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[硕士论文] 龚俊豪
地图制图学与地理信息工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着地貌学和系统论的不断发展,黄土高原流域地貌系统得到了诸多专家的深入研究,同时在结合流域地貌熵与耗散结构等概念后,作为地貌学理论核心的地貌的平衡与演化有了计算基础。现有黄土高原小流域地貌研究表明,如果将小流域地貌看作一个整体,该流域地貌系统的侵蚀演化过程是一个地貌熵值不断减小的过程,也就是表明了小流域地貌发展是逐渐有序化过程,也间接表明了流域地貌内某个或者多个量化后的地貌形态值是处于一个趋于有序化的演化过程。但是,对于一个小流域地貌系统来说,该系统内部的哪些系统要素或者系统状态变量在系统演化过程中逐步变得更加有序化等问题还尚未得到有效解决。为此,本文借助于黄土高原人工降雨实验获取的地貌演化的九期DEM数据,对地形因子进行初步分类,并对部分地形因子的有序性演化过程及其地貌演化阶段之间的联系等进行研究,从而对黄土高原小流域地貌系统的演化机理进行初步探索,对未来进一步揭示黄土高原小流域地貌系统的演化规律和黄土地貌的侵蚀规律具有重要理论意义。本文的主要成果和结论如下:
  (1)基于不同的分类原则,并充分考虑小流域地貌系统的研究对象与范围,将小流域地貌系统的地形因子划分为系统组成要素地形因子和系统状态要素地形因子两大类。
  (2)对分类后的地形因子进行筛选,选取河网、高程及坡向地形因子作为地形因子有序性演化的研究对象,研究表明:
  Ⅰ.坡向因子的玫瑰花图指标在地貌演化过程中逐步变得对称有序,呈现出有序化的演化规律。在地貌发育的幼年期,玫瑰花图主导方向不唯一,分布散乱;在地貌发育的壮年期,玫瑰花图指标逐渐开始沿主导方向对称有序分布;
  Ⅱ.河网因子的河网等级指标在地貌演化过程中逐步变得有序,呈现出有序化的演化规律。在地貌发育的幼年期,河网空缺的河流级数较多,但空缺的河网逐渐减少;在地貌发育的壮年期,河网的发育稳定,等级分布更加有序;
  Ⅲ.高程因子的高程条带指标研究表明高程因子不具有有序化演变规律;
  Ⅳ.坡向和河网地形因子均为小流域地貌系统内的重要因子,坡向与河网因子的有序化演化过程,在一定程度上说明了小流域地貌系统的演化过程是一个不断有序化的演化过程。
[博士论文] 赵荻能
地质学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:人类活动对河流及河口三角洲的影响是全球持续性研究热点。爆炸式的人口城市化进程(~6000万)和经济增长(>1万亿美元),使珠江三角洲成为全球受人类活动影响最强烈的大型河口三角洲之一,因此该地区是开展人类活动作用下大河三角洲演变研究的理想区域。首次使用时间跨度达165年(1850年~2015年)的河口区地形地貌数据、60年的流域水文气象数据以及40年的河口区遥感影像资料,揭示了百余年来珠江河口三角洲地貌演变的基本规律和控制因素,定量分析了不同人类活动对于珠江河口三角洲地貌演变的贡献,得出如下主要认识:
  1.过去165年以来,珠江河口三角洲及河口湾地貌发生巨大变化。整个河口湾水域面积减少约35%(1258km2),其中外伶仃洋河口区水域面积只减少了3%(26km2),而磨刀-鸡啼门河口区、内伶仃洋河口区和黄茅海河口区分别减少了62%(525km2)、36%(405km2)和39%(301km2)。超过20个岛屿被逐步合并到大陆,几乎所有165年前的滩涂均被围垦成陆地。整个河口湾水域体积减少约9km3(39%);四个研究区的体积分别减少了26%(外伶仃洋河口区)、38%(内伶仃洋河口区)、50%(黄茅海河口区)、58%(磨刀-鸡啼门河口区)。全区平均水深减少约0.4m(6.3m至5.9m),各个河口区的平均水深变化差异较大,其中磨刀-鸡啼门河口区略有增加;内伶仃洋河口区略有减少;外伶仃洋河口区和黄茅海河口区呈显著下降趋势。表明西部河口区相比东部河口区变化更为剧烈。
  2.通过7个期次海底地形所计算的体积变化表明,过去165年以来,珠江三角洲河口湾共接纳泥沙约10Gt,而珠江实际入海泥沙总量约为10~11Gt,表明流域输沙和三角洲地貌基本保持平衡,较少的泥沙(~10%)通过沿岸流向外海搬运。20世纪70年代以来,人类活动通过流域建坝、河网采沙、口门围垦和河口涉海工程等,对珠江三角洲地貌演变及泥沙输运产生重大影响。
  3.分析了珠江河口三角洲不同区域的人类活动特征,结果表明:过去165年以来,珠江河口人类活动主要集中在内伶仃洋河口区、磨刀-鸡啼门河口区及黄茅海河口区,外伶仃洋河口区人类活动强度较小;内伶仃洋河口区人类活动强度最大、种类最多,口门围垦急剧改变河口岸线形态,海洋倾倒、航道工程和挖沙活动强烈影响着水下三角洲地形;磨刀-鸡啼门河口区以口门围垦为主;黄茅海河口区以口门围垦和航道工程为主。
  4.根据百年来岸线推进速率和水下三角洲淤积速率,合理推测了珠江四大河口区关闭的时间分别约为170yr(内伶仃洋河口区)、590yr(外伶仃洋河口区)、170yr(磨刀-鸡啼门河口区)和150yr(黄茅海河口区)。在人类活动日益加剧的背景下,珠江河口三角洲喇叭形形态消失的进程会大幅加快。河口湾水域消失后,南部的岛屿链将作为未来三角洲前缘沉积核心,沉积物将在此快速堆积。
  在珠江河口三角洲地貌演变对于人类活动响应研究的基础上,进一步和中国其它8大河流及河口三角洲地貌演变进行了对比研究,结果表明:
  1.定量评估了过去60余年不同人类活动对于中国九大河流入海泥沙减少的贡献:1954~2015年,约51Gt的泥沙因为人类活动而被留在大陆,其中,水库拦截泥沙总量约26Gt,贡献约49%,水资源利用和水土保持导致入海泥沙减少量分别为15.4Gt和12Gt,贡献约29%和22%。近60年在流域人类活动影响下,除黄河唐乃亥上游河段、长江金沙江上游河段、珠江支流柳江、松花江上游嫩江河段以外,中国九大河流所有干流和支流河段输沙量均大幅下降。
  2.在流域输沙减少的共同背景下,珠江与其它8大河流的主要区别在于:入海泥沙通量骤减似乎对河口陆上三角洲形态演化的影响并不大,当前以及未来一段时期内,围垦仍超过自然因素(如海平面上升、风暴潮等),成为控制珠江陆上三角洲不断向海推进的最主要动力。而未来随着珠江流域输沙的减少以及海平面上升,珠江河口区水域面积和体积下降趋势将有所缓和,加上航道疏浚、河口采砂等人类活动,未来珠江河口水下三角洲地形将呈现“浅滩愈浅、深槽愈深”的两极分化特征。河口三角洲的开发需要科学的管理。
[硕士论文] 陈芝聪
地理学 曲阜师范大学 2017(学位年度)
摘要:青藏高原是由于晚新生代以来亚欧板块与印度洋板块相互碰撞挤压而形成,是世界上最高大的高原,有“世界屋脊”与“第三极”之称。青藏高原东缘即为龙门山地区,该地区的新生代构造运动以及地表活动过程记录了青藏高原的形成与演化过程,借助龙门山构造地貌和水系的研究对揭示青藏高原的隆升具有重要的研究意义。龙门山构造带具有样式多样、位置特殊、活动强烈,2008年该构造带区域内发生Ms8.0汶川大地震,使得龙门山构造带成为中外地质学界普遍关注的焦点。构造地貌和水系对于构造活动的响应极为敏感,本文通过地理信息系统(GIS)技术、遥感(RS)技术,基于Landsat8遥感卫星影像和DEM数据,对龙门山地区涪江上游进行地貌形态空间分析、水系提取和断裂带解译,结合前人资料的基础上,研究提取的水系和解译的断裂带之间的关系,揭示龙门山地区涪江上游的构造地貌和水系演化之间的关系。
  借助ArcGIS10.1软件,基于DEM数据对研究区基本构造地貌进行空间分析,研究发现龙门山地区涪江上游地形特征的台阶性明显,高程从西北向东南减少,在涪江出龙门山山口处及研究区中部涪江水系及其支流周边海拔高程较低;中高高程区域分布范围最少,高海拔区域主要位于西北部,受涪江水系的侵蚀,呈锯齿状的不规则状。研究区起伏度为200m-400m的区域面积比例最大。
