塔中地区土壤风蚀的影响因子分析

以塔中地区为例,利用野外观测数据和通过对比分析,论述了气候、地表粗糙度(包括植被覆盖)以及地表土壤特性等因子对土壤风蚀的影响,并对这些影响因子进行了量化研究。结果表明:塔中地区的年平均风蚀气候因子指数C为28.3,从季节分布上来说,夏季最大为13.9,冬季最小仅为0.7,C值与风速有着密切的指数关系;塔中地区的地表粗糙度Z0平均为6.32×10-5m,地表粗糙度小,加重了该地区的土壤风蚀程度;塔中地区的土壤类型特点、地表土壤平均粒径小、缺乏植被覆盖以及地表土壤含水率低为该地区土壤风蚀的发生提供了良好的条件。塔中地区土壤风蚀的现状是该地区气候、地表粗糙度以及地表土壤特性等因子共同作用的结果。     

基于地理探测器的喀斯特不同地貌形态类型区土壤侵蚀定量归因

土壤侵蚀形成机制与影响因素识别是当前研究的核心与前沿议题,然而从多因素综合作用的角度进行定量归因仍需加强。以喀斯特典型峰丛洼地流域为研究区,基于GIS手段和RUSLE模型模拟土壤侵蚀,综合土地利用、坡度、降雨、高程、岩性、植被覆盖度等影响因子,应用地理探测器方法针对喀斯特不同地貌形态类型区进行土壤侵蚀的定量归因研究。结果表明,各影响因子对土壤侵蚀的解释力及因子间耦合作用程度在不同地貌形态类型区差异显著,其中土地利用和坡度是决定土壤侵蚀空间异质的主导因子,但在山地丘陵区,随着地形起伏度的升高,坡度的控制作用下降,即地理探测器q值表现为中海拔丘陵>小起伏中山>中起伏中山;生态探测器显示土地利用对土壤侵蚀的影响相比于其他因子有显著差异;双因子交互作用有助于增强对土壤侵蚀的解释力,土地利用与坡度的协同作用对土壤侵蚀的解释力达到70%以上;对于土壤侵蚀空间分布的差异性检验,风险探测器显示在小起伏中山、中起伏中山等地貌形态类型中,具有显著差异的影响因子分层组合数占比至少55%。因而,喀斯特地区土壤侵蚀的治理应综合考虑不同地貌形态类型区土壤侵蚀影响机制的空间异质性。     

喀斯特流域地貌类型对枯水径流的影响——以贵州省河流为例

影响流域的枯水径流及其变差系数的因素很多 ,如气候、岩性、地貌、植被、土壤等。本文借助于GIS软件和SPSS统计软件 ,对喀斯特流域地貌类型进行划分和数字化 ,并通过聚类分析把各流域按地貌类型的差异进行归类 ,研究不同地貌类型及其空间配置的差异与枯水径流特征值之间的相互关系 ,从而揭示地貌类型的差异对流域枯水的影响。     

城市地域地表温度-植被覆盖定量关系分析——以深圳市为例

地表温度-植被覆盖间的关系一直是城市热岛研究的热点之一,两者均为描述生态系统特征的重要参数。本文利用深圳市2004年的ETM+影像,基于遥感技术提取相关的下垫面类型、地表温度和植被覆盖等信息,探讨不同下垫面类型对地表温度-植被覆盖关系的影响,并结合分形维度计算方法,比较不同分辨率下地表温度、植被覆盖及其相关关系的变化。研究结果表明,植被覆盖程度与地表温度之间存在明显的负相关,并且在不同的植被覆盖程度下,地表温度-植被覆盖关系呈现分段线性关系。下垫面类型及其组合主要通过植被覆盖的分布对地表温度产生影响。而在不同空间分辨率下(30m至960m),地表温度和植被覆盖的空间变异程度均表现为先升后降,在120m的分辨率下,两者的相关程度达到最高。结果证实区域植被覆盖状况可直接影响辐射、热动力以及土壤水分等多种地表特征,从而导致地表温度分异等。     

