多源时序数据特征优选的南方丘陵山区农作物分类研究

以广东省揭阳市揭西县为例,基于Sentinel-2多光谱影像、Sentinel-1时序雷达数据、时序植被指数和地形数据,通过计算J-M距离和特征分析对18个特征波段进行特征组合优选,并对比分析了支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、最大似然比(MLC) 3种分类器对南方丘陵山区农作物的分类效果。结果表明,时序植被指数特征中NDVI效果最优,时序雷达特征中VH极化方式最优,地形特征中DEM最优;从不同农作物类型来看,时序植被指数特征和时序雷达特征均能提升晚稻、秋玉米的分类精度;对于晚稻而言,时序雷达特征和地形特征对其分类精度均有提升作用。不同分类器对比结果表明,SVM的总体精度比RF和MLC分别高4.67%和7.84%;Kappa系数分别高5.88%和10.48%,可为南方丘陵山区农作物分类提供有效思路和方法参考。

基于GIS的南方丘陵生态脆弱区土地利用适宜性研究——以衡阳盆地为例

选择了土壤、气候、地形、水文和交通5类11个指标,建立了适用于南方丘陵区的土地适宜性评价指标体系;采用专家打分和层次分析法确定指标权重,并应用GIS技术建立了衡阳盆地的土地适宜性评价模型,对衡阳盆地耕地、林地和建设用地的土地利用适宜性进行了评价。结果表明:耕地适宜性以临界适宜性和一般适宜性为主,耕地不适宜区面积占研究区总面积的49.63%,主要分布在山区;建设用地高度适宜区面积占研究区总面积的5.32%,建设用地不适宜区域分布和数量与耕地不适宜区域分布和数量大致相当;林地适宜性整体较高。通过对比分析评价结果和基于TM数据提取的土地利用现状发现:现有耕地的适宜性以临界适宜和一般适宜类型为主,不适宜区域占耕地总面积的10.56%,主要分布在衡南县东部和西部以及衡阳县南部区域;现有建设用地整体适宜性较高,且分布集中,主要位于衡阳市区。据此提出衡阳盆地土地资源可持续发展对策。

论油茶在南方丘陵区退耕还林工程中的应用

根据目前林业发展及生态文明建设的热点问题,探讨了发展油茶产业及实施退耕还林工程的重要性。以湖南省为例,分析当前油茶产业发展和退耕还林工程的现状,提出在南方丘陵区将发展油茶产业同退耕还林工程有机结合。针对丘陵地区的退耕还林地,简述了油茶的造林技术措施,指出油茶产业发展中存在的问题,并提出对策、建议。以此达到资源合理配置、改善生态环境、保障国家粮油安全、促进区域经济增长、走林业可持续发展道路的目的,兼顾了生态、经济和社会三大效益。

红壤坡耕地不同耕作方式径流及养分流失研究

为揭示红壤区不同的耕作方式对坡耕地径流及养分流失影响的差异,通过野外径流小区试验,分析对比在3种典型降雨下,南方红壤丘陵区的纵坡间作(措施1)、纵坡种植(措施2)和横坡种植(措施3)等3种耕作方式坡耕地的产流、产沙及氮、磷流失特征。研究结果表明:随着降雨强度的增大,措施3截流减沙优势明显。中雨型下,措施3径流量分别为措施1、措施2的21.5%,20.3%,产沙量分别为措施1、措施2的6.03%,2.28%;大雨型下,措施3径流量分别为措施1、措施2的8.11%,7.6%,产沙量分别为措施1、措施2的4.33%,3.31%。不同措施产流、产沙过程基本一致;措施3在控制土壤养分流失方面优于其他两种耕作方式,各措施氮、磷流失主要集中在产流初期,先增大后逐渐减小,后期趋于稳定。

中南丘陵区耕地与基本农田保护研究——以湖南醴陵市为例

以醴陵市为例,在实地调查的基础上,分析了该市土地资源利用与基本农田保护现状,探讨了土地利用中存在的主要问题,分别对耕地需求量与基本农田保护面积进行了预测,然后针对中南丘陵区土地利用的特点提出了合理保护和利用耕地与基本农田的对策。

