三江平原抚远县景观格局变化研究

基于RS和GIS技术,应用集成地形图与遥感影像(MSS和TM)数据,获得抚远县6期景观类型图;通过计算各景观类型的相对变化率、转入和转出贡献率,应用景观格局分析方法,对1954~2005年三江平原抚远县湿地农田化过程进行分析。结果表明,1986年以后,耕地成为抚远县面积最大的景观类型;1954~2005年,各景观类型中耕地的相对变化率最大,1995~2000年间其相对变化率达到10.50;湿地的相对变化率在1976~1986年最大,为1.31%,湿地转出变为耕地的贡献率较大,这主要是湿地大面积被开垦为耕地的结果。景观指数在过去50多年间都发生了明显变化,最大景观形状指数(LSI)出现在1995年,为36.99;最大Shannon多样性指数(SH-DI)出现在1986年,为1.45;最大斑块聚集度指数(CONTAG)和斑块指数(LPI)出现在2005年,分别为64.14和53.35;最大斑块周长—面积分维数(PAFRAC)出现在1954年,为1.54。大规模农业开发与景观指数变化规律存在密切关系。     

1954-2005年三江平原沼泽湿地农田化过程研究

作为中国重要的粮食生产基地和淡水沼泽湿地集中分布区, 三江平原对于保障国家粮食安全和区域生态安全具有举足轻重的地位.由于人类活动的剧烈影响, 1954～2005年期间, 三江平原大面积的沼泽湿地已被农田所替代, 并引发了一系列环境问题.国内以往的相关研究未能深入揭示区域尺度湿地农田化的过程与规律.基于遥感和地理信息系统技术,集成地形图与遥感影像(Landsat MSS,Landsat TM,CBERS)数据,分析了1954～2005年间三江平原湿地农田化过程及其主要驱动因素.研究结果表明:(1)从1954到2005年,三江平原沼泽湿地面积减少了77.03%;与湿地大面积减少相对应,耕地面积增加了2.5倍,2005年耕地面积占整个三江平原面积的55.14%,成为三江平原的主导景观.1954～1976年和1977～1986年为湿地农田化规模最大的2个阶段,沼泽湿地转化为耕地的面积分别为186.40×104 hm2 和120.29×104 hm2.至2005年,三江平原沼泽湿地农田化过程基本结束,大面积成片的湿地仅存在于几个较大的湿地自然保护区内.1954～2005年期间,三江平原沼泽湿地农田化的面积为258.48×104 hm2,为1954年沼泽湿地面积的73.3%.(2)三江平原发生湿地农田化过程的主要自然地理环境背景为:海拔为0～100 m,坡度为0°～1°,地貌类型为河漫滩、河流阶地、沼泽洼地、冲积洪积平原和低台地,土壤类型为草甸土、沼泽土和白浆土.(3)1954～2005年间,三江平原地区年平均气温显著升高,增温速率为 0.029 ℃/a.气候变暖为农业开垦提供了有利的前提条件.区域人口大量增加是湿地开垦为农田的最直接和最主要的驱动因素,1959～2005年间三江平原总人口增加了3.13倍,耕地面积与总人口及农业人口之间均存在显著线性相关关系.国家政策对于三江平原沼泽湿地农田化过程具有重要的影响作用.     

三江平原沼泽湿地植被净初级生产力空间变化特征分析

基于EOS/MODIS卫星2000～2005年的MOD17A3数据集,分析21世纪初三江平原沼泽湿地植被净初级生产力(NPP)时间变化和空间分异特征及其与气候因子(气温和降水)的关系,并采用空间分析方法,分析道路、河流、居民点等因子对沼泽湿地生产力的影响.结果表明,三江平原沼泽湿地生产力(C)的变化范围为92.2～675 g/(m2·a),平均值为374.2 g/(m2·a).沼泽湿地生产力主要受三江平原综合水热条件控制,其与气温和降水显著复相关,复相关系数为0.49(n=6,p<0.05).低生产力沼泽湿地主要分布在三江平原西、北部地区,高生产力沼泽湿地主要分布在东、南部地区.河流在0～8 km的范围内对三江平原沼泽湿地生产力有一定促进作用,但影响不显著.居民点扩建,道路修筑等人类活动影响沼泽湿地分布,并导致沼泽湿地生产力下降,其有效影响范围分别是0～6 km区域和0～8 km区域.     

