喀斯特地区耕地生态承载力供需平衡

以喀斯特地区耕地生态承载力供需关系作为切入点,采用GIS软件和耕地生态足迹模型,在修正耕地产量因子的基础上构建喀斯特地区耕地生态承载力供需平衡指数,对以喀斯特地貌为主的毕节市2014年耕地生态足迹供需平衡现状进行分析评价。结果显示:(1)毕节市耕地生态足迹供需在空间分布上呈现北部盈余而南部超载的态势;(2)国内生产总值与耕地生态足迹供需平衡指数之间存在负相关关系;(3)耕地生态承载力供需平衡指数与潜在石漠化、轻度石漠化及中度石漠化面积占比之间存在负相关关系,与强度石漠化面积占比存在正相关关系;(4)全市8县(区)中,4个县(区)耕地生态盈余,2个县耕地生态平衡,2个县耕地生态赤字,全市约75.28%的人口生活在耕地生态盈余区和平衡区,24.72%的人口生活在耕地生态赤字区。可为毕节市农业产业结构调整、生态安全预警、区域经济发展及土地利用总体规划编制提供决策依据。     

北美保护性耕作及对中国的意义

由土壤侵蚀、荒漠化及盐碱化导致的耕地地力退化,严重威胁着中国的农业生产和生态环境．为了阻止耕地地力的持续下降和生态环境进一步恶化,土壤管理方式必须由传统的耕作方式转向保护性耕作．纵观20世纪有关治理耕地水土流失的技术方法,没有哪一项技术可与由美国提出并加以完善的保护性耕作相比．美洲的农业实践证明,保护性耕作可以控制土壤侵蚀,减少劳动量,节省时间和能源,改善土壤耕性,增加土壤有机质,改善水和大气质量,增加土壤生物多样性．通过回顾保护性耕作的发展历史和应用现状。强调了该耕作技术在保持水土和改善土壤性状上的价值和采用保护性措施时应该注意的关键问题。如保护性耕作农机具、化学除草和转变观念等,同时总结了农民在采用保护性耕作时应该采取的具体步骤．总之,面对中国耕地土壤水土流失严重和地力持续下降以及生态环境恶化的严酷现实,保护性耕作应该在中国加以推广采用．     

喀斯特山区县域耕地景观生态安全及演变过程

为探讨喀斯特山区耕地生态环境变化状况,基于景观生态安全理论,以贵州省赤水市耕地景观为研究对象,选取景观生态安全指数、景观接近度指数、景观类型斑块破碎度、景观类型边界破碎度、景观类型斑块优势度指数、景观分离度指数、景观脆弱度指数等7个景观指数构建喀斯特山区耕地景观生态安全评价模型,分析2000—2014年研究区耕地景观生态安全的演变过程,试探耕地生态安全重心转移方向和驱动因素。结果表明:1)近15年来赤水市耕地景观生态安全重心向西北方向移动,耕地景观斑块密度、分形维数、破碎度下降,斑块形状指数、连接度上升,耕地形状逐渐向复杂状态转变,且分布趋于均匀化,斑块变得越来越群聚。2)耕地面积持续减少、生态安全性不断降低,旱地景观生态安全Ⅰ级区(危险区)向东南部地区扩张,Ⅲ级区(安全区)向Ⅱ级区(相对安全区)转变,Ⅱ级区向Ⅰ级区转变;水田景观生态安全Ⅱ级区由集中呈发散分布,Ⅲ级区向Ⅱ级区、Ⅰ级区转变,旱地和水田景观的生态安全不容乐观。3)通过灰色关联分析得出对研究区旱地景观生态安全演变及重心转移影响最大的因素是农业总产值,其次是粮食产量和农作物播种面积;对水田景观影响最大的是粮食产量,其次是单位化肥施用量和人口密度。     

