基于景观格局定量分析的流域治理——以文峪河流域为例

以航片、森林资源调查资料和林相图为基础资料,在地理信息系统软件及数据库管理系统的支持下,应用景观多样性指数、景观要素优势度指数、类斑形状指数、景观要素斑块分数维等景观格局分析指标,对流域景观空间总体分布、景观组成结构、景观要素斑块形状特征进行分析,揭示了山西文峪河流域植被景观的总体格局。基于分析成果,针对目前文峪河流域植被景观格局存在的问题,建议在今后的流域管理和建设中应开展的工作,即上游及中高海拔带重点进行寒温性针叶林保护;中下游山地积极增加阔叶林,营造混交林;河谷重点开展河岸植被和河岸林规划设计和建设。

关帝山林区文峪河流域植被景观空间格局研究

以全流域航片、森林经理调查资料和林相图为基础资料,在地理信息系统软件及数据库管理系统的支持下,应用景观多样性指数、景观要素优势度指数、类斑形状指数、景观要素斑块分维数等景观格局分析指标,对流域景观空间总体分布、景观组成结构、景观要素斑块形状特征进行了分析。通过分析,揭示了文峪河流域植被景观的总体格局,分析了流域景观格局的空间变化规律,特别是植被景观沿河流上中下游纵向梯度分布格局和河岸带横向距离梯度分布格局,初步总结了目前文峪河流域植被景观格局存在的问题。基于景观格局分析成果,针对流域森林景观保护和建设中应重点开展的工作,提出了流域景观建设和保护的总体设想,即上游及中高海拔带重点进行寒温性针叶林保护;中下游山地积极增加阔叶林,营造混交林;河谷重点开展河岸植被和河岸林规划设计和建设。

文峪河流域河岸带植被景观格局分析与规划

以山西吕梁文峪河流域地形图、航片等为基础资料,借助Geoway软件及Visual FoxPro与Microsoft Excel对数据进行处理、转化.选取斑块面积指数、标准差、变动系数、多样性指数、优势度等景观指数对流域总体景观格局进行分析.结果表明,林地和灌草丛对整个流域河岸带植被景观起绝对控制作用,占相当比重的耕地是流域治理中不容忽视的类型;小规模分散分布的村庄是引起流域河岸带景观破碎化的主要原因;水面、草甸等类型对维护河岸带景观多样性有着重要意义.藉此,提出了流域分段治理的规划设计,即在流域上游段,以自然演替优先,辅以人工管理;在中游段,封育管建并重,人为促进更新;在人为干扰严重的下游段,以人工建设为主进行河岸带生态恢复重建.

文峪河流域土地利用/覆被变化及其驱动力分析

土地利用/覆被变化对于区域的自然、经济和生态发展有着深刻的影响,土地变化驱动力研究是土地利用/覆被变化的核心问题之一。为了探讨中西部小流域的土地覆被变化特征及其驱动因子组成与驱动方式,以山西省文峪河流域为研究对象,基于RS与GIS平台,分析流域2000—2018年土地利用/覆被变化情况;利用马尔柯夫模型预测未来土地利用结构;选取自然因子、区位建设因子、社会经济因子,利用Logistic回归的建模方法分析流域的土地利用/覆被驱动力。结果表明,流域整体耕地、林地、草地面积有所减少,水域、建设用地、其他用地类型面积增加,不同地类的变化速度、土地转移情况不同,流域整体土地变化速度较快,利用程度提高,有序化程度下降,均匀度增加。预测结果显示,耕地、林地、草地、其他用地面积下降,水域、建设用地面积增加,除耕地、建设用地外,其余地类面积变化较小。自然因子、区位建设因子和社会经济因子对研究区土地利用/覆被变化都具有显著的驱动作用。流域的土地利用/覆被在过去18年间经历了快速、复杂的变化,自然因子对土地变化具有基础性、长远性的影响,短时间尺度上区位建设因子与社会经济因子是影响土地变化的主要驱动力量。

