鄱阳湖流域不同土地覆被碳水利用效率时空变化及其与气候因子的相关性

鄱阳湖流域作为较突出的碳汇功能区,深入掌握不同土地覆被碳素利用率（CUE）和水分利用效率（WUE）的时空分异规律及其对气候因子的响应,对明确气候变化背景下该流域生态功能和碳水循环有重要意义。利用MODIS数据产品,结合流域土地利用和气象监测数据,辅以趋势分析和相关分析等方法研究了2000-2014年鄱阳湖流域不同土地利用类型CUE和WUE的时空变化特征,并探讨了其与降水、气温和日照时数的相关性。结果表明：1）鄱阳湖流域CUE和WUE多年平均值分别为0.458和0.682 gC/kgH₂O,不同土地利用类型的CUE大小依次为草地 > 水田 > 其他林地 > 旱地 > 疏林地 > 灌木林 > 有林地,WUE大小依次为有林地 > 灌木林 > 旱地 > 疏林地 > 水田 > 其他林地 > 草地;2）鄱阳湖流域CUE、WUE在研究时段内均呈微弱下降趋势,各土地利用类型CUE和WUE则表现出较大的年际波动,且年际变化趋势率具有高度的相似性,其中林地各类型下降趋势最大,其次是旱地和水田,草地最小;3）降水是影响鄱阳湖流域土地覆被碳水利用效率变化的关键因素,其他因子与CUE和WUE的相关性均不显著,不同覆被CUE和WUE对气温、降水和日照时数的响应程度存在较大差异。     

晋西北生态脆弱区土地利用动态变化及驱动力

基于遥感和GIS技术,结合相关统计资料,以典型生态脆弱区晋西北为研究对象,利用获取的1980、1990、2000及2010年4期土地利用信息,对该区1980—2010年的土地利用动态变化特征及驱动因素进行分析.结果表明： 1980—2010年,研究区土地利用结构发生了明显变化,耕地面积持续减少,草地和林地面积分别经历了增-减-增和减-增-减的过程,工矿居民地面积持续增加,水域和未利用地面积持续减少.耕地主要流向草地和林地;工矿居民地的增加主要以耕地面积的减少为代价;减少的水域面积转为草地和耕地;未利用地的持续减少则是由于生态工程实施和城市扩张占用所致.2000年之前,研究区总体土地利用变化程度高于后期;单一土地利用动态度的变化,以工矿居民地、未利用地及林地和草地的变化程度较剧烈.驱动力分析表明,人口增加和经济发展共同驱动了区域耕地和工矿居民地的演变;多个林业生态工程的实施是驱动林草面积变化的主要对策因素;干旱化加剧的气候特征是水域面积持续减少及林地恢复较慢的主要驱动因素.     

泛珠江流域土地利用时空变化特征及驱动因子

泛珠江流域是中国改革开放和海上一带一路的“桥头堡”,在国家经济建设中具有重要的战略地位。本研究基于泛珠江流域1990—2015年土地利用数据,结合气候和社会经济指标,利用ArcGIS空间分析和SPSS因子分析等方法,探索泛珠江流域土地利用时空变化特征及其驱动因子。结果表明: 1990—2015年,泛珠江流域土地利用变化明显。其中,水田和有林地面积明显减少,城镇用地和其他建设用地面积急剧增长。在空间上,草地的减少主要发生在流域西北部,耕地的减少集中在流域中部以及沿海地区,城乡、工矿、居民用地的增加主要集中在粤港澳大湾区。其中,变化最为集中的三大典型区域为粤港澳大湾区＞广西中-东南部＞海南岛北部。1990—2000年是流域内土地利用变化最为明显的时期。社会经济和工业的飞速发展,以及居民消费水平的提高是该流域土地利用变化的主要驱动力。     

2000—2015年西南地区土地利用与植被覆盖的时空变化

西南地区是我国重要的生态资源区和生态脆弱区,在国家“绿水青山”战略发展中具有重要地位。本研究基于1 km空间分辨率的土地利用数据集,结合土地利用转移矩阵,定量分析2000—2015年间西南地区土地利用变化特征及其驱动力。并基于MODIS遥感植被指数,利用像元二分模型计算西南地区植被覆盖度,分析归一化植被指数(NDVI)和植被覆盖度的变化规律。结果表明: 研究期间,西南地区的主要地类是林地、农田和草地。建设用地面积增加5874 km²,增长率为55.8%;农田面积减少最多,下降6211 km²,其次是草地,减少2099 km²。2000—2015年间,西南地区建设用地的转入面积最多,主要由农田(贡献率68.2%)、林地(贡献率19.2%)和草地(贡献率13.1%)转化而来,转化的区域多靠近城区。农田的转出面积和转出率分别为7079 km²和2.2%,占所有转出类型面积的46.0%。林地多由草地(贡献率61.8%)转化而来,转化区域多分布在贵州中南部和云南西部等地。全区NDVI和植被覆盖度均呈显著增加趋势,说明研究区整体呈变绿趋势。其中,自然植被和农田的NDVI均显著增长,建设用地扩张地区的NDVI下降,说明自然植被和农田主导了该地区植被变化。通过残差分析发现,气候变化和人类活动对研究区变绿趋势的贡献显著。     

