土地利用/覆被变化（LUCC）与土壤重金属积累的关系研究进展（Research Review of the Relationship between Land Use/Cover Change and Heavy Metal Accumulation in Soil）

土壤重金属污染是世界性环境问题之一.土地利用/覆被变化(LUCC)是最主要的环境演变驱动因子之一.为明晰LUCC对土壤重金属积累和污染的影响,根据前人研究,从场地、县域和流域/区域尺度总结了LUCC和土壤重金属污染的关系.研究发现,三个尺度上土地利用方式和覆被类型/格局是控制土壤重金属空间积累和分布的重要因子,土地利用/覆被可以直接吸纳或吸附重金属,亦能通过改变土壤物理、化学和生物性质从而控制重金属在土壤中的移动性和活性,造成土壤中重金属的积累直至污染.此外,论文阐明了LUCC在土壤重金属污染风险预测、规避和污染土壤修复中的重要作用,最后提出了在实践中通过调整土地利用/覆被类型进行污染土壤修复的建议.寓景观生态学思想于土壤重金属污染防治过程是一种新的有效途径.     

成渝城市群黑碳气溶胶的时空分异特征及其对土地利用/土地覆被变化(LUCC)的响应

基于2000—2015年MERRA-2的黑碳气溶胶(BC)空间分布数据和土地利用/土地覆被数据,利用GIS空间分析手段和地理加权回归模型,识别成渝城市群BC浓度的时空分异和土地利用/土地覆被变化(LUCC)特征,探讨BC浓度对LUCC的响应关系。结果表明:(1)成渝城市群BC浓度在整体上呈现出中部高、四周低的同心圆格局,且这一态势在15 a中没有发生明显改变;2000、2005、2010和2015年的年均浓度分别为3.86、4.97、4.91和4.51μg·m~(-3),以2005年为拐点呈先上升后下降的趋势,且2005年高值区的空间范围最大,经历了扩张-收缩的变化过程;在季度水平上表现出冬季秋季春季夏季的趋势,秋冬季BC污染形势严峻;(2)2000—2015年成渝城市群土地利用/土地覆被的主要类型为耕地、林地和草地,该时期3种地类面积总和的占比均在94.61%以上,土地利用结构未发生明显改变;以耕地与草地连续减少和建设用地持续增加为LUCC的主要特征,水域、林地和未利用地略有增加;(3)不同土地利用/土地覆被类型下的BC浓度总体上呈现出建设用地耕地水域林地未利用地草地的特征;在不同的土地利用/土地覆被转换方式下,当人工用地转为自然用地时BC浓度降低,当自然用地转为人工用地时BC浓度增加;(4)地理加权回归模型计算结果表明,局域拟合系数较高区域的LUCC对BC浓度的影响较为显著,且呈现出明显的空间分异现象。     

盐池北部风沙区土地利用变化的社会经济效应

以盐池北部风沙区为研究区域,利用1996—2007年土地利用变更调查与社会经济统计数据,借助典型相关分析,提取沙区农村土地利用变化对社会经济发展影响的主要方面。结果表明：（1）研究区土地利用变化对农村经济总体水平、经济结构、社会发展具有显著影响;（2）种植业、林业、牧业产值与粮食总产量是衡量研究区农村经济总体水平的重要指标,耕地、林地、居民点、沙地组成对其影响显著;（3）人口产业结构与居民收入结构反映了研究区农村社会发展、劳动力就业情况,受林地和沙地组成影响较大;（4）林地和沙地组成对地区农业结构,尤其是林业产值比重影响较大。沙区土地利用变化的社会经济效应分析,为土地利用结构调整方向提供依据,目的是促进沙区种植业结构调整、林牧业发展、农村劳动力合理分配。     

