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。     

基于RS与GIS技术分析淮南矿区土地利用变化

借助淮南矿区1986、1999、2012年共3期遥感影像和地形图,应用遥感和GIS技术,通过人机交互解译方法获取了矿区土地利用/覆盖变化基础数据,由此计算各年份的土地利用结构指数、土地利用转移指数和土地利用空间指数,并依据计算结果分析矿区土地利用/覆盖类型结构和变化情况。研究表明:耕地是矿区主要土地利用类型,并逐年减少,城镇用地、水域增长最为明显,林地表现为增长趋势,农村居民点面积则呈现出先增加后减少的态势;三个年份矿区的土地利用均处于发展期;1999—2012年,土地利用变化剧烈程度较大,城镇用地、水域、和林地的增加主要依靠耕地的转化,耕地与农村居民点之间的转化是空间上分布最广泛的转化。     

旅游城镇化背景下沿海小镇的土地利用空间格局演变与驱动机制研究——以大连市金石滩国家旅游度假区为例

研究以多时序土地利用、遥感数据为基础,通过GIS技术结合土地利用动态度、空间叠置与转置模型分析1992-2009 年大连金石滩国家旅游度假区土地利用空间格局演变及驱动机制。研究表明:①土地利用数量变化模式呈现耕地面积大量减少,建设用地迅速增加:1992-2009 年各土地利用类型单一动态度中耕地减少速度最快,为4.66%;建设用地增加最快,为21.32%;耕地大部分转移为建设用地,1992-2009 年耕地转向建设用地的面积为891.35 hm²,占总耕地转移面积的54.76%;旅游用地面积增加了425.35 hm²,占建设用地增长面积的27.69%;②建设用地空间扩展呈现出沿交通干线和海岸线分布,且主要集中在龙山村、满家滩和陈家村的南部交通干线区域,并从该区域不断向周围地区扩张;③与非旅游城镇相比,金石滩逐步从原有单一土地利用类型向旅游主导的复合型用地转变,在“政府”、“企业”和“居民”三个主体影响下,经历了以“自然保护为主-旅游开发为主-保护为前提适度开发”的演化历程。     

近20年来秦岭地区土地利用/覆被变化的遥感分析

该文利用美国陆地卫星Landsat 1990、2000和2010年3期TM遥感图像,结合野外调查和人机交互的解译方法生成秦岭地区1990、2000和2010年3期土地利用/覆被数据,揭示近20年来秦岭地区土地利用/覆被变化的趋势及其驱动因子。结果表明,秦岭地区土地利用/覆被主要类型为落叶阔叶林,其次为耕地,针叶林、针阔混交林、灌丛、水体湿地和居民地与建设用地面积较小。1990-2000年该区土地利用/覆被变化主要为落叶阔叶林转变为耕地、水体湿地转变为耕地和落叶阔叶林,2000-2010年该区土地利用/覆被变化主要为耕地转变为落叶阔叶林、水体湿地和居民地与建设用地。1990-2000年秦岭地区覆被状况总体变差,共有15个县覆被状况变好,28个县覆被状况变差。2000-2010年秦岭地区覆被状况总体变好,共有36个县覆被状况变好,7个县覆被状况变差。围绕耕地的人类活动是该区土地利用/覆被变化的主导因子,温度和降水量变化也是该区土地利用/覆被和植被覆盖状况变化的驱动因子。     

东江下游河网区土地利用变化及其对水体的生态影响

论文以东莞市为研究区域,基于1990、2000、2009年3期遥感影像,采用土地利用变化速率、土地利用转移矩阵及景观指标,分析了近20 a东莞市土地利用变化过程及其对水体的生态效应。研究结果表明:①近20 a东莞市土地利用结构由农业用地、林地为主向城市建设用地为主迅速转变,耕地、园地、林地比例由1990年的23.56%、13.39%和28.73%下降为2009年的11.35%、3.26%和17.39%,与此同时建设用地面积比例则由20.21%增加为53.62%,此外,2000—2009年土地利用变化程度较1990—2000年更为剧烈;②东莞市农业用地面积逐年降低,单位面积化肥施用量减少58.30%,单位面积农药施用减少32.35%,表明农业面源污染在过去一段时间内具有减弱趋势,与此同时城镇建设用地下垫面增加导致的城市非点源污染威胁则逐渐增强,这一情形将随着城市化用地的继续扩展和水体总面积的减少而愈加严重;③东莞市水体景观优势程度逐渐下降,水体受人为干扰强烈。水库、河流缓冲带内建设用地比例明显增加,河道被人工化、渠道化程度增强。综合以上研究结果,东莞在城市化建设中应加强水资源的保护和管理;水污染防治中,在治理点源污染的基础上,加强城市下垫面非点源污染的防控。     