基于TVDI的黄土高原地表干燥度与土地利用的关系研究

基于地表温度和植被指数的经验关系构建地表干燥度指数。该指数对Ts/NDVI特征空间的生态特征的解释,对土壤和作物的水分含量具有一定的指示意义。通过对地表干燥度进行分级,分析陕北黄土高原区地表含水状况的空间差异,进而结合该地区的主要土地利用类型,探讨各类型的干燥度情况,并对不同地表干燥度条件下各土地利用类型对地表水分的保持能力差异进行分析,结果表明,在该区相对湿润环境中,林地以及疏林地的水分保持能力优于农地和草地,但在干旱的环境下,草地则好于林地及疏林地。建议根据不同土地利用类型的保水能力,在湿润区域增加林地的面积比例,在偏湿润区域增加疏林地的面积,在干旱区域增加草地的比例,减少农地开垦。     

武汉市地表亮温与植被覆盖关系定量分析

利用2002年7月9日的ETM影像,提取武汉市的下垫面类型、地表亮温和植被覆盖度,探讨不同下垫面类型对地表亮温的影响;并采用分形维度计算方法, 研究代表样带的地表亮温和植被覆盖的分维值之间的相关性。结果表明:植被覆盖度越高,地表亮温越低。除水域外的下垫面类型中植被覆盖度与地表亮温存在显著的负相关,这种相关性高于地表亮温与NDVI之间的相关关系。对于样带的地表亮温和植被的分维值研究表明,亮温和植被覆盖度的分维值之间的相关系数高于亮温和NDVI的分维值之间的相关系数。     

中国中小河流气候和下垫面与产汇流过程关系研究

构建340个中小河流域80个气候和下垫面因子,探讨了水文模型模拟效率对环境因子的敏感性,分析了产汇流因子与环境因子的相互关系。结果如下:① 同类型气候和下垫面因子存在显著相关,不同类型环境因子相关系数相对较低;中国中小河流域大致可分为南方地区,北方地区和西北地区;② 将环境因子分类进行主成分分析的方差解释率显著增加,气候、植被和土地利用、土壤、地形的流域分类效果较好,地貌和地质、人类活动和流域形态的分类效果不理想;③ GR4J模型在中国河流的适用性良好,模型效率显著相关的因子主要集中在气候、植被和土壤,其中影响最大的气候和下垫面因子为干燥度、黏土含量和叶面积指数;④ 水文模型参数中,产流水库容量影响因素包括气候、地貌、土壤、地形、人类活动和流域形态;地下水交换系数影响因子为地貌和地质、地形、人类活动;汇流水库容量影响因子主要有植被、土壤、地貌和流域形态;单位线汇流时间的影响因素集中在气候、土壤和流域形态。     

珠三角地区地表温度与土地利用类型关系

随着城市化进程的加快,城市气候与环境问题日益显现,尤以城市热岛效应最为突出。通过监督分类方法对TM遥感影像进行了土地利用分类,并运用TM热红外波段线性拟合模型进行近地表气温反演,分析城市热岛的空间分布及地域性差异,以及与土地利用类型的关系。结果表明:珠三角地区近地表气温与土地利用类型紧密相关,城市建设区形成高温中心,是热岛的主要贡献因子,植被和水体则有明显的冷岛效应;研究区热岛具有区域性集中与分散分布的特点,且以区域性热岛为中心向周边扩展;分析热岛强度剖面线发现,由于地形、植被覆盖度等因素影响,研究区热岛强度的南北差异较大,而东西差异较小;热岛分布与土地利用类型分布格局较为一致,但也有分布不一致性的区域,表现为城市热岛向非城市建设用地扩展。     