中国南方红壤丘陵马尾松林下侵蚀坡面的土壤特性

[目的]探清土壤侵蚀对土壤分布与特性的影响机制,为防治该地区的林下水土流失和土地退化提供科学依据。[方法]基于调查取样和分析测试获取的数据,采用统计和灰色关联度等方法分析红壤丘陵区马尾松林地侵蚀坡面的土壤特性。[结果]红壤丘陵区马尾松林地侵蚀坡面土壤养分相对较低,理化指标基本处于4级以下水平;红壤丘陵区马尾松林地侵蚀沟的土壤指标与坡面土壤的相应指标存在显著性差异,18个土壤指标中,侵蚀沟的土壤有10个指标显著优于坡面土壤的相应指标,侵蚀沟与土壤特性关联度更高,侵蚀沟土壤指标间的显著相关数量更少。[结论]红壤丘陵区马尾松林地的土壤侵蚀对林下土壤特性和分布产生了显著的影响,但侵蚀沟对土壤特性的影响机制尚需进一步研究。

南方丘陵区循环农业发展问题的探讨

阐述了我国南方丘陵区发展循环农业的重要性,指出我国南方丘陵区农业自然资源丰富,可利用潜力大,发展循环农业具有重要示范意义。并从稻田系统循环、稻田系统外循环和区域系统循环三个层面探讨了南方丘陵区循环农业发展应重点解决的关键技术。

南方山地丘陵区地质灾害调查工程主要进展与成果

我国南方山地丘陵区地质灾害分布数量约占全国地质灾害总数的57%,复杂的孕灾地质背景条件和诱发因素在很大程度上制约了地方政府对地质灾害的早期识别及监测预警能力,从而对各地国家基础设施和人民生命财产安全以及重大战略工程的实施造成影响,因此,提升对南方山地丘陵区地质灾害发育分布规律的认识和防治水平就显得极为重要和迫切。为满足服务国家重大战略实施的防灾减灾需求,中国地质调查局部署了“南方山地丘陵区地质灾害调查工程”,以支撑服务国家和地方防灾减灾需求为导向,以“出技术、出方法、出规范”为目标,采用“空-天-地”一体化调查技术,重点围绕地质灾害的早期识别、监测预警、风险评价及防灾减灾方法等开展调查研究与应用示范,引领和指导南方山地丘陵区的地质灾害调查。该工程通过2019年的调查研究,对南方山地丘陵区地质灾害发育的总体分布规律、危害程度及成因机制有了宏观认识,为区域地质灾害研究与评价提供了重要基础。取得的地质灾害调查成果为国家一系列重大战略工程的规划建设提供了有效服务。如在川藏铁路建设工程中,为某车站选址提供了地质综合评估建议,成功识别出的潜在滑坡隐患为某特大桥梁设计方案变更提供了重要的地质依据;服务于乌蒙山区及赣州地区地质灾害自动化监测预警系统建设,有效提升了地方政府防灾减灾的效率与水平;及时配合自然资源部金沙江白格滑坡、宜宾地震、浙江永嘉滑坡等重大突发性地质灾害的应急抢险工作,并提供了有效的技术支持;在汛期为四川省和云南省等地方政府开展地质灾害应急排查20余次,为这些地区的安全度汛发挥了重要作用;积极开展多种形式的地质灾害科学普及活动,提高了广大民众的地质灾害防治知识水平。

