艾比湖湿地土地利用/覆被-景观格局和气候变化的生态环境效应研究

借助Arc GIS与ENVI软件,以1998年、2006年和2014年遥感影像Landsat TM/OLI为数据源,得到3期艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被类型图.在空间尺度上将研究区分为3个特定研究单元来分析土地利用/覆被变化特征,并从景观格局和气候变化两个方面来进行生态环境效应研究.通过计算土地利用/覆被类型生态风险指数,从而获得研究区生态安全指数,最终建立艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被类型与生态环境之间的数量关系,并对整体及局部地区进行生态环境质量动态分析.结果表明,水域和其他(裸地和戈壁)是研究区内的优势景观类型.水域的平均斑块面积最大,水域和其他(裸地和戈壁)的最大斑块指数较高,盐碱地和其他(裸地和戈壁)的分维度指数较高,水域和其他(裸地和戈壁)的聚集度指数较大,林草地空间分布离散,破碎化程度高,连通性差.1998—2014年期间多样性指数增加,说明各景观类型所占比例趋于均衡化,作为优势景观类型的湿地对整个景观的控制作用减小,景观异质性增加.1998—2014年间,艾比湖湿地自然保护区总体生态环境指数呈逐步升高趋势,但生态环境质量的改善与恶化同时存在,并在特定研究单元上出现明显的区域分异特征.盐碱地、其他(裸地和戈壁)向湿地及荒漠向其他(裸地和戈壁)的转化是环境改善的主导因素.湿地向水域和其他(裸地和戈壁)的转变是环境恶化的主导因素.据1998—2014年的气象资料,降水量呈下降趋势,降水减少使植物存活率降低,导致植被覆盖率下降,从而影响生态环境的健康发展.另外,在分析驱动机制的基础上,建立了优选多元线性回归方程,结果表明,在景观指数和年径流量中,艾比湖湿地自然保护区生态环境指数的变化与平均斑块面积和分维度指数均呈显著相关.该研究对艾比湖湿地自然保护区土地利用合理规划管理、生态恢复和经济发展政策的制定有着非常重要的意义.     

基于土地利用转型视角的“亚喀斯特”区域生态环境效应研究——以黔中部分地区为例

在遥感与GIS的支持下,以1995、2000、2005和2010年的TM影像及2015年的Landsat8 OLI遥感影像为数据源,从土地利用转型的角度,运用区域生态环境质量指数和土地利用转型类型的生态贡献率对亚喀斯特地区的土地利用/覆盖变化过程及生态环境效应进行了定量分析。结果表明,1995~2015年间,亚喀斯特地区土地利用/覆盖变化较为显著,其中生活用地和生态用地面积增加,而生产用地面积减少,主要表现为农业生产用地向城镇、农村生活用地及林地生态用地的转化。计算得到亚喀斯特区域5期的生态环境质量指数分别为0.540 2、0.539 7、0.552 3、0.558 1和0.561 5,生态环境质量总体维持稳定,呈一定的上升趋势。致使亚喀斯特区域生态环境质量改善的主要原因是农业生产用地向林地、草地和水域生态用地的转化;致使生态环境恶化的主要是农业生产用地向城镇、农村生活用地等的转化,但生态环境改善的趋势要大于恶化的趋势。     

云南澜沧江流域土地利用及其变化对景观生态风险的影响

利用GIS的空间分析功能,对云南澜沧江流域1980年、1992年和2000年3期TM遥感影像解译的土地利用解译数据进行图层代数运算,定量分析了土地利用变化及各种土地利用方式的相互转化关系;在土地利用变化的基础上,以景观干扰指数和土地利用类型的敏感度指数为评价指标,分析了不同研究时段内不同空间范围的景观生态风险变化情况.研究结果表明,自1992年以来该流域牛态环境受人类活动干扰增强,耕地、林地、草地三者之间相互转化频率较高;土地利用结构的变化已导致景观生态风险指数发生显著时空差异,中级以上的生态风险主要分布于该流域的中下游,分布范围呈东南向西北方向扩展,风险较高的地区增加幅度较大.受地形、地貌的影响,该区域的景观生态风险各向异性较显著,自相关范围在7.5km之内.澜沧江流域景观生态风险有扩大的趋势,应加强中级以上景观生态风险区域的生态保护与建设,以实现澜沧江流域的生态环境与社会经济的可持续发展.     