基于地理探测器下的川西高原地表温度空间格局及影响因子分析——以西昌市为例

以西昌市为例，选取2010年和2015年 Landsat系列遥感影像，在“3S”技术的支持下，采用监督分类中的最大似然法，并结合Google Earth高分辨率影像和GPS野外实地验证数据获取西昌市2010年和2015年土地利用信息；再利用大气校正法反演获得西昌市2010年和2015年地表温度，并对反演结果中的高温异常区进行实地调研验证；最后，采用地理探测器定量分析了坡度、总辐射、坡向、海拔、年均降水量、年均气温、植被类型、土壤类型以及土地利用类型9个影响因子对地表温度影响的解释力。结果表明：（1）地表温度空间分布存在显著差异。（2）影响因子对地表温度的影响存在差异，其中海拔和年均气温对地表温度的影响较大，而总辐射影响最小。（3）不存在单一因素或是单一性质的因素影响地表温度。不同影响因子之间存在交互作用，对地表温度的影响是相互增强或非线性增强的。（4）部分影响因子对地表温度具有显著性差异影响，并且地表温度均值最大时，对应着影响因子不同的范围或类型。     

半干旱区典型工业城市热岛时空分布及演变特征——以包头市为例

基于2000 年、2008 年和2015 年landsat5 TM影像和Landsat8 OLI影像,以单窗算法反演地表温度,研究包头市区近15 a 的城市热岛时空分布及演变特征,并对下垫面土地利用/覆盖类型、 NDVI 与城市热岛的关系进行了定量分析。研究结论表明：包头城市热岛15 a 来呈逐步扩展趋势,且主要集中于裸地区、工矿区、商业和人口密集区三类区域,空间演变趋势与城市扩张格局呈现出高度的一致性;城市热岛效应强度增强,但2008-2015 年以来,市中心区高温区面积比重大大降低;下垫面土地利用/覆盖类型是影响城市热岛空间分布的重要因子,地表温度呈现出裸地>工矿用地>建设用地>城市绿地>农用地>水体的规律;地表温度与 NDVI 呈现显著的负相关关系,即植被指数越高,城市的地表温度越低。     

典型岩溶流域不同地貌类型景观结构分析——以云南小江流域为例

利用2003年小江流域的TM影像，结合实地调查，再根据流域地质分布和地貌发育情况，将流域地貌类型划分为岩溶地貌和非岩溶地貌两个一级类型景观，在此基础上，根据地貌发育程度结合高程情况，将岩溶区又划分为6个岩溶景观，非岩溶地貌分为两个二级类型景观。应用景观生态学原理，并通过Fragstats 3．3软件在流域尺度上计算了一些相关指标。结果表明：岩溶区的景观生态特征总体上体现了其生态环境的特殊性和脆弱性，地表水资源溃乏，土层薄、土壤资源零星分布且易流失，造成未利用地面积大，石漠化现象严重，土地利用程度低的特点。非岩溶区景观生态由于耕地和林地占绝对优势，石漠化面积少，香农多样性指数和均匀度低，景观的异质性较低，结构较为简单。     

桂西北喀斯特山区人口分布特征及其与自然因素的关系

选择第六次全国人口普查的最小行政单位——乡（镇）为基本单元,利用Lorenz曲线和空间相关分析方法分析桂西北喀斯特山区乡（镇）级尺度下的人口空间分布特征,运用地理探测器方法探测自然因素单独和叠加作用后对区域人口空间分布的影响强度。结果表明： 乡（镇）级研究尺度下的人口空间分布具有不均衡性特征,呈现一般显著正相关和一定的聚集性; 各自然因素空间分布对人口分布的影响呈现显著差异,研究区西北和中南部没有喀斯特分布的乡镇,人口密度随有利于人类居住因素的增加而增加,但平均人口密度仅79人/km ²。东部和南部有喀斯特分布的乡镇,人口密度与自然因素空间分布并非简单的增减关系,其随喀斯特分布面积的变化呈现起伏波动。 地理探测器的因子探测结果显示对人口空间分布的影响强度最大的为海拔高度,交互探测结果显示,任意两个自然因素叠加交互作用后的影响强度呈现非线性增强和双因子增强。可见,桂西北喀斯特山区与其他地区类似,海拔高度是影响人口空间分布的最主要因素之一,但喀斯特山区的河网密度及特有的地质地貌等因素对其人口的空间分布具有较强的催化作用,与其他因素叠加交互作用可进一步加强对人口分布的影响。     

