科尔沁沙地及其周围地区土地利用变化的情景分析

根据科尔沁沙地及其周围地区过去15年(1985～2000年)土地利用的时空动态变化、2000年的土地利用格局以及2010年的土地利用规划数据,构建了模拟研究地区土地利用变化的CLUE-S模型。在该模型的支持下,论文分别对研究地区未来10年(2000～2010年)土地利用变化格局的马尔柯夫情景和规划情景进行了模拟,然后,通过2000年土地利用现状图与2010年情景模拟图的叠加,分析了在以上两种情景下土地利用变化的共同之处及差异。研究结果对完善科尔沁沙地及其周围地区土地利用变化的动态管理具有重要意义。     

生态红线保护下的两江新区土地利用/覆盖情景模拟及生态价值评估

生态保护红线的划定对于维护国家和区域生态安全具有非常重要的作用,是我国在生态环境保护方面的重要举措.为分析生态保护红线划定后区域生态系统服务价值的变化情况,以重庆市两江新区为例,采用CLUE-S模型对未来的土地利用变化情况进行情景模拟,并在此基础上对各地类价值系数进行优化调整构建生态系统服务价值评估优化模型,对不同情景下的生态系统服务价值进行定量计算,分析生态系统服务价值的敏感度及变化度.结果表明:①采用CLUE-S模型对两江新区的未来土地利用进行空间模拟效果较好（Kappa系数达到0.82以上）,模型的普适性较好.②生态价值敏感度结果表明两江新区的生态系统服务价值对价值系数的变化缺乏弹性,结果的可信度高.③2020年生态保护情景下,林地的面积增加量大于自然增长情景,城镇和工矿用地则相反,生态保护红线对于城镇扩张起到了一定的约束作用.④2014年现状、2020年自然增长情景和2020年生态保护情景下的生态系统服务价值分别约为10.53×108、10.50×108和10.88×108元,两种未来情景下耕地的生态系统服务价值减少最为明显,林地、水域服务价值均表现出增加的趋势.⑤林地和水域的生态价值变化度表明其面积变化对生态系统服务价值的影响较大.研究显示,CLUE-S模型进行小区域的土地利用变化情景模拟效果较好,构建的生态系统服务价值评估优化模型计算结果的可信度较高.政府相关部门可以根据生态保护红线及生态系统服务价值评估结果,进一步优化生活、生产和生态空间,使其在城市规划、绩效考核和生态补偿中得到实际运用,在区域的经济可持续发展中起到支撑作用.      

东辽河流域土地利用变化对非点源污染的影响研究

采用国际前沿的SWAT模型及CLUE-S模型,基于3S技术和统计分析方法,分析了吉林省东辽河流域土地利用2000~2005年的土地利用动态变化,并借助于Logistic回归结果探讨了2000~2005年土地利用变化的驱动力空间特征;运用2000年和2005年土地利用数据,结合CLUE-S模型,模拟不同预测方案下东辽河流域未来20a土地利用变化情况.在此基础上,应用SWAT模型分别对研究区2025年2种情景下非点源污染负荷进行模拟.结果表明:不同的土地利用条件下,情景2比情景1的多年平均径流减少了12.26mm、泥沙减少了8.4×103t、溶解态氮减少了8.29kg、有机氮减少了9.49kg、总氮减少了8.4kg、溶解态磷减少了8.61kg、有机磷减少了7.18kg、总磷减少了7.18kg,情景2比情景1更能有效的控制非点源污染.     

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。     

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.     

北部湾南流江流域土地覆盖及生物多样性模拟

以北部湾独流入海河流南流江流域为研究对象,基于研究区2000年和2015年遥感数据解译的土地利用数据以及社会经济等数据,采用CLUE-S模型对未来2030年生态保护情景、自然增长情景以及粮食安全情景的土地利用格局进行了模拟预测,在此基础上采用InVEST模型对流域过去和未来不同情景的生物多样性进行了评估,探讨了流域生物多样性的生境质量和生境退化程度.结果表明：2000~2015年南流江流域建设用地、园地、水域和未利用地呈现出增加趋势,其中建设用地的增幅最大,而耕地和林地减幅最大.流域土地系统中共存在着34种土地网络转移流关系,上游存在24种,中游20种,下游28种,耕地与建设用地、耕地与林地以及林地与园地之间的转换占到流域总土地利用变化的70.74%.CLUE-S模型模拟未来土地利用的Kappa系数达到0.86,表明模型模拟未来情景的土地利用精度满足要求.2000年、2015年、2030年生态保护情景、2030年自然增长情景以及2030年粮食安全情景流域生境质量总得分和平均得分分别为866630,900357,921055,876231,865370和0.7457,0.7747,0.7925,0.7539,0.7466.2030年3种情景的中上游和下游地区生物多样性都呈现出不同程度的改善趋势,而中游地区则表现出退化趋势.     