  利用遥感影像解译得到的研究区水系图与DEM数据进行叠加处理,并对DEM数据进行修正。基于修正的DEM数据利用ArcGIS10.1中的水文模型对龙门地区涪江上游水系进行提取与分级得到研究区水系总长度为2430.93km,其中一级水系河流长度最长,总计1154.26km,占水系总长度的47.48%;根据ArcGIS空间计算工具得出研究区水系密度值分布在6-1000范围以内,水系密度大于570的高值区域呈带状分布,研究区东南处的水系密度值最大。
  借助SRTM-DEM数据和Landsat8遥感影像以及研究区地质图等多源数据对断裂构造带进行断裂带信息提取,结合三维仿真技术及ArcGIS的空间分析技术,建立解译标志,实现对研究区断裂构造带的提取和解译。通过实地和已有的资料验证,解译出北西-南东向的断裂带1条,北东-南西向的断裂带18条。
  提取的断裂带和水系叠加发现水系的形态结构特征与构造活动之间存在着密切的联系,水系流经断层时往往发生方向的改变;受断裂带影响使得水系河道与活动断裂带走向一致,沿断裂带附近形成与断裂带大致平行的线状水系;多条河流经过构造断裂带时,在构造断裂带处往往形成明显的水系入汇处;水系密度的高值区域大多是位于构造断裂带附近。
[硕士论文] 谢雅婷
自然地理学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:喀斯特地区是世界也是中国四大生态环境脆弱带之一,在长时期不间断的人类活动影响下,石漠化问题极其突出。石漠化敏感性是评价石漠化发生的敏感程度大小,是判断石漠化发生发展的指示灯,是进行石漠化综合治理和生态环境恢复的理论基础和前提。目前,国内对石漠化敏感性的研究比较单一,采用的数据量较小,多为一期数据,变化规律并不明显,也较少考虑人为干预对石漠化敏感性的影响,不利于指导人为干预下的喀斯特石漠化地区生态环境治理及保护。
  文章以关岭—贞丰花江示范区为例,针对喀斯特地区自然人文环境的现状以及石漠化发生发展的特点,运用遥感与空间分析的技术方法,结合遥感影像数据、地理基础数据以及社会经济调查数据,构建了人为干预下的石漠化敏感性评价模型以及人为干预强度评价模型,详细分析了区域石漠化敏感性演变轨迹特征及其对石漠化演变的指示作用,分析了石漠化敏感性对人为干预强度的响应情况,最后对石漠化发生的危险性进行了评价。可为人为干预下喀斯特石漠化地区的石漠化恢复以及生态治理提供科学依据,是进行石漠化综合治理和生态环境恢复与建设的理论基础和前提。主要研究成果有以下几方面:
  (1)文章根据石漠化敏感性的特点及前期研究的成果选取是否为碳酸盐岩、基岩裸露率、坡度、植被覆盖度以及土地利用等5个评价指标对石漠化敏感性进行评价。得出2016年,研究区石漠化敏感性地区面积为3442.83hm2,占总面积的76.04%。通过GIS空间分析方法得出2000-2016 年研究区石漠化敏感性整体向良性发展,下降了16.14个百分点。演变轨迹以持好型为主,转移面积达2437.78hm2,占总面积的47.34%。不敏感性区域的演变方式以不变型为主,轻度和中度敏感性以复变型为主,高度敏感以及极敏感区域以持好型为主。
  (2)通过对人为干扰强度的评价得出示范区的人为干预强度以中度为主,占总面积的33.01%。在人为干扰时空变化上发现2000-2016年微度干预面积稳步升高,轻度干预面积持续下降,中度干预和强度干预虽然变化复杂,但整体呈现减轻的趋势。石漠化敏感性演变与人为干预强度存在高度的相关性,具有很强的针对性,微度、轻度以及中度干预对于石漠化不敏感、轻度敏感以及中度敏感区域作用较为明显,强度以及极强度干预区域对于石漠化高度敏感以及极敏感区域作用较为明显。文章还分析得出不同类型的综合治理工程对于石漠化敏感性的演变也起着不同的作用,主要表现为封山育林>经果林>坡改梯>水保林>防护林>人工种草。可见只要在不同干预强度下采取相应的措施就可以有效的控制石漠化敏感性的恶化。
  (3)通过对石漠化发生的危险性进行评价,确定石漠化发生危险以及极危险的区域得出,研究区石漠化危险以及极危险的区域的面积在2000-2016年持续下降,共下降了1152.39hm2,年均减少72.02hm2。极危险区在2016年发生反弹,其分布范围主要在北盘江以南的侵蚀台地上,呈条带状分布。
[硕士论文] 齐威
地理学 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:黄土高原是一种独特的自然地理单元,正是由于黄土高原土性复杂、气候特殊、地形破碎、沟壑纵横、环境脆弱,在该地区发育了一种形态各异、尺度不一的特殊地貌景观——黄土陷穴,陷穴具有鲜明的洞穴特征,分布广、危害大,多分布于湿陷性强烈的黄土地区,其在地层表面的分布有的呈独立洞穴,有的则呈串珠状或蜂窝状,其发育与土壤侵蚀、水土流失等地质灾害息息相关,同时危害着各类工程及人民生命财产安全。野外调查法获得分类结果的可信度高,但费时费力,工作量较大。随着测绘、遥感技术的发展,遥感数据和DEM数据精度的不断提高,为微地貌研究提供了新的思路与方法。因此,如何快速识别黄土陷穴灾害成为当前的亟待解决的问题。
  本文以甘肃省定西市安定区典型样区为研究区,以谷歌以及DEM数据为主要数据源,通过定量化多尺度分割,采用面向对象方法对样区的黄土陷穴进行自动提取。最后,结合野外调查,进行了研究区黄土陷穴分布特点、发育特点的分析。具体结论如下:
  1.面向对象分类中,相比于传统定性的多尺度分割方法,本文从定量角度,围绕多尺度分割的三个重要参数展开。首先通过对比局部方差法、变异函数法等方法的适用性,结合本文的数据特点,选用亮度均值法确定最优分割尺度,即选择影像对象亮度均值标准差的最大值所对应的尺度筛选最优分割尺度,其次,借鉴最大面积法,以最大面积对应地物斑块的恒定区间作为最优的形状因子和紧致度选取区间,从而实现尺度参数、形状因子和紧致度参数的定量选取,以此作为遥感影像多尺度分割的依据。
  2.采用面向对象方法实现黄土陷穴的自动提取,共提取陷穴数目267个,较为客观的显示陷穴的分布情况。与野外实地调查进行对比,发现与自动方法完成的陷穴提取结果重合数目达到241个,其提取精度达到了92.3%。此外,将该提取方法使用到定西完整流域中,提取到定西完整流域的黄土陷穴930个,实现了该区域黄土陷穴的自动提取,为黄土高原陇西区的陷穴提取以及其他典型微地貌的提取提供了技术参考。
  3.结合DEM数据和野外调查分析探讨了样区黄土陷穴的分布规律,在微地形地貌上主要分布在坡度为8°到25°的黄土平梁的边缘、梯田边缘、黄土峁的峁缘线以下的凹形坡以及冲沟和切沟等,表现为亲沟谷化,在黄土梁峁上的冲沟边缘及冲沟之间的斜坡发育最为强烈,在25°到60°的凹形坡上也有部分发育;并且陷穴常成群体分布,单独分布的较少,形态上有的表现为串珠状,有的为葫芦状,并且呈现出一定的组合分布关系。
[硕士论文] 舒利贤
生态学 贵州大学 2017(学位年度)
摘要:植物竞争作为生态学的重要研究内容,久经未衰。喀斯特区域上植物竞争针对地上部分运用竞争指标对种内及种间关系展开大量研究,但是未能更好的解释区域内植物竞争过程中植物的生长特征、养分利用特征、建成成本特征以及植物的生长竞争能力,这严重制约着喀斯特地区植物竞争理论的发展以及森林经营管理(特别是物种筛选)。因此本文以喀斯特地区典型次生林内乔木层建群种(猴樟、喜树、厚朴、光皮桦和响叶杨)为研究对象,结合野外实验和室内指标测定,分析不同树种生物量分配及生长特征,不同树冠高度比叶面积变化特征,氮(N)、磷(P)和钾(K)养分含量特征以及不同树种建成成本在器官之间的差异性,并采用层次分析方法综合评价5种建群树种生长竞争能力大小,得出的主要研究结果如下:
  (一)黔中喀斯特地区典型次生林内乔木层建群种生物量分配特征表现为干>枝>叶>根兜>根;不同部位表现为地上生物量>地下生物量,根茎比值变化范围为0.11~0.44,均值为0.22。
