基于3S技术的金沙江干热河谷区LUCC研究——以云南省元谋县为例

以云南省元谋县为例,集成3S技术,对多期Landsat-TM数据进行土地利用/土地覆被信息提取及建立数据库,采用单一土地利用/土地覆被动态度和综合土地利用/土地覆被动态度指标,分析金沙江干热河谷区土地利用/土地覆被结构变化规律,提出基于生态环境建设的金沙江干热河谷区土地利用优化对策。并结合DEM数据分析分析金沙江干热河谷区土地利用/土地覆被垂直分异及其变化规律,结果表明：1.草地和林地是土地利用/土地覆被的主体,但林地以疏林地为主,草地以低、中覆盖度草地为主,具有相当大的敏感性和脆弱性;2.土地利用较为粗放,如水浇地占耕地、人工草地占草地及城乡建设用地占总用地面积的比例等相对较低;3.土地利用/土地覆被结构发生了较快的变化,耕地、草地、水域、未利用土地面积有所减少,而林地、城乡建设用地面积增长较快;4.低山区和中低山区为以林草地为主、耕地亦有一定比例的类农林牧交错带,是干热河谷区生态环境最脆弱的地带。     

喀斯特山区石漠化成因的差异性定量研究——以贵州省盘县典型石漠化地区为例

珠东区的轻中度石漠化主要由人为因素引起,强度以上石漠化则由人为因素和恶劣的自然条件共同造成;保基区的轻中度石漠化主要是人为因素引起,强度以上石漠化则由自然因素造成;红果区的自然条件好于其它两个研究区,石漠化尤其是强度石漠化主要是土地利用强度大造成的,坡耕地发生中度甚至极强度石漠化。喀斯特石漠化土地的成因类型与恢复治理模式密切相关,在确定石漠化土地的治理恢复模式和治理重点时,有必要考虑石漠化土地的土地利用成因和成因的地域差异性。     

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。     

贵州岩溶地区岩性与土地石漠化的 相关分析

在构筑1：50万贵州岩溶地区岩石组合类型分布图的基础上，以GIS为分析手段，对贵州省石漠化分布图和地层岩性图进行了空间分析，探讨了各类岩性与不同级别石漠化之间的相关关系。石漠化与岩性具有明显的相关性，强度石漠化主要分布在纯质碳酸盐岩地区，尤其是纯质灰岩地区；中度石漠化在白云岩组合中的比例较灰岩组合中高；轻度石漠化在碳酸盐岩与碎屑岩夹层和互层中分布较广；石漠化与纯碳酸盐岩相关关系最明显。     

黔中高原面石漠化演变典型案例研究——以普定后寨河地区为例

定量分析石漠化的演变过程,有助于客观认识石漠化、了解喀斯特石漠化的成因和开展石漠化的综合治理。选取位于黔中高原普定县境内的后寨河地区,基于1963年、1978年、2005年和2010年的高精度影像,研究了石漠化的演变过程和影响因素。结果发现,研究区1963年、1978年、2005年和2010年石漠化综合指数分别为1.5042、1.3311、1.2176和1.2376,说明研究区的退化石漠化总体上在恢复。1963-2010年,一直保持不变的石漠化占2010年石漠化的43.76%,15°~25°、>25°坡度范围内的强度石漠化比例基本保持不变,距聚落>900 m范围,强度石漠化的比例从1963年28.6%下降到2010年的10.6%。研究区石漠化广泛分布的中部10个村级单位不同土地利用类型的石漠化发生情况表明,各村陡坡耕地普遍发生严重的石漠化,较多坡耕地的存在仍是土地石漠化的驱动因素。     

粤北石漠化过程土壤与植被变化及其相关性研究

粤北英德市岩背镇典型石漠化区在石漠化从轻度向极重度发展的过程中,土层厚度、土壤覆盖度和土壤有机碳含量均呈显著下降的趋势,土壤有机碳含量在石漠化初期下降幅度更大,而土层厚度、土壤覆盖度在石漠化发展的后期阶段下降程度更为明显;石灰岩植被随石漠化程度加重,向旱生和岩生方向演替,群落结构渐趋简单,植被盖度和现存生物量显著降低;除岩石裸露率与土层厚度、土被覆盖度、土壤有机碳、植被盖度和生物量都呈极显著的负相关关系外,其它各因子之间都呈显著性的正相关关系。     

