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。     

滇西北生态脆弱区生态足迹动态变化与预测研究--以云南省丽江纳西族自治县为例

预测研究是生态足迹研究中较为重要的一个研究方向,通过对生态足迹未来发展趋势的拟合,能够有效克服生态足迹计算结果的静态性缺陷,并对区域可持续发展状态的预测、预警和相关政策制定具有实际意义.本文以丽江纳西族自治县为研究对象,运用生态足迹模型,对丽江县1949～2001年共53年的生态足迹进行了计算,在此基础上分析了丽江纳西族自治县不同时期的可持续发展状态,并运用逐步回归分析方法对未来近20年的生态足迹变化进行了模拟分析.结果表明,从1949～2001年,丽江纳西族自治县的人均生态足迹呈整体上升趋势.从0.2938～1.3518 hm2·人-1,人均生态足迹增长近4.6倍,表明在人民生活水平逐渐得到改善的同时,不断增长的消费水平对当地生态环境造成的压力也日益加剧;从不同时期来看,丽江纳西族自治县均处在生态盈余状态,社会经济的发展与生态环境的保护协调程度较好;生态足迹模拟预测结果表明,如保持现有的发展速度,丽江纳西族自治县的人均生态足迹将不断增长,并在2015年超过人均生态承载力,使发展进入不可持续状态.     

干旱区绿洲土地利用/覆被及景观格局变化特征——以新疆精河县为例

从宏观上运用3S技术,利用1972年MSS、1990年Landsat TM、2001年Landsat ETM+和2005年CBERS 4个时期遥感影像数据,将GIS和景观生态学的数量分析方法相结合,运用ArcGIS以及Fragstats,分析了干旱区绿洲精河县1972～2005年间的土地利用/覆被和景观格局的变化.结果表明:(1)1972～2005年的33a中,精河县LUCC的总体变化趋势是绿洲面积有小幅度扩张,其中人工绿洲面积扩张尤为显著,天然绿洲面积减少.(2)研究区水域面积的变化受艾比湖湖面面积的变化影响较大,变化不显著,但总体上呈缓慢增长的趋势.(3)盐渍地面积的变化经历了先扩张后减小的一个过程.1990年达到最大值,但到2005年面积又有很大程度减少.沙地面积小幅度减小,其他地类的面积始终呈增加趋势.(4)景观在各个研究时段也发生显著变化.总的来说,整个研究区景观的密度持续增大,最大斑块指数先减小后增大,面积加权形状指数减小,形状趋于规则;斑块间的最邻近距离减小.表明1972年时景观中的优势斑块类型的连接性较2005年好,逐渐向具有多种要素的密集格局演变,景观更加破碎.同时不同斑块间的分离度增大,也说明景观破碎化程度加深.从香农多样性指数和香农均度指数的变化可以看出,景观的多样性增加,且均度增强.景观多样性及破碎化程度增加,也反映了土地利用越来越丰富.总之,要实现区域土地资源的可持续发展和景观生态功能的良性发挥,必须注重土地利用格局优化,维护景观生态过程与格局的连续性.     

