基于Landsat-7 ETM SLC-OFF影像的岩溶区石漠化研究

选取Landsat-7 SLC-OFF遥感影像为石漠化指数提取的源数据,研究条带缺失区、云覆盖区、阴影区等数据"缺失"区的修复,分析2015年恩施市岩溶区石漠化空间分布,为石漠化的科学治理提供决策参考.获取数据"缺失"区的位置和范围,以4、5波段为数据源提取石漠化指数,将石漠化指数分为训练和验证两部分;由训练数据对"缺失"区进行克里格空间插值,构建石漠化指数分布全图,并将石漠化指数转变为基岩裸露率,完成石漠化等级空间分布图.结果表明遥感影像中数据"缺失"区面积为1503.8290 km~2,占国土总面积的37.860 8%;半变异函数为指数模型,变程36 km,块金值与基台值之比为74.844 7%,石漠化指数呈中等空间自相关,其中轻度石漠化面积850. 531 5 km~2,中度石漠化面积27.2673 km~2,重度石漠化面积0.2232km~2,石漠化的总面积为878.0220km~2,占国土面积的22.1053%;若不对云覆盖区、阴影覆盖区的数据进行修复,对石漠化的计算结果影响较大.为此得出结论:在恩施市石漠化的影响因素中,结构性因素与随机性因素并存,石漠化以轻度为主,若以遥感影像为数据源研究石漠化,对数据"缺失"区的修复是必要的,地统计学中的克里格法值得借鉴.     

近30年广西喀斯特地区石漠化时空演变

【目的】开展广西喀斯特地区石漠化时空演变特征分析,为广西开展石漠化生态恢复重建和综合治理提供科学参考依据。【方法】利用美国Thematic Mapper(TM)和国产环境减灾卫星HJ遥感数据,结合实地调查采样数据,在分析石漠化遥感光谱特征的基础上,以植被覆盖状况作为石漠化评价指标,采用框式分类方法对广西1988时相、2002时相、2007时相、2015时相4个时相石漠化状况进行等级制图并分析其时空演变。【结果】2002时相广西石漠化面积最大,1988时相次之,2015时相最小。近30年来,广西石漠化面积呈先增加后减少的变化趋势,即1988—2002年呈增加趋势,2002—2015年呈逐渐减少趋势,石漠化程度得到控制。其中,1988时相,广西的喀斯特地区中部石漠化比较严重;2002时相,中部石漠化得到改善,西部加重;2007时相,西部石漠化得到改善,中东部加重;2015时相,全区石漠化得到全面的改善,呈现重度转中度、中度转轻度、轻度转潜在石漠化的良好态势。【结论】植被覆盖是衡量石漠化程度的有效标志,TM和HJ数据可较好的监测大范围石漠化时空演变。     

利用遥感信息监测宁南县县域石漠化及石漠化发展趋势分析

研究县域石漠化的空间分布特征,分析其发展趋势。以宁南县为例,首先运用遥感(remote sensing,RS)和地理信息系统(geographic information system,GIS)技术提取2005年和2015年两期的石漠化范围并分级;其次,将提取结果分别与坡度、坡向、河流、人口数据叠加,分析石漠化空间分布特征;最后利用马尔科夫模型对宁南县未来10年石漠化的发展趋势进行预测。研究表明:宁南县2015年重度、中度石漠化面积较2005年有所减少;潜在、轻度石漠化面积有所增加,分别增加3. 9%和1. 7%;重度、中度石漠化主要分布在黑水河、金沙江流域,人口密度大于120人/km~2的区域,且坡向偏南、偏东,坡度为缓坡、缓陡坡。根据预测结果,2025年,重度、中度、轻度、无石漠化面积减小,潜在石漠化面积增加。研究为西南地区石漠化治理与重点防治以及其他地区石漠化监测及预测提供了参考。     

典型露天矿区生态环境遥感评价

研究露天矿区生态环境演变及其时空变化规律,对露天矿区生态环境保护和建设绿色矿山具有重要意义。以平朔矿区为例,基于Landsat 5/8影像和气象数据,采用RSEI指数及改进的CASA模型监测1989—2019年平朔矿区生态环境演变并分析生态恢复力与RSEI、NPP的关系,结果表明:平朔矿区1989—2019年生态环境呈变好趋势,差等级面积从1989年的33.00 km~2减少到2019年的16.75 km~2,优和良等级面积分别增5.51 km~2和5.66 km~2;研究区采矿面积从1989年的10.63 km~2增加到2019年的65.84 km~2;2019年土地复垦面积比2002年增加了14.97 km~2;基于线性加权构建表征生态恢复力大小的综合指数Z分析表明30 a间矿区生态恢复力逐渐增大,且该指数与NPP和RSEI呈显著正相关(P0.01)。利用自然间断法将综合指标分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4级,分别表示生态恢复力由低到高,30 a间生态恢复力低的I区面积呈下降趋势,生态恢复力高的IV区面积呈增加趋势,说明30 a间平朔矿区复垦效果显著。     

