石羊河流域中下游绿洲土地利用变化与水资源动态研究

根据1986年和2000年的TM影像数据,利用地理信息系统(GIS)技术通过景观斑块的转移矩阵计算,分析了石羊河流域凉州区和民勤两个典型绿洲近15年来的土地利用变化;并利用不同时期中下游绿洲水资源量和开发利用程度,结合种植业结构,分析了该区域水资源利用动态变化。结果表明,耕地大量增加,凉州区和民勤绿洲分别增加了6302 hm2和36434 hm2,民勤绿洲林地大面积减少,2000年林地面积仅为1986年的55%,绿洲面积减少了23365 hm2;而中游凉州区绿洲面积却增加了8167 hm2;上下游用水量之比从20世纪50年代的1.612急剧增大到90年代的8.33,用水矛盾日益突出,下游水库来水量40年来下降达63.1%;地下水开采强度日益增加,机井分布密集,地下水位大幅度下降;种植业结构不合理,耗水量较大的粮食作物所占的比例过大。     

1985-2014年漓江流域景观格局动态变化研究

文章以漓江流域为研究对象,应用1985年、2000年和2014年3期遥感影像,提取土地利用数据,采用土地利用动态度、土地利用转移矩阵等方法,分析1985-2014年漓江流域土地利用的演变趋势;结合Fragstats4.2景观分析工具,识别了该流域景观格局的动态变化。结果表明:1985-2014年,漓江流域土地利用整体变化幅度不大,主要表现为林地、耕地和草地面积减小,湿地、居民及城乡建设用地和未利用土地面积增加,且变化集中发生在2000-2014年。同时景观水平上破碎化和复杂化程度加剧,聚集程度和斑块连续程度有待提高;类型水平上林地景观破碎化层度增加,耕地和草地斑块面积增加,湿地和居民及城乡建设用地的聚集度较高,分布集中。     

黑河流域中游张掖绿洲景观格局研究

在解译的张掖绿洲土地利用/土地覆盖图的基础上, 进行相关的景观类型综合处理, 计算了绿洲景观格局的多个指数. 结果表明, 绿洲景观的组成以戈壁、沙地、耕地和草地为主, 体现了荒漠基质受人工影响而形成的典型农业型绿洲的特点. 绿洲内居民点众多, 仅与少数类型邻接并且比较分散, 戈壁、平原旱地和沙地分布则比较集中. 盐碱地和裸岩石砾地的形状最复杂, 戈壁的形状则最简单; 同时, 平原旱地、戈壁和裸岩石砾地的连接性均较好, 在景观中占有较大比重, 类型间的物质和能量迁移比较通畅.     

民勤绿洲水资源利用的综合效益评价

水资源利用是民勤绿洲发展兴衰的关键影响因素. 将民勤绿洲水资源利用的历程划分为三个典型时期——"以粮为纲"时期、改革开放时期、生态保护时期, 并以其作为研究的特征时期, 建立了民勤绿洲水资源利用综合效益评价的数学模型. 利用网络层次分析法确定各项指标权重, 基于网络层次分析法的运算结果, 对民勤绿洲水资源利用的综合效益进行了定量评价, 结果表明: "以粮为纲"时期, 生态效益开始下降, 水资源利用的效果欠佳; 改革开放时期, 经济效益和社会效益均明显增长, 但生态效益出现新一轮下降, 水资源利用的效果有利有弊; 生态保护时期, 尤其是石羊河流域重点治理规划实施之后, 生态、经济和社会效益都开始上升, 水资源利用的效果相对最佳. 评价结果旨在为类似地区水资源利用政策措施的改进提供决策依据.     

