老工业搬迁区土地利用变化时空特征及其驱动力——以沈阳市铁西老工业区为例

基于QuickBird遥感影像数据,在GIS支持下,分析2000-2010年沈阳市铁西老工业区土地利用变化的时空特征及驱动力.结果表明:研究期间,铁西老工业区工矿仓储用地格局变化最大,由“南宅北厂”历史格局逐渐演变为以居住用地为主的土地利用格局.其中,居住用地面积增加9%,主要来自于建设大路以北地区工矿仓储用地的搬迁转化;工矿仓储用地面积减少20%;商业服务业设施用地、公共管理与公共服务用地面积都有不同程度的增加,分别增加1.3%和3.1%;建设用地是变化幅度较大的土地利用类型,总体变化率达76.9%.研究区2000-2005年的土地利用变化率高于2005-2010年.国家发展战略和政策、区域发展规划、行政体制改革、产业升级等是铁西老工业区土地利用变化的主要驱动力.     

浙江省新近耕地动态及其驱动因素

利用RS和GIS技术对2000、2005和2008年遥感影像数据进行人机交互解译,建立了2000-2008年浙江省耕地动态数据库,并运用岭回归分析法研究了耕地变化的驱动力及其特征.结果表明：2000-2008年间,浙江省耕地变化较剧烈,2000-2005、2005-2008年,研究区耕地年动态度分别为-1.42%和-1.46%,耕地主要流向城乡工矿居民用地.非农人口比例、房地产开发投资、城市绿化面积和果园面积构成了浙江省乃至我国东部发达地区耕地变化的主要驱动因素.     

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...     

农村居民点时空变化特征及驱动力分析——以宁波市北仑区为例

以地处东南沿海的宁波市北仑区农村居民点为研究对象,利用6期(1990、1995、2000、2005、2010和2015年)TM/OLI遥感影像为数据源,运用土地利用动态度、转移模型、核密度估计、平均最邻近指数及景观格局指数等方法,对北仑区25年来农村居民点用地时空变化特征及驱动因素进行了分析。结果表明:北仑区25年来农村居民点用地动态度基本为正值,居民点用地处于缓慢扩张趋势;农村居民点平均斑块面积增长趋势明显,年均增速为2.51%;平均斑块规模在5个研究时段中,前两时段主要受斑块数量影响,此后两时段受斑块数量和斑块总面积共同控制,最末时段则为斑块总面积主要影响;北仑区农村居民点斑块规模大小差异越来越显著。参与居民点用地流转的土地类型主要为耕地和林地,其中以耕地为主,城市建设对于居民点的占用不明显。农村居民点空间布局分异呈西部集聚成片、中部双核互动和东部零散错落格局;2015年北部岛屿(大榭)附近出现一个较为明显的高密度区;居民点区域整体分布模式由分散转变为聚集,并且聚集程度不断增加。北仑区农村居民点分布受人口、道路、地貌和政策等因素的综合作用。其中在1995—2000年、2000—2005年受人口影响效果突出;国道和县级道路走向与居民点布局联系密切;政策可促使居民点分布发生新的转变并奠定未来布局基础;居民点多分布在地势低平地(DEM100 m)。     

基于INVEST模型的洞庭湖区土地利用景观格局对生境质量的影响研究

生境质量是区域生物多样性维持能力的重要表征, 土地利用变化是引起景观格局和生境质量变化的主要原因, 揭示土地利用及景观格局变化下生境质量的时空演变规律能为生物多样性保护提供参考依据。以洞庭湖区为研究对象, 基于1995、2000、2005、2010、2015、2018年6期遥感解译数据, 采用土地利用转移矩阵、景观格局指数及INVEST模型等方法, 分析近年来洞庭湖区土地利用和景观破碎度变化对生境质量的影响。结果表明: (1)研究区段内, 洞庭湖区湿地、建设用地增加比例为0.5%、44%, 耕地、林地减少比例为2.7%、1.6%; (2)耕地、林地破碎度都有所增加, 湿地的破碎度呈现“升高-降低-升高”的N型”波动趋势; (3)时间上看, 六个不同时期洞庭湖区生境质量分别为0.563、0.561、0.562、0.563、0.556、0.554, 经历了“降低-升高-降低”的“倒N型”波动趋势, 生境质量的提高与湿地的大量转入以及湿地破碎度的降低有关, 生境质量的降低与城镇开发占用大量耕地、林地以及主要生境类型(耕地、林地、草地)破碎度增加有关; (4)空间上看, 生境质量与景观破碎度的变化范围大致相同, 景观破碎度增加的地区, 生境质量明显降低。1995-2010年生境质量的变化主要体现在湖体附近包括岳阳市市区、华容县、沅江市、南县、湘阴县, 2010-2018年生境质量的变化体现在各县市城镇用地附近; (5)处理好“三生空间”之间的关系, 实施严格的湿地保护措施, 促进湖区生态保护和经济高质量发展, 是提高洞庭湖区生境质量的必由之路。     

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.     

