区域土地利用变化对生态环境影响定量评估——以铜川市城郊区为例

区域土地利用变化对生态环境的影响,是地理学全球变化研究的重要内容,而生态服务价值则是目前生态学、生态经济学研究的热点问题。研究利用研究区地形、土壤、植被数据和近10年来每年的气候、土地利用数据,运用生态服务价值测算模型,计算了1994~2003年铜川市城郊区历年的生态服务价值,并模拟了无土地利用变化情景下的生态服务价值,提出了土地利用变化环境效应指数,并尝试性地运用该指数定量评价了城郊区土地利用变化对生态环境的影响。结果表明:①由于气候变化、人类活动尤其是土地利用变化等原因的影响,城郊区生态服务价值年际间变化很大,1994~2003年期间,在不考虑水域生态服务功能情况下（基于水域面积年际变化极小考虑）,城郊区生态服务价值在4.77×108~1.56×10⁹元间波动;②模拟了无土地利用变化情景下的生态服务价值,结果表明每年基于无土地利用变化情景下的生态服务价值明显低于基于土地利用变化情景下的生态服务价值;③运用土地利用变化环境效应指数计算模型计算了土地利用变化环境效应指数,结果表明都大于1,从1994年到2003年期间,土地利用变化环境效应指数除个别年份略有波动外,整体呈增加趋势,反映了土地利用变化对城郊区生态环境的影响是积极的。     

城乡过渡区土地利用变化模拟与生态风险时空异质性特征

以1998年和2009年的TM/ETM影像及各种土地利用驱动因子数据为基础,采用Binary Logistic及CA-Markov模型对延安市宝塔区城乡过渡区的土地利用类型进行了模拟和预测,并用GS+9.0和ArcGIS 9.3软件对该城乡过渡区1998年、2009年和2020年的土地利用生态风险指数进行了时空异质性分析. 结果表明:①以Binary Logistic模型得到的2009年的各土地利用类型概率图作为CA-Markov模型中的适宜性图集,模拟2020年各土地利用类型的ROC值(Logisti C回归检验值)均达到0.70以上. ②由2020年土地利用模拟结果可知,建设用地和耕地变化最为明显,其中建设用地增幅18.64%,耕地减幅15.42%,二者增减的幅度相近. ③对土地利用生态风险异质性的分析可知,以人类活动为主导的土地利用方式改变了原有土地利用空间结构,严重危害了土地利用的景观完整性和结构性. ④2009─2020年该城乡过渡区整体生态风险呈高风险分布态势,生态风险指数由2009年的0.06增至2020年的0.66.      

黄河三角洲土地利用/土地覆盖变化研究现状与展望

土地利用/土地覆盖变化是全球环境变化研究的3个核心主题之一。黄河三角洲是我国乃至世界造陆速度最快的河口三角洲之一。伴随着人口的不断增加,黄河流域经济的发展,河口地带油气的开发,黄河三角洲土地利用/土地覆盖发生了迅速的变化,从而引发了土壤盐渍化、水污染严重、湿地资源保护受到威胁等一系列生态环境问题。论文以黄河三角洲为典型样区,把其土地利用/土地覆盖变化的研究作为全球环境变化研究的一个缩影,为全球性土地利用/土地覆盖变化模型的建立提供依据。论文首先介绍了黄河三角洲概况,其次对该地区土地利用/土地覆盖变化探测方法、结果进行了对比、归纳,接着回顾了该地区对土地利用/土地覆盖变化的驱动力分析以及模型预测,然后介绍了土地利用/土地覆盖与环境变化交互作用等的研究状况,最后总结了目前黄河三角洲土地利用/土地覆盖研究所取得的成绩和存在的不足,同时为进一步开展该地区的研究工作提出了若干建议。     

土地利用/覆盖变化与气候变化定量关系研究进展

当前,以全球变暖为主要特征的气候变化对人类社会的可持续发展构成了严重威胁,如何有效适应气候变化成为人类面临的共同挑战。研究表明,全球变暖的主要驱动力是人类活动造成的温室气体排放和土地利用方式改变。过去,科学界致力于削减全球温室气体排放,而土地利用与气候变化的关系,以及如何适应气候变化,没有引起足够重视。论文重点阐述土地利用/覆盖变化对区域气候的生物地球物理影响机制,总结土地利用/覆盖与气候变化定量关系的研究进展,得出现阶段研究存在四点不足:①缺乏景观格局与气候过程关系的认识;②较少考虑人类活动对下垫面的影响;③区域气候模式存在局限;④适应气候变化的研究不足。针对上述问题,论文指出基于可持续性的土地系统设计是适应气候变化的有效途径,也是未来气候变化领域的研究重点。     