2000-2010年中国退牧还草工程区土地利用/覆被变化

在3S技术支持下,结合景观格局定量分析方法,基于30 m分辨率的土地利用/覆被数据,对中国退牧还草工程区2000-2010年土地利用/覆被时空分布特征进行研究。通过利用土地利用转移矩阵和动态度来判定土地利用变化的速度和区域差异,并在斑块类型和景观水平上分析研究区景观格局特征,探讨土地利用格局变化的生态效应。结果表明：①近10年来,研究区土地利用/覆被类型以草地和其他类用地为主,整体内部结构稳定少动。草地变化面积仅占2000年草地总面积的0.37%;林地、湿地、耕地和人工表面的面积均有所增加;其他类用地面积有所减少。②全区土地综合动态度均小于0.1%,土地利用/覆被变幅较小,除人工表面较活跃外,其他各类型变化相对缓慢,且各省土地利用区域差异较小。③研究区内景观基质未发生改变,区域景观破碎度递减,景观多样性水平上升,景观聚集度和连续性微弱下降,景观整体保持较完整态势。退牧还草工程的实施使土地利用/覆被结构和景观格局均得以优化。     

地质地貌因素对喀斯特石漠化的影响——以广西大化县例

运用广西大化县的DEM、石漠化、地质数据,通过GIS叠加分析,探讨了地质地貌因素对石漠化分布的影响.结果表明:地貌区的石漠化发生率排序为高峰丛洼地区>中峰从洼地区>峰林谷地区>丘陵山地区.发生石漠化的4种碳酸盐岩中,发生率排序为连续性灰岩>灰岩夹碎屑岩>灰岩与白云岩混合组合>灰岩与碎屑岩互层组合.碳酸盐岩含量较高的3种岩性在25°～45°坡地石漠化发生率最高,含量较低的岩性石漠化发生率高峰在35°～60°,同时发现所有岩性的石漠化发生率在3°～ 8°坡度区间存在小高峰,这与坡脚普遍的顺坡耕种有关.断层与石漠化关系密切,中度以上石漠化集中分布在断层周围1.5 km内.石漠化的发生是人为干扰、坡面侵蚀、岩石成土与溶蚀作用等综合作用的结果.在石漠化的防治中,应该综合考虑地貌发育、坡度、岩石碳酸盐含量、断层分布等多个因子的影响.     

贵州省关岭县土地利用/土地覆被变化及土壤侵蚀效应研究

以贵州省关岭县为例,利用1987和1999年两个时段TM影象和相关资料,分析研究区12年间的土地利用/土地覆被变化及其土壤侵蚀风险。发现:(1)研究区土地利用动态变化较大,年均土地利用综合动态指数为1.36%;(2)旱地和草地互相转化比例高,草地开垦为旱地和旱地弃耕为草地的动态变化幅度远远超过旱地和草地最终面积变化的幅度;(3)山区土地利用的空间变化主要体现在垂直方向;(4)研究区裸土面积下降,一部分被植被覆盖,另一部分由于土壤流失殆尽,形成裸露基岩,故植被覆盖率和基岩出露率上升;(5)石漠化程度加剧,其中旱地石漠化发展速度最快;(6)土壤侵蚀形势严峻。     

