人类活动影响下流域土壤及植被的时空格局变化

人类活动影响下流域土壤及植被的时空格局变化

作者:师大云端图书馆 时间:2015-08-05 分类:文献综述 喜欢:2983
师大云端图书馆

【摘要】改革开放以来,我国社会经济迅猛发展,城市扩张剧烈,引发生态环境质量问题。土壤和植被作为生态环境的重要组成部分,对生态系统的结构稳定和功能发挥具有重要作用。以流域为单元进行水土及其他自然资源的保护、利用和管理具有较大的科学性,因此,探索流域内土壤和植被对人类活动的时空响应机制可为有效监测、管理及保护土壤和植被资源提供参考。本文以浙江省苕溪流域为例,借助遥感、地理信息系统技术、和景观生态学的相关方法,对1978-2008年间流域尺度上人类活动时空变化及其对土壤和植被的影响进行研究。从景观格局变化和土壤侵蚀研究人类活动对土壤的影响,从景观结构和植被质量研究人类活动对植被的影响。主要结果和结论如下:1978-2008年间,苕溪流域总人口呈线性增长,非农人口比例和国内生产总值(GDP)呈指数增长。在整个流域范围,建筑用地总面积增长了约700%,同时,整体上表现为破碎度增加(斑块密度增加)、不规则性增加(形状指数增加),连通度和聚集度增加。在小流域尺度上,建筑物景观表现出较大的时空异质性,尤其在1994-1999年间,建筑用地扩张范围广、强度大,且无序性较大。苕溪流域土壤侵占剧烈,被侵占面积最大的类别为水稻土,被侵占的土壤中,一级和二级土壤所占比例较高。土壤景观格局总体呈现出总面积减少(总面积指数减少6.62%),破碎度增加(斑块密度指数增加115%),多样性降低(香农多样性指数减少0.57%),连通度下降(连通度指数减少29.52%),聚集度下降(聚集度指数减少0.89%)。在小流域尺度上,人类活动对土壤景观格局变化有显著影响。总体来说,人类活动强度与土壤景观的总面积、斑块密度、形状指数以及聚集度在所有年份都具有显著相关性,而距乡镇中心和道路的距离仅在建筑物扩张剧烈的年份与部分土壤景观指数具有显著相关性,表明人类活动强度的影响要大于距乡镇中心和道路的距离所带来的影响。RUSLE模拟结果显示,1985年到2008年间,苕溪流域土壤侵蚀风险不断增加,受高风险侵蚀的面积显著增加。在小流域尺度上,人类活动强度对土壤侵蚀风险的影响要大于乡镇中心和道路的影响,前者在不同时间段对土壤侵蚀风险的影响均非常显著,而后者仅在2003-2008年表现出显著相关性。苕溪流域植被景观在1985-2008年间表现出耕地面积减少、园地面积增加、林地面积减少的趋势。耕地景观表现出破碎度增加、聚集度降低的趋势。林地景观格局展现出破碎度增加、不规则性增加以及连通度和聚集度降低的趋势。在小流域尺度上,人类活动对耕地景观的影响程度要大于园地和林地,人类活动强度在小流域尺度上导致了耕地总面积的下降、斑块密度的上升、边缘密度的下降、不规则性的降低、连通度的降低以及聚集度的下降,距乡镇中心和道路的距离主要对耕地总面积和斑块密度具有显著影响;对于园地景观的影响,人类活动强度与总面积、斑块密度、边缘密度和连通度存在显著相关性,而距乡镇中心和道路的距离对园地的斑块密度有着显著影响,对其他指数不存在显著相关性或影响的年份较少;人类活动对林地的面积影响不大,对林地的斑块密度、边缘密度、形状指数和连通度存在显著性影响,人类活动强度对各景观指数的影响要明显大于距乡镇中心和道路的距离所带来的影响。利用归一化植被指数(NDVI)来表征2000年到2008年苕溪流域植被质量的变化,结果表明苕溪流域年际NDVI的均值略有上升,年内NDVI呈现出先增大后减小的趋势,最大值出现在夏季。植被质量在中北部地区及东部地区偏小,中南部地区偏大。植被质量较高的地区主要位于海拔200-1000米、坡度45度左右、坡向朝北的区域;NDVI变化较大的地区集中在高程1400米、坡度48度左右、坡向朝北的区域。小流域尺度上人类活动强度指数与耕地、园地以及林地的NDVI都表现出显著负相关性,说明人类活动强度的增加会造成NDVI的减少,即植被质量的下降。此外,距道路和乡镇中心的距离与耕地和林地的NDVI存在显著相关性,而对园地的NDVI值无显著影响。本研究的主要创新点有:(1)定量分析了人类活动对土壤侵占和土壤景观格局的影响;(2)定量分析了小流域尺度上人类活动对土壤侵蚀的影响;(3)定量分析了小流域尺度上人类活动对植被结构和质量的影响。本文仍然存在一些不足,在今后的研究中,需要对多空间尺度的人类活动影响、不同模型的对比研究、流域生态系统的划分、植被质量的指标选择、NDVI的时间跨度等方面做进一步的探索。
【作者】肖锐;
【导师】吴嘉平;StephenD.DeGloria;
【作者基本信息】浙江大学,农业遥感与信息技术,2014,博士
【关键词】苕溪流域;人类活动;土壤;植被;小流域尺度;空间分析;

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