新疆南疆地区土地利用变化及其生态效应

基于GIS平台,以新疆各县市统计数据为基础,对南疆土地利用变化特征及其生态效应进行分析。分析得出:①近12 a间耕地、园地、林地、水域及建设用地面积增加,而草地和未利用土地面积减少。12 a间土地利用综合动态度为0.88%,园地、建设用地和耕地的年变化率较大;林地、草地、水域和未利用土地的较低。土地利用变化存在明显的区域差异,巴州除未利用土地以外,土地利用类型的变幅均大于全区相应土地利用类型的变幅,和田所有土地利用类型的变幅均小于全区的变幅。②绿洲耕地面积的扩展以牺牲自然荒漠植被为代价,致使绿洲生态问题日益突出,主要表现为植被退化、沙漠化、生境质量下降、土壤盐渍化和水质恶化等。     

1975-2010年石羊河流域绿洲时空演变研究

应用RS和GIS技术,以石羊河流域绿洲为研究对象,对1975 2010年流域绿洲的时空动态变化进行了监测,并结合气候变化、地表径流量和人类活动等资料探讨了绿洲变化的原因.结果表明:近35年来,石羊河流域绿洲整体规模呈波动变化的趋势,1975、1990、2000年和2010年,流域绿洲总面积分别为7 563.06、7 730.62、7 131.56 km2和7 459.43 km2.通过分析绿洲与荒漠面积之间的转化发现绿洲主要经历了“绿洲化-荒漠化-再绿洲化”的过程,绿洲面积缩小了103.63 km2.绿洲内部耕地、城镇居民地和水域面积增加,而林地和草地面积缩小.绿洲的变化受自然因素和人类活动的共同作用,但人口数量的增加、经济的发展以及地表径流的变化对绿洲演变的影响更为显著.     

1980-2010 年和田绿洲土地利用变化空间耦合及其环境效应

在气候变暖、西部大开发及2009 年以来实施的19 省市对口援疆建设背景下,和田绿洲面临着全方位经济发展所引发的水土资源需求的巨大挑战。为此,基于研究区3 期18 景TM/ETM+遥感影像目视解译,从空间耦合角度分析了和田绿洲1980-2010 年土地利用变化及其环境效应。研究表明:① 1980-2010 年,和田绿洲土地利用时空变化显著。耕地、城乡工矿居民地面积分别增加了32.32%、142.23%,灌丛与荒漠草地面积分别减少了23.12%、18.82%。新增耕地主要源于草地、未利用地开垦及毁林开荒。绿洲耕地向西北方向逆盛行风向扩张,其质心年平均偏移16.5 m。② 中游绿洲区与下游荒漠区的绿洲面积、土地利用程度综合指数、信息熵与均衡度等分别呈现上升与下降相反趋势。这种以耗水量为纽带的空间耦合源于中游耕地扩张导致的下游径流量逐年减少而造成的下游土地退化。③ 耕地扩张提高土地利用综合水平的同时,林地与草地遭受破坏,土地利用结构信息熵上升,过渡带植被受损严重,系统不稳定性增强,威胁到和田绿洲稳定,进而危及塔里木河下游生态安全。故建议进一步调整农业内部产业结构,缩减高耗水量作物种植面积,严禁以各种名义的开荒;制定塔里木河流域地表水分配法案,立法保障关于地表水分配、增加生态用水等规定严格实施,同时严禁地下水过量开采。     

基于LUCC的新疆沙尘源空间格局及转化机理分析

我国北方地区春夏季节沙尘天气频发,精准识别沙尘源区对于沙尘天气预报及区域生态环境治理意义重大。以新疆为典型研究区,采用2000、2005年和2010年3期土地利用/土地覆被数据,分析了新疆沙尘源的空间分布格局,并基于土地类型转移矩阵分析了不同类型沙尘源的转化情况。结果显示：新疆沙尘源的正、逆向转化主要跟人类活动相关。（1）沙漠/沙地转化敏感区主要分布于塔克拉玛干沙漠的西北边缘地区;转化为裸土类型沙尘源最主要的土地类型为河流/湖泊和草地,其中河流/湖泊的转化主要受自然条件影响,而草地的转化则是由过度放牧所导致。（2）岳普湖、伽师和巴楚等县区存在过度放牧现象;塔里木盆地北部以及准噶尔盆地内部等绿洲-荒漠交错带及人口聚集区域,存在大面积的垦荒现象。（3）新疆地区绿洲-荒漠交错带面积广阔,但其生态系统脆弱,为潜在的沙尘源区,应科学划定生态保护区,禁止过度放牧和无序垦荒。本文研究结果有望为区域生态环境治理及农牧业发展提供科学依据。     