石漠化景观格局对土地利用时空演变的响应

土地利用是人类活动最直接的表现形式,喀斯特地区的石漠化演化与土地利用变化有密切关系,石漠化治理是在人为干预下加快恢复脆弱的喀斯特生态系统.运用3S技术和景观格局空间分析技术相结合的手段,对石漠化综合治理下,紫云县水塘小流域的土地利用及石漠化景观格局时空演变关系进行了探讨.结果表明:1.2004-2010年间水塘小流域土地利用类型以林地及草地变化较多,其他地类变动较少,其中林地面积增加10％,草地面积增加5％;2.2004-2010年间水塘小流域石漠化变化主要类型为,中度石漠化转轻度石漠化面积5％,轻度石漠化转潜在石漠化面积10％;3.2004-2010年间水塘小流域土地利用和石漠化景观格局,多样性指数各提高了0.3和0.12,破碎度指数各减少了0.138和0.16,优势度指数各降低了0.181和0.126,均匀度指数各提高了0.092和0.209,分维度指数各提高了0.02和0.18.研究发现运用土地利用与石漠化转移矩阵与景观格局相结合的分析方法,可为评价石漠化治理成效提供借鉴意义.     

不同石漠化程度岩溶峰丛洼地系统景观格局的比较

利用花江岩溶峡谷区南坡不同石漠化程度的5个独立的岩溶峰丛洼地系统景观要素的实测数据,分析了多样性、优势度、破碎度、分离度等景观格局指标的变化规律及其所指示的生态学意义。结果表明,这些指标在不同峰丛洼地系统都能较好地评价石漠化过程中景观格局的动态变化规律,对分析石漠化土地的发展趋势具有较好的指示意义。但多样性指数、优势度指数、均匀度指数也与各峰丛洼地系统的景观基质有关,在不同石漠化程度的峰丛洼地系统中,反映的景观生态意义是不一样的。景观格局分析不仅强调面积,而且还考虑所研究石漠化土地的空间分布特征(格局)、景观组成特点与石漠化过程的关系和对石漠化的影响,在石漠化程度判定和石漠化指标的研究中景观格局是一个不可忽视的问题。     

粤北石漠化地区碳酸盐岩溶蚀试验研究

在粤北石漠化地区选取不同石漠化阶段的样地,对其碳酸盐岩进行室内岩性溶蚀和野外模拟溶蚀试验,研究不同石漠化阶段碳酸盐岩溶蚀特点。结果表明：在轻度→中度→重度→极重度石漠化演化过程中,重度石漠化阶段是碳酸盐岩溶蚀变化的一个重要转折点,在这个阶段中,溶蚀过程从以化学溶蚀转为物理侵蚀为主。不同石漠化阶段不同环境中的碳酸盐岩溶蚀速度在地上50 cm处,轻度石漠化土地>中度石漠化土地;在地面0 cm处,极重度石漠化土地>重度石漠化土地>轻度石漠化土地>中度石漠化土地;在地面下10 cm处,极重度石漠化土地>轻度石漠化土地>中度石漠化土地>重度石漠化土地;在地面下20 cm处,轻度石漠化土地>中度石漠化土地>重度石漠化土地;在地面下30 cm处,轻度石漠化土地>中度石漠化土地。     

Spatial Distribution Characteristics of Rocky Desertification in Qiandongnan Prefecture of Guizhou Province

Rocky desertification is a serious threat to socioeconomic development and the ecological security of karst areas. The control of rocky desertification has therefore become a major concern of both the Chinese government and local populations living in karst areas. In this paper, we used the national evaluation system for monitoring rocky desertification, and adjusted relevant indices. For example, we improved the system’s base rock exposure index with Normalized Difference Rock index (NDRI), substituted a soil erosion index for soil depth, and from these obtained the categories and spatial distribution of rocky desertification. We also studied the main factors and functional mechanisms of rocky desertification with consideration given to natural geographic conditions such as soil, physiognomy, elevation, slope and river network density, and, also human interference factors such as population density, GDP, population distribution, and from these got spatial distribution characteristics and influencing factors of rocky desertification in Qiandongnan prefecture. Results indicate that the primary soil types of rocky desertification in the research areas include yellow, limestone and paddy soils. These rocky desertification areas are more likely to contain limestone soil than purple soil, and least likely to contain paddy soil. The distribution of moderate or severe rocky desertification in areas with moderate to steep slope is 40%, where sloping agricultural land comprises a large proportion of the total. Rocky desertification is widely distributed in regions with precipitation between 1000-1200 mm, and this precipitation is the main factor causing greater soil erosion in limestone soil base and sloping agricultural areas. Moreover, desertification is closely related to the distribution of residential areas, population density, poverty and sloping agricultural land     