物质代谢研究进展综述

传统的线性经济生活模式导致人类社会面临着巨大的环境压力,因此为提高资源的利用效率,实现社会经济的可持续发展,物质代谢研究逐渐成为近年来国际研究领域的热点问题。文章从三方面对国际上关于物质代谢研究进展做了阐述:①物质代谢的研究背景;②物质代谢的基础性研究,包括不同层次的物质代谢吞吐量的研究和物质代谢定量分析方法的探讨;③物质代谢相关的研究进展,包括土地利用/覆盖变化、自然环境效应和可持续发展与物质代谢作用关系的讨论。最后,对其未来的发展方向提出了一些建议,认为除了要进一步完善物质代谢研究方法和模型外,还应从土地利用/覆盖变化、研究尺度、政策和行为、生态环境效应等角度对物质代谢进行拓展分析。     

基于CLUE-S模型的黑河中游土地利用情景模拟研究 ——以张掖市甘州区为例

由于传统的土地利用空间统计分析问题中存在固有的空间自相关效应,进而影响到不同土地利用类型空间分布概率模拟的精度.研究在CLUE-S模型中传统的二值Logistics回归的基础之上引入了空间自相关因子形成Autologistic回归模型,并将其用于区域土地利用情景模拟.结果表明:(1)考虑了土地利用类型空间自相关性的Autologistic回归模型在模拟土地利用空间格局时能更好地反映真实土地利用分布格局.耕地、林地、草地、水域及未利用地的空间格局拟合优度ROC值分别从0.914、0.820、0.697、0.635和0.798提高到0.924、0.892、0.766、0.716和0.835;(2)基于Autologistic回归分析的建模对CLUE-S模型的模拟精度有一定的提高.Autologistic回归分析下模拟结果的Kappa指数0.935 4大于Logistic回归模拟结果0.888 0;(3)通过模拟2020年研究区5种情景方案下土地利用格局,表明在不同情景方案下的土地利用/覆被格局存在显著的空间差异:①自然增长情景方案下,耕地的增加对于保障粮食安全有重要意义,而建设用地的扩张则会促进研究区经济建设的快速发展,但林地和草地转化为未利用地会加剧土地的退化和生态环境的恶化;②在3种水资源约束情景方案下,水资源对干旱区土地利用/覆被变化的制约非常明显,提高水资源利用率是改善干旱区生态环境的一个重要措施;③土地结构优化情景方案下土地利用比较全面地考虑到了流域粮食安全、生态保护以及经济发展等需要,具有较强的合理性;④经济发展情景方案下建设用地快速扩张,大量侵占周边耕地和草地,粮食安全会受到较大的威胁;⑤生态保护情景方案下林地、草地和水域等生态保护用地面积呈显著扩张,区域生态环境质量明显改善.     

基于土地利用/覆被情景分析的长期水文效应研究——以西苕溪流域为例

论文以太湖上游的西苕溪流域为研究区,通过土地利用变化模型CLUE-S对未来15年土地利用/覆被变化的空间格局进行模拟,并在此基础上,应用长期水文影响模型L-THIA模拟分析1985年、2002年以及未来15年后3种土地利用情景对地表径流的长期影响,并识别不同土地利用方式转换水文效应的敏感性。结果表明：①在相同的降雨条件下,2017年土地利用情景下年均径流深度较1985年增加61.6mm,且土地利用变化对月径流的影响在春季尤为显著,同时,土地利用变化的水文响应程度,以枯水年响应最强,丰水年响应最弱;②不同土地利用方式转换产生的水文效应存在较大差别,以林地向建设用地转换的水文效应最为敏感,其次是耕地向建设用地、林地向耕地的转换,最后为耕地向林地的转换。文中采用水文模型与土地利用变化模型相耦合的方法,可为土地利用变化水文效应的分析提供新的思路和参考。     

