基于RWEQ模型的茫崖市防风固沙功能评估及敏感地类识别

为了较准确评估茫崖市的防风固沙功能,识别对防风固沙功能敏感的土地利用类型,通过4种方法确定修正风蚀模型(RWEQ)中的气候因子(WF)参数,计算出实际风蚀量和防风固沙量,依据指南法、自然间断法和文献—实际结合法对防风固沙功能进行了评估分级,借助ArcGIS软件将土地利用类型和防风固沙功能进行空间叠置分析以识别出敏感地类。结果表明:(1)利用风蚀气候因子(Fq)直接代替法确定的WF空间分布和阈值范围最符合实际,RWEQ模型能较准确地评估荒漠戈壁区茫崖市的防风固沙功能;(2)茫崖市2014年平均风蚀模数为57.99 kg/(m^(2)·a),属于风力侵蚀严重区域,2014年全市单位面积防风固沙量介于0~44.93 kg/m^(2),防风固沙功能整体较弱;(3)在3种评估分级方法中,文献—实际结合法更为详细地反映出2014—2018年茫崖市西南山区较强的防风固沙功能,且高等级功能的区域范围较广;(4)草地是茫崖市2014—2018年对防风固沙功能变化最敏感的土地利用类型。RWEQ模型有效评估了茫崖市的防风固沙功能,并识别出了敏感的土地利用类型。本研究为县级地区防风固沙功能评估技术的应用提供了科学参考。

内蒙古土地利用变化对生态系统防风固沙功能的影响

土壤风蚀是内蒙古的严重环境问题之一。在对内蒙古2000年到2010年的土地利用变化特征进行分析的基础上,分析了内蒙古土地利用变化的主要特征,以RWEQ模型估算了内蒙古2000年和2010年的固沙物质量,采用空间统计分析评估了固沙功能对土地利用变化的响应,结果表明:(1)2000—2010年土地利用变化以城镇高速发展、草地和湿地面积锐减、林地灌丛有所恢复以及荒漠环境改善为主要特征。(2)2000—2010的十年间内蒙古固沙物质总量增长了17.75%,草地总面积虽有所降低,但是部分区域草地覆盖度的上升增强了草地固沙能力,而林地的固沙物质量则由于农田、草地改为林地的短期内地表保护力的下降而有所降低。(3)十年间农田退耕还草、荒漠环境的改善、草地质量提高等土地利用变化方式有益于生态环境质量的提高,使生态防风固沙功能得以增强,造成固沙物质量提高了约0.25亿t。(4)农田开垦、城镇发展、荒漠化发展、湿地萎缩以及草地的退化等土地利用变化会使生态环境质量降低,生态系统防风固沙功能下降,累计造成的固沙物质量的减少总量约为0.19亿t。从十年间综合来看,内蒙古的土地利用变化对区域固沙功能有一定的增强作用,但是尚存在城镇发展过快、草地湿地转化压力过大、草地退化、荒漠化对固沙功能的弱化问题,需要在今后的土地利用规划和管理工作中予以改进以进一步增强区域固沙功能,构建北方地区生态安全屏障。

民勤荒漠区4种植物的防风固沙功能对比分析

梭梭(Haloxylon ammodendron)、沙蒿(Artemisia desertorum)、白刺(Nitraria tangutorum)和膜果麻黄(Ephedra przewalskii)是民勤荒漠区主要的牧草,分布面积较大。为了研究荒漠区牧草植物的防风固沙功能,在牧草利用的同时兼顾防风固沙功能。本研究用民勤荒漠区4种主要防风固沙植物样方调查资料,通过计算单株植物的纵断面积和单位面积上的纵断面积,以及单株植物的固沙沙堆体积和单位面积上的固沙沙堆体积,对4种主要植物群落的防风功能和固沙功能进行了对比分析。结果表明,单株(丛)的防风功能的排序为白刺>梭梭>沙蒿和膜果麻黄,单株(丛)的固沙功能白刺>膜果麻黄,单位面积上防风功能的排序为沙蒿>梭梭>白刺>膜果麻黄,单位面积上的固沙功能白刺>膜果麻黄;单位面积上防风固沙功能的排序为白刺>沙蒿>梭梭>膜果麻黄。如果只选择防风,则应选用沙蒿;如果侧重点是固沙,则应选用白刺;如果二者兼顾,则应选用白刺和沙蒿。