基于MODIS-归一化植被指数的广东省植被覆盖与土地利用变化研究

基于MODIS-NDVI遥感植被指数,利用像元二分模型进行植被覆盖度提取,结合趋势分析和显著性检验等方法,对2000—2020年间广东省的植被覆盖时空变化特征进行分析,并结合土地利用变化图谱,探究土地利用类型对植被覆盖时空变化的驱动作用。结果表明：(1)2000—2020年,广东省植被覆盖度整体以0.23%/a的变化率呈波动增长趋势,但空间异质性显著,呈现出以珠三角地区为中心向外辐射递增的趋势;(2)广东省多年平均植被覆盖度介于0.7—0.76,以中高和高植被覆盖度为主,低植被覆盖区约占研究区总面积的4.37%。全省以植被改善为主(78.18%),显著和极显著退化区域占全区面积的5.84%,主要集中分布在珠三角、粤东沿海以及粤西沿海等地区;(3)研究区以耕地与林地的图谱单元互换为主要土地利用变化特征,而城乡、工矿、居民用地在耕地和林地的占用和补充过程中起了重要的作用,反映出城乡建设过程中对耕地和林地的大量占用;植被覆盖变化与土地利用变化存在响应联系,且各土地利用类型对植被覆盖度的贡献各异;向城乡、工矿、居民用地转化的图谱与植被显著和极显著退化区高度重合,说明耕地和林地向城乡、工矿、居民...     

广东省不同地貌形态类型区生境质量归因

城市用地扩张和人类活动生物生境破碎, 已成为生物多样性降低的主要原因; 全面认知区域生境质量是改善生境质量的基础, 更是保护和维护生物多样的前提。论文基于广东省1980—2018年土地利用变化数据, 利用InVEST模型对广东省生境质量进行评估, 从地形视角分析其地形梯度效应; 综合自然地理环境和社会经济几个方面, 共选择10个影响因子, 探测不同地形梯度下生境质量的主导因子。结果表明: (1)林地和耕地是广东省最主要的土地利用类型。耕地与草地是流失最显著的地类, 建设用地是明显增加的用地类型, 耕地是其主要来源; (2)生境质量空间分异特征明显, 低值区集聚化分布在珠三角平原地区, 并且珠三角生境质量低值区明显向外扩张, 粤北、粤东、粤西地区的生境质量相对较高。(3)不同的地形位, 归一化植被指数对生境质量的解释力都最强。在低地形位的地区, 生境质量的主导影响因子还有人口分布、GDP和道路密度; 在中地形位的地区, 还有道路密度、土壤类型和降雨量; 在高地形位的地区, 归一化植被指数解释力最强。研究有助于全面认知区域生境质量变化规律及其空间分异机制, 是实现区域生态、农业和城镇三空间合理布局, 充分保护生物多样性的基础。     

基于耕地生态足迹的重庆市耕地生态承载力供需平衡研究

以耕地生态承载力供需关系为切入点,应用耕地生态足迹模型和GIS方法,在修正了Wackernagel提出的耕地产量因子的基础上,构建耕地生态承载力供需平衡指数,以2009年为例,对重庆市的耕地生态承载力供需平衡状况进行了系统的评价.结果表明:(1)重庆市耕地生态承载力供需空间分布表现出较为明显的不平衡性,总体上从东到西呈现出从富裕到严重超载的空间分布态势,且耕地生态超载区与主城区分布具有较好的吻合性;(2)就县(区)数量而言,重庆市耕地生态赤字区最大,其次是耕地生态盈余区和耕地生态平衡区;就人口数量而言,同样是耕地生态赤字区最大,其次是耕地生态平衡区和耕地生态盈余区;就土地面积而言,耕地生态盈余区最大,其次是耕地生态平衡区,耕地生态赤字区面积最小.重庆市约3/5的人口分布在约4/5表现为耕地生态平衡或盈余的土地面积上,而约2/5的人口集中分布在约1/5表现为耕地生态赤字的土地面积上.可为重庆市的区域耕地生态安全预警、土地利用总体规划以及区域可持续发展提供科学依据和决策支持.     

