多情景模拟下重庆市土地利用变化对生态系统健康的影响

模拟多情景下区域土地利用变化引起生态系统健康状况改变,对优化用地格局和保障区域生态安全具有重要意义。基于重庆市2000-2020年土地利用和生态系统健康动态演变特征,运用生态系统健康模型和斑块生成土地利用模拟(PLUS)模型模拟自然发展(ND)、生态保护(EP)和城镇发展(UD)三种情景下土地利用变化对生态系统健康的影响程度。结果表明:(1)2000-2020年建设用地扩张迅速,耕地面积减少最多,主要向林地和建设用地转移;生态系统健康状况整体呈现向好趋势,但区域差异显著。(2)2030年土地利用类型仍以耕地、林地为主,ND、EP和UD情景的建设用地规模较2020年分别增加63.59%、44.54%和100.13%,中心城区成为建设用地扩张集聚地。(3)2030年ND和UD情景的生态系统健康值较2020年均减小,建设用地增加和林地减少成为其健康退化的重要原因;而EP情景的健康值呈上升趋势,与反映生态系统健康对土地利用变化响应弹性结果相反,可见EP情景下的土地利用优化是实现区域生态系统健康可持续发展的有效途径。研究结果可为研究区生态系统保护管理与土地利用政策优化提供参考依据。     

基于土地利用的粤港澳大湾区生态系统服务价值及承载力演变分析

研究粤港澳大湾区土地利用、生态系统服务价值及承载力的时空演变特征是优化大湾区生态系统管理、提升生态质量的重要依据。当前针对大湾区的土地利用变化过程、生态系统服务价值及生态承载力相结合的系统分析仍较少。系统研究了快速城市化背景下粤港澳大湾区的土地利用变化、生态系统服务价值及生态承载力变化。基于高分辨率遥感数据分析粤港澳大湾区1990-2015年土地利用变化及特征,采用当量法评估大湾区的生态系统服务价值,基于生态足迹法评估大湾区的生态承载力变化。结果表明：1990-2015年大湾区内建设用地增加,耕地、林地、湿地及未利用地面积逐渐减少;建设用地的增加主要来源于耕地、林地、水域及未利用地等的转化。伴随着剧烈的土地利用变化,大湾区的生态系统服务价值从1990年的6385.09亿元减少到2015年6183.89亿元,减少了3.15%。大湾区的生态承载力总体稳定,但由于消耗增加,整体呈现生态赤字,人均生态赤字达3.09 hm²。未来大湾区土地利用规划中,需加强自然资源保护,合理调整土地结构,实现经济和生态的可持续发展。     

鄂西北地区土地利用格局及其生态系统服务价值的时空变化

鄂西北地区位于湖北省西北部, 是我国自然地理南北过渡的重要地区, 亦是我国南水北调中线工程的重要水源区, 生态环境保护意义重大。在鄂西北地区六期遥感数据基础上, 利用地理信息技术和空间统计的方法, 研究了该区域土地利用格局的时空变化, 对不同用地类型所提供的生态系统服务价值进行评估, 分析了生态系统服务价值与土地利用格局的驱动因素和相关性, 计算了社会经济因素与生态系统服务价值的空间相关性。研究结果表明: (1)1990—2015年鄂西北主要土地利用类型的变化幅度较小, 土地综合动态度为0.06%, 土地类型斑块破碎化程度增加, 斑块形状趋于复杂。(2)研究区间鄂西北生态服务价值处于上升趋势, 生态系统服务价值与景观格局的时空变化具有相关性, 其中与多样性指数呈正相关性, 与蔓延度指数呈负相关性。(3)人均国内生产总值、人口密度和城镇化率是生态系统价值变化的主要驱动因素, 与生态服务价值的局部空间相关性主要集中南部区域。研究结果为鄂西北生态环境可持续发展、合理开发土地资源提供理论依据。     

