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.     

20世纪90年代以来中国西南地区土地覆被变化

西南地区是我国重要的生态安全屏障区,也是气候敏感区和生态脆弱区。20世纪90年代以来,西南地区土地覆被发生了巨大变化,对生态环境和生态系统服务功能产生重大影响。基于全国30 m土地覆被数据集,分析了近20 a来西南地区土地覆被格局、变化及驱动因素。同时,基于MODIS-NDVI数据,利用像元二分模型估算了2000—2010年250 m分辨率年最大植被覆盖度,对森林、灌丛和草地的植被覆盖度变化进行分析。结果表明:1)2010年西南地区土地覆被以森林和草地为主,分别占总面积的29.08%和24.11%。2)1990—2010年西南地区森林、湿地和人工表面分别增加1.39%、5.86%和48.57%,灌丛、耕地和裸露地分别减少2.12%、2.88%和0.64%,变化的区域主要集中在生态建设重点区、城市圈、地震灾区、三峡库区、三江源区、青藏高原东南部和云南南部。3)2000—2010年西南地区森林、灌丛和草地植被覆盖度呈增加趋势的面积分别占26.54%、32.53%和28.87%,但汶川地震重灾区、横断山区、云南南部等地的森林及灌丛植被覆盖度下降,青藏高原东南部、川西高原草地退化。近20 a来,尽管气候变化对西南地区的土地覆被有一定影响,但人类活动仍然是导致其变化及时空差异的主要原因。     

不同土地利用方式下赤红壤生物学性状及其与土壤肥力的关系

以我国华南地区典型坡地的赤红壤为对象,研究了不同土地利用方式(新垦旱地、灌木林、桉树林及果园)下土壤微生物性状、酶活性及其与土壤肥力的关系.结果表明: 不同土地利用方式下土壤生物学性质差异极显著.其中,果园土壤的微生物数量和酶活性显著增加;新垦旱地土壤的呼吸速率显著增加,微生物数量、酶活性显著下降;灌木林和桉树林则介于果园和新垦旱地之间,且两者具有高度的相似性.不同土地利用方式下的土壤微生物数量和酶活性与土壤有机碳、大部分养分之间存在显著正相关;高有机质含量和高肥力水平的土壤有利于微生物的生长和酶活性的提高.     

日光温室采光面三效率计算模式及其优化选择研究

本文针对日光温室常见的3种采光面（圆弧面、椭圆和抛物面）,给出了各自采光效率、土地使用率和保温效率（简称三效率）的理论计算模式,并通过分析得出,各个高效采光面上的采光效率均随纬度增加而降低,随距冬至的日数而增加,随作物高度而降低,随高跨比增加而增加。在三种采光面中,无论时间、地点、高跨比和种植高度怎样变化,均以圆弧面的采光效率为最高,椭圆面次之,抛物面最低。另一方面,从土地使用效率来看,椭圆面最高,但它的保温效率最低。因此,采光面形状的选择应因使用对象而宜,本文给出了最佳选择建议。     

全球土地计划第二次开放科学大会（GLP 2nd Open Science Meeting）会议述评

全球土地计划第二次开放科学大会于2014年3月19日至21日在德国柏林举行,来自世界50个国家的650位学者参加了大会,大会主题为"土地变化:全球挑战与地方现实"。大会分四大主题进行,设103个分会场,以口头报告、快速演讲、展板等形式展开。有关"土地变化再思考"这一主题的探讨,主要围绕土地变化监测、土地变化数据集、土地变化模型构建、遥感技术的应用四方面展开,强调土地变化研究中新技术、新方法的使用,展示了不同国家在土地变化研究中的最新研究方法与研究成果,提出未来土地变化研究面临的机遇和挑战。大会对我国土地变化研究的启示主要有以下几方面:(1)引入多类型数据源监测我国土地利用变化,以适应不同尺度、不同类型、不同目标的土地变化研究;(2)加强国内土地变化数据集的建设,避免数据优劣共存、系统性差、类型不全面等问题;(3)加强土地变化模型构建,改进数据输入、加强模型验证、提高模型预测精度;(4)加强卫星遥感技术的应用,使不同空间尺度、不同时间尺度遥感数据和地方数据相结合,加强数据分析与处理能力。     

Agent农业土地变化模型研究进展

农业土地变化是全球变化与可持续研究的热点,当前研究虽取得了长足进展,但仍存在诸多不足,集中表现在对农业土地系统复杂性与动态性的认识不够.近年来,基于Agent的农业土地变化研究(农业ABM/LUCC,Agent-based agricultural land change modeling)逐渐兴起,极大的丰富了传统研究的理论与方法,具体表现在:(1)农业ABM/LUCC将微观层面的人类个体行为整合进土地变化研究框架,有助于更加清楚的认识农业土地系统的“人类-自然”综合复杂性问题.(2)农业ABM/LUCC能够动态表达土地系统变化的内生反馈机制,有助于弥补传统的静态土地变化驱动机制分析的不足.(3)基于ABM/LUCC的农业土地利用格局动态研究是整合“人类-自然”综合研究的关键桥梁,农业ABM/LUCC能够与其他生物地球物理模型或经济模型动态嵌套,使多尺度、多维度综合模型研究成为可能.然而,农业ABM/LUCC研究也存在诸多挑战,如理论研究滞后于应用研究,大尺度应用难以开展,以及农户行为的模拟结果很难得到校验等.     

