海河上游农牧交错地区生态系统服务价值的变化

在利用NOAA/AVHRR数据得到海河流域农牧交错带土地利用变化数据的基础上,采用Costanza等人对全球生态系统服务价值的测算方法,评估了海河流域上游农牧交错带地区土地利用变化引起的生态环境质量变化。研究结果表明:在过去10年海河流域上游农牧交错带区域,土地利用的变化损害了该区域生态系统的生态服务功能,使生态系统服务价值损失2.5%～2.7%,达到4.18×107～4.90×107美元。     

基于土地利用和气候变化的北方农牧交错带界线变迁

基于1961~2005 年中国北方9 省、自治区的218 个气象站点的气象资料及1986 年和2000 年的土地利用数据,从全球气候变化和土地利用变化角度分别界定了北方农牧交错带的地理位置,并分析了其界线变迁特征.结果表明,北方农牧交错带的地理位置还存在一定争议.交错带整体上已向西北移动.西北界已向北深入到纯牧区,东南界附近也由农牧交错区转成纯农区.气候界线向东南变迁,土地利用界线向西北变迁,两者变迁方向相反.东北段和华北段的界线变迁幅度远大于西北段.     

中国北方农牧交错带生态环境的空间格局演变

中国北方农牧交错带受自然条件和人为活动等多种因素的综合影响,生态环境问题比较突出,成为生态环境研究的典型区和理想地带。论文以此作为研究对象,选择能反映生态环境特点的多种空间数据信息,利用数字网格模型,通过采用空间叠加的分析方法,评估北方农牧交错带1989年和1999年的生态环境背景状况,并对北方农牧交错带生态环境变化及空间格局特征进行研究。结果表明:①1989至1999年,北方农牧交错带生态环境背景状况从东南向西北逐渐变差;②1989至1999年来,北方农牧交错带生态环境背景状况逐渐变差;③北方农牧交错带生态环境背景状况变化严重地区集中在晋陕蒙宁甘交界处、科尔沁沙地区、青海海东地区3个区域;④在205个旗县中,宁夏盐池县、内蒙古翁牛特旗、陕西定边县、甘肃环县、青海尖扎县、山西汾西县等12个旗县的生态环境变化最为严重,60%以上的面积生态环境背景状况逐渐变差。     

基于土地利用变化的农牧交错带典型流域生态风险评价——以洋河为例

为揭示土地利用变化对农牧交错带典型流域生态风险的影响,在Arc GIS技术支持下,以洋河流域1990、1995、2000和2008年遥感数据和土地利用数据为基础,定量分析洋河流域1990—2008年的土地利用动态变化特征;根据景观生态学理论,将研究区划分为525个生态风险评价单元,从土地利用变化和景观结构角度构建景观生态风险评价模型,评价洋河流域生态风险的时空变化特征。结果表明:耕地和草地面积占研究区总面积的67%以上;1990—2008年,洋河流域总体景观生态风险值(ERI)由0.197 3上升到0.238 4。低风险区(ERI≤0.17)面积减少3.53%,高风险区(ERI0.68)面积减少0.43%,较低(0.17ERI≤0.26)、中等(0.26ERI≤0.42)和较高(0.42ERI≤0.68)风险区面积均有增加,整体生态风险增加;洋河流域5种风险等级分布较集中,具体表现为洋河支流及其一级支流两侧地区生态风险相对较大(ERI0.26),而离河道越远的区域生态风险值越小(ERI≤0.26)。     

沂河流域土地利用时空变化图谱特征分析

基于沂河流域1995年、2005年和2015年土地利用空间数据,运用地学信息图谱方法构建1995-2005年和2005-2015年两个时序单元的土地利用转移图谱和涨落势图谱,分析了沂河流域近20年来的土地利用时空变化规律及发展过程。结果表明：（1）1995-2015年,沂河流域土地利用结构以耕地和林地为主,其中耕地和草地减少,林地和建设用地增加是主要变化趋势。（2）土地利用转移图谱以耕地与林地、草地之间的相互转换以及建设用地占用耕地为主,林地、草地转变为耕地主要发生在费县和平邑县中部地势平缓的山前平原,耕地转变为林地、草地则主要分布于研究区北部和西南部土壤侵蚀较为严重的山区,耕地转变为建设用地主要集中在各县市城区周边经济相对发达的区域。两个时序单元中,发生变化的主要图谱单元类型及面积存在显著差异,2005-2015年土地利用发生转换的空间进一步扩张。（3）土地利用涨势图谱中新增耕地面积最大,占新增面积的比例为33.87%;落势图谱中耕地萎缩面积最大,占萎缩面积的比例为51.38%。两个时序单元中,各县市涨落势图谱变化存在明显差异。该研究可为沂河流域土地资源的可持续利用及生态建设提供科学依据。     

