Vertical distribution changes in land cover between 1990 and 2015 within the Koshi River Basin,Central Himalayas

The study of mountain vertical natural belts is an important component in the study of regional differentiation.These areas are especially sensitive to climate change and have indicative function,which is the core of three-dimensional zonality research.Thus,based on high precision land cover and digital elevation model (DEM) data,and supported by MATLAB and ArcGIS analyses,this paper aimed to study the present situation and changes of the land cover vertical belts between 1990 and 2015 on the northern and southern slopes of the Koshi River Basin (KRB).Results showed that the vertical belts on both slopes were markedly dif-ferent from one another.The vertical belts on the southern slope were mainly dominated by cropland,forest,bare land,and glacier and snow cover.In contrast,grassland,bare land,sparse vegetation,glacier and snow cover dominated the northern slope.Study found that the main vertical belts across the KRB within this region have not changed substantially over the past 25 years.In contrast,on the southern slope,the upper limits of cropland and bare land have moved to higher elevation,while the lower limits of forest and glacier and snow cover have moved to higher elevation.The upper limit of alpine grassland on the northern slope retreated and moved to higher elevation,while the lower limits of glacier and snow cover and vegetation moved northward to higher elevations.Changes in the vertical belt were influenced by climate change and human activities over time.Cropland was mainly controlled by human activities and climate warming,and the reduced precipitation also led to the abandonment of cropland,at least to a certain extent.Changes in grassland and forest ecosystems were predominantly influenced by both human activities and climate change.At the same time,glacier and snow cover far away from human activities was also mainly influenced by climate warming.     

Assessment of Changes in the Value of Ecosystem Services in the Koshi River Basin,Central High Himalayas Based on Land Cover Changes and the CA-Markov Model

Climate warming and economic developments have created pressures on the ecological systems that human populations rely on, and this process has contributed to the degradation of ecosystems and the loss of ecosystem services. In this study, Landsat satellite data were chosen as the data source and the Koshi River Basin (KB) in the central high Himalayas as the study area. Changes in land cover and changes in the value of ecosystem services between 1990 and 2010 were analyzed and the land cover pattern of the KB in 2030 and 2050 was modeled using the CA-Markov model. Changes in land cover and in the value of ecosystem services in the KB for the period 2010-2050 were then analyzed. The value of ecosystem services in the KB was found to decrease by 2.05×10⁸ USD y^-1 between 1990 and 2010. Among these results, the services value of forest, snow/glacier and barren area decreased, while that of cropland increased. From 1990 to 2050, forest showed the largest reduction in ecosystem services value, as much as 11.87×10⁸ USD y^-1, while cropland showed the greatest increase, by 3.05×10⁸ USD y^-1. Deforestation and reclamation in Nepal contributed to a reduction in the value of ecosystem services in the KB. Barren areas that were transformed into water bodies brought about an increase in ecosystem services value in the lower reaches of the Koshi River. In general, this process is likely to be related to increasing human activity in the KB.     

Using MaxEnt Model to Predict Suitable Habitat Changes for Key Protected Species in Koshi Basin,Central Himalayas

Because of its landscape heterogeneity, Koshi Basin (KB) is home to one of the world’s most abundant, diverse group of species. Habitat change evaluations for key protected species are very important for biodiversity protection in this region. Based on current and future world climate and land cover data, MaxEnt model was used to simulate potential habitat changes for key protected species. The results shows that the overall accuracy of the model is high (AUC > 0.9), suggesting that the MaxEnt-derived distributions are a close approximation of real-world distribution probabilities. The valley around Chentang Town and Dram Town in China, and Lamabagar and the northern part of Landtang National Park in Nepal are the most important regions for the protection of the habitat in KB. The habitat area of Grus nigricollis, Panax pseudoginseng, and Presbytis entellus is expected to decrease in future climate and land cover scenarios. More focus should be placed on protecting forests and wetlands since these are the main habitats for these species.     

