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.     

城乡森林分布格局与土地利用对策

根据1988年及2003年南京市城镇边界, 利用遥感影像和DEM数据,以及缓冲区分析法,将南京地区2003年植被图由城区向远郊分成8个城乡梯度带,依次命名为Ⅰ带,Ⅱ带,Ⅲ带,……,Ⅷ带,研究了各带森林分布格局,以及地形条件和土地利用对策对森林分布格局的影响.结果表明,各带山体占地率与森林覆盖率呈极显著正相关,且各带山体森林覆盖率显著高于平地森林覆盖率,其基本格局为：Ⅰ＞Ⅱ,Ⅱ＜Ⅲ,Ⅲ≈Ⅳ,Ⅳ＞Ⅴ＞Ⅵ＞Ⅶ＞Ⅷ;在不同的城乡梯度带,城市化地区城建用地、生态用地和生产用地3种主要土地利用方式的价值输出不同.城区城建用地价值突出,林地覆盖率最低;城区外围10 km内的近郊的生态环境价值输出相对较高,林地覆盖率亦高于其它各带;离城稍远,以农业为代表的物质生产价值渐居主导地位,森林覆盖率则随之下降.     

小兴安岭——三江平原区生态问题辨析及山水林田湖草保护修复策略

为探讨山水林田湖草系统治理策略,实现生态系统服务价值的综合提升,以黑龙江省小兴安岭—三江平原区为研究对象,在分析研究区不同土地利用类型变化的基础上,基于不同土地利用类型的生态服务价值的变化,识别其面临的主要生态环境问题,提出研究区开展生态保护修复的策略。研究结果表明:(1)2005—2015年,小兴安岭—三江平原区耕地面积持续增加,林地、草地和湿地的面积持续下降,土地利用结构失衡。耕地面积主要由林地和草地转入,且主要分布在三江平原东部;(2)研究区生态系统服务价值从2005年的519.47亿元下降至2015年的495.71亿元。其中生物多样性以及土壤保持功能下降最为严重。土地利用类型的急剧变化,导致区域生态系统出现供给服务失衡、土壤保持和生物多样性功能下降及黑土退化等生态环境问题;(3)研究区山水林田湖草保护修复需突破行政边界的限制,合理规划工程布局,建立科学的评价体系和完善的监管制度;同时,需关注区域农田土壤质量变化,突出黑土地作为珍稀自然资源在山水林田湖草生态系统中的重要性。     

秦岭南坡子午河中下游流域土地利用/土地覆被信息提取及其应用

精确的土地利用/土地覆被数据不仅可以反映区域的生态环境状况,为环境部门提供决策支持,也为实现区域生态环境更高质量发展发挥重要作用。以子午河中下游流域为研究区,利用多源多时相的landsat8卫星遥感数据,结合地面调查数据、文献调研等,探讨并研究支持向量机分类法（SVM）和随机森林模型（RFM）对该区的植被类型和土地利用现状类型进行识别,对两种方法的分类精度进行对比,并分析和评价光谱特征变量对模型的重要性和适用性。利用满足要求的土地利用现状数据,再结合修正的通用土壤流失方程RUSLE模型进一步计算出研究区的土壤侵蚀模数,绘制研究区土壤侵蚀分布图,结合土地利用/植被覆盖信息计算研究区的生态环境状况指数,从宏观上对子午河中下游流域进行生态环境评价。结果表明：①随机森林模型可以有效利用样本的特征因子,并与地形约束因子结合,从而对植被和土地利用类型进行分类,分类总体精度均达到80%以上,kappa系数分别为0.73和0.86,与传统的SVM方法相比,RFM方法均提高了森林类型和土地利用类型的分类精度。②研究区总体生态环境状况指数为87.12,生态环境状况为优,其中水源区附近由于土壤侵蚀流失量相对较大,所以生态环境状况为良,占研究区总面积的15.69%。     

基于FLUS-InVEST模型的中山市生境质量时空分异特征

伴随城市的快速发展, 土地利用格局也随之发生变化, 对城市生境质量造成显著影响。探究在生态文明建设及生态宜居城市建设下的中山市生境质量的时空分异特征, 运用FLUS及InVEST模型评估中山市1995—2026年土地利用、生境质量及生境退化时空分异特征。研究显示: (1)1995—2018年期间中山市土地利用以向建设用地转化为主, 其中2000—2010年期间的土地利用变化速度是研究期间内变化最明显的。(2)2000—2010年生境质量变化是研究期间内最明显, 生境质量下降的面积达18.98%, 而1995—2000年间生境质量上升最明显; 中度及以上退化地区面积自1995年逐步上升, 并于2010年后逐步稳定在12%左右。(3)通过分析得出中度及以上生境退化区主要分布在建设用地缓冲区0—300米、坡度在0—6°地区, 由此得出2026年生境主要退化地区, 为进一步的生态规划提供一定参考价值。     

