退耕还林还草工程对干旱区内陆河流域生态系统服务的影响

探讨人类活动尤其是大型工程、政策对生态系统服务的影响是国际上地理学和生态学研究的前沿与热点领域。利用土地利用数据、气象数据、遥感数据等, 结合InVEST产水量模型、CASA模型和RUSLE模型, 对石羊河流域退耕还林还草工程实施期间的生态系统产水、净初级产品生产和土壤保持服务进行精准测度, 分析其演变特征, 并进一步细化对比了工程实施区与非工程实施区生态系统服务变化的差异。结果表明: (1)石羊河流域退耕还林还草工程实施期间(2000—2015年), 林、草地面积有所增加, 耕地和未利用地面积有所减少; 面积变化比例最大的土地转化类型为“未利用地—草地”、“未利用地—林地”、“耕地—草地”和“耕地—林地”。(2)石羊河流域在退耕还林还草工程实施期间整体生态系统产水服务和土壤保持服务有不同程度衰退, 但是NPP有较为明显增加; 各服务在空间分布上具有一致性, 均呈现出南高北低, 由西南向东北阶梯递减的趋势。(3)石羊河流域“退耕区”产水、NPP和土壤保持总量和平均量均呈现出明显的增加趋势, 而“非退耕区”除了NPP总量和平均量有所增加以外, 其余两类服务均有不同程度的减少; 各退耕模式中, “荒地造林”区对各类服务的提升最为明显, “退耕还林”区产水总量和平均量均有所减少。     

基于CLUE-S模型的昆明市域土地利用预案模拟

模型方法在分析、模拟和预测土地利用变化中发挥着重要的作用。本文基于遥感方法得到1986、1996和2006年昆明市域土地利用图,在GIS技术的支持下对CLUE-S模型在地形复杂的昆明区域的适用性进行了评价。在考虑不同政策和发展趋势的影响下,设定了3个预案对昆明市域2007—2020年的土地利用进行了模拟。结果表明:CLUE-S模型在20年的时间尺度内能够较好模拟昆明市的土地利用变化。"历史发展趋势预案"下,作为研究区景观基质的林地面积将不断减少,建设用地和草地面积将不断增加,景观破碎化程度不断加剧;"规划预案"下,建设用地上升最快,耕地和林地面积下降,景观格局破碎化的趋势比历史发展趋势下有所放缓;"生态优先预案"下,林地面积不断上升,耕地和草地面积下降,景观格局将向着优化的方向发展。CLUE-S模型模拟结果能够对区域规划和相关土地利用政策制定提供有力的技术手段和科学支撑。     

植被恢复对洪雅县近15年景观格局的影响

退耕还林和天然林保护等重大林业生态工程的实施对我国西部地区生态环境建设起到了积极的推动作用。植被的重建、恢复和保护,不仅改变了景观的类型组成,也强烈地影响着景观的空间构造。以四川盆地山地丘陵区边缘的四川省洪雅县为研究对象,采用景观生态学原理和方法,对工程实施前后15年来（1994—2009）洪雅县景观格局的变化进行分析,探讨了植被恢复对景观格局的影响。结果显示,林地增加、耕地和草地减少,是15年间洪雅县景观变化的主要特点。耕地的减少和林地的增加主要集中于人为活动影响更为强烈的海拔1000 m以下区域,反映了退耕还林对景观类型组成改变的巨大推动作用;海拔1500 m以上区域,更多地受到天然林保护和自然因素影响,面积变化相对稳定,景观格局空间构造方面的变化更为显著;海拔1000—1500 m区域,两种工程实施的影响交错,过程相对复杂。坡度≤5 ?的平缓地中,人为活动影响强烈,林地增加明显;而在坡度25 ?附近的坡地中,耕地较多,退耕还林潜力较大,耕地—林地转换相对其他坡度区段更为明显。总体上,林地向低海拔、缓坡度区域扩张,斑块间空隙还林面积较多,有连片发展趋势;而耕地在面积减少的同时,向低海拔、缓坡度区域收缩,斑块规模更小,格局更加破碎。     

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.     

