近20年来巢湖流域景观生态风险评估与时空演化机制

基于1995、2005、2013年3期Landsat TM/ETM+遥感影像及DEM,应用GIS方法开展巢湖流域景观格局特征分析及生态风险网格化定量评估.研究表明:(1)近20年来,巢湖流域景观格局特征变化明显,表现为建设用地景观破碎度、分离度均呈先下降后上升趋势;农地、林地与水体景观破碎度、分离度均呈上升趋势.(2)生态风险时序分析表明,19952013年,巢湖流域低、较低和中等级生态风险区域面积在逐渐缩小,而较高和高等级生态风险区域范围在不断蔓延.近20年来,巢湖流域生态风险主要由低级向高级转化,面积达6025 km2,是由高级向低级转化面积的2.30倍.(3)生态风险时空演化机制分析表明,巢湖流域生态风险变化区域主要集中在北、西南和东南部,具有明显的阶段性和区域性.近20年来,巢湖流域经历了快速的城市化、工业化以及受到行政区划调整的政策影响,高强度土地利用模式及县域经济活力的释放叠加于本身脆弱的流域生态条件,对景观生态系统造成的强烈干扰促进流域生态风险整体有恶化趋势,需重点加强中级以上生态风险区域的生态保护与建设工作.因此,生态风险演化趋势体现了该流域自然特点和区域社会经济发展对景观生态系统干扰的压力响应.     

近30年长江下游升金湖湿地不同季节景观生态风险时空分析

以安徽省升金湖湿地为研究对象,使用1989年、1996年、2003年、2010年和2017年四季Landsat系列遥感数据,构建景观生态风险评价模型,计算不同季节景观生态风险指数,分析风险空间分布及其变化特征,并使用Pearson相关系数分析季节间、季节与年度间景观生态风险相关性.结果显示:(1)不同季节景观生态风险指数有显著差异,生态风险从高到低依次为夏季、冬季、秋季和春季,夏、冬季风险指数平均高出春、秋季37.03%.(2) 1989—2017年升金湖湿地景观生态风险指数明显增加,湖区内泥滩、草滩等重要景观类型极易受人类活动影响,逐渐由中风险、较高风险区转变成较高风险、高风险区,且人造表面与草滩面积与较高风险和高风险区面积呈现出一定的协同变化特征.总体上,升金湖湿地以较低景观生态风险和中景观生态风险为主,较高景观生态风险与高景观生态风险主要位于上、下湖区.(3)季节间景观生态风险相关性最高的为秋季与冬季;年度生态风险与冬季生态风险高度相关.因此,近30年升金湖不同季节湿地景观生态风险时空演变趋势体现了该湿地景观格局变化对景观生态系统干扰的压力响应,且秋季与冬季湖区湿地需引起高度重视.     

1974-2017年洪湖湿地自然保护区景观格局演变及驱动力分析

利用Landsat系列遥感影像数据（1974、1979、1984、1990、1996、2001、2006、2009、2014和2017年）解译得到的土地利用/土地覆盖变化（LUCC）结合研究区44年的气温、降水量、水位等气象水文数据,构建LUCC经验统计模型和计算景观格局指数,探讨1974-2017年洪湖国家级自然保护区景观格局变化的主要驱动因素.研究结果表明：土地利用强度指数由1974年的207增加到2017年的249.36,人类开发利用湖滨带的程度增强,到2017年约有30%的自然湿地转化为坑塘、农田和滩地及建设用地.不同地表覆盖类型的景观格局指数均发生了较大变化,2000年以后湖滨带逐渐形成了以养殖为主的低矮围景观.总体上景观趋于破碎化、连通性降低、稳定性变弱.洪湖湿地自然保护区土地利用强度指数与景观格局综合指数呈较显著的正相关,两者的相关系数为0.84,土地利用强度增加则景观更加破碎、斑块之间的连接程度减弱、区域的景观聚集度下降和景观异质性增加.总体而言,洪湖湿地自然保护区受人为干扰影响明显,开展封湖育草自然恢复与建立植被恢复示范区相结合,构建自湖滨至湖心的梯度变化完整的湿生植被-挺水植被-漂浮植被-浮叶植被-沉水植被的水生植物群落,退耕还草、退垸还湖、修复湖滨带植被,大幅度提高洪湖的自净能力,增加其水生植物多样性,实现湿地的有效修复,改善其结构和功能,维系洪湖湿地生态系统的平衡.     

