城市河流滨岸带土地利用变化的环境效应——以上海苏州河为例

在阐述城市河流滨岸带的界定、结构、功能以及滨岸带土地利用变化的环境效应的基础上,选择以上海市苏州河为研究对象,运用土地利用解译、有机污染综合指数、野外调查评分等方法处理数据,将河流与河段两个尺度上的滨岸带土地利用类型分别与河流水质和调查河段的景观适宜性进行相关比较研究,进一步结合上海市不同历史时期和现状背景揭示了苏州河滨岸带土地利用变化所带来的自然环境效应和社会环境效应,同时提出城市河流滨岸带的适应性管理策略.研究结果表明:①工业用地及农业用地的减少和居住用地、城市绿地与道路用地的增加、不透水面积的整体微减是苏州河滨岸带土地利用变化的主要特征;②工业用地、居住用地和城市绿地的变化趋势最为显著,并与有机污染综台指数变化趋势的相关关系较显著;③不同河段的土地利用类型和不透水面积率与相应河段的景观适宜性之间的关联性很大.     

基于分形理论的徐州城市空间结构演变研究

基于迭代原理的城市形态分形研究方法,运用分形维数（相关维数、半径维数、膨胀维数）和标度曲线,定量分析了徐州城市空间结构演变规律。结果表明：分形维数可以定量揭示城市用地的空间分布和空间组织结构,标度曲线可以定量揭示不同空间尺度下各类用地的标度行为,二者相互结合可以更好地测度城市空间结构演变的规律;徐州城市居住用地、工业用地、交通用地空间分布的均质程度在逐渐增强,但公共设施用地空间分布的均质性较差;随着城市的扩张,居住用地和工业用地表现出显著的外迁趋势,市中心区的商服功能则进一步加强,城市由市中心向外围逐渐形成明显的“公共设施用地 居住用地 工业用地”布局的圈层结构,并在城市外围形成新的商服中心;与居住用地和公共设施用地相比,工业用地边界形态复杂,稳定性较差。     

石家庄市城市边缘区扩展遥感分析研究

利用两期(2002年和2007年)的IKONOS、QuickBird、CBERS-02B为数据源,通过分析不同时期土地利用类型的变化过程,重点是城市边缘区的变化,进行城市边缘区扩展研究。研究内容主要为城市边缘区扩展中不同土地利用类型的动态变化,包括空间分布、类型、数量。研究表明,城市扩展的变化主要发生在城市边缘区,2002至2007年间,城市边缘区各种土地利用类型的数量有明显变化。主要是农业用地的减少,从61.94%减少到了53.07%,减少比例接近9%,转换为水域和其他用地、工业用地、居住用地。研究成果为石家庄城市规划建设提供了基础数据。     

南水北调东线工程徐州段河流生境质量评价

河流生境质量评价是河流生态系统健康评价的关键之一。本文评价自然和人为作用下的河流生境质量,以南水北调东线工程徐州段丰县、邳州两市输水通道上的河流为研究对象,结合环境特点,选择了反映河道生境、河岸生境和滨岸带生境的10个指标,给出了每个指标的评价方法和5级标准特征值,建立河流生境质量评价体系,确定评价指标的等级标准,对研究区内16个河段的生境质量状况进行综合评价。结果表明:(1)河流生境质量指数(IRHQ)综合得分介于33~91。根据评价等级划分标准,其中有50%的河段生境质量达到"优"等,其余介于"良"等到"劣"等,河流生境质量整体状况良好。(2)河流生境质量指数与NH_4~+-N、COD、TN呈负相关,与DO呈正相关,多项生境指标也与水质指标具有相关性,表明生境质量与水质的相互影响。     

上海城市河岸带对降雨径流氮垂直去除研究

在上海市城市河岸带人工绿地建设了微区径流场,进行了5次模拟降雨径流实验,研究了人工绿地岸带下渗流中氮浓度和去除率的时空变化。结果表明：人工绿地岸带对垂直下渗流中氮有显著的净化作用,且主要集中于土壤的0~30 cm以内,TN和NH4+去除率在399%和398%以上,NO3-+NO2-去除率除11月为负值外,其余月份均在100%以上;在30~60 cm深度,由于土壤氮的析出导致径流中氮浓度增加,去除率降低;而60~90 cm深度的去除率增加。径流场内下渗流中氮浓度具有明显的水平空间变化,随距入水端距离的增加,30 cm深度下渗流中氮浓度先上升后下降;人工绿地岸带对下渗流中氮的净化作用均随淹水时间的延长呈降低趋势,且季节变化明显,在10月和4月具有较高的去除率,0~30 cm内TN、NH4+和NO3-+NO2-的去除率可分别达635%、891%和416%以上     