基于遥感影像的福建省长汀县级植被覆盖变化监测及分析

【目的】 通过长期遥感监测的方法,研究我国东南部降雨充沛、土壤易被侵蚀的红壤区县级植被覆盖变化及其驱动因素。【方法】以福建长汀县为研究区,借助2013—2015年高分辨率(1～1.5 m)的Google Earth影像和2015年7月实地调查数据结果为分类蓝本及先验知识,利用1976—2014年8期Landsat MSS/TM数据和专家分类系统把土地利用类型分为森林、灌丛、农田、居民地和裸地共5大类,通过混淆矩阵结合统计数据,分别对分类结果进行精度检验,并基于分类结果分析植被覆盖变化的驱动因素。【结果】专家分类系统对土地利用类型的分类精度(85%以上)较高; 40年来研究区植被覆盖率一直较高(81.5%～88.3%); 森林面积持续增长; 农田面积虽有波动,但总体保持稳定; 灌丛面积总体减少。研究区中部在20世纪80年代存在大量裸土区,1985年以后持续大量减少,2010年以后趋于稳定; 居民地在1995年以后面积经历快速增长阶段,2010年后趋于稳定; 总体耕地面积较少,主要分布在居民地附近。【结论】长汀县植被覆盖在40年间经历了较为复杂的时空变化,驱动因子在不同阶段也不相同。植被覆盖面积经历了先减少后增加的过程,总体的面积增加。在整个变化过程中,植被覆盖面积增加的主要驱动因素是植树造林和水土流失治理工程,植树造林工程使得森林面积增加,水土流失治理工程使得裸土面积减少; 植被覆盖面积减少的驱动因素是城镇化,城镇化造成居民地面积的扩张和灌丛面积的减少。     

银川平原湿地资源遥感监测

利用1989,1999,2009年3个时期TM/ETM+遥感数据,综合应用分层分类和面向对象分类技术,对银川平原湿地资源进行提取和分类,并开展1989—2009年银川平原湿地动态变化分析.结果表明,20a银川平原湿地面积减少了一半,从1989年的656.45km~2下降到2009年的332.56km~2,特别是黄河面积大幅度减少,由342.42km~2下降到98.13km~2,但在1999—2009年,下降的速率为1.07%,小于1989—1999年的下降速率6.59%.1989年自然湿地的面积占绝对的优势,约为75%,1999年和2009年自然湿地的比例下降到60%.20a养殖基地的面积增长了1倍;后10a增加的速率为6.24%,大于前10a增加的速率2.19%.造成湿地景观格局变化的主要原因包括气候变暖,黄河来水量减少和人为活动的影响.     

基于面向对象分类方法和多源遥感数据的龙祥岛区域湿地变化检测

利用龙祥岛区域2001年ASTER影像、2013年GF-1影像以及Google Earth影像等辅助数据,基于面向对象分类的方法,建立各地物类型的提取规则,提取出龙祥岛区域湿地-非湿地信息,并基于e Cognition软件对龙祥岛区域湿地进行变化检测,最后利用Excel统计软件作出湿地-非湿地信息面积转移矩阵及面积转移率矩阵.结果表明:2001年ASTER影像分类总体精度为87.42%,Kappa系数为0.84;2013年GF-1影像分类总体精度为90.72%,Kappa系数为0.87.研究区2001-2013年间,湿地总面积减少了4.05%,为1.1 km~2,其中天然湿地(包括永久性河流和滩涂)总面积减少了1.65%,为0.42 km~2,人工湿地(包括淡水养殖场和农用池塘)总面积减少了39.76%,为0.68 km2;非湿地总面积增加了4.71%,为1.1 km~2.人工湿地和天然湿地内部变化情况呈现出不同的状态,天然湿地中,约有3.888 km~2的滩涂面积变为永久性河流,主要变化区域位于研究区的东南部和西北部;而在人工湿地中,约有0.663 km~2的淡水养殖场和0.41 km2的农用池塘变为非湿地,主要变化区域位于龙祥岛本岛及研究区的西南角部分,人工湿地变化的主要原因是人类生产生活进程的加快.     

