1995-2010年中国西部草地资源动态变化监测研究

监测草地资源的变化、把握草地资源变化的动向,有利于及时有效地保护我国的草地资源和草地生态环境,然而长时间跨度的规律监测不易实现。该文以5a为间隔,借助GIS技术和遥感数据,监测了1995-2010年我国西部新疆、西藏和青海3个代表性区域的草地资源变化情况。结果表明:1)草地退化是草地资源流失的主要原因。草地资源转出的主要方向为裸岩石砾地、戈壁和沙地等。要控制草地资源的流失,首先要阻止草地资源的退化。2)低覆盖度草地资源的保护更应引起重视。相比得到较好保护的高覆盖度草地,低覆盖度草地流失情况往往较严重。3)新疆面临着严重的草地资源流失问题,流失的草地资源面积高达8×106 hm2,且最后一个5年流失的面积占总流失面积的72%,亟须引起注意。西藏和青海的草地资源在研究时段后期趋于稳定。     

近25年呼伦贝尔地区草地变化时空分布特征分析

草地变化是中国北方草原面临的主要生态问题~([1])。我国有4亿hm2不同类型的草地,其中90%以上处于不同程度退化之中~([2][3])。本文选取内蒙古呼伦贝尔地区为研究区,采用了中科院地理科学与资源研究所的土地利用数据,在GIS的空间分析及数理统计学方法,分析了呼伦贝尔地区草地变化时空分布特征分析。研究结果表明:呼伦贝尔草地生态系统的分布面积约占呼伦贝尔地区总面积的40%。呼伦贝尔地区高、中、低覆盖度草地分别占草地生态系统总面积的54%、38%和7%。1990年至2000年草地资源转出的总面积为3783.55km~2、转入总面积为2699.55km~2,这样看来草地的总共减少了2023.88km~2。2000年至2015年间草地资源的变化不大且相反,其草地资源的转处面积为1662.82km~2、转入面积为1699.99km~2,草地资源的面积反而增加了37.17km~2。     

新开河流域土地利用格局变化图谱分析

基于地学信息图谱分析方法,运用ARC/INFO软件,以马尔柯夫空间概率模型为基础,利用新开河流域33 年(1969-2001 年) 土地利用格局4 期的空间数据(1969 年、1979 年、1992年、2001 年),合成了一系列土地利用格局变化图谱,通过图谱分析来了解新开河流域的土地利用格局变化规律。结果表明：在过去33 年期间该流域土地利用格局发生了显著变化。耕地大幅度增加,其净增面积1357.2 km²,占流域总面积超过32%,其主要来源于草地、沙地、沼泽地、林地;沙地变化有所起伏,占流域总面积不低于23%,虽然总体呈减少趋势,但流域的草地沙化、耕地沙化还比较严重;草地大幅度减少,其净减面积1582.6 km²,占流域总面积由36.2%缩减为18.5%,其主要来源于开垦草地为耕地、草地退化成沙地、沼泽地、盐碱地以及草地改造种植林地;居民地、盐碱地呈增加趋势,湿地、林地呈减少趋势。     

基于卫星遥感信息的吉林省西部草地退化分析

利用 1996年和 1986年秋季陆地卫星TM数据 ,将计算机监督分类与非监督分类识别方法结合应用进行草地的解译 ,改进算法 ,改善遥感图像的识别精度。试验研究结果表明 :吉林省西部草原生态环境在恶化 ,草地面积平均每年减少 4.5× 10 4hm2 ,草地退化严重 ,退化草地面积已占草地总面积的 81.1%,而且退化程度也在加重 ,中、重度退化草地比例明显提高 ,草地退化呈发展的趋势。     

藏北地区草地退化的时空分布特征

根据草地退化国家标准和藏北地区草地退化实际情况以及遥感数据特征,选择草地植被盖度为草地退化的遥感监测指标,建立藏北地区草地退化遥感监测和评价指标体系,并对藏北地区近24年的草地退化进行遥感监测和评价。结果表明：藏北地区草地退化现状 (2004年) 十分严重,重度和极重度退化草地面积分别占草地总面积的8.0%和1.7%,区域草地退化指数 (GDI) 为1.86,接近中度退化等级;其中藏北地区冰川与雪山及其周围等气候变化较为敏感区域和交通要道沿线等人类活动较为频繁区域的草地退化相对严重;从1981年到2004年的近24年以来,藏北地区及其各个区域草地退化较为严重,其草地退化等级分布比例和草地退化指数年际波动较大,草地退化等级在轻度退化至重度退化等级之间波动;近几年藏北全地区总体草地退化情况及中部、东部和北部地区的草地退化具有更加严重的趋势,而西部地区草地退化状况则略有减缓趋势。     

