黑龙江克拜黑土区50多年来侵蚀沟时空变化

中国东北黑土资源以土壤肥沃、有机质含量高、土质疏松、最适宜耕作而闻名于世。长期以来,由于人类的过度垦殖和不合理耕作,造成大规模的水土流失,侵蚀沟不断切割地表,蚕食耕地,冲走沃土,降低了大型机械的耕作效率。侵蚀沟研究是土壤侵蚀研究的重要组成部分,在遥感和GIS技术支持下,选取黑龙江克拜地区作为典型研究案例,以侵蚀沟密度为主要指标,分析了研究区侵蚀沟密度的动态变化、侵蚀沟变化的高程分异特征、坡度分异特征、坡向分异特征以及侵蚀沟变化与地貌类型的关系,揭示了典型黑土区50多年来侵蚀沟的动态变化特点和空间分异规律。

近40a黑土典型区坡沟侵蚀动态变化

研究黑土区坡面侵蚀与沟谷侵蚀的动态变化对于正确认识黑土侵蚀的发生发展过程、制定合理的侵蚀防治对策具有重要理论与实际意义。该文以克拜东部黑土区为例,从1965年美国侦查卫星Corona影像和2005年法国Spot-5高分辨率遥感影像上提取侵蚀沟、植被、土地利用等信息,结合地形、降雨及土壤资料,以通用土壤流失方程为基本框架建立坡面侵蚀定量估算模型,在此基础上,对近40a坡面侵蚀和沟谷侵蚀的动态变化进行深入分析。结果表明:研究区坡面侵蚀以轻度侵蚀为主,中度和强度侵蚀面积比例很小;40a来坡面侵蚀总面积变化不大,但侵蚀强度的变化存在一定的地区差异;研究区1965年有侵蚀沟1682条,2005年增加到2561条,侵蚀沟平均每年侵吞耕地5.23hm2;40a来研究区坡沟侵蚀产沙比约为3.5︰1,总体上以坡面土壤流失为主。研究结果可为黑土区水土流失综合治理提供科学依据。

克拜东部黑土区侵蚀沟遥感分类与空间格局分析

近百年来,东北黑土区侵蚀沟的大量发育带来了一系列严重的社会经济问题,弄清侵蚀沟的类型、数量及分布情况是进行水土流失治理和生态环境建设的前提条件。以黑龙江省克拜东部黑土区作为典型研究区,采用2005年SPOT-5高分辨率卫星影象,结合野外调查,根据侵蚀沟的活跃程度,将黑土区的侵蚀沟分为活跃性、半活跃性和稳定性三种类型,阐述了不同类型侵蚀沟的影象特征和遥感分类方法,为利用遥感手段在区域尺度上对侵蚀沟进行快速调查提供了一种新途径。在对侵蚀沟进行信息提取和空间插值后,形成研究区不同类型侵蚀沟密度图,探讨了克拜东部黑土区侵蚀沟分布的空间格局特征及其影响因素,认为地貌发育过程中的“分水岭迁移”现象是造成该地区侵蚀沟密度东西差异的重要原因。

基于Corona和Spot影像的近40年黑土典型区侵蚀沟动态变化

沟状侵蚀是我国东北黑土区一种比较常见的土壤侵蚀类型。当前国内外学者对侵蚀沟动态变化的研究多采用GPS或摄影测量的方法监测某些侵蚀沟的短期变化,由于缺少早期高分辨率的卫星影像,对于较大时空尺度上侵蚀沟分布格局变化的研究很少报道。本文选择克拜东部地区作为典型区,以1965年的美国高分辨率侦察卫星Corona影像和2005年的Spot-5卫星影像为主要数据源,结合野外实地调查,建立了黑土区侵蚀沟的遥感解译标志,阐述了不同类型侵蚀沟的遥感影像特征,通过对遥感影像的人机交互解译,获取了克拜东部地区1965年和2005年两个时期的侵蚀沟分布图,在此基础上,探讨了1965年以来克拜东部黑土区侵蚀沟分布的格局变化和区域差异。研究结果表明:近40年来克拜东部侵蚀沟密度高值区范围不断扩大,且呈集中连片分布趋势;沿通垦河分水岭两侧受地貌发育自然过程的影响,侵蚀沟密度变化存在明显的东西差异;土地利用方式的转变是促成侵蚀沟形成的重要因素,特别是林地向耕地和草地的转化过程中,侵蚀沟密度迅速增加。

东北川岗地形区SRTM数据质量评价

数字高程模型(DEM)是支撑全球变化和区域可持续发展研究的重要基础数据.针对东北川岗地形特点,选取典型试验区,在ARCVIEW软件的支持下,对航天飞机雷达地形测量(SRTM)数据与1∶5万、1∶10万地形图建立的DEM进行了对比分析.认为SRTM数据能够较好地反映出缓坡地区的坡度变化和细小沟谷的形态特征,利用SRTM数据提取的地形指数能较好地体现水系的自然弯曲,展示谷地串珠状的沼泽洼地形态,与实际地貌形态更为接近,其数据描述精度略高于1∶5万地形图DEM.