小流域水土流失变化及成因分析——以大方县果木小流域为例

喀斯特地区水土流失研究是水土流失研究中的重点领域,以小流域为基本单元对水土流失变化进行分析能为水土流失治理成效提供评价依据,对下一步水土流失治理工作的宏观决策提供理论依据和基础信息,为研究喀斯特地区水土流失变化及成因做出努力。通过GIS、ENVI技术,结合土地利用类型变化,采用土地利用转移矩阵分析土地利用变化情况,对比分析水土流失现状。总结得出:果木小流域水土流失面积由19.99 km~2降低到18.42 km~2;由期初以中度侵蚀为主降低到期末以轻度侵蚀为主。其变化原因是:1)土地利用变化;2)石漠化治理。     

海坛岛景观生态风险评价及时空分异

以2000、2009、2013年遥感影像为基础,对海坛岛进行景观分类,计算出各类景观指数,结合景观生态风险指数和地统计分析,对研究区景观生态风险的时空变化进行分析.结果表明:2000-2013年研究区耕地、林地、灌丛、草地、水域面积不断减少,景观破碎化程度日趋严重,建设用地和未利用地面积逐渐增加;2000-2013年,研究区低风险等级面积大量减少,中、较高、高风险等级面积显著增加;研究区内风险等级的转移主要是由低风险等级向较高、高风险等级的转移,2009-2013年由较高向高风险等级的转移速率虽有所下降,但较高、高风险等级面积仍呈上升趋势,表明研究区内生态环境问题日趋严重.     

1990—2010年贵州喀斯特区石漠化景观格局变化分析———以贵州省六枝特区为例

从石漠化演化趋势、石漠化类型空间组合特征及景观格局方面分析了1990--2010年贵州六枝喀斯特区石漠化景观格局的变化。研究结果表明：六枝特区近20年石漠化景观类型面积变化较大,其中无石漠化景观类型面积增加了73．16km2,石漠化强度有所减弱;无石漠化和轻度石漠化景观比例增加,无石漠化、潜在石漠化及轻度石漠化景观类型的斑块密度增高,同时轻度石漠化景观形状指数上升了4．57,斑块形状进一步复杂和不规则;研究区石漠化景观多样化指数（GMk）较高,1990、2000及2010年平均值都在0．66以上,石漠化景观类型丰富,但景观破碎化度较大并有增加趋势。通过景观分析可以看出,近20年来研究区石漠化景观得到了恢复,低等级石漠化斑块增多,降低了原有高等级石漠化斑块的优势度。但是新恢复的低等级石漠化斑块没有连片形成优势,所以在今后的治理过程中应该人为加以引导,促使生态修复的斑块间打通廊道形成优势,形成稳定的生态系统。     

不同等级石漠化地区洞穴滴水的物理化学特征对比研究

对贵州不同等级石漠化地区6个洞穴7月份的滴水物理指标(滴水滴率、电导率)和化学指标(p H值、Ca2+)进行了监测,并探讨了各指标的变化规律及环境意义,得出以下结论:1受地表植被影响,潜在石漠化地区洞穴滴水滴率较强度石漠化地区小,随着洞穴长度的加深,不同等级石漠化地区滴水滴率均趋于稳定;2各滴水点p H值并未表现出降雨的稀释效应,潜在石漠化地区不同洞穴的滴水p H值情况表现不一致,强度石漠化地区p H值普遍偏高;3潜在石漠化地区较强度石漠化地区滴水电导率偏大,不同等级石漠化地区洞穴滴水的电导率值正比于滴水Ca2+含量。     