基于随机森林回归的茶园扩张驱动机制分析

茶园开发与扩张是土地利用/覆被变化(LUCC)的典型过程之一,与区域农业发展和土地可持续利用密切相关。以我国优质绿茶主产区——信阳市浉河区为例,结合遥感影像、土地利用等多源数据,探索1990—2015年浉河区茶园分布时空演变格局。以像元和乡镇尺度的自然和社会经济等26个因子为自变量,以茶园变动情况为因变量,采用随机森林回归方法,探讨1990—2000和2000—2015年茶园扩张的驱动机制。结果表明:(1)浉河区茶园主要分布于丘陵区和浅山区,1990—2000年茶园面积快速扩张,面积增加65.2%,2000—2015年茶园扩张速度放缓。茶园主要向西北和东南的水源和公路方向扩张。(2)1990—2000和2000—2015年2阶段,像元尺度的茶园距城区中心距离、距农村居民点距离和土壤特性以及乡镇尺度的坡度和平均高程等驱动因子重要性均较高。随着经济发展和技术进步,邻域土地利用情况、土壤条件等自然驱动因子对茶园扩张的限制性降低,空间社会经济条件对茶园开发与扩张越发重要。(3)茶园扩张对各主要驱动因子的边际依赖性强,在驱动因子不同梯度间差异明显,茶园扩张倾向于发生在距农村居民点距离2 km内,乡镇尺度平均坡度为16～18°的区域。(4)随机森林回归方法结合多源信息,能够较好地挖掘研究区茶园扩张驱动机制,为改善区域土地利用提供一定决策支持。     

辽西大凌河流域土地利用变化及驱动力分析

从政策、流域综合治理、经济发展和技术进步、农民认知态度等4方面对影响大凌河流域土地利用变化的驱动力进行了分析。同时运用农户问卷调查和驱动力分析结果,选取影响耕地变化的社会经济和人口因子,运用主成分分析和多元迭代回归分析确定影响耕地变化的主要因子,并拟合出耕地变化的最优度模型。研究结果表明:在1987—2002年期间,农田和未利用荒地面积在不断减小,而林地、果园、草地在不断增加,但1995年后变化边际度大大减小;主成分分析表明影响土地利用变化主要影响因子是农业人口(A-POP)、总人口(T-POP)、农村经济收入(TIRE)、农林牧渔收入(IAFAF)和第三产业总产值(GTI);多元迭代回归分析表明耕地面积变化的最优回归模型中主变量是农业人口(A-POP)、总人口(T-POP)、农村经济收入(TIRE),这些变量能够解释95.1%的耕地变化。     

土地利用、覆被变化（LUCC）与环境变化关系研究进展

土地利用、覆被变化（LUCC）作为环境变化的主要原因之一,已成为全球变化研究的前沿和热点问题。文章总结了国内外 LUCC 与环境变化关系的主要研究成果和方法,继而从气候、碳循环、土壤环境、水环境以及生态环境对土地利用方式的限制等方面概括了 LUCC 与环境变化之间的关系。LUCC 通过改变大气成分和下垫面性质对气候造成影响;影响着陆地生态系统的碳循环;改变土壤的理化性质,带来土壤污染、土壤养分迁移等土壤质量问题;并且引起水体的非点源污染,影响区域的产水量和水循环。同时,环境变化对LUCC具有限制作用。不仅通过特定的气候环境直接限制土地的利用方式;还间接通过借助人类生态环境意识的改变,实现对区域土地利用强度与方式的约束。LUCC既是全球环境变化的原因,也是全球环境变化的结果。LUCC 与生态环境之间存在着复杂的、非线性的动态反馈关系。进一步探讨了当前 LUCC 与环境变化关系的主要研究方向和相关研究方法,针对目前存在的缺乏统一的指标体系,研究区域、时空尺度单一,以单要素静态研究为主,实验研究相对薄弱以及动态模拟不够等问题,提出加强跨学科综合交叉研究、注重多尺度探讨LUCC的环境效应、构建一个 LUCC 环境效应研究的统一指标体系及加强“3S”技术与模拟模型的融合等建议。为寻求更科学更合理的土地利用方式提供了基础信息。     