基于RS和GIS的黑河流域景观格局变化研究

以黑河流域为研究区域,选择2000、2005、2010年的Landsat TM/ETM+影像、ASTER GDEM为数据基础,结合遥感技术、地理信息系统、数理统计和景观生态学方法,对黑河流域生态景观格局特征及十年变化进行分析。从生态景观格局变化来看,2000-2010年黑河流域生态系统景观格局空间分布得到整合,景观破碎化程度降低、景观格局走向完整,景观形状简单且变化较小。三个研究时期内,黑河流域上中游多林地、草地,下游多农田和城镇;流域大部分生态景观类型在斑块数、面积及空间格局上都发生了不同程度的变化,但林地始终是其景观基质,属于绝对优势景观;湿地景观类型在研究期的前五年整合强度较大;农田是唯一一个面积减少的景观类型,也是面积变化最大的景观类型,在这十年间农田转化为了林地、城镇、湿地和裸地,且对林地贡献率最高、城镇次之;城镇景观格局逐步趋于完整。     

干旱内陆流域景观格局变化下的景观土壤有机碳与氮源汇变化

以黑河流域中游绿洲区域为例,近10年来,在干旱内陆流域受人类活动强烈影响的区域,景观的破碎度降低,景观异质性减弱,显著的景观变化表现在:耕种景观与荒漠化景观的扩张和沼泽草甸景观与水域景观的萎缩,其中荒漠草原景观面积的10%、山地草原景观的49.8%以及沼泽草甸(包括盐化草甸)景观面积的16.8%演变为耕种景观类型;相反,17.4%的荒漠草原景观面积和20.2%的沼泽草甸退化为沙漠与戈壁景观,另有13.02%的灌耕地面积演变为荒漠草原.景观空间格局演变驱动景观土壤N、C的源汇变化,近10年来,黑河流域中游地区由于景观空间格局变化形成的景观N净排放和有机C净释放分别达到50.65×104T和530.17×104T.山地草原景观的荒漠化与耕种利用、耕种景观的荒漠草原化、沼泽草甸与山地草甸景观以及荒漠草原景观的耕种利用和这些景观的沙漠化发展是造成区域N、C损失的主要途径.     

民勤绿洲现状土地利用模式影响下地下水位时空变化的预测

用GIS与专业计算地下水运动的FEFLOW软件结合模拟研究了民勤绿洲现状土地利用模式影响下地下水位的时空变化。结果表明,如民勤绿洲现状土地利用模式发展下去,受其影响,绿洲地区的地下水位将持续地以较快的速度下降,到2010年10月,绿洲内将出现以绿洲腹地为中心、范围波及整个绿洲的两个地下水漏斗,漏斗中心地下水埋深将达47～52m,绿洲边缘地下水埋深将增加到17～22m,与1997年10月相比绿洲地下水位将下降9～34m。分析表明,在上游来水不变或减少的情形下,保持现状土地利用模式,将会逐步耗竭地下水资源,加速民勤绿洲的荒漠化过程的发生;如果调整作物种植结构、采用节水灌溉技术,将会减少地下水抽取量,减缓地下水位下降的趋势。     

基于景观生态学的喀斯特生态脆弱区土地利用/覆被变化评价——以贵州猫跳河流域为例

通过运用遥感、地理信息系统以及全球卫星定位系统等技术手段,借助于景观生态学中的景观格局指数以及构建生态价值指数,对位于贵州中部典型喀斯特地区的猫跳河流域1973年以来的土地利用/覆被变化及其对整个区域生态环境状况的影响以及近30年来土地利用的合理性进行了评价。研究表明,在过去的30年间,研究区的土地覆被发生了显著的变化,并对区域的生态环境造成了深刻的影响。1973- 1990年,猫跳河流域的景观趋于破碎化,斑块总数从3 438个增加到3 619个,生态服务价值指数从3 626. 58降低到3 343. 47,土地利用具有明显的不可持续性; 1990- 2002年,猫跳河流域的景观破碎度降低,斑块数量从1990年的3 619个减少到3 312个,整个流域的生态服务指数从3 343. 47上升到3 738. 4,生态环境质量开始向好的方向发展。      

