鄱阳湖生态经济区土地利用转型热点区域识别及其动力机制研究

识别土地利用转型的热点区域并探究其动力机制可为保护土地生态环境安全提供科技支撑,促进区域经济社会的可持续发展。利用空间热点分析模型探测鄱阳湖生态经济区2000—2014年期间土地利用转型的热点区域,通过典型相关分析定量识别土地利用转型的主导驱动因子,并从供给与需求的经济学视角阐释了土地利用转型的驱动机制。研究表明,(1)滨湖地区2000—2014年发生了剧烈的土地利用转型,耕地、林地、草地、滩地大量向城乡建设用地转化,土地生态面临严重威胁。在距鄱阳湖水面10 km之内,耕地、林地和草地面积分别减少15 740、15 152 hm~2,建设用地面积增加了47 138 hm~2。(2)城市建成区周围及主要道路对土地利用转型具有显著的辐射作用,区内土地利用变化高频区呈现"井"字形空间格局。在距离道路10 km之内,2000—2014年期间土地利用综合动态度由2.765‰衰减至1.059‰。(3)土地利用转型的热点区域数量呈增加趋势,并具有明显的轮换与跃迁特征,基本形成以南昌、九江、景德镇、鹰潭为中心的4个快速转型区。(4)经济、社会发展导致的土地供需矛盾是引发土地利用形态变化的主要动因。亟待建立滨湖生态环境缓冲区,严格控制滨湖地区的土地资源开发利用活动;对土地利用转型的热点区域进行科学规划,通过土地供需调控促进土地资源的集约、高效利用,增加土地经济供给。     

丹东沿海地区土地利用变化对生境质量的影响研究

土地利用变化与生态效应影响研究是全球环境变化的热点。以丹东沿海地区2000—2018年土地利用景观格局为基础,运用GIS技术和In VEST模型对丹东沿海地区生境质量进行定量评估,并结合土地利用变化规律分析了土地利用变化对生境质量的影响。丹东沿海地区作为连接海陆的重要过渡带,研究其土地利用变化对生境质量的影响,对于权衡生态保护与利用土地资源海陆统筹发展具有重要意义。结果表明,(1)耕地、草地及未利用地面积减少,林地、水域和建设用地面积增加,研究末期林地仍占研究区的62.895%,耕地比重由30.565%降至25.735%,是研究区第二大土地利用类型,其次是建筑用地、水域用地,草地与未利用地占比较小。(2)研究期间,生境质量低值区扩大,较低值区缩小,中等级、较高、高值区面积增加。生境质量呈现自东北向西南递减,自沿海向内陆递减的分布特征。(3)研究区生境质量受土地利用变化影响较大,2015—2018土地利用变化与生境质量变化都较为显著,以林地、河渠为主的土地利用类型受人类活动干扰较小,生境质量较好;沿海地区的建设用地对生态环境造成破坏,生境质量较差。(4)通过空间自相关以及热点分析发现,研究区生境质量分布状况存在空间聚集性,聚集效应近年来有分散的趋势,区域间的生境质量差异扩大。     

精河流域绿洲土地利用及生态系统服务价值时空变化研究

土地利用变化直接影响着生态系统服务功能及生态安全,在县域尺度上定量分析区域土地利用类型及生态环境效应变化,可为地处干旱生态脆弱区的精河流域绿洲水、土资源合理开发利用提供科学依据。利用1990、2000和2018年3期影像,采用梯次环方法对研究区各土地利用类型生态系统服务价值进行时空分析,并基于生态环境质量指数和生态贡献率对土地利用类型转变后的生态环境效应进行辨识。结果表明:(1)1990—2018年研究区土地利用变化明显,建设用地、耕地、水域和草地面积增加,林地和未利用地面积减少;(2)近28 a来,研究区生态系统服务价值整体变化较大,呈先降后增趋势,2018年生态系统服务价值优于1990和2000年。以城市为中心的梯次环方法分析结果显示,1990和2000年研究区南部地区生态系统服务价值整体高于北部地区,生态系统服务价值高值区出现在S5～S7梯次环;2018年北部地区生态系统服务价值高于南部地区,生态系统服务价值高值区出现在N6～N8梯次环;(3)1990、2000和2018研究区生态环境质量指数分别为0.147、0.120和0.194。研究区土地荒漠化以及林地、草地转为未利用地是在土地利用层面导致生态环境退化的主要原因,未利用地转为林地、草地以及艾比湖水面的恢复是促使研究区生态环境质量改善的主要原因。     

