小城镇土地利用变化的生态效应分析

采用系统生态学方法,尤其是应用了Simpson生物多样性指数法,前后相隔10年为时间跨度,对小城镇发展典型地区浙江省绍兴县某镇土地利用变化导致的生态效应进行了初步定量分析与研究.结果表明,由于土地使用功能的改变,导致了以绿色植物为计数的Simpson指数增加近2倍,而以土壤微生物为参照的工业和居住用地的Simpson指数均高于农业用地,反映该小城镇发展过程中生物多样性明显降低,并出现了局部气候的恶化(表现为镇区内年平均气温上升,而年平均相对湿度下降)等不良生态效应.     

区域生态服务价值对土地利用变化的响应——以重庆市沙坪坝区为例

土地利用通过生态进程与服务间的相互作用影响生态系统提供的产品与服务.本研究以重庆市沙坪坝区为例,采用GIS与实地调查,运用Costanza等提出的生态服务价值系数,结合敏感度分析,探讨了区域生态服务价值对土地利用变化的响应.结果表明,重庆市沙坪坝区在1992～2002年间生态服务价值从1.74×10⁷ ＄降低到1.68×10⁷ ＄,净损失5.40×10⁵ ＄,平均土地净损失生态服务价值13.62＄·hm^-2;赋予各种土地利用类型生态服务价值系数的大小对区域总的生态服务价值变化影响不明显,其变化趋于相对稳定;耕地、林地和园地生物量生态服务价值系数总和接近于区域真实值,水域生态服务价值系数偏大,调整30%为每年5 667＄·hm^-2,更接近于真实值;运用现状数据库、变更数据库和Costanza模型估算区域土地利用变化导致生态服务价值变化切实可行,可为区域土地利用效益评价及土地利用规划提供借鉴.     

鄱阳湖区土地利用的生态效应

在构建鄱阳湖区土地利用地理数据库的基础上,利用区域生态质量指数与土地利用变化生态贡献率对鄱阳湖区土地利用生态效应进行了定量研究.结果表明,鄱阳湖区1990年区域生态质量指数平均值为7.60,2002年为7.62,总体生态质量介于灌木林地、疏林地等土地利用类型之间.1990-2002年鄱阳湖区区域生态质量指数上升的主要动力为水库坑塘、有林地和疏林地的扩大;生态质量指数下降的主要动力依次为水田、中覆盖度草地的减少.在土地利用转移贡献率上,水田转为有林地、旱地转为有林地、水田转为疏林地、水田转为水库坑塘的生态贡献率之和达52.96%,为主导土地利用的正向转移类型.有林地转为水田、有林地转为旱地、水田转为农村居民点的生态贡献率之和达39.89%,为主导土地利用的反向转移类型.     

资源型城市土地利用变化的景观过程响应——以黑龙江省大庆市为例

土地利用与土地覆盖变化直接或间接地改变着景观生态系统的结构和功能,进而影响地表各种景观过程。地表景观过程的改变,必然对人类赖以生存的生态环境产生程度不同的影响。黑龙江省大庆市作为典型的资源型城市(以石油、草场和耕地资源发展起来),是人地关系作用最强烈的区域之一,也是土地利用发生急剧变化且具有特色的区域。揭示该区域土地利用的时空变化特征和变化规律,探讨土地利用变化的景观生态趋势及对生态环境的可能影响等,对于资源型城市生态环境改善,产业结构调整及实现资源型城市可持续发展尤为重要。为此,基于大庆市1978,1988,1992,1996,2001年5个时段的MSS和TM影像,获取20余年不同时期的土地利用信息,以GIS技术为数据集成分析平台,计算土地利用转移概率矩阵,景观格局指数和主要景观组分的转移过程贡献率,以期从景观格局的角度定量刻画区域景观过程对土地利用变化的响应。结果表明,区域内耕地不断增加,草地持续减少,建设用地和林地逐渐扩大,而湿地则一直大幅度减少;耕地和草地是区域的主要景观类型,但二者的景观动态及过程却不相同,耕地的景观过程表现为空间集中性加强,而草地的破碎化程度加强,景观组分间的转移过程频繁,景观不稳定;对维持当地生态系统稳定起重要作用的湿地景观,其破碎化过程最为明显且面积和平均斑块面积都在迅速减少,这种景观过程将对当地生态环境变化造成负面影响。草地退化,湿地萎缩和功能减退,沙化和盐碱化日趋严重等生态过程,是土地利用变化的景观生态过程响应,恢复与建设生态脆弱的资源型城市的景观生态系统,须对景观尺度上的土地利用方式进行合理的调控,而这一调控的有效途径在于政策、体制的调整和观念的变化。     

