基于土地利用变化的陕西省植被碳汇提质增效优先区识别

在“双碳”目标背景下,陆地植被生态系统碳汇是实现碳中和目标的重要方式。为有效识别植被碳汇服务功能提质增效的优先区,利用InVEST模型定量评估陕西省植被碳储量时空演变特征及分布格局,分析土地利用/覆被类型变化对碳储量变化的影响,研究林草生态建设碳汇增长空间差异,确定林草生态建设提质增效对象区域。结果表明：（1）陕西省土地利用类型主要以耕地、林地、草地为主,土地利用类型转移变化也主要发生在三者之间;（2）1980― 2020年陕西省生态系统碳储量总体增加91.88×10⁶ t,增幅3.16%,呈现出“总体上南高北低、局部地区明显过高或过低”的地带性分布特征;（3）退耕还林（草）工程对碳汇能力提升效果明显,存在全局空间相关性,表现为一定的空间趋同集聚现象;（4）陕北地区为生态保护修复工程极优先区和优先区,陕南地区为中等优先区,关中地区为一般优先区。研究基于不同区县生态系统碳汇年均增长率的差异,确定生态治理优先区域,可为实现生态修复工程主导模式的分区管理以及碳汇能力提质增效提供参考。     

土地利用及生态服务价值变化的图形信息特征分析——以松花江流域哈尔滨段为例

以遥感影像资料为依据,运用地学信息图谱方法和Costanza的生态服务价值计算方法,在RS和GIS的支持下分析1996~2005年松花江流域哈尔滨段土地利用及其生态服务价值的时空变化特征。结果表明:土地利用转化过程以耕地-林地、草地-林地和未利用地-林地为主,其中耕地-林地相互转换最为剧烈,林地、水域和建设用地具有较高的保留率,草地、未利用地和耕地具有较高的转换率;1996~2005年研究区的生态系统服务价值总量增加314.543×107元,大面积的耕地、草地转化为生态价值系数较高的林地和水域是其主要原因;生态环境增值区域,耕地转化为水域的贡献率最大,为27.61%,生态环境减值区域,林地转化为耕地的贡献率最大,为3.761%。     

二龙山水库水源保护区土地利用变化对生态需水量影响分析

在运用ArcGIS软件解译二龙山水源保护区1989年、2000年和2008年卫星影像图的基础上,提取出土地利用数据;分析了19年间土地利用变化情况,计算各地类生态需水量,剖析了土地利用变化对生态需水量的影响。结果表明:保护区内土地利用变化明显,耕地和草地大幅度减少,林地和城镇面积快速增加;耕地和林地生态需水量占总需水量的45%,水田和林地的变化对生态需水量的影响最为显著;生态需水量共减少了0.317亿m3,总体表现为生态缺水。在水资源短缺的情况下,应科学合理调整土地利用结构,调节水资源供需平衡,以保障生活饮用水水源地的生态安全。     

沂河流域土地利用时空变化图谱特征分析

基于沂河流域1995年、2005年和2015年土地利用空间数据,运用地学信息图谱方法构建1995-2005年和2005-2015年两个时序单元的土地利用转移图谱和涨落势图谱,分析了沂河流域近20年来的土地利用时空变化规律及发展过程。结果表明：（1）1995-2015年,沂河流域土地利用结构以耕地和林地为主,其中耕地和草地减少,林地和建设用地增加是主要变化趋势。（2）土地利用转移图谱以耕地与林地、草地之间的相互转换以及建设用地占用耕地为主,林地、草地转变为耕地主要发生在费县和平邑县中部地势平缓的山前平原,耕地转变为林地、草地则主要分布于研究区北部和西南部土壤侵蚀较为严重的山区,耕地转变为建设用地主要集中在各县市城区周边经济相对发达的区域。两个时序单元中,发生变化的主要图谱单元类型及面积存在显著差异,2005-2015年土地利用发生转换的空间进一步扩张。（3）土地利用涨势图谱中新增耕地面积最大,占新增面积的比例为33.87%;落势图谱中耕地萎缩面积最大,占萎缩面积的比例为51.38%。两个时序单元中,各县市涨落势图谱变化存在明显差异。该研究可为沂河流域土地资源的可持续利用及生态建设提供科学依据。     