北疆玛纳斯河流域人工绿洲演变过程及其特点

利用历史文献资料、实地调查和监测资料, 并结合遥感影像解译数据, 分析了近2 000 a来玛纳斯河流域人工绿洲的演变进程, 探讨了人工绿洲扩展过程与水资源利用的关系以及绿洲扩张的特点. 结果显示: 近2 000 a来玛纳斯河流域人工绿洲的形成和演变可以分为4个时期: 17世纪以前以牧为主时期, 流域人工绿洲仅呈星点分布在交通要道和军事据点; 17世纪以后到1949年才进入半农半牧时期, 流域人工绿洲呈小块状分布在河、泉引水方便之处; 1949年以后玛纳斯河流域人工绿洲进入了以农为主时期, 人工绿洲由小片联接成大片, 扩大成新疆第四大绿洲群; 20世纪70年代以后城市化时期, 流域绿洲的二、三产业快速崛起.根据绿洲发展演变与水资源开发程度和灌溉水平将以农为主时期细分为4个阶段, 从4个阶段不同水利条件和灌溉水平下绿洲的规模可以看出人工绿洲的演变进程是与流域水资源利用水平紧密结合的; 玛纳斯河流域绿洲扩张的特点有: 人文因素对其有很大影响, 移民屯垦在绿洲发展中起了重要作用, 近60 a来人工绿洲面积成倍扩大, 尽管水利建设支撑绿洲发展, 但仍受到流域水资源的限制.     

水资源约束下的阿克苏河流域适宜绿洲规模分析

阿克苏绿洲是中纬度干旱区典型的绿洲灌溉系统,制定绿洲适宜发展规模、明确适宜耕地面积,可为实现绿洲的生态稳定与可持续管理提供科学依据。以中国西北干旱区的阿克苏河流域为研究对象,基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡法,借助典型绿洲结构模型,计算了阿克苏绿洲的适宜耕地面积。结果表明：2010-2015年阿克苏灌区的作物需水量高达740.3 mm,较20世纪60年代的539.6 mm增加了37.2%;考虑到山区来水和下泄塔里木河干流的水量要求,阿克苏绿洲的可用水量为42.6×10⁸ m³;阿克苏河流域绿洲已处于不稳定状态,耕地面积超过了水资源承载能力。计算得出绿洲适宜规模为12 430 km²,与现有水平相当。基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡算法计算的阿克苏绿洲的适宜耕地面积分别为4 674 km²和4 211 km²,需要在当前耕地水平上退耕18%至26%。     

典型岩溶湖泊湿地流域景观格局动态变化及趋势预测

岩溶湖泊湿地流域作为景观格局变化的热点研究区域,探讨景观格局动态变化及预测趋势,为岩溶流域生态安全研究提供科学依据。应用遥感与地理信息系统技术,结合普者黑岩溶湖泊湿地流域实际情况,分别对该地区1990、1995、2000、2005、2010、2015 年6 期遥感影像进行分类、解译,系统地获取地区景观格局状况,分析动态变化特征,并运用CA-Markov 模型对未来湿地景观格局进行模拟预测。结果表明:1990?2015年普者黑岩溶湿地流域景观格局随时间变化显著,景观破碎化程度总体呈现增加趋势,斑块数（NP）从861增加到889,景观类型的优势斑块面积在逐渐增加,而多样性指数从1.064下降到0.966;2020?2030年普者黑岩溶湿地流域建筑用地、农地和湿地景观类型面积在增加,农地和林地在减少,其中,较为突出的是建筑用地占有率由2.79%上升到2.97%,农地占有率60.12%增加到60.74%,湿地占有率6.67%上升7.02%,而林地占有率由26.70%下降到26.40%。景观格局进行预测可以发现湿地面积、建筑用地面积和农地变化幅度最大,本文相关研究和预测结果可为普者黑流域生态保护提供一定的建议和参考。      

新疆喀什噶尔河流域1990-2010年土地利用/覆被及景观格局的变化特征

采用新疆喀什噶尔河流域1990、2000和2010年的Landsat-TM影像数据和中巴资源卫星数据, 结合GIS技术, 分析了喀什噶尔河流域近20 a土地利用/覆被及景观格局动态变化特征, 并对其变化原因进行探讨. 结果显示: 在1990-2010年喀什噶尔河流域耕地、建设用地、盐碱地、水域湿地、裸土地和其他未利用地面积呈不断增加趋势, 变化幅度分别为73.92%、51.44%、24.27%、10.24%、6.47%和2.98%; 林地、草地和沙地面积减少, 变化幅度分别为-4.13%、-17.16%和-0.73%; 裸石岩砾面积近20 a基本维持不变. 利用转移矩阵可知, 流域新增耕地面积主要来自于16.46%的草地和3.36%的林地; 新增建设用地主要来自于1.46%的耕地和0.22%的草地; 新增水域湿地面积主要来自于0.18%的草地; 新增盐碱地面积主要来自于0.28%的草地. 1990-2010年的20 a里喀什噶尔河流域耕地和水域湿地分布趋于集中, 景观优势度增强, 且斑块之间的联系不断增强. 林地和草地面积减少, 景观趋于破碎化, 景观优势度降低. 喀什噶尔河流域土地利用类型及景观指数的变化受人口、经济、政策和技术的多重影响, 导致流域耕地面积增加、植被退化. 因此, 合理利用流域水土资源对流域生态环境安全十分重要.     