华北平原农区土地利用变化对生态系统服务的影响——以河南省商丘市为例

快速城市化背景下,定量评估土地利用/覆被变化对生态系统服务的影响对区域生态环境建设具有重大意义.本文以典型华北平原农区商丘市1990—2015年3期土地利用分类图为基础,对商丘市土地利用和生态系统服务进行时空动态变化分析,并通过构建影响程度评估模型将各类型土地利用变化对生态系统服务的影响进行定量研究.结果表明: 1990—2015年,耕地和建设用地面积占研究区总面积的95%以上,变化量最大,分别为-104.38和201.59 km²;林地、草地和水域面积变化幅度最大,分别是79.3%、-73.7%和-24.2%;生态系统服务总价值持续下降10.05亿元,其中,水文调节服务价值下降最多,生态系统服务价值(ESV)在空间上呈现出“西增东减”的趋势和以市区为中心东西向延伸的“高-低-高”分布格局;耕地和水域对生态系统服务总价值贡献率达95%以上,对生态系统服务的影响最大;商丘市土地利用和ESV变化的主要驱动力是人口压力、经济增长、区域政策和城市规划.在未来的城乡发展规划中,需更加重视自然资源保护,合理调整土地利用结构,实现经济社会与生态环境的可持续发展.     

鄱阳湖农业区多熟种植时空格局特征遥感分析

农业土地利用活动是人类作用于地球系统最为直接的扰动因素,其变化会因改变生态系统过程与格局以及生态系统资源有效性而对生态系统功能在局地到全球尺度都产生重要的影响.中国南方普遍实施的多熟种植制度是高强度土地利用的重要特征之一,在中国传统的三熟农业区之一--江西省鄱阳湖区域,以农户为管理单元的农业种植制度由于受到洪水风险、经济效益及农业政策的调节,其时空格局动态也因此更加复杂.以分布在鄱阳湖平原的农田为研究区,结合多时相MODIS影像表达的作物生长规律和农业物候观测记录,检测并分析农业多熟种植的时空格局特征.研究结果表明空间分辨率500m、8d合成的MODIS/EVI时间序列数据能够定量表达出农业种植的多熟制特征,可以应用于区域农业多熟种植制度时空分析,研究区种植制度时空格局的形成是农户对气候、社会经济及粮食安全状况响应及适应的结果.在空间和时间上清晰地认识农业多熟种植的特征,将会对掌握高强度土地利用的过程和特点,模拟与评估土地利用对粮食安全及生态环境安全的影响有重要的意义.     

贵州省黄果树景区土地生态风险的评价

为了探讨城镇化快速发展的黄果树景区土地利用变化对土地生态系统造成的风险, 通过定量分析2000、2005、2010 年三个时期土地利用与景观格局动态变化特征, 应用土地利用综合指数与景观格局指数建立土地生态风险评价模型, 并对黄果树景区土地利用变化的生态环境效应风险进行评价。研究结果表明: 黄果树景区近10 土地利用变化主要表现在城镇建设用地的增长, 而耕地面积则不断在减少, 城镇化发展比较迅速; 黄果树景区土地生态风险指数不断在增加, 土地生态风险指数上升了0.0496。城镇建设、道路等基础设施建设以及景区土地利用结构调整是景区生态风险变化的主要影响因素.     

三峡库区景观格局变化及其影响因素——以重庆市云阳县为例

从20世纪90年代中期至今是三峡库区生态-经济系统与景观格局发生重大变化的一段时期。论文通过对库区重庆市云阳县1994年与2002年遥感影像的解译,分析景观格局的变化,探讨生态建设、城镇化、基础设施建设、生态移民、农业产业结构调整等短时期内高强度的人类活动对该区域景观格局的影响。地形破碎、高差悬殊的山地特点以及在亚热带湿润气候主导下的山地立体气候分异等自然因素造成了景观格局的基本分异;有限的土地资源及其利用与分布状况是控制景观格局变化的主导因子;为保证三峡工程的顺利建设和安全运行而采取一系列生态经济建设活动成为促使景观格局变化的最重要的驱动因素;政治、经济和社会决策对景观格局变化具有重要影响。     