1985-2015年美国坦帕湾流域土地开发利用强度时空变化分析

分析土地开发利用强度对提高土地开发利用效率和推动生态环境保护工作具有重要意义。选取美国佛罗里达州坦帕湾流域为研究区,以1985年、1995年、2005年、2015年4期Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,采用GIS技术构建了基于行为者的土地动态度模型、转移矩阵、土地开发利用强度模型和土地利用结构模型,对坦帕湾流域土地开发利用强度时空格局进行了分析。结果表明：（1）研究期间建设用地和林地是流域主导土地利用类型;建设用地面积增加最多,主要由耕地转换而来,转换比例为53.74%。（2）各种土地利用类型相对变化率具有明显的空间差异,河流与湖泊相对变化最大;未利用地速度变化最为显著,单一动态度高达1.11%;建设用地年均增长较为平缓,每年增长0.30%左右;流域北部和南部综合动态度最高,形成极核中心,并以圈层形式向外辐射降低,同时高动态度区逐渐转换为较低动态度区。（3）信息熵均衡度呈小幅下降趋势,土地利用结构均质性下降;土地开发利用面积基本构成为建设用地>林地>耕地与牧场>河流与湖泊>未利用地>滩涂与沼泽。（4）坦帕湾沿岸皮拉尼斯县与坦帕市土地开发利用强度最高;流域土地开发利用强度发展期面积高于调整期,土地开发利用强度增强趋势明显。     

石漠化治理区土地利用变化安全性评价——以花江、红枫湖、鸭池石漠化治理区为例

土地利用变化的安全性是可持续土地利用的重要评价标准之一。以花江、红枫湖、鸭池三个石漠化治理区为例,运用“纵横向”拉开档次法,对石漠化治理区土地利用变化的安全性开展评价,为评估石漠化治理区土地利用变化效应和改进石漠化治理区的土地利用方式提供借鉴。结果表明：（1）石漠化治理区的土地利用变化明显。花江、红枫湖、鸭池三个石漠化治理区的土地利用变化面积比例分别为2.85%、3.34%和37.88%,表现为林地和建设用地增加,耕地和未利用地减少。（2）土地利用变化对不同治理区的综合安全性和生态、经济、社会安全性的影响不同。花江治理区和红枫湖治理区的综合安全性分别提高1.44%和0.46%;鸭池治理区的综合安全性下降了1.9%。花江治理区的生态、社会安全性有所提升,经济安全性有所下降;红枫湖治理区的生态安全性有所提升,经济安全性变化不明显,社会安全性有小幅下降;鸭池治理区的生态安全性有明显下降,经济安全性有小幅提升,社会安全性有小幅下降。（3）各治理区的生态、经济、社会安全性对土地利用变化的敏感性存在差异,其中生态安全性对土地利用变化最敏感。揭示石漠化治理区土地利用变化对生态安全性的影响最明显。在后续石漠化治理和土地利用规划中,应重点关注土地利用变化对区域生态安全的影响。     