  (二)不同光环境下不同生长速率指标存在差异。地径生长速率表现为:孤立木(5.01mm/a)>林缘木(4.82mm/a)>林中木(4.32mm/a);树高生长速率表现为:林中木(0.86m/a)>林缘木(0.83m/a)>孤立木(0.75m/a);生物量积累速率表现为:不同树种的孤立环境下最快,猴樟与厚朴为:林缘木>林中木,光皮桦、喜树和响叶杨表现为:林中木>林缘木。
  (三)不同冠层比叶面积变化规律明显。林中环境下,均呈现上层显著小于下层,但是与中层差异不显著;林缘环境下变化不明显;孤立环境下,不同冠层之间不存在显著差异。
  (四)树种根的热值显著低于叶片、枝条和茎。喀斯特原始阔叶林树种热值(16.71±0.94KJ/g)低于次生林阔叶林树种(18.53±0.77KJ/g)。不同器官建成成本变现为:叶片>枝条或茎>根;地上部分构建消耗大于地下部分构建消耗。建成成本在不用区域之间存在差异。
  (五)基于树种生长能力、养分利用能力和建成消耗能力三方面的研究,构建树种生长竞争能力评价指标体系,采用层次分析方法(AHP)对树种生长竞争能力进行综合评价,结果表明:不同光环境下,树种生长竞争能力存在差异。整体水平上,黔中喀斯特次生林5种乔木树种的生长竞争能力从高到低依次为厚朴(0.256)、光皮桦(0.236)、响叶杨(0.226)、喜树(0.210)和猴樟(0.188)。
[硕士论文] 吴致蕾
自然地理学 青海师范大学 2017(学位年度)
摘要:陆地表面森林、草地、耕地之间的相互转化影响着地表格局以及陆地生态系统的碳收支平衡,对局地乃至全球的固碳作用发挥着不可替代的作用。人类活动对原始覆盖的改变是影响陆地-大气之间碳通量以及地表反照率的关键因素,因此,由人类活动所引起的土地覆盖变化的研究成为全球环境变化研究的重要组成部分。河湟谷地位于青藏高原东部的农牧交错区,自清代以来人类大规模的垦殖活动改变了原始土地利用格局。重建河湟谷地清代以来森林、草地覆盖变化,不仅可以丰富青藏高原历史时期LUCC的重建工作,还能为全球环境变化相关研究提供本底数据。
  本文以现代植被分布图为基础,通过从历史文献中整理、获得河湟谷地各类植被的记录信息,结合该地区影响潜在植被分布的土壤、地形等因素,重建出河湟谷地300年前潜在植被分布图,然后依据青藏高原历史时期耕地空间格局重建模型,重建了清代、民国共6个关键时间断面的耕地空间分布格局,在潜在植被分布格局的单位网格中扣除关键时期的耕地开垦面积,进而获得清代初期到建国前期河湟谷地森林、草地减少的面积,推断河湟谷地清代至民国时期森林、草地等空间变化格局。并以此为基础,进一步探讨历史时期河湟谷地人类垦殖活动与森林、草地变化机制,刻画出青藏高原典型区域河湟谷地人-地关系相互作用,相互影响的动态过程,文章主要得出如下结论:
  (1)300年前河湟谷地的潜在植被分布状况与现代河湟谷地的植被分布的格局基本保持一致,但潜在森林分布的范围略大,灌木林地在空间上更具连续性,草地分布的范围更广,潜在森林、灌木林地、草地的面积分别为2797.97、9308.11、2.16×104 km2。
  (2)清代至民国时期,河湟谷地的森林、灌木林地、草地面积累计减少512.8、1550.5、6058.7 km2。森林减少的区域主要发生在大通河上游以及中游地带、互助林场、化隆与尖扎的交界处、循化县境内以及同仁北部区域;灌木林地减少最剧烈的区域主要发生在草地与灌木林地的过渡地带,灌木林地减少面积波动最强烈的区域发生在灌丛与森林的过渡地带;草地面积减少的区域主要发生在河湟谷地北部的大通河的中游、中部湟水河流域的中游地段,以及南部黄河流域的化隆盆地和贵德盆地的农作区。
  (3)从历史发展的角度分析,在河湟谷地中,人类垦殖活动遵循“先易后难”“先优后劣”的原则,其中草地的开垦成本最低,其次是灌木林地,森林的开垦成本最高。河湟谷地土地覆盖类型变化主要表现为由草地、灌木林地、森林向耕地的转变,其中草地被垦殖的范围最大、垦殖程度最深(52%的潜在草地被开垦为耕地,平均被垦殖率为10%),而灌木林地、森林被垦殖为耕地的程度相对较弱,平均被垦殖率仅为7%~8%。
  (4)清代至民国时期,河湟谷地中人类的垦殖活动是对原始覆盖破坏程度最强、范围最广的驱动因素。由于受自然和社会双重因素的制约,从汉代至明末河湟谷地农业发展十分缓慢,直到清代初期,从1726年起,农业发展进入历史峰值期,此后河湟谷地中川水地带已全部开垦为耕地,农业土地利用格局基本形成。
  (5)从清代开始,河湟谷地中人类垦殖活动已接近上限阈值。当人类垦殖小于极值范围之内时,农业能够正常发展。通过本文分析,在清代-民国时期,森林被垦殖网格的阈值约为1260个,约占森林网格总数的46%,被垦殖强度极值为7.62%;灌木林地的垦殖阈值为3313个网格,约占灌木林地网格的30%;草地的垦殖范围为11145个网格,约占草地网格的50%。
[硕士论文] 杨贝贝
岩土工程 北京交通大学 2017(学位年度)
摘要:中国处在世界两大地震带交汇处,是一个地震多发的国家。随着中国人口的增长和土地资源的紧缺,更多的工程项目将建设在地形复杂的局部地形上。目前,在局部场地对地震响应影响的研究上主要是采用单相介质进行讨论的。但地球表面土层很多情况是饱和介质,目前对饱和两相介质中的局部地形地震动力响应分析还比较少。所以研究饱和两相介质下局部地形对地震响应的影响是一项很有意义和价值的课题。
  凹陷地形是局部地形中一种比较有代表性的地形,很多学者研究局部地形的地震响应问题都是以凹陷地形为例。目前,很多在研究两相饱和介质中局部地形的动力响应解析解时,大部分是借助了“大圆弧假定”来处理半空间表面边界问题。故可把由“大圆弧假定”所求的解析解看作是一种近似解。也有很多学者通过间接边界元的方法得到了一些成果,但边界元法归根结底是一种数值的方法。在精度和边界上有时很难满足实际需求。
  本文以Biot饱和两相多孔介质波动理论为基础,利用Hankel函数积分变换和Fourier-Bessel级数展开混合求解的方法,处理水平地表边界条件,避开“大圆弧假定”,以此来研究饱和两相介质中凹陷地形对平面波散射的问题,并得到关于本文方法的一些结论,具体研究成果如下:
  1.采用Hankel函数积分变换和Fourier-Bessel级数展开混合求解的方法分别得到了平面P、SV波入射下饱和两相介质中凹陷地形在透水边界条件和不透水边界条件下的地震波散射的解析解。
  2.把本文得到的解退化到单相情况,与前人采用“大圆弧假定”的计算结果进行对比,分析了本文方法的有效性并得到本文方法的适用范围。通过在饱和两相情况下逼近自由场和应力边界条件计算,验证了本文方法的准确度和精度。另外在饱和两相情况下也和前人用“大圆弧假定”得到的结果作了对比,得到本文方法在处理凹陷地形对地震波散射问题时有一定的优势。
  3.采用MATLAB进行编程计算,分析了入射波频率、入射角和饱和多孔介质孔隙率对凹陷地形地震动力响应的影响。研究表明:(1)凹陷地形存在时,入射波频率的增加,位移幅值的变化越复杂。(2)入射角度的增加,位移幅值逐渐减小。(3)入射波垂直入射时,位移幅值成对称分布。入射波斜入射时,位移幅值在凹陷地形左侧变化较右侧复杂,且左侧位移幅值也较大。(4)孔隙率增大,水平向位移幅值减小,竖直向位移幅值变化不明显。(5)两种边界条件下的位移幅值变化规律大致相同,但不透水边界条件下的位移幅值较大。
[硕士论文] 王平
自然地理学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:贵州喀斯特高原山区生态环境极其脆弱,随着西部大开发战略的实施,特别是西部生态建设目标的提出,贵州省作为中国首批国家级生态文明试验区,不断重视并加强生态环境保护的力度,如何确定“生态问责”的标准等问题仍然需要我们进一步深入研究。生态资产评估是通过研究区域的生态资产情况,了解研究区域环境与经济的关系,它既包括生态系统的服务功能价值评估,也包括自然资源价值评估。基于时序遥感的生态资产评估能够更有针对性的解决喀斯特石漠化地区复杂的地形与气候、破碎的地块等现状带来的研究障碍,获取地表信息方便快捷,能减少人工测量的误差,是针对喀斯特石漠化地区生态资产研究的有效手段,可为该地区的生态保护与恢复提供数据支撑。