基于土地利用变化的三峡库区小流域生态风险评价——以草堂溪为例

为揭示三峡库区小流域土地利用变化对生态风险的影响,选择草堂溪小流域作为研究区,以1990、2000、2004和2010年4期TM和CBERS影像获取草堂溪小流域土地利用信息,以500 m×500 m为基本单位,制作格网作为辅助评价单元,借助GIS技术为数据分析平台,对土地生态风险指数进行空间插值,生成1990、2000、2004和2010年4期生态风险分级图。结果表明:1990-2010年研究区土地利用相对合理指数上升0.03;研究区5种风险等级连片分布,与耕地和水域分布区域具有显著的空间相关性,5种生态风险等级主要集中在15~25°和>25°坡度带上以及500~1 000 m和1 000~1 500 m两个高程带上;研究区生态风险呈现先恶化后好转的趋势,较低风险等级面积在1990和2010年最大,分别占研究区总面积的28.23%和37.41%,2000和2004年高风险等级面积最大,分别为29.69%和35.54%。研究得出草堂溪小流域生态风险时空变化原因主要为自然条件限制和人为因素控制。针对研究区生态风险时空变化特征提出调控对策,具体有:进行最优土地利用组合类型搭配,调整不合理土地利用类型,改良林分结构;对流域近消落带部位的土地利用在统筹考虑水环境污染治理和土壤侵蚀问题的同时进行统一合理规划管理。     

多情景模拟下的新疆生态系统服务价值评估

研究多情景下的新疆土地利用变化及生态系统服务价值（ESV）,探讨区域内最优的土地利用分布格局,对干旱区的可持续发展与土地利用规划具有重要意义。该研究耦合多目标优化和斑块生成土地利用模拟(PLUS)模型对自然发展情景、经济发展情景、生态优先情景、可持续发展情景4种情景下的土地利用需求及空间分布进行预测模拟,采用价值当量法计算新疆未来情景下的生态系统服务价值。结果表明：（1）2000-2020年,新疆土地利用类型以荒地为主,土地利用变化主要表现为耕地的增加和荒地的减少。2035年4种情景下的土地利用变化不同,空间模拟结果整体上扩张趋势一致,局部变化明显。（2）利用PLUS模型对新疆的土地利用变化模拟效果较好,Kappa系数均值达到0.899 1,总体精度均值达到0.954 8,可以有效模拟新疆2035年的土地利用空间格局。（3）2035年自然发展、经济发展、生态优先、可持续发展情景下的ESV分别为18 717.25、17 816.36、19 221.52、18 134.45亿元。加强草地、水域、林地、湿地等生态用地的保护,有利于提高ESV价值总量。可持续发展情景可作为兼顾生态保护和经济发展...     

基于GECM与CA+ANN模型的土地资源优化配置与模拟

土地资源优化配置是土地科学研究的热点。论文在前人研究成果的基础上,以多目标动态规划方法中的逐步宽容约束(GECM)方法为基础,以社会、经济和生态效益为系统目标,设置8个方面的GECM约束条件,对广州市花都区2020年土地利用结构进行优化配置研究,并将土地利用结构优化配置结果作为约束条件,结合人工神经网络与元胞自动机(ANN+CA)模型对研究区土地利用空间布局进行模拟。研究结果表明:①GECM是一种较好的土地利用结构优化方法,花都区2008年建设用地规模(23 097 hm²)接近于2020年的合理用地水平(28 800 hm²);②ANN+CA可以实现土地资源的空间配置与模拟,通过GECM与ANN+CA的耦合进行土地资源优化配置的结果比较符合花都区的实际情况,模拟的方案更具合理性,能实现区域土地资源优化配置的时间与空间的统一。     

基于土地利用/覆被动态变化的粤港澳大湾区碳储量评价与预测

土地利用/覆被变化会增加区域碳储量或引发碳损耗,进而影响全球气候.研究湾区土地利用与碳储量变化的影响机制,对区域生态系统保护及社会经济可持续发展具有重要意义.基于InVEST模型和PLUS模型,分析了粤港澳大湾区土地利用与碳储量的动态变化特征及影响机制,进一步模拟预测了2030年3种发展情景（自然趋势情景、建设用地优先情景和生态优先情景）下土地利用类型变化对碳储量的影响.结果表明：(1)2000～2020年粤港澳大湾区的耕地（减少5.38%）和建设用地（增加8.68%）变化最显著,其余用地类型的变化较小.林地作为大湾区的主要用地类型,同样也是重要的碳库,空间上集中分布于东、北、西三面的台地和丘陵地区,碳储存低值区集中于中部平原,以建设用地为主.(2)受不同用地类型相互转化的影响,粤港澳大湾区的碳损失了20.12×106 Mg.耕地和林地面积的减少以及建设用地面积的增加是碳损耗的主要原因.(3)模拟研究发现生态保护措施将有效提高区域碳储量.具体来说,当耕地、林地和草地向建设用地的转化减少20%,湿地和水体向建设用地的转化减少30%时（生态优先情景）,区域碳储量可增加2.58×106 Mg...     