厦门市土地利用变化下的生态敏感性

当前,城市化与全球变化背景叠加,海岸带生态系统发生了巨大的变化,沿海城市在全球变化下的脆弱性、敏感性与适应能力等问题已经成为政府和科学界关注的重要问题.土地利用变化是导致生态系统敏感性的重要因素之一.以厦门市作为沿海城市的典型代表,对近20 a土地利用变化下的生态敏感性进行系统研究.分析了城市建设用地扩张、围填海等主要土地利用活动对生态敏感性的影响机制;其次建立土地利用变化下的生态敏感性指数,并分析其变化过程;最后通过ArcGIS图层叠加计算功能,获得生态敏感性空间分布状况.结果表明:1987-2007年厦门市城市建设用地面积由1987年的67.48 km2,增加为2007年的308.21 km2,扩张了4.57倍,主要为蚕食农业用地和林地而来;海岸线长度由1987年的290.19 km,增加为1992年的343.23 km,而后减小为2007年的299.93 km,围垦养殖活动使得岸线变得曲折,填海造地活动导致岸线变得平滑.厦门市土地利用强度由1987年的2.44逐年增加为2007年的2.52,生态系统服务价值总体呈现减小的趋势,由1987年的7.39×109元减少到2007年的7.02× 109元,土地利用强度与生态系统服务价值呈现负相关关系.土地利用变化下的生态敏感性指数由1992年的1.50增加为1997年的4.94,而后减小为2002年的4.12,再增加为2007年的4.47.整体而言,近20a来厦门市生态系统对土地利用变化的敏感性灵敏响应程度不很剧烈,生态敏感性高的区域主要位于沿海区域.     

基于土地利用变化的生态系统服务价值及其改善效果研究——以内蒙古自治区为例

以内蒙古自治区为例,基于土地利用与生态系统服务价值(ESV)的关系,提出将生态改善效果纳入生态服务功能综合评价的分级方法,并分析生态服务功能的空间分布格局,揭示生态改善与生态系统服务价值的对应关系。结果表明:(1)2015年研究区ESV为1.87万亿元,区域整体生态环境质量水平提升;(2)研究区的生态改善具有空间分异特征,高ESV改善区仅集中于大兴安岭等高生态价值区,其余地区生态改善不明显,甚至呈恶化趋势,造成地区间差距不断扩大;(3)生态系统服务的提供程度与生态改善效果具有高关联性,依据各功能和生态改善水平可将研究区划分为北部大兴安岭核心区、中部高覆盖草原区两类高值区,以及西部沙地区、南部沿黄河地区和东部科尔沁地区三类低值区。生态管控措施应综合生态服务功能与生态改善效果的匹配程度,以达到减小区域ESV差距、促进生态环境协调发展的目的。     