潍坊市北部咸/卤水区土地利用及其生态系统服务价值变化分析研究

运用遥感和GIS技术获取潍坊市北部咸/卤水区1983年-2013年间4期土地利用数据,分析了研究区研究时段土地利用变化及生态系统服务价值变化状况.结果表明:1983年-2013年间,潍坊市北部咸/卤水区裸地和潮滩面积不断缩小,建设用地和盐田面积不断增加;总的生态服务价值量从1983年的174.46 亿元减小到2013年的137.07 亿元,降幅达21.43%,主要是由于具有较高生态服务价值的潮滩等用地类型持续减少所致.应限制盐田和建设用地等的过快增长,并注重保护沿海潮滩湿地.     

基于LMDI模型的中国粮食产量变化及作物构成分解研究

理清1980-2010 年间中国粮食产量变化的作物贡献及其主要贡献因子,为今后农业政策的调整提供决策依据。论文采用对数平均迪氏分解模型(LMDI)开展1980-2010 年间中国粮食产量变化及作物构成分解研究。研究结果表明:①30 a 间中国粮食产量增加了2.26×10⁸ t,粮食播种面积效应和粮食单产效应分别为-0.21×10⁸和2.47×10⁸ t;粮食单产水平提升对粮食增加量的贡献值大,但这一贡献效应的增加量在减弱。②稻谷、小麦和玉米三种作物产量在全国粮食总产量中的比例波动性上升;稻谷单产、小麦单产、玉米单产,以及玉米播种面积的增产效应最为明显,是驱动全国粮食产量增加的主要因素。③地区贡献以黑龙江和河南最为突出,累积贡献率约占1/3,省域粮食生产“北进中移”的趋势明显;各省域粮食产量的贡献因素差异显著,大豆、薯类和其他作物对粮食总产量变化的贡献较小。建议实施差别化的粮食生产政策,在继续提高粮食单产的同时稳定粮食播种面积,确保国家粮食安全。     

半城市化地区土地利用变化及驱动力分析——以厦门市集美区为例

半城市化地区是在快速城市化进程中产生的一种过渡类型地域,伴随着剧烈的土地利用竞争和矛盾,土地利用变化迅速的特征。以厦门市集美区为例分析了半城市化地区土地利用演变规律,发现1987-2007年间研究区土地利用强度持续提高,城市建设用地和农村建设用地增加,农用地和淡水水域面积减少。矩阵转移分析结果表明,城市建设用地的增加主要来自未利用地、农用地和农村建设用地,农村建设用地的增加主要由农用地和未利用地转化而来,农用地是城市化过程中最容易受到侵占的土地利用类型。建设用地变化与非农业人口、总GDP,第二产业产值、固定资产投资、农民人均纯收入、实际利用外资、房地产投资呈现显著的正相关关系,是建设用地变化的主要驱动力。农用地面积变化与非农人口、总GDP、第一产业产值、第二产业产值、农民人均纯收入以及实际利用外资呈现显著的负相关关系。集美半城市化地区土地利用变化的主要驱动力包括城市人口增长、土地利用政策、经济结构调整、公共基础设施的发展以及国家政策。     