基于土地利用变化模型的退耕还林还草决策分析——以通辽地区为例

通过综合考虑影响退耕还林还草的自然和社会因素,结合土地利用规划和遥感影像解译结果,论文以通辽地区为例,介绍了利用土地利用变化模型确定退耕还林还草区域的方法和过程。根据对2010年模型模拟结果和2000年通辽地区土地利用现状的对比分析,结果发现2000～2010年该地区进行退耕还林还草的合适区域应该主要位于研究地区的中部、南部,以及北中部。研究地区中部属于科尔沁沙地的腹地,土地沙漠化最为严重,同时城镇和农村居民点分布较密,退耕还林还草是政府用于减缓风沙对城镇和农村居民点危害程度的重要生态措施;而南部和北中部属于丘陵和山区,由于过度开垦,水土流失较为严重,是实施退耕还林还草的重点区域。此外,与退耕还林区相比,退耕还草区距城镇、农村居民点以及道路相对较远,具有可达性较差、地理位置较为偏僻的特点。论文得出的结果可为今后通辽地区退耕还林还草工程的实施提供科学依据,同时,该文提出的确定退耕还林还草区域的方法对其它地区具有一定的借鉴意义。     

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。     

近20a三峡库区农林地利用变化图谱特征分析

土地利用变化图谱单元能够把表示"空间单元特征的图"与表示"时间发展之起点与过程的谱"合为一体,并建立起空间—属性—过程一体化数据信息。论文以TM/ETM影像为空间数据源,构建三峡库区1990—2000年和2000—2010年两个阶段农林地利用变化信息图谱,以及融合1990、2000、2010年这三个时期土地利用现状的变化模式图谱,以探讨库区近20 a来的农林用地变化轨迹和特征规律。结果表明:1 1990—2000年阶段的农林地利用变化图谱主要以农林地间及其和草地互换、建设用地占用农林地的图谱单元类型为主。空间差异上最为显著的是"耕地→建设用地(编码15)"、"草地→林地(编码32)"和"林地→草地(编码23)",空间分离度较低。2 2000—2010年阶段的农林地利用变化图谱单元分离度增大,农林地利用发生转换空间进一步扩张。最显著变化的是"耕地→林地(编码12)"和"耕地→建设用地(编码15)"图谱单元类型,其次是农林地转换为水域图谱类型(编码14和24)的面积增大。3库区农林地利用变化模式以前期变化型和后期变化型为主,反复变化型和持续变化型发生概率较小,库区农林地利用的转换具有明显的时间阶段性特征。     

Mapping and modelling of changes in agricultural intensity in Europe

Spatial maps of agricultural intensity are needed for analyses of environmental issues, including biodiversity changes. We present a method to produce such maps for Europe. While most studies beyond farm level focus on land cover change only, this paper focuses on spatial variation in land use intensity and its dynamics.Our method defines agricultural land use intensity in terms of nitrogen input. For arable land, it combines field observations with administrative-level statistics to assess probability of occurrence for three land use intensity classes. For grassland, it uses maps of livestock density to assess probability of occurrence for two intensity classes. Agricultural land is spatially allocated to intensity classes using an algorithm that downscales intensity changes simulated with an agricultural economic model.Our results are 1 km² resolution maps of classified agricultural land use intensity in the year 2000. We illustrate the method by exploring changes in the spatial pattern of land use intensity for a financial policy reform scenario in the year 2025. Results indicate spatial heterogeneity in land use intensity across European countries, including large differences in intensity between countries, between regions, but also within regions.Our method could be improved with smaller-resolution agricultural statistics and broader intensity indicators.     

河北坝上与坝下不同土地利用类型土壤入渗特征及其影响因素

为查明河北省坝上与坝下不同土地利用类型土壤入渗能力,选择张北县（坝上风蚀区）和阳原县（坝下水蚀区）作为典型研究区,采用微型圆盘入渗仪测量土壤入渗特性,并分析其主要影响因素。研究结果表明：（1）阳原县不同土地利用类型土壤渗透性能表现为：高盖度草地>低盖度草地>耕地>林地,张北县表现为：草地>耕地>灌木林地>防护林地;（2）不同入渗模型拟合度之间存在显著差异,其中Philip模型拟合效果最佳;（3）土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、稳定入渗时间与容重呈极显著负相关关系,而与总孔隙度均呈极显著正相关关系。结果表明,该区草地土壤入渗能力最强,后期开展生态工程建设时应更加重视草地涵养水源的作用。