上海城市景观生态格局演变与生态网络结构优化分析

为了优化上海城市生态网络结构,综合应用景观格局、景观格局指数以及景观生态网络分析方法,提出上海城市生态品质提升途径。首先,应用面向对象的遥感图像分类方法获得了2008年和2015年上海市建设用地、农业用地、水域和绿地等景观类型分布,应用Fragstats软件获得景观格局指数,比较了城市景观格局和景观格局指数的演变;其次应用最小成本路径方法构建城市生态网络,与城市道路交通网络叠置,确定了生态网络结构的间断点;最后与《上海市基本生态网络规划》比较,提出了城市生态网络发展建议。本研究获得如下结论:(1)2008～2015年,上海市建设用地、农业用地、绿地和水域的面积比例由38∶51∶5∶6演变为46∶39∶7∶8。(2)上海市景观格局日趋破碎化、复杂化,连通性下降;建设用地的优势景观类型地位强化,郊区建设用地呈现破碎化入侵,农业用地面积减少且破碎化;绿地系统面积增大,但连通性不足,结构待优化。(3)经最小阻力分析获得上海市105条潜在生态廊道线路,在浦东新区、奉贤区、金山区、松江区和青浦区具有较好的环状度;经叠置分析识别出上海市骨干生态廊道的62个间断点,主要分布在青浦区、松江区、浦东新区以及奉贤区。(4)经比较分析发现,城市生态网络规划的生态网络骨架基本保持,但局部的生态网络结构存在问题,上海西北部和北部的生态廊道空间萎缩,东南部生态空间出现碎片化。     

快速城镇化地区生态用地演变及驱动力分析

基于高分辨率遥感影像、GIS和RS技术,利用转移矩阵、景观指数和地图叠加等方法系统分析了辛庄镇域生态用地演变的时空特征,并引入二项Logistic回归模型,选择到农村居民点的距离、到道路的距离、到河流水系的距离、到村镇中心的距离、人均GDP、人均工业总产值、人均农业总产值、人均收入、人口密度为驱动因子,对研究区主要类型生态用地变化的驱动力进行分析。结果表明:1991~2009年,辛庄镇生态用地空间结构和面积变化剧烈,总体上呈加速缩减趋势。其中,水田面积变化尤为明显,18a间累积减少1 806.61hm2;经济效益较高的水产养殖用地和园地规模有所增长,尤其是水产养殖用地,1991~2009年年均增长43.01hm2,长幅为93.26%。生态用地主要转移去向为水产养殖用地、居住用地和工业用地。生态用地总体上破碎化程度加剧,类型水平上,大体上呈现为破碎度加剧、景观形状日趋规则、优势度逐渐降低、聚集度日益增加的态势。各时段生态用地演变的主要驱动因子均为邻域因子,但随着时间的推移,社会经济因子对生态用地变化的解释效力逐渐增强。     

大城市边缘区土地利用时空格局模拟--以武汉市洪山区为例

大城市边缘区的土地利用变化复杂而迅速,采用定量模型对此地域的时空格局进行模拟,在土地规划领域有重大意义。以武汉市洪山区为例,首先采用DPSIR模型对大城市边缘区的工业用地、居住用地、服务设施用地、绿地等进行驱动力机制的定性分析,得出每种用地相应的驱动力、压力和状态;进而采用CLUE S模型,通过用地变化驱动力因子作用权重系数的求解,模拟时段内各类用地的需求分析与用地变化的动态分配过程,对边缘区的用地演变进行模拟;最后通过用地现状图对模拟用地进行验证,模拟结果基本拟合。在模拟的基础之上,设定了两种大城市边缘区空间发展的情景模式,即不作任何空间约束的用地演变和进行可持续发展约束的用地演变,有针对性地提出该区域的发展需要重点保护水体和自然风景区。其方法及成果可为大城市边缘区制定发展管理政策提供科学参考。     