  针对贵州石漠化地区特殊的环境背景,研究选取了贵州典型石漠化地区“关岭—贞丰花江喀斯特高原峡谷中-强度石漠化综合治理示范区”作为研究区域,基于时序遥感影像信息提取技术、地理信息时空运算与空间分析技术,识别示范区内不同的生态系统类型,整合气象、土壤、DEM等相关数据,依据CASA模型计算NPP,运用替代价值法、市场价值法、碳税法、替代成本法、影子工程法等方法分别计算示范区内各项生态资产价值,借鉴Costanza等人在进行全球生态资产测量的经验,建立生态资产遥感评估的指标体系并计算生态资产总值,进一步研究示范区1990年到2015年这25年间的生态资产时空演变规律,体现示范区25年间的生态资产价值结构、单项评估指标的时空变化、单个生态系统的生态资产结构变化及示范区生态资产变化的分区格局,从而能够为地区的生态资产管理及区域协调发展方面的研究提供理论参考。主要研究结果有:
  (1)通过计算生态资产单项价值,研究了花江示范区的价值结构在25 年间的变化,单项价值结构表现为:气候调节>养分循环>涵养水源>有机质生产>土壤保持。气候调节价值对生态资产的贡献最大,其次是养分循环价值,土壤保持价值对生态资产价值的贡献最小。从单项生态系统类型的生态资产评估结果来看,阔叶林地与灌木林地的生态资产贡献率较大,而难利用地、建筑用地与水体的生态资产贡献率较低。
  (2)通过时序变化研究,研究结果为生态资产时序分布依次为:2015年>2010年>1990年>1995年>2000年>2005年,总体生态资产在25年时序上表现为先降低再增高的趋势。受自然因素与人为因素的影响,同一生态系统类型的生态资产随时间必然是呈动态变化的。各类生态系统类型的时序变化整体为先降低再升高的变化趋势。单项指标价值时序变化为:有机质价值处于一个波动的变化状态,涵养水源价值与土壤保持价值的变化相对平稳,养分循环价值和气候调节价值在这25年间整体上为增高趋势。
  (3)通过对示范区近25年生态资产变化分区分析,研究结果为生态资产由东北部向西南部呈递减趋势,非喀斯特区域相比喀斯特区域的价值要高。近25年花江示范区生态资产变动趋势表现为北部侵蚀陡坡处于波动下降区;非喀斯特区域的侵蚀台地处于波动升高区;在中部及西部的侵蚀丘峰台地区有一定的升高,但变化相对平稳;示范区南部的峰从洼地等区域,部分农用地有明显的升高趋势,但范围较小,整体变化较小。研究结果对该示范区的石漠化治理工程优化有一定的指导意义。
[硕士论文] 胡菲菲
自然地理学 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:丹霞地貌是由红色陆相碎屑岩发育而成的一种独特地貌类型,具有“丹崖赤壁”的典型特征,其地貌景观具有较高的美学欣赏价值和旅游开发价值。本文运用RS和GIS技术提取湖南省丹霞地貌空间分布并丰富湖南省丹霞地貌信息数据,可为湖南省丹霞地貌的发现和特征研究提供数据基础。
  使用GIS方法对已提取出的丹霞地貌空间分布特征和影响丹霞地貌旅游开发潜力的人文因素进行分析。使用层次分析法、数理统计方法构建湖南省丹霞地貌旅游资源开发潜力评价模型,并对各丹霞地貌开发潜力进行评价。主要研究内容和结果如下:
  (1)湖南省丹霞地貌信息提取和特征分析
  根据丹霞地貌的影像特征、海拔和地层特征提取的丹霞地貌空间分布信息,湖南省共发现121处丹霞地貌,广泛分布在13个市州、32个县区,集中分布于郴州市、岳阳市、株洲市、怀化市等地区。对其空间分布特征和面积、海拔、河流切割密度进行分析可知,高密度区域主要分布在常德西部—怀化东北部、岳阳西南部—长沙东北部、湘潭南部—衡阳北部、株洲南部—郴州东北部地区,丹霞地貌以中型、较小型和小型为主,河流切割密度较高,绝大多数海拔在500米以下。
  (2)湖南省丹霞地貌开发潜力研究
  对影响湖南省丹霞地貌旅游开发潜力的人文因素进行分析,并根据分析结果使用层次分析法确立面积、海拔、河流切割密度、交通通达度、经济发展水平、人口分布、地区吸引力等各指标的权重,构建湖南省丹霞地貌旅游开发潜力模型,并对湖南省丹霞地貌旅游开发潜力进行评价。结果显示,一二级开发潜力丹霞地貌数量占总体的37%,湖南省丹霞地貌总体旅游开发潜力偏低。一级开发潜力的丹霞地貌共有14处,主要分布于7个市州12个县,其中过半集中于茶永盆地。
[硕士论文] 张绍云
自然地理学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:土壤-洞穴环境作为岩溶环境的重要组成部分,是研究碳迁移变化的重要场所。本研究以织金洞为研究区,在前人对洞穴环境的研究基础上,增加了对其土壤环境指标的研究。通过监测数据及GIS空间技术,分析了土壤-洞穴CO2时空迁移变化规律及其协同性,并从土壤环境与洞穴环境分析了CO2的迁移变化及其影响因子,得出:
  1)土壤方面。时间上,研究区土壤CO2随季节变化表现出,春季CO2含量缓慢上升,直到夏季末、秋季初CO2达到一年中的最大值,秋季末期又开始下降,直至冬季降到一年中最低值。这反应了土壤CO2的迁移变化具有周期性,随着季节的变化而变化。空间上,各监测点土壤CO2含量无论在纵向或横向上均不相同,但整体上却呈现出一定的规律性。由各监测点不同深度土壤CO2纵向迁移变化可知,CO2含量最大值均出现在夏季至秋季之间,以夏季为轴线,在1#点、2#点、3#点处CO2含量高值区右偏移距离较短,4#点处CO2含量高值区右偏移距离大于在1#点、2#点、3#点处距离,5#点处CO2含量高值区右偏移距离达到最大,高值区出现在秋季。
  2)洞穴方面。自2015年1月至2016年5月,织金洞CO2含量高值区由洞穴中后部迁移至洞穴中部,由洞穴中部再次迁移到洞穴中前部,由洞穴中前部迁移到洞穴前部,2015年9月份以后,由洞穴前部又迁移到洞穴中前部,由洞穴中前部迁移到洞穴中部,2016年2月由洞穴中部迁移到洞穴中后部。由2015年2月开始迁移至2016年2月回到原点,此后新的一轮迁移由开始,说明周期性较强。空间上,洞穴CO2空间分布随着距洞口不断的深入,CO2含量不断上升,在洞穴中部达到最大值,表现出两端低中间高的分布趋势。
  3)土壤-洞穴CO2协同响应分析。研究区全年土壤CO2在20cm、40cm、60cm、80cm处均与洞穴CO2拟合性较强,R2分别表现为:0.742、0.751、0.803、0.814。说明研究区土壤-洞穴CO2迁移变化具有协同响应,表现为:春季土壤-洞穴CO2缓慢上升,上升至夏秋季节达到一年中最高值区域,随着气候变化、季节的迁移,秋季后期土壤洞穴CO2开始下降,下降幅度较大。到达冬季时,土壤-洞穴CO2达到一年中的最小值。总体上,研究区土壤-洞穴CO2呈现出较强的规律性,这主要是由于地下世界洞穴的存在是具有一定的区域面,而不是一个点状的存在,洞穴CO2的来源也不具有点状性。所以洞穴上覆单个土壤点是无法控制洞穴内部CO2的迁移变化,而是整个洞穴上覆区域的协同作用,最终对土壤-洞穴CO2迁移变化起到一定的影响。通过水化学对土壤-洞穴CO2迁移响应分析得出,导致研究区土壤-洞穴CO2协同响应的主要因素为:1.土壤空气CO2不断的下沉,通过基岩裂隙、溶管等直接进入洞穴内部,对洞内CO2变化起到一定贡献作用;2.大气降水通过溶解土壤内的CO2,促使其具有较强的酸性,然后进入到基岩内部充分对基岩进行溶蚀、侵蚀作用,使水达到饱和状态,最后进入到洞穴内部与洞穴空气接触并运动,这就促使其释放出CO2的同时进行沉积;3.季节的变化促使土壤的生物、微生物的活动,土壤理化性质以及降水等的变化。最终导致土壤-洞穴CO2含量在不同季节发生明显的协同变化。
  (4)研究区在监测过程中为平常年份,分析结果对平常年份具有指导与实践意义。但对于异常年份,比如旱涝以及冰雹等年份数据存在一定的缺失,望以后不断跟进这方面的研究,以达到对某个区域洞穴深入探析,弥补其不足。同时也期望持续监测能得到更具说服力和更为详尽的研究。