喜马拉雅中部甘达基河流域尼泊尔国鸟(棕尾虹雉)生境分布变化

甘达基河流域(Gandaki River Basin,GRB)是喜马拉雅中部地区的一部分,该地区栖息着许多珍稀的野生动物。由于气候和人类活动的影响,许多珍稀保护物种的生境处于危险之中。本研究基于最大熵(MaxEnt)模型,运用生物气候、土地覆被和DEM数据,分析各环境要素对棕尾虹雉(Lophophorusimpejanus)的生境适宜性的影响,评估棕尾虹雉现在状况和未来栖息地分布的变化。研究表明,目前棕尾虹雉的高度适宜栖息地面积约为749 km^2,主要分布在流域北部、东部和西部,尤其是郎塘国家公园、马纳斯卢峰自然保护区和安纳布尔纳峰自然保护区等保护区内。到2050年,棕尾虹雉的高度适宜栖息地面积将减少至561 km^2,主要在流域北部和西北部(即Chhyo,Tatopani,Humde和Chame地区)。未来环境变化的模拟表明,由于适宜栖息地面积的减少,棕尾虹雉面临的生存风险将增加。     

大凌河流域土地利用/覆被变化及其对气候变化的响应研究

基于Landsat遥感影像提取大凌河流域1986~2014年7期土地利用/覆被变化信息,并结合1986~2014年流域气候变化情况,发现大凌河流域土地利用变化对流域气候变化具有负面影响。研究表明：① 近30 a大凌河流域土地利用/覆被变化情况表现为：建设用地和农林用地的大幅度扩张,面积分别增加了322.30 km²和1 504.94 km²,并伴随着水域和旱地及其他未利用地面积的显著减少,面积分别减少了102.42 km²和1 724.61 km²;② 大凌河流域近30 a来土地利用变化导致流域平均年降水量、平均相对湿度及平均风速小幅度下降,分别减少了14.94 mm、0.2%和0.04 m/s,平均气温缓慢上升,增长了0.1℃;③ 退耕还林还草及成立凌河保护区等工作能提高流域植被覆盖面积、使流域水域面积得以回升,从而可以缓解城市热岛效应带来的温度升高,提高流域生态环境质量。     

基于知识规则的土地利用/土地覆被分类方法——以黑河流域为例

本文提出了一种基于知识规则的土地利用/土地覆被分类的新方法。知识规则是基于专家经验建立起来的,反映研究区内不同分类系统下各类别的地理分布特性与地理分布交叉可能性。基于黑河流域90 m 分辨率DEM、2009 年逐月1 km 分辨率NDVI,参考美国地质调查局(USGS) 1 km分辨率土地利用/土地覆被数据在欧亚大陆上各类别的聚类中心,应用在上、中、下游分别建立的知识规则,以知识规则结合最近距离的USGS 类别聚类的方法,制作了一套与USGS全球土地覆被分类标准一致的、可以用于大气模式以及陆面过程模式的黑河流域土地覆被类型分布数据。本方法分类结果与以往研究采用的类别映射方法的分类结果及实际地物影像进行对比,表明知识规则下的分类结果更能准确表达流域地表覆盖特征,对冰雪、冻土类别和沙地荒漠类别的表现更优。     

塔里木河干流区土地覆被变化与景观格局分析

在GIS和遥感技术支持下,结合景观格局数量分析方法,利用1973年MSS、1983年航空遥感土地利用图、1990年TM、2000年TM和2005年CBERS遥感影像对新疆塔里木河干流区土地利用/覆被变化过程进行了定量分析.结果表明,1973-2005年塔里木河干流区土地利用/覆被发生了显著变化,耕地和城乡居民及建设崩地面积显著增加,林地、草地和湿地面积减少,未利用地表现出先增加后减小的趋势.研究区土地利用类型转移的主要方向是林地和草地转化为耕地、耕地转化为城乡居民及建设用地、草地转化为未利用地.土地利用变化经历了"显著变化-缓慢变化-显著变化-急剧变化"的过程.景观格局分析表明,在人类活动的影响下,研究区景观破碎度、多样性增大,优势度减小.草地和未利用地对整个景观的控制作用减小,景观结构趋于多样和均匀.驱动力分析表明,人口增长和经济发展因素是塔里木河干流区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,同时还受产业结构因素和政策因素及人类干扰强度的影响.     

