怒江⁃萨尔温江流域植被覆盖时空变化趋势及驱动力

植被作为陆地生态系统的主要组成部分,对区域生态系统环境变化、全球碳循环和气候调节具有非常重要的作用。怒江⁃萨尔温江流域是东南亚最重要的跨境河流之一,其植被变化会影响区域生态系统和气候。研究以怒江⁃萨尔温江流域为研究区,基于2000—2021年MODIS NDVI数据,利用BFAST模型、Hurst指数以及地理探测器研究了其植被覆盖时空演变趋势和未来可持续性以及驱动因子。结果表明:(1)2000—2021年,怒江⁃萨尔温江流域植被覆盖总体呈波动上升趋势,多年平均植被覆盖度FVC(Fractional Vegetation Cover)为0.73,以高植被覆盖和较高植被覆盖为主。植被分布具有明显的空间异质性,下游和中游植被覆盖明显优于上游。(2)BFAST趋势表明,近22年怒江⁃萨尔温江流域植被覆盖改善和退化的区域面积占比分别为71.24%、28.76%,改善的区域远大于退化的区域,说明研究区植被得到较好的保护。Hurst指数显示,未来植被将持续改善和退化的区域占比分别为94.89%、2.76%。BFAST与Hurst二者叠加共耦合了17种植被覆盖的未来趋势情形,整体上未来植被呈持续改善为主,将持续改善和持续退化状态的面积占比分别为68.99%、29.09%。(3)基于最优参数的地理探测器结果表明,海拔对研究区植被覆盖分布具有宏观控制作用,影响最大,其次是气温、降水等气象因子。各区域植被覆盖影响因素又具有差异性,其中,海拔和土地利用方式对上游地区植被覆盖的影响比中游和下游区域显著;中游高山峡谷地区以海拔以及海拔差异带来的气温、降水差异对植被覆盖影响重大;下游地区以人口、GDP等人为因素影响为主。研究结果对了解研究区生态环境状况及未来变化提供科学数据支持。

沱江流域土壤侵蚀动态变化及驱动力分析

为了解沱江流域土壤侵蚀的动态演变规律及驱动机制,以沱江流域为研究区,基于GIS和RS技术,运用RUSLE模型测评流域2000—2018年的土壤侵蚀,对其时空动态演变规律进行了探索分析,并结合海拔、坡度、植被覆盖度、地形地貌、土地、降雨、GDP、人口等影响因子,借助地理探测器对其土壤侵蚀进行了定量归因研究。结果表明:(1)沱江流域土壤侵蚀以微度侵蚀为主,主要分布于低矮的平原和坡耕地地区;2000—2018年,微度侵蚀等级比例随时间在逐渐增大,2018年相比2000年增加了7.03%,剧烈侵蚀等级比例随时间在逐渐减小,2018年相比2000年减小了2.00%。(2)以2010年为分界点,2000—2010年和2010—2018年土壤侵蚀等级微度的变化稳定率都大于75%,两个时间段内土壤侵蚀强度等级降低的范围均大于侵蚀等级升高的范围。(3)地理探测器结果表明,不同影响因子对土壤侵蚀的解释力具有差异性,解释力最强的为坡度,达到48.32%,因子间交互作用均能增强对土壤侵蚀的解释力,坡度与土地利用、坡度与降雨量的交互最为显著,交互作用解释力分别达到61.58%,52.32%,风险探测表明坡度大于35°,海拔大于1500 m等起伏较大的山区是土壤侵蚀的高风险区,需重点治理。

基于生态功能分区的沱江流域土壤侵蚀研究

运用RS和GIS技术,在综合分析沱江流域自然人文环境特征的基础上,科学合理地选取评价指标,建立生态功能区划指标体系,划分出对应的生态功能区.选用RUSLE模型计算沱江流域土壤侵蚀结果,分析不同生态功能区内土壤侵蚀的分布特征及二者之间的关系,结果表明:沱江流域可划分为农业种植区、河道保护区、土壤侵蚀控制区、重要自然与文化遗产保护区及地质灾害保护区.目前沱江流域土壤侵蚀以微度和轻度侵蚀为主,分别占研究区面积的76.42%和18.62%,各等级侵蚀面积占研究区面积比例按从大到小的顺序排序为微度、轻度、中度、强度、极强度、剧烈.沱江流域中部、西北部草地林地覆盖区多属于强度及以上土壤侵蚀等级;沱江流域中部、东南部耕地利用区多属于中度及以下土壤侵蚀等级.生态功能区与土壤侵蚀分布特征关系密切,从空间分布来看,农业种植区内主要是微度和轻度土壤侵蚀等级,土壤侵蚀控制区内主要是强度及以上土壤侵蚀等级;从数量分布来看,除土壤侵蚀控制区和地质灾害保护区外,其他几个生态功能区内的土壤侵蚀等级栅格数量均从微度到剧烈逐渐减少.此研究有利于明确沱江流域的生态功能和生态环境问题,为相关部门制定水土流失防治措施和保护生态功能提供理论参考.