三工河流域绿洲时空变异及其稳定性研究

根据三工河流域1978, 1987年的航片和1998年TM影像以及气象水文观测资料, 利用GIS, RS和景观生态学的理论与方法, 从绿洲土地覆被、景观格局变化和绿洲冷岛效应, 研究了冲洪积扇-冲积平原型绿洲时空变异和稳定性.结果表明: (1) 流域绿洲上部、中部和下部土地覆被变化的幅度大且速度很快, 并且存在明显的空间变异性; (2) 1978~1987年期间, 绿洲景观的多样性和异质性增加, 绿洲景观稳定性降低, 而1987年后, 绿洲景观的多样性降低, 绿洲景观稳定性提高; (3) 60年代以来, 三工河绿洲的冷岛效应逐步加强, 从气候角度来说, 绿洲稳定性显著提高.     

近40年台特玛-康拉克湖泊群水域变化遥感监测

车尔臣河下游自1989年改道以来,河道北边形成若干小湖,使台特玛湖-康拉克地区的水域格局发生了很大变化.干涸30多年的台特玛湖,随着自2000年起塔里木河下游应急生态输水工程的实施开始形成大片水域,且水域面积呈扩大趋势.2002年车尔臣河改道结束后康拉克地区的湖泊格局基本形成,而台特玛湖地区的水域则继续大幅变化.本文在1972-2012年102期遥感影像及其相关辅助数据基础上进行各项定量分析,详细描述台特玛湖-康拉克地区的水域变化过程,总结变化趋势,试图找出变化主导因素.笔者认为台特玛湖-康拉克地区的湖泊水域景观格局变化自1970s-2000年主要受车尔臣河径流量年际变化的控制,而21世纪以来则主要受塔里木河下游应急生态输水工程措施的影响.     

额济纳荒漠河岸林分布格局对水文过程响应

根据2001年TM影像及多年水文资料, 基于景观生态学的理论和方法, 利用GIS、RS技术, 研究了额济纳荒漠河岸林格局对水文过程的响应, 结果表明:相对林地面积在绿洲范围内的分布基本均衡, 但退化林地从西向东呈增加趋势; 在斑块尺度额济纳荒漠河岸林目前处于全面退化过程之中; 斑块数量不仅受水文过程的影响, 而且还受到种植业等生产活动影响. 绿洲植被的退化趋势是从下游开始恶化, 逐渐向上游推进; 受河流形状与来水量减少影响, 末端景观破碎化更加明显. 近10年来地表水文过程对额济纳荒漠河岸林地下水文过程的影响很小, 在平行河道方向上, 随地下水埋深增加, 退化林地在斑块尺度上呈增加趋势; 在垂直河道方向上, 随地下水埋深增加, 林地和退化林地平均斑块面积呈减少趋势.     

水位波动对长江中下游湖泊湖滨带底质环境的影响

以长江中下游湖泊为对象,研究了水位波动对湖滨带底质环境的影响.结果表明,底质环境参数沿高程梯度变化明显.底质含水率沿高程梯度增加而减小,pH值沿高程梯度变化不大,有机质、总氮和总磷沿高程梯度呈先增大后减小的趋势.底质环境参数的季节变化也较大.分析表明,水位波动幅度、淹没深度、高水位持续时间等对湖滨带底质环境有较大影响.在中等波动幅度下,底质参数沿高程的变异系数最大,表明此时湖滨带底质异质性较高.夏季湖滨带淹没时间越长、淹没深度越大,底质养分流失越快.高水位持续时间越长,底质pH值变化就越大、营养盐流失越快.本研究结果可为湖滨带生态修复及管理提供依据.     