广西喀斯特地区植物根际土壤解磷菌筛选及促生效应研究

【目的】广西喀斯特石漠化地区水土流失和植被退化严重,土壤有效磷含量低是限制植被修复的因素之一,筛选乡土高效解磷菌株,可以加快修复石漠化生态环境。【方法】通过调查筛选石漠化地区常见植物根际土壤解磷菌,检测解磷菌株解磷能力,并将优良菌株培养后接种至顶果木(Acrocarpus fraxinifolius)幼苗根际土壤,检测解磷菌对植物的促生效应。【结果】石漠化地区土壤中解磷微生物丰富,共筛选出20株解有机磷菌和24株解无机磷菌,分别属于11个类群,其中,假单胞菌属(Pseudomonas)为石漠化植物根际土壤解磷菌的优势类群。解有机磷菌解磷能力为35.4～79.2μg/mL,解无机磷菌解磷能力为112～253.2μg/mL。接种解磷菌剂对顶果木生长和养分吸收具有显著促进作用,植株地上生物量比对照增加14.5%～30.5%,根系生物量比对照增加27.6%～45.7%。接种IP-HLG1和IP-CTM11处理的植株氮、磷含量显著高于对照处理,分别比对照处理高9.3%、19.7%和24.6%、20.3%。与对照处理相比,接种菌剂处理土壤有效磷含量增加了34.5%～69.1%,IPHLG1和IP-CTM11处理增加显著。【结论】石漠化土壤中解磷菌以假单胞菌属为优势类群,筛选的解磷菌株IP-HLG1和IP-CTM11对顶果木幼苗生长具有显著促进效应,对石漠化土壤磷元素活化能力较强,可作为研发微生物肥料的潜在功能菌株。     

喀斯特季节性雨林优势种群生态位特征及其对石漠化地区植被修复的启示

[目的]研究北热带喀斯特季节性雨林优势木本植物种群生态位特征,了解群落内各种群对资源的利用状况及生态适应性,为生物多样性保护及退化生态系统的植被恢复提供参考。[方法]在对弄岗15 hm²北热带喀斯特季节性雨林进行样方划分及植被调查的基础上,以375个20 m×20 m的样方作为不同的资源位,以各样方物种重要值作为生态位计测的状态指标,运用Levins和Pianka公式计算、分析样地内30个优势种群的生态位宽度和生态位重叠度。[结果]生态位宽度较大的种群为苹婆、广西牡荆、茎花山柚、假玉桂和日本五月茶等,生态位宽度分别为207.04,195.01,176.88,142.05和126.23;生态位宽度较小的是三角车、肥牛树、对叶榕、米扬噎和中国无忧花等,分别为37.95,35.79,33.83,25.87和15.76;重要值排序靠前的闭花木、蚬木、海南椴和劲直刺桐的生态位宽度居于中间位置,生态位宽度为107.54,77.54,113.48,95.12。生态位重叠值等于1的种对有0对;生态位重叠值大于或等于0.5、小于1的种对有20对,占总种对数的4.6%,生态位重叠值大于0小于0.5的种对有401对,占92.2%;生态位重叠度等于0的种对有14对,占种对数3.2%。[结论]喀斯特季节性雨林中适应性强、分布范围广的种群,生态位宽度较大,且绝大部分种对的生态位重叠度较小。苹婆、金丝李和茎花山柚等生态位宽度比较大,资源利用和环境适应能力较强、而且兼具生态和经济价值,在岩溶石漠化地区进行植被恢复时应作为优先考虑物种。要建立完整的石漠化地区植被恢复参照系统,应在不同岩溶气候带建立不同演替阶段的天然植被监测样地,分析其环境条件、群落结构及种间关系等。在针对某个地区某个恢复阶段进行植被恢复设计时,应参照该地区这个恢复阶段的天然群落,选择生态位宽度大的物种作为先锋种,选择生态位重叠度较小的物种作为伴生种。     

崇左岩溶峰林区岩溶发育特征及对钻孔涌水量的影响

【目的】研究崇左岩溶峰林区岩溶发育规律及对钻孔涌水量的影响,深化对崇左岩溶峰林区岩溶水文地质条件的认识,更好地指导今后在该地区开展地下水资源开发利用。【方法】通过对崇左岩溶峰林区128个钻孔的深度、涌水量、岩溶发育特征等指标进行统计分析,总结该区岩溶发育规律及影响因素,并研究其对钻孔涌水量的控制作用。【结果】研究区最小钻井深50.02m,最大井深121.80m,平均深度为94.04m。成井86口,成井率为67.18%,有68.53%的钻井涌水量分布于100～400 m~3/d。钻孔遇洞率为75.78%,平均线岩溶率为5.01%。在0～100m内均有溶洞发育,100m以下未见溶洞发育。0～60m深度段岩溶较发育,溶洞高度为441.57m,占总高度的80.41%,线岩溶率(5.42%～12.91%)大于平均线岩溶率;但0～40m深度段内溶洞全部或部分被充填,供水意义不大,而在40～60m深度段溶洞填充率小。【结论】在该地区通过机井解决缺水问题的条件比较有利,机井井深不超过100m为宜;40～60m深度段是本区主要出水段。由于钻孔均部署在地下水的补给区,或位于岩溶发育相对较弱的地区,钻孔中溶洞主要以小型溶洞(小于等于2m)为主,大型溶洞(大于2m)较少。这种水文地质条件和溶洞发育特征,导致研究区大部分钻孔(68.53%)的涌水量分布于100～400m~3/d。     