退耕还林还草工程对陕北地区生态系统服务价值时空演变的影响

基于陕北地区1990、2000、2015年土地利用数据,运用单位面积生态系统价值当量因子法、格网法、探索性空间数据法（ESDA）,分析了退耕还林还草工程实施前后生态系统服务价值（ESV）的空间分布和演化规律,探讨了退耕还林还草工程对ESV的影响。结果表明：（1）陕北地区退耕还林还草工程实施效果显著,工程实施后共有297066.15 hm2耕地转化为林地和草地,林草覆盖率由57.33%增长至60.50%。（2）退耕还林还草工程使得陕北地区ESV得到了显著提升。25年间陕北地区ESV共增加了32.82亿元,ESV在工程实施后比工程实施前多增加了5.93亿元,增长主要源于退耕引起林地和草地面积的增加。（3）ESV空间分布上呈显著的“南高北低”分布格局,并表现出正向的集聚性和依存性,ESV热点区和冷点区集聚效果明显,热点区集聚与林地、草地的空间分布相吻合,冷点区集聚与未利用地、耕地和建设用地的空间分布相吻合。（4）受退耕还林还草工程影响,陕北地区中部中等等级和次高ESV分布区域逐渐增大、次热点区空间集聚性逐渐增强,北部次低等级和低等级ESV分布区域逐渐减少、冷点区空间集聚性逐渐减弱。整体而言,陕北地区土地利用类型转移和ESV的增减变化与推行退耕还林还草工程在时间上相呼应、在空间上相匹配,退耕还林还草工程实施使得陕北地区生态环境得到了有效改善,ESV得到了显著提升。     

基于土地利用变化的喀斯特断陷盆地景观格局演变与生态安全评价

喀斯特地区生态重要性与脆弱性并存,研究喀斯特断陷盆地景观生态安全格局演变对当地土地利用高效管理和生态修复具有重要意义。以云南、四川、贵州三省交界处的喀斯特断陷盆地为研究对象,基于2000-2020年土地利用数据,通过构建土地利用转移矩阵、计算景观格局指数和景观生态安全指数,系统分析土地利用、景观格局与景观生态安全水平的时空演变特征。结果如下：（1）林地、草地、耕地是研究区主要土地利用类型,面积占比超过96%。土地利用变化主要发生在2005-2010年和2015-2020年,空间上表现出整体稳定而局部变化剧烈的特点,以退耕还林还草和林地向草地转换为主,耕地面积在过去20年共减少了386.62 km²。（2）景观多样性与均匀度上升,景观蔓延度下降。林地的最大斑块面积比例下降而草地上升,多数用地的斑块密度上升而集聚度下降,土地利用结构整体优化,但破碎化趋势明显,尤其是林地、耕地和草地。此外,建设用地呈连片化扩张。（3）景观生态安全水平明显提升,一般安全及以上安全区面积占比由2000年的62.35%上升到2020年的98.11%。在石漠化治理和生态保护的推动下,南部的生态安全水平大幅提高,推动空间格局从"北高南低"逐步转向"南北相对均衡"。景观生态安全水平的空间集聚性明显,高-高值集聚区主要在北部而低-低值集聚区主要在南部,需进一步推动北部生态保护以保障其生态屏障功能的发挥,并加强南部生态修复来提升其生态安全水平。此外,需持续推进石漠化治理并合理调控当地经济发展与生态保护间的关系,来维持生态安全水平的长期稳定。     

内蒙古大兴安岭林草交错带景观动态分析

为加强对林草交错带生态系统的科学管理,进一步促林草资源保护与合理利用,迫切需要摸清交错带景观本底并分析其时空动态演化趋势。以大兴安岭林草交错带为研究对象,选取2000、2010年Landsat 5 TM影像和2018年Landsat 8 OLI影像,利用面向对象的决策树分类算法建立3期土地利用数据集,据此分析土地利用动态变化与景观格局演变特征,然后利用状态转换模拟模型STSM模拟研究区2025年的土地利用数据。结果表明：（1）2010年林地、草地、耕地、湿地、人工表面、盐碱地及荒漠和过火区面积占比分别为46.93%、31.66%、5.02%、13.73%、1.08%、1.55%和0.04%;2018年分别为46.89%、31.69%、4.99%、13.72%、1.15%、1.54%和0.02%。（2）景观尺度上,2010-2018年间林地面积减少43.55 km²,破碎化程度加剧、景观完整性降低、景观构成愈发复杂;草地面积增加38.11 km²,其景观完整性升高。（3）在现行趋势下,预测2025年研究区林地、草地、人工表面和过火区面积分别增加92.27、183.21、66.2 km²和10.25 km²;耕地、湿地和盐碱地及荒漠面积分别减少184.2、2.89 km²和164.84 km²。林火频发是导致研究区林地面积减少的主因,模拟的过火区面积增加提醒森林管理部门要严控林区用火风险并增强火灾扑救能力建设。后期"天然林保护"工程和"退牧还草"政策的实施是生态环境改善的主因。在制定区域发展战略时,需要充分平衡农业生产与城市扩张之间的竞争性,满足区域耕地红线的基本要求。     