齐齐哈尔市土地利用变化及其对地下水水质的影响

为了探究齐齐哈尔市土地利用变化及其对地下水水质的影响,利用1995年、2003年、2011年遥感影像解译结果,比照地下水水质长期监测数据开展相关研究。结果表明,研究区土地利用类型以旱田、湿地和建设用地为主,其中旱田面积最大,占45%以上;近20a来,湿地面积持续减少,减少面积达112.38km2,主要转变为旱田、水田和建设用地,而建设用地的增加主要来自于开发旱田;1995~2003年、2003~2011年2个时期的综合土地利用动态度分别为0.97%、0.60%,研究区2003年之前总体土地利用变化程度明显高于后期。地下水中NO-3-N、SO2-4、Cl-和总硬度浓度变化趋势,与建设用地和旱田间的相互转变密切相关。城镇化建设快速发展及工矿用地土地资源的长期开发,成为对该地区地下水水质产生直接影响的主要土地利用方式。     

中老缅泰交界地区土地利用变化信息挖掘与国别对比

基于Landsat TM/ETM数据,从土地利用空间分布特征、时空变化规律、土地利用程度三个方面,对中老缅泰交界地区1990-2010年土地利用变化特征进行分析。研究表明：① 橡胶园、茶园为增幅最大的土地利用类型,轮歇农地、建设用地、长期性农地也有一定幅度的增加,有林地、灌木林、草地、水域有所减少。② 有林地、灌木林之间的转移及其与长期农地、轮歇农地、橡胶园之间的转移,决定着中老缅泰交界地区土地利用变化特征。中老缅泰交界地区土地利用变化本质上受到市场经济、国家政策、人口迁移、基础设施建设等因素的影响。③ 橡胶园和茶园的时空变化基本表现为面积净值增加,空间位置交换变化非常小。长期农地面积变化不大,但存在较大幅度的空间位置转变;水域、轮歇农地变化以空间位置交换为主。草地、灌木林、有林地、建设用地交换变化和净变化比例相当。④ 1990-2010年,中老缅泰交界地区土地利用程度有所增加,其中,泰国境内土地利用程度最高,老挝和缅甸境内的土地利用程度最低。2000年后中老缅泰交界地区土地利用程度增幅明显加大。其中,中国和缅甸境内土地利用程度后期增幅减小,泰国境内土地利用程度后期增幅变大,老挝境内土地利用程度实现了由前期减少到后期增加的转变。     

现阶段我国耕地利用集约度变化及其政策启示

近年来,随着社会经济的快速发展和市场经济的不断完善,我国耕地利用中,农户利益最大化的个体追求逐步由耕地产出最大化向劳动力效益最大化方向发展,粮食生产对于农户的重要性在下降,导致我国粮食生产中耕地、资本和劳动力投入在1998年后出现下降趋势,北京、天津、上海、浙江、福建、江西、湖北、广东等省(市)区甚至出现耕地利用集约度总体下降的情况。耕地利用集约度的这一变化对我国粮食安全将产生深远的影响。文章在分析上述情况后认为,为实现我国粮食安全的国家目标,需要在耕地保护政策的基础上,进一步采取政策措施提高粮食生产的规模效益,以缓解粮食安全的国家目标与个体利益最大化的农户目标之间的冲突。     

黑龙江省粮食生产与三江平原湿地协调发展水平的评价

为寻求黑龙江省农作物播种面积和湿地面积两者间的合理比例,使之既能保证粮食生产,又能维持湿地的必要功能,论文首先用模糊评价方法对历年黑龙江省粮食生产效益和湿地效益分别进行了评价,在此基础上,对反映两方面和谐共存程度的协调发展水平进行了评价。评价结果显示,20世纪70年代末到80年代初这一时期的农业生产和湿地环境是比较协调的。该时期农作物播种面积为870×104hm₂,三江平原湿地面积约为195×104hm₂。此结果可以作为设定三江平原湿地恢复程度的一个参考标准。在该标准下,按高单产水平计算,黑龙江省可提供2930×104t粮食,而三江平原湿地植物和鸟类的种类数约可分别恢复到建国时水平的70%和80%。     