基于3S的呼和浩特市土地利用变化及其生态效应

在3S技术及相关模型支持下,对呼和浩特市1987—2004年土地利用变化及其生态效应进行了研究。结果表明,草地和耕地是呼和浩特市的主要土地利用类型。研究期间耕地和建设用地面积有所增加,其他土地利用类型面积有不同程度的减少。耕地的拓展及植被的恢复是研究区土地利用方式改变的两大主要方向。1987—2004年,呼和浩特市生态环境综合指数由0.401增加到0.408,生态环境质量有所改善。造林种草是改善生态环境质量最主要的驱动因子,其贡献率为25.30%。拓展耕地是恶化生态环境最主要的驱动因子,其贡献率为20.50%。研究区生态环境质量变化的空间差异显著,清水河县生态环境改善速度最快,主要驱动因子为退耕还林还草,其贡献率达57.89%。武川县生态环境恶化速度最快,主要驱动因子为耕地拓展,其贡献率为62.15%。     

基于遥感生态指数模型的渭南市生态环境质量动态监测与分析

本文基于1995和2015年的Landsat系列遥感影像,利用主成分分析法确定绿度、湿度、干度、热度4个指标的权重,采用遥感生态指数(RSEI)评价模型,对渭南市1995—2015年的生态环境质量进行监测与分析.结果表明: 1995—2015年,渭南市的生态环境质量总体呈上升趋势,RSEI均值由0.489上升至0.556;生态环境改善的地区主要分布在渭南市中部,占总面积的49.6%;生态环境退化的地区主要分布在韩城市部分矿区和渭南市南部区县(秦岭北麓渭南段),仅占总面积的15.4%.研究区生态环境质量受城市规划建设影响较大,但总体上其生态环境质量有所改善,得益于近年来该市对生态环境的关注与投入.     

土地利用结构变化对区域生态健康的影响——以重庆市沙坪坝区为例

运用景观生态学原理与方法,对重庆市沙坪坝区近10年土地利用变化进行研究;通过对土地利用类型赋予相应的相对生态价值,探讨土地利用结构变化对区域生态健康状况的影响.结果表明,各土地利用类型间相互转移,各时段土地利用结构差异明显;不同土地利用结构下,各子生态系统的相对生态价值高低悬殊,对区域生态健康的贡献程度表现不一;从总体上看,区域相对生态价值在研究时段内有升有降;未来各生态子系统的相对生态价值变化可表现为:先降后升区、持续下降区和持续增长区3种趋势;区域生态健康状况趋势由较健康型向健康型转变.     

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。     

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.     

黔中喀斯特山地城市土地利用/覆被变化及其生态效应评价——以贵阳市花溪区为例

快速城市化发展对脆弱喀斯特山地城市生态环境造成严重威胁,系统监测评价城市土地利用/覆被格局变化及其生态效应,协调生态保护与城市发展的关系是新时期喀斯特山地城市生态文明示范城市建设的重要命题。以贵阳市花溪区为对象,以2013年和2018年Landsat ETM/OLI遥感影像为主要数据源,运用遥感和GIS技术,采用遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index,RSEI）模型,在系统分析研究区土地利用/覆被类型和生态环境质量时空动态变化的基础上,剖析土地利用/覆被变化的生态效应。结果表明：（1）2013-2018年花溪区土地利用/覆被格局发生明显变化,形成以林地、建设用地和耕地3种类型占优的格局态势,以耕地的大量减少（减少约15353.37 hm²）且90%转为建设用地或林地、灌木地为主要特征,并伴有局部林地退化（约2683.80 hm²）的现象;（2）5年间,花溪区生态环境质量呈下降趋势,RSEI从2013年的0.622下降到2018年的0.499,下降约20%,反映植被覆盖度和不透水建设用地的绿度指标和干度指标对花溪区生态环境质量的贡献最大;（3）土地利用/覆被与生态环境质量的分布和变化在空间上基本吻合;林地面积或林地与灌木地面积的增减对生态环境质量的变化具有显著影响,林地或林地与灌木地面积增加10%,可使生态质量好转面积增加约15%-20%,或减少生态质量恶化面积约4%;而林地的退化面积增加10%,可导致生态质量恶化面积增加约14%。研究可为喀斯特山地城市国土空间格局优化、城市生态环境改善、生态文明城市建设提供科学依据。     