基于InVEST模型的粤港澳大湾区生境质量时空演变分析

评估与分析城市群生境质量的时空演变, 对区域生境保护、生态安全格局构建、经济和生态协调发展具有重要意义。以粤港澳大湾区为例, 基于1980年、1995年、2005年、2015年四期土地利用数据, 运用InVEST模型和ArcGIS软件, 在研究土地利用变化的基础上分析粤港澳大湾区生境质量时空演变特征。结果表明: (1)1980—2015年, 粤港澳大湾区土地利用变化剧烈, 主要表现为建设用地持续扩增、耕地大量减少。各地类间转换以耕地、林地和水域向建设用地转移为主, 主要发生在东莞市、深圳市、中山市等经济发展较快区域。(2)粤港澳大湾区生境质量呈中部和中南部低、四周边缘地带高的空间格局。35年间, 生境质量不断下降, 大部分区域生境质量向更低等级转化, 且低等级生境质量区域主要沿中部向珠江两岸方向延伸。(3)土地利用变化与生境质量相关性显著。综合土地利用动态度越大的区域, 其生境质量变化越显著, 这表明粤港澳大湾区生境质量不断下降的主要原因是土地利用变化剧烈, 急剧扩张的建设用地侵占了大量的耕地和其它地类, 对生境造成了破坏。     

基于 InVEST 模型的东北地区土地利用变化对生境的影响研究

生境质量是区域生态文明建设的重要内容之一。以东北地区为研究区, 基于 2005、2010、2015 年三期的土地利用数据, 对土地利用演变视角下的生境变化进行分析。结果表明: (1)2005—2015 年, 耕地和建设用地分别增加0.77%和 7.51%, 林地和草地分别减少 0.30%和 0.25%, 耕地有 64.41%转入面积来自林地和草地, 建设用地有 85.21%转入面积来自耕地和草地, 后五年的地类转移程度大于前五年; (2)将生境质量由高到底划分为优等、良好、中等、较差和差 5 个等级, 优等的生境质量面积减少 0.93%, 差等的生境质量面积增加 1.34%, 区域生境质量总体呈下降趋势, 且2010—2015 年的生境质量下降幅度大于 2005—2010 年的生境质量下降幅度; (3)生境质量高低与土地利用类型空间布局的相关性明显, 研究区边缘半环状地带的主要土地利用类型是林地和草地, 生境质量较高, 中部和东北部地区耕地与建设用地集中, 生境质量较低; (4)城市周边和水域附近的生境退化度较高, 建设用地扩张和水域保护应引起重视。     

基于“三生空间”的土地利用功能演变及生态环境响应——以桂西资源富集区为例

分析土地利用功能演变及生态环境响应是区域"三生空间"划定和管控以及生态环境保护的重要依据。以桂西资源富集区为例,基于1995年、2000年、2005年、2010年和2015年5期遥感数据,构建"三生空间"土地利用主导功能分类体系,运用转移矩阵、重心转移和生态环境响应模型分析研究区20年土地利用功能演变特征及生态环境响应情况,结果表明:(1)研究区生态生产空间和生活生产空间面积呈上升趋势,生产生态空间和生态空间面积呈下降趋势。(2)生态生产空间重心转移距离最大,其次是生活生产空间重心,生产生态空间和生态空间重心转移距离较小。(3)研究区生态环境质量指数从1995年的0.6337持续降至2015年的0.6323,整体质量有所下降。(4)以林草地为主要地类的县域生态环境质量较高,重点矿产资源型县域和农产品生产基地生态环境质量较低,城镇化重点县域生态环境质量最低。     

