山区县域土地利用格局变化及其地形梯度效应——以井冈山市为例

地形是影响土地利用的重要地理因素,山区土地资源禀赋及其开发利用方式深受地形条件限制。以井冈山市为例,采用1995-2015年多期遥感数据,选取坡度、高程、地形位指数等多项因子,通过定性分析与定量评价相结合的方法,深入探讨地形对土地利用类型分布、土地利用动态变化,以及土地利用景观格局的作用机制。研究表明:井冈山市土地利用空间分布具有明显的地形梯度效应,林地、草地多分布在海拔400 m、坡度15°的山地和高丘陵区,耕地、水域、建设用地多分布在海拔400 m、坡度15°的平原和低丘陵区。研究期内,井冈山市土地利用动态变化主要表现为林地减少和建设用地增加,其中林地净减少992 km2,建设用地净增加352 km2,土地利用方式的改变主要发生在海拔800 m、坡度15°、人类活动密集的平原和低缓丘陵地区。土地利用景观格局亦受地形因素影响,在平原和低缓丘陵区,斑块密集分布,景观多样性指数、散布与并列指数、斑块密度及土地利用结构信息熵呈高值分布;而在高海拔、坡度大的山地丘陵区,优势斑块明显,最大斑块所占景观面积的比例以及蔓延度指数呈高值分布。优化山区土地资源配置,促进贫困山区减贫发展,应充分考虑地形因素的影响作用,遵循因地制宜、因势利导和优势开发原则,重视优化土地利用结构与布局,加快推进山区精准脱贫、绿色发展和乡村振兴。     

中亚跨境流域生态脆弱性评价及其时空特征分析——以阿姆河流域为例

生态脆弱性（EVI）的定量评估和长期分析,对于了解区域生态环境动态变化与指导生态环境保护与修复极为重要。但以往研究很少对跨境流域这一特殊单元进行生态脆弱性评价。以阿姆河流域为例,选择反映研究区植被、水文、气候、地形、土壤以及人类活动等方面的11个指标,通过共线性诊断分析,构建了阿姆河流域生态脆弱性评价体系,利用主观权重与客观权重相结合的方法确定指标权重,对1990-2015年研究区EVI进行了定量评价及时空特征分析。结果表明：（1）研究区生态环境呈恶化趋势,大部分区域处于重度脆弱状态,研究时段内重度脆弱性比例的平均值为46.40%;极度脆弱性占比在过去25年内呈增加趋势,从1990年的2.58%增加至2015年的16.97%,增幅为14.39%。（2）生态脆弱性在不同土地覆被类型之间差异巨大,其中草地的EVI值变化最大,裸地的生态环境最为脆弱,林地的生态脆弱性最小;研究区生态脆弱程度整体表现为裸地>灌丛>草地>耕地>城市用地>林地的规律。（3）EVI与地形因子的关系表明生态环境最为脆弱的区域主要位于低海拔地势平坦与高海拔坡度大的地区,而低脆弱性主要分布在海拔2500~3500 m或坡度15~25°的区间上。     

2000—2015年深圳市建设用地坡谱演变研究

在受地形约束的快速城市化地区,建设用地水平扩张常伴有垂直爬坡过程。通过分析建设用地坡谱曲线形态及其变化特征,有助于认识该过程的时空分异及演变规律,进而科学指导相关国土规划实践。论文以深圳市及其所辖10个区为例,利用DEM及2000—2015年遥感影像构建地面坡谱和4期建设用地坡谱,借助陡峭度、均匀度、累加关键值等坡谱研究手段,分析该市建设用地坡谱演变特征。结果表明：深圳市建设用地坡谱变化特征总体表现为爬坡与填海共存,且以爬坡为主,总体爬坡速度保持相对稳定;该市各辖区建设用地坡谱曲线呈现不同变化特征,可归纳为爬坡主导型、填海主导型、混合型和稳定型;各辖区建设用地布局均集中于平缓区域,建设用地上坡程度整体属于轻度至中度,建设用地主流上限坡度分布范围为4°~14°,建设用地极端上限坡度分布范围为7°~20°。深圳市仍将面临建设用地继续爬坡的压力,相关坡度上限标准的科学制定与严格执行是把控建设用地爬坡进程的关键。     

