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.     

南四湖流域产水量空间格局与驱动因素分析

流域生态系统产水服务功能的空间化和定量化评估,对流域水资源管理、优化配置以及提高流域水生态保护效率具有重要意义。以山东省南四湖流域为研究对象,基于1990-2013年土地利用、降水、蒸散以及土壤属性等基础地理数据,以InVEST模型为基础,评估和模拟南四湖流域近25 a的产水量,并采用ArcGIS分析产水量的空间分布格局以及变化趋势,探讨了降水、地形等自然地理要素以及人口、土地利用和国内生产总值（GDP）等社会经济因素与产水量空间格局动态变化之间的关系,并在此基础上划分出南四湖流域生态系统产水功能区。研究结果表明：流域产水量在空间格局上呈现出由东向西递减的趋势,东部、东北部等山区、丘陵地区产水量高,西部平原地区产水相对较低;受自然地理要素影响,流域产水量空间分布与社会经济发展水平即GDP、人口密度的空间分布格局有较大差异。近25 a来,流域产水量呈现减少趋势,且产水量峰值区域由东北部向偏南地区转移,最低值区由西部向中部地区转移。降水、海拔和坡度等地理环境与产水量的空间变化呈显著正相关,其中降水量的相关程度最强;人口、GDP等社会经济数据与产水量变化也呈显著正相关,主要原因在于城市化的发展,城市建设用地等不透水层增加,促进了流域产水量。研究结果可以为流域水资源政策制定以及社会经济发展规划等宏观决策提供科学支撑。     

基于InVEST模型的官厅水库流域产水和水质净化服务时空变化

官厅水库是北京市及其周边地区重要的水源地之一,曾因水质污染严重而被迫退出北京市饮用水供应系统,经过全面治理后于2007年恢复成为北京市备用水源地.为了从整体上定量分析官厅水库流域生态系统的产水和水质净化服务,基于InVEST模型,选择官厅水库退出北京市饮用水供应系统和恢复成为北京市备用水源地为时间节点,定量评估1995-2010年官厅水库流域生态系统的产水量和TN、TP输出量,分析其产水服务和水质净化服务的时空变化.结果表明:1995-2010年,官厅水库流域产水服务表现为先减弱后增强,但整体呈减弱趋势,流域产水量由1995年的18.85×108 m3降至2010年的14.33×108 m3,产水服务减弱24.0%.水质净化服务表现为先减弱后增强,但整体呈增强趋势,流域的TN、TP输出量分别由1995年的4028.7、379.7 t降至2010年的3611.4和354.0 t,TN、TP净化服务分别增强10.4%和6.8%.研究显示,气候变化和土地利用变化是导致官厅水库流域产水服务发生改变的主要原因,不同时期的水资源保护政策导向也与水质净化服务变化趋势相吻合.      

北方干旱化和土地利用变化对泾河流域径流的影响

论文以在黄土高原上发育,流经中国北方干旱、半干旱地区的黄河二级支流--泾河为研究对象,基于20世纪八九十年代的土地利用影像资料,以及泾河流域1970~2002年的气候、水文资料,采用美国农业部开发的分布式流域水文模型SWAT,分析了20世纪80~90年代泾河流域的降雨量和径流量的变化。从80到90年代,流域年降雨量呈逐年递减趋势,80年代多年平均月降雨量明显大于90年代多年平均月降雨量,尤其在7~9月,平均降雨量明显减少。受气候干旱化和土地利用/覆被变化的共同作用,80~90年代,流域多年平均年径流减少了8.92m³s^-1。为了区分气候变化和土地利用变化对流域径流的影响,采取分别固定气候因子与土地利用/覆被变化因子的方法,将模拟情景输入模型,定量区分气候和土地利用/覆被变化对流域径流的影响方式和程度。结果表明,气候干旱化趋势使流域多年平均年径流减少28.08m³s^-1,为气候、土地利用/覆被变化共同影响径流变化量的314.80%;土地利用/覆被变化使流域多年平均年径流增加26.57m³s^-1,为气候、土地利用/覆被变化共同影响径流变化量的297.87%。     