海口市建设用地生态适宜性研究

选取海口市建设用地作为研究对象, 基于2010 年Alos 遥感影像数据, 利用层次分析法和GIS 空间叠加分析法对研究区建设用地生态适宜性进行评价。结果显示: 研究区生态适宜性评价等级为“最适宜”和“适宜”用地仅占全区总面积的14.06%, 所占比例较小, 主要分布在城镇建成区及周边临近区域;“基本适宜”用地占全区总面积的19.77%, 面积较大分布不集中且范围较广;“不适宜”和“很不适宜”两者总比例占整个研究区总面积的44.64%, 所占比例较大, 主要分布在偏远郊区及植被茂密的区域; “不可用地”为21.54%, 主要分布在红树林自然保护区、基本农田保护区、高速公路沿线、海岸带、特殊用地及风景名胜区。研究区建设用地生态适宜性整体比较低, 总体分布规律呈现为南低北高; 依照生态适宜性分析结果, 提议在不同区域合理开发土地资源; 建议加强对区域生态环境的保护并严格控制“禁建区”和“限建区”的开发行为。     

营口海岸带土地利用及景观格局35年变化

营口沿海产业基地是“兴辽计划”和振兴东北的重要支点, 其经济发展与海岸带变迁的耦合机制亟需海岸带土地利用和景观格局的变化足迹, 以便深入理解海岸城市与经济发展协同演进过程。以面向对象的分类器为主辅以人工解译, 提取营口海岸带1984—2018年间30m土地利用信息, 采用土地转移矩阵和景观格局指数分析土地利用和景观格局变化趋势, 通过主成分分析法探讨诱发变化的关键驱动因素。结果表明: (1) 土地利用类型1984—1992年以耕地和盐田变化为主发展到1993—2006年建设用地激增的趋势, 具有从农耕为主到城市化的鲜明时代特征; (2) 土地利用类型间的逐年转化程度各不相同, 其中1993—1995年、2006—2007年、2011—2015年耕地和低效盐田向建设用地的转入最为突出; (3) 景观格局总体上斑块趋于分散, 2004年后破碎化加剧, 并呈现以建设用地和耕地为区域基质, 其他景观周围分布的模式; (4) 人口和经济政策因素在营口市海岸带土地利用方式转变过程中具有明显驱动效应。尤其“以港兴市”、耕地占补平衡、沿海产业基地建设等政策驱动当地土地利用倾向性的变化方向。合理调整土地利用结构, 优化景观布局, 充分利用沿海地理优势的同时更应着眼于可持续发展, 致力经济、社会和生态效益相统一。     

南京市景观时空动态变化及其驱动力

选择南京市1995、2000和2008年的土地利用/土地覆盖数据,对其土地利用斑块动态变化与景观斑块的空间稳定性进行探讨。结果表明,全市总体上以耕地、林地和草地的减少,以及建设用地和水域的大幅度增加为典型特征。1995-2000年间耕地、林地和草地面积净减少了12017.2 hm²,2000-2008年间净减少41029.13 hm²;全市的建设用地面积1995-2000年间仅增加了11981.3 hm², 2000-2008年间面积增加了41027.06 hm²。从斑块类型的面积稳定性来看,各种土地利用斑块的空间稳定性都非常高,除了2000-2008年间未利用土地的自身空间保持率为50.66%外,其他土地景观类型的保持率都在90%以上。从不稳定斑块的空间分布看,1995-2000年间,主要集中在南京市的栖霞区、浦口区和江宁区,呈离散分布特征; 2000-2008年间,不稳定斑块一方面呈现出集中连片的分布态势,这在江宁区和栖霞区最为典型,另一方面这种集中分布趋势也扩大到了六合区与高淳县。从不稳定斑块的转化方向看,均以建设用地所占比例最大,两个时段内转为建设用地的不稳定斑块分别占到了不稳定斑块总面积的87.09%和68.46%,其次的转化方向为水域,两个时间段内分别达到了10.61%和23.86%。从景观斑块变化的原因来看,对当地景观斑块稳定性影响最大的主要是人口与经济发展、城市规划的引导和重大的生态建设工程等人为因素。     