三江平原大豆田氮循环模拟研究

三江平原是我国面积最大的湿地分布区,经多年开垦现已发展成为我国重要的商品粮基地,由于开垦后下垫面条件发生了很大变化,加之农业生产活动的影响,使本区土壤氮循环发生了根本性的改变。以三江平原地区典型低湿地大豆田为研究对象,采用美国新罕布什尔大学李长生教授所提出的一种生物地球化学模型ＤＮＤＣ来模拟农田生态系统中土壤－植被－大气之间氮素的循环,以及温室气体Ｎ２Ｏ的排放规律。     

三江平原土壤质量变化评价与分析

土壤质量是土壤特性的综合反映,是揭示人类活动影响下的土壤动态变化的最敏感的指标,建立土壤质量变化评价模式,计算三江平原地区主要耕作土壤表层土（耕作层）的土壤质量矩阵。利用主要耕作土壤表层土的土壤质量指数的变化来定量地分要三江平原地区大面积开荒后土壤质量的变化趋势,结果表明,大面积开荒后主要耕作土壤的表层土的土壤质量指数均呈下降趋势,土壤发生了明显的经,最后还探讨了一变化趋势的形成原因。     

三江平原典型湿地土壤温度变化及其影响因子分析

本文采取了类比和模型模拟的方法对三江平原三种典型的湿地土壤(腐殖质沼泽土,泥炭沼泽土和沼泽化草甸白浆土)温度变化规律及其影响因素进行研究。描述了三种湿地土壤剖面分层的基本特征,分析了不同类型的湿地土壤温度的垂直变化、不同月份的土壤温度变化、土壤温度的季节动态以及引起其间差异的主要环境因子,采用数学方法对不同类型的湿地土壤的平均温度和土壤剖面各层次的温度与气温进行了回归分析。对这三种典型的湿地土壤温度季节动态进行了模型模拟,获得了较为理想的模拟效果,R²均在0.85以上。模拟模型可有助于对这三种典型的湿地土壤其土壤温度在植物生长季内的变化进行动态预测。     

1954年以来三江平原土地利用变化及驱动力

在遥感和地理信息系统技术支持下,获取了自1954年以来三江平原6期土地利用数据,在GIS空间分析模块下对三江平原土地利用方式及格局的动态变化进行了定量研究.结果表明在过去50年里,三江平原的土地利用方式发生了显著变化.耕地净增加了38.55×105hm2,年均增加75597.3 hm2,其中湿地、林地与草地对耕地的增加贡献最大;湿地减少了25.67×105 hm2,除极少数退化为草地外,绝大部分转化为耕地;草地减少了57.65×104 hm2hm2,面积比由9.13%缩减为3.86%;林地在整个研究期间呈现出一定波动趋势,但总体呈减少趋势;水域与未利用地也呈现出减少趋势;居工地则呈现快速增长趋势,而且其年增长率为6.96%,远远大于其他土地利用的年增长率.耕地变化是驱动三江平原其他土地利用变化的直接因素,通过对人口与国家农业经济政策分析表明,耕地变化与人口增加关系密切,回归确定性系数为0.93,同样国家宏观农业政策与市场对土地利用格局变化起着不可忽视的作用,近年来水田面积的快速增加就是其直接作用的结果.     

三江平原沼泽性河流流域降水、径流变化及影响因素研究

以三江平原的挠力河流域为研究区，选用研究区内7个雨量站、3个水文站和3个气象站的降水量资料，2个水文站的水位和径流量资料，应用倾向率法、累积距平法、Mann-Kendall法和灰色关联分析方法等，诊断分析了研究区20世纪下半叶降雨、径流的变化事实、趋势和可能驱动机制。结果表明：从20世纪50年代至今，研究区沼泽性河流的年降水量和年径流量都有减少的总趋势；年降水量和年径流量分别在50年代和60年代发生一次突变减少现象；近50年来，随着宝清水文站和菜嘴子水文站之间的沼泽湿地不断减少，沼泽性河流流域的滞洪调节作用也发生明显变化，50年代后期至70年代末，研究区出现年最大出流量小于人流量年份的频次是50％，而80年代至90年代，其频次只有35％，表明研究区的滞洪调节作用在逐渐减小。     