民勤荒漠—绿洲过渡带不同发育阶段白刺灌丛沙堆的防风固沙功能分析

【目的】民勤荒漠—绿洲过渡带从沙漠边缘到绿洲外围依次形成了雏形阶段、发育阶段、稳定阶段和活化阶段4种不同发育阶段的天然白刺灌丛沙堆,各发育阶段沙堆的防风功能、固沙功能和综合功能如何变化并不清楚。本研究期望通过对它们的研究,为中国干旱区荒漠化防治和绿洲生态安全保障提供科技支撑。【方法】在对各发育阶段白刺灌丛沙堆的植被特征、形态特征、分布特征野外调查和观测的基础上,采用统计分析和数值计算,对各发育阶段灌丛沙堆的防风功能、固沙功能以及综合功能值进行了分析阐述。【结果】(1)白刺灌丛沙堆的整体生长状况和植被覆盖度均随发育过程的进行呈先升高后降低的态势,发育阶段植被生长状况最好,而活化阶段生长状况最差(P<0.01);稳定阶段植被覆盖度显著高于其他阶段(P<0.01),而雏形阶段最低(P<0.01);沙堆体积大小随底面积的增加而逐渐增加;(2)不同发育阶段单株白刺灌丛的防风、固沙功能值变化趋势相似,大小排序为活化阶段>发育阶段>稳定阶段>雏形阶段;而样地内纵断面单位面积上防风功能为稳定阶段>活化阶段>发育阶段>雏形阶段,固沙功能为活化阶段>发育阶段>稳定阶段>雏形阶段,因此,其防风固沙综合功能发生了变化,功能值大小分别为稳定阶段>活化阶段>发育阶段>雏形阶段。【结论】民勤荒漠—绿洲过渡带白刺沙堆防风固沙综合功能值总体上随发育过程的进行而呈增加的趋势,表明从雏形阶段到活化阶段防风固沙功能逐渐增强。虽然活化阶段沙堆表现出退化现象,但是仍旧具有很好的防风固沙功效,对维护绿洲边缘生态安全具有重要的防护作用,应进一步加强退化沙堆的保护和抚育更新工作。

呼伦贝尔草原生态功能区防风固沙功能重要性主要影响因子时空变化特征

以呼伦贝尔草原生态功能区为研究对象,选择植被覆盖度、坡度、土壤可蚀性、大风日数和湿润指数作为防风固沙功能重要性的评价指标,综合采用构建专家判断矩阵和层次分析法建立了评价指标体系。利用ETM影像数据和地理信息系统技术对呼伦贝尔草原生态功能区三期(2000—2003年、2004—2007年和2008—2011年)的防风固沙功能重要性进行了评价,并分析了各单因子重要性和综合重要性的动态变化和空间分布格局。结果表明,植被覆盖度是影响防风固沙功能重要性的关键因子。2000—2011年,呼伦贝尔草原生态功能区的防风固沙功能重要性呈先升高后降低的趋势;空间分布由东向西逐渐升高,沙带地区防风固沙功能重要性较高,温性草甸草原区和温性草原区防风固沙功能重要性较低。

