,其深层含水量增加、各土层之间的含水量差值也在逐步增大。在丘间地与灌丛沙包底部接触处的丘间地上层 ,存在一个 2 0cm厚度的高含水层 ,这一层次为灌丛植物在年内气候干旱期的生命维持提供着重要水源保证。

石河子莫索湾垦区绿洲景观格局变化分析

以新疆石河子 1 50团场为例 ,从景观多样性、优势度、均匀度、分离度、分维数、嵌块体伸长指数、聚集度、嵌块体数目破碎化指数、嵌块体形状破碎化指数等 9个方面 ,对其景观格局进行了分析。结果表明 :随着干扰时间的延长 ,整个景观的多样性和均匀度下降 ,而优势度和聚集度指数值增加 ,这说明 ,该团场绿洲愈来愈由少数嵌块体类型所控制。嵌块体伸长度指数的增加与分维数的下降则说明 ,该团场绿洲嵌块体形状有愈加规则、愈趋简单之势。而嵌块体形状破碎化指数、数目破碎化指数、分离度指数的变化情况显示 ,1 50团场绿洲景观的破碎化程度在逐渐增加 ,其中以自然和半自然嵌块体的影响最大 ,对于人工景观而言 ,这意味着人类活动对 1 50团绿洲施加的直接影响在逐渐减弱、而间接影响在增强。

甘肃省民勤沙区土壤结皮理化性质研究

以甘肃民勤沙区为研究区域 ,分别采集了不同地貌部位和不同植被类型下的土壤结皮 ,并对其理化性质进行了初步分析。从结皮土壤的机械组成、土壤盐分、土壤养分、土壤阳离子交换量等方面来看 ,丘间地状况都明显要优于灌丛沙包。这可能与丘间地地形低洼 ,有利于土壤物质汇聚 ,以及其接受的大气降尘远较灌丛沙包为多有关。对于灌丛沙包来讲 ,白刺沙包在理化性质上 ,其状况要优于红柳结皮和梭梭结皮 ,这主要与其对环境的适应性及其所处的演替阶段有关。从目前的植被演替情况来看 ,白刺是当地的顶极种群 ,最适应环境 ,因此结皮发育状况也好 ;红柳目前已经处于极度退化进程中 ,而梭梭为人工植被 ,人工植被因在演替阶段中不起决定作用 ,故理化性质较差。另外从该研究工作还可以看出 ,对白刺植被采取围封措施之后 ,可以显著地促进结皮的生长发育 ,提高结皮中的有机质、全 N、全 P、速效 N等养分以及 Ca CO3含量。

生态环境用水研究现状、问题分析与基本构架探索

生态学与水文学交叉研究是目前国际上前沿研究领域之一 ,生态环境用水研究则是连接生态过程与水文过程、刻画生态演化与水资源相互关系的核心问题。对生态、环境用水产生与发展的基本过程进行了回顾 ,并根据对已有成果的综合分析提出了目前研究中存在的 5方面主要问题。首先 ,生态用水尚需要理论上的进一步升华 ,这一点突出体现在生态用水的概念与内涵表述上 ;其次 ,在生态用水研究中 ,缺乏合理的生态保护目标的建立 ,因而影响到了研究成果的实际应用价值 ;第三 ,目前的研究均是针对较大尺度所作的 ,不能在生态机理与物理机制上揭示生态用水规律 ,因此 ,不适于具体问题的深入分析 ,个别实验在由“点”尺度向生态用水计算的“面”尺度转换时缺乏基础 ,从而严重影响了研究成果的精度 ;第四 ,生态用水机理是生态用水研究中至为关键的工作 ,以往研究主要依据野外宏观观测资料来探讨 ,缺乏直接的实验依据 ;第五 ,没有涉及生态用水对生态系统稳定性、生态用水满足程度及其波动性对生态系统影响等方面 ,从而也使得研究成果的科学性受到影响。同时作者认为 ,中国工程院“中国可持续发展水资源研究报告”中的生态环境用水概念对我国地大物博 ,地质地貌与气候类型多样的特点给给予了更多的关注 ,故可以确定为全国?