基于InVEST模型的河北省陆地生态系统碳储量研究

研究土地利用变化对生态系统碳储量的影响可为区域碳库管理提供科学依据。以1990—2015年河北省土地利用数据为基础,分析土地流转方向,利用InVEST模型对建设用地侵占生态用地导致的陆地生态系统碳储量减少进行定量评估。结果表明,河北省碳密度较高的植被类型为沼泽湿地和落叶阔叶林,碳储量高值区主要集中在河北省西北部海拔相对较高的山地林区,碳储量低值区主要集中在南部平原区;1990—2015年河北省陆地生态系统碳储量累计减少44.48 Tg,建设用地扩张导致的碳储量减少29.23 Tg,引起碳储量减少的土地利用变化中,建设用地扩张占比最高;石家庄市建设用地扩张规模最大,碳储量减少8.83 Tg,承德市碳储量减少最少,碳储量减少0.44 Tg。河北省陆地生态系统碳储量呈下降趋势,建设用地扩张是导致碳储量下降的主要原因,其对不同区域碳储量的影响程度不同,扩张规模直接影响碳储量变化速率。     

基于CA-Markov模型的惠州市生态与经济协调度时空演变特征及模拟预测

研究生态环境与经济效益的协调发展关系以实现城市可持续发展是土地科学的焦点。基于2000—2015年惠州市遥感影像,通过CA-Markov模型预测研究区2025年土地利用状况,以1 km×1 km惠州市土地利用数据为基础,以生态系统服务价值表征生态,以GDP表征经济,运用经济协调度模型对惠州市生态与经济协调度进行耦合,开展时空演变分析及预测,同时采用Getis-Ord Gi~*分析其空间异质性,以此揭示快速城市化区域的生态环境与经济发展耦合协调关系和空间分异特征。结果表明,模拟预测2025年的惠州市土地利用格局与其他时期相比,土地利用效率较高,景观破碎化现象相对于前期得到有效缓解。经济环境协调变化指数在近20 a变化较大,生态经济失调区域面积大于生态经济协调区域面积,空间分布上失衡,生态环境质量低和经济发展过快的两极化现象较为严重,生态与经济协调水平总体不高,发达地区周边的局部区域从不协调向协调转变,并有逐渐扩大趋势。经济协调度空间分布模式从2000年的冷点单一聚集发展为2025年的冷热点2种集聚模式共同分布,同时热点向冷点逐渐迁移。目前快速城市化区域的经济与生态协调发展水平较低,形势较为严峻,但已有转好的趋向,并且空间差异不均衡和两极化发展问题较为突出,发达地区在发展经济的同时需要加大生态修复和保护力度,实现生态与经济协同可持续发展。     