基于MODIS数据的中国三种主要土地类型变化的空间特征分析

人类活动使得土地利用和植被覆盖发生了巨大变化,直接影响着全球气候。本研究通过从2000—2013年对中国三种主要土地利用类型的NDVI变化特征进行了分析,结果表明:(1)14年来,中国三种主要土地利用类型NDVI平均值均有增强的趋势。(2)三种主要土地利用类型中除耕地中的水田,林地中的有林地和草地中的高覆盖草地增长速率不显著外,其他土地类型增长速率均显著。(3)三种土地利用类型均以改善面积大于退化面积,耕地中改善面积占总耕地的64.21%,退化的区域占18.50%;林地改善的区域占总林地的54.21%,退化的区域占20.13%;草地改善的区域占55.53%,退化的区域占18.23%。三种土地类型均有所改善且改善明显的区域主要集中在甘肃以南,陕西以北和东北部分地区。     

赣江流域土地利用方式对河流水质的影响

赣江是鄱阳湖的最大支流,是鄱阳湖水污染物的主要来源,查明流域土地利用方式对赣江水质的影响和鄱阳湖的水环境保护具有重要意义。基于2012年对赣江7个主要支流NH+4-N、TP、CODMn和DO浓度的每月测定结果,通过不同空间尺度和土地类型等级划分,利用相关分析和冗余分析研究土地利用方式对赣江流域河流水质的影响。研究结果表明,子流域的土地利用方式对TP的影响大于缓冲区;对CODMn的影响在丰水期大于缓冲区,在枯水期小于缓冲区;对NH+4-N的影响在丰水期与缓冲区接近,在枯水期小于缓冲区;DO受土地利用方式的影响较小。水田中的丘陵水田是赣江水体TP和丰水期CODMn的主要来源;平原水田是枯水期CODMn的主要来源。居民建设用地中的城镇用地是赣江水体TP、NH+4-N和丰水期CODMn的主要来源,农村用地是CODMn的主要来源。水域中的水库坑塘是赣江水体TP和丰水期NH+4-N、CODMn的主要来源。     

三峡库区近50年间土地利用/覆被变化

基于1955年1∶50 000地形图、1972年MSS图像、1986和2000年TM图像,定量分析了三峡库区土地利用的动态变化过程,并对其驱动力进行了分析.结果表明：1955—2000年间,研究区土地利用结构发生了明显变化,林地、水域和未利用地面积减少,耕地、草地和建设用地面积增加.在1955—1972、1972—1986和1986—2000年3个时段,该区林地面积持续减少,但减幅逐渐变小;草地和耕地面积分别经历了增 减 增和增 增 减的过程;建设用地面积持续增加;水域和未利用地面积持续减少.政策、经济发展和人口增长等因素是研究区土地利用变化的主要影响因子.     

2030年闽三角城市群土地利用变化对生态系统水源涵养服务的影响

生态系统水源涵养服务作为水资源得以持续的基础和保障,正持续遭受着人类活动的干扰和影响,土地利用变化作为主要的方式之一,对水源涵养的影响广泛而且深远。运用InVEST模型模拟了闽三角城市群2015年和2030年的水源涵养情景,发现到2030年闽三角城市群区域内水源涵养量总体会下降0.24×10⁸ m³;对比发现：土地利用变化对水源涵养的影响主要主要表现在变化面积、变化方向、作用强度以及面积补偿作用四个方面。首先面积变化方面,水源涵养量同用地类型的面积大小正相关,但二者的变化量并不正相关;其次变化方向方面,相比变化为城市生态系统和水域生态系统而言,变化为自然生态系统和农业生态系统的土地利用变化更有利于生态系统水源涵养;再次,土地利用变化对水源涵养产生作用的强度由强及弱以此为林地、其他土地、草地、农田、建设用地、水域及滩涂;最后,面积变化后的补偿作用方面,由于不同用地类型水源涵养能力和面积变化量的差异,由农田、林地、草地及其他土地面积下降导致的水源涵养量损失并不能通过建设用地、水域及滩涂用地类型面积的增加得以完全补偿。     