基于遥感影像的区域景观格局分析

以资源丰富的南京市浦口区35个村庄为研究对象,基于遥感影像、地理信息技术以及景观生态学理论,分析并揭示区域景观格局演变特征.结合浦口区分村域的景观资源利用指数、资源利用类型指数、居民聚集指数以及产业结构指数构建乡村发展模式.研究结果表明:浦口区域乡村景观格局的变化特征较为明显,呈现出CL景观的快速缩减;研究区的景观格局在人类活动作用下,斑块聚集度增强,多样性指数及均匀度指数均为持续上升,各个景观类型在研究区域表现趋于稳定;最后,根据村域指数分布结果和区域景观资源分布情况,提出生态有机农业型、生态休闲旅游型、生态科学技术型3种发展模式,为促进区域乡村可持续发展提供了科学依据,同时对我国乡村规划建设具有重要的理论意义.     

澜沧江流域糯扎渡水库消落带植被的物种组成、空间分布特征及地形解释

澜沧江最大梯级水库——糯扎渡水库运行之后,消落带许多原有植被物种被淹消亡,造成大面积次生裸地以及严重水土流失现象.消落带植被亟待生态修复,但缺乏基本数据支撑和参考.2020年7月,基于轻型无人机支持下的3S技术,结合现场调研,采用神经网络模型、空间叠加分析、景观格局指数以及典型相关性分析等方法,提取了糯扎渡水库典型消落带植被分类图及地形数据,定量分析了研究区本土物种组成、面积、覆盖率、分布特征、景观空间格局及地形解释.结果显示,研究区消落带植被覆盖率达74.13%,涵盖18种植物,物种数量仅占蓄水前的18.9%,原生植物仅剩飞机草（Chromolaena odorata）存活,物种组成趋于简单,以一年生草本和多年生草本为主,分别占比55.56%、33.33%,菊科占据优势,苍耳（Xanthium sibiricum）、狗牙根（Cynodon dactylon）、牛筋草（Eleusine indica）和藿香蓟（Ageratum conyzoides）为主要优势物种,分别占比47.41%、29.39%、9.37%和4.56%,可作为生态修复备选物种.地形因子对消落带植被影响大小：高程>地表起伏度>水体距离>坡度>地形湿度指数>坡向.研究区优势植物均呈聚集分布,消落带中下部、上部分别以苍耳和狗牙根斑块为主导,苍耳和狗牙根在斑块优势度、连通性以及形状复杂性方面均远大于牛筋草和藿香蓟,表现出了较强的生存潜力.苍耳在地表起伏度0~1.26 m区段覆盖良好,狗牙根、牛筋草在地表起伏度0.78~2.07 m区段覆盖良好,当地表起伏度>2.07 m,植被生长困难.植被景观格局的破碎化程度、斑块形状复杂性分别与地表起伏度呈正相关、负相关,即地表起伏度越大导致植被景观格局越破碎和斑块形状越简单,进而导致种群生存力减弱.     

基于生境-生物一体化视角的鄱阳湖草洲景观连通度研究

分析景观连通度动态变化特征是研究景观生态过程的重要途径,也是维持区域生物多样性的重要手段。本文以鄱阳湖草洲为研究对象,立足于影响景观连通度的生境（水位变化）与生物（物种扩散）一体化视角,在识别不同水位梯度下草洲生境范围和斑块组成的基础上,利用景观格局指数分析不同水位梯度下草洲景观结构连通度的变化特征,通过基于图论的景观连通度方法对草洲景观功能连通度分别进行不同水位梯度和不同扩散距离下的情景模拟,并剖析景观结构连通度与功能连通度的相关关系。结果表明：（1）鄱阳湖草洲呈现“水落滩出、水进草退”的景观特征,草洲生境同时面临水体的淹没效应和分割效应。随着水位的增加,草洲分布范围不断缩小,大斑块破碎与小斑块消失并存。（2）从水位变化过程来看,随着水位的增加,草洲斑块的面积不断萎缩、形状趋于简单、密度减小、破碎化程度加剧,草洲景观结构连通度下降。此外,随着水位的增加,草洲斑块在生态功能上的链接数减少、难以连接的独立组分增加、连接的可能性降低,草洲景观功能连通度降低。（3）从物种扩散过程来看,物种扩散距离对草洲景观功能连通度具有绝对正向作用,随着扩散距离的增加,草洲景观功能连通度显著增大。（4）相关...     