长江源区土地利用/覆盖现状及成因分析

以地形图、TM影像为主要信息源,利用遥感和GIS的空间分析技术对长江源区的土地利用/覆盖现状进行研究。在此基础上分析土地利用现状特征的形成原因。研究结果表明,长江源区草地面积为8 377 079.3 hm2,占研究区面积的58.9%,其中高覆盖度草地、中覆盖度草地、低覆盖度草地分别占研究区面积的10.28%、21.36%、27.23%;未利用土地面积为4 595 112.1 hm2,占研究区面积的32.3%,其中沙地、戈壁、盐碱地、沼泽地、裸土地、裸岩石砾地、高寒荒漠分别占研究区面积的3.66%、5.80%、0.25%、4.19%、2.24%、6.28%、9.88%;其次为水域、林地、耕地、城乡工矿居民用地,分别占研究区面积的7.2%、1.6%、0.01%、0.004%。     

新疆和田河流域土地利用/覆被变化及其驱动力分析

土地利用／覆盖变化及其驱动力分析是土地利用／覆盖研究的一个主要核心内容。利用1990年、1999年和2005年和田河流域3期土地利用数据,对和田河流域1990—2005年土地利用/覆被变化进行了定量的分析研究,同时利用相关分析和主成分分析探讨了土地利用/覆被变化的驱动力。研究结果表明:在15 a尺度上研究区土地利用/覆被变化总特征是耕地、林地、水域和建设用地面积增加,草地和未利用地面积减少;土地利用程度变化量为0.56%,流域土地利用处于发展时期;优势度没有发生明显的变化,未利用地一直最高。研究区土地利用/覆被变化的主要驱动力为人口因素、经济因素、富裕程度、政策因素、技术因素和水文因素等,各驱动因素以合力形式作用于土地利用/覆被使其变化,其中,人口因素在土地利用/覆被变化中起主导作用。     

基于Landsat TM/ETM数据的锡林河流域土地覆盖变化

根据1987年、1991年、1997年和2000年4期Landsat TM/ETM影像的土地利用/土地覆盖分类结果,运用地理信息系统空间分析方法,分析了内蒙古锡林河流域1987~2000年间各土地利用类型及草甸草原、典型草原、荒漠草原的数量变化和空间变化特征。分析结果显示,锡林河流域土地利用/土地覆盖变化的主要特征为草甸草原、典型草原面积的大幅减少和荒漠草原、农田和沙漠化土地面积的大幅增加及城镇的扩张。其中面积增加最大的是荒漠草原,增加了2328 km²;相当于1987年荒漠草原面积的56 %。农田和城镇面积逐年增大,分别从1987年的114.3 km²和25.2 km²增加到2000年的332.1 km²和43.6 km²。面积减少最多的是羊草＋丛生禾草、羊草＋杂类草等优良高产温带典型草原类型,共减少2040 km²。草甸草原面积亦呈逐年减少的趋势,从1987年的1103 km²减少到2000年375 km²,面积减少了65.9 %。农田、沙化地及城镇等非草原土地利用类型面积增加了62.5 %。     

土地利用/土地覆被变化对长江流域水环境的影响研究

不合理的土地利用方式／土地覆被变化已成为长江流域水环境不断恶化的重要原因之一，长江上游植被破坏和陡坡开垦造成严重的水土流失，直接威胁到三峡库区的生态安全，中流的围湖造田等损害了湖泊的生态功能，导致严重的洪涝灾害，化肥，农药的过量使用，农田污水灌溉等成为长江流域农业非点源污染的重要来源。文章提出了进一步研究构想，以山－河－湖－海互动系统为研究对象，以系统内各子系统之间的能量流和物质流的联系为纽带，揭示系统自组织、自反馈机制，利用遥感技术和地理信息系统结合数学模型，动态模拟土地利用／土地覆被变化的水文及水环境效应。     