基于生态服务价值的上海土地利用变化影响评价

基于Costanza的生态系统服务单价和我国国情,评估了上海中心城区1947~2006年土地利用变化对区域生态系统服务功能的影响.研究表明,60年间生态系统服务功能总体下降了87.96%,可分为缓慢减少、剧烈减少、趋缓减少和缓慢上升4个阶段,各阶段生态系统服务价值年均变化分别为-278.90×104,-2451.60×104,-88.89×104,36.66×104元/a.17类生态系统服务功能中,土壤侵蚀控制、栖息地、文化功能和扰动调节功能呈正增长,其中20年来绿地面积和绿化覆盖率持续增加是侵蚀控制功能和栖息地功能显著增加的主要原因.60年来水域面积大量减少使得水分调节和水供应功能的降幅巨大,两者对中心城区生态系统服务功能减少的贡献率为63.74%和24.33%.水域、耕地、绿地、城市住宅和公共建筑用地的生态系统服务功能变化,对中心城区生态系统服务功能减少的贡献率为99.57%,5.09%,-4.09%,-0.34%, -0.22%.除水域和耕地的生态系统服务功能显著下降外,其余均有上升,其中绿地的生态系统服务价值增幅最大,年增长率为19.45%.     

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...     

2000~2005年三江平原土地利用/覆被变化对植被净初级生产力的影响研究

区域土地利用/覆被变化对植被生产力的影响是LUCC环境效应的重要组成部分,对于区域陆地生态系统碳循环的研究具有重要意义。三江平原地区是我国土地利用变化最为剧烈的地区之一,然而,区域尺度上土地利用/覆被变化对植被生产力的影响研究不多。基于以上原因,论文应用以遥感观测和生态系统过程模型为基础的土地利用数据和植被净初级生产力NPP数据,估算土地利用变化过程对三江平原地区植被生产力的影响。结果表明,林地、草地和沼泽湿地向耕地的转化是三江平原土地利用/覆被变化的最主要特征。2000~2005年期间,耕地面积增加了43.28×10⁴hm²,主要来自林地、草地和湿地的转化,转化面积分别为26.20×10⁴、10.81×10⁴和22.45×10⁴hm²。过去5年间,三江平原平均NPP由401.1g C m^-2 a^-1下降为377.5g C m^-2 a^-1,其中沼泽湿地平均NPP下降了7.8%,耕地、林地和草地的平均NPP均呈下降趋势。2000~2005年期间,三江平原地区净初级生产总量由4.37×10⁴G g C a^-1下降为4.11×10⁴G g C a^-1,减少量为2 575.1G g C a^-1,减少率为5.9%。三江平原地区2000年和2005年的气候因子变化不大,其对NPP的影响可以忽略。土地覆被变化直接导致区域净初级生产力的降低,人类活动干扰的强度和频度加剧对于区域植被净初级生产力的降低具有重要影响。     

秦岭生态屏障产水服务时空演变特征及驱动要素

秦岭是我国重要的“中央水塔”,是南水北调的重要水源地。基于InVEST模型评估2000—2018年秦岭地区产水服务,分析其时空演变特征,利用相关性分析和地理加权回归方法（GWR）探究不同因素对秦岭地区产水服务变化的影响。结果表明：秦岭地区多年平均产水量为235.16 mm,19年间产水量呈现微弱下降趋势,产水量在空间上表现为由南部向北减少的特点。秦岭地区产水量波动程度和变化趋势都较弱,产水服务整体比较稳定。各因素对产水量的影响具有明显的空间异质性,降水主导的范围最大（33.18%）,且集中分布于产水量较多的秦岭南侧。其次为NPP（17.90%）和实际蒸散量（16.71%）,两者在中北部地区是主要影响因素。研究结果对促进区域生态安全和可持续发展具有一定的指导意义。     

气候和土地利用变化对上海市农田生态系统净初级生产力的影响

以上海市主要植被类型农田为研究对象,利用大气-植被相互作用模型(AVIM2)模拟的近50年上海市农田净初级生产力(NPP)以及1987、1997和2004年上海市的TM遥感影像数据,分别计算了气候变化和土地利用变化对上海市农田生态系统NPP总量变化的影响.研究结果表明,如果只考虑气候变化,1961～2006年上海农田年平均NPP值增加了64.37g·m-2(以C计),平均每年增长1.43g·m-2.年平均温度和降水量均与NPP显著正相关.另一方面,上海农田面积占总面积的比例由1987年的76%递减到2004年的43%.在土地利用变化和气候变化双重因素的驱动下,自20世纪80年代以来,上海农田NPP总量减少了42%;相对于气候变化影响,土地利用变化对农田NPP总量影响较大,其中,20世纪80年代到90年代,土地利用变化对NPP总量变化的贡献率占78%;20世纪90年代到21世纪初土地利用变化的贡献率达92%.     