农户层面土地利用变化研究综述

论文从研究视角、研究内容、研究方法和手段、数据获取4 个方面对农户层面土地利用变化 研究进行了概括。并归纳出目前研究的几个特点: ①研究较为关注热点地区; ②多将农户层面土地 利用变化的驱动力归因于人口增长所导致的生计压力以及与之相关的农业扩张; ③研究逐步从单 纯关注用途变更转向对用途变更和土地利用集约度变化并重; ④在手段和方法上趋于多样化并趋 向于综合使用多种方法; ⑤土地利用主体决策行为对于土地利用变化影响得到重视; ⑥在分析数据 的获取上, 问卷调查成为主导方式, 但越来越多的研究开始尝试将问卷调查和“3S”技术相结合。最 后总结了已有研究存在的问题, 并探讨了今后农户层面土地利用变化研究发展的方向。     

土地利用/覆盖变化对气候的反馈作用

土地利用与土地覆盖的变化直接反映了引起全球变化的主导因子---人类活动,关于土地利用与土地覆盖变化的研究将有助于加深对全球变化与陆地生态系统相互作用的理解。文中基于地球表面的能量与水分平衡方程,从理论上探讨了土地利用和土地覆盖对于气候的反馈作用,研究表明：①植被对于降水的作用不大,植被的存在有助于减少径流,增加保水能力,对于全球气候变化有减缓作用；②植被对于气候变化的作用是增温还是降温须视具体地点的情况而定；③对于中纬度地区,当下垫面反射率的变化与径流量的变化满足以下关系时：Δｆ＝５Δα×１０ｇ／ｃｍ^２·ｍｉｎ下垫面变化对于地表温度无影响。这表明在制定全球变化对策时必须因地制宜。     

土地利用变化模型方法评述

土地利用/覆被变化(Land use/Cover change, LUCC)是生态系统过程的重要组成部分,通过模型拟合这一变化过程具有重要意义。从当前LUCC模型研究进展出发,将常见的LUCC模型分为变更描述模型、数量预测模型、基于过程的模拟模型和混合模拟模型四类,并对每一类模型进行了阐述。通过对各类模型的分析,指出当前LUCC模型研究存在数据可靠性差、尺度综合欠缺和模型校验简单三个方面的问题,并以这些问题为基础,提出模型进一步发展的方向:①大数据与数据价值挖掘;②构建多尺度多层次时空动态模型;③创新校准和验证方法。     

内蒙古高原土地利用/覆被变化对气温变化的影响分析

土地利用/覆被变化（LUCC）会对近地面的气温测量产生影响。论文基于气象站点气温资料,1：10 万LUCC数据集以及NCEP再分析气温资料,利用“观测减去再分析（OMR）”方法拆解出土地覆被对气温变化的单独贡献,借助Sen 趋势与Mann-Kendall 非参数检验计算方法分析了内蒙古地区1980-2010 年间不同土地覆被类型,以及不同土地利用方式对气温及其变化趋势的影响。结果表明,研究区近30 a 来LUCC对气温的影响总体表现出显著升温的作用,增加趋势为0.29 ℃/10 a。不同土地覆被类型对气温升高趋势的影响从大到小为：沙地>建设用地>草地>耕地,而且具有明显空间差异。同一种土地覆被类型在不同气候环境下的温度变化趋势差异也较大。1990-2005年间气象站点缓冲区内LUCC变化类型主要以耕地开垦、城市扩张以及草地面积减少为主,在一定程度上反映了整个内蒙古地区的LUCC特征,特别是人类活动的影响。下垫面的改变对1990-2005年间气温上升贡献了0.49 ℃。土地覆盖变化在1980-2010期间呈现逐渐加剧的趋势,特别是2000年以后,城市化的迅速发展显著提高了气温的升温趋势。     

土地利用和土地覆盖变化研究模型综述

本文综述了全球变化研究中土地利用和土地覆盖变化（ＬＵＣＣ）的主要模型,重点介绍了植被模型和引入社会驱动力的ＬＵＣＣ模型,并归纳出ＬＵＣＣ模型的以下发展趋势：①新一代的ＬＵＣＣ模型应该能够模拟ＬＵＣＣ的主要社会经济和自然驱动力,包括从ＬＵＣＣ到驱动力和全球变化的主要反馈关系；②具有明确的空间关系,能够以适当的空间分辨率,比较好地预测长期的（５０～１００ａ）土地利用和覆盖变化及有关的生物物理参数,如植被特征、资源的积聚和退化等；③能够更好地认识ＬＵＣＣ与其主要驱动力之间的关系在局地、区域和全球尺度上的动态和后果；充分考虑土地利用和覆盖变化对政策、技术进步、人口增长、经济发展、市场变化等社会变量的灵敏性,此外,还应注意意识、信仰等文化因素的影响；④发展新的ＬＵＣＣ建模方法,使ＬＵＣＣ模型能够与其它类型的全球变化模型,特别是气候模型建立联系。     