水资源对区域社会经济发展的支撑能力研究——以济南市长清区为例

水资源支撑能力即在当前技术水平条件下 ,某一区域水资源对区域发展总体目标的支撑限度。该文以系统动力学理论为指导 ,对长清区水资源的支撑能力进行了分析。拟定出在水资源约束条件下的三个区域发展方案 ,即 :(1)水资源投资控制 ;(2 )工业增长速度控制 ;(3 )污水回用率控制。仿真结果分析表明 ,以方案 (3 )的适用性较好 ,在水资源投资不断增加 ,投资比例趋于合理的情况下 ,水资源对社会经济发展的支撑能力将由 2 0 0 2年的 0 .98提高到 2 0 10年的 1.0。

GIS技术在章丘市农业自然资源质量综合评价中的应用

一般将农业自然资源分为气候资源、水资源、土地资源和生物资源四个方面,本文借助遥感和GIS技术,在构建农业自然资源质量评价指标体系,运用层次分析法确定指标权重的基础上,以乡镇为基本行政单元,对章丘市各乡镇的农业自然资源质量进行了综合评价。

东北样带土地利用变化对生态服务价值的影响

根据中国东北样带上不同的土地利用组合类型,分别选取抚松县、磐石市、公主岭市、通辽市及林西县作为典型区,运用GIS和遥感技术分析近30年来不同类型区土地利用变化对生态系统服务价值的影响。本文选取基于货币量的价值量评价法,参考Costanza等人的研究成果,结合研究区的实际情况,运用中国陆地生态系统服务单位面积价值的平均值来分析研究区的生态系统服务价值变化情况。研究结果表明,1976-2000年间东北样带土地利用类型变化很大,土地利用程度均呈加大趋势,耕地、林地和草地的ESV均有较大变动,不同类型区单位面积的ESV差别也很大,其基本分布规律为林区>农林交错区>牧区>农牧交错区>农区。敏感性分析结果表明,研究区内ESV对生态服务功能价值指数是缺乏弹性的,研究结果是可信的。

近50年来三江平原土壤侵蚀动态分析

运用地理信息系统(GIS)结合美国通用水土流失方程(USLE),根据研究区现状合理选择USLE方程中土壤侵蚀各因子的计算方法,求算出三江平原1954年、1976年、1986年以及2000年的坡面土壤侵蚀量分布图,据此了解了该区域2000年土壤侵蚀现状,近50年来的土壤侵蚀动态、各县市侵蚀状况以及讨论了不同流域的土壤侵蚀状况,得出以下结论:三江平原现主要以轻度侵蚀尤其以轻Ⅰ型侵蚀为主;该区近50年来侵蚀面积一直处于增加趋势并且侵蚀强度逐年加重,表现为低侵蚀强度面积比例的减少和高侵蚀强度面积比例的增加,侵蚀强度等级越高,增加越明显;穆棱、鸡西、鸡东、依兰、桦南、佳木斯、双鸭山等县(市)从上世纪50年代开始一直都是侵蚀比较严重的地区,七台河县(市)由20世纪50年代侵蚀不严重的县(市)逐渐变为目前三江平原侵蚀最严重的地区之一;就各流域来说,穆陵河流域一直是侵蚀面积最大的地区,而以挠力河流域侵蚀面积增加最大;通过分析以期为该区域的侵蚀防治、开展水土保持等政府宏观决策行为提供科学依据。

基于探地雷达的植物根系探测研究进展

植物根系在植物的生长发育、生态系统功能以及碳循环过程中具有重要作用,需要了解根系的直径大小、生物量、空间分布和三维构造等参数.传统的植物根系的探测方法具有破坏性,费时费力,而探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)作为一种较新的地球物理方法,以其特有优势广泛应用于植物根系的探测.首先介绍了利用探地雷达探测植物根系的基本原理,然后对植物根系的制图、植物根径大小的估算、根系生物量的估算等几个方面的应用进展进行了综述,并从探地雷达系统、根系性质和土壤性质等不同角度探讨了影响探地雷达在植物根系探测中的主要因素,同时指出目前研究中的不足之处,今后的研究工作应侧重于探地雷达探测植物根系的作用机理及提高其在野外真实条件下的探测能力,以期为探地雷达在植物根系探测中应用的深入和推广提供思路.