洞庭湖景观格局变化及其对水文调蓄功能的影响

景观格局影响并决定着湿地水文调蓄过程和功能。基于洞庭湖区1980、1990、2000和2005年的景观格局数据和相应4年的水文实测数据,利用灰色关联分析,探讨了洞庭湖景观格局变化对水文调蓄功能的影响及其作用机制。结果表明,洞庭湖区景观格局指数与调蓄功能存在不同程度的相关性,其中调蓄量与最大斑块指数和聚合度指数关联度最大,分别为0.77和0.75,说明景观中的优势斑块大小以及同质斑块间的连通性有利于湖区调蓄能力的增加。泥沙沉积率与斑块数、形状指数、多样性指数和均匀度指数关联度也较大,变化于0.7—0.78之间,说明景观的破碎化程度,多样性,形状复杂度的增大会加大湖区泥沙沉积率。分流比、分沙比与景观格局指数的关联度均较小。景观类型指数与调蓄量的关联度分析表明,水田、林地和水体的最大斑块指数和聚合度指数与调蓄量关联度均较高,说明水田、林地和水体最大斑块面积和聚合度的增大有效增大了湖区调蓄能力。     

2000年来吕梁连片贫困区植被净初级生产力时空变化特征

多年来吕梁连片贫困区实施的生态恢复措施对其生态环境产生了较大影响,为掌握该区域在生态恢复措施实施(2000年)以来植被净初级生产力的变化状况,利用2000—2018年时序的遥感数据和基于光能利用率的CASA模型对其进行了模拟,并分析了导致其变化的主要控制因素,结果显示:(1)2000年以来吕梁连片贫困区NPP整体上升,其中93.46%的区域NPP呈增长状态,6.54%的区域呈减少状态,2010—2015年区域NPP出现下降。(2)受人类活动影响,过去18年来区域土地利用类型变化较为显著,耕地面积缩减,草地面积基本保持稳定,林地与城镇面积增加且城镇面积扩张迅速,不同土地利用下的NPP特征差异显著,耕地NPP年均值增长最为迅速,为5.9 gC m^-2 a^-1,林地最为平稳,为1.32 gC m^-2 a^-1。(3)研究区降水量波动对区域NPP的变化影响显著,未来气候变化中降水量的变化可能对区域NPP产生直接影响。研究结果将为区域生态恢复、精准扶贫及黄河中游地区的经济发展提供重要的理论支撑。     

长三角地区土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响

基于1980—2010年的土地利用数据,估算了各种土地利用类型的生态系统服务价值,分析了长三角30年来生态系统服务价值的时空动态及其对土地利用变化的响应。结果表明,1980—2010年,长三角建设用地面积变化最大,为446.1%,未利用地、耕地、草原、林地、水域的变化分别为285.9%、-31.5%、-76.2%、-5.4%、42.9%;1980—2010年,长三角地区的总生态系统服务价值减少了4.40%,水源涵养、休闲娱乐、废物处理生态系统服务功能价值上升;生态系统服务价值极低区域的面积增加且分布于城市扩张区域,生态系统服务价值中等区域逐年下降且被生态系统服务价值低区域所替代,高生态系统服务价值区域处于增加的趋势而极高区域基本维持不变;常州、湖州、嘉兴、南京、泰州的生态系统服务价值逐年增加,而其他城市的则处于下降趋势。     

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.     

黄土丘陵沟壑区不同植被类型土壤微生物特性

采用熏蒸-提取法、Biolog微平板培养法,研究了定西典型人工乔木林、人工灌木林、农田、撂荒地、天然草地等植被类型下0～20cm土层土壤微生物生物量和土壤微生物群落代谢多样性,并通过通径分析的方法解释了土壤微生物与土壤养分的关系,从土壤微生物的角度对当地典型植被类型做出了评价.结果表明:相对于耕作而言,退耕还林(草)对恢复土壤微生物资源具有积极意义;研究区垄坡荒地、撂荒地和油松林的土壤微生物生物量碳较高,其次为柠条林、苜蓿地、侧柏-山杏和道沿荒地,以小麦和马铃薯农田较低;研究区垄坡荒地、撂荒地、油松林、柠条林和苜蓿地的土壤微生物生物量氮较高,小麦和马铃薯农田较低;具有根瘤固氮菌的植被(柠条和苜蓿)的土壤微生物生物量氮占全氮的比例最高;农田由于长期生物量损耗且补充不足,其土壤微生物的储量和活性均很低,而通过种植人工乔木林、灌木林或弃耕撂荒,土壤微生物数量和活性能恢复到天然草地的水平,且效果随恢复年限的增加而更显著;柠条灌木林通过20a的恢复,其地下微生物数量与50a林龄的油松林相近,其微生物活性和土壤养分利用效率甚至超过了油松林.综合考虑不同立地条件下植被的土壤微生物特性,认为豆科灌木(如柠条)是恢复植被的较好选择.     