中国区域性耕地变化与粮食生产的关系研究——以东北地区为例

以东北地区为例,结合监测数据和农业统计数据,利用GIS技术分别开展耕地数量变化对粮播面积的影响分析、高中低产田内部各县粮食单产变化趋势分析、高中低产田内部耕地数量变化对粮食总产的影响以及粮食作物种植结构变化对粮食生产能力的影响评价与分析。结果表明:①东北地区耕地数量增加了188.8×10⁴hm²,总体呈北增南减趋势;②粮播面积增加了162.67×10⁴hm²,高产区的粮食单产多呈上升趋势,中产区的粮食单产稳中有升,低产区各县的粮食单产有增有减,但多数仍呈上升趋势;③高产田的粮食单产和低产田作物种植面积扩大促进了东北地区粮食总产的增加;④东北地区玉米生产进一步向吉林省集中,大豆、水稻、小麦向黑龙江集中,粮食生产的专业化、区域化趋势明显。     

华北平原的水土资源平衡研究

采用精确的水土资源平衡计算模型 ,辅以田间观测资料 ,分析计算了华北平原农业水资源量与作物需水量之间的平衡问题。结果显示 :在充分供水的条件下 ,本区农田 (884.8万hm₂)需水量为744.36亿m3,相应的作物亏水量为309.37亿m3,有效灌溉面积 (653.2万hm₂)上的亏水量为228.73亿m3;而1995年水利工程提供的农业总用水量已达261.78亿m3,但仍有116.16亿m3的亏水量 ;文中同时对评价区内农田的有效降水量、灌溉水的田间利用量、毛管上升水量等进行估算。指出 ,虽然冬小麦的平均水分满足率为82 % ,但关键期的水分满足率 (64 % )仍然制约粮食产量的增长 ,设想通过提高渠系利用系数和优化灌溉等措施 ,华北平原的农业可望达到水土资源平衡利用的状态     

东北商品粮基地粮食生产的区域分异

论文以商品粮基地县为研究单元,运用数理统计和GIS空间分析结合的方法,揭示东北商品粮基地县粮食总产的区域差异。研究结果表明:①粮食总产低于平均水平的商品粮基地县占多数,高于平均水平的基地数量仅占36.36%,但粮食产量占全部基地县粮食总产量的64.74%;②粮食生产基本上形成了以玉米、大豆、水稻为主的生产能力格局,粮食总产的区域差异小于分品种粮食作物内部的区域差异;③从省域尺度看,粮食总产高于平均水平的基地县84.6%分布在黑龙江和吉林两省,粮食生产布局的区域化、专业化趋势明显,大宗粮食作物进一步向产粮大县集中;④从区域尺度看,粮食总产的空间格局高低交错,集中在以松嫩平原中部黑土区、辽河平原和三江平原为重心的平原地区,有由中部平原地区向周边递减的趋势。回归分析表明,播种面积的区域差异是导致商品粮基地县粮食总产区域分异的主要原因,农业现代化水平对其具有重要影响。应加强商品粮基地建设,加大中低产田的改造力度,走以提高粮食单产来提高粮食综合生产能力的内涵式发展道路。     

发展生物能源引发的土地利用问题

在经济发展不断增加对能源的需求和国际上减少温室气体排放的压力下,生物能源得到了各国政府的大力扶持并取得了快速发展。全球燃料乙醇生产总量1975年为5.68×108L,2000年增加到170×108L,2007年迅速增加到511×108L。生物柴油也自2000年的约9.1×108L迅速增加到2007年的132×108L。生物能源的迅速发展带来了关于其对粮食安全影响的激烈争论。论文从剖析近年来关于生物能源发展对粮食安全的影响入手,系统分析了耕地在生物能源生产及其效应研究中的重要作用、近年来生物能源发展占用耕地面积、对土地利用变化的影响及其对农户耕地利用决策行为的影响机制。研究发现:①土地作为生物能源生产的主要资源投入类型,是其对粮食安全产生影响的最重要媒介;②近年来生物能源占用耕地面积呈不断增加趋势,2004年,全球生物能源占地1 400×104hm2,约为全球耕地总面积(140 583×104hm2)的1%,到2007年,占地4 221.7×104hm2,相当于2004年的3.05倍,据保守估计到2030年,将占地5 300×104hm2;③发展生物能源直接带来林地、草地和农用地等土地利用类型之间,以及不同农作物类型之间的土地利用冲突,并带来土地利用方式的显著变化;④从农户尺度看,相对于粮食作物,能源作物具备较高的经济收益,根据对广西武鸣县的农户调查得出,2009年木薯纯收益为11 123.04元/hm2、甘蔗为12 138.36元/hm2,远远高于稻谷(6 984.04元/hm2)、玉米(5 104.61元/hm2)、花生(2 851.36元/hm2),收益上的比较优势是其播种面积不断增加的根本原因。     