基于RS/GIS的武汉市九峰城市森林保护区景观结构特征及规划对策

大型的城市森林绿地是城市生态框架的重要组成部分,其景观结构的优化有助于城市生态系统结构与功能稳定。九峰城市森林保护区是武汉近郊最大的森林绿地。应用快鸟遥感影像并结合实地调查,在RS和GIS的支持下对九峰城市森林保护区的景观结构进行了分析,并探讨了森林景观的规划对策。结果表明：九峰城市森林保护区景观分为林地、农耕地、苗圃地、水域、建设用地、墓地、荒地、草地和裸岩9个景观类型,263个斑块,其中林地最多,占总面积的36.56%,占斑块总数的8.75%,为景观基质,但对景观过程的控制作用不强。建设用地和农耕地斑块形状最为复杂,易造成人类活动干扰的扩散。林地成片分布,破碎化程度较低,连通性较高,有利于其资源保护。九峰城市森林保护区表现出整体结构简单,局部结构复杂的特征。针对这些景观结构特征,提出了大幅提高林地比例,压缩建设用地和其他人类活动明显的景观类型面积,构建聚集间有离析的空间优化格局,加强荒地和裸岩的植被恢复,设置“踏脚石”斑块和建立保护性廊道的景观优化对策,以期为九峰城市森林保护区的规划与管理提供依据。     

水位变动下三峡库区消落带植物群落特征

水位变动是湿地的基本特征之一,对湿地生态系统意义重大。为了解水位变动对三峡库区消落带植物群落的影响,于2010年8月对白夹溪消落带植物群落进行调查,采用TWINSPAN分类法对植物群落进行分类。结果表明:共发现维管植物85种,隶属34科70属;植物群落可划分为18个类型,狗牙根等5种群落为白夹溪消落带代表性植物群落;随着淹水程度的加深,群落组成呈现出由旱生植物到湿生植物的过渡趋势;植物群落香农指数、均匀度指数、丰富度指数和生物量指数随水位梯度呈“∧”型变化趋势,辛普森指数呈“∨”型变化趋势。与156 m蓄水周期相比,植物物种数量、群落类型及组成、多样性均发生改变。水位变动是消落带新生湿地植物群落变化的主要驱动因子     

环境约束下大都市城郊土地利用结构评价——基于信息熵和非期望产出模型分析

土地利用过程中会产生期望和非期望产出,针对以往土地利用结构评价中忽略环境产生的非期望产出而影响土地利用结构效率真实性问题,以大都市城郊的上海青浦区为例,宏观上,运用信息熵模型对该区2005~2014年土地利用结构有序性进行评价;微观上,运用非期望产出模型测算青浦区研究期间土地利用结构效率,为寻求区域土地利用结构效率损失的原因及改善途径提供参考。结果表明:(1)2005~2014年青浦区土地利用结构信息熵值时序上呈现"M"形变化趋势,空间上由中部向东西两翼递减;(2)2005~2014年青浦区土地利用结构效率变化趋势在时间序列上呈现"W"形变化趋势,空间上由中部的中心城区向东西两翼递减格局;(3)将环境的负产出纳入非期望产出模型进行土地利用结构效率评价,能更加准确的反映土地利用结构效率的真实性;(4)影响青浦区土地利用结构效率水平变化的主要因素为纯技术效率的变化,资源过度消耗和环境污染物排放过量是制约青浦区土地利用结构效率提升的主要原因。针对土地利用结构效率损失的原因及区域差异提出效率提升途径。研究结果可为青浦区土地利用结构优化和可持续发展提供科学借鉴。     

Relationship between the riverine nitrate–nitrogen concentration and the land use in the Teshio River watershed, North Japan

The present research investigated the relationship between nitrate–nitrogen (NO₃–N) in river water and the land use/land cover (hereafter, land use) in the Teshio River watershed located in northern Hokkaido island to understand the effect of human activities such as agriculture, forestry, industry, and urbanization in the drainage basin on the river ecosystem quality and services. River water was sampled at nine points seasonally during a 2-year period and the nutrients concentration was measured. Land use profiles were estimated at two spatial scales, riparian and sub-catchment, for each sampling station. The spatial pattern of water quality in the Teshio River showed increased NO₃–N levels associated with agriculture and urban expansion, and forest reduction in the watershed. Land use at the riparian scale closely reflected that at the sub-catchment scale, which masked the unique riparian buffer effect on the river water condition. The increased agricultural and reduced forest area in the riparian zone, especially in the upper middle reach, could be a possible reason for a decline of ecosystem service for the provisioning of clean water and habitat for aquatic organisms. Measures towards sustainable and more nature-friendly agricultural management are necessary in the area to protect the Teshio River ecosystem and its ecosystem services.     