江苏沿海地区耕地景观生态安全格局变化与驱动机制

沿海地区是土地利用变化剧烈区,同时也是生态系统敏感脆弱区。以江苏省沿海为研究区,基于景观生态安全理论,结合遥感技术与空间分析技术,从景观生态安全角度测算沿海19个县耕地景观生态安全指数,在此基础上,重点讨论1995-2005年江苏沿海地区耕地景观生态安全格局变化特征与驱动机制。研究结果显示:江苏沿海地区15a来耕地景观安全格局变化显著,Ⅰ级区范围呈扩大趋势,Ⅱ级区格局变化较为分散,Ⅲ级区的范围逐渐缩小,呈现由南部地区向中部地区减少,由内陆向沿海推进的格局变化特征;回归模型显示,县级层次耕地景观生态安全主要驱动力为土地整理项目数量、国民经济总产值和人口密度,其回归系数分别为0.253、-0.224和-0.176。     

基于格网的伏牛山区土地利用变化对生态服务价值影响研究

以我国南水北调中线引水工程水源地所在的伏牛山区为例,测算、分析了1990—2015年土地利用变化和生态系统服务价值(ESV),在此基础上探究土地利用变化对ESV的影响。结果表明:(1)研究期间,伏牛山区建设用地大幅增加,耕地和草地大幅下降,耕地和建设用地相互均有较大规模转换。(2)林地是伏牛山区最主要的生态用地,调节服务和支持服务构成了伏牛山区ESV的主体;ESV高值区分布于伏牛山区中部高海拔林区,低值区分布于周围地势较平坦的耕地和建设用地区域;除林地、水域和未利用地ESV有小幅增加外,其他地类的ESV均快速减少,致使伏牛山区生态系统服务总价值减少。(3)ESV损失区域主要分布于各县的城镇边缘区以及栾川县的采矿区,可通过保护林地和水域、退耕还林、农居点整理、绿色矿山等土地调控政策提高生态服务价值。将土地利用变化图谱与ESV变化热点分析结合,可为从空间上研究土地利用变化对生态系统服务价值的影响提供新的研究框架,为伏牛山区土地利用精准调控提供政策依据。     

矿业废弃地复垦耕地多目标质量评价体系与应用

复垦耕地质量评价是矿业城市管理土地的重要环节, 也是土地复垦监测的关键步骤。采用模糊综合评价、单因子指数、内梅罗指数和灰色关联相结合的方法, 建立了矿业废弃地复垦耕地的多目标评价体系, 并以湖北省某废弃铜矿的复垦耕地为对象进行案例研究。结果表明: (1)案例区复垦耕地生产力总体处于中等水平, 土壤速效磷和土壤有机质的含量为主要限制因素。且速效磷和土壤有机质的变异系数大于40%, 在空间分布上有较大的差异。在复垦后的利用过程中应该注意土壤理化性质的监测和改善; (2)案例区安全利用状况在全区范围内差异较小, 全区均为轻度污染, 主要污染物为重金属砷。各重金属的空间相关性较弱, 表明受人类活动影响程度较大, 需要进一步对重金属污染进行防控; (3)该案例区复垦耕地与参比耕地的关联度均值为0.82, 较接近参比耕地综合质量。关联度的空间分布与耕地生产力的空间格局具有一致性, 耕地综合质量受生产力变化的影响较大。基于以上案例研究结果可以看出, 建立的评价体系可以较好地反映复垦耕地多目标质量, 为矿业废弃地耕地质量评价提供一定的思路。     

黑河中游土地利用转型过程及其对区域生态质量的影响

干旱区土地利用转型作为影响区域生态系统变化的主要因素,直接关系人类福祉.本文以生态脆弱的黑河中游地区为研究对象,基于1987、2001、2016年的遥感影像数据,采用土地利用转型检测评估模型、生态响应模型系统研究了1987—2016年黑河中游地区土地利用转型的过程及其区域生态质量响应规律.结果表明: 1987—2016年,研究区土地利用转型变化显著,总变化量呈增加趋势,耕地和建设用地持续增加;在随机新增和减少状态下,未利用地向其他地类转型的倾向性不强,草地向耕地转型具有很强的倾向性;研究区生态质量总体呈下降趋势,生态用地呈缩减态势,净减少2.8%,对于生态环境退化影响最大的土地利用转型类型是草地向耕地和未利用地的转型.为促进区域土地资源的可持续利用以及改善区域生态质量状况,需根据区域水资源状况合理分配区域生产用地和生态用地的比例.     