基于AWRSEI的岱海流域生态环境质量时空演变及驱动因子分析

流域是重要的生态安全屏障和社会经济发展区域,为了更加客观准确地评价干旱和半干旱区流域生态环境质量,基于遥感生态指数（RSEI）引入盐度指标构建适用于干旱和半干旱区流域的遥感生态指数（AWRSEI）并以岱海流域为例分析其适用性.基于AWRSEI模型,采用4期Landsat TM/OLI合成影像,对2001~2020年岱海流域的生态环境质量进行定量评价,通过变异系数和空间自相关分析岱海流域生态环境质量时空演变规律,并通过地理探测器进行成因分析和驱动因子解释力分析.结果表明：①AWRSEI与各生态因子的平均相关系数为0.860,比单个指标分量更具代表性;第一主成分的荷载正负值和排序与RSEI一致,特征值贡献率比RSEI高3.69%,评价结果与真实地表情况更为接近,适合用于干旱区流域的生态环境质量评价.②岱海流域2001~2020年AWRSEI指数的年均值为0.427,生态环境质量基础较差,期间AWRSEI的均值呈现波动上升的趋势,并且在2020年均值达到最高0.502.整体生态环境质量明显好转,恶化区域减少了20.51%,改善区域增加了12.71%.空间分布上,岱海流域南部和西北部高海拔地区的林地生态环境质量优,北部和南部中海拔地区生态环境质量较差,湖区北侧生态环境质量优于南侧.③岱海流域AWRSEI变异系数平均值为0.280,生态环境质量状况稳定,整体变化波动较小,高波动主要集中在湖区南侧和居民点区域.岱海流域生态环境质量存在显著的空间自相关性,高-高集聚区主要分布在高海拔的林地区域和低海拔耕地区域;低-低集聚区零星分布在中海拔区域.④2001~2020年岱海流域生态环境的提升主要由于NDVI提高,NDBSI和NDSI降低.NDVI和NDBSI是交互作用最强的组合,对生态环境的解释力最强.土地利用是AWRSEI的主导因子,解释力最强.土地利用和气象因子的组合是交互作用最强,且各驱动因子之间均为增强关系.     

汉江流域三生空间转型格局及其生态环境效应

汉江流域在我国区域生态安全和经济社会发展格局中的战略地位日益凸显,开展三生空间用转型及其生态环境效应研究能为该区生态文明建设和国土空间规划提供参考。基于1990—2020年土地利用/覆盖数据和“生产—生活—生态”(三生空间)视角,运用转移矩阵、生态贡献率等研究方法,分析了汉江流域三生空间用地转型及其生态环境效应的时空演变特征。结果表明：1990—2020年汉江流域以生态空间为主,生态空间面积先减后增且集中分布在丹江口以上流域,生产空间由增转减,生活空间始终处于增加态势;1990—2020年汉江流域三生空间类型转移关系保持稳定,以生态空间和生产空间的互转为主,转移规模呈先减后增趋势;汉江流域生态环境质量呈西高东低空间格局,高质量区面积持续增加,其他质量区不同程度下降;影响汉江流域生态环境改善、恶化的主导用地类型分别为生产空间转化为林地绿色和蓝色生态空间,草地及林地绿色、蓝色生态空间转化为生产空间。     

土地利用及生态服务价值变化的图形信息特征分析——以松花江流域哈尔滨段为例

以遥感影像资料为依据,运用地学信息图谱方法和Costanza的生态服务价值计算方法,在RS和GIS的支持下分析1996~2005年松花江流域哈尔滨段土地利用及其生态服务价值的时空变化特征。结果表明:土地利用转化过程以耕地-林地、草地-林地和未利用地-林地为主,其中耕地-林地相互转换最为剧烈,林地、水域和建设用地具有较高的保留率,草地、未利用地和耕地具有较高的转换率;1996~2005年研究区的生态系统服务价值总量增加314.543×107元,大面积的耕地、草地转化为生态价值系数较高的林地和水域是其主要原因;生态环境增值区域,耕地转化为水域的贡献率最大,为27.61%,生态环境减值区域,林地转化为耕地的贡献率最大,为3.761%。     

近20年渔子溪流域土地利用变化的环境影响

采用渔子溪流域1986、1994及2002年的遥感影像资料,对流域土地利用变化导致的生态系统服务价值及景观格局指数的变化进行了定量分析.结果表明,在1986～2002年间,流域土地利用变化导致其总体生态系统服务功能增加了0.42%,其中产品供给功能、生态调节功能、生命系统支持功能、文化娱乐功能的相对变化率分别为1.15%、0.36%、0.16%和-0.94%,它们对总体生态系统服务功能变化的贡献率分别为62.95%、46.82%、6.33%和-16.1%.从景观格局变化来看,渔子溪流域的斑块密度指数在1986-2002年间从0.0016减小到0.0013,而景观破碎度指数从0.00307增大到0.00474,表明渔子溪流域的景观粒度减小而景观破碎化的程度提高.研究结果还表明,流域不同土地利用类型景观破碎度的变化趋势并不一致,其中耕地、疏林地、高覆盖度草地、低覆盖度草地和居民建设用地的破碎度指数有所增加,而有林地、灌木林、中覆盖度草地和永久性冰雪覆盖的破碎度指数有所下降,这主要是由于一些零散分布的灌木林被开垦为耕地或转变为居民建设用地及气候变暖使得部分永久性冰雪覆盖转变为中覆盖度草地等原因造成的.     