基于3S的呼和浩特市土地利用变化及其生态效应

在3S技术及相关模型支持下,对呼和浩特市1987—2004年土地利用变化及其生态效应进行了研究。结果表明,草地和耕地是呼和浩特市的主要土地利用类型。研究期间耕地和建设用地面积有所增加,其他土地利用类型面积有不同程度的减少。耕地的拓展及植被的恢复是研究区土地利用方式改变的两大主要方向。1987—2004年,呼和浩特市生态环境综合指数由0.401增加到0.408,生态环境质量有所改善。造林种草是改善生态环境质量最主要的驱动因子,其贡献率为25.30%。拓展耕地是恶化生态环境最主要的驱动因子,其贡献率为20.50%。研究区生态环境质量变化的空间差异显著,清水河县生态环境改善速度最快,主要驱动因子为退耕还林还草,其贡献率达57.89%。武川县生态环境恶化速度最快,主要驱动因子为耕地拓展,其贡献率为62.15%。     

基于土地利用变化的典型喀斯特流域生态风险评估——以漓江流域为例

以漓江流域为研究对象,利用1973、1986、2000和2013年4期遥感影像,提取土地利用数据,构建生态风险指数,借助“3S”技术,分析漓江流域生态风险时空演化特征.结果表明: 1973—2013年,漓江流域土地利用结构处于相对合理状态,并不断优化;研究区生态风险一直处于较低水平,以低和较低生态风险为主,但高生态风险区域扩张迅速;生态风险空间分布整体格局基本稳定,呈现明显的圈层结构,以兴安县城—灵川县城—桂林市区—阳朔县城为轴向外风险程度逐渐降低,低生态风险区主要集中分布在流域北部以及中东部的自然山林地带,高生态风险区主要分布在桂林市区;生态风险分布具有明显的坡度、高程差异,表现出随坡度和高程增加生态风险逐渐下降的分布特点;研究期内,低级别向高级别生态风险转化的面积不断下降,反向转化的面积持续增加,流域生态风险整体上呈加速下降趋势.     

都市生态旅游区土地利用碎片化对生态系统服务价值的影响——以武汉东湖生态旅游区为例

都市生态旅游区是都市生态系统重要的组成部分,聚焦其土地利用碎片化对区域生态系统服务价值的影响,有助于促进都市生态旅游区的保护与合理开发,维护都市生态系统服务的稳定。结合RS、GIS技术量化评估2000—2015年武汉东湖生态旅游区土地生态系统服务价值,并通过景观格局指数测定土地利用碎片化程度,进而理清土地利用和生态系统服务价值的时空演化趋势,最后剖析土地利用碎片化对生态系统服务价值的影响。结果表明:(1)2000—2015年,主要地类向建设用地转换量较大;土地景观明显碎片化趋势,斑块密度由1.67升至1.96,景观多样性指数则由1.59增至1.71。(2)15年间,土地生态系统整体及各项服务价值均呈逐年下降趋势,总价值减少6248.81万元,水域占总体服务价值的80%左右。(3)草地和耕地的面积变化与部分调节性和供给性功能的价值变化呈显著正相关,水域的面积变化对部分支持性和文化性功能的价值和总体价值的下降具有显著推动作用;区域景观斑块密度指数、景观多样性指数和林地、水域的破碎度指数变化与部分支持性和文化性功能的价值变化存在显著相关;水域的碎片化成为东湖观光游憩等文化性功能的价值及生态系统服务总价值下降的关键因素。     

城市土地利用的生态服务功效评价方法——以常州市为例

生态服务功能的产出是生态服务功效,分为正功效和负功效.快速城市化进程严重影响了土地的生态服务功能,导致城市人居生态环境的日益恶化,自然生态系统服务负功效逐渐增加.常州是我国东部沿海快速城市化的典型代表,城市化占用生态用地由此产生了一系列生态环境问题.在GIS和RS技术的支持下,采用网格分析法和复合生态评价的方法,建立了复合生态服务功效的空间评价指标体系,从正负生态功效两方面评价了当前土地利用的复合生态功效.结果表明当前常州市的土地复合生态服务功效64.5％为正功效,35.5％的土地生态服务为负功效.按照当前的城市发展思路,新的土地利用规划将进一步导致自然生态服务正功效的衰退.该研究为城市土地利用规划管理提供了科学思路与决策依据.     