区域人均基本农田需求面积测算模型及应用——以江苏省为例

为估计一定区域内基本农田保护面积,论文在探讨基本农田涵义的基础上,提出了区域人均基本农田需求面积的计算模型。该模型综合考虑了城乡居民对农产品的消费、复种指数、粮食作物播种面积比例、单产水平以及城市化水平等因素。以江苏省为例,计算1985-2004年江苏省城乡居民人均粮食消耗总当量。在此基础上,计算1985-2004年江苏省人均基本农田需求面积以及估计2005-2020年江苏省人均基本农田需求面积。结果表明,1985-2004年之间,江苏省人均基本农田需求面积平均值为0.054hm₂,考虑在外饮食情况时,该值为0.059hm₂;2005-2020年之间江苏省人均基本农田需求面积平均值为0.057hm₂。     

20世纪80年代以来挠力河流域湿地景观变化过程研究

挠力河流域面积为241.67×104hm₂。其自然条件决定了该流域具有极丰富的湿地生物多样性。从1980年以来,由于经济的快速发展,该流域湿地景观和土地利用发生了显著的变化。自然湿地资源从1982年的53.32×104hm₂变成2000年的17.17×104hm₂,减少了67.8%;而水田面积却增加了38.5倍,同时,旱田面积也大幅度增加。该文利用遥感和GIS技术,对近20年来该流域湿地景观变化过程进行时空定量分析;并结合流域土地利用/土地覆盖类型的动态变化,探讨流域在经济快速发展中土地利用与湿地之间的演化规律及其对湿地的影响机制。     

粮食安全:西北地区退耕对粮食生产的可能影响

据西北五省区制定的规划或计划,到2010年将累计退耕400×104hm₂,约占现有耕地面积的1/4。按照目前的单产水平和粮食作物比例,西北地区将减少粮食产量近400×104t,相当于1996年西北地区粮食总产量的1/8。同时,退耕对当地的粮食生产存在正面影响,主要表现在:①退耕节省下来的生产要素的转移可以带来未退耕耕地粮食产量提高;②西北地区生态环境以及局地小生境的改善可以促进粮食生产、降低灾害风险。此外,农业科技进步和工程设施建设的加强,会对保留耕地上的粮食生产起到极大的推动作用。通过对西北五省区粮食单产的预测并结合人口预测可知,2010年西北地区粮食总产量可达4516.9×104t,在人均400kg、425kg和450kg水平下粮食需求分别为3936.1×104t、4182.1×104t和4428.1×104t。因此,从长远的角度来看,就西北地区整体而言将不会出现粮食短缺,但粮食盈余水平较低;而就具体省区而言,陕西、甘肃和青海三省区必须通过粮食调入才能满足本省区需求,而新疆和宁夏粮食则有一定盈余。     

中东部地区土地利用与土地退化特征分析

采用20世纪80年代,90年代和2000年的遥感、地面调查及文献资料数据,分析了我国中东部地区土地利用与土地退化特征。分析结果认为,耕地和林地是中东部地区主要的土地利用类型,占该区土地总面积的68%左右;园地、居民和工矿及交通用地面积迅速增加;未利用土地面积明显缩小;水土流失得到初步控制,流失面积有所减少,但水土流失区域差异大,部分地区水土流失仍在加剧;耕地人均占有量小,利用强度大,复种指数高;耕地用途不稳,转入转出频繁;耕地总面积与人均耕地面积迅速减少,2000年耕地面积比80年代初和1995年分别减少了913.15×104和151.31×104hm2;2000年人均占有耕地面积比80年代初期约减少了0.03 hm2;土壤污染严重,耕地质量不断下降,食品安全受到威胁。