1985—2015年陕西黄土台塬表层土壤有机碳空间分布

中尺度范围土壤有机碳的长期动态变化状态对大气温室气体的浓度、当地环境的生态效应至关重要。论文研究了陕西黄土台塬近30 a表层（0~20 cm）土壤有机碳密度的空间分布特征,并探讨了气候、地形、土壤类型、土地利用与土壤有机碳密度和储量的关系。结果表明：1）近30 a黄土台塬土壤有机碳密度和储量呈增加趋势,且增加幅度愈来愈明显,其中,1985—2000年有机碳密度和储量的增量分别为0.20 kg/m²和1.46×10⁶ t,2000—2015年分别为0.75 kg/m²和10.87×10⁶ t。2）1985—2015年有机碳密度随气温和降水量的增加而增加,随高程和坡度的增加呈现先增加后减少的趋势,在高程679~779 m、坡度10°~20°范围达到最大值。3）大多数土壤类型有机碳密度和储量随时间延长呈增长趋势,其中,黑垆土有机碳密度增加最大（1.59 kg/m²）,黄绵土储量增量最多（5.64×10⁶ t）;不同土地利用类型有机碳密度和储量随时间延长也呈增加趋势,林草地有机碳密度增加量明显大于耕地。4）研究区表层土壤有机碳密度与气温、土壤类型、土地利用类型在P<0.001水平上相关性显著,与降水在P<0.05水平上显著相关。     

城市化对城市森林组成和结构的影响——以上海“城-郊”样带为例

由于城市森林可改善人居环境并提高居民的生活环境质量而备受关注,而城市化进程的加剧使生态系统的结构也发生了很大变化。论文以快速城市化进程中上海“城-郊”样带为例,基于地理信息技术,采用景观格局分析和数理统计方法,有效量化“城-郊”样带;并借助植被功能分类的相关理论,以乔木组成和结构变化为载体,探讨城市化程度对城市森林的影响。结果表明：1）城区乔木丰富度指数（S）、Shannon-Wiener指数（H）和Simpson指数（D）高于郊区,二者存在显著性差异（P<0.05）;但城区和郊区乔木物种均匀度分别为0.448±0.043和0.394±0.038,不存在显著差异（P>0.05）。2）城区乔木的密度小于郊区,分别为248±25和472±57株/hm²;且二者间存在显著性差异（P<0.05）。3）城区和郊区的城市森林群落的生长潜能存在一定的差异,郊区具有较多数量的高生长潜能乔木,而城区中低生长潜能的常绿乔木密度比郊区高;4）城区、郊区中各胸径量级的乔木数量分布均呈倒J型曲线。通过该研究以期促进城市森林生态系统服务功能发挥的同时也为进行城市森林的管理提供科学依据。     

基于PSR模型的土地生态系统健康时空变化分析——以北京市平谷区为例

论文基于“压力-状态-响应”模型（PSR）和“活力-组织-弹性-功能”理论,以网格作为评价单元,评价了平谷区土地生态系统健康状况,并利用Moran指数测度了全局和局部的空间分异情况。研究结果显示,平谷区土地生态系统健康状况总体较好且相对稳定,1993、2011年平原区健康状况平均值分别为0.53和0.51,而丘陵山区则为0.62和0.65,丘陵山区显著优于平原地区。健康状况空间集聚程度增强,1993—2011年间平原区和丘陵山区的Moran指数分别由0.49和0.41升为0.61和0.46,表明平原病态区域集聚程度增加,而丘陵山区生态环境得到改善。作为北京市的应急水源地和生态涵养区,当前平谷区土地生态系统管理应着眼于三个重点区域：维持四座楼自然保护区周边生态系统健康,加强生态廊道建设,避免产生保护区“孤岛效应”;对于丘陵山区土地生态系统健康状况趋坏的区域,应协调经济发展与生态建设,维护关键性生态用地;对于健康状况较差的中心区域,应限制建设用地拓展,推行生态型土地整治,缓解土地生态系统压力。     