寻乌水流域景观格局演变及其生态环境效应

土地利用变化引起的景观格局演变及其生态环境效应研究已成为诸多学者广泛关注的研究热点。为正确认识和评价土地利用变化对景观格局和生态环境的影响,以寻乌水流域为研究对象,选取1995、2005年Landsat5 TM影像和2015年Landsat8 OLI影像进行遥感解译,得到3期的土地利用数据,借助ArcGIS10.2和Frgstats4.2软件,分析土地利用动态变化与景观格局演变特征。同时运用遥感生态指数(RSEI)对寻乌水流域1995—2015年期间生态环境质量时空演变进行评价。结果表明:(1)近20年寻乌水流域园地(增加40.14%)和林地(减少33.91%)面积占比变化幅度最大,水域(减少0.1%)变化幅度最小。土地利用变化单向转换频繁,园地"涨势"和林地"落势"十分明显,整体处于不平衡状态。(2)景观水平上,流域的香农多样性指数(SHDI)、修正Simpon均匀度指数(MSIEI)分别由1995年的0.7083、0.2423上升至2015年的1.114、0.5247,景观聚集度指数(CONTAG)由1995年的72.93下降至2015年的58.13。流域的景观异质性增强,破碎化程度提高。(3)寻乌水流域1995、2005和2015年RSEI均值分别为0.554、0.544和0.550,呈先下降后上升趋势,生态环境状况恶化后得到改善。寻乌果业发展引起的园地快速扩张对林地的占用是生态环境恶化的主因,后期退果(耕)还林、保护生态林及植树造林等是生态环境改善的主因。研究成果可为流域的土地利用规划、良好的生态格局建立和生态环境保护提供重要科学依据。     

鄱阳湖区土地利用的生态效应

在构建鄱阳湖区土地利用地理数据库的基础上,利用区域生态质量指数与土地利用变化生态贡献率对鄱阳湖区土地利用生态效应进行了定量研究.结果表明,鄱阳湖区1990年区域生态质量指数平均值为7.60,2002年为7.62,总体生态质量介于灌木林地、疏林地等土地利用类型之间.1990-2002年鄱阳湖区区域生态质量指数上升的主要动力为水库坑塘、有林地和疏林地的扩大;生态质量指数下降的主要动力依次为水田、中覆盖度草地的减少.在土地利用转移贡献率上,水田转为有林地、旱地转为有林地、水田转为疏林地、水田转为水库坑塘的生态贡献率之和达52.96%,为主导土地利用的正向转移类型.有林地转为水田、有林地转为旱地、水田转为农村居民点的生态贡献率之和达39.89%,为主导土地利用的反向转移类型.     

干旱地区遥感生态指数的改进——以乌兰布和沙漠为例

干旱区以荒漠为主要背景,生态环境脆弱,极易受到自然和人为因素的影响。为了定量评价干旱区生态环境质量,基于遥感生态指数(RSEI),针对干旱区对其进行改进,构建了干旱遥感生态指数(ARSEI),该指数耦合了绿度、湿度、盐度、热度以及土地退化度信息。利用ARSEI和RSEI对乌兰布和沙漠2000—2019年生态环境质量进行动态监测和评价,分析两者的差别及在干旱区的适用性。同时分析乌兰布和沙漠生态环境质量时空变化特征及原因。结果表明: ARSEI比RSEI对干旱区生态环境质量具有更好的适用性,ARSEI增强了土地利用类型变化在生态环境质量评价中的作用。2000—2019年,乌兰布和沙漠生态环境质量整体上为差。等级为优、良、中的部分主要分布在沙漠北部,等级为差的部分主要集中在戈壁和沙地处,较差主要在低覆盖度植被区。2000—2019年,乌兰布和沙漠生态环境质量总体变好,沙漠北部城镇或农场生态环境质量变化复杂,变差和变好交替分布。生态农业和沙产业对生态环境质量有明显的改善作用,这是乌兰布和沙漠生态环境质量变化的主要原因。     