三江平原不同流域水土流失变化特征分析

运用地理信息系统(GIS)结合美国通用水土流失方程(USLE),根据研究区现状合理选择USLE中水土流失各因子的计算方法,求算出三江平原1954年、1976年、1986年以及2000年的水土流失状况图。通过与2000年遥感普查结果进行对比,验证了方法的有效性。分别对三江平原六个流域水土流失变化情况进行分析,认为土地利用方式对水土流失有重要影响,农田开发是造成水土流失面积增加、强度增强的主要原因。土地垦荒活动强度降低以及部分旱地改种水田后,水土流失面积增加的幅度明显下降。

东北典型丘陵漫岗区沟谷侵蚀动态及空间分析

以黑龙江省克山县为例,分析1954年和2000年侵蚀沟密度变化,探讨研究区土壤侵蚀的时空动态变化,并以侵蚀沟密度变化值为依据进行不同分区侵蚀因素的耦合分析。结果表明:过去46年间,克山县东南部侵蚀沟密度趋于减少,西北部侵蚀沟密度增大。1954～2000年侵蚀沟密度变化值在侵蚀减弱区与高程和坡度呈负相关,在侵蚀增强区呈正相关。随着坡长增加,侵蚀沟密度变化量呈增加趋势。侵蚀沟变化与坡长相关性最大,R2达0.974 3,其次为高程,R2为0.689 3,与坡度的相关性最小,R2为0.343 7。结果表明,高程和坡度不是东北丘陵漫岗地区土壤流失的主要影响因子,坡长是该区侵蚀的一个重要影响因子。土地利用结构变化与土壤侵蚀强度变化密切相关,耕地面积大幅度增加与草地面积明显减少加速侵蚀沟发育。

基于DEM的大尺度季风风速空间分布模拟研究

起伏地形条件下的风速空间变化受多种地形因素的影响,以往利用DEM对风速空间分布的模拟一般是在内插基础上进行高程订正,不能反映迎风坡和背风坡的风速差别。利用山东日照1∶5万DEM数据,借助研究区及周边6个气象台站1970—2000年的冬季月平均风速资料,在确定冬季主风向的前提下,利用ARC/INFO软件,综合考虑海拔高度、坡度、坡向和坡位等地形要素对风速的影响,通过编写AML程序,实现了起伏地形条件下风速空间分布的模拟,其结果更接近实测风场,为日照市茶树适生环境评价提供重要的冬季风空间分布基础资料。

公主岭市土地利用变化的生态效应研究

不同的景观结构组成和空间配置具有不同的生态效应，因此土地利用，土地覆被变化会影响生物多样性和生态系统功能的发挥。本文选取1975年Landsat／MSS影像数据和1986年、1996年和2000年Landsat／TM标准假彩色合成影像作为基本信息源，借助GIS空间分析和地统计分析功能，从景观生态学角度提出了景观生态指数来反映LUCC变化所带来的生态效应。研究发现，近30年来公主岭市土地利用，土地覆被变化显著。1975年～1986年间各类土地利用类型的变化尤为明显，到1996年-2000年间土地利用变化的速度明显减慢。从土地资源分布重心可以看出，土地利用分布空间变化主要是由耕地的变化引起的。景观生态指数计算结果表明，公主岭市1975年～1986年间由于土地利用，土地覆被变化造成的生态风险不断增加，随后逐渐减小，这种变化与该地区土地利用类型的变化，特别是耕地、林地和草地的变化趋势呈高度相关，说明该地区土地利用／土地覆被变化对生物多样性及生态安全具有重要影响。

吉林西部沼泽湿地景观变化及其驱动机制分析

以吉林西部农牧交错生态脆弱区作为研究案例，利用地形图和Landsat MSS、TM及ETM遥感数据，借助地理信息系统（GIS）的空间分析和地统计分析功能，研究沼泽湿地的景观格局变化及其驱动因素.结果表明，1954-2000年沼泽湿地面积呈先下降后上升的趋势，1954-1976年沼泽湿地面积急剧减少，到1996年以后，随着退耕还林还草政策的不断推进，沼泽湿地面积出现净增加；从景观梯度空间分布可见，该区的沼泽湿地主要分布于河漫滩、牛轭湖、古河道及阶地上的低洼地上，并且1954-2000年沼泽湿地景观梯度分布变化很大.从沼泽湿地景观格局的驱动因素看，气候暖、干化趋势成为沼泽湿地减少的重要原因之一，但是随着社会经济发展和人类活动强度的不断加大，人为因素对自然因素的放大作用是不可忽视的.