经济发达地区影响土地生态质量的关键景观格局因子研究——以江苏省昆山市为例

基于景观生态学的土地生态规划是提升土地生态质量、改善区域生态环境的重要途径,其中关键景观格局因子是土地生态规划的重要基础。论文选取长三角地区经济发达的昆山市作为研究区,以土地生态质量评价所得综合指数为基础,选取14个景观格局指数,通过关联分析测度方法确定两者的相关系数,分别在镇域和不同用地结构的典型代表村探讨影响土地生态质量的关键景观格局因子。结果表明：1）镇域尺度上,土地生态质量与最大斑块指数（LPI）、面积加权平均斑块面积（AWMPS）呈显著负相关,与香农多样性（SHDI）、平均形状指数（MSI）呈显著正相关;2）不同用地结构类型区影响土地生态质量的关键景观格局因子差异较大,其中建设用地集中区与斑块密度（PD）、边界密度（ED）呈显著正相关,与聚集度指数（AI）、蔓延度指数（CONTAG）呈显著负相关,生态用地集中区与斑块面积（TA）和面积加权平均斑块面积（AWMPS）呈显著正相关,农用地集中区与最大斑块指数（LPI）显著负相关,与分离度指数（SPLIT）和多样性指数（SHDI）呈显著正相关;3）对研究区土地生态规划景观设计时,首先要宏观把握景观的优势类型,注重各景观类型的均衡分布,增加景观复杂度,其次关注不同用地结构类型区的关键景观格局因子,其中建设用地集中区应适当维持景观的破碎度和离散性,生态用地集中区应最大限度保证生态用地面积和优势类型,农用地集中区应当维持其景观类型的多样性以及分布的均衡性。     

土地利用转型背景下的乡村景观格局演变响应——基于草堂溪流域的样带分析

研究山区土地利用转型背景下乡村景观格局演变与转型,对山区现代化农业可持续发展和景观格局优化具有一定的指导意义。以三峡库区草堂溪流域为研究对象,利用ArcGIS 10.2和Fragstats 4.2软件,采用样带梯度分析结合景观格局分析方法,基于地形和社会经济因素,分别在河谷地区和山地丘陵地区设置5条样带,对研究区2000—2018年不同方向样带上景观格局梯度演变和驱动机制进行分析比较。结果表明：（1）景观类型整体变化幅度大致可分为较稳定型、逐年递减型和波动递增型,且景观转型的重点主要体现在耕地收缩、果园扩张和林地恢复性增长。（2）2000—2018年,研究区河谷地区的景观类型逐渐多样化,土地利用集聚,呈现空间集约化;而山地丘陵地区景观类型逐渐单一化,林地恢复。整体上由生产型景观格局转型成生态经济型、生态调节型为主的景观格局。（3）社会经济发展和政府政策导向等因素导致研究区内土地利用发生转型,在土地利用转型背景下的乡村景观格局也发生了相应的转变。研究结果可为类似山区土地资源的合理利用、生态治理和乡村振兴提供借鉴价值。     