The impact of land use on riparian soil dissolved organic matter and on streamwater quality on Chongming Island,China

Riparian wetland controls the transfer of terrestrial dissolved organic matter (DOM) to surface water bodies. However, the effects of land use on riparian soil DOM quality and its contribution to aquatic environment are largely unknown. In this study, the amount and composition of water-extracted soil organic matter (WSOM) in riparian wetlands were determined to evaluate the effect of land uses on spatial patterns of WSOM and streamwater quality on Chongming Island, China. The fluorescent properties of WSOM and fluvial DOM were analyzed using EEM spectra-combining PARAFAC model and accurate MS and MS/MS identification. Our findings showed no differences in the riparian WSOC contents between land use types (agricultural land, natural wetland, commercial land and industrial land). However, the fluorescent WSOM and its humic-like (Comp.1 and Comp.2) and microbial degradation (Comp.4) components significantly varied under different land uses (P < 0.05). Overall, the fluorescent WSOM quantities and its components (Comp.1, Comp.2 and Comp.4) were present at markedly lower concentrations for agricultural land use relative to the other three land uses. The same distribution pattern was observed for carbonyl compounds and fatty acids in the riparian WSOM molecules (P < 0.05), but the distribution patterns of the lipids were different between the four land uses (P < 0.05). Industrial land could result in the input of more organic matter into the riparian wetland. Our results showed that fluvial Comp.1 and Comp.2 were significantly correlated with WSOM Comp.2 and WSOM Comp.4 (P < 0.05). We also observed that the fluvial trophic status was significantly higher when the fluvial DOM components increased (P < 0.05). These results indicated that land uses can alter the composition of riparian WSOM, reshape fluvial DOM compositions and significantly affect fluvial water quality.     

基于土地覆被变化的安徽省生境质量时空演变特征

基于InVEST模型的生境质量模块,采用1995～2018年安徽省3期的土地覆被数据,分析省域生境质量时空演变特征及其对土地覆被变化的响应。结果表明:安徽省土地覆被变化主要是农田转向建设用地和林草地,以及农田和湿地之间的相互转化;23年间,安徽省生境质量整体呈单边小幅下降趋势;由于作为生境质量威胁源的建设用地急速扩张和蔓延,引发合肥和沿江5市城区及周边生境质量的显著下降;部分保护地及周边开展了有效的退田还湖(湿)和退耕还林(草),局域生境质量有明显改善,但多数生态源地生境质量的区域性变化并不明显;最后,对省域生境质量优化提出了相应的对策建议。     

长江干流典型区域河流生境健康评价

河流生境是河流生态系统中的重要组成部分，是维持河流健康的重要因素。河流生境健康的准确评估可以为河流生态系统的保护与修复提供重要依据。针对长江干流生境特点，从河流物理生境形态、河流岸边带生境和水环境特征3个方面选取了10个指标，构建了长江干流生境评价的指标体系。基于该评价体系，在2017年8~9月对长江干流的金沙江下游、三峡库区、长江中下游3个典型区域的127个调查断面进行河流生境综合评估。结果表明：金沙江下游、三峡库区、长江中下游河流生境综合指数（RHI）分值的分别为133.9、124.6、130.8，总体评价等级均为“良”。水流情势、受人类活动干扰是金沙江下游生境变化的主要驱动因子，河岸渠化硬化、河岸植被覆盖、河岸植被带宽则是三峡库区和长江中下游生境变化的主要驱动因子。建议长江上游区域强化水生生物重要栖息地完整性保护，中下游区域加强岸边带、洲滩的生态修复，恢复江湖连通性，构建长江流域生态廊道和生物多样性保护网络。     

基于InVEST模型的鄱阳湖湿地生物多样性情景分析

生态系统服务与功能的评估越来越多地被应用到自然资源管理政策制定中。通过参与式评估框架(FoPIA)方法建立鄱阳湖湿地到2020年的不同土地利用情景,以此作为参数应用到生态系统服务与功能的评估权衡模型(InVEST),以鄱阳湖湿地指示性生物(越冬候鸟)的栖息地为研究对象,定量和空间化评估典型村落未来土地利用情景下候鸟栖息地质量和空间分布特征。结果表明:在生态保育情景下,受生态退耕等因素的影响,栖息地规模增加,人类胁迫活动减少,鄱阳湖湿地典型村落候鸟栖息地的平均质量提高到0.89,比现状水平提高27.0%;在经济发展情景下,人类活动范围的扩张使得候鸟栖息地受到的胁迫增强,栖息地的平均质量下降为0.57,比现状水平低14.0%;在自然增长情景下,候鸟栖息地平均质量为0.66,比现状水平增加了1.5%。     