[硕士论文] 王轲
地理学;地图学与地理信息系统 南京师范大学 2017(学位年度)
摘要:我国黄土高原被誉为全球最独特、最具有地学研究价值的地理区域之一,该区域作为完整的地貌单元以其严重的土壤侵蚀备受人们关注。沟壑侵蚀作为黄土侵蚀的常见类型,是黄土高原水土流失的主要方式,对黄土高原千沟万壑的地貌塑造起着重要作用。研究历史上黄土高原地貌演化和沟壑侵蚀过程,对于探索黄土地貌演化机理和指导黄土高原水土保持工作都具有十分重要的意义。
  以黄土高原野外实地考察发现的吴城遗址为研究区,对该遗址历史时期的地貌形态和沟壑演化过程进行时空模拟,重建不同历史时期的黄土小流域地貌形态,得到描述不同时期黄土地形的DEM序列图谱。本研究完成的主要内容如下:
  1.基于历史地理学的吴城遗址地貌信息提取
  实地考察走访吴城遗址及周边地区。通过GPS样点采集、无人机航拍等技术手段,对遗址分布模式、地形空间结构进行调查,提取吴城遗址周边蕴藏的古代地貌信息,同时收集记载吴城遗址地理信息的历史文化资料。
  2.基于坡度坡长因子和随机元胞自动机的黄土沟壑逆向演化模型
  基于黄土地层学和侵蚀学等理论,分析黄土高原历史上的侵蚀特点和演化趋势。在分析黄土侵蚀成因的基础上,选用坡度坡长因子作为模型中黄土侵蚀的驱动因素。然后基于元胞自动机(CA)和数字地形分析(DTA)方法,使用CA作为黄土侵蚀演化模型的框架。考虑到黄土地貌侵蚀演化的不确定性,引入随机因子提高模型容错性。研究中还提出土粒单元的概念,作为模型的基本模拟演化单元。最后得到不同时期的黄土小流域DEM序列图谱。
  3.基于古城高程基面的演化模型时间匹配方法
  鉴于地貌演化过程是一个“消失的年轮”,研究中往往难以获得历史时期黄土地貌形态的时间节点,而吴城遗址的发现提供了一个特定时期的黄土地貌演化重要线索。因此,论文选用吴城遗址作为研究区,重建吴城遗址高程基面,并确定其历史节点。通过古城高程基面和模拟的DEM序列结果相关分析,实现对演化模拟结果的时间匹配。
[硕士论文] 钱叶青
地理学;地图学与地理信息系统 南京师范大学 2017(学位年度)
摘要:峰林峰丛是岩溶地貌中形态特征极为典型、特殊的一种地貌类型。不同峰林峰丛的个体及群体地貌形态特征,是岩溶地貌各种成因条件综合作用的体现,又在相当程度上反映出该地区岩溶地貌发育的总体进程,因而成为岩溶地貌学研究的热点之一。由于数据和方法的局限,以往峰林峰丛地貌的研究多关注于单一地貌单元的形态描述和分析,较少关注其特有的群体结构特征。等高线树具有能够在一定宏观尺度上揭示地貌对象的群体嵌套、组合关联和空间层次结构特征的功能。本研究以DEM为基本数据源,构建了峰林峰丛地貌单元的等高线特征模式和峰林峰丛等高线树结构,通过对所选取的一系列特征指标的自动提取,并从多尺度,多层次、多角度对峰林峰丛形态特征的分析,揭示了峰林峰丛地貌在个体上的地形因子定量特征、地形特征要素分布特征,以及地貌单元群体结构及组合特征。研究所获得的一系列结果,深化了对峰林峰丛地貌形态特征、地貌发育演化过程及其空间分异规律的认识。主要工作及结论如下:
  (1)峰林峰丛等高线特征及地貌单元自动提取
  在充分分析与总结峰林峰丛地貌的等高线形态特征以及分布规律的基础上,提出了峰林峰丛不同地貌单元及其组合的等高线特征模式,并阐述了等高线树的概念与构建方法。石峰和洼地等高线的组织结构都是由一组同心闭合等高线组成;石峰群及复合洼地分别为多组石峰及洼地的嵌套、复合结构。峰洼组合地貌的等高线呈现为正地形与负地形等高线较为复杂的组合结构。实验中,基于等高线的形态结构特征,设计了对峰林峰丛单元的提取算法,并有效提取。基于关键等高线节点构建简化等高线树结构,实现了对峰林峰丛地形的简化。
  (2)峰林峰丛等高线树指标提取与量化表达
  按照峰林峰丛地貌单元等高线的空间包含和层次嵌套特征,构建成不同地貌单元的等高线树。结合峰林峰丛形态和树型结构特点,按科学性、系统性与准确性等原则,选取了一系列反映峰林峰丛形态的特征指标,并归类为节点属性指标和形态结构指标。详细阐述了形态结构指标和节点属性指标的数学描述算法与地学意义。分析了DEM分辨率对等高线树构建及其特征指标表达的影响。实验结果显示,DEM分辨率对树形态指标的提取及表达有较大影响。
  (3)峰林峰丛地表形态特征分析
  通过峰林峰丛等高线树形态结构,发现其在不同地貌类型区都呈现出不同程度的自相似特征。基于面积权重的节点序列方法,将半结构化的等高线数据序列化成长度一致的链式结构,然后分析峰林峰丛在不同尺度、不同角度、不同层次下的形状特征。结果表明在不同的地貌类型中,无论是以圆度系数还是紧度系数作为测度,子节点都比父节点所表征的地形形状要更接近圆;复杂地貌单元的形状由外部逐级向内部都有逐渐变成圆形的趋势。等高线树的形态结构指标和夷平指数显示:地形起伏程度在研究样区内由南及北呈现“低-高-低”的规律,与此同时夷平程度呈现“高-低-高”的变化态势;地表形态的破碎程度由西及东逐渐增大;研究样区内虽然峰林、峰丛同期发育,但在空间上相间分布、交错丛生,显示发育程度在实验区内的区域差异性。
  以上研究是树的地学分析方法在岩溶地貌形态研究的一次有益探索。
[硕士论文] 段家朕
地理学;地图学与地理信息系统 南京师范大学 2017(学位年度)
摘要:沟谷的不对称特征是指沟谷在经历了复杂发育过程后表现出的两侧坡面形态与结构不一致的现象,这种特征是复杂流域单元的基本特征之一,在相当程度上反映着流域单元发育演化进程。有关沟谷不对称发育演化的研究一直是学术界相关领域关注的热点,但对于沟谷不对称特征的形态提取与定量化分析的系统性研究亟待深入。本文以晋西北黄土丘陵沟壑区的偏关河和县川河两流域为研究样区,以多级嵌套流域为尺度序列,结合数字地形分析理论与方法,利用不同分辨率DEM数据及地质图等数据,系统性的分析并阐述了晋西北地区沟谷不对称特征。
  本文的主要研究内容和结论如下:
  1.多尺度流域沟谷不对称特征分析方法。
  黄土沟谷网络不对称特征受多种因素影响。地质构造作用等内营力控制着沟谷网络宏观整体格局,各种环境因素对沟谷特征进行更为细致的外力微观雕琢。针对该特性,在大尺度,利用高程条带法,基于剖面形态对沟谷不对称特征进行分析;在中尺度,利用沟谷偏离度度量指标衡量主沟谷的偏度;在小尺度流域,采用多指标地形因子对其不对称特征进行分析。研究结果显示,晋西北地区黄土沟谷在宏观尺度下,偏关河与县川河均为干流北侧区域发育程度更为成熟、复杂,表现出“北凸南凹”的形态特征;在中小尺度,小流域黄土沟谷不对称表现出随机、程度各异的特征。
  2.黄土沟谷不对称特征量化指标构建及空间格局分析
  分别从剖面形态特征、沟谷形态特征及坡面形态特征三个层次构建黄土沟谷不对称特征量化指标体系,并利用主成分分析法对小尺度下沟谷特征量化因子进行综合。研究结果表明,针对三个空间尺度,各指标因子可以从不同角度有效度量沟谷不对称特征。且微观尺度下,量化因子具有较强的空间依赖性,随空间尺度的增加,其对沟谷不对称特征的描述效果也在下降。在区域差异方面,晋西北地区,尤其是偏关地区小流域具有明显的不对称特征,随着沟谷的发育,愈趋于对称状态,而平均坡度比、沟蚀非沟蚀面积比以及地表粗糙度比表现出比较明显的坡向依赖性,总体而言,阴坡、半阴坡发育的沟谷侵蚀程度更高。
  3.晋西北地区黄土沟谷不对称特征机理探讨
  基于晋西北地区存在的黄土沟谷不对称特征的分异规律,从基岩构造与黄土堆积、水热条件与植被覆盖以及流域单元内部与相邻流域之间的相互作用等三个方面,分析区域内沟谷不对称特征的机理。结果显示,下伏基岩构造与黄土堆积是造成区域内沟谷不对称特征首要原因,偏关河与县川河流域之间的相互作用,将使得各自沟谷不对称更为显著。而水热条件与植被覆盖对大尺度沟谷不对称特征的影响相对较小。
  本研究对于揭示晋西北地区黄土地貌的形态特征及其成因机理具有一定的意义,也是基于DEM数据分析黄土地貌区域差异性的一次有益探索。
[博士论文] 刘凯
地理学;地图学与地理信息系统 南京师范大学 2017(学位年度)