北京城区典型内涝积水原因诊断研究——以上清桥区域为例

近年来城市暴雨频发导致内涝灾害广受关注,系统分析城市内涝原因是当前城市水文研究的热点和难点。论文以北京市典型积水点上清桥易积水区为例,基于排水管网、地形、下垫面、河道边界等数据构建研究区精细化洪涝模型,并以2012年“7·21”和2016年“7·20”两场典型暴雨的实测积水深度验证模型的适用性。结果表明,上清桥区域管网现状排水能力小于1 a一遇,当发生1 a一遇及以上设计降雨时上清桥有发生积水的风险。引起研究区积水频发主要有四方面因素,按主次关系排列：局部地势因素>管网因素>下垫面因素>河道顶托,最后基于分析结果系统提出解决上清桥区域积水的改造方案。     

山区城镇建设用地适宜性评价方法及应用——以云南省德宏州为例

建设山地城市是21世纪城市建设的十大模式之一。实施“城镇上山”战略,其基础是开展山区城镇建设用地适宜性评价。目前,国内外对山区城镇建设用地适宜性评价的研究尚属薄弱环节,其评价指标体系、评价标准、技术方法模式等关键技术方法问题需要深入、广泛的探讨和实证研究。论文针对山区城镇建设的特殊性,构建起由7个特殊因子和10个一般因子（其中有5个同时是特殊因子）共同组成的山区建设用地评价指标体系,采用“极限条件法”与“适宜性指数法”相结合的技术方法,通过确定单项评价因子指数和综合性适宜指数,并运用GIS技术,以第二次土地调查1:10 000土地利用现状图的基本图斑为评价单元,分析和评定了云南德宏州山区每一评价单元图斑的城镇建设用地适宜性及其适宜等级。评价结果表明,在全州山区面积985 787.40 hm²中,其宜建地和不宜建地分别占14.37%和85.63%,一等宜建地、二等宜建地和三等宜建地的构成比例约为12:33:55。评价结果已应用于德宏州各县（市）“城镇上山”型土地利用总体规划（2010—2020年）修编之中,成效明显,使德宏州“保护坝区农田,建设山地城镇”战略得以顺利实施,全州坝区84%以上的优质耕地得到了永久性保护,新增建设占用耕地比例大幅下降。论文建立的山区建设用地适宜性评价指标体系和评价方法适用于云南山区建设用地适宜性评价,可为云南省乃至国内外类似山区加强坝区（或平原区）优质耕地保护、合理建设山地城镇发展模式提供理论和技术支撑。     

北宋后期黄河上游地区耕地格局重建——以河湟谷地为例

黄河上游的河湟谷地是人类活动历史悠久的地区之一,是黄河沿线耕地开垦的最西端,聚落和耕地重建对黄河流域人类活动和全球变化研究具有重要的现实意义。通过梳理大量历史文献资料,建立了北宋后期（1117年）河湟谷地聚落和耕地数据库,以聚落空间分布为基础,运用网格化模型,重建了北宋后期河湟谷地耕地格局。结果表明：（1）北宋后期河湟谷地聚落集中分布在黄河、湟水河干流沿岸海拔相对较低、坡度较缓的河流冲积和洪积平原。（2）河湟谷地的耕地总面积为304.67 km²,分配有耕地的网格仅占全区的16.16%,垦殖率最高的网格仅为24.16%,其中,湟水河谷耕地分布网格约占全部的74.06%,黄河干流约占25.94%,说明北宋后期耕地开垦主要集中在湟水河流域。（3）从聚落分布的海拔高度来看,大部分耕地网格分布在海拔2600 m以下的川水地区,说明当时耕地分布范围不大,海拔高度极大地限制了耕地的分布,耕地主要分布在灌溉条件相对优越的地区。（4）基于聚落重建耕地空间格局,其结果符合耕地随聚落分布的事实,更具有可靠性。     