文峪河流域景观安全格局构建与健康度评价

选取文峪河流域为研究对象,利用GIS等软件综合自然、社会评价因子,从多个角度构建流域景观安全格局,分析流域景观安全格局的结构特征、转移动态、空间分布以及景观安全指数与人口密度、经济总量、生态系统服务的相关性;利用Linkage Mapper软件分析景观源与生态廊道的重要性,从多角度、多因子构建流域健康度评价体系,并分析流域健康格局的结构特征、转移动态、梯度分布、驱动机制,以及健康指数与人口密度、经济总量、生态系统服务的相关关系。研究结果表明,文峪河流域景观安全格局结构特征及转移动态变化复杂,流域景观安全格局结构整体向好,景观安全指数与经济总量、人口密度、生态系统服务之间存在密切的相关关系,不同景观源与生态廊道的生态重要性不同,提出“一带三区三轴多点”的生态框架对景观格局进行优化;文峪河流域健康格局结构特征及转移动态变化复杂,流域健康格局结构向好,城区与林区的健康度梯度不同,健康指数与经济总量、人口密度、生态系统服务之间存在密切的相关关系,不同驱动因子对健康度的驱动作用不同。流域景观安全区面积与景观健康区面积的增加已趋于饱和,应加强对流域的研究与保护,促进流域的可持续发展。

明代文峪河流域旱灾探析

通过对历史资料的整理统计,利用数学分析方法对明代文峪河流域的旱灾频次、等级序列特点、年际和季节变化以及成因进行了研究分析。结果表明:文峪河流域在明代共发生了55次旱灾,平均约5a一次;旱灾等级以Ⅱ级为主,计22次,占旱灾总数的40%;I级旱灾11次,占旱灾总数的20%;Ⅲ级旱灾10次,占18.2%;Ⅳ级旱灾12次,占21.8%。Ⅱ级以上旱灾比例达80%,远超旱灾总数的一半,明代本流域旱灾受灾程度严重。明早期旱灾数量少且较轻;中、晚期旱灾开始迅速增加且灾情较重。旱灾发生季节最多的是全年大旱和春旱,全年大旱在明晚期尤为多发。该区明代发生的全年或跨年大旱与特大旱灾指示当时年降水量应少于300mm。16世纪后气候的持续干冷化造成的年降水量明显减少是该流域旱灾频发、灾情严重的主要因子,而人口增加、对土地资源的无度索求、对水资源、植被的无节制索取对旱灾多发起到了加剧效应。

文峪河流域景观宜居度评价及景观动态预测

以中西部典型小流域文峪河流域为研究对象,基于GIS、ENVI等技术平台,选择地形、气候等多个影响因子,运用层次分析法进行多因子加权叠加,对2000—2018年文峪河流域宜居度进行评价,利用数据拟合分析研究宜居度格局的驱动机制;基于CA-Markov模型对流域景观进行预测,得出2020—2040年景观预测图像,分析文峪河流域未来20年景观格局结构、转移及动态特征。结果显示:①流域整体宜居面积增加,不同宜居等级存在复杂转化;宜居度与人口密度呈显著正相关关系;宜居度存在较高的空间自相关性;不同驱动因子对宜居度的驱动作用大小不同。②未来20年流域不同景观类型结构、转移及速度变化各有其特征;至2040年流域景观规则度无显著变化,景观破碎化程度增加,景观连通性下降,景观多样性、均匀度增加,核心面积趋于稳定。流域宜居面积发展已饱和,流域景观动态变化复杂,应加强对流域景观的规划与调控。

文峪河流域景观格局动态及其驱动力分析

以文峪河流域为研究对象,分析流域2000—2018年景观格局数量动态的面积、转移及速度特征。从斑块类型尺度与景观尺度2个层面选取景观指数分析流域近18年的景观格局动态,并在流域尺度上沿城市—林区梯度线分析沿线景观格局指数的梯度分布,基于数量统计模型对景观格局动态驱动力进行研究。结果表明,流域耕地、林地、草地面积有所减少,向其余地类支出面积,水域、建设用地、未利用地面积增加,向其余地类吸收面积,不同地类土地转移、变化速度情况不同。不同景观类型的格局动态不同,流域整体景观破碎化程度增加,连通性下降、景观规则度下降、景观核心面积下降,不同景观指数的梯度分布特征不同。自然驱动因子、社会驱动因子对流域景观格局变化均具有驱动作用,文峪河流域的景观动态在过去18年间经历了快速、复杂的变化,社会经济驱动因子是景观格局演变的主要驱动力量,经济与人口发展、产业结构及工业化进程是文峪河流域景观格局演变的重要驱动力量。