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。     

近35 a叶尔羌河中下游流域土地利用/覆被时空动态演变特征

基于叶尔羌河中下游流域1982、1990、2000、2010和2017年5期遥感影像数据,利用GIS技术,对该地区近35 a土地利用/覆被变化进行分析。结果表明:1982—2017年研究区耕地和建设用地面积占比不断增加,分别由占研究区总面积的4.92%和0.33%增加到13.06%和0.67%;林地、草地和未利用地面积则分别减少8.43×10~4、4.48×10~4和2.81×10~5 hm~2;湿地和水域面积变化波动较小,但总体上呈减少趋势,减少面积分别占流域总面积的0.08%和0.14%。各土地利用类型中耕地变化速率最大,达4.73%,建设用地次之。林地、草地、湿地和水域面积的减少主要受到年均气温上升,相对湿度下降和蒸发量增大等自然因素的影响;耕地和建设用地面积的增加以及未利用地面积的减少主要受到人口、第一产业生产总值和GDP急剧增长等人文因素的影响。除此以外,政策因素调整也对研究区土地利用/覆被变化产生显著影响。     

基于主成分分析的长沙市土地利用变化驱动力分析

基于长沙市2003~2013年土地利用变更数据,从土地利用变化幅度、速度和综合度等方面分析长沙市土地利用变化情况.选取22个经济社会指标进行主成分分析,结果表明,经济社会发展因素、人口因素及土地政策等是影响长沙市土地利用变化的主要驱动因子.研究结果可为长沙市编制土地利用总体规划及优化调整土地利用结构提供借鉴.表3,参8.     

川东地区生态系统服务价值时空演变及其驱动力分析

川东地区位于四川盆地东部,是长江上游重要生态屏障区。基于1990—2015年川东地区6期土地利用数据,采用空间统计分析法分析川东地区土地利用格局和生态系统服务价值时空演变特征,并结合社会经济因素,探究研究区生态系统服务价值时空差异驱动因素。结果表明:(1)川东地区主要土地利用类型为耕地和林地,土地利用综合活跃度低。(2)1990—2015年研究区生态系统服务价值持续增加,各土地利用类型对生态系统服务总价值的贡献率由大到小依次为林地(42%)、耕地(31%)、水域(22%)、草地(5%)和未利用地(0%);单位面积生态系统服务价值呈从东北、东南两翼向中西部地区逐级递减趋势。不同土地利用类型对生态系统服务价值具有不同程度的影响,其中林地、水域与生态系统服务价值高度相关。(3)生态系统服务价值时空差异主要驱动因素为农业人口数、人口密度、工业总产值和国内旅游收入。空间相关性分析结果表明,社会经济因素与生态系统服务价值变化率呈负相关关系,并且低-低和高-低型聚集在西部地区,低-高和高-高型聚集在南部地区。研究结果可为调控川东区域生态安全、优化土地资源和促进可持续发展提供科学依据。     

Using the land transformation model to forecast vacant land

Growing or shrinking cities can experience increases in vacant land. As urban populations and boundaries fluctuate, holes can open in once tight urban areas. Many cities chase growth-oriented approaches to dealing with vacancies. It is critical to understand land-use alteration to accurately predict transformations of physical change in order to make better informed decisions about this phenomenon. This research utilizes the land transformation model (LTM), an artificial neural networking mechanism in Geographic Information Systems, to forecast vacant land. Variable influence on vacant land prediction and accuracy of the LTM is assessed by comparing input factors and patterns, using time-series data from 1990 to 2010 in Fort Worth, Texas, USA. Results indicate that the LTM can be useful in simulating vacant land-use changes but more precise mechanisms are necessary to increase accuracy. This will allow for more proactive decisions to better regulate the process of urban decline and regeneration.     