豆科植物对石漠化土地生物碳固持能力的影响

【目的】评估豆科植物功能群在恢复石漠化土地生态功能(如碳固持)中的速率及效果。【方法】以豆科植物顶果木Acrocarpus fraxinifolius、降香黄檀Dalbergia odorifera为驱动种实施再造林,对顶果木纯林、降香黄檀纯林、顶果木×降香黄檀混交林和对照(自然恢复的灌丛)进行系列取样调查,研究不同恢复类型群落的生物量、碳储量和碳固持速率。【结果】顶果木纯林、降香黄檀纯林和顶果木×降香黄檀混交林群落的生物量、碳储量和碳固持速率均显著高于对照,高出灌丛8倍以上;在3种恢复模式中,以顶果木纯林的生物量、碳储量和碳固持速率最高,降香黄檀纯林最低,顶果木×降香黄檀混交林居二者之间;方差分析结果表明,3种恢复模式的生物量、碳储量和碳固持速率与对照存在显著差异,但3种恢复类型间差异不显著。【结论】应用豆科植物功能群恢复石漠化土地的生物碳固持能力可以取得快速、高效和显著的效果,建议推广应用。     

黔东南生态文明建设试验区石漠化演变规律与发展趋势研究

截至2005年,以贵州高原为中心的中国南方喀斯特地区石漠化土地总面积已经达到12.96×104km2,中国南方石漠化与西北地区的沙漠化、黄土高原的水土流失成为我国三大生态灾害。以黔东南自治州为主要对象,研究了生态综合治理下黔东南州2000~2005年石漠化的变化特征,应用空间转移矩阵预测未来发展趋势。数据表明:黔东南州石漠化面积从2000年1 638.46km2发展到2005年的1 753.60 km2,5年间平均每年增加23km2,到2050年石漠化面积将达到2 634.45 km2,占全州国土面积的8.68%。虽然黔东南州石漠化低于贵州平均水平,但是石漠化防治工作不容忽视,要建设黔东南生态文明试验区,石漠化治理仍是一个长期、艰巨的任务。     

钦州湾海上溢油扩散数值模拟

【目的】研究钦州湾海上溢油扩散特征及其影响因素。【方法】在对钦州湾水动力进行数值模拟的基础上,利用MIKE 21/3SA溢油分析模块,对其海上溢油扩散进行数值模拟。【结果】常风况条件下,涨潮时刻发生溢油,溢油先向茅尾海方向漂移,待落潮后退出茅尾海;计算时段内,溢油向茅尾海方向及钦州湾外湾方向漂移的最远距离分别约为17.51km和10.73km,扫海面积约为71.83km~2。落潮时刻发生溢油,溢油则先向钦州湾外湾漂移,待涨潮后转向钦州湾湾颈方向;计算时段内,油膜向钦州湾外湾方向漂移最远距离约17.96km,油污扫海面积约为50.72km~2。【结论】钦州湾溢油漂移扩散特征与溢油发生时刻及风作用密切相关,溢油时刻及风作用对钦州湾溢油漂移扩散的影响不容忽视。     

喀斯特石漠化生态系统恢复力评估——以广西环江毛南族自治县为例

为探明喀斯特石漠化地区生态系统的恢复力,本研究以广西典型喀斯特石漠化地区——环江毛南族自治县为研究区域,运用指标评价法,从影响生态系统恢复力大小的自然因素和人为因素中筛选出11个指标,构建喀斯特石漠化生态系统恢复力指标评价体系;采用专家打分法和变异系数法(组合赋权法)确定评价指标的权重,并运用空间加权叠加的方法定量计算出环江喀斯特石漠化生态系统恢复力的大小,同时使用自然断点法对评价结果进行等级划分。结果表明：环江喀斯特石漠化生态系统恢复力为0.35-0.71,整体为中等水平;在空间分布上,环江喀斯特石漠化生态系统恢复力表现出南北低、西中高的分布状况,特别是北部和南部喀斯特地貌分布地区的恢复力较低。研究结果可为有关部门对石漠化生态系统的有效管理提供重要参考信息。