从农业气候条件看我国北方原始农业的衰落与农牧交错带的形成

我国北方农牧交错带地区曾经是发达的原始农业区,农牧交错带的形成是该地区原始农业文化衰落、牧业文化兴起的产物。本文的分析表明,标志全新世暖期结束的气候变化事件所导致的农业气候资源条件的变化是原始农业文化衰落、农牧交错带形成的原因。     

土地利用类型与水分亏缺的风险程度关系——以北方农牧交错带黄土高原区为例

在北方农牧交错带植被重建中适宜乔、灌、草种生态区划的基础上,以该区域黄土高原区作为研究区,结合该区1989和1999两年的土地利用分类图,通过计算区域缺水指数及对其分级,探讨了缺水指数在时间和空间上的变化规律,分析了耕地、林地、草地等该区主要土地利用类型在时间和空间上与缺水指数的关系。在此基础上,构建水分亏缺风险指数(RiskIndexofWaterDeficit),从研究区整体和各生态分区两个尺度上探讨了不同土地利用类型的RIWD时空分异。得出如下结论:①1989～2000年,研究区缺水指数均在中度以上,其变化幅度有逐年减少的趋势;②对比1989年和1999年两年的缺水指数,区域整体缺水状况有所缓解,但各生态分区内的缓解程度在空间上仍存在差异;③从研究区整体而言,各土地利用类型的水分亏缺风险指数逐渐减少,依次为林地、耕地、草地;④因各生态分区内的地理特征包括水分状况存在变化,故各土地利用类型的水分亏缺风险程度排列顺序与区域整体有所不同。     

北方农牧交错带土地利用及景观格局变化特征

基于1988,1995和2000年3期Landsat TM数据,采用遥感,GIS和景观生态学方法,运用土地利用转移矩阵、景观格局分析软件Fragstats3.3,对北方农牧交错带土地利用及景观格局变化进行了动态研究.结果表明:①减少的耕地主要转为草地,增加的耕地也主要源于开垦草地;②耕地转为草地的空间分布较均匀,草地转为耕地的区域差异明显;③1988—1995年和1995—2000年2个时段参加变化的土地数量差异显著;④增加的沙地主要源于草地退化;⑤景观异质性上升,结构趋向均衡化,稳定性增强,受人类干扰程度在加大.      

不同生态类型区对人类活动净氮输入的影响——以北方农牧交错带为例

为探究中国北方农牧交错带在不同生态类型区人类活动对净氮输入的影响,基于人类活动净氮输入模型(NANI),以北方农牧交错带7省、23地级市的统计数据及相关参数,分析1985～2020年NANI的时空分布特征及影响因素.结果表明:1985～2020年研究区NANI呈先上升后下降趋势,河北省贡献最高.黄土丘陵沟壑水土流失区与北方农牧交错带NANI年际变化一致、京津冀水源涵养区和长城沿线沙化退化区NANI年际变化值呈上升趋势.空间分布呈由西北向东南逐渐降低的趋势.从输入组分来看,研究区最大贡献源为氮肥施用(30.34%～56.29%),其次是大气氮沉降(31.20%～47.23%),黄土丘陵沟壑水土流失区主要输入组分为氮肥施用和食品/饲料氮输入(累计76.46%～85.14%).对北方农牧交错带NANI影响最大的两个因素为人口密度和畜禽量.因此,中国北方农牧交错带的农业结构调整需结合分区进行管控,调整氮肥使用策略和畜禽养殖模式,促进区域农牧业与生态环境之间的深度融合.     