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.     

博斯腾湖流域景观生态风险评价与时空变化

以博斯腾湖流域为研究区,利用eCognition软件对博斯腾湖流域1990年、2000年、2010年和2015年4期Landsat遥感影像分类。基于土地利用类型的生态脆弱度和景观干扰度指数构建景观生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展博斯腾湖流域景观生态风险评价的时空变化研究。结果表明:(1)1990-2015年,博斯腾湖流域景观格局变化明显,主要特征为水域景观面积减少了64.33%,景观优势度降低;林地、耕地和城镇用地增幅显著,三者分别增加了47.96%、44.77%和85.15%;草地仍是流域主导景观类型。流域整体斑块数量减少,景观破碎化程度减弱。(2)低风险区和较低风险区主要分布在流域北部,土地利用以草地为主;高风险区主要分布在流域东南部,土地利用以未利用地为主;较高风险区主要围绕高风险区分布;中等风险区分布比较零散。(3)1990-2015年间,高风险区面积增加了386 263 hm2,低风险区面积减少了217 216 hm2,研究区总体生态风险等级增加,博斯腾湖流域生态质量存在进一步退化的趋势。     

基于一级水生态分区辽河流域景观格局时空动态分析

以辽河流域四个一级水生态分区为研究区,基于1990、2000、2005年TM影像,应用GIS技术,采用转移矩阵和景观指数方法,对辽河流域1990～2000年和2000～2005年期间土地利用和景观格局的变化进行了综合分析。结果表明:1990～2000年间水生态Ⅰ区耕地减少显著,减少的耕地主要转变为林地,而2000～2005年间草地面积大幅度减少,减少的草地主要转变为耕地;1990～2000年间水生态Ⅱ区耕地面积大幅度减少,耕地主要转变为草地和林地,2000～2005期间耕地大幅度增加,主要来源于草地;1990到2000年间水生态Ⅲ区耕地面积大幅减少,耕地主要转变为林地,2000～2005年大量林地转变为耕地和建设用地;水生态Ⅳ区包括浑河和太子河流域,其中浑河流域在1990～2000年时期景观格局的变化类型主要是由耕地转变为林地和建设用地,太子河流域耕地主要转变为林地。2000～2005年时期浑太河流域景观格局变化类型主要由减少的林地流向耕地。景观指数分析得到辽河流域景观变化的总体趋势是:形状更加复杂,异质性增加,破碎化程度加剧,尤其以建设用地的破碎度最高,并且有逐年增加的趋势。Ⅰ区和Ⅱ区景观连通性和聚合度在1990～2005年时期呈上升趋势,而在Ⅲ区和Ⅳ区在2000年景观结合度和连通度最低。研究时间内Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区景观多样性和均匀性指数在前期变化不显著,后期显著上升,Ⅲ区多样性和均匀度最高时期是2000年,1990年和2005年差别不显著。     

退耕还林还草工程区域生态环境质量评价初探——以太仆寺旗为例

以太仆寺旗为退耕还林还草工程的典型区域,通过2000年和2008年TM遥感影像,提取了研究区两年度的土地利用现状数据,并对研究区生态环境质量作出评价。评价结果为,1）2008年较2000年,林地、草地、水域湿地、建设用地面积有增加,耕地、未利用土地面积减少了;2）高功能组分指数增加了,草地生态系统生产力、耕地面积比指数、未利用地面积比指数均下降;3）土地利用格局和生态环境质量指数的变化均反映了退耕还林还草工程的实施对改善研究区生态环境质量的生态效益。     

土地整理生态评价的方法与案例

论文以陕西省榆林市榆阳区为例,借助GIS技术,利用评价模型,探讨了土地整理生态评价的技术方法,分析了生态评价不同综合分值的耕地、林地、牧草地、未利用地等土地利用的土地整理措施。生态评价综合分值在80～100之间的耕地应被划为基本农田保护区,其土地措施主要是进一步完善农田水利设施,提高农作物的品质;非天然林的林地应考虑向经济林发展,发展特色林果业;未利用地可作为耕地的后备资源进行有计划开发。分值在65～80之间的耕地应划为农田保护区,整理措施应注意农田防护林和水土保持措施的设计;林草地则要防止退化,适当发展经济林;未利用地在不破坏生态环境的前提下可适度开垦为耕地。分值在50～65之间的耕地整理措施在有条件的情况下逐步进行生态退耕;未利用地主要是保持原有植被,提高植被覆盖率。分值为0～50的耕地必须实行生态退耕还林还草的整理措施,林草地则注重保护和提高植被覆盖率;未利用地保持原状,不再开垦为耕地。     