基于允许流失量和正负地形源汇理论的喀斯特关键带土壤侵蚀研究

喀斯特地区下垫面的特殊复杂性使得地表发生显著坡面径流需要达到更大的降水累积阈值,碳酸盐岩岩石成土速率的缓慢和空间异质性导致喀斯特地区的土壤存量被严重高估和均一化等,因此,传统经典的土壤侵蚀模型在喀斯特地区难以适用。本文依据喀斯特关键带岩性的差异,确定其有效降水侵蚀阈值,并对降雨侵蚀力进行重新测算;根据碳酸盐岩化学成分的差异,计算其成土速率并作为土壤允许流失量;通过地貌—水文分析法提取喀斯特洼地空间分布信息,对喀斯特关键带土壤侵蚀算法进行多次改进和创新。结果显示：① 传统算法忽视了喀斯特关键带下垫面的特殊性,致使其平均降雨侵蚀力被高估47.35%,且喀斯特区域的平均降雨侵蚀力仅相当于非喀斯特区域的59.91%;② 传统算法可能将一些无土或少土可流区计算为土壤的高侵蚀量区,而连续性碳酸盐岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、碳酸盐岩与碎屑岩互层的土壤允许流失量仅分别为0.21 t ha^-1 yr^-1、1.2 t ha^-1 yr^-1、2.89 t ha^-1 yr^-1;③ 传统算法通常将有坡度和耕作的洼地视为土壤侵蚀的高发区,但其实际应是地表侵蚀的沉积区,喀斯特洼地在空间上的连续性与碳酸盐岩的分布区基本重合;④ 传统算法高估土壤侵蚀面积27.79%,土壤侵蚀量47.72%。总之,传统经典模型会大大高估喀斯特地区的土壤侵蚀量,因此,应该建立一种精确适用的模型。另外,由于喀斯特地区的成土速率慢而土层薄、总量少,土壤允许流失量远低于非喀斯特区域侵蚀标准,应制定适用于喀斯特地区的土壤侵蚀分类分级标准和风险评价方法。     

不同土地利用方式对岩溶作用的影响——以广西弄拉峰丛洼地岩溶系统为例

土地利用可使土壤理化性质产生一系列的变化,从而影响到岩溶作用的方向和强度。以广西马山县弄拉典型峰丛洼地区为例,通过野外溶蚀试片法探讨了不同土地利用方式对岩溶作用的影响。结果表明不同土地利用类型土下溶蚀量存在显著差异。林地与园地土下溶蚀量极大部分大于20 mg/a,明显高于灌丛地及 (休) 耕地 (多小于20 mg/a)。总体上,溶蚀量从大到小依次为园地、林地、耕地、休耕地与灌丛。其中至少有两个主要控制因素：土壤有机质和土壤CO₂：林地和园地土下溶蚀作用主要受前者控制,土壤有机质含量越高、pH越低,土下溶蚀量越大。在耕地与灌丛条件下由于土壤有机质含量较低,土下溶蚀量主要受土壤CO₂控制。     

基于GIS与地理探测器的岩溶槽谷石漠化空间分布及驱动因素分析

岩溶区土地石漠化已成为中国西部继沙漠化和水土流失后的第三大生态问题,近年来岩溶槽谷区石漠化表现出增加趋势。通过获取槽谷区石漠化、岩性、坡度、海拔、降雨量、土地利用、人口密度和第一产业生产总值等数据,利用GIS空间分析功能和地理探测器模型,探讨了岩溶槽谷区石漠化空间分布特征及驱动因子。主要结论为：① 岩溶槽谷区总石漠化面积为21323.7 km ²,占研究区土地面积的8.3%,其中轻度、中度和重度石漠化面积分别是11894.8 km ²、8615.8 km ²和813.1 km ²,分别占石漠化面积的55.8%、40.4%和3.8%;② 从石漠化的空间分布来看,槽谷区石漠化主要发生在连续性灰岩中,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的22.1%、22.4%和1.9%;槽谷区石漠化主要发生在15°~25°的坡度范围,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的27.1%、18.2%和2.3%;从海拔来看,主要分布于400~800 m范围内,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的24.9%、18.4%和0.2%;从土地利用类型来看,主要发生于山地旱地中;从人口密度来看,集中分布于100~200人/km ²中;从第一产业生产总值来看,集中分布于25亿~50亿元中;③ 地理探测器的因子探测器揭示了岩性（q = 0.58）、土地利用（q = 0.48）和坡度（q = 0.42）3个因子是槽谷区石漠化形成的主要驱动因子,交互式探测器进一步揭示了岩性与土地利用类型（q = 0.85）、坡度与土地利用类型的组合（q = 0.75）共同驱动槽谷区石漠化的形成。     