基于多源数据的京津风沙源区防风固沙功能变化

防风固沙功能是评估区域生态安全程度的重要指标,研究其时空变化和内部差异可为改善生态环境和促进生态系统可持续发展提供重要参考。基于京津风沙源区多源遥感数据,利用修正风蚀方程(RWEQ)和GIS空间统计技术,评估分析了2000—2017年京津风沙源区防风固沙功能时空变化及其区域内部差异。结果表明:(1)区域防风固沙功能明显提升,年均防风固沙量为40.06亿t,防风固沙能力为56.38 t/hm^(2),且均随年份变化波动增加,年均增速分别为0.41亿t,0.58 t/hm^(2)。其中,二期新增区域防风固沙能力高于一期工程区域。(2)在亚区尺度上,5个亚区整体防风固沙能力均呈增加趋势,其中鄂尔多斯高原沙化土地治理区增加最为明显,为1611.35万t/a。其中,鄂尔多斯高原沙化土地治理区和坝上草原及华北北部丘陵山地水源涵养治理区是防风固沙功能的主要供给区,占比达57.96%。(3)在像元尺度上,区域自西向东大致呈现出高—低—高的变化趋势,评估期内有54.11%的地区防风固沙能力呈现增加趋势,变动值介于0.10~12.22 t/(hm^(2)·a)。此外,46.83%的地区防风固沙能力高于45.00 t/hm^(2),防风固沙功能较强。

内蒙古西乌珠穆沁旗草地防风固沙功能价值研究

研究草地防风固沙功能及价值具有紧迫而又现实的意义。根据内蒙古西乌珠穆沁旗草地生态系统实际情况,对该旗草地防风固沙功能及价值核算方法进行了研究,以评估其草地防风固沙量及价值。研究结果显示,2000、2005、2010年,全旗草地减少土壤风蚀损失量分别为7.12×10~7、7.12×10~7、7.13×10~7t;减少土壤风蚀退化面积分别为10 549.05、10 540.98、10 558.44 hm^2;防风固沙功能价值分别为27383.11万元、27 722.20万元、28 350.64万元,2000—2005年,该旗防风固沙功能价值提高1.24%,2005—2010年,防风固沙功能价值提高3.53%。

沿海沙地引种竹子和木麻黄固沙功能比较研究

运用主成分和聚类分析法对沿海沙地10种引种竹子和木麻黄的固沙功能进行了比较研究。结果表明,所选的17个指标经主成分分析后,转化为6个独立新指标,即土壤持水性能、根系形态特征、根系单根平均抗拉强度、土壤颗粒机械组成、土壤排水能力及有机质含量。各主成分综合得分结果表明,各竹种和木麻黄10-20 cm土层固沙功能强于20-40 cm土层,其中在10-20 cm土层中以花吊丝竹、绿竹和大头典竹的固沙功能较强,而在20-40 cm土层中以麻竹、花吊丝竹、鼓节竹的固沙功能较强。聚类分析结果将10-20 cm和20-40 cm土层的各竹种和木麻黄固沙功能划分为4类。

鄂尔多斯市防风固沙功能时空变化及驱动因素分析

鄂尔多斯市是京津风沙源治理的重点区域,其防风固沙功能提升对于筑牢北方生态屏障和维护环京津地区的环境安全具有重要意义.本文基于长时间序列卫星遥感影像以及气象、植被、土壤等数据资料,采用修正的风蚀模型(RWEQ),评估了鄂尔多斯市防风固沙功能,揭示了防风固沙功能时空变化规律及驱动因素.结果表明:①2018年鄂尔多斯市防风固沙量为95.07×10^(8)t,单位面积防风固沙量为10.95×104 t/km^(2),高值区主要位于东部和北部,整体上呈现自东向西递减的趋势.②2000—2018年,鄂尔多斯市防风固沙功能呈增加趋势,年均增长率为26.96%;空间上,其防风固沙功能明显提升区域主要位于准格尔旗和乌审旗的东南部,面积占比为54.89%;稳定区域位于杭锦旗、鄂托克旗、伊金霍洛旗的部分区域,面积占比为29.76%;降低区域位于杭锦旗北部和鄂托克旗西部,面积占比为15.33%.③鄂尔多斯市防风固沙功能变化与降雨量和土地利用类型的面积占比均呈显著相关.研究显示,长期生态保护修复显著提升了鄂尔多斯市防风固沙功能,但由于气候变化和人类活动影响仍存在功能退化区域,未来科学实施生态修复是筑牢鄂尔多斯市生态屏障的主要方向.