科尔沁沙地土地利用变化对土壤特性的影响

在中国科学院奈曼沙漠化研究站放牧试验场周围,选取了不同利用方式和类型的草地（封育和放牧）、林地（乔木和灌木）和农田（灌溉和非灌溉）为研究样地,调查了0～30cm土层每隔10cm的土壤水分质量分数和有机养分（有机碳和全氮）,分析了土地利用变化对土壤水分质量分数和有机养分的影响。结果发现,垂直空间分布上,无论哪种土地类型样地,土壤水分质量分数和有机养分各土层间均无显著差异性（P〉0.05）,土层垂直变化对土壤特性影响均较小。在不同土地利用方式水平空间分布上,土壤水分质量分数和有机养分（土壤有机碳和全氮）灌木林地均显著高于乔木林地（P〈0.05）,而封育草地和放牧草地间以及灌溉农田与非灌溉农田间土壤水分质量分数和有机养分均无显著差异性（P〉0.05）。不同土地利用类型水平分布上,草地土壤水分质量分数显著低于林地和农田（P〈0.05）,而土壤养分质量分数草地显著高于林地和农田（P〈0.05）。分析表明,对沙质草地进行围栏封育和旱作农田退耕还林还草的同时,对水浇农田实行保护性耕作和精细管理,有利于沙地土壤环境改善与生态系统恢复。     

保护耕地:问题、症结和途径——谈我国1.2亿公顷耕地的警戒线

我国是一个土地资源紧缺的国家,文章首先指出目前耕地占用严重;占用好地的状况是:东部占用比西部严重,城郊占用比农村严重,平原占用比山区严重,占高补低造成耕地隐性流失。另外,土壤退化也吞噬了一部分耕地。认为问题的症结在于地方政府眼前经济利益的驱动。指出根本的出路在于完善土地法规,规范监督机制、科学制订规划并依法执行,依靠科技加强土地监测,而最重要的是提高全民保护耕地的意识。     

土地生态系统健康研究的主要内容及面临的问题

生态系统健康研究是资源环境可持续利用研究中的一个热点。在归纳土地生态系统具有尺度的宏观性、对象的地域性、空间的开放性和动态性、问题的复杂性等特征的基础上，提出了开展土地生态系统健康研究的内容应包括土地生态系统健康的机理、评价和管理等三个主要方面。结合我国的土地资源状况，指出我国开展土地生态系统健康研究面临着包括人口密度过大，土地资源压力大；我国地域辽阔，气候类型多样，社会经济区域发展不均衡，全国各地土地生态系统的区域分异性很强等主要问题。     

中国土地利用潜力研究进展与启示

土地利用潜力水平与土地集约利用紧密相关。为充分了解我国土地利用潜力研究状况,从土地利用潜力内涵、分尺度研究内容及特点、研究方法三个方面重点阐述了国内当前的研究状况。以此为基础,提出我国土地利用潜力研究主要存在以下四个方面不足：①研究内容上,以土地利用潜力评价为主,其他研究如潜力来源的分析、土地挖潜措施研究、土地利用潜力与其他学科的交叉略显薄弱;②理论基础与学科借鉴程度较弱;③省级、市级或区县级分尺度研究特色和侧重点不足;④研究结果的应用仍需加强。并提出以下四点展望：①推进理论创新,加强理论借鉴;②推进内容创新,拓宽研究视角;③推进方法与技术创新,促进学科发展;④推进研究结果应用,加强跨领域交叉研究。文章有利于探寻土地利用潜力研究方向和突破口,拓展其研究领域深度与广度,对于我国土地集约利用水平的提升具有重要的实践指导意义。     

土地利用/覆被变化对土地生态系统有机碳库的影响——以吉林省通榆县为例

土地利用/覆被变化对陆地碳循环影响显著.文章基于实地采集的土壤、植物样品的测试数据和1989、2004两年8月陆地卫星TM遥感影像数据,采用生态系统类型法分析吉林省通榆县1989-2004年耕地、林地、草地、盐碱地、沙地等11 种地类之间土地利用变化对土地生态系统有机碳库的影响.计算结果表明1989-2004年通榆县土地生态系统有机碳库共损失了3.18 TgC(1Tg=106t),年均损失约为0.265 Tgc.其中,湿地、草地有机碳库分别损失5.54 TgC和3.71 TgC,盐碱地面积的增加导致有机碳库损失4.75 TgC.林地面积增加和沙地面积减少分别使有机碳库增加了4.58 TgC和3.75 TgC.研究区总体上为一个碳失汇,草地退化、湿地萎缩、土地沙化和盐碱化造成了有机碳库的碳损失,而植树造林、草地植被的恢复和重建等活动则可以显著增加土壤有机碳储量.该研究对于评估自然环境与人为活动影响下,特别是大规模土地整治与生态修复对土壤有机碳的增汇潜力和固碳效应的影响具有重要的理论意义和应用价值.     