黑河中游不同土地覆被类型土壤呼吸及对水热因子的响应

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,对土壤呼吸及其对土壤含水量和土壤温度的响应进行测定。结果表明：灌溉农田的土壤呼吸速率显著大于人工樟子松林地和杨树林地,人工林地显著大于荒漠草地和梭梭灌木林地。6种土地覆被类型土壤呼吸速率与土壤温度显著正相关性,Q₁₀值1.14~1.31,表明该地区土壤呼吸速率对土壤温度的敏感性低于世界平均水平;土壤呼吸速率与土壤含水量呈显著的指数关系。这表明6种土地覆被类型的土壤呼吸特征存在显著差异,且不同土地覆被类型的土壤呼吸特征与水热因子关系密切,以人类活动为主导的土地覆被变化深刻影响着荒漠绿洲生态系统水土气生的相互作用。     

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。     

伊洛河流域的土地覆盖与景观动态分析

此项研究以洛宁为例，运用景观生态学的方法，分析了黄河中游地区的伊洛河流域在1984～1999年间由于人类活动产生的森林景观变化情况。在15a间，森林覆被变化较大，斑块数增加，景观破碎度增大。这些变化产生了空间上不同的景观，它反映出该区域人类对可持续的资源利用和经济条件。     

塔里木河干流土地利用/覆盖变化的社会经济驱动力分析

土地利用/覆盖变化的驱动力分析是土地利用/覆盖研究的一个主要核心内容。利用相关分析和主成分分析,探讨土地利用变化的社会经济驱动力。在驱动力分析的基础上,建立人口因素与土地利用程度的分异模型,并通过干扰度指数的计算,分析人类活动对不同景观类型的干扰强度。研究结果表明：研究区土地利用变化的主要社会经济驱动力为：人口因素、经济因素、技术因素和区域社会经济发展程度等。人类活动对建设用地的干扰强度最大,其次是林地、耕地和水域,而对于其他景观类型的干扰度则不甚明显。人口密度与土地利用程度的分异模型适用于分析现阶段人口密度与土地利用程度之间的关系,而且还可以通过预测未来人口变化状况进行土地利用程度的预测。     

导致塔里木河流域土地沙漠化扩展的深层次原因分析

就塔里木河流域的总体情况而言,在人类历史之前,沙漠化形成是一种完全受气候变化制约的自然过程,在现代干旱环境背景下,超载放牧、滥挖滥采、毁林毁草开荒以及水资源的不合理利用是导致目前塔里木河干流沙漠化持续扩展的几种主要的不合理人为活动。那么,又是什么原因促使人们在与自然相处过程中,采取了这些显然违背自然规律的活动？在实地考察基础上,结合前人研究的成果资料,对导致塔里木河流域沙漠化扩展的深层次原因进行分析。认为,主要是人口压力、政策失误和利益驱动促使人们在与自然相处过程中,采取了这些显然违背自然规律的活动。因此,控制人口增长、采取正确的政策引导、正确处理经济利益和生态环境之间的关系是促进当地土地沙漠化逆转所必须的。     

基于MODIS 数据的长江三角洲地区土地覆盖分类

长江三角洲地区是我国经济最发达的地区之一, 人类活动对自然环境产生了很大影响。为了研究该地区人类活动与生态环境的相互作用, 利用250 m 分辨率MODIS 数据进行土地 覆盖制图研究, 采用的主要数据为增强型植被指数EVI 数据、反射率数据和DEM 数据。通过基于时间序列的滤波方法消除EVI 的噪声, 通过PCA 变换压缩数据量, 并计算均质度来表征空间维的纹理信息, 构造了一个综合性的分类数据矩阵, 依据高分辨率影像选取了训练区, 采用最大似然法进行分类, 并采用缓冲区分析技术进行分类修正, 得到长江三角洲地区的土地覆盖分类结果。利用高分辨率影像解译信息对分类结果进行了精度评价, 并将分类结果与 MODIS 土地覆盖产品进行了对比, 精度分析表明分类结果很好的反映了研究区的土地覆盖信息, 显示了本研究分类方法与技术处理在实践中的可行性及250 m 分辨率EVI 时间序列数据在区域尺度土地覆盖分类方面的优势与潜力。     