基于生态环境功能分区的关中-天水区生态需水量测评

为了解研究区生态功能区内生态需水的分布特征,明确区域水土资源利用方向和生态整治重点,以关中—天水区为对象,将RS和GIS技术结合,完成其生态功能区划指标体系的建立与功能区划分,利用植被和土壤生态需水测评模型对该地区植被—土壤复合系统生态需水量和空间分布规律进行计算和分析,并借助CA-Markov模型对各生态功能区2020年、2025年的单位面积生态需水进行了模拟预测。结果表明:关中—天水区生态环境功能区可划分为河道保护区、防旱抗旱区、农业种植区、植被保护区、水源涵养区和古城保护区6类;林地—黏壤土的生态需水最大,约为659.60 mm,草地—砂砾质壤土的生态需水最低,约为366.34 mm,极差为293.26 mm;功能区内林地、耕地、草地分布范围越广,生态需水量越大,其中单位面积生态需水量最小的为古城保护区,生态需水总量最小的为河道保护区;预测结果显示,2015年、2025年单位面积生态需水量最大的为植被保护区,2020年则为水源涵养区,而各年份生态需水总量最大的均为植被保护区。研究表明生态需水与土地利用方式和生态功能分区关系密切。

土壤侵蚀动态变化分析——以四川省凉山州为例

为较全面了解凉山州土壤侵蚀状况,本研究以修正通用土壤侵蚀方程为基础,对凉山州1990-2018年侵蚀模数进行计算与时空变化规律分析.结果表明,全州土壤侵蚀主要以微度和轻度为主,约占总面积的70%,侵蚀整体处于轻等水平;西部和北部整体的侵蚀状况相对良好;土壤侵蚀与坡度关系密切,仅剧烈侵蚀分布面积始终与坡度呈正相关变化关系,除剧烈外的等级均以25°为变化转折点;整个研究期内,微度和中度的面积占比分别减少2.65%和0.56%,其他类别的面积比例均呈现出不同程度的增加;近30年内,该地区强度等级具有较高的稳定性,各时段约有75%的地区强度未发生等级变化.

基于人粮关系的关中-天水区土地资源承载力时空差异研究

以人粮关系为基础,基于GIS空间分析功能,采用土地资源承载力和土地资源承载指数模型,定量分析了"十一五"和"十二五"规划期间,关中-天水区县域尺度土地资源承载力的时空差异性。结果表明,2006—2015年期间,关中-天水区土地资源承载指数的平均值为1.377,土地资源超载率为22%,总体上处于人口超载状态;对比分析2个5年时间段,土地资源承载力提高的区县有19个,占研究区县总数的29%,主要分布在区域的西北和东北部,包括天水市、咸阳市、铜川市和渭南市的部分区县;土地资源承载力降低的区县有46个,占研究区县总数的71%,主要分布在区域的中部和南部,包括宝鸡市、西安市、咸阳市和商洛市的部分区县等。研究为区域土地资源开发、人口布局、粮食安全保障以及可持续发展提供了科学依据,也为区域更好地落实"十三五"规划中的耕地保护、粮食安全等政策提供了参考建议。

关中—天水经济区生态环境功能分区研究

生态功能分区是自然资源合理管理及持续利用的基础。依据生态功能分区的基本原则,在综合考虑关中—天水经济区自然环境和人文环境特征的基础上,选取土地利用类型、植被归一化指数(NDVI)、干燥度指数、河道和水源地以及古城等因子,建立生态功能分区的指标体系。基于遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,对区域进行生态功能分区并对各分区生态环境的保护目标及发展方向提出科学规划。结果表明,研究区可被划分为6个重要生态功能区:(1)农业种植区,整治重点为提高耕地质量,防治土壤次生盐碱化;(2)植被保护区,整治重点为保护现有植被,封山绿化,营造水土保持林和水源涵养林;(3)防旱抗旱区,整治重点为合理利用牧草地资源,选用蒸散较小的耐旱植被涵养水源,控制土壤干旱化;(4)河道保护区,整治重点为注重河道水质的改善和河道两岸的水土保持工作;(5)水源涵养区,整治重点为加强保护水源涵养林,提高林分质量和功能;(6)古城保护区,整治重点为保护古城历史环境、建设古城生态环境、发展文化旅游产业。研究结果为明确区域生态环境保护目标和生态整治重点提供科学依据。

基于GIS的四川省土地资源承载力时空差异研究

为测评四川省近年来土地资源承载力,以国家统一标准为基础,基于GIS空间分析功能,选用土地资源承载力(LCC)模型和土地资源承载力指数(LCCI)模型,根据国家“五年规划”政策,从全省、分市(州)两个空间尺度定量分析了“十五”“十一五”“十二五”和“十三五”四个规划年期间,四川省土地资源承载力的时空差异性.结果表明:2001—2018年间,四川省全省的土地资源承载指数(LCCI)平均值为1.010,土地资源超载率为1%,总体处于人口临界超载的状态,其中土地资源承载力最大的为南充市,最小的为阿坝藏族羌族自治州.对比“十三五”规划年和“十五”规划年,四川省土地资源承载力下降的市(州)有6个,占全省的29%,主要分布于四川省中部与北部,分别是成都市、遂宁市、眉山市、雅安市、资阳市和阿坝藏族羌族自治州.土地资源承载力上升的市(州)有15个,占全省的71%,大部分市(州)的土地资源承载力获得提高.