干旱区绿洲荒漠带土壤水盐异质性及生态环境效应研究——以黑河中游张掖绿洲为例

对黑河中游地区典型绿洲的土壤含水量与含盐量分析表明,在无灌溉情况下,绿洲及绿洲边缘过渡带表层土壤含水量水平分异明显,由绿洲区的20%左右递减到绿洲荒漠生态过渡带的2.9%。绿洲荒漠带土壤水分变化反映了人类利用绿洲水资源的程度,在绿洲地下水资源开发过度和绿洲边缘人类活动剧烈的区域均存在着生态裂谷,对绿洲生态系统的稳定极为不利。绿洲荒漠带土壤可溶性盐分含量的水平分异表现为绿洲土壤可溶性盐分含量比绿洲荒漠生态过渡带和荒漠区低;绿洲界外区不同荒漠类型土壤含盐量变化不同,在绿洲外围沙质荒漠区,土壤含盐量较低,在绿洲外围砾质荒漠（戈壁）区,土壤含盐量明显高于绿洲区;荒漠区土壤含盐量的垂直变化表明,含盐量最高的聚集层一般不在表层,而在40～60 cm的亚表层。受土壤水盐分异的影响,绿洲外围荒漠植被类型出现分异,从高位绿洲到中位绿洲,外围区荒漠植被的耐旱性和耐盐性均增加。     

近15年来民勤湖区土地利用/覆盖动态与格局

以1991年、1998年和2005年三期TM数据和其它辅助数据为基础,将遥感、GIS技术与景观格局分析方法相结合,在计算了土地利用程度综合指数、单一和双向动态变化以及面积、分维数、多样性、破碎度、优势度等景观指标的基础上,对近15年来民勤湖区的土地利用/覆盖变化进行了分析.结果表明,15年间各土地利用类型面积都有不同程度的增减,以耕地、荒漠草地和未利用土地的面积变化最为显著,其中耕地面积增长了9 385.47 hm<'2>,未利用土地面积减少8 616.87hm<'2>,荒漠草地面积减少949.49 hm<'2>;各土地利用类型之间的动态转化比较复杂,其中以沙地、林地和草地的空间变动程度较大;湖区整体景观异质性降低,多样性下降,优势度上升,15年来景观格局发生了较大变化;从宏观上看,荒漠进一步向绿洲逼近,绿洲有向西南方向后退的趋势.     

黑河中游不同土地覆被土壤水文环境及植被特征

 以黑河中游6种典型土地覆被类型（百年灌溉农田、新垦灌溉农田、人工杨树林、人工樟子松林、人工梭梭灌木林和天然荒漠草地）为研究对象,对其部分土壤生态水文和植被因子进行了测定。结果显示,6种土地覆被类型不仅在地表生态水文环境特征、土壤结构特征、土壤化学和微生物群落特征等方面存在显著差异,而且在植被的盖度、密度和生物量方面也存在显著差异。不同土地覆被类型的植物生物量与田间持水量、土壤黏粉粒含量、土壤全氮、土壤有机碳和土壤碳氮比等因子具有密切的关系。该研究为如何通过改变土地覆被方式而有效地保护和利用绿洲荒漠系统提供了一定的思路,也为进一步解析气候变化和人类活动影响下荒漠绿洲生态系统水、土、气、生的相互作用过程及其机制提供了一定的科学依据。     

乌兰布和沙漠人工绿洲沙害综合控制技术体系

将乌兰布和沙漠绿洲分为绿洲生态经济核心区、绿洲-荒漠生态缓冲区和自然荒漠生态恢复区3个功能区,基于各功能区的地貌、植被、土壤及沙害特征与沙源,立足因地制宜规划、因害设防整治的设计思想,提出“流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带、绿洲防护林网”四带一体的综合防治体系防御流沙入侵,采用工程、农艺等应急措施体系控制绿洲内土壤风蚀和零星流沙的危害,为人工绿洲沙害的综合控制提供了科学依据。     

荒漠绿洲区农业特征及其可持续发展策略

荒漠绿洲是干旱区人类生存的主要场所,地域内蕴藏着大量的自然资源。在工业化社会日益发展的时代,众多国内外学者对干旱区荒漠绿洲的自然资源、环境及开发利用进行了大量的研究。本文在对西北荒漠绿洲的生态环境,如气候条件、植被分布特征、土壤特征、水文特征分析的基础上,进一步对荒漠绿洲农业特征进行了剖析,提出了荒漠绿洲农业可持续发展的对策,即:充分利用资源优势,发展特色产业,合理分配水资源,构建可持续发展模式。     