文峪河流域水利工程联合调度和管理初探

近年来,我国在各大流域上大规模开展梯级水电站水库群建设,进行水库联合调度和管理尤为重要,可以控制风险,获取整体最优收益,从而实现流域水资源的优化配置。本文以文峪河流域上游柏叶口水库、文峪河水库及在建的龙门供水工程三处水利工程为基础,详细介绍了联合调度具体措施,并提出了建设性建议,意在为后期流域内水资源统一调度及管理提供参考。

文峪河流域河流湖泊的历史变迁探微

环境史的研究对于今天保护环境,以求人与自然和谐相处有着积极的作用,文峪河作为汾河的第一大支流,是吕梁平川人民的母亲河,对于人民的生产生活起着至关重要的作用,文峪河的河湖变迁除了自然地质、气候等因素的影响外,更多的是人为的原因导致的,人类不合理的土地利用方式加剧了文峪河河湖的衰退,有的甚至消亡,该文通过对文峪河中下游河湖变迁的研究,探究其消亡的原因,以此来警醒人们应该合理利用该流域的水资源,争取以后的可持续发展。

文峪河流域森林水文与土壤抗冲性研究

山西省文峪河流域分布有省内森林面积最大、林相较为整齐的次生林,地区生态环境较好。本文以森林水文为切入点,通过野外调查和实验研究,结合室内化验和分析,探究文峪河流域内不同林分的森林水文效应以及对土壤的改良作用,以期为山西省加快生态重建、水资源合理利用提供一定的帮助。

近代山西文峪河流域旱涝灾害研究

文峪河流域是吕梁平川四县人民的母亲河,给当地人民带来丰收和富庶,同时也是一条水旱灾害频发的河流,造成"赤地千里、庐舍漂没、路有饿殍"的惨景,给两岸先民带来巨大损失。通过对地方志等资料的整理统计发现,近代以来该流域内旱涝灾害的记载颇多并且具有持续时间长、间隔时间短、交替发生的特点,造成流域内劳动力锐减、农业生产下降、灾后重建困难等消极影响。从诸多自然因子、人类活动方面思考造成该流域内自然灾害频发的原因,可以对当代减灾、防灾工作提供历史参考。

山西文峪河流域不同河岸林中伴人植物的组分与数量分析

以文峪河河岸林为研究对象,对不同河岸林中伴人植物的组分与数量进行了生态种组划分,分析了河岸林群落各生态种组之间的生态演替功能差异,阐明了河岸林群落空间分布的环境,揭示了伴人植物的组分与数量对文峪河河岸林生态状况的影响。

关帝山文峪河流域上游河岸林生物多样性垂直分布格局研究

笔者通过测算丰富度指数、均匀度指数和多样性指数,分析了关帝山文峪河流域上游河岸林不同群落类型的生物多样性垂直分布,得出3种指数随海拔的垂直变化皆有一致的表现,即生物多样性在中等海拔处达到最大,符合"中间膨胀"规律(mid-altitude bulge),也就是在中度海拔处生物多样性最高,这是群落物种组成和人为干扰双重作用的结果。

山西文峪河流域不同河岸林中伴人植物的组分与数量分析

以文峪河河岸林为研究对象，通过对不同河岸林中伴人植物的组分与数量进行生态种组划分，分析了河岸林群落建群种各生态种组之间的生态演替功能差异，阐明了河岸林群落空间分布的环境，揭示了伴人植物的组分与数量对文峪河河岸林的生态状况的影响。

文峪河上游河岸林群落类型及其生态适应性

以文峪河上游河岸林为研究对象,采用TWINSPAN法对研究地区河岸林进行群落分类,对各群落类型特征进行分析。在提出河岸林群落生态功能适应性指标的基础上,对研究地区河岸林群落进行生态功能适应性分组。通过研究,文峪河上游河岸林可划分为阔叶混交林、华北落叶松阔叶混交林、云杉落叶松混交林、云杉阔叶混交林、阔针混交林、油松阔叶混交林、青杨林、沙棘灌丛和柳树灌丛等9个群落类型,但群落类型之间的分异性总体表现不高,且表现出突出的多样性特征;群落乔木层和灌木层的物种组成复杂,草本层多为一些耐干扰种和耐水湿种,总体上越远离河岸,高地群落中的物种比例越高,表现出高地森林与河流之间生态过渡带的典型特点和河岸带生态环境的高度异质性;根据本文构建的群落的生态功能适应性指标,研究地区9个河岸林群落类型可以划分为强入侵性功能组、中等入侵性功能组、弱入侵性功能组和高逃避性功能组等4个生态适应性功能组,不同生态适应性功能组的群落中,乔木层和灌木层的主要物种具有明显不同的生态对策,而草本层物种的差异不明显。