我国耕地地力评价研究进展

耕地是农业生产最基本的资源,耕地地力的好坏直接影响到农业生产的发展。随着我国经济社会快速发展,耕地面积与质量变化对粮食安全构成了严峻挑战,受到社会各界的日益关注,对耕地地力评价的研究越来越多。文章简要回顾了近十年来,我国耕地地力评价的历程、耕地地力评价的方法和GIS技术等现代研究手段在这一领域的应用。现有研究结果表明,现代信息技术在耕地地力评价中的作用日益突出,尤其是GIS技术的应用全面提升了传统耕地调查与评价的方式和方法,不仅省时、省力,评价结果准确可靠,而且可以做到适时更新、快速统计、制图,是今后耕地质量管理技术的发展方向。     

An assessment of the causes and consequences of agricultural land abandonment in Europe

ABSTRACT

The agriculture sector is the principal source of income for around 20% of the EU-26 population, which live in predominantly rural regions that would be devastated without its contribution. Moreover, the combined agricultural and food sector forms an important part of the EU economy, accounting for 15 million jobs (8.3% of total employment) and 4.4% of GDP. The 12 million active farmers across Europe today, have an average farm size of about 15 ha, and are expected to meet the needs of 500 million Europeans. In addition, they are also expected to promote a sustainable and balanced development of their land, also in areas where production conditions are difficult. Yet, despite the relevance of the sector, the use of land for agriculture purposes is not very sustainable. Among other issues, there is a serious problem in respect of the abandonment of agricultural land. Based on the perceived need for research on this topic, the aim of this paper is to examine the causes and consequences of agricultural land abandonment, outlining its social, economic and environmental impacts, as well as the implications for territorial integration.     

Who owns the Earth? A challenge for the land system science community

ABSTRACT

Reflecting on the 2019 Open Science Meeting of the Global Land Program and on commentaries since, we argue that the time is ripe for the land system science community to fully embrace the thorny issue of land ownership and control. Beyond land governance and institutions, the issue of who actually owns and controls land, and how land holding and rents are distributed across society, is central to the future of sustainability initiatives, biodiversity protection, social justice, climate change mitigation, and long-term food security and sovereignty. By explicitly tracking and visualizing just Who Owns the Earth, the land system science community could provide much-needed data and insights to inform public debate and advance political action in these arenas.     

中国土地生产力变化的情景分析

中国土地生产力变化态势是当前国内外学术界、决策界关注的焦点问题之一.介绍了土地生产力估算系统(ESLP)的原理与功能模块并利用该系统研究了中国土地生产力的变化态势.ESLP是在气温、降水、辐射水平、土壤质地等自然因素控制下,受土地利用方向与强度影响的,考虑土地系统不同的投入水平和管理措施的区域土地生产力估算系统.ESLP关注土地生产力变化的时空动态,能表达出不同投入管理水平下土地生产力的时空变化.文章应用ESLP研究了1988年和2000年中国土地生产力变化及其空间分异特征,将估算结果与1988年和2000年全国分县粮食产量数据的比较与验证表明,基于ESLP估算的各县土地生产力与各县粮食总产量具有很高的相关性,在一定程度上反映一个区域的粮食生产能力.在此基础上,应用ESLP预测了2010与2020年在气候变化情景下土地生产力的变化,预测结果显示,虽然局部地区土地生产力有小幅减少趋势,但从全国来看,土地生产力增长趋势明显.平均来看,2010年比2000年增长4.4%,而到2020年,土地生产力的增长幅度达到10.7%.不过在各个农业生态分区上,不同年份土地生产力变化差异较大,在2010年和2020年长江中下游区土地生产力均呈一定幅度的下降,而甘新区和西藏区只在2010年土地生产力有小幅下降.该研究结论对我国编制土地利用规划与粮食生产方面的决策具有重要的参考价值.