基于微空间单元的岩溶峡谷区土地利用结构演变

采用2004年、2010年和2015年分辨率均为2.5 m的SPOT等遥感影像和社会经济数据,创建200 m×200 m网格的微空间单元,计算单元网格内地类面积占比、土地利用程度综合指数,并结合双变量局部空间自相关和热点分析法,深入研究岩溶峡谷区土地利用结构演变特征。结果表明：（1）2004年林地、耕地、聚落和裸岩裸土网格内平均占比分别为6.46%、11.76%、0.87%、28.86%,2010年分别为10.36%、8.77%、1.27%、27.13%,2015年分别为9.13%、10.30%、26.18%、1.29%;（2）各种土地利用类型在空间分布上具有明显的空间差异特征;（3）耕地热点区呈减少趋势,且后期主要集中在研究区西南部,林地热点区总体增加,裸岩裸土极热点区逐渐向研究区东北部收缩。而近几年土地利用程度热点区逐渐向研究区西北部延伸,花椒林则主要分布于北部干热河谷地带。简而言之,花江峡谷区林地面积增加,且逐渐向集中连片演变,而裸岩地逐渐向峡谷区北部以及东北部收缩,研究区农户生计多样化发展及交通条件的改善,使得土地压力减小,生态环境逐渐转好。本文以典型岩溶地貌单元为代表,揭示中国西南岩溶山地的土地利用演变规律及内部差异性,对研究更大尺度土地利用演变特征与规律具有重要意义。     

东北地区城市土地利用碳排放效应研究

土地利用变化对区域碳排放具有重要影响,探究土地利用变化与碳排放关联性对于区域实现低碳土地利用具有重要作用。该文基于遥感数据,利用GIS软件和灰色关联度模型,探究东北地区36个地市2000-2018年土地利用变化与碳排放的关系,并对土地利用变化影响因素进行分析。结果表明：（1）近18年来,东北地区土地利用变化和土地类型相互转变明显,共有165 363.13 km2土地进行了相互转化,林地转出面积最大,是耕地和草地最大转换来源;而建设用地的主要来源是耕地。（2）2000-2018年东北地区整体土地利用净碳排放量呈不断上升的趋势,增长率达31.3%,其中辽宁省贡献最大,其次是黑龙江省和吉林省。（3）各土地利用类型对碳排放影响从大到小依次为林地>耕地>水域>草地>建设用地>未利用地;各城市土地利用变化对东北地区整体土地利用碳排放呈现明显区域差异。（4）人口规模、经济发展是促进东北地区碳吸收用地变化的主要因素,除未利用地之外,其他碳吸收用地与经济发展呈现显著负相关,同时政策干预对土地利用变化也具有一定影响,进而对土地利用碳排放造成一定的影响。该文从碳减排和碳增汇两方...     

三峡库区土地利用与景观格局变化研究

在地理信息系统(GIS)支持下,运用ArcGis软件和景观生态学的方法,对1980～2004年三峡库区土地利用和景观结构的时空变化特征进行了研究。结果表明:24年间三峡库区1495.97km2的土地利用面积发生变化,研究区域综合土地利用变化动态度达0.13%,区域土地利用斑块数由50858增加为50998个,平均斑块面积由1.103 km2/个减小到1.10km2/个。区域土地利用空间格局指数中多样性指数增长0.14%,均匀度指数增长0.23%,破碎度指数增长0.22%,优势度指数降低0.30%。土地利用类型变化的面积大小依次是建设用地>水田>旱耕地>草地>水域>林地>未利用地,土地利用的动态转化过程以林地、草地、旱耕地的相互转化与旱耕地向水田的转化为主。     

三亚市土地利用/覆被变化及其驱动机制研究

土地利用/覆被变化及其驱动机制是全球变化和可持续发展研究的前沿与重点领域,案例剖析是解释土地利用/覆被变化及其驱动机制的有效途径。论文以1991、1999、2005年的遥感影像为基本数据源,运用GIS空间分析方法,研究了三亚市土地利用/覆被变化及其驱动机制。结果表明：①三亚市土地利用/覆被变化特征为：耕地主要转为建设用地,林地主要转为园地;建设用地表现为“突变式”增长与分散布局,园地由沿海平原台地向北部丘陵山地扩展,土地利用景观破碎化趋势显著;②三亚市外部环境诱导驱动和内部矛盾冲击,推动旅游休闲产业以成片建设开发模式发展和农业结构大幅度调整,驱动着耕地向建设用地、林地向园地为核心的土地利用类型的快速转换。旅游休闲用地成片开发模式导致了建设用地的突变式增长和分散布局,农业结构的快速调整导致了园地由沿海带平原台地向北部丘陵山区快速扩张;③三亚市应面向建设国际性滨海旅游城市的战略目标,转变土地开发利用方式,严格执行土地利用总体规划,保护自然景观资源的可持续利用,保障旅游休闲产业的可持续发展。     