Effects of landscape patterns on soil erosion processes in a mountain–basin system in the North China

This study was taken up to investigate the effects of landscape patterns on the soil erosion processes in a mountain–basin watershed. The revised universal soil loss equation and sediment delivery distribution models were used to estimate the soil erosion processes. The landscape patterns include the landscape metrics at the landscape level, landscape composition and configuration indicators on the basis of source–sink landscape theory. In the study area, the grassland, bare land, farmland and construction land were the sediment-source landscape; the forest and shrub were the sediment-sink landscape. The correlation analysis results showed that the soil erosion processes were significantly associated with the landscape patterns of the study area. At the landscape level, fragmentation metric was positively correlated with soil erosion; diversity metric was negatively related to soil erosion and sediment yield at the sub-basin scale. Among the source–sink landscape composition and configuration indicators, the composition indicator was positively correlated with soil erosion rate and sediment yield. In the configuration landscape indices, the shape index was negatively correlated with soil erosion rate and sediment yield; the fragmentation index was positively correlated with soil erosion rate and negatively correlated with sediment delivery rate. These results indicated that the optimization measures, such as increase in the area, connectivity and regularity of sediment-sink landscape, or decrease in the proportion, connectivity and regularity of sediment-source landscape, were favorable for soil conservation. Furthermore, the landscape indicators based on the source–sink theory could provide more information for landscape pattern optimization to reduce soil erosion.     

Study on the oasis landscape fragmentation in northwestern China by using remote sensing data and GIS: a case study of Jinta oasis

The purpose of this study is to investigate the oasis landscape fragmentation in northwestern China’s arid regions. Landscape maps of Jinta oasis were compiled by using GIS based on Landsat TM data of 1990 and 2000. Landscape indexes for evaluating fragmentation are patch area, patch density, corridor density and split index. Results indicated many difference. First, between the years 1990 and 2000, the landscape fragmentation in Jinta oasis decreased slightly. Second, the area of the matrix decreased at the class level. The landscape fragmentation of the matrix (bare soil) increased as a result of increased influence of human activities on matrix and was opposite to the irrigated farmland whose area is larger and more aggregated in 2000 than in 1990. Third, dense corridor system is one of the most prominent characteristics of the arid regions. It is one of the key factors resulting in the landscape fragmentation; especially the fragmentation within the same patch types. The corridor density of irrigated farmland, residential area and forestland were quite large in Jinta oasis both in 1990 and 2000. The pattern of Jinta oasis is characterized by agricultural oasis embedded in Gobi and in the desert, where the ecosystem was disturbed strongly by the intense human activities.     

Effects of land use classification on landscape metrics based on remote sensing and GIS

Landscape metrics are important when studying landscape structure and function. This study investigated the sensitivity of two core sets of landscape metrics to different land use classification systems by analyzing two typical landscapes at a small watershed scale and a county scale on the Loess Plateau, China. The results showed that (1) eight landscape metrics, selected using Spearman’s correlation coefficient method and principle component analysis, adequately reflected the major landscape properties at both scales. (2) Land use classification had a significant influence on most of the selected landscape metrics, affecting their magnitude and the way in which they changed with increasing classification details; four general patterns were exhibited, i.e., increasing; decreasing; increasing and then decreasing; and relatively constant at the small watershed scale, while for the county scale, they were increasing; decreasing; increasing and then decreasing; and remaining relatively constant after initially increasing. (3) The general response patterns of most of the selected landscape metrics to the changing land use classification were similar among different years at both scales, which implied that the age of the data source used to generate the land use maps since 1982 had little effect on the landscape metrics, and that the underlying landscape pattern described by the metrics had not notably changed.     