峰丛洼地石漠化景观演化与土地利用模式

峰丛洼地石漠化景观格局是土壤分布空间格局的制约下,岩溶生态系统对植被强烈依附性条下,由不同类型人类活动决定的。农耕、放牧和砍伐是最主要的破坏峰丛植被的人类活动;缓坡耕地形成轻度石漠化景观;陡坡地形成中度石漠化景观,因坡面土壤流失,演化为更高等级石漠化景观;峰丛陡坡放牧和砍伐都可能直接形成峰丛上部大面积中-强度石漠化景观,出现峰丛坡面石漠化景观分异,产生不同的土地利用模式。     

喀斯特山区石漠化耕地遥感精准提取与分析——以贵州省北盘江镇与花江镇为例

选取北盘江镇与花江镇作为研究区,利用谷歌高精度遥感影像,结合分区分层分级思想,基于深度学习与传统约束方法对研究区耕地进行精准提取。结果表明：1）在数量精度上,以视觉形态差异对研究区进行分区并选取不同模型训练获得的精细地块,面积约为9 867 hm ²,与实际数量基本一致,F-Measure主要分布在[0.82, 0.98]之间,受到地形和岩石裸露率的影响,石漠化严重地区耕地提取精度较低。2）在形态精度上,预测耕地与实际耕地的GIOU主要分布在[0.7, 1]之间,分割正确率>0.85,表明预测耕地边界与实际地块边界吻合度高,提取结果符合研究区实际情况。3）利用地貌坡度等约束条件对耕地进行划分发现,研究区以喀斯特耕地为主,占比74%,并且石漠化程度较严重,其中轻度石漠化耕地与中度石漠化耕地占总耕地的32%。在石漠化地区,耕地的狭长程度、破碎程度受人类影响较大;距离居民地越近、可达性越高的地区,其土地利用率越高,斑块越破碎。文章所提出方法可用于耕地破碎、地形复杂地区的耕地提取,能够为地区的发展、耕地治理与研究、环境保护与决策等提供精准数据支持。     

石漠化土地分级指征及其遥感影像特征分析——以粤北岩溶山区为例

建立准确的石漠化土地分级指征及其卫星遥感影像特征是提高石漠化土地监测与评价的基础和关键。以生态基准面概念为理论依据,在综合性、主导性、可操作性原则指导下,选取基岩、植被、土壤、土地利用等指标,建立了粤北山区石漠化土地分级指征,并提出了各级石漠化土地的解译标志。结果表明：选取的分级指征及解译标志能够有效地揭示粤北石漠化土地的现状。     

广西不同石漠化程度下典型植物水分来源分析

以广西岩溶地区不同石漠化程度下的典型优势灌木为研究对象,利用氢氧和碳稳定同位素技术,结合叶片水势和土壤水势等,分析广西石漠化地区典型植物的水分利用来源。实验结果表明：随着石漠化的加剧,植物叶片水势和d¹³C值呈降低的趋势,但并没有呈直线下降,且不同石漠化程度下植物的水势和碳同位素差异性均不显著。在轻度和中度石漠化环境下,灌木主要以吸收土壤水（＞70%）为主;重度石漠化环境下,黄荆以夏季早期降雨储存在裂隙孔隙中的水（71.1%）为主要水源,而红背山麻杆则主要吸收土壤水（57.6%）和夏季早期降雨储存在裂隙孔隙中的水（42.4%）。土壤水是石漠化地区植物水分利用的重要来源,在重度石漠化环境下,植物对岩溶裂隙水的利用比例增大。为适应石漠化地区水分不足的现象,植物具有相似的水分利用策略：保持比较低的水势,较高的水分利用效率。植物对不同水源的利用存在转移以适应石漠化环境的加剧。