岷江上游土地利用与生态系统服务价值的动态变化

岷江上游是中国西南典型生态脆弱区之一,研究岷江上游土地利用与生态系统服务价值（Ecosystem Services Values,ESV）的动态变化,对区域生态保护,实现可持续发展具有重要意义。基于岷江上游2000、2005、2010和2015年四期遥感解译数据,利用CA-Markov模型预测了2035年土地利用格局,并引入空间异质系数、社会经济调整系数和资源稀缺系数对生态系统服务价值进行修正,构建适用于研究区的ESV评估模型,分析了岷江上游2000-2035年土地利用及ESV的时空动态变化。结果表明：1）岷江上游土地利用类型以林地和草地为主。建设用地和耕地面积持续增加,草地、水域和未利用地呈现波动变化;2）2015-2035年和2000-2015年相比,ESV增幅下降,土地提供生态系统服务的能力有所降低。维持生物多样性、保持土壤、气体调节、水文调节和气候调节是岷江上游生态系统的主要功能;3）岷江上游中东部及河谷地带是ESV低值及损失冷点集中区,西部地区是ESV高值及增加热点集中区;4） ESV对系数缺乏弹性,林地和草地面积的变化是引起生态系统服务价值变化的主要敏感因子。研究结果对研究区土地利用格局优化以及推行生态文明建设具有重要参考意义。     

新疆玛纳斯河流域2000—2010年土地利用/覆盖变化及影响因素

在2000年和2010年两期遥感影像解译的基础上,从土地利用类型的结构、变化速率、变化方向及土地利用程度等方面分析了玛纳斯河流域土地利用的变化特征,并分析了影响土地利用变化的主要因素及不同因素之间的交互作用。结果表明:(1)近10年来,流域土地利用程度增强,人工绿洲呈扩张趋势,耕地和城乡工矿居民用地大量增加,林地和未利用地减少;上游地区草地和冰川积雪覆盖地面积增加。(2)耕地向内部外部双向扩张,主要来源于林地、荒漠和盐碱地;新增草地以山地裸地和山前荒漠的转变为主;林地主要转变为中游的耕地和城乡工矿居民用地及上游的草地和裸地;城乡工矿居民用地的增加主要来自荒漠、耕地和林地;未利用地变化以向人工绿洲土地类型的转变为主。(3)上游土地利用变化主要受气候变化的影响,降水量增加可能是冰川积雪面积扩张的主要原因;中游人类活动密集,耕地和城乡工矿居民用地扩张,荒漠植被退化;下游受气候和人类活动共同作用,尾闾湖泊萎缩,河岸和湖周植被退化。     

人类活动影响下岷江上游景观变化分析

综合利用多种数据源,结合3S技术,分析了岷江上游1986、1995和2000年3个时期的景观格局,重点探讨了森林、草地等主要景观类型在持续人类活动强度作用下的变化,确定了不同景观类型对人类活动强度的敏感程度.结果表明:1)岷江上游景观以草地、森林为主要景观类型.1986、1995和2000年3个时期森林、草地景观类型面积之和均高达96.1%、96.38%和95.23%,其它景观类型作为斑块镶嵌其中,森林和草地共同控制了整个研究区景观格局变化与生态过程;2)不同景观对人类活动强度的敏感性有显著差异.低强度的人类活动有利于有林地景观的恢复;高盖度草地对人类活动很敏感,严格减少干扰活动强度才有利于维持其景观;中盖度草地对中低强度的人类活动(如放牧)很敏感,景观退化,面积减少.     

岷江上游干旱河谷景观变化及驱动力分析

基于遥感和地理信息系统,应用景观格局分析软件,研究了岷江上游干旱河谷1974-2000年的景观变化,并对其驱动因子进行了分析.结果表明,岷江上游干旱河谷的面积在不断扩大,灌木林地面积占景观面积的60%以上,为景观基质.在景观类型面积比例的变化中,耕地的变幅最大.干旱河谷的整体形状较简单,1974-1995年破碎化程度和异质性程度持续增加,1995-2000年表现为降低趋势,而斑块内部的连通性先降低后增加,具体表现为斑块密度、多样性指数先增大后减小,蔓延度指数先减小后增大,而边界密度和分维数持续减小.人口增长和国家政策是导致岷江上游干旱河谷景观变化的主要驱动力.     