银川盆地土地利用变化对景观格局脆弱性的影响

景观格局脆弱性能反映生态系统的不稳定性和对外界干扰的敏感性,有助于了解生态环境的状态和变化趋势.以银川盆地为研究对象,结合景观敏感性和景观适应性2个维度获取2001和2013年研究区景观格局脆弱度的分布情况,并探讨土地利用程度综合指数、综合土地利用动态度、土地利用变化重要性指数和多种土地转移类型对景观格局脆弱度的影响.结果表明： 土地利用程度综合指数的增加主要由耕地、林地、建设用地引起,耕地、林地的比例越高脆弱度越低,建设用地作用相反;随着综合土地利用类型动态度的增加,建设用地显著提高景观格局脆弱度,其次是草地,林地显著降低景观格局脆弱度,其次是耕地;随着土地利用变化重要性指数的增加,耕地显著降低景观格局脆弱度,其次是林地,草地有较弱趋势,规律不明显,建设用地显著提高景观格局脆弱度;耕地、林地、草地为主要转移类型时,建设用地的增加会提高景观格局脆弱度,建设用地为主要转移类型时,林地和草地会提高景观格局脆弱度,耕地作用相反.土地利用类型数量的变化在一定程度上可以影响土地空间结构变化,为合理开发利用土地资源提供参考依据.三元图能有效地反映多种土地利用变化类型对景观格局脆弱度的影响,丰富了土地利用变化研究的内容.     

岷江上游土地利用/覆被变化及其驱动力

岷江上游具有自然环境的复杂性、生态系统的脆弱性、经济发展的边缘性、社会文化的过渡性等特性,其土地利用/土地覆盖变化的特点可以代表我国西南山地土地资源及利用中所存在的普遍问题.林地和草地是岷江上游地区的主要土地利用类型.从1974～2000年间各个土地利用类型均发生了不同程度的变化,林地面积持续减少,其它类型面积均有不同程度的增加.类型间的面积变化均为双向,主要发生在有林地、灌木林地、经济林地、草地、居民用地和耕地之间,且主要在林地和草地两个类型之间.其中1974～1986年的变化大于1986~2000年.人口和经济是该区土地利用变化的主要驱动因素.自实施天然林保护工程和退耕还林还草工程以来,该区土地利用状况有所好转,正在向好的方向发展.     

基于改进TOPSIS方法的三峡库区生态敏感区土地利用系统健康评价

土地利用系统健康评价研究能够有效引导土地合理利用,协调城市发展与自然生态保护之间的矛盾。构建基于PSR模型的土地利用系统健康评价指标体系,并采用改进TOPSIS方法对三峡库区生态敏感区的典型区域—重庆市进行实证分析。结果表明:1)研究区土地利用系统健康综合分值整体呈现T型带状分布格局,可分为四个健康等级,即健康、临界健康、不健康、病态。2)渝东北、渝东南和重庆市西南片区部分地区因其土地生态系统脆弱敏感,土地利用风险性大和生态系统稳定性差,土地生态系统呈现病态和不健康状态,属于高风险-高压力区域;重庆市主城区环线区域因其属于城市核心拓展区和人类活动频繁区域,人口压力指数和土地利用压力指数较大,土地利用风险性较小,健康度较为良好,是低风险-中度压力区域。3)PSR模型能够较好地改变现有研究主要关注自然资源环境的状况,更准确地反映土地利用系统健康的各要素之间的关系和影响土地生态系统健康的关键因素,为三峡库区生态敏感区土地利用系统健康状态起到一定的预警作用。4)以改进TOPsis方法计算土地利用系统健康指数,消除了不同指标量纲的影响,并能充分利用原始数据的信息,能充分反映各方案之间的差距,客观真实的反映实际情况。5)为保障三峡库区生态敏感区土地利用系统的健康发展,应加强土地利用规划与调整,控制人类过度开发,维持生态系统正常功能。     

苏南典型城镇耕地景观动态变化及其影响因素

基于高分辨率遥感影像获得3期土地利用数据,引入景观动态度和缩减强度指数分析了辛庄镇各村水田景观减少的速度和强度;利用转移矩阵和GIS地图叠加方法分析了辛庄镇水田景观变化的时空特征;应用冗余分析方法,直观地展现了主要的水田转变方式与各影响因子的定量关系。结果表明:1991-2009年间,研究区水田景观面积比例减少了30.5%,且呈加速下降趋势;各村水田景观缩减的规模、速度和强度差异明显;减少的水田主要被工业用地、鱼塘和居住用地占用,且这种现象集中发生在主要道路与河流周围。社会经济因子和区位因子对水田变化的空间差异具有很好的解释作用,且各因子对解释不同时段水田变化的空间分异的贡献率差异显著。     