武陵山区植被净初级生产力遥感模拟与分析

论文利用碳水耦合的BEPS遥感过程模型对2010年武陵山区植被NPP进行模拟估算,并利用森林样点实测数据、各县粮食产量统计资料、MODIS NPP产品和已发表文献中各植被类型的NPP模拟值与实测值进行验证。在分析了NPP空间分布格局及其年内变化趋势的基础上,文中还重点分析了NPP与高程、坡度和坡向等主要地形因子间的关系。结果表明：① 2010年武陵山区植被NPP平均值为555.17 g C/(m²·a),年总NPP为92.96 Tg C,与MODIS NPP产品相比,论文模拟的NPP高低值分布更加合理,而且包含了更多地形信息;② 月NPP随季节而变化,2010年研究区所有植被类型的NPP季节变化均呈双峰形态,其中灌丛和常绿阔叶林的季节变化幅度最大,农作物的变化幅度最小;③ NPP随高程增加有着明显的先增后减的变化趋势,NPP随坡度增加则呈现出先增后减然后再上升的规律,而在所有坡向中,南坡的平均NPP最高,北坡的NPP最低。     

西部山区坡地村落空间演进与农户生计改变

坡地村落是指分布在山地、丘陵坡面上的村庄,广泛分布于我国的山区聚落中,是我国乡村聚落的重要类型。西部山区是坡地村落分布的主要地区,"十二五"期间随着主体功能区规划的实施,不仅会影响坡地村落的空间重组和人口迁移,也会影响到坡地村落的农户生计和山区区域发展问题。论文以坡地村落空间演进和农户流动为切入口,借助黄土高原和西南山地典型地区的分析,运用GIS和大比例尺地形图分析了坡地村落空间集中和分散的基本特征。通过实地考察和问卷分析,剖析了村落空间演进和人口流动过程中农户耕地资产、收入、基本生活方式等主要生计的改变。结论认为,以减缓生态环境压力、调和人地矛盾和扭转经济贫困为最初目标的人口迁移,总体来说,有着显著的正效应,主要表现在退耕使生态用地比重得到提高、劳动力收入渠道拓宽、基础设施和社会公共服务得到显著改善等方面。     

社区水平森林景观格局的动态变化与未来情景模拟

论文以重庆市石柱县三星乡石星村为样区,基于2004年森林景观格局的相关数据,运用Logistic逐步回归方法筛选出了不同时期对石星村森林景观格局具有决定作用的影响因子,并采用CLUE-S模型对石星村2014年森林景观分布格局进行了模拟与验证。此基础上,分别基于历史发展趋势、“农二代”返乡潮以及工商资本介入3种情景模拟石星村2024年的森林景观格局,利用景观格局指数对2004-2024年间3种情景下的景观格局动态及破碎度进行研究。结果表明：1） 利用石星村2004年的森林景观格局分布图对2014年森林景观格局进行模拟,总体精度达到了85%,Kappa指数均值达到0.816,这表明CLUE-S模型对石星村森林景观的格局变化具有良好的模拟能力;2） 在预设的3种情景下,样区森林景观一直占据20 a间景观基质的主导地位,林区分析结果显示出林地总面积没有明显减少,且相较于2004年的林地总面积表现出增加的趋势。3种情景下退化林地面积均呈减少的趋势,其中,相较于历史发展趋势,“农二代”返乡潮情景下退化林地的减少均伴随着人工林和农用地面积的增加,而工商资本介入情景下退化林地的减少伴随着人工林面积的增加和农用地面积的减少;3） 在林地的空间分布上,各林地类型的分布存在一定的规律性,其中退化原始林主要集中分布在中东部低山、深丘区,次生林、退化林地和人工林呈镶嵌格局,分散于主要基质性景观中;4） 样区在3种情景模拟下,森林景观破碎化程度存在差异。总体来说,“农二代”返乡潮和工商资本介入两种情景下森林景观恢复较好。研究结论可为石星村未来森林景观管理、规划及政策的制定等提供参考依据和决策支持。     