黑河中下游防风固沙功能时空变化及影响因子分析

黑河中下游是我国重要的防风固沙生态功能区,分析该区域的防风固沙功能时空变化,明确其主要的影响因子贡献,对于指导荒漠化防治、维护流域生态安全十分重要.该研究基于修正风蚀方程(revised wind erosion equation,RWEQ)、一元线性回归斜率分析、灰色关联分析和GIS技术,分析了2000-2017年黑河中下游防风固沙功能动态变化及其影响因子.结果表明:①2000-2017年,黑河中下游年均防风固沙量为3.2×10^9 t,年均防风固沙功能约为2.44×10^4 t km^2;防风固沙量总体呈增强趋势,年均增加6.67×10^7 t,年均变化率为1.85%.②区域防风固沙功能呈现中游较强,向下游递减的空间分布特征,防风固沙功能较高区约占研究区面积的31.54%,一般区占20.77%,较低区(北部荒漠区)占47.69%;甘肃省张掖市和嘉峪关市防风固沙功能呈增加趋势,回归方程系数(slope)为0~26.29%,占总面积的12.51%;额济纳旗东北部和甘肃省高台县中部防风固沙功能呈下降趋势,回归方程系数为-17.17%~0,占总面积的23.30%.③防风固沙功能主要影响因子中,风力因子最主要,贡献率为30.04%,其次为积雪覆盖、土壤湿度、植被覆盖,贡献率分别为24.57%、24.26%和21.13%.研究显示,防风固沙工程应综合考虑气候变化、植被覆盖、土壤特性及人类活动的复合影响,实行具有空间差异化的方案.

林业防风固沙功能的应用探析

本文主要针对林业防风固沙功能的应用展开深入研究,结合林业防风固沙功能概述和林业防风固沙建设内容,先阐述了林业发展在防风固沙中的作用,如林业发展可加强水土保持、林业发展有利于气候调节、林业发展有利于环境建设、林业发展有利于防风固沙环境的建设等,然后又提出了几点应用措施,主要包括打造林业高质量发展的途径、改善大气碳含量、调节区域大气环境中的酸含量、设计好种植区防风固沙植被类型、预防水土流失,改善区域环境、降低自然灾害发生概率,进而促使林区防风固沙工作顺利实施。

森林防风固沙功能的应用研究

林业工程建设不仅具有良好的经济效益,同时具有突出的生态价值,能够有效提高生态环境质量,其中对提高森林的防风固沙功能具有重要作用。通过大力开展林业工程建设,将森林防风固沙功能充分发挥,能够有效缓解土地荒漠化、水土流失等生态环境问题。因此,本文将对森林防风固沙功能的应用进行深入的研究与分析,并提出一些合理的意见和措施,旨在进一步促进林业生态价值发挥。

2000—2018年新疆阿克苏地区防风固沙服务功能时空变化特征

土壤风蚀是干旱半干旱地区的主要生态问题,防风固沙功能评价作为定量评估区域土壤风蚀量的方法,是评估区域生态安全程度的重要指标。基于修正风蚀方程与GIS技术,分析2000—2018年新疆阿克苏地区防风固沙服务功能时空变化特征。结果表明,2000—2018年研究区土壤实际风蚀量整体呈增长趋势,2000年、2010年、2018年皆以轻度侵蚀、剧烈侵蚀为主,高值主要在南部,低值主要分布于塔克拉玛干沙漠北部;2000—2018年研究区单位面积防风固沙量和防风固沙总量呈增长趋势,防风固沙功能北部、南部较低,中部绿洲区较高。空间分布以低等级为主;研究区防风固沙主要受风速、土壤湿度、植被覆盖率、土地利用类型变化影响。