黄河中游砒砂岩地区长川流域生态用水分析

在野外实地观测的基础上,利用GIS和情景分析方法,对地处典型黄河中游砒砂岩地区的内蒙古长川流域不同水土流失综合治理和退耕还林(草)情景下的生态用水特征进行分析。结果表明:长川流域平均蒸散量和平均生态用水量分别为274.3mm和370.7mm,植被蒸散的水分消耗较大,但流域降雨量基本能满足植被的蒸散耗水需求,流域的整体生态用水量处于较适宜水平。研究区水土保持生物措施情景(B2方案)的生态用水量小于适宜生态用水阈值(411.3mm),但其植被蒸散量大于有效降雨量(279.0mm),从长远角度看,B2方案还是受水分(降雨)条件的限制;而4种退耕还林(草)情景的生态用水量和植被蒸散量均小于适宜生态用水阈值和有效降雨量,不受降雨条件的限制。     

一个基于土地利用详查的中国土地资源利用区划新方案

文章简要总结了中国土地资源利用分区工作,进而提出了中国土地资源利用区划的原则、依据和指标体系,确立了中国土地资源利用区划体系与分级。在此基础上,基于《全国土地利用详查》的分县汇总数据,以分县为单元,把自上而下的定性分析和自下而上的定量归并两种区划途径相结合,在县域土地利用结构类型聚类分析的基础上,承继前人的相关工作,提出了一个由12个土地利用区和67个土地利用亚区构成的中国土地资源利用区划新方案,编制完成中国土地资源利用分区图。该方案首次划分出了东南沿海区和藏东南-横断山区两个土地利用区,与以往的方案相比有所创新和发展;土地利用亚区的划分则强调国土开发的重点地区和土地严重退化或生态脆弱地区,从而更具实用性。     

江苏沿海地区耕地利用转型及其生态系统服务价值变化响应

论文以江苏沿海地区1990、2000和2010年3期土地利用空间数据为基础,在GIS、地学信息图谱理论和Costanza等生态系统服务价值测算方法的支持下合成时间序列表征下的耕地利用转型图谱、耕地利用转型模式图谱和生态系统服务价值图谱,据此揭示江苏沿海地区耕地转型时空变化特征及其生态系统服务价值变化响应规律。结果表明：1）1990-2000年阶段耕地以建设用地、水域和林地占用为主,补充耕地来源除建设用地、水域和林地外,还包括了草地,耕地占用大于补充。空间差异以“耕地→建设用地”、“草地→耕地”最为明显,空间分离度低。2）2000-2010年阶段耕地占用的去向增加了未利用地,草地仍是主要的耕地补充来源。空间上以“耕地→建设用地”和“耕地→水域”图谱变化最为显著,空间分离度变大。3）1990-2010年耕地利用转型模式以后期变化最为显著。4）近20 a间,江苏沿海生态系统服务总价值由170.85×10⁸元提升为182.23×10⁸元,水域是提高生态系统服务价值最主要的贡献类型。耕地利用转型导致耕地的生态系统服务价值降低,“耕地→建设用地”是最主要的生态减值图谱 类型。     

干旱区绿洲城镇扩张对耕地空间影响及预测——以河西走廊区域为例

绿洲城镇是干旱地区人类活动最剧烈、人口集聚度最高、“人—地”关系矛盾最为突出的生态环境脆弱区。受全球气候变化影响及西部大开发战略推动,区域城镇与绿洲耕地之间的动态变化及利弊权衡成为当前关注的热点。基于1990—2015年多时相遥感影像数据,以典型绿洲城镇河西走廊为研究区,引入Markov和ANN-CA模型对河西走廊城镇用地与耕地的时空动态转换特征与规律展开探索,揭示了城镇扩张对耕地的影响过程与机制。研究结果表明：（1）河西走廊土地总体以未利用土地和草地为主,城镇用地与耕地仅占区域总面积的0.63%、6.35%,且城镇与耕地面积共同经历了先减少后增加的“V”型变化趋势。（2）1990—2015年河西走廊城镇面积扩张了1.53倍,其中15.67%的城镇扩张用地来自耕地占用,其他主要来源于草地,沙漠和戈壁等未利用土地。另外,区域内5个地市城镇扩张的耕地占用差异较大。（3）结合Markov与ANN-CA模型的模拟和预测结果表明,2015—2030年河西走廊79.77%的城镇扩张用地将来源于周边耕地,且城镇空间扩张方式以外延扩展为主,未来耕地被城镇侵占压力较大。研究结果将为干旱区相似区域空间规划和耕地保护提供决策支持。