柴达木盆地四盐湖卤水锂资源形成的水文地球化学条件

柴达木盆地盐湖锂资源占我国卤水锂资源总量的80%,主要集中分布在别勒滩、一里平、东台吉乃尔和西台吉乃尔等四个盐湖.1980s之前对其形成的认识见解各异.针对研究现状,侧重区内卤水锂矿床成因的研究结果显示:所有地表卤水中Li+含量的高低受控于汇入河水的Li+含量,同时又与相关地下卤水的Li+含量全部呈正相关.这充分说明卤水锂矿床的形成与否受河源主控由来已久.按实测洪水河-那陵格勒河水径流量及其Li+含量推算,经蒸发浓集作用形成别勒滩等四盐湖已探明的锂资源量只需数千年.洪水河流域的热泉水与新生代火山活动及昆南深断裂有关,很可能是盐湖卤水锂矿床的主要物质来源.水系下游河道的变迁决定了锂资源量在四盐湖中的比例分配.     

Effect of climate and land use change in Ebinur Lake Basin during the past five decades on hydrology and water resources

Remote-sensing images of Ebinur Lake Basin including six years (1960, 1972, 1990, 2000, 2005 and 2010) were interpreted through RS and GIS. Land use changes in Ebinur Lake Basin during the past five decades were analyzed according to interpretation results. On this basis, effect of land use changes on hydrology and water resources was analyzed. Results show that the land use pattern in Ebinur Lake Basin changed greatly from 1960 to 2010. Cultivated Land and Urban-Rural Construction Land increased, while other landuse types decreased. Most areas were Unused Land. Generally, oasis expanded continuously, but oasis in Ganjiahu Zone at downstream of the Kuitun River Basin reduced to some extent. Runoff of the Kuitun River and Jinghe River increased gradually, but runoff of the Bortala River reduced continuously. Both inflows and lake area declined year by year. The groundwater level dropped significantly and water deteriorated continuously. Due to the decelerating wind blowing, evaporation in the basin reduced accordingly. Hydrology and water resources changes in Ebinur Lake Basin in past five decades were mainly caused by continuous expansion of Cultivated Land and oasis, continuous population growth and hydraulic engineering constructions. However, oasis expansion shall be limited within the carrying capacity of water resources. To maintain ecological security in the basin, it is necessary to determine reasonable oasis area, optimize river system structure, and improve utilization efficiency of water resources.     

The oasis expansion and eco-environment change over the last 50 years in Manas River Valley, Xinjiang

As an elite region of human being’s residence and development, the oasis in arid areas fosters more than 90% of population, produces more than 95% of the industrial and agricultural value, although its acreage takes only 3%―5% of total arid areas[1,2]. In the last decades, the oasis exploitation, harnessing and pro-tecting regional eco-environment have been becomingone of key study objects in the sustainable develop-ment[3―7], as the global environment changes and re-gional environment becom…     

云南九大高原湖泊流域人类活动强度对水质的多尺度影响

人类活动强度的空间异质性是理解区域人地关系和生态环境效应的基础。基于云南九大高原湖泊流域2020年土地利用数据,构建不同景观类型的人类影响强度系数,运用GIS空间分析量化流域人类活动强度与空间分异,探讨人类活动强度对水质的影响。结果表明:人类活动强度总体特征由高到低依次是杞麓湖(4.83)、星云湖(4.71)、滇池(4.19)、阳宗海(4.11)、抚仙湖(4.03)、异龙湖(4.01)、程海(3.93)、洱海(3.88)和泸沽湖(2.96)。人类活动强度指数(HAI)在流域尺度、坝区尺度、湖岸尺度的空间分异特征明显,每个流域都受到高强度人类活动影响,最大值出现在坝区,滇池、杞麓湖岸线存在完全开发的区域。人类活动强度随海拔和坡度增高而下降,高强度区集中在地势低平的湖泊周围。湖泊营养状态指数与流域尺度和坝区尺度高强度区呈显著正相关,这些区域应作为景观优化和管理的重点;与岸线尺度低强度区呈显著负相关,有必要减少湖滨带人类活动。综合考虑流域地形地貌-人类活动强度-水质的级联效应,应从不同空间尺度对各景观要素与过程管控。鉴于人类活动强度对水质的影响,可把湖泊管理分为预防型、保护型、治理型。     