林业防风固沙功能的应用研讨

林业资源具有多种生态效益,比如涵养水源、防风固沙、净化空气。在我国西北干旱半干旱地区,由于年降水量少、大风天气多、植被稀少等原因,导致风沙天气多,对地方社会发展影响很大,需要切实开展好治沙工作。林业防风固沙是指通过植树造林和森林管理等措施,利用森林植被的生态功能来防止风沙侵蚀,保持土壤稳定。本文以阿拉善右旗为例,从林业防风固沙功能入手,讨论林业防风固沙建设内容,最后分析如何发挥林业防风固沙功能,希望对相关研究带来帮助。

京津风沙源区防风固沙功能的时空变化及其区域差异

防风固沙功能是京津风沙源治理成效的关键监测指标。以往研究注重局地防风固沙功能的评估,对全区防风固沙功能的时空变化与内部差异揭示不足。基于京津风沙源区多期遥感数据,采用修正风蚀方程与GIS空间统计技术,评估分析了2000-2015年防风固沙功能的整体变化及其区域差异。结果表明:(1)京津风沙源区年均防风固沙量为28.98亿t,防风固沙能力为68.24 t/hm^2,且均随年份变化波动增加,年均增速分别为1.10%和0.71%;(2)京津风沙源区防风固沙能力呈西北高、东南低趋势,有49.06%的区域防风固沙能力高于70 t/hm^2,评估期内有54%的区域防风固沙能力明显提高;(3)浑善达克沙地亚区、典型草原亚区和荒漠草原亚区的防风固沙量累计为全区防风固沙总量的88%,燕山丘陵山地水源保护亚区和晋北山地丘陵亚区的防风固沙能力提升最显著;(4)锡林郭勒盟、赤峰市和乌兰察布市的防风固沙量合计占全区防风固沙量的77%,朔州市与包头市防风固沙能力较高,北京市与天津市防风固沙能力增速较高。因此,未来应重视分区施策治理与西部和北部防风固沙功能提升。

多功能高分子固沙剂流动沙丘固定试验研究

试验选择在甘肃省武威市民勤县绿洲外缘与沙漠交接地带,应用多功能高分子固沙剂进行流动沙丘固定试验研究。结果显示,在试验区斜坡下部,除草试验区比对照区结皮厚度增大81.25%,未除草试验区结皮比对照厚度增加32.25%,固沙结皮区比无结皮区抗风蚀,至今固沙结皮依然存在;未除草有结皮时固沙试验区0～80cm各层平均含水率均比对照区高,其中土层平均含水率比对照区高76.27%。实验证明施用试剂不仅固沙效果非常明显,而且在不除草时对土壤水分有很好的保持效果。

多功能高分子固沙种草剂在民勤沙生植物复壮中的试验研究

试验选择在甘肃省武威市民勤县绿洲外缘与沙漠交接地带,以退化的人工梭梭林和天然白刺灌丛为受试植物,辅以滴灌措施,应用多功能高分子植物固沙种草剂进行沙生植物复壮试验研究。结果显示,白刺和梭梭施用试剂的抗旱、保水效果都很显著,尤其在白刺上的使用效果更好;滴灌施用试剂时,梭梭单梢干重平均值、最大新梢长平均值、最小新梢长平均值和最大新梢径平均值,滴灌施用试剂时均比滴灌对照、无滴灌对照和无滴灌试剂高得多;白刺灌丛高、径和冠幅增大,其中,滴灌试剂处理相对滴灌对照处理和免灌对照处理冠幅增长率分别为42.4%和174.4%。可见,该试剂不仅有利于保持林下土壤水分、有效提高其抗旱能力,而且还能够促使植物快速生长,对退化植被有很强的恢复能力。