苏州市非农用地扩张与土壤质量的空间相关性

基于1984、1995、2000及2003年4期TM遥感影像获取的苏州市非农用地扩张数据以及该市土壤质量综合评价图层,通过叠加分析得到了研究区非农用地扩张在土壤质量等级上的分布规律．结果表明：研究期间苏州市非农用地占用的都是高质量的土壤资源;其中以二等质量的土壤为主,占90％以上,其次为一等质量的土壤资源,而对三、四等低质量土壤的占用率不到1％．从土壤质量的角度而言,目前耕地“占补平衡”的观点值得商榷．     

Hydrological Response to Land Cover Changes and Human Activities in Arid Regions Using a Geographic Information System and Remote Sensing

The hydrological response to land cover changes induced by human activities in arid regions has attracted increased research interest in recent decades. The study reported herein assessed the spatial and quantitative changes in surface runoff resulting from land cover change in the Al-Baha region of Saudi Arabia between 1990 and 2000 using an ArcGIS-surface runoff model and predicted land cover and surface runoff depth in 2030 using Markov chain analysis. Land cover maps for 1990 and 2000 were derived from satellite images using ArcGIS 10.1. The findings reveal a 26% decrease in forest and shrubland area, 28% increase in irrigated cropland, 1.5% increase in sparsely vegetated land and 0.5% increase in bare soil between 1990 and 2000. Overall, land cover changes resulted in a significant decrease in runoff depth values in most of the region. The decrease in surface runoff depth ranged from 25-106 mm/year in a 7020-km² area, whereas the increase in such depth reached only 10 mm/year in a 243-km² area. A maximum increase of 73 mm/year was seen in a limited area. The surface runoff depth decreased to the greatest extent in the central region of the study area due to the huge transition in land cover classes associated with the construction of 25 rainwater harvesting dams. The land cover prediction revealed a greater than twofold increase in irrigated cropland during the 2000-2030 period, whereas forest and shrubland are anticipated to occupy just 225 km² of land area by 2030, a significant decrease from the 747 km² they occupied in 2000. Overall, changes in land cover are predicted to result in an annual increase in irrigated cropland and dramatic decline in forest area in the study area over the next few decades. The increase in surface runoff depth is likely to have significant implications for irrigation activities.     

城市化对苏州地区土壤多样性的影响

利用1984、1995、2000和2003年4期TM遥感资料,对苏州地区快速城市化背景下土壤多样性时空动态变化特征进行了定量分析和研究.结果表明,苏州地区粘壤质普通简育水耕人为土和粉砂粘壤质普通简育水耕人为土分布面积最广,近20年来面积比重分别减少了5.11%和3.14%,是苏州地区城市扩张用地的主要土壤类型;金阊区、平江区、沧浪区是苏州地区城市扩张的中心,3个时期中土壤多样性变化都很激烈,其中平江区的粘壤质普通简育滞水潜育土、太仓市的砂质石灰性斑纹湿润正常新成土90%以上的土壤表面已经变为城镇用地,濒临消失.城市化对土壤多样性的影响极显著,是苏州地区土壤多样性变化的一个首要驱动因子.     

黑河中游荒漠绿洲区土地利用的土壤养分效应

土地利用影响地表覆被状况和生态过程,关系到土壤肥力与土壤碳库功能"源-汇"关系的改变。黑河中游甘州区和临泽县是我国西北干旱区典型的荒漠绿洲区,以土壤表层(0-20 cm)养分变化为对象,利用2011-2012年甘州区和临泽县的土壤野外调查数据和该区全国第二次土壤普查数据,对两时期土壤表层养分(土壤有机质、全氮、全磷、全钾及pH值)的变化特征进行比较研究。结果表明:研究区土壤有机质、全磷含量分别降低了3.54%和12.5%;而全氮、全钾和pH值分别增加了74.4%、98.2%和4.9%。全国第二次土壤普查时期,荒漠、耕地与草地三者在各土壤养分上没有显著差异,但林地在土壤有机质、全氮、全钾上显著高于前三者。2011-2012年,耕地土壤的全磷、全氮与其它土地利用存在显著差异。土地利用的保持和改变对土壤养分变化有着重要影响,耕地的长期耕作使得土壤有机质含量降低4.94%,全氮增加86.93%,全磷减少5.02%,土壤碱性增强;荒漠植被的自然演替使土壤有机质含量增加66.21%,全氮增加71.70%,全磷含量减少37.33%,土壤碱性变弱。所以,耕地扩张及其长期耕作活动将导致地力退化并有盐碱化风险,而荒漠等自然生态系统保护有利于土壤肥力的改善和土壤固碳功能的发挥。     