基于CA-Markov多情景模拟的海南岛土地利用变化及其生态环境效应

以海南岛为研究区域,基于2010年和2020年两期土地利用数据,利用CA-Markov模型预测了3种模拟情景下2030年和2040年土地利用空间分布格局,定量分析了海南岛2010—2040年土地利用变化及其生态环境效应。结果表明,(1)2010—2020年间,海南岛土地利用类型以林地为主,面积占比达62%以上,其次耕地。该时期土地利用类型转移的主要特征是林地、耕地、水域转为建设用地,建设用地面积增加483.55 km2,增长率高达53.27%。(2)利用CA-Markov模型模拟3种情景下海南岛2030年和2040年的建设用地均呈现较大幅度的增长,其中耕地保护情景模拟下的耕地面积最多,生态保护情景模拟下的林地和水域面积有所增加。(3)海南岛生态环境质量呈现出中部高、四周低的阶梯式空间分布格局,2010—2040年间海南岛生态环境质量逐期降低,由2010年的0.606 4下降至2040年的0.587 8。在3种模拟情景中,生态保护情景下的海南岛生态环境质量最高,其次是耕地保护情景,基准情景最差。(4)2010—2040年间,林地转为建设用地是导致海南岛生态环境质量恶化的主要类型和主导因素,耕地转为林地则是致使未来生态环境质量改善的主要土地利用变化类型,生态贡献率超过70%。总体而言,海南岛生态环境质量恶化的趋势大于生态环境质量改善的趋势。     

生态用地分类初步研究

中国现有的土地利用分类体系对土地的生态属性考虑不足,导致生态用地分类缺乏统一的标准,生态用地难以得到有效保护。基于此,该文尝试对生态用地分类体系进行初步研究,以期为生态用地的科学管护,国土空间格局的优化和生态文明建设的推进提供科技支撑。在总结借鉴国内外学者有关生态用地研究成果的基础上,首先对生态用地概念进行了界定,在剔除《第二次全国土地调查技术规程-土地利用现状分类》中的非生态用地基础上,采用“逆向递推”方法将生态用地合并归类：根据生态用地的概念、内涵和划分依据,将剔除非生态用地后的土地利用现状分类中的二级地类归为35个生态用地三级地类;根据人类活动对生态用地影响范围和程度的不同而导致发挥的生态功能强弱的差异,将生态用地三级地类合并归类为14个二级地类;基于“人类活动-生态用地”影响反馈机理,将生态用地分为原生生态用地、半人工生态用地和人工生态用地3个一级地类。随后,为使生态用地分类系统在生态用地管理与生态建设实践中发挥应有的作用,将土地利用现状分类与生态用地分类实现了有效衔接。最后,作者建议借鉴国内外对于生态系统服务功能的相关研究,考虑从生态系统服务价值等视角来建立相关定量化的系统科学的生态用地分类体系。     

生态用地分类初步研究

中国现有的土地利用分类体系对土地的生态属性考虑不足,导致生态用地分类缺乏统一的标准,生态用地难以得到有效保护。基于此,该文尝试对生态用地分类体系进行初步研究,以期为生态用地的科学管护,国土空间格局的优化和生态文明建设的推进提供科技支撑。在总结借鉴国内外学者有关生态用地研究成果的基础上,首先对生态用地概念进行了界定,在剔除《第二次全国土地调查技术规程-土地利用现状分类》中的非生态用地基础上,采用"逆向递推"方法将生态用地合并归类:根据生态用地的概念、内涵和划分依据,将剔除非生态用地后的土地利用现状分类中的二级地类归为35个生态用地三级地类;根据人类活动对生态用地影响范围和程度的不同而导致发挥的生态功能强弱的差异,将生态用地三级地类合并归类为14个二级地类;基于"人类活动-生态用地"影响反馈机理,将生态用地分为原生生态用地、半人工生态用地和人工生态用地3个一级地类。随后,为使生态用地分类系统在生态用地管理与生态建设实践中发挥应有的作用,将土地利用现状分类与生态用地分类实现了有效衔接。最后,作者建议借鉴国内外对于生态系统服务功能的相关研究,考虑从生态系统服务价值等视角来建立相关定量化的系统科学的生态用地分类体系。     