基于形态学空间格局方法的北京市六环内城市林木树冠覆盖斑块动态特征

【目的】明晰北京市城区城市林木树冠覆盖(urban tree canopy,UTC)斑块总体形态特点,揭示城市化进程中UTC斑块形态特征变化的时、空演化特征,以期为今后城区的城市森林建设和现有城市林木保护提供借鉴。【方法】本研究以北京市六环内为研究区,基于2002、2013和2019年3期高分辨率遥感影像提取UTC斑块,采用形态学空间格局分析方法,分析近20年来北京城区UTC斑块形态特征组成状况,并结合转移矩阵与相对贡献度等方法指标,识别北京市城区UTC形态特征的主要转换类型及其空间分异特点。【结果】2002—2019年间,北京城区UTC从2002年的387.93 km^(2)增加到2019年的771.14 km^(2)。其中,2002—2013年间,北京市城区UTC增幅达282.92 km^(2),显著高于2013—2019年间的97.39 km^(2)。3期UTC斑块的形态特征组成却较为一致,孤岛、核心区与桥接区是UTC斑块主要的形态特征,三者总和均占各期UTC总面积的80%以上;而UTC的边缘、环道区、分支以及孔隙则是次要的形态特征。从时间变化来看,在2002—2013年和2013—2019年2个时段,UTC孤岛与其他地类之间的转换均为UTC变化的主要类型,其面积分别在UTC转换总面积中占30%和25%。但同时,两个时段内UTC形态特征转换仍存在一定差异。在2002—2013年间,与UTC核心区相关的转换类型面积占比较大,在同期UTC转换总面积中占比达23.12%;而在2013—2019年间,与UTC桥接区相关的转换类型面积占比则较大,在同期UTC转换总面积中占比达35.22%。相较于前一时段UTC核心区的动态变化较为明显,在后一时段北京市城区UTC形态特征转换则更多地表现为与桥接区相关的变化。从空间变化来看,北京市4环内区域主要以UTC孤岛变化为主要的转换类型,而四环外则以UTC核心区与桥接区变化为主。【结论】近20年来,北京市城区林木树冠覆盖大幅提升,城市绿化工程取得巨大成效,UTC孤岛、核心区和桥接区是北京市六环内UTC斑块的主要形态特征。随着城市发展,UTC斑块的形态特征主要转换类型逐渐从以核心区相关的转换变为与桥接区相关的转换。UTC斑块形态特征转换呈现城乡梯度分布特征,从市中心向外,UTC斑块形态特征的主要转换类型从与孤岛相关的转换变为与桥接区和核心区相关的转换。今后,城市森林建设需侧重于维持和提升城市森林斑块之间的连接度,并强化市中心残留林木斑块的保护。

鄂尔多斯高原土地沙化过程中自然与人为因素的定量分析

以内蒙古自治区伊金霍洛旗为研究对象 ,选择了该旗 1 95 9— 1 999年共 41年的 1 9个自然与社会经济统计因子 ,利用主成份分析 (PCA)方法 ,对土地荒漠化过程中的自然与人为要素作用强度进行了量化分析。结果表明 ,在伊金霍洛旗的荒漠化发展过程中 ,人为因素的贡献率为 5 3 8% ,自然因素的贡献率仅为 1 0 0 % ,自然与人为因素共同作用的贡献率为 2 3 4%。对该旗土地沙化影响最大的自然因素有 :年降水量、年均温度、年大风日数、起沙风日数等 ;人为因素主要有人口数量、人口的自然增长率、粮食作物播种面积以及林地面积等。相关因子的历年变化情况与土地荒漠化状况的分析表明 ,只要严格控制人口的自然增长率、大力植树造林并着力扩大农田的灌溉面积 ,调整草场内部结构 ,则不仅可以防止土地荒漠化的发生 ,而且可以改善当地的生态。

绿洲-荒漠交错带环境特征初步研究

以甘肃省石羊河下游的民勤绿洲为例 ,对其绿洲外围与荒漠交错地带的植被和与植被关系密切的灌丛沙包特征进行了系统研究 .结果表明 ,由于生态交错带边缘效应的存在 ,植被盖度的变化呈现绿洲附近与交错带外围靠近流沙的地方较低 ,而位于流沙和绿洲之间的部分相应较高 .植被盖度较高的部位主要集中于自流动沙丘至绿洲外 6 0 0m处 ,而非紧靠近绿洲 .这与地下水自沙漠向绿洲方向运移有关 .在绿洲外缘 30 0～ 6 0 0m的范围内植被盖度出现下降 ,原因可能与绿洲荒漠交错带界外区的形成有关 ,说明研究区绿洲外 0～ 6 0 0m范围即是该区域绿洲界外区的存在区域 .灌丛沙包上的裸沙率以绿洲界外区为最大 ,大量沙包裸露 ,可致沙子的活动性增强 ,因此该地带是对绿洲土地造成沙质荒漠化的最大流沙来源 .