城镇化背景下的南方红壤丘陵区土地覆盖演变——以衡阳盆地为例

土地利用与覆盖(LULC)变化是生态环境演变的主要驱动力。南方丘陵区人口密集,但生态环境脆弱,20世纪90年代快速的城镇化进程产生了急剧环境变化。以衡阳盆地为研究区,以1990年、2000年两个时期的TM遥感影像为主要数据源,采用面向对象分类技术提取植被和建设用地信息,通过反演植被覆盖度,对植被覆盖度进行分级处理,获得了研究区植被覆盖等级分布图,最后,通过对比1990年和2000年建设用地和植被覆盖等级图获得了研究区建设用地和植被覆盖演变信息。研究结果表明:10年内研究区建设用地发生了显著扩展,扩展区域主要集中在衡阳市区周边,扩展区总面积为237.34km2;植被恢复区主要位于研究区北部区域,植被退化区位于研究区西端以及衡南县、祁东县和常宁市等3县市交界的湘江河谷地带以及南部的山区;城镇扩展区内植被退化严重,植被退化面积达到166.84 km2,占城镇扩展面积的比例为70.30%。

衡阳盆地土地适宜性评价

以衡阳盆地为研究区域,选择了土壤、气候、地形、水文和交通等5类指标,建立了适用于南方丘陵区的土地适宜性评价指标体系,采用变异系数法确定指标权重,并基于GIS技术,应用模糊综合评价方法,建立了衡阳盆地的土地适宜性评价模型,对衡阳盆地的土地利用适宜性进行了评价。结果表明:耕地适宜性以临界适宜性和一般适宜性为主,不适宜区域分布和数量与建设用地不适宜区域的分布和数量大致相当;林地适宜性整体较高。根据评价结果,在土地管理中应该大力开展山区植树造林,并加强耕地和建设用地不适宜区域还林,以实现土地资源可持续利用。

南方山地草地资源可持续利用战略分析

从制度、资金、经营模式及生态环境等制约南方山地草地资源开发利用的主要障碍因素出发 ,探讨了南方草地资源可持续利用的战略途径。认为在市场经济条件下 ,南方草地资源的可持续利用应以制度创新、管理创新等途径作为切入点 ,将草地资源的利用与山区经济发展结合起来 ,多途径地开发南方草地资源。

南方丘陵山区湿地氮磷时空变化及影响因素分析

对陈墩库区湿地从2015年9月到2016年8月进行水质监测,通过方差分析和相关性分析归纳总结湿地氮磷浓度变化规律,探究不同植物与湿地氮磷的相互作用。结果表明:陈墩库区TN、TP浓度在不同湿地季节变化有所差异,各湿地TN浓度在春、夏、冬差异显著;TP在冬季有显著差异,其余季节均无明显差异,陈墩库区TN、TP浓度季节变化与进水氮磷浓度和湿地面积、植物类型及生长状况密切相关;不同植物与湿地TN、TP呈现不同的相关性,这与水生植物对氮磷的吸收能力不同有关;轮叶黑藻、再力花、芦苇对氮磷的去除效果较好。

崩岗治理技术措施研究进展与展望

[目的]总结分析当前崩岗治理技术措施研究现状,为制定更为合理的崩岗防治策略提供参考。[方法]通过文献查阅,根据崩岗的空间结构特征,分别从集水坡面、崩壁、崩积堆、沟谷和冲积扇等方面系统性地总结了针对不同部位的崩岗治理技术措施。[结果]总结探讨了不同技术的特点、适用性以及存在的问题,对崩岗的不同治理模式进行了归纳,并对未来崩岗治理技术的研究方向进行了展望。[结论]工程与生物技术相结合的修复方式是目前采用最广泛的治理措施。今后的崩岗治理工作的开展应注重修复效果评价指标体系构建、水土保持作用机制、创新修复技术应用、修复技术与农业生产相结合以及预防措施等方面的研究。