RS和GIS支持下的三江平原沼泽湿地动态变化研究

以景观生态学理论为基础，采用遥感（RS）和地理信息系统（GIS）相结合的方法，探讨了三江平原沼泽湿地的动态变化特征。结果表明，三江平原沼泽湿地主要分布在富锦、同江和抚远三个县（市），其总面积占全区总面积的51.42%;1980-2000年间三江平原沼泽湿地的分布面积显著下降，1980-1996年间沼泽湿地面积减少了51.33%，1996年之后减少速度明显下降。同时沼泽湿地景观的破碎化显著，斑块数量增加了46%，斑块密度净增加两倍。1980年、1996年、2000年景观的分维湿地面积变化较之全区变化不显著外，其它地区均发生较为显著的变化。     

黑龙江克拜黑土区50多年来侵蚀沟时空变化

中国东北黑土资源以土壤肥沃、有机质含量高、土质疏松、最适宜耕作而闻名于世。长期以来,由于人类的过度垦殖和不合理耕作, 造成大规模的水土流失,侵蚀沟不断切割地表,蚕食耕地,冲走沃土,降低了大型机械的耕作效率。侵蚀沟研究是土壤侵蚀研究的重要组成部分,在遥感和GIS 技术支持下,选取黑龙江克拜地区作为典型研究案例,以侵蚀沟密度为主要指标,分析了研究区侵蚀沟密度的动态变化、侵蚀沟变化的高程分异特征、坡度分异特征、坡向分异特征以及侵蚀沟变化与地貌类型的关系,揭示了典型黑土区50多年来侵蚀沟的动态变化特点和空间分异规律。     

宁夏日照时数的时空变化特征分析

基于宁夏回族自治区9个气象站点1959—2008年的日照时数资料,采用气候倾向率分析、Kriging空间插值分析和morlet小波功率谱等方法,对宁夏日照时数的变化特征进行了分析。结果表明,近50 a来,宁夏年平均日照时数总体呈减少趋势,平均减少幅度为-2.23 h/10a,2000年以来显著减少;冬季日照时数呈减少趋势,春季则呈增加趋势。宁夏日照时数空间差异明显,表现为自北向南呈增加趋势;北部绿洲区和中部区日照时数呈减少趋势,南部山区呈增加趋势,其中,中北部以银川市日照时数减少幅度最大,而南部山区以固原市增加幅度最大。周期分析表明,北部绿洲区存在显著的11 a和7 a周期,中部为5 a和4 a的周期,南部山区存在7 a和4 a周期。     

三江平原湿地景观结构的时空变化

基于湿地是流域中重要的景观和生态系统的思想,结合已有历史资料和遥感资料进行不同时段景观制图和GIS分析,对三江平原挠力河流域湿地景观结构和50年 (1949~2000) 来时空变化进行了系统研究,得出的主要结论为：(1) 流域湿地具有特殊的纵向结构、横向结构的景观梯度特征和内部结构特征,并且景观梯度特征与流域地形梯度、水文梯度以及地貌结构特征相协调;(2) 流域湿地景观结构在人类活动干扰下发生了巨大变化：景观纵向结构从连续的基质景观变化为河岸带景观,横向结构从明显的景观类型梯度特征变化为单一类型景观,而景观内部结构特征则表现为镶嵌斑块体的不断丧失;(3) 大规模土地开发活动和水利工程建设是流域湿地景观结构变化的主要驱动力。     

基于GIS的宜昌市近50年来气温与降水时空演变规律研究

基于ArcGIS的Spatial Analyst Tools反距离加权平均方法,对宜昌市7个站点1960-2009年气温和降水日数据进行时空演变规律分析和空间化展示,结果表明:(1)宜昌市近50年年均气温为16.26℃,1977-2009年变化较为剧烈,各区均呈增温态势;代际变化与总体变化趋势相同,自20世纪80年代后...     

