南疆生态脆弱区土地利用变化及其生态影响评价--以新疆阿克苏市为例

在城市化速度加快的背景下,研究LUCC对生态脆弱区的生态环境影响过程,对了解区域生态环境变化具有重要意义。利用南疆生态脆弱区———阿克苏市1995、2000和2003年的TM遥感影像,采用景观生态学的空间格局指数对城乡土地利用动态变化特征进行了研究,参照Costanza等对全球不同生态系统类型服务功能价值测算结果的比例关系,分析了阿克苏市城乡土地利用类型的生态价值,定量综合评价了阿克苏市城乡区域LUCC的生态影响。结果表明,阿克苏市域景观总体构成表现为景观破碎度较高,斑块数目较多;农业用地中有近半数不稳定,水土条件差致使农用地和未利用地相互转换。研究时段内市域土地利用变化带来了较好的生态影响,土地利用生态效益持续提高,并表现出了较大空间差异。     

沈阳经济区土地利用和净初级生产力变化

分析了沈阳经济区2000到2010年土地利用变化情况。基于CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算2000年、2005年、2010年沈阳经济区净初级生产力(NPP),从行政区划和地类角度分析其时空变化,统计了不同地类转换模式下NPP的损益值,从土地利用变化探讨分析了沈阳经济区土地利用变化带来的NPP变化情况。结果表明:(1)农田,林地和城镇用地为研究区最主要土地利用类型。土地利用最显著变化是城镇用地扩张迅速,农田面积大量减少。林地面积有所减少,草地、湿地、裸地面积变化较小;(2)沈阳经济区NPP呈明显退化趋势,并且时空变化显著,2000到2005年退化幅度大于2005到2010年。除了阜新市有增加,其他市的NPP均为减少;(3)沈阳经济区6种土地利用类型的平均NPP都在下降,降幅最大的是林地。NPP损益分析表明农田转城镇带来的年均NPP损失最大。     

Dynamics of past forest cover changes and future scenarios with implications for soil degradation in Misiones rainforest,Argentina

Misiones rainforest is one of the most threatened subtropical forests worldwide. Anthropogenic pressure by agriculture and forestry expansion continues transforming landscapes with negative consequences on ecosystem service provision, such as soil erosion control. Understanding how land use and land cover change (LUCC) management, policies, and social factors influenced in the past, allows decision-makers to anticipate potential effects on future land use and soil loss, contributing to the sustainable planning and management of productive activities. We developed three spatially explicit scenarios for Misiones province by 2030 using the Dinamica EGO modeling platform: 1) Business as Usual (BAU), 2) Low Deforestation (ALTlow), and 3) High Deforestation (ALThigh), based on different international and domestic socioeconomic contexts. We used land cover data from 2002 to 2015 as well as biophysical, social-infrastructure, political-administrative factors, and legal restrictions to estimate changes that may occur by 2030. We analyzed magnitude, intensity, and spatial pattern of future forest cover changes through transition rates and a cellular automata allocation model. Moreover, we used the Universal Soil Loss Equation (USLE) integrated into a Geographic Information System (GIS) to determine soil water erosion and soil loss tolerance in each scenario. Our results revealed that around 19% of the remaining native forest would be transformed into either agriculture or cultivated forest by 2030 for all scenarios. In addition, and contrary to that trend, the ALTlow scenario showed a recovery of 3% of native forest. Regarding soil erosion, our study indicated that the mean annual soil loss by 2030 would range from 12.03 to 19.15 t. ha⁻¹.year⁻¹ for ALTlow and ALThigh scenarios, respectively. Additionally, between 21% and 31% of Misiones province showed soil loss values higher than tolerance. Our work shows that a 10% decrease in the deforestation rate, compared to the current rate, would lead not only to a recovery of native forest cover, but also to a reduction in soil loss of about 4.5 Mt.yr⁻¹ by 2030. This study demonstrates the suitability of the applied model to simulate future LUCC processes and provides inputs for decision-making involving natural resource management and the potential impacts of these decisions on ecosystem services. Finally, our results highlight the need for appropriate policies and regulations, especially, in terms of land use change restrictions in areas of high erosion risk.     

基于LUCC的城市生态安全研究进展

近代工业革命以来特别是二战以后，世界范围内城市化发展迅速，受城市化驱动的土地利用／覆盖变化（Land use／cover change，LUCC）及其环境影响越来越突出，不仅对城市生态安全产生了危胁，甚至在区域和全球尺度上影响生态系统的结构与功能，成为当今地球生态系统平衡与人类社会可持续发展的研究热点。尽管LUCC与城市生态安全态势有密切联系，然而目前研究中对土地利用变化的驱动机制较为侧重，涉及LUCC对城市生态安全影响的研究文献仍很缺乏。从城市生态安全的概念辨析入手，评述了国内外LUCC与城市生态安全响应研究的进展，将相关研究分为两个阶段：即定性和（半）定量研究阶段。指出了现有研究在理论体系与研究方法在指导实践中的不足之处，即：（1）基于LUCC城市尺度的生态安全研究的理论体系尚不成熟，目前的研究多未结合研究区域LUCC的动态特征对城市生态安全状态进行评价，因而也难以应用于指导城市生态建设实践；（2）目前的城市土地利用的生态影响实例研究中仍很缺乏采用数学模型、地理信息系统（GIS）、环境影响评价（EIA）、生态风险评价技术（ERA）及政策仿真等手段进行动态化的、多场景（Multi-Scenarios）模拟分析的综合运用，也缺乏对这些研究方法在实践中的应用的比较研究；（3）缺乏从土地利用动态监测、驱动力机制、生态响应等方面进行区域生态安全演变及调控的综合研究，现实指导意义有限。在上述工作的基础上，探讨了此研究领域未来的发展方向，即：（1）实现不同研究尺度的紧密结合；（2）多种研究方法的集成运用；（3）基于多学科知识体系的评价方法与指标体系的明细化与合理化。     