华北农牧交错带夏季降水变率及其与前期下垫面热力状况的关系

华北农牧交错带夏季降水有很大的变率 ,频繁的干旱对农牧业生产有严重影响。论文分析了1880年以来的夏季降水变化特征 ,近百年来农牧交错带夏季降水有明显的阶段性。功率谱分析显示有35年左右的周期。年代际尺度的波动是干湿变化的重要背景。以250mm等雨量线表示的农牧交错带南北位置也有明显的年际和年代际的变化 ,在1978年以前和以后的两段时期 ,平均位置有显著的差别 ,前后平均有大约1.5个纬度的变化。农牧交错带夏季降水与前期春季亚欧地区大范围的温度异常有较好的关系。印度和巴基斯坦及相邻印度洋地区是显著的正相关区 ;亚洲西部的内陆地区是显著的负相关区。这两个地区春季的温度能解释农牧交错带夏季降水方差的15 %左右。     

中国北方农牧交错带气候变化特点及未来趋势——基于观测和模拟资料的综合分析

中国北方农牧交错带是中国生态文明建设的一个重点地区。准确评估其气候变化趋势对于该区域可持续发展至关重要。本文的研究目的是在揭示1971-2015年气候变化特征的基础上,分析区域2006-2050年气候变化趋势。为此,本文综合观测和模拟数据分析了区域1971-2015年的历史气候变化以及2006-2050年的未来气候变化。研究发现：1971-2015年,中国北方农牧交错带气候变化呈暖干化趋势,年均气温的增长速率为0.39 ℃/10 a,年降水量的变化速率为-4.60 mm/10 a。2006-2050年,区域气候变化将呈暖湿化趋势,区域总体年均气温的增长速率为0.20~0.50 ℃/10 a,年降水量的变化速率为1.49~15.59 mm/10 a。同时,如果不有效控制温室气体排放,区域气候系统的不稳定性将加剧。2006-2050年,随着温室气体排放浓度的不断增加,区域增温速率从0.25 ℃/10 a增长至0.48 ℃/10 a,降水变化速率从3.97 mm/10 a增长至14.58 mm/10 a。因此,需要高度重视中国北方农牧交错带气候变化的减缓和适应问题,以促进该区域的可持续发展。     

中国北方农牧交错带气候变化特点及未来趋势——基于观测和模拟资料的综合分析

中国北方农牧交错带是中国生态文明建设的一个重点地区。准确评估其气候变化趋势对于该区域可持续发展至关重要。本文的研究目的是在揭示1971-2015年气候变化特征的基础上,分析区域2006-2050年气候变化趋势。为此,本文综合观测和模拟数据分析了区域1971-2015年的历史气候变化以及2006-2050年的未来气候变化。研究发现:1971-2015年,中国北方农牧交错带气候变化呈暖干化趋势,年均气温的增长速率为0.39℃/10 a,年降水量的变化速率为-4.60 mm/10 a。2006-2050年,区域气候变化将呈暖湿化趋势,区域总体年均气温的增长速率为0.20～0.50℃/10 a,年降水量的变化速率为1.49～15.59 mm/10 a。同时,如果不有效控制温室气体排放,区域气候系统的不稳定性将加剧。2006-2050年,随着温室气体排放浓度的不断增加,区域增温速率从0.25℃/10 a增长至0.48℃/10 a,降水变化速率从3.97 mm/10 a增长至14.58 mm/10 a。因此,需要高度重视中国北方农牧交错带气候变化的减缓和适应问题,以促进该区域的可持续发展。     

乡村振兴导向的水土资源承载力评价及其优化

农牧交错区水土资源系统平衡对于保障区域农牧业发展至关重要。以宁夏盐池县为例,以乡村振兴目标为导向,运用物元模型开展水土资源系统承载潜力评价,揭示影响水土资源系统承载力变化的驱动因素,以及影响水土资源的短缺因素,探讨乡村地域水土资源失衡的区域分异特征,以及经济社会与资源生态双重导向的优化路径。结果表明：（1）盐池县水土资源系统承载力呈叉字型对称空间分布态势,整体承载力处于中等水平,具有较大的开发潜力,其中花马池镇、惠安堡镇的承载能力较高,麻黄山乡、王乐井乡和大水坑镇的水土资源承载力明显较低。（2）盐池县乡村地域水土资源耦合协调差异明显,整体处于拮抗耦合阶段,镇区耦合协调度较高,乡村地区则相对较低。（3）水资源与土地资源利用缺乏同步性,水资源利用滞后地区应选择水资源适应性管控措施和生态保育+水源涵养的山水林田湖综合体构建,土地资源利用滞后地区应结合土地工程治理措施与产业结构调整,推进落实“三主三分”土地资源优化布局。研究结果可为农牧交错区农业转型发展和乡村振兴工程落地提供参考依据。     