喀斯特生态脆弱区桂西北土地变化特征

土地变化(LC)是当前国际全球变化研究的前沿和热点领域,喀斯特生态脆弱区的土地变化是国际LC研究中的薄弱环节.以典型喀斯特区域桂西北为例,通过详实的地面调查,以1985年、1990年和2000年的Landsat TM (ETM)影像为主要数据源,在3S集成技术支撑下,应用单一土地利用动态度、单一土地利用转入率和转出率、综合土地利用动态度、土地利用度以及土地变化空间指数等指标,定量研究了桂西北过去15a来的土地变化特征.研究表明:(1) 研究区的土地类型主要以灌木、林地和稀疏地为主(在各个年份总比例分别为73.72%、74.14%和73.59%),居民建设用地少(3个年份分别为0.37%、0.37%和0.41%),石漠化地和稀疏地比例高(总比例分别为20.44%、22.84%和20.44%);(2) 土地变化剧烈,各地类之间的变化幅度差别较大,旱地、石漠化地和林地等先减后增;水田、稀疏地和草地等先增后减;居民地持续增加型;(3) 受降水量和生态移民影响,区域土地动态度先低后高(分别为63.54%和93.87%),石漠化地先减后增,生态环境向恶化方向发展;(4) 伴随着土地类型转换的伸缩变化,各地类的平均分布高程和坡度也出现相应的变化.     

Do arbuscular mycorrhizal fungi play a role in the ability of rare plant species to colonize abandoned fields?

While some plant species colonize abandoned agricultural fields and dry grasslands with similar frequency (generalists), others are absent or underrepresented in abandoned fields (specialists). We tested if inoculation with dry grassland or abandoned field soil could improve specialist performance in an abandoned field and compared the effects of inoculation in the stage of sown seeds and transplanted seedlings. Arbuscular mycorrhizal fungi from abandoned field had higher root colonization potential. This could explain the higher performance of the sown specialists inoculated with the abandoned field inoculum compared to those inoculated with dry grassland inoculum. This difference disappeared when specialists were transplanted instead of sown. The results do not provide any support for higher performance of specialists inoculated with dry grassland inoculum. Transplantation, however, seems to be an efficient way to introduce specialists into the abandoned fields.     

湘江流域中上游景观格局及其变化

以湘江流域中上游地区1980和2000年景观图为基础,运用ArcGIS9.0与Fragstats,对湘江流域中上游20年间的景观格局及其变化进行了分析。结果表明:20年间,受人类活动影响,水田与林地景观面积减少,斑块数目增加,破碎度增大,旱地和草地的斑块数减少,破碎度下降,研究区景观整体破碎度降低;优势斑块的连通性下降,景观优势类别对景观整体的控制作用减弱;分析研究区不同高程分带的景观格局变化发现,在上游山地区,有较大面积的林地被开垦为旱地,从而加大了该区水土流失的风险。     

Impact of land use on vegetation composition, diversity, and selected soil properties of wetlands in the southern Drakensberg mountains, South Africa

Wetlands provide the ecosystem services of enhancing water quality, attenuating floods, sequestrating carbon and supporting biodiversity. In southern Africa, the pattern and intensity of land use is influenced by whether land tenure is public (state), private (individual ownership), or communal (shared agricultural and grazing resources). The influence of land tenure and its associated use on service provision was compared for communal tenure (grazing, maize production), wildlife conservation, and commercial agriculture (grazing, planted pastures) in the southern Drakensberg. Ordination analyses revealed that oxbow marshes, hill slope seepages and hygrophilous grasslands, the main hydro-geomorphic units, supported distinct plant communities that differed in their response to land use because of wetness or slope. Oxbows, uncultivated because of wetness, were inherently species poor with few exotics. Composition of hill slope seepages, uncultivated because of saturated slopes, varied among tenure types most likely in relation to grazing pressure. Seepages were threatened by the exotic invasive Rubus cuneifolius. Eighty-five percent of hygrophilous grassland had been cultivated by 1953, most of which was subsequently abandoned to secondary grassland. Primary hygrophilous grassland and hill slope seepages were the main repository for indigenous plant diversity, while communal maize fields supported a diverse mixture of mainly exotic species. Soil carbon concentrations decreased from oxbows to pastures, seepages, primary hygrophilous grassland, secondary grassland, and maize on former grassland (7.0, 4.1, 4.0, 3.5, 2.4, and 1.7%, respectively). The pattern for total soil nitrogen and sulphur were the same. Cultivation of hygrophilous grassland was estimated to have reduced soil carbon stocks to 69% of pre-settlement levels by 1953 (∼150 years BP). Stocks then increased by 8% to 2001 following crop abandonment. Cultivation has impaired water quality enhancement and flood attenuation because of greater amounts of bare ground and shorter vegetation. Further improvement of ecosystem services will depend on the influence of socio-economic factors on communal cropping.     