柴达木盆地荒漠绿洲景观格局定量分析

以柴达木盆地土地利用观状图为基本图件,在CIS支持下编制了柴达木盆地土地利用景观图。在此基础上选取多种景观指数,即选取斑块大小、斑块数、聚集度、相似邻接百分比、景观优势度指数、面积加权的平均斑块分形指数、散布与并列指数、香农多样性指数和香农均度指数等主要景观格局指数,定量地分析柴达木盆地荒漠绿洲景观格局特征。结果表明：柴达木盆地景观的主要斑块类型为未利用土地和草地,二者面积之和占全区的95％左右;绿洲景观以耕地、园地、林地以及城镇工矿用地等形式镶嵌在景观中,它们由于受到绿洲内人类活动的强烈影响,分形指数大,破碎度高;园地、水域与沼泽、林地和耕地的分布均比较分散,与其它类型相互混杂分布,说明绿洲内部缺乏高度连接的景观,生态系统脆弱;总体上看,柴达木盆地的景观比较单调,多样性指数较小,破碎化程度较低,景观异质性不高。     

黑河中游绿洲及绿洲-荒漠生态脆弱带土壤含水量空间分异研究

以黑河中游平川绿洲和六坝绿洲为例,对绿洲及绿洲-荒漠生态过渡带土壤含水量空间分异进行了分析研究。结果表明:在无灌溉条件下绿洲及绿洲-荒漠生态过渡带的土壤含水量水平分异明显,绿洲土壤含水量高于绿洲-荒漠生态过渡带和荒漠地区土壤含水量,并出现从绿洲到绿洲-荒漠过渡带和荒漠依次递减的趋势,主要受土壤性状、土壤水分水平运动和绿洲-荒漠局地大气环流影响;绿洲活动层土壤含水量垂直分异上表现为从表层向下逐渐增加,而过渡带和荒漠区活动层土壤含水量垂直分异则是表层和底层比20~30cm处低,可能与荒漠土壤凝结水的形成与运动有关。受绿洲地下水过度开采和绿洲边缘人类活动影响,在绿洲-荒漠过渡带形成了生态裂谷,对绿洲生态系统的安全构成威胁。     

近30 a内蒙古阿拉善盟不同生态系统土地利用动态遥感监测

 利用遥感和GIS空间分析技术,以近30 a内蒙古阿拉善盟两期 Landsat MSS/TM遥感数据为主要信息源,通过目视解译方法提取了农田、林地、草地、水体与湿地、建设用地、荒漠等6种生态系统的25类土地利用现状数据,在此基础上进行了土地利用的动态变化分析。结果表明：近年荒漠生态系统用地达85.59%,其次是草地生态系统用地,占12.76%;近30 a土地利用变化最明显的特征是农田、林地、水域与湿地及建设用地增加80 263 hm²,占总土地面积的0.34%,草地和荒漠生态系统用地减少相应面积,总体土地利用相对变化量不大,仅为0.68%。     

绿洲边缘人工固沙植被自组织过程

在对植被自组织过程研究进展评述的基础上,研究了河西走廊荒漠绿洲边缘人工固沙植被格局40年来自组织及种群自疏过程,发现在干旱区,特别是降水量200mm以下的荒漠区,绿洲边缘雨养或者降水和地下水共同维系的沙丘人工植被也会发生自组织过程,原来基本均匀栽植的植被出现斑块化,最大斑块面积、斑块密度、斑块聚集度在20~30a出现,但种群自疏过程并未遵循随植被发育年龄变化的规律,而与生境与绿洲的距离及生境地下水埋深显著相关。未来应加强在气候变化和人类干扰条件下植被格局发生突变的阈值范围的研究,也应加强干旱区人工植被自组织过程及其变化等的研究。     

近35 a内蒙古阿拉善盟绿洲化过程遥感分析

 绿洲是干旱区人类活动的高度聚集区,它的时空格局变化对社会经济发展有着至关重要的影响。以1975年至2010年间5期Landsat系列数据为信息源,通过目视解译提取阿拉善盟绿洲信息,在GIS空间分析功能的支持下,对绿洲时空格局变化进行了分析。研究结果表明,阿拉善绿洲按面积大小分布依次为:阿拉善左旗、额济纳旗和阿拉善右旗;1975—2010年间,阿拉善绿洲面积变化总体上呈先缩小后增长的趋势;其中草地的变化量最大,占整个绿洲变化面积的64.92%;研究区绿洲主导景观类型为天然草地,并且35 a内没有发生变化。     