三峡库区秭归县景观格局变化及模拟预测

基于1987和2002年秭归县TM影像,采用景观指数的研究方法,分析了1987—2002年间秭归县各景观类型的变化情况,并运用马尔柯夫模型对未来50年研究区的景观格局进行了模拟预测.结果表明：1987—2002年间,秭归县景观格局发生较大变化;不同景观类型面积的分配趋于均衡,疏林地面积大幅增加,旱田和灌木林地面积明显下降,景观总体的平均形状指数下降,表现为各景观集中连片化分布,且形状趋于简单,人为干扰的影响较明显;总体上,该区景观多样性和破碎化情况均有不同程度的改善.未来50年,研究区疏林地将呈现出快速增长的趋势,林地的增幅次之,旱田和灌木林地面积将不断下降,其他景观的变化幅度不大.该区景观格局变化的驱动力主要为县城搬迁和林业政策.     

基于地形梯度的岩溶槽谷土地利用变化特征

揭示岩溶槽谷土地利用变化特征,为地区退耕还林和生态保护提供参考。以印江、思南、石阡等5县区为研究区,选取DEM数据和土地利用数据,探究岩溶槽谷土地利用时空分异特征和地形分异特征。结果表明:(1)2000—2018年间,研究区土地利用类型以耕地、林地及草地为主,水域及建设用地其次,其中林地面积分布最多。(2)2000—2018年间,研究区耕地和草地面积有所减少,林地、水域与建设用地面积有所增加,其中建设用地面积增长迅速。(3)2000—2018年间,研究区耕地、林地峰值分布在海拔700—900 m,草地峰值分布在500—700 m或700—900 m;2018年水域和建设用地峰值分别为500—700 m、700—900 m。(4)各土地利用类型在0o—25o地区均有分布, 25o以上地区以林地为主,耕地及草地次之,建设用地主要分布在25o以下。(5)2000—2018年间,研究区耕地、林地及草地在半阴坡和半阳坡分布较多;2018年建设用地在阳坡分布最多。文章结果可为地区生态保护、土地政策制定、武陵山生态脱贫等提供实际借鉴和理论参考。     

中国集中连片特困区退耕还林还草生态效应评估

集中连片特困地区作为我国生态环境脆弱区是退耕还林还草的主战场,其退耕成效直接反映了退耕还林还草工程的整体实施效果,为新征程中巩固和拓展退耕还林还草成果提供经验镜鉴。以《中国农村扶贫开发纲要(2011-2020年)》文件明确的14个集中连片特困地区作为研究区域,基于2000-2020年生态系统年总初级生产力(AGPP)数据集和归一化植被指数(NDVI)数据集,对比分析集中连片特困区的退耕区和未退耕区AGPP和NDVI的年际变化差异,以此来评估集中连片特困地区实施退耕还林还草工程的生态效应。研究发现:(1)2000-2020年,集中连片特困区退耕还林还草面积为178554km²,占2000年耕地总面积的44.71%;(2)研究期内,退耕区与未退耕区AGPP和NDVI整体表现出增长趋势,其中退耕区AGPP和NDVI呈现极显著和显著上升趋势的面积分别占总面积的69.07%和86.51%,未退耕区的占比分别为65.88%和72.61%,且退耕区AGPP和NDVI的年均值和相对变化率均高于未退耕区;(3)2000-2020年整个区域、退耕区以及未退耕区AGPP和NDVI年际变化趋势大体一致,均表现出线性递增态势,且退耕区AGPP和NDVI的增长始终高于整个集中连片特困区和未退耕区。因此,研究通过探讨原集中连片特困区退耕还林还草对AGPP和NDVI的影响,为进一步调整和优化退耕还林还草政策提供了参考依据。     

太湖流域景观空间格局动态演变

基于2000、2010和2015年的土地利用数据集,利用景观格局指数、动态变化模型、景观转移矩阵及CLUE-S模型预测的研究方法,对太湖流域景观空间格局动态演变进行分析.结果表明: 2000—2015年间,流域景观类型始终以耕地、建设用地为主,景观破碎化程度加强,分布呈现均匀趋势.从动态转移变化来看,耕地和建设用地变化显著,分别以2.1%和8.4%的速度减少和增加了6761和6615.33 km²;由景观转移可见,耕地减少部分主要转变为建设用地,有7866.30 km²的耕地转变成建设用地,占耕地变化量的91.6%,对建设用地增加的贡献率达到96.5%.各县市的耕地、建设用地变化趋势与整个太湖流域相同,其中,上海市中心城区、浦东新区、临安市、宝山区、闵行区、嘉定区和常州市的耕地和建设用地面积变化尤为突出.结合总量变化与CLUE-S模型模拟2030年景观格局动态演变表明,自然发展情景下耕地和建设用地的变化幅度最大;在生态保护情景下草地面积猛增,动态度达到54.5%;在耕地保护情景下耕地和建设用地的变化幅度骤减.     