喀斯特和非喀斯特区农业景观格局变化及生态 系统服务价值变化对比——以广西全州县为例

选取广西壮族自治区典型喀斯特丘陵盆地——全州县为研究区,根据景观格局和生态系统服务价值相关理论,采用2005、2010和2015年TM遥感影像的解译结果及社会经济统计数据,借助ArcGIS和Fragstats软件,对比分析了2005―2015年全州县喀斯特区和非喀斯特区的农业景观格局和生态系统服务价值变化,结果显示：1）2005―2015年间全州县农业景观格局发生明显变化,但喀斯特区和非喀斯特区优势景观类型均未发生变化。2）10年间农业景观用地面积喀斯特区减少了472.23 hm2,非喀斯特区减少了476.28 hm2,但喀斯特区的减少率高于非喀斯特区;喀斯特区比非喀斯特区景观更加破碎,斑块形状更加分散、复杂,景观异质程度更高。3）研究期内喀斯特区生态系统服务价值减少0.01亿元,非喀斯特区生态系统服务价值增加0.04亿元。其中,有林地的减少对2个区域生态系统服务价值减少的贡献率均为最大,喀斯特区达到78%,非喀斯特区达到83%,水域景观的增加导致2个区域生态系统服务价值增加。     

基于RS和GIS的喀斯特山区景观生态格局

喀斯特地区生态脆弱性特征受各种自然和人为因素综合作用的影响。本文选取桂西南典型喀斯特山区，集成GIS和RS技术提取景观生态格局信息，运用景观生态学的基本理论和方法，在FRAGSTATS*ARC软件支持下，以分维数、形状指数、景观优势度、景观破碎度和相邻指数等景观格局指标，对该区脆弱生态环境的景观格局进行定量分析。结果表明石漠斑块已经占据景观的主导地位，景观格局呈现明显的破碎现象，必须采取综合措施进行生态重建。     

基于SWAT模型模拟乌江三岔河生态系统产流服务及其空间变异

产流是生态系统水源涵养服务的重要内容,也是保水固土等服务的关键驱动。脆弱的喀斯特生态系统叠加人类活动的影响引起生态退化,在此背景下亟需深刻理解喀斯特地区产流服务空间格局及其影响因子。选择典型的喀斯特峰丛洼地流域,基于率定校准的SWAT水文模型,对喀斯特流域产流服务（包括地表、地下以及总径流量）进行模拟,并结合空间梯度分析和局部回归模型,剖析不同服务变量的空间变异特征。结果表明：研究区产流量空间分异规律明显,总径流系数约为70.0%;地表径流整体处于较低水平,地下径流量丰富（约为地表径流量的2~3倍）。地形因子对喀斯特流域产流服务具有宏观控制作用,随海拔和坡度升高,总径流量、地下径流量显著增加;植被分布特征对地表径流有重要影响,在上游林地和下游园地分布区存在空间差异,在植被因素的影响下随坡度的增加呈现转折性的变化趋势。此外,空间叠加分析表明林地总径流及地下径流最大：一方面是由于森林生态系统更强的土壤水分涵养能力以及水分快速入渗的地质背景特征;另一方面反映了地表覆盖与地形特征的复合效应,即林地大多分布在相对海拔和坡度较大之处。本文有助于推进喀斯特生态系统服务研究领域的发展与创新,并为生态恢复建设提供科技支撑。