近50年气候变化背景下青藏高原冰川和湖泊变化(英文)

本文综述了近年来青藏高原冰川和湖泊变化研究取得的成果,并特别着重于冰川和湖泊变化的相互关系论述。在全球变暖背景下,近几十年青藏高原冰川以退缩为主,湖泊水量以增加为主。本文一方面对青藏高原冰川末端退缩、冰川面积和冰川储量变化方面的研究成果进行了综合分析,探讨了冰川变化的时空特征;另一方面从湖泊面积和水位与水量变化探讨了湖泊变化的时空规律。结果表明青藏高原冰川退缩的幅度总体上呈从青藏高原外缘向内陆呈减小的变化态势,受冰川融水补给比较大的湖泊近期面积扩张、水位上升明显。最后指出了青藏高原冰川、湖泊变化研究中存在的问题及今后的发展趋势。     

东北典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及地形分异规律

以SPOT5和Corona影像为基础数据源,获取了东北典型黑土区1965年和2005年的侵蚀沟分布数据,生成了侵蚀沟密度空间分布图;基于1∶5万地形图,插值求取DEM,提取了地形因子;最后,在GIS空间分析模块支持下,分析典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及其地形分异规律。结果表明,经过40年的开发,研究区侵蚀沟密度剧增,且各等级侵蚀沟密度都出现向更高一级发展的趋势,呈现出以北西南东向为轴心,从沟蚀剧烈增加区到微度增加区变化特征;沟蚀在垂直方向上具有层状分布规律,在海拔250～275m高度出现密度最大值,说明岗坡地带是黑土区沟蚀易发区;坡度分异表明黑土区侵蚀沟出现向高坡度发展趋势;各坡向上侵蚀沟密度和动态发展状况表明,在东北典型黑土区坡向不是影响侵蚀沟发育的首要因子。     

三江平原近50年耕地面积动态变化序列重建

基于1950-2000年三江平原23个县市和3个农垦管理局耕地面积的统计数据,利用空间插值和线性时间内插方法对统计缺失数据进行插补,重建其50年耕地面积时空变化序列。重建的耕地面积变化序列显示,1950年该区域耕地面积仅有88.7万hm2,到2000年增至269.6万hm2,增加了203.9%,除20世纪60年代后期外,该区域耕地基本表现为持续增加。在空间变化方面,近50年三江平原耕地面积增加的重心表现为由早期的平原西部逐渐向中东部转移。耕地面积变化的主要原因在于该区域3个农垦管理局所辖的农场对自然湿地的大规模垦殖,其108.8万hm2的耕地面积几乎全部源于近50年的湿地垦殖。     

三江平原不同土地利用方式下湿地土壤CO2通量研究

利用暗箱-气相色谱法,同步测量了三江平原几种主要生态类型湿地土壤原始的小叶章草甸白浆土、毛果苔草泥炭沼泽土、已垦旱作草甸白浆土和人工水田草甸白浆土,进行CO2排放通量的对比研究.结果表明不同土地利用方式下,旱作草甸白浆土土壤CO2排放通量最大,平均值为775.38mg/(m2@h);小叶章草甸白浆土土壤次之,平均值为439.02mg/(m2@h);人工水稻田草甸白浆土土壤CO2通量最小,平均值为128.96mg/(m2@h);毛果苔草泥炭沼泽土土壤CO2排放通量介于小叶章草甸白浆土土壤和水稻田草甸白浆土土壤之间,平均值为247.08mg/(m2@h).湿地开垦为旱田,使湿地"碳汇"功能减弱或丧失,变成"碳源";湿地开垦为水田,是比较合理的湿地农业利用方式.     

大面积开荒扰动下的三江平原近45年气候变化

黑龙江省三江平原近45年来，经过大规模的开荒，农田已取代原来的沼泽和沼泽化湿地，成为现今三江平原的主要景观类型，其下垫面发生了巨大变化，采用1955－1999年三江平原地区21个气象台站的气温，降水，日照时数和气压4个要素的资料，分析近45年来三江平原的气候变化和发展趋势：用Yamamoto法和Mann-Kendall法对5年滑动平均的区域季节和年时间序列进行突变检测，定量地认述了三江平原地区的气候变化事实，对于各气候要素出现在20世纪60年代，70年代和80年代的突变事实，尤其是20世纪70年代以来的阶梯式的持续变暖事实，认为三江平原区域气候系统内部的变化可能是引起这些突变的直接原因。