气候变化与人类活动对玛曲地区生态环境的影响

根据玛曲1971—2005年的气温、降水、大风、沙尘暴等资料的变化及其对该地区生态环境的影响作了分析。结果表明：30 a来,玛曲地区的气温在逐渐升高,降水有下降趋势,蒸发量也有下降趋势,年大风、沙尘暴年发生日数也呈下降趋势,干旱程度表现出增加趋势。人类的过度放牧和滥伐乱挖造成玛曲地区植被生产力下降、草原退化、土地沙漠化加剧。气候暖干化和人类不合理的开采活动是造成该地区生态环境恶化的重要原因.     

若尔盖盆地沙漠化及其景观格局变化研究

应用1975年的MSS数据、1990年和2005年的TM数据、以及2000年的ETM数据,通过遥感与地理信息系统技术,获得了若尔盖盆地在1975-2005年间的沙漠化发展特征,并采用景观指数运算软件FRAGSTATS3.3对该地区沙漠化土地的景观格局变化进行了分析。研究发现,在1975-1990年间,若尔盖盆地的沙漠化土地面积大幅增加;在1990-2000年间,沙漠化土地面积保持稳定;在2000-2005年间,沙漠化土地面积出现了小幅度的减小趋势。对若尔盖盆地沙漠化土地的景观格局变化进行研究发现,固定沙丘（地）和半固定沙丘（地）是若尔盖盆地主要的沙漠化土地景观类型。在1975-1990年间,沙漠化土地斑块数量和斑块平均面积均大幅增加,是该地区沙漠化快速发展时期;在1990-2000年间,沙漠化土地斑块数量下降,斑块平均面积增加,沙漠化景观破碎度有所降低;在2000-2005年间,沙漠化土地斑块数量增加,斑块平均面积减小,沙漠化景观破碎度增强。     

近15年来长江黄河源区的土地覆被变化

基于长江黄河源区土地生态分类,利用1986年与2000年两期TM遥感数据的对比和野外实地调查,采用景观生态空间分布格局分析方法,从分布面积变化和类型转移趋向与幅度两方面,分析了江河源区近15年来土地生态系统的空间分布变化与演变格局,结果表明：高寒草地退化显著,较高覆盖度高寒草原与高寒草甸面积减少了15.82% 和5.15%,高寒沼泽草甸分布面积锐减了24.36%;湖泊水域萎缩了7.5%,以长江源区内流湖泊为主;土地荒漠化发展十分强烈,沙漠化土地面积扩展了17.11%,其中黄河源区沙漠化土地年平均扩展率达到1.83%。高寒草原草地的覆盖度下降与荒漠化、高寒草甸草地的覆盖度下降与草原化以及沼泽草甸草地的疏干旱化是区域土地生态系统空间演变的主要趋向,并由此改变了土地覆被的空间分布格局并使该区域生态环境持续恶化。     

塔里木河干流区土地利用与生态系统服务价值的变化

根据2005—2010年土地利用数据分析了生态环境脆弱和受人类活动影响强烈的塔里木河干流地区土地利用数量和结构变化特点,修正了谢高地等提出的中国陆地生态系统服务价值系数,结合敏感度分析,探讨了生态服务价值对土地利用变化的响应。结果表明:（1）研究区土地利用类型以草地和其他为主,覆盖率约为65％;2010年天然植被比2005年减少4.37×104 hm2,占总面积的1.04%;耕地面积增加最多,增加幅度为21.70%;高覆盖度草地土地利用类型减少最多,为5.95%;农田面积的不断扩大以林地和草地面积减少为代价。（2）研究区生态系统的服务价值以土壤形成与保护、生物多样性保护和废物处理等功能为主;森林和水体的生态服务价值贡献率占整个系统的80%以上,其次是草地;塔里木河干流2005—2010年土地利用的变化导致生态服务功能的结构发生变化。（3）研究区2005年和2010年总生态服务功能价值分别为137.76×108元和137.98×108元,波动较小;研究区由上游至下游生态系统服务价值存着的明显的由高到低的梯度分布规律,生态环境逐渐退化;生态服务价值相对于生态价值系数缺乏弹性的,说明本研究结果可信,可为区域土地利用效益评价及土地利用规划提供借鉴。     