防风固沙生态功能区生态修复适宜物种的评价指标

防风固沙生态功能区多处于沙化区,生态环境脆弱、抗干扰能力弱。由于经济社会发展,人为干扰严重、风蚀现象突出等原因,已经给华北、华东等地区的生态安全造成威胁,因此,加强这些地区的生态修复刻不容缓。筛选适宜的生态修复物种是实施高效生态修复的前提,而物种适宜性评价指标体系的建立则是首要工作。为此,根据稳定性和持久性、因地制宜和适地适树、综合性与主导性筛选原则,进行防风固沙生态功能区植被适宜性评价体系指标筛选,确定3个一级指标,包括一般生态适宜性、防风固沙效果、经济管理指标,以及11个二级指标、16个具体指标。防风固沙生态功能区生态修复适宜物种筛选,可提高生态修复效率,为从根本上提升生态功能奠定基础,进而实现"绿水青山就是金山银山"的号召。

实施禁牧前后宁夏草地防风固沙的时空变化特征

为了给宁夏进一步制定草地生态恢复的综合决策提供参考,实现草地生态系统的可持续发展,基于气象、遥感等数据,利用修正风蚀方程模型(RWEQ)对宁夏禁牧前后31年草地防风固沙服务功能的时空变化及趋势进行定量评估。结果表明:1)禁牧前(1988-2003年)土壤风蚀模数平均值为5.59 kg·m^(−2);禁牧后(2003-2018年)平均值为1.45 kg·m^(−2)。土壤风蚀强度(共6级)为轻度侵蚀和微度侵蚀的区域面积在禁牧后增加了14281 km,比例增至73.52%,土壤风蚀强度降低。2)禁牧前防风固沙量平均值为25.49 kg·m^(−2);禁牧后平均值为14.3 kg·m^(−2)。禁牧后草地防风固沙量级别以“中”为主,面积增大了7382 km^(2),比例增至23.65%。3)1998-2018年宁夏草地防风固沙保有率呈增加态势,在73.2%~96.7%变化。禁牧前防风固沙功能保有率平均值为81.24%;禁牧后平均值为91.9%。禁牧后宁夏草地防风固沙服务能力明显提升,生态建设工程成效显著。因此,未来应加强分区治理,实施差异化方案。

2000—2015年锡林郭勒盟防风固沙服务功能变化驱动因素分析

防风固沙服务功能是干旱和半干旱地区生态系统提供的重要防护性功能,探索其时空演化及其驱动机制对于区域生态治理具有重要意义;但目前研究对其空间格局形成及演化过程中自然和人为因子的贡献及交互作用仍缺乏准确认知。以锡林郭勒盟为研究区,采用修正风蚀模型评估其2000—2015年防风固沙服务功能时空变化,应用地理探测器模型分析自然和人为因子对该区域防风固沙服务功能空间格局形成及演变过程中的贡献及交互作用。结果表明:(1)防风固沙服务功能空间分布差异显著,呈现为东南部温带落叶阔叶林、灌丛区域高,东北部草原草甸地区较高,西部荒漠区域低的分布格局;防风固沙服务功能转移以低功能区向中低功能区转移为主;防风固沙量总体上呈增加趋势,增加区域面积为115104 km^(2),减少区域面积为84756 km^(2)。(2)土壤类型在锡林郭勒盟防风固沙服务功能空间分布格局中发挥最重要的作用,其P_(D,SF)值最高且与其它因子具有显著性差异,植被类型、人工造林面积、牲畜数量、年均风速等因子对防风固沙量空间分布影响较强。(3)防风固沙服务功能变化区域的2000—2015年动态地理探测结果显示土壤类型、植被类型均具有较高的解释力且相对稳定,功能增强区域年均风速、降水量等气候因子的P_(D,SF)值呈现出减少区域,人为因子表现先增加后减少趋势,功能减弱区域变化趋势大体与之相反,探测因子之间交互作用显著。