人工绿洲潜在景观格局及其与现实格局的比较分析

基于理论分析与实证研究的结合 ,探讨了农业景观中潜在景观格局的概念、潜在格局分析单元等理论问题 ;并以新疆石河子垦区的 15 0团场为例 ,用景观多样性、均匀度、嵌块体伸长度、聚集度、形状破碎化、分维数等量化指数 ,对其潜在格局进行了分析 ,与以 1982和 1995两个年度的土地利用现状为分类基础的现实格局进行了比较 .结果表明 ,从潜在格局到现状格局均呈现出有规律的变化 .因此 ,用土壤类型的不同分类单元完全可以作为现实格局变化的绝对基准 .

干旱区绿洲研究回顾与问题分析

从绿洲形成演变过程、绿洲气候效应、绿洲农业研究和绿洲生态环境保护 4个方面 ,对国内外绿洲研究现状进行了简略回顾。分析后发现 ,虽然绿洲研究的成果颇丰 ,但也存在以下三方面问题 :首先是概念认识上的混乱以及由此而导致的其它延伸性错误 ;其次人工绿洲研究相对要多一些 ,程度也更深入一些 ,但天然绿洲的研究则较为薄弱 ;第三 ,研究视野较小 ,所获结果缺乏与其它相关区域的对比分析 ,因而不能够判定其实际价值。在研究工作存在分岐的同时 ,所有研究者均承认绿洲是一种景观 ,但是从该角度进行研究的工作却鲜有报导 ,因此 ,绿洲景观方面的研究应是发挥交叉学科优势。

白刺灌丛沙包生物量的预测模型

本文以甘肃省民勤绿洲外的唐古特白刺 ( Nitratria tangutorum)灌丛沙包为例 ,利用野外便于测定的灌丛沙包长 ( X1)、宽 ( X2 )、高 ( X3 )等指标 ,以线性回归方法 ,分别对白刺灌丛的总的生物量、地上生物量、沙包内生物量和粘土内生物量建立了回归预测模型 。

城市林木树冠覆盖研究进展

随着城市化进程的加快以及人们对由此产生的大量环境问题认识的不断加深,城市森林受到了越来越多的关注,它被越来越多的普通市民和科学家看做是有效解决城市环境与生态问题的最根本途径。在城市森林的维护、规划与建设过程中,城市林木树冠覆盖被认为是城市森林最重要的结构与功能衡量指标。针对我国城市森林研究与实践起步较晚的现实需求,从城市林木树冠覆盖的概念、分类与评价、城市林木树冠覆盖与城市森林服务功能、城市林木树冠覆盖的研究方法和城市林木树冠覆盖率与城市森林规划等4个方面,对国内外城市林木树冠覆盖研究的现状进行了评述。指出了该方面研究的未来趋势包括4个方面,首先,城市林木树冠覆盖研究,已经与城市的生态建设和日常生态、生产管理紧密结合。其次,高分辨率(米级以下)卫星影像在城市森林树冠调查与制图过程中的应用越来越普遍。第三,像面向对象的影像解译方法与激光雷达(LIDAR)等新技术将会得到更广泛的使用。第四,为了最终实现城市森林建设规划能够落地的目标,在城市森林建设的规划实施决策过程中,计算机辅助人工智能的应用将会普及。