Expansion of agricultural oasis in the Heihe River Basin of China: Patterns,reasons and policy implications

The Heihe River Basin (HRB) is the second largest inland river basin in the arid region of northwestern China. An agricultural oasis is a typical landscape in arid regions providing precious fertile soil, living space and ecological services. The agricultural oasis change has been one of the key issues in sustainable development in recent decades. In this paper, we examined the changes in the agricultural oasis in HRB and analyzed the socio-economic and climatic driving forces behind them. It was found that the agricultural oasis in HRB expanded by 25.11% and 14.82% during the periods of 1986–2000 and 2000–2011, respectively. Most of the newly added agricultural oases in HRB were converted from grassland (40.94%) and unused land (40.22%). The expansion in the agricultural oasis mainly occurred in the middle reaches of HRB, particularly in the counties of Shandan, Minle, Jinta and Jiuquan city. Changes in the rural labor force, annual temperature and precipitation have significant positive effects on agricultural oasis changes, while the ratio of irrigated agricultural oases has significant negative effects on agricultural oasis changes. The agricultural oasis expansion in HRB is the combined effect of human activity and climate change.     

鄱阳湖湿地苔草（Carex）景观变化及其水文响应

淡水湿地水文过程控制着湿地植被景观的形成与演变.基于Landsat TM/ETM+遥感影像数据,利用决策树分类法提取鄱阳湖湿地1992、1999、2006、2012年4期景观信息,通过景观格局指数、转移矩阵和质心迁移法对苔草景观的空间变化及其与水文过程关系进行分析.结果表明:研究期间,鄱阳湖湿地秋、冬季苔草景观分布面积受到水位和退水过程的影响,低水位年的中滩位缓慢退水与低滩位快速出露更有利于苔草景观的扩张;苔草景观的空间格局与水位关系密切,在低水位年份,低位洲滩提前出露,苔草景观分布高程较低,部分低位光滩被苔草所侵占,原苔草分布的部分洲滩转变为芦荻景观,景观的破碎化程度较重,在高水位年份,低位洲滩长期被水体淹没,苔草景观分布高程相对较高,部分芦荻分布区被苔草所侵占,而原苔草景观的部分区域转变为水体和光滩,由于该期间苔草主要集中分布在湖周和入湖河口地带的高位洲滩上,其景观破碎化程度较轻;水位年际间的升降变化会影响苔草景观质心位置,年均水位上升引起景观质心发生向湖岸方向推进,而年均水位下降则会导致苔草景观质心向湖心方向转移.     

The dynamical evolution theory of the isolated oasis system

Assume that an oasis and its surrounding desert consist of an isolated system without mass and energy exchange with the outer environment.The characteristics of oasis evolution have been explored under the condition of system energy conservation.The results show that oasis evolves with two equilibrium states.The first equilibrium suggests a stable expansive and an unstable degraded oasis whereas the second equilibrium indicates a stable shrink and an unstable increase of the oasis area.If one equilibrium state is unstable,the components of the isolated system(oasis and desert) would tend to be no energy exchange and they each reach to energy balance respectively.Oasis would maintain its initial area in this case.Further analyses point out that the two equilibrium states have completely different characteristics.In the first equilibrium state,a higher vegetation albedo,lower soil albedo and larger canopy resistance,and direr soil both contribute to the oasis area expansion,accompanying an excessive large desert soil and vegetation canopy temperature difference(SCTD).In the second equilibrium state,however,a lower vegetation albedo,higher soil albedo and small canopy resistance,and wetter soil benefit the oasis area to stay near its initial value,following a moderate SCTD.The convergent trajectories of the initial values in phase space are influenced by the separatrices of the equilibrium points.Higher temperature is an advantage factor for initial values convergent to the oasis expansion solution.