内蒙古东部地区草地退化的时空分布特征——以巴林右旗为例

本文以内蒙古东部牧区作为研究区，利用Landsat TM和MSS遥感数据，借助GIS的空间分析和地统计分析功能，研究典型牧区草地退化的时空分布特征，旨在初步确定草地退化的驱动因素，为科学制定草地退化治理措施与方案提供理论依据。研究结果表明：1976年，2000年间研究区草地总面积变动不大，但是退化草地面积较大，由于草地沙化引起的草地退化占退化总面积的43．79％。从空间分布来看，草地退化主要发生于坡度≤50的区域，海拔高度与退化率呈反比关系，阳坡和半阴半阳坡草地退化率明显低于阴坡；草地退化率随离居民点距离的增加而降低，在〉8km的区域已基本不存在草地退化现象；道路等交通设施的修建对草地退化的影响主要是迁移过程中由于牲畜采食和践踏造成的，与居民点相比影响较小。以上这些分析结果表明，人类活动对草地的强烈干扰破坏了草地生态系统的平衡，成为该区草地退化的重要驱动因素。

东北典型农区土地利用变化的生态效应研究——以公主岭市为例

在人为活动占优势的景观内,不同土地利用方式和强度产生的生态效应是不同的,并且可以直观地反映在生态系统的结构和组成上。因此,本文利用Landsat TM和MSS遥感数据,以具有相对完整的自然生态过程的小流域作为评价单元,借助GIS空间分析和地统计分析功能,从景观生态学角度提出了景观生态指数来反映LUCC变化所带来的生态效应。研究发现,公主岭市1975—1986年间由于土地利用/土地覆被变化造成的生态风险不断增加,随后逐渐减小,到2000年局部地区又有所回升,这种变化与该地区土地利用类型的变化,特别是耕地、林地和草地的变化趋势呈高度相关,说明该地区土地利用/土地覆被变化对生物多样性及生态安全具有重要影响。

基于卫星遥感的鲁西北季节性风沙化土地研究

文章对鲁西北地区季节性风沙化土地的分布、特征及近20年来的演变做了初步的分析,阐述了该地区风沙化土地的成因及其危害,在肯定已有治沙成绩的基础上,就如何合理利用和改造这些土地提出了合理布局农田林网、地一步完善农田水利设施等意见和建议。

高分辨率遥感影像在水土流失定量评价中的应用探讨——以Quickbird影像为例

我国是世界上水土流失最严重的国家之一,水土流失是我国的头号环境问题。从20世纪80年代起,我国开始将GIS技术应用于水土保持领域,主要是将GIS与通用水土流失方程结合来估算坡面土壤侵蚀,方程中的作物管理因子(C)和水土保持措施因子(P)主要是基于中低分辨率影像来获得的;对于沟蚀,目前主要采用GPS测量或实地调查等方法进行小尺度上的研究,对于大尺度范围上的研究甚少。针对上述两个问题,将高分辨率影像Quickbird与GIS相结合,探讨高分辨率遥感图像在水土流失定量评价中的应用,提出新的计算C、P因子的方法,较大地提高了C、P因子的准确度;同时,获得了研究区的侵蚀沟密度空间分布图,探讨了依据侵蚀沟密度空间分布图可以进行的相关工作。这都将为水土流失定量评价提供有益参考。

济南市土壤侵蚀潜在危险度分级及侵蚀背景的空间分析

在估算土壤侵蚀量、编制土层厚度图和土壤容重图的基础上,利用地理信息系统的空间分析功能估算土壤的抗蚀年限,从而有效地实现对济南市山丘区土壤侵蚀危险度的分级;借助GIS方法,通过分析不同坡度、不同坡向、不同地貌类型以及不同土地利用类型等背景条件下的土壤侵蚀潜在危险度状况,探讨土壤侵蚀潜在危险度的空间分布特点。