基于归一化植被指数的西安市域植被变化

利用1995年6月和2009年6月的TM卫星影像数据,计算西安市同期的归一化植被指数(NDVI),并以此为基础,反演植被覆盖度,通过植被覆盖度大于0.1的归一化植被指数的差值分级,量化分析西安市1995—2009年的植被状况。结果表明:西安市NDVI均值从1995年的0.2522提高到了2009年的0.3882,山区与前山缓坡带NDVI高,平原区受夏收刚过的耕地裸露的影响,NDVI低;从1995年到2009年,极低覆盖度、低覆盖度和高覆盖度植被的面积均有所减少,占全市土地面积的比例分别降低了1.05%和22.25%和1.81%,而中覆盖度和极高覆盖度植被的土地面积分别增加了12.68%和12.43%;NDVI差值指数统计结果显示,无论是全市还是各地势分区,均以中度改善和极度改善的面积为主体,市域内二者合计面积占到了全市有植被覆盖土地面积的86.81%,而全市域植被退化面积仅占全市有植被覆盖土地面积的5.57%;生态退化区域主要分布在市区、户县与周至县行政边界交汇区的北部区域和山区太白山主峰一带,生态极度改善区域主要分布在山区与关中平原区的交错带一线、周至县的黑河河谷、地跨临潼区与蓝田县的骊山山区和周至县的平原区等地。

绿洲景观动态变化分析

以新疆石河子 1 5 0团场为研究地区 ,对其 1 982～ 1 995年景观动态及其原因进行了研究。结果表明 ,景观变化主要体现在以下方面 :首先是景观基质由耕地转变为荒草地 ;其次 ,从嵌块体类型看 ,在绝对面积上 ,荒草地、林地和居民点是增加的 ,其余的嵌块体类型均呈现出减少的趋势 ;第三从嵌块体的转换过程看 ,菜地、弃耕地、园地和沙地的转化率最高 ,均在 4 0 %以上 ,而荒草地和耕地的转化率均在 2 0 %左右。就其原因而言 ,主要有人工绿洲垦殖过程中非人为主观原因引起的绿洲地下水高水位区的形成 ,以及人口变化。

新疆生态用水量的初步估算

以新疆为例 ,在干旱区生态用水的概念与分类基础上 ,依据部分试验资料及理论公式推导结果 ,确定了各类生态用水的用水定额 ,并以林业、草场资源等统计数据为依据 ,对新疆 1 995年的生态用水进行了初步估算。结果表明 ,全疆生态用水总量达 2 3 7.9× 1 0 8m3。其地区分布情况是北疆占 1 7.8%,东疆占 5.4 %,南疆占 76.8%。就其类型而言 ,天然植被生态用水量最大 。

新疆天山托木尔峰自然保护区旅游资源评价及旅游资源区划

采用层次分析法方法对该区域内的52个旅游景点进行了资源评价，一级景点5个，二级景点7个，三级景点27个，四级景点13个。表明该区旅游资源的质量处于中等偏上水平。最后根据该区域旅游资源的分布特点，以河流流域的相对完整性为主要原则和依据，把该区域的旅游资源划分为二个亚区，四个小区。

干旱区生态用水的概念和分类─—以新疆为例

绿洲是干旱区人类活动的主体区域，亦是干旱区的精华所在。本文以此为出发点，探讨了干旱区生态用水的概念，认为：凡是对绿洲景观的生态与发展及环境质量维持与改善起支撑作用的系统所消耗的水份即为生态用水。同时以新疆为例，从绿洲与其内、外部环境的依赖性出发，把绿洲生态用水分为：人工绿洲生态用水、荒漠河岸林生态用水、河谷材生态用水、低平地草甸生态用水、城市生态用水、河湖生态用水、荒漠植被生态用水等七大类，每类之下又划分了若干小类。

鄂尔多斯高原景观格局变化分析——以伊金霍洛旗为例

以位于内蒙古鄂尔多斯高原上的伊金霍洛旗为研究区域 ,以景观生态学的数量分析方法为基本手段 ,在土地利用现状分类体系下 ,以其 1984、1991和 1998年 3个年度的土地利用图为基础 ,从区域和斑块类型两个尺度上 ,对其景观格局进行了数量分析。结果表明 ,在三个典型年度 ,天然草地为伊金霍洛旗的景观基质 ,景观格局指数的所有变化均是在此基础上发生和演变的。从整个景观尺度的格局指数变化情况显示 ,伊金霍洛旗景观的破碎化程度在增加 ;同时景观的异质性程度在下降 ,景观愈来愈有少数景观斑块类型所控制。而在斑块类型这一尺度上的格局指数变化说明 ,不同类型斑块的复杂性的变化趋势基本相同 ,即均有不同程度的增长 ,但增加幅度有限 ;同时还说明 ,不同类型斑块内部其大小差异的幅度在不断缩小。但从不同年度的变化情况来看 ,无论是区域还是不同的斑块类型 ,其格局指数的变化并不与总体的变化趋势同步。