岷江上游典型时期景观格局变化及驱动力初步分析

岷江上游地区是我国一个重要的大尺度、复合型生态过渡带,也是一个生态系统脆弱区,研究其景观格局的变化,对于构筑我国的生态格局安全具有十分重要的意义．本研究利用岷江上游地区1986、1995、2000年3个时期的TM影像,分析了3个时期的景观特征以及变化．结果表明,岷江上游整体景观水平以草地景观为基质、森林景观以及其他景观类型作为斑块镶嵌其中．森林景观面积经历了从1986～1995年的上升,而后到2000年的下降过程;草地景观高盖度草面积不断减少;同时,森林景观和草地景观斑块总数一直增加,破碎化趋势明显．岷江上游景观格局变化的驱动因子主要是日益增加的人口数量而导致的人为干扰,包括对土地利用方式与利用强度的改变、森林资源的掠夺性开采、草地资源的过度放牧以及气候、土壤等自然因素的变化．     

生态保护政策对岷江上游地区土地利用/覆被的影响

采用CLUE-S模型模拟方法,对基于历史发展趋势以及“天然林保护工程”和“退耕还林还草工程”政策下2000-2020年间岷江上游地区土地利用/覆被变化进行了预案分析.结果表明：2000-2020年间,按历史发展趋势,作为研究区景观基质的林地面积将不断减少,而灌木林地和草地面积将不断增加,景观破碎化程度将不断加剧;“天然林保护工程”和“退耕还林还草工程”能够有效增加研究区林地面积,并使草地面积不断下降,同时能够扭转景观破碎化趋势,使景观格局向着更加优化的方向发展.     

晋西北生态脆弱区土地利用动态变化及驱动力

基于遥感和GIS技术,结合相关统计资料,以典型生态脆弱区晋西北为研究对象,利用获取的1980、1990、2000及2010年4期土地利用信息,对该区1980—2010年的土地利用动态变化特征及驱动因素进行分析.结果表明： 1980—2010年,研究区土地利用结构发生了明显变化,耕地面积持续减少,草地和林地面积分别经历了增-减-增和减-增-减的过程,工矿居民地面积持续增加,水域和未利用地面积持续减少.耕地主要流向草地和林地;工矿居民地的增加主要以耕地面积的减少为代价;减少的水域面积转为草地和耕地;未利用地的持续减少则是由于生态工程实施和城市扩张占用所致.2000年之前,研究区总体土地利用变化程度高于后期;单一土地利用动态度的变化,以工矿居民地、未利用地及林地和草地的变化程度较剧烈.驱动力分析表明,人口增加和经济发展共同驱动了区域耕地和工矿居民地的演变;多个林业生态工程的实施是驱动林草面积变化的主要对策因素;干旱化加剧的气候特征是水域面积持续减少及林地恢复较慢的主要驱动因素.     

三峡库区近50年间土地利用/覆被变化

基于1955年1∶50 000地形图、1972年MSS图像、1986和2000年TM图像,定量分析了三峡库区土地利用的动态变化过程,并对其驱动力进行了分析.结果表明：1955—2000年间,研究区土地利用结构发生了明显变化,林地、水域和未利用地面积减少,耕地、草地和建设用地面积增加.在1955—1972、1972—1986和1986—2000年3个时段,该区林地面积持续减少,但减幅逐渐变小;草地和耕地面积分别经历了增 减 增和增 增 减的过程;建设用地面积持续增加;水域和未利用地面积持续减少.政策、经济发展和人口增长等因素是研究区土地利用变化的主要影响因子.     

黑河中上游地区2000—2010年土地利用变化及水土保持服务功能

基于遥感影像数据,分析了黑河中上游地区2000年到2010年土地利用变化,在此基础上,从上游、中游以及整个区域的角度综合评价了该区域的水源涵养和土壤保持生态系统服务功能物质量变化。研究结果表明:1研究区60%以上为未利用地,2000—2010年,耕地、林地和未利用地面积大量增加,草地和水域面积减少。2耕地增加以荒漠和草地转入为主;林地转入表现为草地和荒漠造林,转出主要为林地荒漠化;草地转出主要去向为造林和荒漠化,而增加主要来源于冰雪覆盖地和荒漠;未利用地增加主要来源于草地的退化。3研究区土地利用程度较低,由东南向西北递减,2000—2010年,上游土地利用程度有所降低,中游大部分地区呈上升趋势。4由于上游山区林地面积的增加,植被覆盖下土壤的水源涵养量显著增加,土壤贮水量增加了0.764×108t。5土壤保持量由1.860×108t增加到1.899×108t,主要原因为草地转化为林地。在气候变化背景下,黑河流域应控制上游地区人工林面积,减少林地蒸腾量,以增加下游可用水量;适当控制中游地区耕地面积的扩张趋势,保证湿地、草地等自然生态系统生态用水量,维持流域山地-绿洲-荒漠系统的稳定,进而持续发挥生态系统土壤保持等功能。     