南方丘陵区乡村聚落演化特征及空间驱动模式分析

本文以第二次全国土地调查矢量数据为基础,利用景观指数、演化特征指数(LECI)和热点分析定量识别宜春市2009—2018年乡村聚落空间演化特征,并从全局和局域两个尺度对比Logistic回归模型及地理加权Logistic回归(GWLR)模型探索乡村聚落演化空间驱动模式。结果表明:第一,宜春市乡村聚落规模整体呈扩张态势,斑块形态保持稳定,聚落进一步集聚。乡村聚落演化多以农户自组织方式进行,传统经济发达的农业产业集中区出现聚落新增热点,交通网络沿线、城关镇周边出现聚落减少热点。全市聚落新增过程以飞地式为主导,聚落减少过程以邻接式为主导,邻接式、孤立式、包围式3种消亡模式在不同县市间的优势度呈现出较大差异。第二,邻域效应在乡村聚落演化过程中作用显著。距城市镇距离、建设用地密度对乡村聚落增减均呈现出正相关效应,充分表征了城市集聚效应对乡村聚落演变的双向影响。第三,相较于全局Logistic回归模型,GWLR模型具有更高的解释力。模型结果可视化的变量作用系数分布图能反映各影响因素的空间驱动模式。研究结果可为南方丘陵区乡村聚落格局优化与调控以及乡村振兴战略的有效实施提供依据。

南方丘陵山区耕地“非粮化”特征及其形势与对策探究——以湘西土家族苗族自治州为例

【目的】防止耕地“非粮化”对促进耕地可持续利用具有重大意义。丰富对不同地区耕地“非粮化”特征、形势和形成原因的认知,可为制定有效的耕地“非粮化”管控策略提供科学依据,为更好地防治耕地“非粮化”提供基础。【方法】本研究以遥感数据、社会经济空间数据集等为基础,采用空间分析与空间统计等方法探究湘西州2000—2015年的耕地“非粮化”时空格局特征,并在此基础上尝试分析湘西州耕地“非粮化”的形势与相应的对策。【结果】1)2000年以来,湘西州耕地非粮化率在39%~47%之间浮动,呈现出以2010年为节点先缓慢降低后快速升高的规律,且呈现出较明显的时空分异特征。2)随着时间推移,耕地“非粮化”低—低、高—高类型的空间在不断扩大,说明耕地“非粮化”存在较强的空间自相关性。3)在城市周边较易发生耕地“非粮化”现象,另外,距离县城10 km~25 km、人口密度较小的山区,耕地非粮化率出现了快速增加的现象。【结论】在治理耕地“非粮化”的时候需要结合区位、人口、地形等因素优化农业产业布局,以避免耕地“非粮化”的无序扩张;应当把耕地“非粮化”管控向非食物化管控方向调整,并且明确耕地转型应当以耕地质量保护为前提,即在不破坏耕地质量的前提下进行食物种植结构调整,以协调人民追求美好生活、保护耕地和生态安全的多重目标需求。

水生植物对农田排水沟渠氮磷迁移生态阻控效果比较研究

以亚热带红壤小流域为研究区域,选取2 m底宽、1 m深的小型农田排水沟渠,种植美人蕉(Canna indica)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、黑三棱(Sparganium stoloniferum)、灯心草(Juncus effusus)、铜钱草(Hydrocotyle vulgaris)、水芹菜(Oenanthejavanica)等6种多年生水生植物,研究了农业面源污染的生态阻控技术措施及其效果。结果表明,6种水生植物的生态阻控效果差异显著(P<0.01),其生物量变化范围为0.58kg/m2～2.32kg/m2,其中以美人蕉为最大,水芹菜到夏季后进入休眠期,其生物量最低。植物体地上部N、P含量(干基)变化范围分别为N 8.06 g/kg～16.39g/kg和P 1.34 g/kg～3.82 g/kg,地下部分N、P含量变化范围分别为N 5.83 g/kg～10.80 g/kg和P 1.34 g/kg～3.35 g/kg。从生态拦截效果来看,以美人蕉对N的富集能力最强,达到23.90 g/m2,而黑三棱对P的富集能力最强(4.04 g/m2)。总的来讲,美人蕉和黑三棱在试验区具有明显的N、P生态拦截优势,其地上植株还可用作草食性动物的饲料,或者生物质覆盖还田,实现N、P资源循环利用与环境保护的有机结合。