近20 a新疆南部植被覆盖度时空特征及对气候因素的响应——以塔什库尔干塔吉克自治县为例

植被覆盖度是反映生态环境质量的评价指标,掌握植被覆盖度的变化有助于实现生态文明建设与区域农牧业规划及生态环境保护。基于2001—2020年归一化植被指数（Normalization difference vegetation index,NDVI）,以耕地、林地、草地植被类型为研究对象,采用混合像元二分模型计算植被覆盖度,应用空间稳定性分析、Sen+Mann-Kendall空间趋势分析、线性回归等方法,分析塔什库尔干塔吉克自治县植被覆盖度的时空特征;同时,结合气温、降水量数据,利用Spearman相关分析、GIS空间分析等方法,分析气候因素对植被覆盖度的影响。结果表明：（1） 近20 a植被覆盖度以中植被覆盖区为主,植被覆盖度减小了4.79%。（2） 植被覆盖度的空间稳定性波动较小,以波动变化（37.3%）、中等波动变化（32.7%）为主;植被覆盖度呈显著减少和不显著减少面积分别占总面积的3.8%、54.5%。（3） 耕地、林地、草地植被状况均呈现不同程度的轻微退化,在植被覆盖度上分别减少了4.57%、6.32%、4.24%,在空间稳定性上,不显著减少分别为51.28%、54.48%、52.29%。（4） 2001—2020年耕地比林地、草地空间稳定性和退化程度更为稳定和缓慢,林地退化比耕地、草地严重。研究区植被覆盖度变化较小,呈微弱下降趋势,人类活动是影响植被生长的主要因素。     

1990—2010年黄河宁蒙段所处流域土地利用变化

以Landsat TM和ETM+遥感影像为基础数据源,应用地理信息系统技术,对黄河宁蒙段所处流域1990-2010年土地利用变化进行了监测,并结合气候变化、人类活动和政策因素探讨了土地利用变化的驱动力,初步分析了土地利用/覆被变化对流域水-沙关系的影响。结果表明：（1）20年来研究区建设用地面积增加了1 310.04 km²,耕地面积增加了611.15 km²,水域和草地面积分别减少了1 499.51 km²和474.93 km²;（2）20年来黄河宁蒙段所处流域土地利用变化速度经历了缓慢变化-显著变化-急剧变化的过程。各土地利用类型在后10 年（2000-2010年）的变化速度均比前10年（1990-2000年）大;（3）研究时段内草地和未利用地转化为林地,草地和耕地被开发为建设用地,未利用地和草地被开垦为耕地;（4）人类活动和政策因素是影响20年来土地利用变化的主要驱动因子,但人口数量的增加、经济的发展及环境政策的调整对研究区土地利用变化的影响更为显著;（5）1990-2010年流域耕地和林地面积分别增加了611.15 km²和543.19 km²,植被覆盖度由1990年的34.7%增加到2010年的40.8%。林地和耕地面积的增加均使得流域总蒸发量增加,灌溉用水增加,从而径流量减少,植被覆盖度的增加使得流域径流量和输沙量均降低。     