基于灰色三角白化权集对分析模型的喀斯特山区农业生态环境脆弱性评价

生态脆弱性一直是全球变化与可持续发展研究的热点问题,研究农业生态环境脆弱性问题有利于合理利用区域农业资源,提出有效的农业生态环境保护措施。针对农业生态环境脆弱性评价未考虑不同评价级别内各指标之间同、异、反关系,本研究基于灰色三角白化权集对分析(SPA)模型,从生态环境外在脆弱性方面选择人口密度、人均耕地面积、人均造林面积等11个评价指标,对喀斯特山区农业生态环境脆弱性进行评价。结果表明: 研究区农业生态环境比较脆弱,以极度、高度和中度脆弱度为主;极度、高度、中度、轻度和微度农业生态环境脆弱区比例分别为32.4%、14.1%、17.7%、23.6%和12.2%;评价结果与研究区域农业生态环境脆弱性实际状况相符。说明以灰色三角白化权SPA模型评价农业生态环境脆弱性具有可行性,可为农业生态环境脆弱性评价提供一种新的方法和思路。     

北京城市化进程中家庭食物碳消费动态

不可持续的家庭消费是造成全球环境问题的主要原因,食物碳消费研究是促进可持续家庭消费的重要内容。基于政府宏观统计数据,分析北京城市化进程中城市家庭食物碳消费的变化趋势和影响因素。结果表明,与1979年相比,1999年北京城市家庭人均及户均食物消费量分别减少了15.2%和38.6%,而食物碳消费总量增加了28.5%,食物碳消费结构由“以粮食为主”转变成“以粮食和肉类为主”。城市化进程中,以1993年为界,家庭食物人均及户均碳消费量均由明显减少趋势转变为明显增长趋势,变化的主要原因由“食物消费结构变化引起的人均谷物类碳消费量的减少”转变为“人均食物消费量增加引起的人均肉类碳消费量的增加”。北京城市家庭已基本完成食物消费结构的转变,人均食物消费量仍继续增加。GDP指数是影响人均食物碳消费量的主要经济因素,经济的继续增长可能带来人均食物碳消费量的增加,北京城市家庭食物碳消费尚未达到稳定状态。     

基于改进三维生态足迹模型的洞庭湖区生态可持续时空演化研究

洞庭湖是长江流域重要的调蓄湖泊，也是中国重要的农产品主产区。科学评估洞庭湖区生态可持续状态，揭示其时空演化特征，对探究其生态可持续影响因素与作用机理，降低生态赤字具有重要意义。基于碳足迹与生态足迹理论构建了改进的三维生态足迹模型，填补了化石能源无法核算生态承载力的问题，同时调整了不同土地利用类型的参数因子。在对洞庭湖区25个区县进行可持续发展的动态评价分析中，计算了2000—2019年生态赤字、足迹广度与深度的时空分布特征。研究结果表明：(1)近20年来洞庭湖区的人均生态足迹增长速度远高于人均生态承载力，致使人均生态赤字在时间维度上不断增大，空间维度上呈湖滨向周边地区扩散的趋势；(2)洞庭湖区除林地之外的土地利用类型均存在自然资本存量的消耗，且表现为高生态赤字；(3)三次产业结构的分配、土地利用的变化、居民对生活质量的提高以及生态保护政策的有效实施等均会对洞庭湖区的可持续发展产生较大影响；(4)改进后的化石能源账户相较于传统账户的计算方法更能反映真实的碳排量与碳吸收量。研究以期为洞庭湖区土地利用、生态保护以及促进社会经济可持续发展提供科学参考。     