土地利用/覆被变化研究的几个问题

近年来土地利用/覆被变化研究取得了许多进展,理论和研究方法有很大发展。其主要趋向是,重视从动态过程角度进行土地利用/覆被变化的分类;强调将土地利用/覆被变化的驱动力区分为自然驱动力和社会经济驱动力,后者则受到研究者越来越大的重视;强调土地利用/覆被变化的模型必须有相应理论的支持,而且所建模型应能动态地模拟不同土地利用之间的竞争;此外,强调在土地利用与土地覆被分类、土地利用/覆被变化的驱动力研究及影响分析中,要重视空间尺度和时间尺度问题。     

偏最小二乘回归方法在土地利用结构研究中的应用

针对当前LUCC研究中存在的数据间多重相关性和样本量不足的问题,论文将一种新型的多元统计数据分析方法---偏最小二乘回归引入到研究中。该方法可以有效地克服上述缺陷,并能实现多种数据分析方法的综合应用。为检验方法的功能及实用性,论文以苏锡常地区为例,对区域的土地利用结构及其影响因子进行了定量分析。结果表明,偏最小二乘回归是进行土地利用结构研究的一种十分有效的工具,在地学领域有广阔的应用前景。     

中国农牧交错区土地利用变化空间格局与驱动力分析

以遥感与GIS为技术支撑,运用专家知识,结合实际,从农牧交错区的实质出发,定量地计算出我国的农牧交错区。在此基础上,分析我国农牧交错区近10年的耕地、草地变化的空间格局。整个农牧交错区的耕地以变林地、草地为主。耕地的变化以内蒙古的变化为大,主要分布于它的中、东部地区。草地主要以变耕地、城镇为主,分布于内蒙古与东北三省接壤处。最后探讨这种格局的成因。耕地变化受经济发展、人口增加、农业结构等驱动,主要表现为人文作用。草地变化受人为与自然的驱动,主要为人类活动的影响,表现为经济发展与草地过牧。     

近30年玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对植被碳储量的影响

天然植被退化,部分转变为人工植被和人类聚居区是干旱区绿洲过程的重要表现之一,而目前对土地利用变化影响植被碳储量的机制还不十分清楚。论文尝试采用CASA模型及1976—2007年4期9月份Landsat卫星影像估算玛纳斯河流域9种植被类型的净初级生产力,并通过植物枯损模型估算了流域内植被碳密度,进而估算出流域内各类型植被碳储量,最后分析土地利用/覆被类型间的转移对植被碳储量的影响。结果表明,在1976—2007年间,受农作物种植结构及品种变化影响,绿洲农田植被碳密度变化较大;同期流域植被碳储量共增加了50.50×104t C,其中林地被乱砍乱伐,灌木林地、天然牧草地退化为荒草地使得流域植被碳储量减少了1.21×104t;林地、农田、荒草地以及未利用地之间的转移使得流域植被碳储量总共增加了18.52×104t C。研究结果显示,流域内植被碳储量总体呈增加趋势,且农田是影响流域植被碳储量的主要因素。     

北京市交通土地利用/覆盖变化驱动因子研究

为探讨北京市1996—2004年交通土地利用/覆盖变化（LUCC）驱动因子,从城市复合生态系统角度提出交通LUCC驱动因子的概念模型;采用相关分析、因子分析、多元逐步回归相耦合的模型对社会经济技术及政策行为和城市环境污染状况等驱动因子进行分析,其中入选的各社会经济指标与交通土地利用的相关系数接近或大于0.9,通过因子分析得到的3个公因子,第三产业回归系数最大（为6.132）;直接采用多元回归法对其他类型土地利用状况驱动因子进行分析,其回归模型中居民点及工矿用地面积的回归系数最大（为0.99）;采用定性分析法对城市生态承载力状况驱动因子进行分析.结果表明,北京市交通LUCC的驱动因子分别是社会经济技术及政策行为、城市环境污染状况、其他类型土地利用状况和城市生态承载力.