Interactive effects of soil fertility and herbivory on Brassica nigra

Soil nutrient availability may affect both the amount of damage that plants receive from herbivores and the ability of plants to recover from herbivory, but these two factors are rarely considered together. In the experiment reported here, I examined how soil fertility influenced both the degree of defoliation and compensation for herbivory for Brassica nigra plants damaged by Pieris rapae caterpillars. Realistic levels of defoliation were obtained by placing caterpillars on potted host plants early in the life cycle and allowing them to feed until just before pupation on the designated plant. Percent defoliation was more than twice as great at low soil fertility compared to high (48.2% and 21.0%, respectively), even though plants grown at high soil fertility lost a greater absolute amount of leaf area (38.2 cm² and 22.1 cm², respectively). At both low and high soil fertility, total seed number and mean mass per seed of damaged plants were equivalent to those of undamaged plants. Thus soil fertility did not influence plant compensation in terms of maternal fitness. However, the pathways used to achieve compensation in seed production were different at low and high soil fertility. At low soil fertility, relative leaf growth rates (area added per inital area per day) of damaged plants were drastically reduced over the second week of caterpillar feeding. Damaged plants recovered the leaf area lost to herbivory in the two weeks following insect removal by increasing leaf relative growth rates above the levels seen for undamaged plants, but the replacement of leaf tissue lost to herbivory came at the expense of stem biomass. At high soil fertility, relative leaf growth rates of damaged plants were similar to those of undamaged plants both over the second week of caterpillar feeding and following caterpillar removal, and stem biomass was not affected by herbivory. These results suggest that higher levels of soil nutrients increased the ability of plants to stay ahead of their herbivores as they were being eaten. Because damaged plants at high soil fertility were able to maintain leaf growth rates to a greater extent than damaged plants at low soil fertility, they did not fall as far behind undamaged plants over the period of insect feeding and did not have as much catching up to do after feeding ended to compensate for herbivory.     

福建省耕地土壤潜性酸动态变化及其驱动因素

土壤潜性酸是植物生长的潜在限制因子,是土壤酸性调控的重要依据.按比例抽取并测定福建省耕地表层土壤代表性样点的潜性酸量和pH值,拟合潜性酸(PA)与活性酸(pH)的最优关系模型,利用全省1982年36777个、2008年236445个和2016年21269个耕地表层土壤调查样点pH等属性数据,建立3期1∶5万耕地土壤潜性酸量数据库,借助GIS技术和灰色关联分析模型探讨福建省耕地土壤潜性酸动态变化规律及其驱动因素.结果表明: 1982—2016年,全省耕地土壤潜性酸量整体呈上升趋势,2008和2016年潜性酸量分别比1982年上升1.30和1.49 cmol·kg^-1,1982—2008年的潜性酸上升速率比2008—2016年高0.03 cmol·kg^-1·a^-1.1982—2016年,全省耕地土壤潜性酸变化量空间差异明显,龙岩市耕地土壤潜性酸变化量最大,比最小的三明市高4倍以上;不同利用类型耕地土壤潜性酸变化量大小依次为水田>水浇地>旱地;咸酸水稻土、潜育水稻土和淹育水稻土亚类的潜性酸变化量最大,是全省潜性酸变化量均值的1倍以上;赤红壤和盐渍水稻土亚类变化量最小,分别为全省均值的25.7%和28.4%.福建省耕地土壤潜性酸动态变化的主要驱动因素包括氮、磷肥施用量、阳离子交换量(CEC)、黏粒含量、pH和粉粒含量,灰色关联系数绝对值＞0.92.科学优化施肥结构、合理施用碱性调理剂改酸是减缓福建省耕地土壤潜性酸增加的重要途径.     

广西黎钦铁路扩能改造工程的生物量损失分析

基于广西黎钦铁路扩能改造工程占用的各类植被面积,定量分析了该工程造成的农田、林地和草地的生物量损失。结果表明:该工程占用的植被面积共有308.6hm²,其中农田、林地和草地各为140.5hm²、117.2hm²和50.9hm²。在2年的施工期内造成的生物量损失共计35607.9t,其中农田植被生物量损失为4792.7t,占13.5%,林地植被生物量损失为29888.3t,占83.9%,草地植被生物量损失为926.9t,占2.6%。随着边坡防护、站场绿化等植被恢复措施的实施,初期每年可补偿的植被生物量为294.3t。     

郑西客运专线建设的植被影响分析

基于郑西客运专线建设工程所占用的各类植被面积,对工程造成的农田、林地和荒草地的生物量损失进行了估算.结果表明,该工程占用的植被面积为1526.12hm²,其中农田、林地和荒草地分别为1240.17hm²、232.99hm²和52.96hm²,工程在4年的施工期内造成的生物量损失共计65081.82t,其中农田植被生物量损失为30535.64t,占46.9%,林地植被生物量损失为33077.59t,占50.8%,荒草地植被生物量损失为1468.59t,占2.3%.随着边坡防护、站场绿化等植被恢复措施的实施,初期每年可补偿的植被生物量为1220.90t.     