北方农牧交错带降水极值变化空间特征

农牧交错带是我国生态环境脆弱带,以109个气象站1971～1998年间的逐日降水资料,分析了农牧交错带年降水量、侵蚀性降水及暴雨等方面降水极值的时间变化及空间分布。结果显示农牧交错带平均每年发生侵蚀性降水的日数在3.5～17.6d之间,暴雨日数在0～2.6d之间;大部分地区的年降水量、侵蚀性降水量及暴雨量等都呈现不同程度的增加趋势,但暴雨量以及侵蚀性降水量等降水极值指标增加趋势更明显,反映出多数地区降水强度增加、降水侵蚀的潜在能力增强的特征;局部地区的降水极值呈减少趋势。     

土地利用变化及流域尺度大小对水文类型分区的影响

以海河流域为研究对象,根据1956-2005 年的年降雨量和水面蒸发资料以及DEM、土地利用和土壤的遥感资料,采用地理信息系统和多元统计分析的方法,划分一定单元流域,对海河流域进行水文类型分区划分,并讨论了土地利用转移变化及单元流域尺度大小对水文类型分区的影响。结果表明,不同土地利用情况下水文类型分区的结果是不同的,土地利用的变化会直接或间接影响流域水文类型分区的空间分布,土地利用变化越大,水文类型分区的转移变化也越大。单元流域尺度较小时,水文类型分区分布较为离散,反之,单元流域尺度较大时,水文类型分区的分布则较为连续。当单元流域平均面积变化小于150 km²时,分区分布虽然有一定的变化,但总体来看分区结果相对比较稳定,当单元流域平均面积变化较大,并达到250km²以上时,分区结果会发生较大变化。     

黑河流域中游地下水时空变异性分析及其对土地利用变化的响应

应用遥感、地理信息系统和地统计学方法,分析黑河流域中游土地利用变化对地下水位时空变异性的响应。首先,通过半变异函数模型分析黑河中游地下水的变异特征,进而利用克里格插值拟合黑河流域中游1985年和2005年地下水位时空分布。其次,结合遥感解译生成的1985年和2005年两期土地利用类型分类图,叠加分析地下水位变化与土地利用类型转移之间的关系。结果表明：①1985~2005年间,整个黑河中游地下水位变化表现为冲洪积扇中上部荒漠区地下水位下降显著,而河谷盆地中部和下游河谷绿洲区地下水位相对稳定,随机（人为）因素对地下水的影响所占的比重增大,整个黑河流域地下水的连通性和脆弱性增加;②土地利用变化表现出区域面积上的自然植被退化,人工灌溉耕地的扩张变化;③地下水位和土地利用的时空变化具有密切的相关性,地下水位急剧变化的区域均是自然植被变化加剧的区域,主要表现为草地退化,戈壁增加。进一步分析得出冲积扇下部和河流细土平原耕地扩张的土地利用方式是导致冲积扇中上部地下水位下降和植被退化的主要因素,这种趋势将影响整个黑河中游地下水系统的补排关系,对地下水资源时空变异性产生深远的影响。     

干旱化与土地利用变化对中国北方草地与农牧交错带耕地自然生产潜力的综合影响评价研究

气候和土地利用变化通过不同的方式影响耕地的自然生产潜力,目前在时空尺度上定量分析典型生态边缘区气候干旱和土地利用变化对耕地自然生产潜力综合影响的研究还比较薄弱。论文首先采用桑斯维特纪念模型(Thornthwaite-Memorial Model)对北方草地与农牧交错带地区耕地自然生产潜力进行了计算。然后结合气象数据,分析了干旱化对研究区耕地自然生产潜力的影响。又在遥感数据生成的1990,1995和2000年1km土地利用/覆盖数据基础上,分析了土地利用变化对耕地自然生产潜力的影响。结果发现1970～2006年研究区总体上呈现出较强的变干趋势,但波动明显,干旱导致耕地自然生产潜力在1990～1995年和1995～2000年分别减少了约16.61×10⁶t和19.55×10⁶t。1990～1995年和1995～2000年耕地增加率分别为2.64%和2.55%,在此基础上,耕地自然生产潜力分别增加了5.36×10⁶t和4.48×10⁶t。从整个研究区尺度来看,1990～1995年和1995～2000年耕地自然生产潜力分别减少了了约11.24×10⁶t和15.08×10⁶t。从基于气象站点的泰森多边形尺度来看,研究区的西北区域,主要包括陕西、宁夏和甘肃部分地区,耕地自然生产潜力对于气候变化比较敏感,而包括河北、山西部分地区在内的研究区华北南部区域和内蒙古主要受到土地利用变化的影响。     