基于1980—2018年土地利用变化的福建省生境质量时空演变

分析土地利用变化引起生境质量的时空演变特征可以为区域生态文明建设提供科学依据。本研究以生态文明先行示范区福建省为例,以1980—2018年土地利用变化数据为基础,利用InVEST模型对福建省生境质量进行评估,通过地理探测器分析影响因素,结合土地利用变化规律分析福建省生境质量时空演化特征。结果表明: 研究期间,福建省主要土地利用变化类型是耕地转为林地和建设用地,林地转为耕地、草地和建设用地,草地转为林地,分别占总土地利用变化面积的8.4%、14.5%、7.6%、17.1%、6.4%和31.7%。1980—2018年,福建省总体生境质量处于较高级别(0.6～0.8),局部区域呈现生境退化和生境质量降低的趋势。影响福建省生境质量空间分异的第一主导因素是土地利用类型的变化,社会经济因素对沿海县市生境质量的影响显著高于对全域及内陆县市生境质量的影响。沿海地区建设用地快速侵占周边的林草地,使得生境加速退化,且这个过程具有不可逆性;内陆地区中心城区的生境退化会经历相似的过程,只是在速度和规模上可能低于沿海地区。从长远来看,可通过控制城市规模、发展城市生态绿化及构建生态安全格局,以减缓生境退化的速度。     

冀北土石山区不同土地利用类型土壤质量评价

为防止北方土石山区的土地和植被在人类活动下进一步退化,为冬奥会赛后制定战略性植被恢复计划,以白桦天然林、落叶松人工林、天然灌草地和弃耕农地为研究对象,基于土壤容重、孔隙度和土壤养分含量等13种土壤理化指标,对冀北土石山区不同土地利用类型土壤质量进行综合评价。结果表明: 冀北土石山区不同土地利用类型土壤质量呈现出白桦天然林>天然灌草地>落叶松人工林>弃耕农地。白桦天然林的土壤质量显著高于其他3种土地利用类型,其土壤全氮(3.24±1.42 g·kg^-1)和全磷(0.59±0.10 g·kg^-1)含量较高,土壤养分的长期积累是阻止白桦天然林土壤退化的最主要原因;天然灌草地受到土壤粗粒含量和地形因素的影响,土壤质量仅次于白桦天然林;经过40年植被恢复的落叶松人工林土壤物理性质得到改良,土壤砾石含量显著降低,而土壤养分指标未发生显著变化;弃耕农田土壤质量最低的主要原因是植被覆盖低及低海拔区域较高的人类活动强度。受土壤全氮含量的影响,4种土地利用类型下的土壤质量随海拔升高而增加,且均在1700 m左右达到峰值。综上,建议加强在低海拔生态脆弱区域的封禁管理和生态恢复措施,同时兼顾高密度林分的可持续发展,增强人工林的生态适应性。     

20世纪90年代以来中国西南地区土地覆被变化

西南地区是我国重要的生态安全屏障区,也是气候敏感区和生态脆弱区。20世纪90年代以来,西南地区土地覆被发生了巨大变化,对生态环境和生态系统服务功能产生重大影响。基于全国30 m土地覆被数据集,分析了近20 a来西南地区土地覆被格局、变化及驱动因素。同时,基于MODIS-NDVI数据,利用像元二分模型估算了2000—2010年250 m分辨率年最大植被覆盖度,对森林、灌丛和草地的植被覆盖度变化进行分析。结果表明:1)2010年西南地区土地覆被以森林和草地为主,分别占总面积的29.08%和24.11%。2)1990—2010年西南地区森林、湿地和人工表面分别增加1.39%、5.86%和48.57%,灌丛、耕地和裸露地分别减少2.12%、2.88%和0.64%,变化的区域主要集中在生态建设重点区、城市圈、地震灾区、三峡库区、三江源区、青藏高原东南部和云南南部。3)2000—2010年西南地区森林、灌丛和草地植被覆盖度呈增加趋势的面积分别占26.54%、32.53%和28.87%,但汶川地震重灾区、横断山区、云南南部等地的森林及灌丛植被覆盖度下降,青藏高原东南部、川西高原草地退化。近20 a来,尽管气候变化对西南地区的土地覆被有一定影响,但人类活动仍然是导致其变化及时空差异的主要原因。     