西藏生态足迹与承载力动态分析

利用生态足迹模型,对2005—2010年西藏的生态足迹和生态承载力以及生态盈余进行了测算。研究发现,西藏2005—2010年人均生态足迹呈现出振荡式上升趋势,从2005年的0.34 hm2/人波动上升到2010年的0.83 hm2/人,其中人均林地消费所占比重最大,多年平均值占总消费的39.8%;人均耕地消费基本稳定在0.18—0.2 hm2/人之间,其他类型土地消费所占比重相对较少;人均生态承载力呈现平滑下降趋势,从2005年的14.78 hm2/人下降到了2010年的13.77 hm2/人,其中林地和牧草地及其转换的化石能源地人均生态承载力所占比重达到了95%,可耕地、牧草地、林地的人均生态承载力在2005—2010年之间呈现缓慢下降趋势,水域人均生态承载力变化不大;人均生态盈余较大,但呈现出递减趋势,2005年为14.44 hm2/人,而2010年下降到12.94 hm2/人;生态盈余中比重最大的是林地,但其足迹波动较大,介于1%—30%之间;草地人均生态足迹仅占生态承载力的5%左右,水域人均生态足迹占生态承载力的比例可忽略不计。     

黄山市土地利用变化的生态效应研究

利用黄山市1987年、1995年、2000年三期TM遥感影像数据,对研究区内近十年来土地利用变化及其对生态环境的影响进行了深入分析.研究表明:近10年来黄山市生态环境有退化的趋势,其间1987～1995年退化相对较严重.同时,在不同区域间存在分异,祁门县的生态环境质量最好,屯溪区的生态环境质量最差.在研究时段内,除休宁县的生态环境有所改善,其他地区都存在不同程度的退化,其中黄山区的生态环境退化相对最为严重.生态环境质量和土地利用类型之间,存在很大的相关性,尤其是土地利用类型中的林地面积和生态环境质量息息相关:森林覆盖率高,生态环境好;而森林覆盖率下降,生态环境质量也相应下降.     

县域土地利用变化下生态系统服务价值损益预测——以重庆市巴南区为例

土地利用/覆被变化是全球变化的研究热点,评估县域土地利用变化对生态系统服务价值损益的影响对促进生态环境保护和推动城乡区域协调发展具有重要意义。基于重庆市巴南区2000年以来连续5期遥感影像及CLUE-S模型,量化土地利用变化对生态系统服务价值的影响并预测2020-2030年服务价值损益的时空动态。结果表明2000-2020年巴南区土地利用变化主要表现为耕地持续转化为其他用地类型和林地面积的大幅增长,该趋势将在未来10年内延续。2000-2030年耕地占巴南区面积的比例下降了39.58%,而林地占比将增长28.86%并在2025年后取代耕地成为最主要的地类;建设用地、水域和未利用地面积占比分别增长8.29%、2.25%和0.18%。土地利用类型变化下巴南区生态系统服务价值在2000-2020年由11.69亿元增长到27.64亿元,并将持续增长至2030年的30.19亿元。耕地和林地转化为建设用地、耕地转化为林地（尤其是转化为针叶林和针阔混交林）分别是服务价值损失及增益的主要方式。2000-2030年巴南区生态系统服务价值总损失0.58亿元、总增益19.09亿元,净增益18.50亿元。土地利用结构变化和生态系统服务当量因子价值升高分别贡献了净增益的70.96%和29.04%。巴南区生态系统服务价值损益与地形密切相关。2000-2030年间巴南区生态系统服务价值由匀质分布逐渐形成北低南高的发展格局;价值损益在全局和局域尺度上均呈现出显著的正向空间自相关特性。巴南区现有的土地利用模式能够兼顾经济发展及生态环境保护两方面的需求。未来需要继续实行生态保护工程、合理规划城市用地边界、严守耕地红线以推动城乡区域协调发展。     

世界主要国家耕地动态变化及其影响因素

在世界人口持续攀升、全球耕地面积不断减少的背景下,探讨世界主要国家耕地变化其影响因素,对于分析预测未来世界耕地变化趋势、研究世界粮食安全具有积极意义。选择2050年人口过亿的17个国家和耕地面积排名前10的国家为研究对象,在分析1961—2007年耕地总量变化、人均耕地变化的基础上,探讨了耕地变化影响因素。研究结果表明,从20世纪60年代到2007年间的不同时期内,有越来越多的国家表现出耕地减少趋势,而人均耕地面积减少的国家个数高达90%以上。满足人口消费需求、城市化与经济发展是大多数国家耕地总量变化的主要动力;而人口快速增长、城市化则是导致许多国家人均耕地显著减少的重要原因。     