内蒙古奈曼旗农牧交错区土地利用/覆被变化的区域分异

基于内蒙古奈曼旗1975、1985、1995和2005年4期遥感影像,运用土地利用动态度、土地利用相对变化率对研究区土地利用动态变化的区域分异进行了分析,并选取多度和重要值分析了研究区土地利用/覆被变化的空间分布特征.结果表明：1975—2005年间,研究区土地利用/覆被类型趋于多样化,年变化率较大,区域分异显著.研究区北部冲积平原区以林地面积的大幅增加和沙地面积的显著减少为主要特点,其草地和沙地的变化速度最大,居民地的变化速度最小,沙地转化为耕地和沙地转化为林地这两种变化形式在该区的分布最广泛;中部沙区以沙地分布为主,各土地利用类型的变化相对较小,以耕地和沙地的互相转化为该区的主要变化形式;南部黄土区以耕地面积占绝对优势,且变化速度最小,草地和沙地的变化速度最大,该区以草地转化为耕地和草地转化为林地为主要变化形式.自然因素决定了研究区各区域土地利用结构的主体特征,人为因素决定了区域内各土地利用类型的动态变化趋势.     

基于InVEST模型的金沙江流域干热河谷区水源涵养功能评估

以金沙江流域干热河谷区1990年、2000年、2010年和2019年4期Landsat遥感影像为基础数据,通过目视解译和最大似然相结合的方法进行土地利用类型分类,定量分析金沙江流域干热河谷区土地利用类型的时间变化与空间转移过程;采用InVEST模型,结合气象、土壤和地形等数据评估了1990-2019年金沙江流域干热河谷区及不同土地利用类型的产水功能和水源涵养功能。结果表明：1）1990-2019年金沙江流域干热河谷区土地利用类型以草地、乔木林地和耕地为主;近30年来,灌木林地、建设用地、交通运输用地和水域的面积不断增加,建设用地面积增幅最大;草地、乔木林地、耕地和裸地面积均减少。2）1990-2019年,建设用地、灌木林地、交通运输用地和水域面积的增加来源于草地、耕地和乔木林地。3）金沙江流域干热河谷区多年平均产水量为26.09×10⁸ m³,水源涵养量为7.26×10⁸ m³,产水量的变化与分布直接影响着区域的水源含养量;平均水源涵养能力68.74 mm,呈现上升-下降-上升的波动变化趋势。4）1990-2019年不同土地利用类型的水源涵养量变化明显,不同地类平均水源涵养量的大小依次为耕地 > 草地 > 建设用地 > 乔木林地 > 交通运输用地 > 灌木林地 > 裸地 > 水域。     

岷江上游汶川县耕地景观变化及空间驱动力

基于遥感影像和地理信息系统技术,应用景观指数和Kappa指数系列方法对岷江上游耕地景观变化进行研究,并引入二项Logistic逐步回归模型,选择海拔、坡度、坡向、到道路、河流和居民点距离为驱动因子对汶川县耕地景观变化的空间驱动力进行分析.结果表明: 研究期间耕地景观面积一直处于增长趋势,1974—1986年间耕地景观面积增幅最大.1986—2000年间耕地面积增加不明显,但是耕地景观与其它景观类型相互转换频繁,空间位置变化剧烈,特别是1994—2000年期间.耕地景观面积变化的驱动力主要为政策变化.耕地景观变化的空间驱动力在不同时间段内存在较大差异.     

岷江上游森林景观边界效应

应用地理信息系统和遥感技术对岷江上游森林景观在景观尺度上的边界效应进行了分析.结果表明:人工形成的林-农边界较清晰、其植被过渡明显,林地边缘的生物量低于林地内部,影响域为60m,农田边缘的生物量高于农田内部,边界效应范围为60～90m;自然形成的林-草边界过渡缓和,林地边缘的生物量低于林地内部,而草地边缘的生物量高于草地内部,边界效应对林地的影响范围为60m、对草地的影响范围为45～75m;林-灌边界的边界效应类似林-草边界,对林地影响域为60m,对灌木林地的影响域在45～75m之间.     