河西走廊土地利用/覆盖变化的景观生态效应——以肃州绿洲为例

近来,在土地利用／覆被变化研究中,都纷纷结合景观格局变化分析模型来研究其空间结构变化趋势及其生态效应,以期为土地持续利用规划设计提供依据。景观格局及其变化既是各种干扰因素相互作用的结果,又影响着区域的生态过程。运用景观生态学原理,借助GIS技术(Arc GIS8．1)和Fragstas 3．3软件,基于1988、2000年Landsat5的4、3、2(RGB)波段合成影像解译结果,对河西走廊中西段肃州绿洲LUCC及其景观生态效应进行了研究。结果表明：(1)受自然地理要素的影响,景观类型空间分布表现出明显的区域差异。耕地主要分布于水系两岸和河流冲积扇;草地主要分布于祁连山地及绿洲边缘;林地主要分布于河流两岸、祁连山北坡一带;戈壁、沙漠广泛分布于绿洲之间,景观格局呈现出以戈壁为基质的戈壁、绿洲、沙漠相间分布的态势;(2)各土地利用类型及景观格局指数均发生了重要变化,耕地、水域明显增加,城镇用地和农村居民点也逐步增加,草地、林地和未利用地呈减少趋势,尤其是高覆盖度草地全部消失;(3)斑块破碎化程度在减小,异质性也在减小,但生态环境质量仍在下降,表现为大部分草地、林地被开垦为耕地,降低了绿洲维护生态平衡的能力,加大了干旱绿洲业已超负的水资源载荷;(4)景观中斑块优势度在减小,斑块类型在景观中趋于均匀分布,异质性的减小和均质化发展必然导致景观稳定性的降低;(5)林地和草地边缘效应降低,使其对周围斑块类型的影响相应减小,原有的景观生态功能减弱;相反,水体、盐碱地和裸地边缘效应有所增强,盐碱地和裸地等对景观发展影响的增强则是景观退化的表现。     

疏勒河中游生态服务价值对土地利用变化的响应

利用ArcGIS 9.2和ERDAS 9.1软件平台和生态经济学方法,采用Costanza等生态系统服务价值计算公式,结合中国陆地生态系统服务单位面积价值,探讨了疏勒河中游1990-2010年土地利用和生态系统服务价值变化特征.结果表明:1990-2010年,疏勒河中游土地利用以未利用地、牧草地、耕地为主,三者面积占研究区总面积的98.2％,20年间土地利用整体特征并未发生重大变化;疏勒河中游主要土地利用变化发生在耕地、建设用地和牧草地,土地利用动态度分别为13.6％、8.0％和7.7％;生态系统服务价值总体呈上升趋势,从344.85亿元增加到485.11亿元,牧草地和水域对研究区总体生态系统服务价值的贡献率最大.研究区生态经济的发展已经处于低度协调水平的边缘,需要加强生态环境保护力度.     

生态脆弱区建光伏基地生态敏感性评价及分区研究——以祁连县为例

面向生态脆弱区光伏基地建设需求,构建县域生态敏感性评价模型与分区方法,有助于新能源产业发展和生态环境保护目标\"双实现\"。以青海省祁连县为例,在分析光伏基地建设与运营对周边生态环境影响的基础上,从地形条件、土壤条件、气候条件和生态条件4个维度构建生态敏感性评价模型,并基于SOFM网络模型进行生态敏感性分区。结果显示:(1)在地形、土壤、气候和生态等综合作用下,祁连县生态敏感性指数空间分异明显。总体上看,地形条件指数呈现山区＞平原的空间分布特征;土壤条件指数总体以中高值及以上为主;气候条件指数呈现\"由西北向东南逐渐减弱\"的分布特征;生态条件指数总体以中低值及以下为主。在四者的综合作用下,祁连县生态敏感性指数划分为4个等级,总体呈现\"自西向东减弱,由中部向南北两边减弱\"的空间分布特征。其中,高度、中高、中低和低度敏感区分别占拟建光伏基地区域的26.37%、31.09%、26.06%和16.48%。(2)采用SOFM网络模型将祁连县拟建光伏基地区域分为4个区。其中,祁西高寒荒漠草原生态敏感区应以生态保护和生态修复为主,原则上禁止开展与生态保护无关的建设活动;祁中黑河上游生态恢复区在确保生态系统结构和功能不受影响的前提下,可以适度规划建设一定规模的光伏基地;祁东高寒灌草能源-生态协调区可结合灌丛、草地等资源发展\"光伏+\"生态协调模式;祁南大通河草甸能源-生态优良区是光伏基地的优先选址区域,可依托区域土地资源和生态资源优势,打造\"光伏+\"产业融合链条。研究结果清晰展示了祁连县拟建光伏基地的生态敏感性分布格局,相关方法可为生态脆弱区其他县域拟建光伏基地的生态敏感性评价及分区提供参考。     