青海湖流域土地利用/覆被变化研究

研究青海湖流域的土地利用/覆被变化,对识别流域人类活动特征和分析区域生态环境演化规律及其成因具有重要意义。文章以1977~2004年4期遥感影像数据为基础,采用土地利用转移矩阵、动态度、利用程度等方法,研究了青海湖流域1977年以来的土地利用变化特征及其空间分异规律。研究结果表明:①近年来流域内生态用地数量逐渐减少,其中水域面积净减少292.70km²;②对草地的开垦占用是流域增加耕地的主要来源,1977~2004年因湖泊水位下降而增加的沙地面积为103.22km²;③1977年以来,流域内除2000~2004年水域面积减少速率显著上升达0.71％外,其他主要类型土地面积变化速率不断减缓;④流域内沙地主要分布在海晏县(70％以上),90％的林地和95％以上的耕地均分布在刚察、共和两县,各县土地利用结构变化特征存在差异;⑤土地利用程度综合指数平均值为186.47,明显低于其他地区,说明人类活动对流域土地利用变化影响较小,区域生态环境问题的研究应当更加注重自然因素的驱动作用。     

土地利用和气候变化对农牧交错带生态系统服务的影响

土地利用和气候变化是驱动生态系统服务变化的重要因素,了解其背后的影响机制对提升生态系统服务至关重要.目前农牧交错带生态系统服务变化和驱动因素的研究较为薄弱.以我国典型农牧交错带内蒙古奈曼旗为研究区,基于InVEST模型、修正风蚀方程（RWEQ）和修正通用土壤流失方程（RUSLE）评估该区2005年和2015年的产水服务、防风固沙服务和土壤保持服务,并运用贡献率公式、地理探测器和皮尔逊相关系数等方法分析土地利用和气候变化对这3项生态系统服务的影响.结果表明：①2005~2015年奈曼旗产水服务和土壤保持服务整体呈上升趋势,分别增加22.41%和6.74%,防风固沙服务则下降了66.24%.②产水服务和防风固沙服务变化主要受气候变化的影响,土壤保持服务变化主要受土地利用变化的影响.③实际蒸散变化和土地利用变化是影响产水服务变化空间分异性的主要因子,其解释力分别为94.50%和50.05%;实际蒸散变化和土地沙化程度是影响防风固沙服务变化空间分异性的主要影响因子,其解释力分别为19.84%和16.15%.④奈曼旗各项生态系统服务之间相关性较弱,只有防风固沙-产水服务呈现弱显著的协同关系.根据研究结果,建议在沙区适当提高灌草植被比例;在牧区实行必要的封禁管理;在农田引进滴灌等节水技术;而城镇则应当继续将生态保护和修复摆在优先位置.     

快速城市化地区土地利用变化对流域水文过程影响的模拟研究——以深圳市布吉河流域为例

以深圳市布吉河流域为例,系统模拟了不同土地利用条件下的流域水文过程,并分析了土地利用变化的影响。对布吉河流域土地利用进行分类的结果表明1980-2005年期间该流域的耕地、林地及灌草地的比例由93.54%减少为34.79%,而城镇用地由1.65%增至54.25%;在对SWAT（Soil Water Assessment Tool）模型在布吉河流域的应用进行验证的基础上,分析了快速城市化过程中土地利用变化对流域水文要素可能产生的各种影响。结果表明,土地利用条件的不同可导致流域水文过程发生极大的差异：以2005年的土地利用作为输入与以1980年的土地利用作为输入相比,流域蒸散发量、土壤水含量和地下径流深度分别减少了42.09、28.10和279.74mm,而地表径流则平均增加了431.97mm;土地利用变化还导致各水文要素的空间和年际分布特征发生改变。