泾河流域景观稳定性与类型转换机制

以泾河流域为例研究景观格局的变化.结果表明,泾河流域198～2000年间,景观结构变化不大,以草地景观和耕地景观为主.草地景观和农耕地景观占流域总面积的85%以上,其次为林地景观,约占10%,其他景观类型仅占5%左右,说明流域的宏观景观格局不会在10～20年的时间尺度上发生结构性改变.大流域内景观类型之间可以相互转换,在5年和10年尺度上,主导景观类型的自稳定强度均在89%以上,转换为其他类型的强度在11%以内.不同景观类型组分中,占比例越小的景观类型转换为其他类型或消失的速度越快.同一大类景观类型中的亚景观类型之间相互转换幅度较大.流域内景观特征表现出一定的时空变化规律.从上游到下游,景观特征变化的趋势是优势度、聚集度增加,分维数下降,斑块密度由低到高,再由高到低;在时间尺度上,优势度、聚集度下降,分维数保持稳定,斑块密度增加.自2000年实行草地围封和退耕还林政策以来,泾河流域NDVI低值区由7.4%减至0.8%,NDVI高值区由29.8%减至25.1%,较高值区由18.3%增加到25.7%,最高值区由2.3%增至5.5%,表明该流域景观质量呈现增高趋势.     

科尔沁沙地及其周围地区土地利用的时空动态变化研究

科尔沁沙地及其周围地区是我国北方生存环境演变的敏感地区,也是我国荒漠化防治的重点地区之一,根据1985年和2000年2期土地利用空间图形数据,运用GIS技术和数理统计方法,通过建立土地利用变化转移矩阵和构建土地利用动态变化模型,对该地区近15年土地利用的时空动态变化进行了研究,结果发现,1985～2000年间,科尔沁沙地及其周围地区各土地利用类型总变化的面积大小依次是草地>耕地>林地>未利用地>水域>城乡工矿居民用地,其中,草地向耕地的转化和草地向林地的转化是该地区土地利用变化的主要特征,并且各土地利用及变化类型具有明显的空间变异。     

岷江上游景观边界网络格局分析

格局与过程是景观生态学研究的核心内容,与基于斑块的研究相比,基于边界的研究是格局与过程研究的一个新的切入点.以岷江上游地区为例,基于TM影像数据,应用RS、GIS、Fragstats等软件,选用边界长度、边界密度、边界海拔、结点数量、网眼大小、网络连接度等指数,研究了景观边界网络格局的变化,并分析了与之相关的生态过程.结果表明,在1974～2000年期间,由于人为干扰强度的加剧,岷江上游景观边界网络结构变得更加复杂,在早期以边界长度增加为主,网络连接度变大,在后期以边界数量和结点数量增加为主,网络连接度变小;森林景观与低坡位景观类型间的边界减少,森林下线上移;农田与林地的边界在早期增加,1986年后减少,而与灌木林地的边界持续增加;随着林地的蚀退,森林结构变得简单化,而农田、灌木林地、草地等景观类型的结构变得更加复杂.     

成渝经济区土地利用与生态服务价值动态分析

成渝经济区是长江上游的生态屏障,其生态环境脆弱,维持和提高该区域的生态系统服务功能非常重要。基于2000和2007年遥感影像数据,利用GIS和RS工具定量分析了成渝经济区2000—2007年土地利用的时空变化特征,并运用改进的生态服务价值系数,评价了土地生态系统服务功能的动态变化。结果表明:研究期间区域内建设用地以5.3%的年增长率增加,增加面积1044.5km2;林地面积增加最大(2908.7km2),年变化率为0.5%;耕地、草地,水体和未利用地分别以-0.3%、-2.0%、-0.7%和-2.9%年变化率减少,其中耕地减少面积最大,为2388.9km2;2000—2007年土地生态系统服务功能有所上升,总价值由3188.4亿元增加到3211.5亿元;林地转入以及耕地和草地转出是导致总价值增加的主要原因,生态系统服务功能降低主要是由于林地转出所致。为维持区域生态系统服务功能,应加强对林地和湿地等生态系统服务价值高的土地类型的保护。