Impact of land use change during 1989–2009 on eco-capacity in Dongjiang watershed

Aims For sustainable watershed development planning, this study explores how ecological carrying capacity varies with changes in land use type and population.
Methods Based on interpretation and analysis of five Landsat TM remote sensing images for 1989, 1994, 1999, 2004, and 2009, respectively, we examined the spatio-temporal patterns of land use change in the upper, middle, and lower reaches of Dongjiang watershed, using the total rate of change and single and integrated degree of land use dynamics as indicators. We calculated the total and per capita eco-capacity for the watershed in different years based on the population data, equivalence factors, and yield factors, in addition to the data of land use and land cover change, and further analyzed the factors determining the direction of changes in the eco-capacity.
Important findings The results showed that: (1) there were apparent changes in the area for various land use types between 1989 and 2009. Despite the urban development, the coverage of forest vegetation increased, indicating lack of trade-off between urbanization and vegetation coverage. However, there were different patterns of change in land use among the upper, middle, and lower reaches. The land use type mainly varied from garden fields to forests in the upper and middle reaches of the watershed, while in the lower reach a change from arable land to build-up area dominated. (2) With the population growth along the Dongjiang watershed over the past two decades, although the per capita eco-capacity indicated a downward trend, its rate of decline lagged behind thepopulation growth rate, and the total eco-capacity still showed a trend of increase, implying an optimization of land use types during the 20-year period. With respect to the temporal patterns, in the decade (1994–2004) after the end of the “10-year greening of Guangdong Province”, per capita eco-capacity tended to be relatively stable under the pressure of population growth, while it declined quickly in the periods of 1989–1994 and 2004–2009. The former period was probably associated with the development of reform and opening up policy, and the latter seemed to have less possibility on spatial optimization of land use types. The total eco-capacity showed different trends among the three regions; the upper and middle reaches exhibited an unstable trend (i.e., from decreasing to increasing), while the lower reach indicated a pattern of increasing–decreasing–stable trend. In conclusion, the increasing population demand for urbanization did not lead to deterioration of the forest resources in the watershed. To some extent, we could thus achieve the coordinated development in both aspects. In spite of increasing demand on ecological resources with population growth, we could establish a better strategy in land use to improve ecological services, and to reduce the downward trend in the per capita eco-capacity.     

基于参与性调查的农户对退耕政策及生态环境的认知与响应

采用参与性农户评估方法(PRA)对黄土丘陵区107户农户进行了分层随机抽样调查,并根据研究区内地形等条件将所调查农户分为旱地农户和川水地农户两组,就目前农户对退耕还林还草政策的态度及农户对生态环境的意识及行为的异同进行分析比较。尝试从农户行为角度研究区域发展问题,并基于对农户行为的分析,对区域相关政策制定、实施以及生态环境建设等提出相关建议。研究表明:研究区农户对于土地依赖性较大,旱地农户表现尤为突出,大多数农户对于退耕持支持态度。农户进行的相关水土保护措施,很大程度上并不是农户经过决策后有意识的自觉行为,而是农户为了保证基本农业生产,采取的相应的对策所产生的效应。在土地管理及水土保护措施方面,除了相关的种植措施外,旱地农户更多倾向于通过工程措施来获取好的回报,而川水地农户更多注重于现有土地质量的管护,来进一步提高现有耕地的质量。农户对于环境重要性的认识较为明确,川水地农户认识要比旱地农户更充分一些。与10a前相比,近80%的农户认为当地的生态环境有所好转,然而近45%的农户在生产活动过程中根本不考虑对生态环境的影响,两组农户之间差异不大。超过55%的农户认为生态环境恶化首要原因是气候的影响,干旱是关键因子,其次是过度放牧(24.5%)和水土流失(22.5%)等,两组农户对于生态环境恶化原因的认识具有较大的差别,旱地农户认为生态环境的恶化主要原因是干旱和水土流失,而川水地农户认为生态环境的恶化主要原因是干旱和过度放牧。