横断山区产水量时空分布格局及影响因素研究

运用InVEST模型产水模块开展横断山区1990-2015年产水的量化评估,并开展相应的时空特征及影响因素分析。结果表明：（1）空间分布上,横断山区产水量均表现为南高北低的空间格局,垂直方向上,产水能力随着海拔的增加呈减小趋势。（2）1990-2015年产水深度表现为先小幅增大后明显减小再小幅增大的波动变化趋势。（3）不同土地利用类型的平均产水能力差异较大。其中以建设用地产水能力最强,约为550~920 mm;林地、草地居中,分别为438~650 mm和412~580 mm;未利用地和水域产水能力最弱,分别为273~457 mm和56~237 mm。（4）产水量空间分布与海拔及草地比例呈现显著的负相关,与降水量及林地比例呈显著正相关;时间变化上产水量与降水量呈显著正相关关系。该研究有助于推进山区生态系统服务研究的发展,其结果可为横断山区流域水资源管理、维持区域可持续发展提供科学支撑。     

这一片被城市化的土地

<正>最近,美国宇航局发明了一种基于物理基础设施,测量城市化扩张的方法,并将这种方法用在了北京快速城镇化的研究上。他们通过卫星统计数据发现,北京在2000年至2009年间,城市基础设施数量翻了两番,基础设施建设的增长在一定程度上改变了城市的风向并加剧了空气污染,导致城市空气质量更加停滞不前。北京城,这座拥有3000多年历史的古城,历经金、元、明、清四代都城,汇政治、文化、经济于一身,各种中心聚集让这片土地身     

Integrating landscape ecological principles and land evaluation forsustainable land use

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＲｉｓｉｎｇｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｃｏｍｐｅｔｉｎｇｆｏｒｌｉｍｉｔｅｄｌａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓｈａｖｅｆｏｃｕｓｅｄａｔｅｎｔｉｏｎｏｎｔｈｅｎｅｅｄｆｏｒｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｆｏｏｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｌｅｐｒ...     

Towards the development of differential land taxation and its implications for sustainable land management

Despite the concerted efforts by the researchers, government and NGOs to arrest land degradation problems, most agricultural lands of developing countries are still suffering from massive degradation. This study introduces a new strategy, called differential land taxation (DLT), where rural lands are subject to different taxation rates. DLT is determined by rating the magnitude of accord or discord between the recommended and the implemented land management practices. To appraise DLT, opinion of stakeholders, drawn from sample localities of central Ethiopia, were assessed. Most respondents proved that DLT could bring about sustainable land management practices through encouraging conservation-minded peasants while systematically discouraging land abusers.     

土地整治项目区耕地资源优化配置研究

耕地细碎化会导致农业生产效率降低、土地利用可持续性下降、耕地撂荒增多等多种农业问题,土地整治是当前中国改善耕地细碎化的重要途径之一。为探索适宜的土地整治计量模型以解决耕地资源优化配置问题,基于多目标线性规划,从工程设计、权属调整、地块分配三方面构建土地整治项目区耕地资源优化配置模型,并选取典型土地整治项目进行案例分析。研究结果表明：通过模型优化,案例区农业生产消耗降低了20.41%、地块平均规模增大了53.72%、户均地块数降低了34.92%,平均耕作距离减小了68.17%,可促进耕地细碎化问题的改善,有利于农业生产效率的提升。研究对丰富土地整治规划设计方法,推动耕地细碎化问题解决具有参考和借鉴意义。     

盐碱地不同土地利用方式下土壤细菌群落结构多样性差异分析

为了研究盐碱地不同土地利用方式下土壤细菌群落结构特征分布,利用高通量测序技术,对黄河三角洲地区的耕地、园地和荒地中3个不同深度的土壤细菌群落结构多样性进行了研究.结果表明:①荒地中的土壤细菌群落丰富度和多样性均大于其他土地利用类型.②相同土地利用类型的细菌群落结构相似度较高,而不同土地利用类型的细菌群落结构有一定的差别.③细菌群落在门类水平上达到20门以上,优势菌种均以放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门及浮霉菌门为主,相对丰度约为69%～83%;属类水平的细菌群落达230多属,酸杆菌属在土壤中的相对丰度最高,为5.76%.④土壤有效磷、速效钾和有机质含量与土壤细菌多样性指数呈显著相关性.     