用地紧凑变化对武汉市绿色空间生境质量的影响

城市化以及人类活动所造成的土地利用变化严重影响了城市绿色空间生境质量,从而引起了一系列生态环境危机。如何科学合理协调用地建设与绿色空间生境质量的关系是城市可持续发展的重要内容。尽管当前不少学者探究了建设用地扩张强度、景观格局变化、土地利用类型变化等因素对自然生境的影响,但用地紧凑视角下用地规模、形态、强度等方面如何影响生境质量仍少有研究。以武汉市三个建设时期（2005、2013、2018年）为例,首先从生境适宜度与生境承载力视角出发构建生境质量综合评价体系,围绕土地利用强度以及土地功能布局,构建用地紧凑度评价指标体系;其次依据三个时期生境质量的热点分布情况将样本网格划分为生境冷点区、生境热点区以及生境变化区;最后通过相关性与空间自相关分析,探究生境质量与用地紧凑度的相关性及其在空间上的关联格局。结果表明：（1）武汉市用地紧凑变化对生境质量有消极影响,2005年至2018年生境质量由0.624下降到0.578,其时空分异特征明显,在三个时期内均呈现中心低、边缘高的分布特征,总体上退化速度加快,城市生境质量的提升工作效果不显著,城市发展边界是生境质量退化的重点区域。（2）不同区间生境质量受用地紧凑度影响的程度呈现出明显的差异性,生境冷点区受用地紧凑度影响最为显著,生境变化区内其与建设用地密度、居住用地密度、路网密度、土地聚集度、土地利用多样性、公交站点密度等存在较强的相关性。（3）用地紧凑因子均会对周边区域生境质量产生潜在影响,建设用地密度、土地聚集度、土地利用多样性、用地混合度、路网密度五项指标不仅对所处地块生境质量造成影响,还与周围地块生境质量退化有着密切联系,对生境影响范围较广,用地整合度对生境质量影响较小。研究结果对优化用地格局、维持生境高质量、实现用地高效配置、完善绿色空间生态系统具有重要参考意义。     

闽江口琅岐岛土地利用的时空动态

基于RS和GIS技术,采用与土地利用动态度相关的一系列时空特征指数,研究了1989、1996和2005年闽江口琅岐岛土地利用的时空动态特征.结果表明：1989—2005年间,闽江口琅岐岛各土地利用类型均有所变化,但始终以农业景观为主;期间,该区水域的单一土地利用动态度最大（7.85%）;琅岐岛综合土地利用年变率为1.90%,土地垦殖率呈快速下降趋势,林地覆盖率和建设用地利用率呈增加趋势;研究区土地利用程度综合指数呈下降趋势,表明该区土地利用类型趋于多样化.     

闽江流域生境质量时空演变特征与预测研究

流域生境是生物生存和可持续发展的物质基础与环境保障,土地利用变化是影响生境质量的重要因素,分析土地利用与区域生境质量时空演变特征,对区域生物多样性保护与土地可持续利用具有重要意义。以闽江流域为研究区,基于2000-2015年的土地利用空间数据,构建CA-Markov模型模拟2025-2040年现有发展与生态保护情景下土地利用空间数据,利用InVEST模型分析2000-2040年生境质量空间格局。结果表明：（1）闽江流域森林覆盖率较高,现状条件下水田、旱地、针阔混交林、灌木林、草地与湿地面积呈下降趋势,其中草地减幅最大,达44.64%,针叶林、阔叶林、水域、建设用地、交通用地、采矿场与裸地面积呈上升趋势,其中交通用地涨幅最大,达到227.27%;模拟的土地利用Kappa系数达89.09%,模拟结果较好,生态保护情景在未来土地利用格局优化上优势明显。（2）研究期内闽江流域总体呈现较高的生境质量,基本维持在0.82的水平,城乡建设用地区域是生境质量低值的主要分布区,福州与长乐分布有最大的生境质量低值聚集区;生境质量分布与地形条件存在一定相关性,低值区多为海拔较低的区域。（3）2000-2015年闽江流域生境质量总体呈现衰退趋势,且降幅逐期升高,最高达0.24%;现有发展情景下降的趋势未得到有效缓解,生态保护情景下降趋势逐步有效缓解,同时生境质量为优等的栅格数量占比最大,最高达87.42%。（4）闽江流域上中游区域生境水平较下游高,现有发展情景下这种差距出现扩张趋势,生态保护情景下各区域则基本维持住2015年的生境质量水平。研究结果可为闽江流域土地资源可持续利用与生物多样性保护提供科学依据和决策参考,促进区域可持续发展。