横断山区凉山州耕地景观安全格局演变及驱动力分析

针对横断山区凉山彝族自治州1995年-2015年的耕地安全评价与演变等问题, 采用耕地安全评价模型、土地动态度方法和地理探测器模型法, 对其进行时空格局演变与驱动力分析。结果表明: (1)1995年-2015年凉山州耕地斑块呈现破碎化状态, 脆弱度呈现先增加后降低的发展趋势; (2)与1995年-2005年相比, 2005年-2015年凉山州的耕地安全等级呈明显下降趋势, 低安全水平主要分布在西昌市及其周边县区; (3)耕地动态变化度主要受第一产值、有效灌溉面积、化肥使用量、耕地安全指数、人口密度等5个因子的影响。该研究结果可为凉山彝族自治州的耕地整理与利用提供科学的参考, 并对横断山的其他区域的耕地可持续发展提供借鉴意义。     

基于土地利用变化的长春市生态风险评价

基于长春市1985年、2000年和2015年的Landsat TM遥感影像, 提取3个时相的土地利用类型数据, 通过构建网格尺度下的生态风险指数, 借助空间分析、地统计分析等方法定量评价长春市土地利用变化下的生态风险时空演变特征, 并应用地理探测器对其影响因子进行探测。结果表明: (1)1985—2015年, 长春市土地利用变化明显, 建设用地持续扩张, 耕地波动式收缩; 土地利用中耕地转为建设用地、林地与耕地间的相互转换是地类转移的主要形式; (2)长春市土地利用生态风险呈小幅下降趋势, 在地域内呈现西高东低的分异特征, 生态风险热、冷点区空间分布相对稳定并具有一定程度扩张趋势; (3)生态风险快速增长时期, 经济、人口与发展活力的空间格局成为长春市生态风险的主导因子, 而海拔与三者的协同作用进一步增强了生态风险的解释力。总体来看, 建设用地扩张会加剧中心城区生态风险, 但与区域整体生态风险增高并不存在必然联系; 为防止高风险区持续扩张, 城市应设定“增长边界”、转变空间发展方式、高效集约利用建设用地, 加强城市生态系统自然保育、防止景观破碎化, 实现城市可持续发展。     

克里雅河中游土地利用/覆被与景观格局变化研究

干旱内陆河流在维系绿洲形成与发展,连接干旱区绿洲各类生态子系统中具有举足轻重的作用。以克里雅河中游为研究区,基于遥感影像分析了1995年、2005年和2015年3个时期的土地利用/覆被与景观格局变化特征,采用缓冲区分析法,揭示了土地利用/覆被与景观格局的时空变化特征,用土地覆被转移指数模型计算了土地利用转移方向。研究结果表明:1)1995—2015年,克里雅河中游耕地持续增加,草地和水体呈减少趋势,耕地增加和水体减少主要发生在河道附近,草地退化在绿洲边缘较严重。在河道附近,耕地主要由水体和草地转入,水体主要转出到耕地,而在绿洲边缘草地主要转出为其他用地;2)从景观水平看,研究区整体景观具有破碎化趋势,景观多样性降低,分离度变大,整个景观向均匀化发展,此变化在河道附近和绿洲边缘较明显。从类型水平看,耕地斑块数量持续增加,有向连片生成的趋势。草地斑块分离度越来越大,逐渐失去了在绿洲中的优势。水体有破碎化趋势;3)从土地转移指数看,研究区土地覆被总体变差;河道附近土地覆被经历了退化-改善的变化过程,而其他缓冲带则是持续退化,尤其绿洲边缘退化程度最为严重。     