近35 a来中国北方土地沙漠化趋势的遥感分析

 以近35 a来中国北方的5期 Landsat MSS、TM/ETM遥感数据为主要信息源,通过目视解译方法提取不同时期沙漠化土地现状数据,并进行了沙漠化发展趋势的分析。 2010年中国北方沙漠化土地达 37.59万km2,其中轻度沙漠化土地占33.80%,中度沙漠化土地占22.84%,重度沙漠化土地占22.16%,严重沙漠化土地面积占21.21%。 1975—1990年期间,沙漠化土地净增面积33 838.32 km2,增加速率为2 255.89 km2·a-1; 沙漠化程度加重面积41 662.48 km2,减轻8 383.20 km2,净加重面积33 279.28 km2。综合两者变化,沙漠化净发展速率为4 474.51 km2·a-1。1990—2000年,沙漠化土地面积净增速率为3 441.49 km2·a-1,净发展速率为5 370.06 km2·a-1。2000—2005年,沙漠化土地面积净减少速率为1 635.28 km2·a-1,净逆转速率为1 0071.02 km2·a-1。2005—2010年,净减少1 114.35 km2·a-1,净逆转7 552.21 km2·a-1。空间上沙漠化发展和逆转发生的区域主要在半干旱地区的农牧交错带。     

30 a来共和盆地贵南县草地时空变化分析

 草地资源分布和动态变化是荒漠化监测的重要内容。利用1976年、1996年、2001年、2006年四期遥感影像,在RS与GIS支持下解译提取了贵南县草地信息,通过动态度模型和空间变化分析了青海省贵南县草地资源变化。结果表明：30 a来青海省贵南县草地面积减少了12.62%,其中高盖度草地面积减少了28.87%;主要转化为耕地、未利用地和林地;1996—2006年,草地面积缩减趋缓。1976—1996年间有16.6%的高盖度草地退化为中低盖度草地;1996—2006年高、中、低盖度草地面积转换变化不大。通过草地斑块的重心分析显示草地空间变化向多个方向偏移。     

北京山区植被覆盖动态变化遥感监测研究

植被覆盖变化遥感监测是区域生态监测的一个重要部分,可为区域生态建设和可持续发展提供科学依据.利用北京市1979年7月14日和2005年7月25日的Landsat MSS和TM影像,采用基于归一化植被指数(ND-VI)的像元二分模型,计算了这2个时期的植被覆盖度,并对北京山区1979-2005年间植被覆盖的变化情况进行了遥感监测和定量分析.结果表明,北京山区的植被覆盖度由1979年的70.05%下降为2005年的66.14%;植被退化的总面积为3672.90km2;植被覆盖度在80%～100%的退化面积最大,为617.45km2.     

黑河分水后中游地区LUCC监测

以2000年Landsat ETM和2005年的Landsat TM数据为信息源,通过人机交互方式提取了两期黑河流域中游地区土地利用/覆被数据。在此基础上,结合研究区的社会经济统计资料和气象观测资料,分析了黑河流域中游地区近5 a来土地利用/土地覆被变化（land use and land coverage,LUCC）的时空变化格局和土地利用类型转变的趋势及其驱动力。结果表明,5 a间耕地和居民用地面积分别扩大了6.95％和9.78％,草地和林地都有相应的减少。尤其是水域和未利用土地,分别减少了1.70％和0.88％,黑河流域生态环境有总体变差的趋势。驱动力分析表明,环境变化是人文因素和自然因素共同作用的结果,并且人为因素占主导地位,在此情况下,本区生态环境存在着继续恶化的潜在危机。     

长江源区沙漠化及其景观格局变化研究

以1975年的MSS数据、1990年和2005年的TM数据以及2000年的ETM数据为数据源,基于遥感与地理信息系统技术,获得了长江源区1975-2005年间沙漠化的发展特征,并采用景观指数运算软件FRAGSTATS3.3对长江源区沙漠化土地的景观格局变化进行了分析。研究发现,在1975-1990年间,沙漠化土地的增速为61.72 km2·a-1;在1990-2000年间,沙漠化土地的增速为4.54 km2·a-1;在2000-2005年间快速增加,增速高达341.43 km2\5a-1。在沙漠化发展的同时,长江源区沙漠化土地的景观格局变化也非常显著,在1975-2005年间,沙漠化土地发生了严重的破碎化,斑块形状趋于复杂;在1990-2000年间,沙漠化土地出现了连片的现象,沙漠化土地的破碎度有所下降;在2000-2005年间,沙漠化土地破碎度增加。     