摘要:侵蚀沟在黄土高原分布极广,是黄土地貌中物质交换最频繁、形态变化最剧烈的区域之一。黄土高原不同区域分布的侵蚀沟在形态上具有显著的区域差异性,这种差异性一方面塑造了不同的地貌景观,另一方面也影响着水土保持和农业生产布局。对侵蚀沟区域差异性研究不仅是探索侵蚀沟自身发育与分布规律的需要,同时也是黄土高原地貌、侵蚀、生态等地球系统科学研究的重要切入点。前人对黄土侵蚀沟区域差异性开展了一系列研究,但受制于研究数据和方法,还处于探索阶段。目前仍没有提出一套适合于黄土地貌的侵蚀沟自动提取方法体系;仍缺乏面向区域尺度的侵蚀沟特征定量分析指标体系;尚未对侵蚀沟区域差异性的影响机制进行剖析。对这些科学问题的进一步探讨,可望在黄土侵蚀沟相关研究取得突破性进展。
  本文首先基于多源数据,构建了黄土侵蚀沟自动提取方法体系,实现了对黄土高原水土重点流失区侵蚀沟的自动提取;在此基础上,设计了侵蚀沟特征分析指标,基于不同的流域层级,在不同空间尺度上剖析了侵蚀沟区域差异性特征,并实现了研究区侵蚀沟特征分区。最后,通过侵蚀沟特征与地形、土壤、植被覆盖度、土地利用等地理要素的相关性分析,剖析了侵蚀沟区域差异性的影响机制。论文的主要研究内容和及结论如下:
  (1)系统分析了现有侵蚀沟的定义,明确了本研究中侵蚀沟的基本界定,发育过程和基本特征。从侵蚀年代、形态特征、侵蚀特征、规模等级等角度进行了侵蚀沟的类型划分。此外,在现有的线性河网、正负地形分析等黄土侵蚀沟研究视角的基础上,进一步提出了面向对象化特征的侵蚀沟分析思路。
  (2)设计了一种基于高分辨率地形和影像数据的侵蚀沟自动提取方法,实现了对三个典型小流域样区(绥德窑家湾沟、安塞纸坊沟和长武下柳沟)侵蚀沟双层次特征的自动提取,并取得了较好的提取精度。
  (3)设计了基于中分辨率数据的侵蚀沟自动提取方法,针对大区域范围侵蚀沟提取需要,提出了融合地形骨架信息和影像特征的算法思路。在面向对象影像分析提取结果的基础上,融入汇水网络作为地形骨架信息,以修正侵蚀沟提取结果。结果表明,该融合策略有效弥补了中分辨数据对侵蚀沟特征表达不足,地形骨架信息对侵蚀沟提取的改进作用明显。基于该方法实现了对整个黄土高原水土重点流失区的侵蚀沟自动提取。
  (4)构建了侵蚀沟定量分析指标,通过不同层级流域单元下的特征分析和热点分析,从不同视角揭示了侵蚀沟的区域差异性特征。基于侵蚀沟割裂度和侵蚀沟主沟道纵比降两个指标,从侵蚀沟发育程度和侵蚀沟发展潜力两个角度构建分区体系,并最终得到了黄土高原水土重点流失区侵蚀沟特征分区图,共划分为9个侵蚀沟特征区。针对黄土侵蚀沟自身特征开展地理区划研究,是对现有土壤侵蚀分区、地貌分区的有效补充,可为黄土地貌、水土保持等研究提供了重要的参考。
  (5)探究了侵蚀沟特征与地形、土壤、植被覆盖、土地利用、土壤侵蚀强度的相关性,结果表明:侵蚀沟割裂度和侵蚀沟密度与土壤侵蚀强度具有较好的相关性,其中侵蚀沟割裂度的相关性更强,表明其在对区域土壤侵蚀评价中更具有优势。侵蚀沟特征与坡度和坡度坡长因子具有一定的相关性,但与面积高程积分、植被覆盖度的相关性较差。在土壤类型方面,黄绵土、褐土、栗褐土、灰褐土在黄土高原水土重点流失区分布较广,且易发育侵蚀沟,需要重点关注。
  本研究基于对象提取、格局分析、机制探究的地理学研究范式,揭示了侵蚀沟区域差异性的外在表现与内在机理,并推动数字地形分析与黄土地貌的研究。
[硕士论文] 侯荣
自然地理学 辽宁师范大学 2017(学位年度)
摘要:辽东山地沟谷地带广泛分布有古石河冰缘地貌,其上发育的苔藓植物对于维系古石河冰缘地貌环境的稳定性具有重要作用。基于古石河冰缘地貌9个20m×30m森林群落样地的苔藓调查数据,在分析苔藓植物种类、区系成分的基础上,采用物种丰富度、ɑ和β多样性指数,对古石河冰缘地貌落叶阔叶林、针阔混交林、暗针叶林内石生苔藓和树生苔藓的物种多样性及其影响因素进行定量研究。主要结论为:
  (1)古石河冰缘地貌9个森林群落中共记录到苔藓植物种类26科46属59种,其中藓类植物22科42属54种,苔类植物4科4属5种,66.67%的优势科和75.00%的优势种为喜湿性苔藓植物。
  (2)古石河冰缘地貌森林生态系统苔藓植物区系中北温带成分占40.68%,世界广布种占20.34%,东亚成分占15.25%,区系成分具有明显的温带性质。
  (3)古石河冰缘地貌森林生态系统石生苔藓的覆盖率和厚度均以暗针叶林最大,生物量以暗针叶林最小;树生苔藓的覆盖率、厚度和生物量均以暗针叶林最大;不同林型石生苔藓的覆盖率和厚度约为树生的2倍;13种主要树种着生苔藓的覆盖率、厚度和生物量均阔叶树大于针叶树,苔藓倾向于着生在阔叶树树干及裸露的树根上。
  (4)不同林型石生、树生苔藓植物物种丰富度和α多样性指数均为:暗针叶林>针阔混交林>落叶阔叶林;石生苔藓植物β多样性指数最高为落叶阔叶林-针阔混交林间(0.44),最低为落叶阔叶林-暗针叶林间(0.33);树生苔藓植物β多样性指数最高为针阔混交林-暗针叶林间(0.40),最低为落叶阔叶林-暗针叶林间(0.25);同一林型着生的苔藓植物中,石生苔藓的Shannon-weiner指数和Simpson指数明显高于树生,Pielou指数却相反;不同树种树生苔藓植物物种丰富度、Simpson指数和Shannon-wiener指数均以紫椴(25、0.94和3.04)为最高,Pielou均匀度指数以水曲柳(1.13)最大,物种丰富度和α多样性指数均以暴马丁香和水榆花楸最小;不同乔木树种间树生苔藓植物β多样性指数以紫椴-臭冷杉间为最高(0.33),2种乔木着生苔藓的共有种有11种。
  (5)皮尔逊相关分析结果表明,辽东山地古石河冰缘地貌森林生态系统林冠层郁闭度、海拔高度、石生和树生苔藓植物的覆盖度及厚度是影响苔藓植物物种多样性的重要因素。此外,石生苔藓物种丰富度和α多样性指数与古冰缘地貌上的砾石组构特征、坡度和坡向的相关性较小;树生苔藓物种丰富度和α多样性指数与苔藓着生乔木的平均胸径、平均树高和树生苔藓生长率呈正相关。
[硕士论文] 弋灵均
生态学 辽宁师范大学 2017(学位年度)
摘要:辽东山地老秃顶子广泛分布有一定面积的古冰缘地貌,其土壤环境对于植被的生长及古冰缘地貌基质环境稳定性的维系具有重要作用。基于此,本文以辽东山地老秃顶子古石河冰缘地貌发育的落叶阔叶林、针阔混交林、暗针叶林,以及古石海冰缘地貌发育的灌草丛4种植被类型下表层土壤为研究对象,采用野外调查、室内测试和数量分析相结合的研究方法,基于10块样地的调查、测试数据,系统地揭示了不同植被类型下土壤特性、枯落物现存量及其养分储量的特征与分异性,并对表层土壤特性与枯落物的关系进行了定量分析。主要研究结论为:
  (1)老秃顶子古冰缘地貌不同植被类型下表土层温度为19.47~22.4℃,紧实度为8.08~17.45kg/cm2;比重为2.44~2.63g/cm3,容重为0.53~0.72g/cm3;总孔隙度为38.40%~43.66%,其中非毛管孔隙占27.71%~41.79%,毛管孔隙占58.21%~72.29%;土壤自然含水量为16.70%~23.60%,吸湿水含量为5.34%~7.07%,最大持水量为534.12~810.79g/kg,非毛管持水量为148.34~345.06g/kg,毛管持水量为385.78~488.71g/kg,田间持水量为244.57~291.10g/kg。上述土壤物理特性变异系数均属于弱变异性或中等变异性,表明不同植被类型下表土层物理特性有不同程度的差异。相对而言,灌草丛表土温度较高,毛管孔隙所占比例大,保水蓄水能力较强;针阔混交林土壤比重小,疏松程度好;落叶阔叶林和针阔混交林土壤水分更有利于植物生长,涵养水源和保持水土功能较好。
  (2)老秃顶子古冰缘地貌不同植被类型下土壤pH为4.49~5.44,属于酸性淋溶土,电导率为54.60~56.73ms/m,有机质为17.77%~25.67%;土壤中含有多种氧化物,其中SiO2、CO2和Al2O3含量较高。上述土壤化学特性变异系数均属于弱变异性或中等变异性,表明不同植被类型下表土层化学特性有不同程度的差异。相对而言,暗针叶林土壤酸性较强,针阔混交林土壤有机质含量较高。