基于区域城市化LUCC的人类生态过程定量研究——以上海市区典型城市化样带为例

借鉴流域研究的范例,根据上海市1987年、1995年和2003年3期Landsat5 TM遥感影像记录的土地利用／覆被数据和有关的社会经济统计数据,运用Rs和GIS技术在上海市中心西南城市边缘建立典型城市化样带。采用生态足迹法分析该样带内人类的生态供给与需求;提出一城市化区域人类生态过程的新研究方法,得出城市化过程中区域的人类生态质量指数与波动指数,并根据模型计算出的指数值,对样带区域总体及其中城乡区域在城市化中的人类生态状况进行了动态分析,以尝试对区域城市化中人类生态过程进行定量化研究。     

生态脆弱区农户返贫脆弱性评估及其影响因素——以陇南山区为例

生态脆弱区既是生态环境最敏感区域,也是返贫问题较为集中的区域,返贫脆弱性作为评价农户返贫状况的重要指标,可为生态脆弱区农户的防返贫提供有效借鉴。以地处西秦岭的陇南山区为例,构建农户的返贫脆弱性评价指标体系,并利用微观调查数据,测度农户的返贫脆弱性水平,并利用分位数回归模型揭示其影响因素。结果发现:(1)陇南山区农户返贫脆弱性指数均值为0.103,整体处于中度脆弱水平,等级分布呈\"两头小中间大\"的橄榄形态势。(2)不同类型农户的返贫脆弱性水平存在分化特征,高山区、农业收入占比高、抚养比高的农户返贫脆弱性较高,且农业收入占比高、抚养比高农户的高脆弱群体占比也高。(3)不同抚养比农户的暴露度与适应能力差异最为显著,敏感性水平则在不同生计方式和抚养比农户中差异最大。(4)家庭规模的扩大可显著增强农户的返贫脆弱性,而交通便利度、网络覆盖率、未来生活预期、帮扶措施多样化和政策帮扶强度的提高可有效减缓农户的返贫脆弱性;政策帮扶强度削弱了高度脆弱农户因交通便利度低所致的返贫脆弱性,帮扶措施多样化则减弱了户主受教育水平高所发挥的降脆效果。     

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.     

土地利用/覆被变化对生物栖息地连接度的影响——以巩义地区黄鼬、蒙古兔和黄喉貂为例

土地利用/覆被变化通过改变生物栖息地而对物种分布产生影响。以河南省巩义市为研究区域,选取分布在该区域的哺乳动物黄鼬(Mustela sibirica)、蒙古兔(Lepus tolai)和黄喉貂(Martes flavigula)为目标物种,首先依据其生物特性和生态需求,确定了这3个物种的扩散能力;其次,基于景观连接度原理,分析了1990—2011年研究区土地利用整体变化和各类型变化情况,及其对单一物种和多物种栖息地连接度变化的影响。研究结果表明:(1)土地利用整体变化使得栖息地连接度增加,变化范围为22.22%—45.46%;(2)各土地利用类型变化对栖息地连接度的影响差异显著,连接度的升高和降低与栖息地斑块面积增加和减少密切相关;(3)基于多目标物种栖息地整体连接度空间分布图,确定了研究区目标物种保护的关键区域。     

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。     

新疆焉耆盆地人类活动与气候变化的效应机制

通过对新疆焉耆盆地及其周边近40a(1973—2014)的气候变化趋势检测、LUCC和生物量估算,探讨气候变化和人类活动的生态效应机制,研究区域陆地生态系统演变及其归因。分析结果表明:(1)焉耆盆地山区和平原区降水变化都有明显的突变点,并呈现增加趋势,蒸发量在山区减少,在平原区波动性减少趋势;(2)LUCC分析表明,山区裸地面积减少5.40%,冰川面积减少3.36%,高地植被面积增加8.76%;同时平原区天然绿洲面积增加1.96%,沙漠面积减少1.62%,水域面积减少1.30%,人工绿洲面积增加15.41%,湿地面积增加1.27%;(3)山区陆地生态系统对区域气候变化非常敏感,其中降水变化是决定山区地表植被生存状态和分布的重要因素;(4)人类活动的推动作用和有益气候变化的支撑是绿洲平原区生态系统好转的原因,其中人口急剧增加和社会经济快速发展,导致绿洲平原区生态系统结构及其时空分布的主要因素。焉耆盆地及其周围区域陆地生态系统的演变对气候变化和人类活动有明显的时空尺度效应,其反应程度各不相同。     