近55 a来黑河流域绿洲演变特征的初步研究

 以航空照片（1956年）、Landsat MSS影像（1975年）、TM和ETM+影像（1990、2000、2005、2010年）为基础数据源,提取了黑河流域近55 a来的绿洲演变信息,并对绿洲演变的驱动力做了初步分析。研究结果表明:①研究区绿洲在1956—1975年间呈萎缩状态,1975—2010年间均呈扩张状态,并在2010年达到8 137.89 km2,整个绿洲扩张期间,2000年前的增长较平稳,2000年后增长较快;②绿洲内部的土地利用类型以耕地和林地所占比例最大,合占绿洲总面积的90%左右,1975年后耕地成为绿洲中比重最大的土地类型,约占60%;③研究时段内耕地和城镇居民地的变化相对平稳,多为单向转入,而林地、水域的变化相对剧烈,双向转换频繁;④关于绿洲演变驱动力的初步研究表明,自然和人为因素的共同作用影响了水资源的时空分布变化,并决定了绿洲演变的方向和特征,但是其机制还需在今后开展更深入的研究。     

滇西北高原湿地区土地利用变化特征

湿地景观格局的动态变化与区域土地利用/覆盖格局的变化有着十分紧密的联系。以纳帕海、碧塔海和属都湖三块高原湿地所在的云南省香格里拉县建塘镇为例,在遥感和GIS技术的支持下,对该区域1974、1987和2000三期Landsat TM(ETM)影像进行了解译,分析了26 a间的土地利用/覆盖变化规律,并结合景观格局动态分析的方法,借助FRAGSTATS软件定量分析了该区景观格局特征及其动态变化。结果表明:该区土地利用/覆盖状况变化显著,主要土地利用/覆盖类型有林地以822 hm2/a的速度在大面积减少,并主要转为灌木林地,使得后者在26 a间扩大高达17倍,变化幅度最大。建设用地和耕地的面积分别扩大了6倍和2倍,而草地和雪地面积持续减少。相应地,该区景观格局定量分析显示,有林地的斑块密度增大而平均斑块面积减小迅速,呈破碎化趋势,灌木林地的斑块密度、平均斑块面积均增加,草地则与之相反均减小,耕地的斑块密度降低而平均斑块面积增加,在不断融合成大斑块,其余各景观单元斑块密度增大平均斑块面积减小,同时各斑块几何形状在1987年变化最剧烈,景观格局趋于复杂。     

拉萨地区土地利用变化

根据1990年、1995年和2000年3期西藏拉萨地区土地利用现状调查数据,利用GIS空间分析方法,系统地分析了1990年至2000年间拉萨地区的土地利用时空变化特征。得出: ① 10年来拉萨地区的土地利用类型转变主要发生在人类活动比较集中的城镇附近和河谷地区,很多地段的天然植被由人工植被所取代,植被覆盖度和生物产量明显提高,有效地改善了这些区域的土地覆盖状况,这些变化是这一期间实施的农业综合开发中旨在改变区域生态环境的人工植树造林和改良草场等人为有目的地改变土地利用类型的直接结果;② 10年内面积增幅最大的是林地,增加了2.56%;③ 土地利用类型变化最广泛的是牧草地,由牧草地变成耕地、园地、林地、居民点及水域的,其中牧草地变成林地的面积最大,占变化面积的94.09%;④ 耕地变成林地的面积占耕地移出总量的54.86%,变成居民点的占移出面积的38.25%;⑤ 水域变成林地的面积占变化面积的93.13%。     

Land use and land cover change processes in China's eastern Loess Plateau

Using Landsat remote sensing images, we analyzed changes in each land use type and transitions among different land use types during land use and land cover change (LUCC) in Ningwu County, located in the eastern Loess Plateau of China, from 1990 to 2010. We found that grassland, woodland, and farmland were the main land use types in the study area, and the area of each type changed slightly from 1990 to 2010, whereas the area of water, construction land, and unused land increased greatly. For the whole area, the net change and total change were insignificant due to weak human activity intensity in most of the study area, and the LUCC was dominated by quasi-balanced two-way transitions from 1990 to 2010. The insignificant overall amount of LUCC appears to have resulted from offsetting of rapid increases in population, economic growth, and the implementation of a program to return farmland to woodland and grassland in 2000. This program converted more farmland into woodland and grassland from 2000 to 2010 than from 1990 to 2000, but reclamation of woodland and grassland for use as farmland continued from 2000 to 2010, and is a cause for concern to the local government.