新疆奇台绿洲地下水与生态景观关系研究

文章应用3S技术完成对研究区各种生态景观面积数据的统计、地下水位空间动态模拟、野外实地调查及图片库的构建.结合灰色系统模型及多项式回归法,拟合出各种地表生态景观与平均地下潜水位之间的数学模型,将地下水与地表生态景观在时间与空间上予以结合.通过模型计算得出:自1983年起奇台县平均地下潜水位不断下降,24年间共降低了13.42m.随着地下潜水位的下降,奇台县的低草、中草和高草呈下降趋势,面积分别下降了32016.84hm2,8169.04hm2和8854.89hm2,下降的面积分别占区域总面积的27.44%,7.00%和7.59%,其中低草面积下降最多,从模型预测结果看除中草外,低草、高草面积还将进一步下降.荒漠及盐碱地面积波动中上升,面积分别上升了13651.19hm2和3878.52hm2,上升的面积分别占区域总面积的11.70%和3.32%,预测结果进一步证明其面积还将增加.农田面积共增加9112.04hm2,占区域总面积的7.81%,但预测结果表明,2006年和2007年农田面积出现下降趋势,如果不解决地下潜水位持续下降的问题,未来农田面积将会减少.计算结果表明该区域地下水位下降使得区域生态总体趋于退化.     

50余年来岩溶山地近郊村域土地利用与景观格局演变——以贵州省清镇市王家寨地区为例

选取贵州省清镇市近郊村域王家寨地区为研究对象,在GIS支持下,利用该区域1963年、1982年、2005年、2010年和2015年5期土地利用图形数据叠加分析,提取出研究区50余年来的土地利用/覆盖信息,并结合相应的社会经济统计数据,分析了其驱动力因子,其结果表明:(1)1963—2015年间,土地覆盖类型的总体变化为高被草地和平坝旱耕地明显减少,低被草地、农村居民点、工矿用地、公路用地面积大幅增加,其中,平坝旱耕地有向经济效益更高的土地利用方式转变的趋势;（2）景观格局演变的总体趋势是:自1963年起,斑块数量、斑块密度持续增加,到2015年呈下降趋势,而最大斑块指数逐年减小,形状趋于不规则,同时,近50年景观的多样性指数持续增加;（3）区内土地利用/覆盖和景观格局呈阶段性变化,从1963年到2005年,坡地土地利用活动较强,2005年后,平地土地利用强度增加、农业逐渐转型、聚落持续扩展;（4）区内土地利用及景观格局的变化主要受经济、人口和政策因素的影响。      

Evaluation of landscape changes and ecological degradation by GIS in arid regions: a case study of the terminal oasis of the Shiyang River,northwest China

The development and utilization of water and land resources in the Shiyang River basin are the highest among the inland rivers in northwestern China. Using GIS and the landscape structure analysis program FRAGSTATS, landscape metrics of a study area in the lake-district in Minqin Oasis in the lower reaches of Shiyang River basin were calculated and analyzed based on TM images from 1987 to 2001 at class level and landscape level, respectively. Transformation matrix of the landscape mosaics was also examined. The driving forces of landscape changes were analyzed, including the dynamics of runoff and groundwater resources and their exploitation, and influences of policies and market economy. The results showed that: (1) Patch number of farmland and desert decreased, but their mean patch area increased, indicating that reclamation and desertification was very serious in the study area. Contagion index for oasis increased and edge density and landscape diversity were reduced. (2) Farmland and desert areas have enlarged by 1,520.46 and 4,941.27 hm², respectively. This increase was at the cost of woodland and grassland, which shrank by 1,520.46 and 4,941.27 hm², respectively. (3) The net utilization of surface water decreased by 50% in the last 10 years, and dropped to 22.3 × 10⁶ m³ in the later 1990s. Exploitation of groundwater increased remarkably, up to 80 × 10⁶ m³ per year in the last 5 years. (4) The capability of the economic structure to withstand pressures of the market economy has depressed distinctly because of the simplified planting pattern, which is dominated by salinity-enduring cash crops, such as cotton. Based on the above analysis, strategies of ecological reconstruction in the lake-district were suggested.