苏州花桥国际商务城生态用地时空动态特征

以快速城镇化的小尺度区域——苏州花桥国际商务城为研究区,基于高分辨率遥感影像和GIS技术,利用土地利用转移矩阵、重心计算、景观格局指数和平均等效面积法分别对研究区生态用地时空动态、景观格局动态和土地生态质量空间格局动态特征进行研究。结果表明:(1)2005—2015年,研究区建设用地在快速城镇化进程中迅速扩张,而生态用地总面积减少913.11 hm~2,同时生态用地重心逐渐向南迁移。(2)2005—2009年,研究区耕地优势度下降,其他生态用地优势度未出现较大波动;2009—2015年,随着政府生态建设力度加大,研究区斑块破碎化程度降低,景观复杂程度降低,除耕地外其他生态用地优势度迅速提升。(3)2005—2015年研究区平均等效面积由0.28增至0.31,总体生态质量得到改善;全区有57.01%的土地生态质量获得提升,且主要分布于南北两端吴淞江附近,仅有17.22%的土地生态质量下降。这表明近年来在城镇生态用地紧缺的情况下,研究区城镇生态建设对生态环境改善起到重要作用。建议研究区未来重点提升中部区域土地生态质量,进一步优化土地资源配置,以实现土地生态质量全面提升。     

基于GIS和RS的晋江市土地利用变化与可持续利用研究

采用GIS和遥感技术，在拟订土地分类系统的基础上，对1996和2001年晋汀市土地资源进行遥感解译，得到这两期1：10万土地利用现状图及数据库，分析了晋江市土地利用类型的构成与比例，以及土地利用面积动态变化状况。结果表明，晋汀市自1996年以来，城镇居民点与工矿用地扩展较大，面积增幅达5312．55hm^2，交通面积增加1507．02hm^2，林地而积增加了293．05hm^2，园地面积也增加了4．17hm^2；但耕地面积锐减，减少面积为6419．43hm^2，减幅为14．6％，其去向主要是建设用地、生态退耕、园地和池塘用地。在此基础上，认为土地利用变化存在的主要问题是：耕地面积锐减；土地利用结构小平衡；生态环境恶化等。应采取针对性的土地可持续发展措施，重视土地管理制度创新和土地利用的优化配置。     

雷州半岛地表水体非点源污染物时空变化特征研究

以雷州半岛为研究区，利用2000-2003年问南渡河与九洲江，以及赤坎水库与鹤地水库的4年常规监测数据，结合实地调查，利用数理统计分析，对雷州半岛地表水体非点源污染物及其时空变化规律进行了初步研究。研究发现，河流与水库的水质均是以氮污染为主，水体有富营养化现象发生，同时，两河流在雨季都不同程度受到了非点源污染的影响，而只有赤坎水库明显受到了非点源污染的影响。究其原因，主要是由于土地利用方式的不同在一定程度上决定了雷州半岛地表水体非点源污染物质量浓度的时空变化特征。因此，只有合理调整流域和库区的土地利用方式、加强区域的水土流失治理工作，才能有效降低非点源污染所带来的地表水体环境污染问题。     

The relationships of urbanization to surface water quality in four lakes of Hanyang,China

By converting rural land into urban land, urbanization impacts on surface water quality, because cities produce more pollutants than farmlands, especially heavy metals. Ways to reduce urbanization impacts on water quality are now being highlighted worldwide. Considering that land use can be a source or sink in pollution runoff, an understanding of the relationship between urbanization and surface water quality, as well as effects of specific land uses on water quality, is crucial. Corresponding management and controlling steps can then be put forward towards non-point source (NPS) pollution control and urban sustainable development. China has experienced rapid urbanization, especially since the 1980s. However, the environmental impacts of this process are not fully investigated. Hanyang, Hubei Province was selected as a typical city to study the impacts of urbanization on lake water quality. Pearson's correlation analysis was performed to elucidate the correlation between different land uses and water quality indicators at both whole lake watershed and small catchment scales. The results indicated that land uses play different roles, either source or sink, in pollution flow processes. Bottomland had a negative and residential land a positive correlation to most water quality indicators, especially heavy metals. These proved to be indicative and crucial land uses in NPS pollution control. Finally, a strategy for regulating urban land uses is proposed for improving surface water quality in cities similar to Hanyang, in southern China.     