新疆准噶尔盆地典型荒漠区不同景观植被对土壤养分的影响

在群落演替的不同阶段,土壤与植被之间存在不同的互动关系。在新疆准噶尔盆地南缘,选择荒漠-绿洲交错区、沙漠边缘、沙漠腹地典型景观类型取样,监测不同景观条件下土壤水分、土壤有机质、全氮、全磷和植被盖度。结果表明,不同景观植被盖度、土壤水分、土壤养分含量存在显著的差异性(P0.5)。土壤水分含量、植被盖度、土壤养分含量表现为荒漠-绿洲交错区沙漠边缘沙漠腹地的变化趋势;土壤含水量由荒漠-绿洲交错带10.4%递减到沙漠边缘5.8%、沙漠腹地3.5%;植被盖度、土壤养分含量随土壤类型由荒漠灰钙土向风沙土过渡,呈现显著的下降趋势。在相同土壤属性情况下,植被盖度与土壤有机质、土壤全氮之间存在显著的线性正相关关系,表明不同区域内植被在一定程度上影响土壤养分的积累。     

近20年张掖盆地绿洲结构和规模变化及其影响因素

为明晰内陆河流域绿洲化特征及其驱动因素,以黑河流域张掖盆地绿洲为研究对象,根据土地利用和归一化植被指数(NDVI)数据反演得到2000—2020年张掖盆地绿洲规模连续数据,分析张掖盆地绿洲规模和内部结构演变规律,结合盆地近20年经济、人文、水文资源等数据厘清驱动绿洲演变的关键因素。结果表明：近20年张掖盆地绿洲规模扩张了485.78 km²,整体呈现出荒漠向绿洲转化的趋势;绿洲内部土地利用类型以耕地为主,近20年间耕地面积增加最多,相对于2000年增长了19.00%,而林地面积减少最多,相对于2000年减少了25.38%;绿洲规模和内部结构变化受自然因素和人类活动的共同作用,其中经济发展与人口增加对绿洲规模扩张和内部结构变化起直接作用,水资源对绿洲扩张起决定性作用。     

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。     

人工绿洲生态系统中土壤和植被对土地利用变化的响应——以北屯绿洲为例

在遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术的支持下,对干旱区典型人工绿洲-北屯绿洲1989和2005年两期遥感影像进行了处理,分析了绿洲16年来的土地利用/覆盖变化.通过野外调查、实验室分析及"时-空替代法"等方法,对人工绿洲生态系统中的土壤和植被对LUCC的响应机制进行了分析.结果表明:(1)北屯绿洲耕地和盐碱沼泽地面积不断增加,垦荒和撂荒成为土地利用变化的两个主要过程.(2)绿洲土地利用变化对土壤养分和pH值的影响显著.(3)耕地的土壤盐分含量低于弃耕地和荒地.(4)随着土地利用类型的变化,群落组成发生较大变化,优势种更替明显.     

中国荒漠地带土地类型分析——四个典型地区的地球资源卫星象片判读

“土地”是一个包括地貌、气候、水文、土壤、植被等全部自然要素在内的自然综合体,这个综合体并受到过去和现代人类活动的影响。极端干旱的荒漠地带在我国广泛分布。东自贺兰山西麓(东经106°左右)向西直到电苏国界,南从东昆仑山北麓(北纬36°左右)向北直抵中蒙国界。土地面积约190万平方公里,占全国陆地总面积的1/5左右,而人口仅占全国总人口1.5％。这个地旷人稀的自然地带大致可分为四个自然区,即:阿拉善高原温带荒漠、准噶尔盆地温带荒     

河西走廊绿洲面积动态及其驱动因素

绿洲是干旱区脆弱生态体系中由人类活动与自然因素综合作用形成的、能够为人类生存与发展提供物源基础和生态服务功能的重要地理单元,其动态变化能够反映区域内生态、经济以及社会的演替方向。以第四次和第五次全国荒漠化和沙化监测数据为基础,结合同期气象与人类活动数据,应用转移矩阵与灰色关联度分析法,分析了河西走廊绿洲土地利用类型的转移规律和环境因素对绿洲动态变化的影响程度。结果表明:(1)研究时段内,河西走廊绿洲内部土地利用类型动态转移明显,相互间转化剧烈的地类包括耕地、居民工矿交通用地、有林地、灌木林地和草地;(2)河西走廊5个地级行政区绿洲面积均呈增加趋势,增加幅度最大的为嘉峪关市(51.97%),最小的为武威市(3.68%);(3)驱动河西走廊5个地级行政区绿洲面积动态变化的主导因子与农耕产业关系密切,预示河西走廊水资源利用与农业生产效率仍需提高。