洮河流域土地利用/土地覆被变化及其驱动机制研究

系统收集和整理1970s后期至2000s洮河流域土地利用/土地覆被、水文气象和经济社会发展数据,采用综合利用指数、转移矩阵、动态度、相关性和主成分分析方法及多元线性回归方法,得到结果表明,过去30 a,洮河流域总体表现为林、草面积减少、耕地面积增加、土地开发利用程度进一步提升。驱动因子相关性及主成分分析表明,洮河流域LULCC受“区域经济+农耕因素+城镇化和气候”3个主成分大类的交互影响和驱动;基于此构建的LULCC多元回归驱动模式,在率定期和验证期精度良好,能够反映洮河流域经济社会发展及区域气候对LULCC的驱动和影响。     

喜马拉雅山脉中段土地覆被的垂直分异特征

喜马拉雅山脉中段的珠穆朗玛峰等地,海拔高差巨大、生境复杂多变、土地覆被类型多样且植被垂直带谱完整,是全球范围内研究土地覆被垂直变化的理想场所。本文基于30 m空间分辨率的土地覆被数据（2010年）和DEM数据,在ArcGIS和Matlab平台的支持下,提出并运用脊线法、样带法和扇区法3种山地南北坡划分方法,研究了喜马拉雅山土地覆被垂直分布与结构差异。结果表明：① 山地土地覆被分布具有明确的垂直地带性结构特征,喜马拉雅中部土地覆被垂直带谱为南六北四式,土地覆被垂直带谱中具有人类活动的特点。② 南北坡之间的土地覆被垂直带谱差异明显,南坡土地覆被类型完整多样,北坡相对简单;对同类型土地覆被而言,南坡较北坡分布高程低、幅度宽。③ 依据各类型分布面积比随海拔变化情况,土地覆被类型在南北坡上的垂直分布可分为4种模式：冰川雪被、稀疏植被和草地为单峰分布型,裸地为南单峰北双峰分布型。④ 3种划分方法中,南坡的土地覆被垂直带结构具有相似性,而北坡的土地覆被垂直带结构存在差异,扇区法较好地反映了土地覆被自然分布格局。     

长江上游土地利用变化与冲沟发生和演变

冲沟侵蚀是中国西部山区一个重要的环境问题。小流域研究表明，黄河和长江中的泥沙主要是冲沟侵蚀引起的。目前，长江上游80%的冲沟因被幼林草植被覆盖而处于非活跃期。到底这些冲沟系统是什么时候形成的？未来的暴雨和径流是否会激活这些冲沟系统？土地利用与景观结构对冲沟系统的发生、演变有何关系？基于这些问题，近几年来在中科院山地环境学“百人计划”和“国外引进杰出人才”项目及德国洪堡基金的资助下，中德科学工作者进行了合作研究。本文介绍了长江上游地区土地利用变化与冲沟发生、演变的部分研究成果。我们在西昌安宁河干暖河谷选择了两个冲沟系统一个位于西溪乡长山岭，一个位于大青梁子。为了定量评价土地利用对冲沟发育的影响，我们对研究小流域的航片、土壤剖面、泥沙堆积与土地利用历史等进行了详尽的综合对比分析。同时，对两个冲沟系统的大小和土壤流失的体积进行了详细的野外调查、测定和计算。据此，获得了研究流域的冲沟侵蚀速率。研究结果表明，长江上游数百年的持续景观演变，尤其是20世纪中期人为强烈的不合理农业垦殖和利用土地，造成了四川西南部大量冲沟系统的形成和发展，研究流域的冲沟侵蚀速率高达375t/hm2*a-1。采取成功的水土保持措施以控制冲沟侵蚀，对中国西南山地退化环境的生态修复具有重大实践意义。