喀斯特断陷盆地景观生态风险演变及其地形分异

景观生态风险评价是构建区域生态安全格局的关键途径。以喀斯特断陷盆地为研究对象,从自然、社会、景观格局三个维度选取11个评价因子构建景观生态风险评价指标体系,通过空间主成分分析的方法评价研究区2000—2020年的景观生态风险时空演变格局,并基于地形位指数系统揭示喀斯特断陷盆地景观生态风险与地形的关系。结果表明：(1)2000—2020年,喀斯特断陷盆地的景观生态风险水平整体呈下降趋势,生态环境整体好转。(2)景观生态风险的变化呈现出较强的时空异质性,南部更甚。2000和2005年,研究区高、较高景观生态风险区主要分布于研究区北部和南部部分地区;2010年及其以后,高风险区面积显著减少,低风险区面积显著增加,但南部个别区县的风险水平未明显改善。(3)20年间,除建设用地外,不同土地利用类型的生态风险水平均显著降低。到2020年,耕地、林地、草地均主要分布在风险水平较低的区域,而建设用地在高风险区的面积仍高达43.43%。(4)景观生态风险在不同地形位梯度的变化随时间推移有显著差异。研究初期,各风险区对地形的选择性较强,低、较低风险区在中、低地形位区间的分布优势较强,高风险区倾向分布在高地...     

川滇生态屏障区景观生态风险评价及影响因素

探究重点生态功能区景观生态风险时空演变特征,揭示人类活动对景观生态风险恶化的潜在影响,对防范和化解景观生态风险、促进区域可持续发展具有重要意义。以2000、2010、2020年土地覆被数据为基础,运用ArcGIS 10.8和Fragstats 4.2等软件,基于景观格局指数和脆弱度指数构建景观生态风险评价模型,借助空间分析方法,揭示川滇生态屏障区景观生态风险时空演变特征,采用地理探测器测度不同区域范围的自然和社会经济因素对景观生态风险的影响。结果表明: 2000—2020年间,研究区人造地表、水体、灌木地面积总体呈上升趋势,林地、耕地、草地、湿地、裸地、冰川永久积雪面积总体呈下降趋势,景观类型转移以林地、草地、耕地间转移为主,其中,耕地转人造地表最显著;景观生态风险平均值有所下降,景观生态风险等级分布与景观类型变化及转移特征较为一致;研究区整体上以低生态风险、较低生态风险和较高生态风险等级为主;景观生态风险的时空演化特征总体受高程、降水等自然因素影响,经济社会及区域可达性对局部风险恶化区的影响较为突出。     

2000-2030年深港景观格局演变时空分异与趋势对比分析

自然气候条件相近但社会经济制度差异显著的深圳与香港为我国制度探索与经济建设提供了重要窗口,两地的景观格局演变规律与发展趋势将深刻影响粤港澳大湾区的生态文明建设进程。以深港两地三期历史土地覆被数据为依据,应用CA-Markov模型预测了2030年景观类型,采用地学信息图谱、景观格局指数等方法对比了深港景观格局的时空分异特征,并通过地理探测器模型、logistic回归模型等方法,探讨了深圳与香港景观格局变化的驱动机制的异同。结果表明：（1）研究期内,深港两地景观格局变化显著,各景观类型之间互相转移频繁。深圳人造地表景观面积将持续增加,而香港则呈现先减少后增加的趋势;（2）深港两地的优势景观类型仍然是人造地表与林地。两地景观形状将趋于简单,相比于香港,深圳景观在呈现较高多样性的同时具有更为破碎化的特点;（3）夜间灯光所表征的经济发展水平对两地人造地表的扩张影响很大。在政策规划、社会经济水平、自然地理条件等多种因素的综合作用下,两地未来景观发展趋同存异。     