文峪河上游河岸林群落环境梯度格局和演替过程

以文峪河上游河岸林为研究对象,通过对群落建群种的DCA排序和物种关联分析进行生态种组划分,阐明了河岸林群落建群种各生态种组之间的生态演替功能差异,结合对样地和生态适应性功能组的DCA排序结果,分析了河岸林群落空间分布的环境梯度格局及其影响因素,基于以上分析,构建了研究地区河岸林群落演替过程,揭示了环境梯度格局对河岸林群落演替的控制作用。通过研究,文峪河上游河岸林群落生态适应性功能组比群落在排序空间上具有更好的分异性,采用生态适应性功能组更有利于分析群落的时空关系;研究地区河岸林群落9个建群种划分为阳性喜湿先锋型、阳性中生演替型、耐阴喜湿演替后期型和阳性中生逃避型4个生态种组;研究地区海拔梯度、河岸带坡度和河谷型共同决定了河岸林群落的分布格局,河岸带坡度和河谷型实际反映的是河岸带水文状况对河岸林群落时空格局的控制作用;根据生态适应性功能组和生态种组构建了研究地区河岸林群落演替模型,不同的海拔及其相应的河谷型具有明显不同的演替过程。

文峪河上游河岸林的演替分析与预测

以文峪河上游河岸林为研究对象,利用空间代替时间的方法,通过静态演替分析法结合Markov模型对群落的演替趋势和过程进行了研究。根据群落顶极适应值多重比较结果,结合优势树种的生物学和生态学特性,将13个群落区分成4个演替阶段,群落演替梯度分析结果与之吻合,处于同一演替阶段及相邻演替阶段的群落相似性较高,综合上述结果,构建本区河岸林群落的演替系列为:Ⅰ阔叶林阶段(群落PCS和CPM)→Ⅱ阔针混交林阶段(群落CPP、CMM和CPW)→Ⅲ针阔混交林阶段(群落PRL、PCP、MCP、PRM和PRW)→Ⅳ针叶林阶段(群落PWS);青杨辽东栎混交林(PCL)和油松白桦混交林(TPM)与其它群落相关性不强,属于低山森林演替系列。Markov模型预测杨桦落叶松混交林(CPP)和杨桦云杉混交林(CMM、CPW)的演替方向为云杉林,进一步验证了所构建群落演替系列的正确性,同时细化了群落的演替过程。

文峪河上游河岸带及其毗邻高地植物群落物种研究

本文以文峪河上游干流3个河段两侧9个河岸带样地及其毗邻高地12个样地的调查资料为基础,用DCA排序法及Margalef物种丰富度指数研究了各类群落物种分布格局及丰富度,结果显示:①河岸带植被存在从源头到下游的纵向格局和从河边到高地的侧向格局,其中纵向格局主要与海拔变化带来气候、土壤等因素的梯度分布有关,侧向格局是相对河流距离、相对河面高度、土壤湿度和养分梯度等因子的综合反映。②DCA排序不仅适合较大尺度下群落生境差异的分析,也适合很小范围内群落生境差异的分析,排序轴可以用海拔、相对河面位置和相对河面距离等因素来解释;③高地群落比河岸带群落在乔木层和草本层有更高的物种丰富度,在灌木层则较低,具体到每个河段情况又有所差异,不能确定河岸带群落就一定比高地群落有更高的物种丰富度。④适当的干扰可以提高群落某些层次的物种丰富度,干扰过度会降低群落某些层次的物种丰富度。

三种主要森林类型枯落物水文效应研究

江河中上游森林水文研究是国内外研究的热点领域。选取关帝山林区腹地的文峪河流域,通过野外和室内实验相结合,运用数理统计方法,研究了该流域三种主要森林类型枯落物的水文效应。结果表明:不同森林类型下的枯落物量存在较大差异,油松、华北落叶松和辽东栎枯落物的现存量分别为18.62 t/hm2、16.29 t/hm2、11.06 t/hm2,其中未分解层的枯落物量大于半分解层的枯落物量。三种林分的枯落物持水量也不同,油松、华北落叶松和辽东栎枯落物的持水量分别为:5.62 mm、5.08 mm、3.73 mm。