北京市地面街尘与径流中重金属的污染特征（Characteristics of Heavy Metals in Street Dusts and Urban Runoff in Beijing）

街尘作为城市各种污染物的载体和地表径流污染物的主要来源对水环境的影响日益受到关注.论文分析了北京市城区街尘与地表径流中重金属浓度和颗粒的粒径分布.结果表明:不同城市土地利用类型对街尘和径流中的重金属含量、颗粒粒径分布具有重要影响.在商业区、主要道路、住宅区、城中村4种土地利用类型中,街尘重金属浓度和地面单位面积重金属质量均以主要道路最高;径流重金属浓度由高到低顺序依次为:主要道路>城中村>居民区;主要道路和商业区街尘颗粒中细粒径占的比例较高,在全部土地利用类型的径流水样中颗粒物粒径分布差别不大;随着街尘中颗粒物粒径的减小,重金属浓度增加;街尘中小于149μm的颗粒物质量百分比和重金属浓度均较高,且在径流中这个粒径段的颗粒物含量也高,体积比达80%以上.建议在今后的城市街尘面源污染控制中应特别关注土地利用类型和街尘粒径的影响.     

三峡库区笋溪河流域面源污染及其与土壤可蚀性k值的关系

研究三峡库区面源污染特征及其与水土流失的关系,可为库区氮磷污染和土壤侵蚀控制提供依据.选择三峡库区库尾笋溪河流域,在流域内分园地、林地和耕地3种土地利用类型共采集126个土壤样品,并在主干和支流采集52个水质样品.根据EPIC模型计算土壤可蚀性k值,分析流域内土壤可蚀性k值对面源污染的影响.结果表明,笋溪河流域面源污染主要是氮污染,总氮均值达1.37 mg/L,氮素的主要形态为硝态氮,占总氮的71.2%;总磷浓度为0.1 mg/L.流域内土壤可蚀性k值均值为0.040,随着土层加深土壤可蚀性k值呈上升趋势;林地土壤可蚀性k值显著低于园地和耕地.笋溪河流域总氮浓度与园地和耕地0-20 cm土壤可蚀性k值有关,硝态氮浓度与耕地0-40 cm土壤可蚀性k值有关.因此,笋溪河流域面源污染严重,主要来源是耕地和园地,应实行免耕、植物篱等措施,同时减少化肥施用,增加有机肥比例,以增加土壤抗侵蚀能力,进而控制流域水土流失和面源污染.(图6参37)     

1996—2006年武汉市土地利用/覆被变化研究

以武汉市为研究区,利用1996和2006年Landsat5的TM影像解译结果,基于GIS空间分析与数理统计方法定量研究了1996—2006年11年间的武汉市土地利用/覆被变化。研究结果表明：（1）1996—2006年期间,武汉市土地利用覆被总体特征表现出耕地、草地和未利用地减少,林地、水域和建设用地面积增加的态势;（2）这11年间耕地转化为林地、建设用地和水域这3种变化类型分布最为广泛,转换率最大;（3）11年来武汉市土地利用综合动态度变化幅度较大,并呈缓慢上升趋势。土地利用年变化速度达到1.25%;（4）1996—2006年武汉市土地利用程度逐年提高,土地利用程度变化量和变化率均大于0,说明武汉市处于土地利用发展时期,土地利用集约度会进一步提高。     

惠州市土地资源及其利用保护

从惠州市土地资源及其利用现状入手，分析其在土地资源利用上存在的耕地面积锐减、土地资源承载力下降、耕地土壤肥力下降、水土流失严重以及土壤和农作物被污染等问题，提出相应的土地资源利用和保护措施。     

Effects of land use on water quality of two high-altitude lakes and catchments in Yunnan Province,China

SUMMARY

Reclaiming farmland from lakes in China in the 1950s damaged the water quality of many lakes. Tremendous efforts have been made since the late 1990s to restore vegetation around the damaged lakes. This paper examines water quality of Fuxian and Qilu Lakes and land-use characteristics within the two catchments in the high-altitude area of Yunnan Province, China. Landsat TM data acquired in 1989, 1994, 1999 and 2005 were used to extract land use and land cover (LULC) information. Measurements of five water quality indices (WQIs), BOD, COD, pH, TN and TP, for the same period of time were examined. The results showed that the area of residential and forest/shrub increased, whereas that of cropland and barren land decreased from 1989 to 2005 in both catchments. Qilu Lake was much more polluted than Fuxian Lake, and pollution worsened over time for both lakes. The differences in water quality between the two lakes were caused by differences in LULC composition and continued degradation in water quality was caused by intensive farming and urban sprawl. Unless the landscape is converted back to its pre-1950 composition and structure, water quality in both lakes cannot be significantly improved and will continue to threaten sustainable development in the region.     