基于最小累积阻力模型的江南水乡河网分区保护研究

河网水系是江南水乡重要的自然与历史文化遗产。但近年来,随着城市化进程的快速发展,人类活动对河网的干扰日趋严重,村镇小水体出现大面积填埋,部分地区河网结构趋于简单,非主干河道不断减少。以上海市青浦区为研究区域,采用最小累积阻力模型对河网水系分区保护问题进行探讨,以期为江南水乡风貌保护提供参考。结果显示：（1）河网水系在江南水乡具有明显的廊道效应;（2）青浦区可划分为河网特殊保育区、河网重点保护区、河网风貌保留区、河网生态建设区和河网景观恢复区5个区域,并由此提出具有针对性的水系分区保护方案;（3）最小累积阻力模型在江南水乡河网水系保护方面具有较好的适用性     

Marginal land use and value characterizations in Lagos: untangling the drivers and implications for sustainability

Lagos, the leading African megacity, is a coastal city located in creeks and riparian environment. In all parts of the city, transactions in marginal lands—riparian or water-logged areas—are increasingly becoming more noticeable. However, while previous studies have focused upon normal land transactions, the dynamics of land uses in marginal regions remain largely unexplained. Information on the dynamics of informal land transactions in the marginal regions of Lagos city is important for urban sustainability. This study therefore interrogates the attributes, uses, values and drivers of marginal land in Lagos using generalized linear model (GLM). Findings show that the predominant land use in marginal areas of Lagos is residential, majority of the lands are less than full plot size, close to river channels and less accessible, and the mean price ranges from NGN 3,156,908 to NGN 4,052,158. The GLM estimations show that distance to river channels/lagoon and buyer’s status have more significant influence on marginal land uses and values in Lagos. These findings have significant policy and practical implications for the city’s land use and sustainability. For urban and environmental sustainability, there is need to stem transactions in coastal marginal environments of Lagos for their obvious implications for climate change, flooding, erosion, sea incursion, building collapse, natural parks and public spaces, river channels and urban greening.     

基于InVEST模型的长江中游经济带生境质量的时空分异特征及其地形梯度效应

基于DEM与1995、2005、2015年土地利用数据,通过InVEST模型、GIS空间分析方法评估长江中游经济带生境质量的时空分异特征,并采用回归分析、地形位指数研究生境质量的地形梯度效应。结果表明:(1)长江中游经济带生境质量空间分布差异较大,整体上水平较高。高质量生境主要分布于山地丘陵区及水域,低质量生境分布于农业城市区;(2)1995～2015年,境内高质量生境存在向低质量退化的趋势,平均生境质量略有下降;(3)生境质量变化水平呈现"北部及东部提升-中部及南部下降"的空间格局,江汉平原和江西省东部地区的生境质量有所提升,生境质量下降区域主要位于中部重要城市连接成的环形带上;(4)生境质量存在显著的地形梯度效应,随着地形位提升,高等级生境质量的县级单元数量逐渐增加,平均生境质量相应提升。1995～2015年,1等地形位的生境质量提升,其余等级地形位的生境质量表现为下降趋势。研究结果有助于揭示长江中游经济带生境质量的时空变化过程,可为长江中游经济带生物多样性保护和土地利用规划提供理论支持。     

平原河网地区非点源污染风险差异化分区防控研究

土地利用优化和空间防控策略对非点源污染风险控制及水环境质量的改善具有重要意义。本文以太湖流域典型平原河网地区-上海市青浦区为研究对象,将灰色线性规划模型与最小累积阻力模型相结合,以控制非点源污染风险和增加经济效益、生态效益为目标,进行土地利用结构优化与空间分区防控研究,在空间上划设了水资源保育区、水资源重点防护区、非点源污染一般阻控区、非点源污染中等阻控区及非点源污染重点阻控区,并针对不同分区提出具有针对性的防控措施。与2012年相比,预测2020年优化防控方案下,可减少总氮、总磷的输出10.96%和41.33%。由此表明,优化土地利用结构和构建空间差异化防控机制是有效调控非点源污染风险,实现区域可持续土地利用,促进经济发展和保证生态环境安全的有效途径。