2001-2015年天山北坡植被覆盖对干旱的响应——基于土地利用/土地覆盖分析

天山北坡生态系统脆弱,易受干旱影响,全球变暖和不合理的人类活动加剧了干旱的影响,评估植被覆盖对干旱的响应,为改善生态环境和减轻干旱影响提供科学参考。基于MODIS-NDVI遥感数据以及气象数据,计算了2001-2015年天山北坡多尺度标准化降水蒸散发指数（SPEI）和植被覆盖度,总结出植被覆盖度与多尺度SPEI时空动态变化规律,从土地利用/土地覆盖（LUCC）的角度分析了植被覆盖度对气候干旱的响应。结果表明：（1）天山北坡绝大部分区域呈湿润状态,中部（石河子、呼图壁）、西北部（克拉玛依市）呈轻度干旱。3个月、6个月、12个月时间尺度SPEI均表现出干旱化增强的年际变化趋势;（2）天山北坡植被覆盖度整体上属中低覆盖,总体呈南高北低,天山山区、城市绿洲内部高的分布特点。2001-2015年天山北坡植被覆盖度变化总体呈下降趋势;（3）年尺度天山北坡植被覆盖度与SPEI整体呈正相关关系。不同土地利用/土地覆盖的植被覆盖度与12个月时间尺度SPEI（SPEI 12）的相关性不同,大小依次为：草地 > 未利用地 > 城乡用地 > 林地 > 水域 > 耕地;（4）季节尺度夏季和春季干旱对植被覆盖度的影响最明显,不同季节干旱对不同土地利用/土地覆盖植被覆盖度影响程度不同。     

LUCC及气候变化对澜沧江流域径流的影响

运用SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了澜沧江流域土地利用与土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)和气候变化对径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种排放情景对流域未来径流的变化进行预估。结果表明:SWAT模型在澜沧江流域径流模拟中具有很好的适用性,率定期和验证期的模型参数R~2分别达到0.80、0.74,Ens分别达到0.80、0.73;从土地利用变化方面考虑,流域内的农业用地转化为林地或草地,均会导致径流量的减少,而林地转化为草地则会引起径流量的增加,农业用地、林地、草地三者对径流增加贡献顺序为农业用地草地林地,从气候变化方面考虑,流域内的径流量与降雨量成正比,与气温成反比;2006—2015年间澜沧江流域气候变化引起的月均径流减少幅度强于LUCC引起的月均径流增加幅度,径流变化由气候变化主导;在RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下,2021—2050年间澜沧江流域的径流均呈增加趋势,这与1971—2015年间流域实测径流的变化趋势相反。     

土地利用/覆盖变化对陆地生态系统碳循环的影响

土地利用/覆盖变化是学术界最为关注的环境变化问题之一,它能够影响陆地生态系统的生物多样性、水、碳和养分循环、能量平衡,引起温室气体释放增加等其它环境问题。不同类型的土地利用/覆盖变化对生态系统碳循环的作用不同,由高生物量的森林转化为低生物量的草地、农田或城市后,大量的CO₂将释放到大气中。全球土地利用/覆盖变化具有很强的空间变异性,对生态系统碳循环的影响同样具有明显的空间差异:热带地区的土地利用/覆盖变化造成大量的碳释放,而中高纬度地区土地利用/覆盖变化则表现为碳汇。目前,土地利用/覆盖变化引起的生态系统碳循环变化主要是通过模型模拟来估算的。尽管土地利用/覆盖变化及其相关过程与生态系统碳循环的关系已经比较清楚,但是,由于土地利用/覆盖变化过程复杂且影响广泛,对于如何量化两者之间的关系还存在很多不确定性。目前的量化过程主要是利用经验数据来实现的,机理性不强,使得对土地利用/覆盖变化造成的陆地生态系统CO₂释放量的估测差异很大。除了进一步加强长期定位研究以获得土地利用/覆盖变化与生态系统碳循环过程的定量关系外,土地利用/覆盖变化模型与植被动态模型、生态系统过程模型的耦合也是今后模型发展的主要方向之一。采用合理的管理措施能够大量增加土地利用/覆盖变化过程中的碳储存量,降低碳释放量,因此在模型中耦合管理措施来研究土地利用/覆盖变化过程对生态系统碳循环的影响是未来几年的工作重点。     

Contributions of Fire Use Study to Land Use/Cover Change Frameworks: Understanding Landscape Change in Agricultural Frontiers

The impact of fire use and hazard in frontier settlement is a critical environmental concern that has been historically overshadowed by deforestation issues- and thus underexamined at local and regional scales by social scientists. Consequently, conceptual frameworks of LUCC change consider fire use as an outcome of land use decisions and neglect the capacity of burning choices to influence these decisions and subsequent land cover change. This paper examines the relationship of settlement, land use, and fire use. It considers recent LUCC frameworks, and then uses household surveys on fire use practices to discuss how the study of fire use can contribute to understanding frontier landscape change. Planting decisions, settlement history, location desires, and burning logistics work in combination to influence burning choices and thus LUCC.