平原城市河流面源污染研究范围及方法的选择与效果比较

由于平原城市地貌起伏不大,较难划分城市河流的流域范围,使得与河道面源污染相关的研究范围的边界确定存在一定的困难。针对这一问题,本文对比了基于缓冲区和排水区的两种研究范围及方法。根据遥感影像,利用GIS提取研究区内土地利用信息并与河流水质进行回归分析,对比两种范围及方法所得出的结果,试图为城市河道污染物的研究及管理提供方法支持和理论依据。本文选取了天津滨海地区11条河流进行研究,结果表明：（1）选取城市排水区作为土地利用数据的方法能够与河流中污染物的发生,迁移的真实情况相符合,能够综合考虑不同的景观格局分布对于水质的影响,结合平原城市的特殊性反映土地利用与河流污染物之间的相关关系,在机理严谨性上优于使用缓冲区范围,在整体性上更为完整;（2）基于缓冲区的研究方法能够在一定程度上解释在地表径流作用下,河流近岸不同距离的土地利用类型对河流污染物的影响,如耕地对污染物的影响,河流近岸100 m缓冲区的联合显著性为0.848,300 m缓冲区的仅为0.165;（3）土地利用类型对河流中污染物类型的贡献和消减趋势基本一致,城市居民点与工矿用地是河流当中重金属污染物如铅、汞的主要输入源;耕地对重金属等污染物有一定的截留消减作用,但在面积较大时增加了河流的有机污染物如氨氮;林地、园地、草地和水体对于城市河流污染物有一定的净化作用。两种方法结合起来可以得出更为详尽、客观的研究结果。     

The neglected burden of agricultural intensification: a contribution to the debate on land-use change

ABSTRACT

Between 1992 and 2015 Argentina lost 17% of its tree cover. Regionally, deforestation continues, but net forest loss recently came to a halt. Some scholars argue that this was facilitated by industrial agricultural intensification. This view is debated, but we focus on the neglected costs associated with this intensification. An almost tenfold increase of pesticide use in Argentina during the last two decades caused the pollution of soil, water and sediments. The widespread use of pesticides is impairing the health of agricultural workers and people living near agricultural fields, and is putting the health of vulnerable parts of the population (children and pregnant women) at risk. More than 50 pesticide active ingredients marketed in Argentina have been banned in the European Union for safety reasons. We contend that health and pollution aspects need to be taken into account when assessing the benefits and drawbacks of different types of land use.     

贵州草海湿地农田渠系水质空间分异特征及影响分析

为了解草海湿地农田渠系水质现状、空间分异特征及影响因素,于2011年秋季对草海湿地进行大空间尺度的采样,分析了氮磷等理化指标,采用单因子污染指数法和营养状态指数法分别对农田渠系水质和湖泊营养状态进行评价.结果表明,草海湿地农田渠系水质污染严重,多数水质为V类或劣V类,总氮和溶解氧是水体中的主要污染因子;上游水质劣于下游,尤其是上游靠近县城区域的水质最差;多等级排水渠系对氮磷具有一定的截留作用,干渠V级水质好于低级渠系水质;不同的土地利用方式对水质的影响不同,城镇用地>集中式村落>农田;草海湿地水体上、中、下游营养水平分别为中度富营养、轻度富营养和中营养,外源污染物的累积和湖泊营养水平的提高导致其沼泽化,而流域不合理的土地利用结构加剧了沼泽化的进程.