甘肃白龙江流域水源涵养服务时空格局及其影响因素

白龙江流域是长江上游的主要生态屏障和水源涵养区,对维系流域生态和可持续发展至关重要。以甘肃白龙江流域为例,基于参数本地化的InVEST模型对1990—2016年水源涵养时空变化及其影响因素进行分析。结果表明:流域多年平均水源涵养深度为47.50 mm,呈现先减少后回升的趋势。空间上,其高值区主要集中于迭部、文县和舟曲的中高山阴陡坡林区（平均涵养深度在该三县2500~3500 m海拔段、阴坡和半阴坡、25°以上坡段和林地高于流域的平均涵养深度）;低值区主要位于宕昌和武都的中低山阳缓坡农牧区（平均涵养深度在该两县 2500 m以下海拔段、阳坡和半阳坡、25°以下坡段和耕、草地低于流域的平均涵养深度）。气候背景下,人类活动驱动的土地利用/覆被格局空间差异是影响水源涵养时空变化的重要因素,退耕还林对减缓气候变暖背景下水源涵养深度的下降具有重要意义。     

不同等级道路对玛纳斯河流域土地利用与景观格局的影响

为揭示不同等级道路对干旱半干旱地区土地利用与景观格局变化的作用过程与机制,以玛纳斯河流域为例,选取1976年玛纳斯河流域不同等级道路为研究对象,基于1976年和2015年两期土地利用分类数据,利用缓冲区分析方法结合土地利用动态度、土地利用程度综合指数以及景观指数,分析近40年间各等级道路缓冲区及缓冲区梯度上土地利用与景观格局的变化规律。结果表明：（1）近40年来玛纳斯河流域各等级道路对流域土地利用变化影响显著且存在梯度效应,即距离道路越远,受各等级道路的扰动就越小;（2）各等级道路对周边整体土地利用变化的影响程度依次为：高速公路与国道>省道与专用道路>县道与乡道;（3）高速公路与国道、省道与专用道路、县道与乡道分别对其缓冲区范围内林地、水域和建设用地的土地利用变化影响最大;（4）近40年来各等级道路不同缓冲区范围内景观破碎度和异质性均有所增加,而景观蔓延度却有所降低;（5）高速公路与国道、省道与专用道路、县道与乡道分别对其两侧3600 m、600 m和300 m范围内景观的切割作用最为强烈,且距离道路越远景观形状受道路的干扰越小,景观形状越趋于规整。     

基于微地貌约束的山区型特色小镇“三生”空间布局优化

优化国土空间开发格局是生态文明建设的重要内容,在村镇尺度下生态-生产-生活(简称“‘三生’”)空间结构与布局,对于特色小镇绿色发展具有重要意义.为优化山区以工业和旅游融合为优势的特色小镇“三生”空间布局,以茅台镇为研究对象,基于“产业兴旺、生态宜居”乡村振兴战略要求,通过10 m分辨率DEM、土地利用等数据,以主导生态功能和山区微地貌为约束条件,通过GeoSOS-FLUS模型开展了生态优先情景下茅台镇“三生”空间布局优化研究,并与无地貌约束的自然演变和经济优先2种情景做了对比.结果表明:①茅台镇生态空间和农业生产空间在峡谷底、陡坡和山脊区域均有大量分布且面积数量差异较小,而生活空间和工业生产空间多分布在峡谷底部.②自然演变情景模拟下,河谷地带的缓坡和部分陡坡位置均被转换为建设用地;经济优先情景模拟下,缓坡位置的耕地较易转化为建设用地;而生态优先情景模拟下,林地实现了空间上的连通和聚集,建设用地主要在茅台镇中南部河谷地带以及缓坡地区适度扩张.③生态优先情景下,峡谷底区域“三生”空间布局得到优化,生态空间面积从41.29 km2增至43.80 km2,工业生产空间面积由6.86 km2增至7.89 km2,农业生产空间由24.29 km2降至20.00 km2.研究显示,对于山区型村镇,微地貌约束土地利用模拟使得工业生产空间和生活空间集中分布在峡谷底区域,而生态空间则较多分布在缓坡和陡坡区域.