新安江上游减轻磷素面源污染生态系统服务及价值

结合不同土地覆被磷素输出系数和净化系数,构建了流域磷素净化模型,并结合流域出口断面的期望水质与净化污染物的边际成本模拟服务价值,将模型运用于安徽境内新安江上游.结果表明:2000—2010年,屯溪区、绩溪、歙县、黟县以及休宁县城周边部分农田被建成区占用.新安江上游磷素输出总量在10年间小幅减少,农田和建城区是新安江上游最主要的磷素污染源.输出的磷素一半以上在向流域出口运移的过程中被各类土地覆被有效净化.净化磷素量与磷素输出量的高值分布类似,均集中于北部的扬之河、丰乐河和横江等子流域.因当前土地覆被格局不尽合理,林草净化磷素的能力未能得到有效发挥.研究区生态系统服务的总经济价值在2000和2010年分别达到380.3和331.0万元.     

卧龙地区流域土地覆盖变化及其对大熊猫潜在生境的影响

土地覆盖变化作为土地利用驱动的显著结果,是人类活动对环境影响的最显著的表现。为了将土地覆盖变化结果用于探讨大熊猫潜在生境与人为活动导致的环境变化之间的关系,利用1：25万数字高程模型和1：10万土地覆盖分类数据（1990年,2000年两期）,采用流域时空对比和景观格局分析的手段,对卧龙地区两流域土地覆盖变化及大熊猫潜在生境的景观格局变化进行了对比研究,结果表明：①10a间,寿溪流域土地覆盖年变化率（0．33％）低于渔子溪流域（1．02％）,且两流域土地覆盖类型的变化趋势有所不同。主要表现为：在寿溪流域,主要土地覆盖类型的斑块均表现出破碎化的趋势,且森林和灌丛的斑块破碎化趋势更显著;而在渔子溪流域,仅是与人类活动相关的草地、农田斑块破碎化加剧,而森林和灌丛的平均斑块大小反而增加了。②两流域大熊猫潜在生境的景观格局变化趋势有所不同。在渔子溪流域,大熊猫潜在生境的景观多样性指数、均匀度指数、破碎度和森林景观形状指数均高于寿溪流域。而与渔子溪全流域相比,该地区大熊猫潜在生境的森林平均斑块大小较小,并且近十年,在渔子溪流域,大熊猫潜在生境景观的森林面积比重及斑块大小的减少,森林景观形状指数的增加等变化趋势与全流域的相反,间接反映出渔子溪流域的大熊猫潜在生境所受的人类活动的压力更大。③两流域分级集水区的大熊猫潜在生境比重分布与居民点密度分布存在空间上的分异。利用缓冲区分析表明,在渔子溪流域,大熊猫潜在生境与居民点范围的重叠更为严重,约57．7％的人类活动范围处于与大熊猫潜在生境重叠的区域。据此推断,大熊猫潜在生境在流域中的分布与人类活动空间上的交错关系是导致近十年渔子溪流域大熊猫生境受到严重干扰的重要原因。     

基于不确定性的城市扩展用地生态适宜性评价

针对土地适宜性评价中采用定性和单因素方法而产生的主观、片面和精度低等缺点,分析了土地适宜性评价中的不确定性因素,并提出基于不确定性和灰色系统关联度的土地生态适宜性评价模型。结合长沙市生态规划,在野外生态调查的基础上,依据稳定性、独立性、主导性和综合性原则选取坡度、地基承载力、土壤生产力、植被、土壤渗透性、地表水、居民点用地程度、景观价值等土地生态适宜性评价因子。在地理信息系统（GIS）和遥感（Rs）的支持下,定量地获取各评价因子信息;采用AHP法确定各评价因子的权重;并运用改进的土地生态适宜性评价模型对长沙市城市扩展用地进行定性定量的评价,最终得到长沙市最适宜用地、适宜用地、基本适宜用地、不适宜用地、不可用地分别占总用地的14．77％、16．64％、24．07％、30．91％、13．61％,说明长沙市适宜开发的土地较多（最适宜、适宜和基本适宜用地占55．48％）。根据评价结果提出的相应对策,对城市用地的可持续性发展具有指导意义。     

三峡库区生态敏感区土地生态安全预警测度与时空演变——以重庆市万州区为例

以三峡库区生态敏感区典型区万州区为研究对象,基于压力-状态-响应(P-S-R)框架构建土地生态安全预警指标体系,运用熵值法进行土地生态安全预警分析,并通过空间统计学方法对研究区土地生态安全警度的空间分布特征、变异规律及空间关联格局进行研究分析,旨在为区域土地资源利用的规划、管理及其生态保护提供决策参考。结果表明:(1)研究区2000-2014年土地生态安全警度呈连续上升趋势,土地生态安全警度较高区域由万州区中心城区不断向四周扩散,但2000-2009年期间研究区土地生态安全警度提升幅度比2009-2014年期间更为明显,2000-2009年期间是区域土地生态安全警度变化的关键时段。(2)研究区2000-2014年C_0/(C_0+C)呈不断上升趋势,表明非结构性因素对区域土地生态安全警度的影响程度在不断加大,这与研究区14年来经济高速发展、人类对土地资源利用强度加剧以及区域自然灾害频发的实际情况相符。(3)研究区2000年、2009年、2014年全局Moran's I值分别为0.7823、0.7772、0.775,表明土地生态安全预警指数在空间上存在较强的正相关关系,区域土地生态安全警度在空间上具有较强聚集性。(4)研究区"高-高"、"低-低"值区均呈现出2000-2009年范围逐渐增加,而2009-2014年范围逐渐缩小的趋势;且"高-高"值区主要集中分布在中心城区及其邻近区域,"低-低"值区则主要集中分布在研究区西北部和东南部等土地利用程度相对较弱、植被覆盖相对较好地区;中心城区周边的"低-高"值区将是城市发展中优先被占用的区域,在未来的土地利用中,尤其需加强对区域"低-高"值区的重点保护。