重庆岩溶区土壤景观多样性

不同土壤发生类型塑造了异质的景观格局,而土壤类型上不同的土地利用实践又对原有景观格局进行重构。研究的目的是利用景观指数识别重庆岩溶区土壤多样性的景观特征。结果表明：重庆市岩溶区土壤景观多样化和空间异质化程度不高,各景观分布比例不均匀;土壤景观嵌块体呈现复杂的几何形状,黄壤、石灰土和黄棕壤是主要的土壤类型;除山地草甸土以林地和草地,棕壤以林地为主要景观外,其余9种土壤类型都以耕地和林地为主要景观;农、林用地在重庆岩溶区土壤景观空间格局的结构和功能中起主导作用;但因各类土壤性质和分布特点的不同,耕地和林地在各类土壤上的分配比例上存在明显差异;人类活动在诱导耕地嵌块体数急剧增多的同时,居民工矿用地、林地、未利用地嵌块体数目也相应增加;研究可为岩溶区土地利用决策与调控提供科学依据,加深人们对岩溶区土壤多样性的理解。     

1990年来中国城镇建设用地占用耕地的效率和驱动机理时空分析

定量揭示城镇建设用地与耕地的时空变化关系和相互作用机理,是如何实现城镇建设用地需求与耕地资源保护二者间动态平衡的关键问题之一。基于1990—2015年全国城镇建设用地及耕地的空间数据,在对比分析中国31个省份近25年来的城镇建设用地及耕地时空格局变化的基础上,定量求算因城镇建设用地扩张导致耕地减少的速率,并引入数据包络分析法和地理探测器,实现自1990年以来中国城镇建设用地占用耕地的驱动效用机理。结果表明:1)在时间维度上,1990—2015年间,中国城镇建设用地增长2.6×10⁴ km²,增速107%,而扩张速率以2.4%/5 a逐渐降低。1990—2000年耕地呈增加趋势(增加2.96×10⁴ km²),2000年后呈减少趋势,总体减少速率为0.29%/5 a。全国新增城镇建设用地占用2.12×10⁴ km²耕地,占城镇新增总量的72.5%;2)在空间分布上,全国城镇建设用地扩张面积由东向西逐渐减小,但2010后的西部区域扩张速度呈上升趋势。耕地面积在西北和东北地区有所增加,东部和中部呈减少趋势,城镇建设用地占用耕地比例由东部向西部逐渐减弱,但中东部耕地被建设用地占用形式仍然严重;3)在城镇建设用地占用耕地的效用上,1990—2015年,全国城镇建设用地占用耕地的产出效益呈现降低趋势,其中产出效益超过0.8的省份主要分布在沿海地区,西北地区产出效益普遍较低。分析结果显示,经济发展因素是新增城镇建设用地占用耕地的主要驱动因素,其次为空间位置因素和政策措施,自2010年后政策因素的驱动作用强度呈增加趋势。     

北京市生态系统服务时空变化与权衡分析

了解城市生态系统服务的时空变化与权衡关系对区域可持续发展具有重要意义。本研究以北京市为对象,基于In VEST模型与RUSLE模型定量评估了北京市1984、1995、2005和2018年碳贮存、产水量与土壤保持3项生态系统服务的时空变化特征,并分析了不同生态系统服务间的权衡关系。结果表明:1984-2018年,北京市土地利用类型发生了剧烈变化,其中城镇建设用地、水体与林地面积分别增加181.7%、42.7%和10%,草地、未利用地与耕地面积分别减少63.4%、31.8%和31.6%;1984-2018年,北京市碳贮存量、产水量与土壤保持量分别增加0.06×10⁸t、10.1×10⁸m³和0.82×10⁸t;碳贮存、产水量与土壤保持服务在3个时期的生态系统服务变化指数差异较大,在空间分布上,碳贮存的亏损区与土壤保持的增益区增加最为明显;北京市碳贮存与土壤保持间存在明显的协同关系,产水量与碳贮存、产水量与土壤保持间有明显的权衡关系。