  (3)老秃顶子古冰缘地貌4种植被类型枯落物量分别为25.71、15.33、9.61、10.00t/hm2,枯落物层厚分别为7.13、6.97、6.07、5.50cm;枯落物中养分储量丰富,C和N的含量较均一,其余枯落物特征变异系数均属于中等变异性,表明不同植被类型下枯落物特征差异性明显。相对而言,落叶阔叶林和针阔混交林枯落物现存量较多。
  (4)相关分析结果显示,表层土壤特性与枯落物现存量及养分储量间具有明显的定量关系,表明老秃顶子古冰缘地貌不同植被类型表层土壤与枯落物间相互作用明显。
[硕士论文] 郭琴
分析化学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:浅层地下水是喀斯特山区居民生活生产的主要水源,土地利用/植被覆盖度变化(LUCC)的各种作用过程不仅影响地下水的补给部分,也影响着地下水的径流形成、水质及到达河流的径流途径,最终影响水环境水质,影响人类健康。地表植被覆盖有利于提高土壤肥力,增强水源涵养和水土保持机能,植被及其发达的根系和凋落物所形成的腐殖质层具有很强的保水能力,可以保护土壤层免受流水的侵蚀,是岩溶山区水分集聚和储存的中心。贵州普定后寨河流域喀斯特发育强烈,20世纪中后期,由于农业活动和人为干扰使得森林植被发生了严重的破坏,逐渐被农林生态系统和农业生态系统所取代,土壤质量、水质下降,特别是埋藏较浅的浅层地下水水位下降,水质日益变差。为了探究喀斯特山区浅层地下水的季节变化特征、水质情况及可能的影响因素。论文以贵州中部喀斯特发育强烈、植被覆盖度低、农业活动频繁的普定县后寨河流域浅层地下水为研究对象,通过实地调查和室内分析相结合的方法,深入分析浅层地下水水化学特征及季节变化情况,采用单因子评价法和水质综合评价法对浅层地下水进行质量评价,并探讨浅层地下水污染物来源。旨在为喀斯特山区地下水资源保护、生态恢复和可持续发展提供科学依据和理论参考。得出如下主要结论:
  (1)在普定后寨河流域,浅层地下水主要阴离子为HCO3-、SO42-、Cl-,分别占总离子含量的53%、15%、3%,主要阳离子为Ca2+、Mg2+,分别占总离子含量的19%、6%,水化学类型主要为HCO3-Ca型水,pH为7.51—8.23,呈微碱性,NH4+-N、TP的变异系数比较大,而其他指标相对较稳定,与1994年相比,浅层地下水化学特征发生了较大的变化,除HCO3-减小外,其余主要离子在大部分地区表现为含量增加。
  (2)从季节变化来看,Cl-、SO42-、K+、TN是春季>夏季>秋季,在冬季时其含量升高,HCO3-是春季≈夏季<秋季<冬季。NO3--N是夏季<春季<秋季<冬季。Na+、Mg2+是秋季和冬季较低。pH、NH4+-N是春季和秋季较低,4个季节中呈“N”型分布,可见,在喀斯特山区,浅层地下水具有明显的季节变化特征,其中 HCO3-、Na+、NO3--N、Ca2+、TP的季节差异显著(P<0.05),K+、Mg2+、Cl-、TN、NH4+-N、SO42-在不同季节之间存在差异,但未达显著水平。相关分析和主成分分析表明喀斯特山区,浅层地下水化学性质主要由地层岩性决定,对农业活动、居民生活活动响应敏感,其中以农业活动最为显著,居民生活活动次之。居民的农业活动和人为干扰使浅层地下水中氮、磷质量浓度升高,明显影响水质。
  (3)水质综合评价表明,普定后寨河流域浅层地下水水质良好,且秋冬季节水质较春夏季节好。而从单项组分来看,普定后寨河流域部分采样点有的指标已超过Ⅳ类水的限值,主要是总Fe和NH4+-N质量浓度较高影响水质,总Fe的最高质量浓度为1.29mg·L-1,NH4+-N的最高质量浓度为0.71mg·L-1,这与当地人类生产生活活动有关,对浅层地下水质量具有潜在的影响。
  (4)喀斯特山区不同农业土地利用方式下土壤理化性质差异显著,菜地的土壤质量最差,撂荒地土壤质量较好,土地在弃耕后有利于土壤养分的储备,其中以土壤碳氮的累积最显著;不同的农业土地利用方式下浅层地下水化学组分发生了一定的变化,菜地、玉米地、水田的浅层地下水中 HCO3-、SO42-、Cl-的平均质量浓度较撂荒地区高,菜地浅层地下水中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、TN、NH4+-N、TP的平均质量浓度较其它用地高,可见,菜地浅层地下水水质较差,矿化度较高,撂荒地浅层地下水水质较好;相关分析表明浅层地下水对土壤质量变化的响应敏感,且浅层地下水水质与土壤质量呈正相关关系。
  可见,在喀斯特山区,浅层地下水具有明显的季节变化特征,水质整体较好,对人为干扰响应敏感,土壤与浅层地下水关系密切,农业用地过程中需合理利用土地资源,推进退耕还林还草、生态农业等生态工程建设,有效的防治土壤质量退化和浅层地下水污染。
[硕士论文] 熊丹阳
自然地理学 辽宁师范大学 2017(学位年度)
摘要:森林粗木质残体(CWD)可增加森林下垫面粗糙度,缓慢释放养分元素,并为苔藓、幼树、幼苗提供生长基底,为真菌、动物提供食物和栖息地,在森林生态系统中有不可替代的生态功能,对于维系砾石无序堆叠、土壤覆盖率极低的古石河冰缘地貌环境的稳定性具有重要意义。基于此,本论文采用野外群落样地调查及取样、室内浸泡及X荧光光谱分析等研究方法,对辽东山地老秃顶子古石河冰缘地貌上发育的落叶阔叶林、针阔混交林和暗针叶林3种林型的CWD的地表覆盖率、贮量、存在方式、腐解等级、吸持水分能力、养分元素含量等内容进行了系统研究。主要结论为:
  (1)落叶阔叶林、针阔混交林、暗针叶林CWD的地表覆盖率分别为4.0%、5.5%、8.0%,而对应的古冰缘地貌环境的土壤覆盖率分别为80%、55%、27%。由此,3种林型CWD的存在缓解了因林地土壤覆盖率低下而引起的植物养料库的贫乏。
  (2)古石河冰缘地貌森林CWD贮量的平均值为17.03t/hm2,3种林型的CWD贮量分别为8.78、18.78和23.04t/hm2,由此,落叶阔叶林的CWD贮量最小,暗针叶林的CWD贮量最大。
  (3)古石河冰缘地貌森林CWD的存在方式以枯立木数量最多,倒木贮量最大。3种林型的CWD大多处于中低腐级;CWD的均腐级随着海拔的升高而减小;倒木的均腐级略大于枯立木。
  (4)累计8h的浸泡实验结果表明,在前15min内,古石河冰缘地貌森林CWD的吸水量占总吸水量的60%左右;8h内CWD可吸持相当于2.92mm降雨的水量。总体看,高海拔地段、阔叶树种、高中腐级、根桩和倒木的CWD持水性较强,水文功能较显著。
  (5)X荧光光谱分析结果发现,CWD边材的C含量为78.96%,而心材为96.05%;边材中N、Ca、Si、K、Mg、P等6种养分元素的含量分别为心材的4.93、5.88、10.79、2.72、1.25、2.38倍。不同树种、不同腐解等级、不同存在方式的CWD边材中,诸养分元素含量略有差别,其中C元素在针叶树、高腐级、枯立木边材中含量最高,而N元素在阔叶树、低腐级、枯立木边材中含量最高。
  研究表明:辽东山地古石河冰缘地貌森林生态系统中,CWD有重要的吸持水分功能,以及营养元素的缓释和富集功能,CWD中接近外界的边材部分,相较心材有更强的元素缓释和富集的功能。CWD是古石河冰缘地貌土壤覆盖率低,土层薄而贫瘠的森林中重要的生态组份,对于此类森林中地表的稳定性和养分元素的固持循环意义重大。
[硕士论文] 胡晚枚