吉林西部生态系统服务时空变化特征及其驱动因素

近年来;气候变化和人类干扰活动导致生态系统服务退化;严重限制区域可持续性发展。科学认知生态系统服务变化特征及其驱动机制是制定区域可持续发展和提升生态安全保障政策的基础和前提。本研究以吉林西部为研究区;运用InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs Tools）模型定量评估了近10年（2010—2020年）吉林西部生态系统服务（产水量、土壤保持和生境质量）;分析其时空变化特征;并揭示气候变化和土地利用/覆盖变化（LUCC）及其交互作用对生态系统服务变化的相对影响。结果表明:近10年;(1)在土地管理政策的驱动下;旱地、湿地和未利用地的面积减少;而水田、林地、草地和建设用地的面积呈增长趋势;其中减少的旱地主要转化为水田或林地。(2)近10年吉林西部生态系统服务总体呈增长趋势;且存在显著空间异质性;产水量和土壤保持量分别增加24.2%、51.6%;产水量增幅主要分布于中部和西北部的湿地和水田;土壤保持量增加区域主要位于西部和东北部的湿地和草地;而生境质量总体呈现下降趋势（-4.8%）。(3)近10年;产水量增加主要受气候变化（温度升高、降水增加）的正向影响;土壤保持量增加主要受气候变化及其与LUCC（植被覆盖增加）交互作用的影响;生境质量的下降主要由耕地面积增加和城市扩张等LUCC的负向影响。本研究结果可为吉林西部生态系统服务提升及资源合理利用与配置提供科学依据。     

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。     

黄土高塬沟壑区小流域土地利用变化及其生态效应分析

基于王东沟流域1994和2004年两期土地利用图,通过构建土地利用动态变化模型和区域生态环境指标,定量分析了王东沟流域1994--2004年土地利用时空变化特征,并以生态系统服务功能衡量了土地利用类型和土地利用变化类型的生态效应．结果表明,1994—2004年王东沟流域农地大幅度减少,草地和果园大量增加,林地和非生产地变化不大;变化速度依次为草地〉果园〉非生产地〉农地〉林地;土地利用变化类型多样,农地转出和林地转入是其主要类型;土地利用的空间迁移方向为农地和果园向西北方向迁移（塬区）,林地和草地向东南方向（沟壑区）迁移．1994--2004年土地利用变化带来了良好的生态效益,但不同土地类型和不同土地变化类型的生态效应不同,提高和降低生态系统服务功能的作用并存．农地减少对生态环境产生负面作用,林草和果园的增加改善了生态环境,提高了其生态服务价值;土地利用变化类型中,改善生态环境的主要是转为林地和果园的变化类型,降低生态系统服务功能的主要是林地转出类型和农地转为非生产地类型．     

土地利用/覆被变化与景观服务:评估、制图与模拟

从景观尺度上探讨生态系统服务功能的研究越来越引起国内外学者的重视.相比生态系统尺度,景观尺度是探索人类活动对土地利用/覆被变化影响、探究可持续景观演变机理和过程的最佳尺度.基于对当前国际学界对景观服务研究进展的系统梳理与分析,本文探讨了景观服务的内涵与分类,并对景观服务价值评估、制图与模拟等研究方法进行归纳与分析,并对景观服务的未来研究趋势进行展望.景观服务研究的未来方向应进一步明确景观服务的内涵及其分类体系,不断完善和发展景观服务评估、制图与模型模拟方法,重点开展景观格局-过程-服务-尺度长期综合研究,继续加强景观生态学及景观经济学等理论与方法在景观服务研究领域中的应用.