南方红壤丘陵耕地生态修复补偿标准研究

科学制定生态补偿标准,引导企业合理规模种植,对于南方红壤丘陵山地生态脆弱区耕地生态修复具有重要意义。本文从企业微观经济行为出发,构建南方红壤丘陵山地新开垦耕地的生态补偿标准、新增生态系统服务价值、利用方式转化比例、土地面积的四维空间理论方法,提出以生态修复为导向的南方红壤丘陵山地生态脆弱区新开垦耕地补偿标准制定方法。并以浙江省松阳县为例进行了实证研究,研究结果表明:面向720 hm^2待修复耕地,综合考虑当前生态补偿标准、县级政府财政能力,设定生态系统服务价值修复量为1000万元/a,补偿标准0.51万元/(hm^2·a),企业转换利用方式种植脐橙转换面积比例为50%,需补偿资金为368.49万元/a。建议面向南方红壤丘陵山地生态脆弱区新开垦耕地生态修复目标,出台空间定位准确和补偿标准细化的精准生态补偿政策。

长株潭城市群生态绿心地区主要植被类型的群落特征

长株潭城市群生态绿心地区地处南方红壤丘陵区的中心地带,植被区划上属中亚热带常绿阔叶林北部植被亚地带。该区植被以次生林为主,植被类型复杂多样,在南方红壤丘陵区现状植被中具有典型代表性,可为区域植被演替动态和植被恢复研究提供良好的平台。该研究采用统一、规范的方法设置了50个样方,对区内主要植被类型的物种组成、数量特征、生境信息等进行调查。计算乔木层、灌木层和草本层物种重要值,运用《中国植被志》编研规范进行植被类型划分和命名,描述群落物种组成和特征,并提供10个植被型、22个群系、33个群丛共50个样方的原始数据,包括森林样方43个,灌丛样方5个,草地样方1个,沼泽样方1个。

水蚀作用下红壤丘陵区土壤特性的空间分异特征

【目的】揭示由水蚀引起的土壤质量变异的规律,为南方红壤丘陵区水土流失防治及低效林改造提供科学性的数据支撑。【方法】选取江西省吉安市青原山小流域作为南方红壤丘陵区的典型区,按照典型性和代表性将小流域划分坡位,对各坡位土壤团聚体组成进行分析,并应用相关性分析探究水蚀过程中各指标间的影响关系。【结果】水力侵蚀改变了土壤容重和土壤孔隙的空间分布格局,致使侵蚀区的土壤抗蚀性变弱,沉积区影响不大,加速了土壤侵蚀的发生。长期侵蚀后土壤容重增大,与其他坡位相比,坡脚处土壤容重显著增加了0.16 g/cm^(3)(P<0.05),而饱和持水量和毛管孔隙度均表现为显著减小(P<0.05);水蚀后,土壤质地的组成也发生了变化,土壤砂粒含量显著增加,黏粒和粉粒含量显著减小(P<0.05)。水蚀过程对不同坡位的土壤养分影响不一,侵蚀后坡上、坡中和坡下土壤全氮、速效磷、有机碳含量和碳氮比降低,坡上各养分含量显著降低(P<0.05);与侵蚀前相比,侵蚀后坡脚处的养分含量均增加,速效磷显著增加了39.31%(P<0.05)。水蚀后不同坡位的水稳性团聚体质量分数(R0.25)、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均呈现降低的变化,坡脚处的变化不明显,土壤结构稳定性最高。【结论】南方红壤丘陵区生态系统脆弱,长期水蚀作用可使红壤的团聚体稳定性降低,水蚀过程使侵蚀-沉积部位的土壤理化性质发生了空间分异,植被覆盖度和枯落物厚度是主要的环境影响因素。

分层式南方丘陵区机载LiDAR点云噪声剔除算法研究——以浙江省某地区为例

根据南方丘陵区地形起伏较大的地理特点,该文提出了分层式点云噪声剔除算法。选取南方丘陵区浙江省某地机载LiDAR数据进行了实例验证,并与局部点云拟合法、深度图像法的剔除效果进行了比较,结果显示了该方法的有效性。该方法对于起伏较大的丘陵地区作业具有一定的参考价值。