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．     

内蒙古土地利用变化对生态系统防风固沙功能的影响

土壤风蚀是内蒙古的严重环境问题之一。在对内蒙古2000年到2010年的土地利用变化特征进行分析的基础上,分析了内蒙古土地利用变化的主要特征,以RWEQ模型估算了内蒙古2000年和2010年的固沙物质量,采用空间统计分析评估了固沙功能对土地利用变化的响应,结果表明:(1)2000—2010年土地利用变化以城镇高速发展、草地和湿地面积锐减、林地灌丛有所恢复以及荒漠环境改善为主要特征。(2)2000—2010的十年间内蒙古固沙物质总量增长了17.75%,草地总面积虽有所降低,但是部分区域草地覆盖度的上升增强了草地固沙能力,而林地的固沙物质量则由于农田、草地改为林地的短期内地表保护力的下降而有所降低。(3)十年间农田退耕还草、荒漠环境的改善、草地质量提高等土地利用变化方式有益于生态环境质量的提高,使生态防风固沙功能得以增强,造成固沙物质量提高了约0.25亿t。(4)农田开垦、城镇发展、荒漠化发展、湿地萎缩以及草地的退化等土地利用变化会使生态环境质量降低,生态系统防风固沙功能下降,累计造成的固沙物质量的减少总量约为0.19亿t。从十年间综合来看,内蒙古的土地利用变化对区域固沙功能有一定的增强作用,但是尚存在城镇发展过快、草地湿地转化压力过大、草地退化、荒漠化对固沙功能的弱化问题,需要在今后的土地利用规划和管理工作中予以改进以进一步增强区域固沙功能,构建北方地区生态安全屏障。     

黄土丘陵沟壑区典型流域土地利用/土地覆被变化水文动态响应

以黄土高原第三副区桥子东、西沟流域为例,分析了土地利用／土地覆被变化的水文动态响应。研究结果表明：土地利用／土地覆被对年径流有显著影响,治理流域较未治理流域在丰水年、平水年和枯水年的径流系数分别减少约50％、85％和90％;流域土地利用后期（1995～2004年）较前期（1986～1994年）多年平均径流系数下降73．6％,且随降雨增多,土地利用与植被变化对径流的响应增强。土地利用／土地覆被变化对径流量的影响具有季节性特征,治理与非治理流域多年平均最大月径流系数减少时期与流域最大地表覆盖期具有一致性,即5月份径流系数减少值最大;同一降水条件下流域两期土地利用的产流量仅在生长季具有明显的差异。流域洪水径流量与场降雨量和30min最大雨强有较好的相关关系,场降雨量与30min雨强对治理流域洪水流量的影响要强于非治理流域;暴雨在达到一定强度后,对比流域的洪峰流量差异减小,即森林植被对洪水的影响减弱。经洪水频率分析,认为流域前后两期土地利用若具有相同频率的降雨强度,则一定频率范围内洪峰流量对土地利用与植被变化产生明显响应。     

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。     

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.     