重庆市珍稀蝶类及保护对策

重庆市有 14种珍稀蝶类 ,主要分布在东北部、南部和东南部的 17个区 (市 )县 ,其中以江津、万盛、巫山、巫溪、城口、南川、彭水等 7个区 (市 )县最为重要。重庆市珍稀蝶类的保护对策是 ,加强法规制订和宣传 ,对濒危保护蝶类生物特性、生态学和行为学等方面进行专题研究 ,加强蝶类生栖地的保护和恢复 ,贯彻护·养·猎并举、以养蝶为主持续利用方针。     

基于SWCI-NDVI特征空间的县域耕地地力遥感反演

利用遥感反演县域耕地地力状况,快速、准确、高效地实现耕地定级,是区域耕地资源利用与管理的客观需求。本研究以东平县为研究区,利用Landsat-TM卫星影像和耕地地力评价资料,构建以地表含水量指数(SWCI)、归一化植被指数(NDVI)为特征参量的水分植被地力指数(MVFI),进而优选得到最佳反演模型,并在县域空间上进行推广应用和精度验证。结果表明: MVFI与耕地地力综合指数(IFI)的相关系数为-0.753,能综合反映小麦长势、土壤墒情和地力水平,具有明确的生物物理意义;最佳反演模型为二次模型,反演精度较高;模型适用于县域耕地地力的反演,反演结果与地力评价结果的空间分布规律和均匀程度相似,高、中、低等级耕地的面积差均低于2.9%。本研究提出的基于特征空间理论的耕地地力遥感反演方法,可有效提高县域耕地地力的评价效率和预测精度。     

基于分形理论县域城镇体系空间结构变化分析

为了研究县域城镇体系空间结构的变化及其影响, 以博罗县和惠阳区为研究区域, 对其1999 年、2003 年和2009 年3 个时期的Landsat 遥感影像进行解译。并基于分形理论, 运用空间关联维数、聚集维数及欧氏空间分形维数,对它们的城镇体系和土地利用空间形态进行测算, 从时间和空间上进行对比分析探讨。结果表明: 两县(区)城镇体系各要素空间分布的相互作用越来越强, 向心聚集度下降; 其中因地形条件和经济区位的差异, 地形复杂区(博罗县)的空间相关性更强, 而平原区(惠阳区)则是聚集度更大。同时, 土地利用的空间形态变得更为复杂, 建设用地变化尤为明显, 使林地和耕地遭到严重的破坏, 区域内的下垫面景观格局变得更加破碎。     

基于水量与水质的太湖流域水生态服务供需关系及多情景评估

耦合水量供给与水质净化的水生态服务供需关系的多尺度空间量化评估，有助于刻画和识别丰水区水质性缺水问题，并丰富水生态服务研究。在构建水量供给和水质净化服务供需评估方法的基础上，利用空间分析方法在现状情景基础上分别设置提升用水效率、改善土地管理方式和优化土地利用空间配置三种优化情景，并在栅格、子流域和县域三个尺度上开展基于水量供给和水质净化的水生态服务供需关系的定量评估，分别探讨了不同情景不同尺度下的水生态服务供需变化、空间响应及其机制特征。研究结果表明：(1)太湖流域的水量供需状况显著优于水质供需状况，节水能够有效改善流域内的水量赤字，而减量施肥和优化土地利用配置能够显著改善流域内的水质赤字。(2)多尺度的水量供给与水质净化服务供需解析，有助于精准识别不同尺度下亟需治理的关键区域。(3)水量赤字区主要集中在建设用地分布区域，耕地仍是引致水质赤字的主要原因，但随着尺度的逐渐增大，水质赤字区的建设用地面积也在不断增加。(4)优化土地利用结构方案是解决水质性缺水的最有效方法，但需要突破现有政策尤其是耕地保护政策的刚性约束，故耦合提升用水效率等方法是当前治理太湖流域“水质性缺水”问题首选措施。