江西省生境质量时空演化特征及预测

生境质量关乎区域可持续发展和人类福祉，评估其时空演化特征和预测未来变化对生态文明建设和高质量发展具有重要意义。以江西省为研究区，利用InVEST模型和热点分析方法定量评估2000—2020年生境质量时空演化特征，结合PLUS模型模拟预测2020—2050年土地利用和生境质量变化。结果表明：(1)2000—2020年江西省有林地、灌木林地、疏林地、水田、旱地面积呈减少趋势，减少部分主要位于南昌市等城市边缘，转为城镇用地和其他建设用地。(2)江西省生境质量总体较好，均值呈微幅下降且加速下降的趋势，具有以南昌市等城市为中心、向外辐射提高和中部低、四周高、北部低、南部高的时空分异特点，20年内8.52%的区域生境质量得到改善，44.85%的区域发生退化，退化区域以生境质量低值区域为核心向外辐射。热点分析显示，在乡镇尺度上，生境质量与生境退化度在空间分布上具有相似的集聚特征，但高低值相反。(3)结合PLUS模型预测显示，2020—2050年江西省城镇用地、其他建设用地进一步急剧扩张，时空特征表现为环鄱阳湖扩张圈和萍乡市-宜春市-新余市-南昌市-抚州市-鹰潭市-上饶市东西向扩张带，生境质量均值保持...     

基于CA_Markov模型的伊犁河三角洲景观格局预测

在遥感和水文数据的支持下,结合伊犁河三角洲的区域特点,确定了伊犁河三角洲的景观分类系统.通过景观生态学的定量分析和CA_Markov模型模拟方法,系统分析了1975-2 007年伊犁河三角洲景观格局的时空演变特征,并对2020年景观格局的情景进行了模拟与预测.结果表明：在人为间接干扰和自然环境的双重影响下,1975-2007年伊犁河三角洲的景观格局变化具有一定的周期性和不稳定性;对CA_Markov模型的可利用性进行分析与检验,1990-2007年伊犁河三角洲景观变化符合CA_Markov模型应用的条件;2020年,研究区景观的斑块破碎化严重,连通性趋于弱化,与水密切相关的湖泊、沼泽和漫滩的时空变化存在很大的不确定性;分别基于1990-2000年和2000-2007年概率转移矩阵预测的2020年研究区景观格局存在显著的差异性,不同景观类型的差异程度和表现形式各异,原因在于这两个时段自然条件的非一致性和不稳定性以及各景观类型的转移方式和方向不同.     

土地利用模型CLUE-S在辽宁省中部城市群规划中的应用

土地利用模型在分析、模拟和预测景观格局和过程中发挥着重要的作用。本文应用CLUE-S模型以辽宁省中部城市群为例,探讨了该模型在规划中的应用。在分析研究区1988—2004年景观格局和景观变化的驱动力基础上,对CLUE-S模型进行了参数设置。根据研究区的实际情况设置了3个规划预案:历史趋势预案、生态保护预案和城市规划预案,分别从2004年一直模拟到2024年;并将城市规划方案的结果与辽宁中部城市群的规划进行了对比,结果表明,CLUE-S模型模拟结果更符合实际情况,是区域规划有力的技术手段和科学支撑,能够对规划结果进行预测和评价。     

京津冀城市群景观格局变化机制与预测

"城市群"是我国新型城镇化的主体形态,对推进国民经济发展具有重大意义,但其聚集连片的快速扩张模式对资源环境的压力持续增加,已经成为制约未来可持续的瓶颈。以我国经济发展最为活跃,但生态环境问题十分突出的京津冀城市群为例,基于CLUE-S模型,模拟分析了1990—2010年京津冀城市群景观格局的变化特征及其驱动机制,并预测了未来景观格局的变化趋势。结果表明,(1)1990—2010年京津冀城市群景观格局变化显著。其中,人工表面持续增加,耕地明显下降,林地和草地格局的变化也存在明显的时序差异;(2)京津冀城市群景观格局的变化主要受自然和社会经济要素的综合影响,且不同景观类型之间的驱动机制存在明显差异。其中,林地更易在地势较高、坡度较大的西部地区分布,而河流、人工表面等更易在平坦低洼的区域分布;此外,不同景观类型变化的驱动机制存在显著的时序差异,例如,人工表面受地形的影响程度逐步降低,呈现更加离散的分布,且其分布特征由较早时期的向市中心集聚分布发展为逐渐远离市中心并向铁路、高速路周边集聚的趋势;(3)经检验,CLUE-S模型能够较好地动态模拟京津冀城市群的土地覆盖格局的变化特征,模型的Kappa指数达0.84。模拟预测结果显示,未来(2020年)景观格局演变的显著特征是人工表面将持续增加,耕地将继续显著减少。北京、天津、唐山和石家庄等核心城市的景观格局变化将最为显著。     

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。