土地利用/覆被变化扎龙湿地蒸散发量及生态需水量的遥感估算

地表蒸散发量是影响湿地水热平衡的主要因素,也是水分损失的主要途径,对湿地生态需水量的合理确定和水资源的有效管理具有重要意义。借助遥感和GIS技术,利用2002、2010、2016年34景Landsat影像,基于时序NDVI数据对湿地下垫面物候特征的定量表征,准确获取了扎龙湿地保护区3个时期土地利用/覆被的动态变化信息。选用物理基础较好且应用广泛的SEBAL模型,估算了湿地的瞬时蒸散发量,并结合站点气象数据,实现了湿地蒸散发量在时间尺度上的扩展,分别得到日、月、年尺度的湿地蒸散发量,深入探究了扎龙湿地蒸散发的时空分布特征;最后从湿地湖泡需水量、植物需水量及生物栖息地需水量3个方面,定量估算出扎龙湿地3个时期的现状生态需水量。研究发现：扎龙湿地的土地覆被类型主要以芦苇沼泽、草地和耕地为主,其中芦苇沼泽分布占绝对优势,且2002-2016年持续增加了205.82 km²;草地、耕地呈持续减少态势,分别减少了119.35 km²和95.96km²,表明2002-2016年扎龙湿地生态系统呈恢复态势;湿地保护区蒸散发量年内均大致呈单峰型分布,符合夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季的规律,在年际上呈现明显的递增趋势,年蒸散发量由2002年的518.87mm增加到2016年的625.98mm,增加了20.64%。为满足湿地内的生态消耗,总体上2002-2016年湿地的生态需水量也相应的增加,保护区适宜生态需水量的变动范围为5.40亿-7.08亿m³,可以维持湿地湖泊、植被、动植物栖息地的健康态势。维持核心区健康状态的最小生态需水量变化范围为2.71亿-3.32亿m³。随着遥感数据时空分辨率的提高,基于蒸散发量反演的湿地生态需水量估算将更加实用和准确,为湿地保护区制定科学合理的补水方案提供有效的技术支撑。     

土地利用与土地覆盖变化对生态系统的影响

随着人口的增长和人类社会的发展, 土地利用与土地覆盖变化已经是不可避免。土地利用与土地覆盖变化不仅对生态系统的要素、结构和功能产生深远的影响, 也会对全球变化产生反馈作用。针对土地利用与土地覆盖变化的过程、驱动机制以及在各个方面可能产生的生态环境效应的科学研究已经全面开展。该文综述了土地利用与土地覆盖变化对气候、土壤、生物地球化学循环、生物多样性以及区域生态环境等影响方面的研究进展, 并提出了相关研究的前沿方向展望。随着新技术的不断发展, 学者们将更多地侧重预测未来全球变化背景下的土地利用与土地覆盖变化趋势、合理性以及适应性, 为可持续发展提供基础资料和理论依据。     

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。     

云南省维西县塔城镇土地利用/地表覆盖及其空间格局变化研究

利用遥感和地理信息系统,结合野外实地参与式调查,从土地利用类型和空间格局角度,对滇西北维西县塔城镇1990和1999年的土地利用变化进行综合分析。结果表明,塔城镇10年间土地利用类型和空间结构变化较小,仍以有林地为主。但高覆盖度林地、中覆盖度林地和低覆盖度林地的结构发生了变化,低覆盖度林地从9．93％增加到18．30％,增加8．37％;高覆盖度林地减少5．35％;中覆盖度林地减少5．15％,森林植被质量下降。土地利用／地表覆盖景观变化最大的区域在海拔3400m以上的塔城镇的东南角和西南角。景观多样性、优势度降低,景观破碎化程度加深,严重影响该地区滇金丝猴的栖息地。     

The role of protected areas in land use/land cover change and the carbon cycle in the conterminous United States

Protected areas (PAs) cover about 22% of the conterminous United States. Understanding their role on historical land use and land cover change (LULCC) and on the carbon cycle is essential to provide guidance for environmental policies. In this study, we compiled historical LULCC and PAs data to explore these interactions within the terrestrial ecosystem model (TEM). We found that intensive LULCC occurred in the conterminous United States from 1700 to 2005. More than 3 million km² of forest, grassland and shrublands were converted into agricultural lands, which caused 10,607 Tg C release from land ecosystems to atmosphere. PAs had experienced little LULCC as they were generally established in the 20th century after most of the agricultural expansion had occurred. PAs initially acted as a carbon source due to land use legacies, but their accumulated carbon budget switched to a carbon sink in the 1960s, sequestering an estimated 1,642 Tg C over 1700–2005, or 13.4% of carbon losses in non‐PAs. We also find that PAs maintain larger carbon stocks and continue sequestering carbon in recent years (2001–2005), but at a lower rate due to increased heterotrophic respiration as well as lower productivity associated to aging ecosystems. It is essential to continue efforts to maintain resilient, biodiverse ecosystems and avoid large‐scale disturbances that would release large amounts of carbon in PAs.