甘达基流域土地覆被变化及其对土壤水蚀的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 崔伯豪 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 张镱锂 |
| 关键词 | 土地覆被变化 土壤侵蚀 动因分析 CSLE模型 甘达基流域 喜马拉雅山地区 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 土地利用和土地覆被变化（Land use and land cover change, 简称LUCC）是全球变化的重要组成部分和主要驱动力之一。已有研究表明，20世纪以来，地球表面的土地覆被正在经历着剧烈变化，超过77%的陆地表面（除南极洲外）已被包括土地利用在内的人类活动的影响所改变。这种变化强烈影响着地球能量平衡和生物地球化学循环，带来了一系列生态环境效应。土壤侵蚀是LUCC带来的最为直接和重要影响之一，已成为当今全球面临的最主要生态环境问题。开展土地覆被变化及其生态环境效应研究，明晰土地覆被变化对土壤侵蚀的影响不仅有助于深化对全球环境变化的认识，更对人类的可持续发展具有重要理论和现实意义。甘达基流域位于喜马拉雅中部，属于典型跨境流域。流域内生境复杂，生物多样性丰富，土地类型多样，生态系统脆弱，是全球气候变化的敏感区。近几十年以来，受人类活动和气候变化的影响，该流域内土地覆被发生了显著变化，但对跨境地区土地覆被变化特征及其生态环境效应知之甚少。为此，本研究基于1990-2020年Landsat遥感影像数据，结合野外实地调研，利用GEE（Google Earth Engine）云计算平台，使用随机森林模型方法，构建了甘达基流域4个时相（1990、2000、2010、2020年）土地覆被数据集；在此基础上，结合多源数据分析了甘达基流域土地覆被时空特征及其动因；识别了土地覆被质量状况及其对气候变化的响应；基于CSLE（Chinese Soil Loss Equation）模型定量评估土壤侵蚀强度及其变化特征；阐明了土地覆被变化对土壤侵蚀影响。主要研究结论如下： （1）流域土地覆被由耕地、林地、草地、湿地、水体、建设用地、灌丛、裸地和冰川雪被共9个类型组成。其中，耕地、林地和裸地是甘达基流域的典型土地覆被类型。2020年，耕地面积最大（32.02%），其次是林地（29.79%）和裸地（15.15%）。土地覆被类型垂直分异特征差异明显，随着海拔上升，大多呈单峰分布。各子流域主导土地覆被类型不同，从南到北大致形成了耕地-林地-裸地空间分布格局。 （2）1990-2020年期间，耕地减少、林地和裸地增加以及建设用地迅速扩张是甘达基流域最突出的变化特征。耕地减少面积最多（-10.11%），大多分布在流域中西部，林地面积增幅最大（8.58%），其次是裸地增加了17.56%。耕地和林地的相互转化是研究区最典型的土地覆被变化方式。在喜马拉雅山脉以北，冰川雪被面积显著减少（25.09%），大致形成了冰川雪被-裸地-草地的转移方式。从土地覆被质量来看，1981-2020年，甘达基流域生态状况总体向好，但存在局部退化情况。新世纪以来，该地区土地覆被显著改善（82.87%）的区域远高于退化区域（7.27%），主要分布在卡利-甘达基峡谷、尼泊尔东南部以及恒河平原。 （3）甘达基流域土地覆被变化是气候和人类活动等多种因素的交互影响结果，各类型变化动因不同。耕地变化主要受人口密度、气候要素和地形条件的影响，其中耕地扩张主要受人口密度影响，而耕地减少则与地形因子之间，地形与气候因子，以及人口与气温之间的交互作用关系密切。林地扩张主要与人口密度、海拔和年均最高温等因素有关，其中人为因素对林地增加贡献较高，而林地收缩主要受坡向、气候因素影响。草地扩张则与自然因素关系明显。受气候要素影响，较低海拔边缘的冰川更易退缩。通过分析不同时间尺度下气候与NDVI的关系发现，在春季和夏季，温度是影响植被变化的主要因素；在秋季，植被受温度和降水共同影响；而冬季植被变化则主要受降水影响。 （4）甘达基流域土壤侵蚀具有明显的空间异质性，以微轻度侵蚀为主（53.69%），剧烈侵蚀以上面积较大（25.00%）。从空间分布上来看，喜马拉雅山脉以北和尼泊尔中部山地侵蚀程度较高，南部恒河平原较低。1990-2020年，甘达基流域土壤侵蚀有所改善，侵蚀速率呈下降趋势（-13.85%），平均土壤侵蚀模数减少了9.11 t/(hm2·a)。中度及以下土壤侵蚀强度等级的面积显著增加，而强烈侵蚀及以上等级的面积则大幅减少。土壤侵蚀变化的空间不均衡性凸显，表现为上游地区侵蚀不断增加，而中下游侵蚀持续减缓。 （5）甘达基流域内不同土地覆被类型的侵蚀速率存在显著差异，裸地表现出最高的侵蚀速率，其次是草地、耕地、灌丛、林地和建设用地。1990-2020年，耕地转变为林地对应的土壤侵蚀量下降幅度最高，变化速率为1.06×106 t/a。耕地减少是微度侵蚀增加的主要原因，其贡献率为48.00%；林地和耕地变化共同主导了研究区轻度侵蚀变化；而强烈侵蚀变化则是多种土地变化综合作用的结果；耕地减少、林地增加和裸地减少抑制了剧烈侵蚀面积增加。中低植被覆盖转为高植被覆盖对应的土壤侵蚀量下降幅度最大（-2.52×106 t）。植被改善区的土壤侵蚀下降速率明显大于退化区。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 184 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199815]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 崔伯豪. 甘达基流域土地覆被变化及其对土壤水蚀的影响[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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