玛曲县土地利用/覆盖变化对区域生态系统服务价值的影响

运用GIS和遥感技术分析了玛曲县1975、1990和2005年的土地利用/覆盖特征,在此基础上使用生态价值系数(C)计算出该县生态系统服务价值.结果表明,该区域1975~2005年间生态系统服务价值从129.713亿元减少到123.961亿元,共损失5.75亿元,且损失量和损失幅度呈持续增加趋势;该区域生态系统服务价值中,废物处理价值最高,气候调节价值次之,原材料价值最低,且30年间各服务类型的价值均呈减小趋势;玛曲县1975、1990和2005年人均生态系统服务价值分别为58.96,42.80,29.51万元,表明玛曲县由于人口的增长,环境压力呈持续增大趋势.草地和湿地退化是导致该区域生态系统服务价值减少的主要原因.CS检验说明本研究所选C值较为合理.     

土地利用动态监测中GIS与RS一体化的变更地块判别方法

论文针对土地利用动态监测面临的实际情况,提出一种GIS与RS一体化的变更地块判别方法。这种方法以矢量图斑为研究对象、以GIS的地理信息与RS的遥感影像信息为特征来源,提取图斑的特征向量。在设计识别方法时,将土地利用变更地块的识别变通成对标准地类的识别,同时引入“落入”、“误判高发区”的概念以降低变更地块的漏判率。经试验,这种基于GIS与RS一体化变更地块判别法基本可替代土地利用动态监测中的人工判读工作。     

全球及区域尺度土地覆盖土地利用遥感研究的现状和展望

９０年代以来,利用遥感进行大面积土地覆盖土地利用的研究取得了一系列重要进展。已建立的全球及区域土地覆盖土地利用数据库正在得到广泛的应用,取得明显的社会效益和经济效益。土地覆盖土地利用及其变化的研究成果也被应用于有关全球环境变化国际公约的执行监督。利用遥感进行大面积土地详查已经逐步摆脱单一制图的传统概念,正在向建立以应用为目的且便于用户使用的综合信息数据库的方向迈进。此外,如何对大面积土地覆盖数据库进行精度评价已引起广泛重视,出现了一些新的理论和研究方法。进入２１世纪,全球和区域土地覆盖土地利用的遥感研究将进一步深化     

土地利用研究的国际比较

土地利用研究是国际地圈生物圈计划和国际全球环境变化人文因素计划研究中的重要内 容;分析不同国家土地利用研究动态,对于识别土地利用研究的国际差异具有积极意义。本文基 于科学引文索引数据库和社会科学引文索引数据库,通过文献分析的方法,对比了全球和世界主 要国家土地利用研究的差异。研究结果表明,在过去近10 年的时间里,世界土地利用取得了快 速发展;美国、加拿大、日本、英国、挪威、澳大利亚、德国、瑞士、法国和比利时等国家的科 学家在开展本国土地利用研究的同时,也开展了许多中国土地利用的研究;但是,与此相对应, 中国科学家在开展土地利用研究过程中,注重对国内土地利用的研究,但是对其他国家土地利用 的研究明显相对不足。在未来土地利用的研究中,中国科学家不仅需要进一步加强国内土地利用 问题的研究,更需要拓展国际化视野,加强全球和其他国家土地利用的研究,重点开展全球土地 利用数据库的建设、全球土地利用变化与粮食安全、全球土地利用变化与碳排放、国际河流土地 利用变化与生态安全、重点区域或国家的土地利用对比研究等方面的工作,以期在推进我国土地 利用研究水平提升的同时,更好地服务于国家国际化战略的迫切需求。