自然地理学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:贵州处于世界三大连片喀斯特发育区之一的东亚片区中心,是世界最大、最集中连片的喀斯特区,称为喀斯特省,喀斯特面积占73.8%,区内人口密度大,垦殖系数高、水土流失严重、基岩裸露率高,除黔东南部分县域外,其它县市均有不同程度的石漠化问题。坡耕地是贵州主要的耕地类型,占全省耕地面积的46.8%,是满足本地区粮食供给的基础生产要素,也是造成区域内水土流失、石漠化的主要原因。坡改梯是治理坡耕地水土流失的主要措施,地埂是坡改梯耕地的重要组成部分,约占耕地面积的5%。如何合理利用无法种植农作物的坡耕地地埂,防治水土流失,提高土地利用率,是石漠化脱贫致富面临的重要问题。植物篱具有成本低、简单易行、推广快的特点,有一定经济价值,在山区被广泛推广应用,大量研究表明植物篱不仅能控制水土流失和农业非点源污染,还能改善土壤理化性质等,具有良好的生态、经济、社会效益,是治理喀斯特石漠化坡耕地水土流失一种有效的生态农业措施。研究以典型轻度-潜在石漠化毕节撒拉溪示范区,中度-强度石漠化关岭-贞丰花江示范区为研究区域,对流域内不同等级石漠化背景的不同植物篱类型,从水土流失量、土壤理化性质变化程度、小气候效应方面,较为全面地分析不同等级石漠化背景下,不同植物篱的水土保持效益,选出相应等级石漠化条件的适宜植物篱品种和主推模式,提高山区土地利用率,增加农民经济收入,国内外鲜见报道。本文在轻-潜在石漠化地区以三叶木通(A.trifoliata)+黑麦草(Loliumspp)+金荞麦(Fagopyrumdibotrys)、榛子(Corylusheterophylla Fisch)+黑麦草+金荞麦、金丝桃(HypericumchinensisLinn)+黑麦草、钙果(Cerasus humilis(Bge.)Sok)+金银花(LonicereaJaponicae)、核桃(Juglansregia)+金银花、黑麦草、白三叶、金荞麦、刺梨(RosaroxburghiiTratt)、金银花,在中-强度石漠化地区以花椒(Zanthoxylum)+金银花、金银花+黑麦草、金银花、石榴(Punica granatumLinn)、仙人掌(Opuntiastricta)植物篱为研究对象,分析了植物篱布设对坡耕地产流产沙、土壤理化性质、小气候的影响及其变化特征,得出了一下主要结论:
  (1)植物篱可以减少示范区坡耕地地表产流量。植物篱种植小区地表产流量显著低于无植物篱小区,其中三叶木通+黑麦草+金荞麦植物篱减流效应最优,高达95%,且植物篱减流效应随种植年限的延长而增加。相同气候条件下,喀斯特高原地山地轻-潜在石漠化环境各植物篱减流效应大小为三叶木通+黑麦草+金荞麦>榛子+黑麦草+金荞麦>金银花>金丝桃+黑麦草>刺梨+金荞麦>刺梨>金荞麦>核桃+金银花>钙果+金银花>CK,相对拦截率分别为95%,94%,89%,88%,86%,83%,82%,80%,76%。
  (2)植物篱可减少示范区坡耕地产沙量。示范区植物篱种植小区泥沙流失量明显低于对照组,相同气候条件下,喀斯特高原山地刺梨+金荞麦植物篱减沙效应最好,拦截率达100%,各植物篱泥沙拦截率大小顺序为刺梨+金荞麦>金荞麦=三叶木通+黑麦草+金荞麦>榛子+黑麦草+金荞麦=核桃+金银花=刺梨>钙果+金银花=金银花>白三叶>黑麦草植物篱,拦截率分别为98%,96%,96%,95%,95%,95%,95%,91%,91%,45%,17%。喀斯特高原峡谷区,潜在石漠化环境“金银花+花椒”藤灌植物篱模式土壤侵蚀量极显著小于金银花、花椒单作植物篱模式,年土壤侵蚀量分别为42.65t/km2、46.2t/km2、45.41t/km2;轻度石漠化环境“金银花+黑麦草”藤草混合植物篱模式土壤侵蚀量显著低于石榴乔木单作植物篱模式,年土壤侵蚀量分别为41.2t/km2、52.12t/km2。相同金银花植物篱配置方式下,潜在石漠化环境下的土壤侵蚀量显著高于中度石漠化环境,年土壤侵蚀量分别为46.20t/km2、36.46t/km2;强度石漠化环境下的仙人掌植物篱土壤侵蚀量最低每年为33.51t/km2各植物篱年土壤侵蚀量均显著(P<0.05)低于对照组60.1t/km2。
  (3)植物篱可以改善土壤物理性质。喀斯特高原山地轻-潜在石漠化地区除核桃+金银花、黑麦草、白三叶植物篱外其它植物篱均能显著(P<0.05)改善土壤含水量和孔隙度;刺梨和木通+金荞麦+黑麦草植物篱小区土壤容重最小仅为1.18g/cm3对照组为1.50g/cm3,白三叶单作植物篱模式土壤容重最大为1.78g/cm3,不利于改良土壤;除黑麦草植物篱外,其它植物篱模式下土壤渗透率均显著(P<0.05)高于对照组。喀斯特高原峡谷中-强度石漠化地区,不同等级石漠化种植植物篱均能显著改善(P<0.05)土壤理化性质,其中潜在石漠化“金银花+花椒”混合植物篱模式下土壤自然含水量、土壤容重、孔隙度、渗透性均最好,分别为39.33%,0.70g.cm-3,73.52%;相同金银花植物篱模式,中度石漠化环境土壤含水量、土壤总孔隙度、毛管孔隙度显著高于潜在石漠化环境,潜在石漠化环境土壤容重高于中度石漠化环境;强度石漠化环境仙人掌上层土壤渗透率很大为6.11mm/min,下层土壤很低小。
  (4)植物篱可以改善土壤肥力。喀斯特高原山地轻-潜在石漠化区域,刺梨、黑麦草、刺梨+金荞麦、木通+金荞麦+黑麦草、榛子+金荞麦+黑麦草植物篱模式全氮含量显著(P<0.05)高于无植物篱径流小区,金银花、白三叶、金荞麦、钙果+金银花、核桃+金银花、黑麦草+金丝桃植物篱与对照组全氮含量差异不明显(P>0.05);金丝桃+黑麦草植物篱配置类型全磷含量最高为1.07g/kg;各植物篱模式下土壤速效磷含量均显著(P<0.05)高于对照组;除钙果+金银花植物篱外,其它植物篱配置模式均能显著土壤全钾含量,刺梨+金荞麦模式下土壤全钾含量最高为0.82g/kg;各植物篱径流小区土壤有机质含量均显著高于对照组,且各植物篱种植模式之间有机质含量存在显著性差异(P<0.05);植物篱种植对示范区的影响较小。
  (5)植物篱可以改善喀斯特高原山地石漠化坡耕地小气候。植物篱小区日光照强度低于无植物篱小区,光照日变化轻度相对稳定。同时各植物篱下地表温度日变幅也相对稳定。除黑麦草和白三叶单作植物篱措施外,其它植物篱模式地表相对湿度与对照组存在极显著性差异(P<0.01),且地表湿度变化相对较稳定,对照组地表湿度最小为9.9%,最大值为82.3%,夏季相对湿度大于冬季。植物篱小区土壤温度日变幅均小于对照组,夏季大于冬季,各径流小区土壤温度均为5cm>10cm>15cm>20cm,达到最高值的时间在推后。
  (6)种植植物篱可以改善喀斯特高原峡谷石漠化坡耕地小气候。植物篱样地光照强度均低于无植物篱样地,潜在石漠化环境“金银花+花椒”藤灌混合植物篱模式光照强度最低。相对湿度与光照强度呈显著(P<-0.05)负相关,“金银花+黑麦草、金银花+花椒”混合植物篱模式相对湿度高于单作植物篱模式。各植物篱样地地表温度均小于对照组,且“金银花+黑麦草、金银花+花椒”混合植物篱模式地表温度日变幅小于“花椒、金银花、仙人掌、石榴”单作植物篱模式。不同季节、不同深度,各植物篱土壤温度均低于对照组,同时土壤越深土壤温度日变幅越小。夏季不同深度、不同植物篱土壤温度均大于冬季。“金银花+黑麦草、金银花+花椒”混合植物篱模式土壤温度日变幅小于“金银花、仙人掌、花椒、石榴”单作植物篱模式。夏季光照强度、大气温度、土壤温度均大于冬季。
  (7)创新性地探索了不同等级石漠化适宜植物篱品种与主推模式。通过对不同植物篱对水土流失、土壤理化性质、农田小气候的影响,结合示范区主导产业结构,得出喀斯特高原山地轻-潜在石漠化环境适宜植物篱品种有金荞麦、钙果、木通、榛子、刺梨、核桃、白三叶、金丝桃、金银花、黑麦草,草本植物和其它植物混合种植才能发挥优异的保水固土作用。“三叶木通+金荞麦+黑麦草、榛子+金荞麦+黑麦草、刺梨+金荞麦、金丝桃+金荞麦”植物篱配置模式水土保持效益优于其它植物配置模式,应大量推广应用。花椒、金银花、黑麦草、石榴、仙人掌均适宜在喀斯特高原峡谷区种植,同时潜在石漠化环境主推花椒+金银花模式,轻度石漠化主推石榴单作模式,中度石漠化主推金银花单作模式,强度石漠化主推仙人掌单作模式。
  (8)首次提出了一种潜在-轻度石漠化环境植物篱配置技术与一种中-强度石漠化环境植物篱配置技术。
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