2005-2015年四川省土地利用变化及驱动力分析

以2005、2010、2015年三期四川省土地利用栅格数据为基础,应用ENVI和GIS技术对数据进行预处理,采用土地利用转移矩阵与土地利用动态度模型,并结合四川省土地利用实际情况分析四川省2005-2015年土地利用变化特征,并利用SPSS软件对2005-2015年间统计年鉴上相关的社会经济数据进行因子分析,研究影响四川省土地利用变化的主要驱动力因素并分析其作用机理,为后来的四川省土地利用规划提供参考依据。结果表明：(1)四川省近10年土地利用类型面积变化较为频繁,表现为城乡居民工矿用地大幅度增加,但各类土地占比总量土地面积变化不大。(2)耕地、林地、草地始终为四川省的主要土地利用类型,占比较为均衡且保持性好,耕地处于25%左右,林地和草地始终处于35%左右。而城乡居民工矿用地、水域以及未利用地面积虽有变化但占比始终较小。(3)四川省土地利用存在明显的区域差异,东部土地利用程度高,西部利用程度低。林地和草地大量且长期集中在西部,城乡居民工矿用地则在东部集中,东西分布极不均衡,不利于四川省区域经济均衡发展。(4)影响四川省土地利用变化的主要驱动力因子为常驻人口数和GDP,常驻人口始终保持较大数额且稳步增长,保持劳动力人口数量的同时带来社会经济快速发展的结果,从而促使土地利用结构不断发生变化。     

人类活动对资源型城市生态系统服务价值的影响——以鄂尔多斯为例

资源型城市通过资源开采驱动城市快速发展,同时通过生态恢复维持生态系统稳定。探究典型人类活动对资源型城市生态系统服务的消极和积极影响对于可持续城市建设具有重要意义。以鄂尔多斯市为例,基于1990-2018年土地利用/覆盖、NDVI等数据,修订了生态系统服务价值计算方法,量化了区域生态系统服务价值的时空格局,进而评估了人类活动过程对生态系统服务的影响。研究结果表明,研究时段内鄂尔多斯市城镇建设用地、林地和草地面积总体增加,耕地及未利用土地面积减少。区域生态系统服务总价值总体呈上升趋势,从1990年的2312.24亿元上升至2018年的2421.38亿元,增加了4.72%。2000年以后鄂尔多斯市退耕还林、未利用地植被恢复等措施使得生态系统服务价值增加了113.53亿元,同期城镇建设用地扩展占用生态生产用地导致生态系统服务价值减少了91.36亿元,生态建设的积极影响大于城镇建设用地扩展的消极影响。     

秦岭地区林地与草地景观格局变化及其驱动因素

以1980—2015年土地利用数据集为数据源,利用GIS空间分析、景观格局指数和主成分分析法,研究了秦岭地区林地与草地景观格局时空变化特征,并探讨其演化的驱动因素。结果表明:(1)林地和草地是秦岭地区主要景观类型,约占研究区总面积的72%,其中有林地为优势景观类型,其次为高覆盖度草地和中覆盖度草地,其他林地和低覆盖度草地分布面积相对较少。(2)35年来,林地和草地总面积整体呈减少趋势,净减少了309.44km~2,其中草地减少占主导地位;空间变化上,损失严重的区域主要分布于以西安市为中心的周边区域,主要向建设用地和耕地转移。(3)林地和草地景观破碎化程度逐渐增加,连通性降低,景观异质性增强且景观形状更为复杂,草地较林地变化明显;空间分布上,林地和草地景观格局指数空间分布特征明显,在地形因子作用下呈现一定的地形梯度性,尤其与海拔的相关性最好。(4)人为活动干扰是影响秦岭地区林地和草地景观格局变化的主要驱动因素,气候因素次之,同时国家宏观政策起着重要的导向作用。减缓人为活动对秦岭地区的过度影响,维护林地和草地的平衡性及完整性,是实现该区生态系统科学管理和资源的可持续利用的关键。