东北典型黑土区讷谟尔河流域土地利用变化对沟蚀影响研究

论文以东北典型黑土区中的黑龙江省讷谟尔河流域作为研究区,以1965年的Corona 和2005年的SPOT5影像做为数据源,获取研究区1965和2005年的侵蚀沟分布数据;以地形图、Landsat/MSS影像和TM影像作为数据源,获取1954、1975、1995和2005年的土地利用数据,据此就研究区沟蚀动态和土地利用变化对沟蚀发展的影响进行分析。结果表明：40 a间侵蚀沟密度>250 m/km²的区域由1965年的0 km²增加到4 077.17 km²,占总侵蚀区面积的37.57%;侵蚀沟密度以北东—南西向为轴线从剧烈增加区逐渐过渡到微度增加区;耕地上沟蚀状况最严重,草地和沼泽地次之,林地侵蚀沟密度较小;耕地和草地之间的互相转换,侵蚀沟密度增加最大,分别为600.60和456.08 m/km²;其次是林地转变为耕地,侵蚀沟密度增加346.91 m/km²;各沟蚀变化区耕地的增加比例在29.21%~46.54%之间,草地减少的比例在27.10%~41.50%之间,沼泽地减少的比例在5.86%~12.50%之间。     

雅砻江中游老里沟坡面型泥石流成因机制及危险度评价

坡面泥石流是山地分布最广,出现频率最高的灾害现象。基于野外现场调查及室内实验分析,阐述了老里沟坡面型泥石流的基本特征及形成机制,并结合泥石流动力特征参数进行了危险度评价。研究结果表明:滑坡体上坡面侵蚀沟道发育,为坡面型泥石流的形成提供了强有力的条件;降雨是诱发老里沟坡面流的主要因素;老里沟泥石流类型为高中频、小规模、粘性、暴雨型泥石流,属于中度危险泥石流沟。     

海岸侵蚀灾害损失评估方法研究

探讨了海岸侵蚀灾害损失的评估方法,给出了土地经济损失、植被经济损失、基础设施经济损失、新建防护工程和修复工程投入的费用以及旅游价值损失等各项海岸侵蚀灾害导致的经济损失的计算方法,并选取土地损失面积、直接经济损失、旅游价值损失三个指标,以行政区为单位来确定海岸侵蚀灾害的灾度等级。最后应用该评估方法对大连市海岸侵蚀灾害损失进行评估。     

共和盆地发展生态农业的必要性和可能性的初步研究

共和盆地地处半干旱地区,生态条件脆弱,天然生物资源有限。由于社会、人口和经济方面的原因,使封育保护和轻度利用等防治土地沙漠化的措施难以实施。为充分发掘土地资源潜力,解决开发利用和环境保护的矛盾,木文提出了发展生态农业的必要性。在调查了自然条件和预测了环境变化趋势之后,借鉴当地现行农业生产的成功经验,阐述了发展生态农业的可能性。     

黄土高原坡耕地沟蚀土壤质量评价

黄土高原坡耕地沟蚀广泛而严重。科学评价沟蚀土壤质量是侵蚀环境下土壤保育和利用的重要基础。论文以沟间土壤为对照,分析了坡耕地沟蚀对土壤质量单因子的影响并建立了沟蚀土壤质量综合评价模型。利用加权和法对黄土高原坡耕地不同沟蚀深度下土壤质量进行综合评价。结果表明：①沟蚀对坡耕地不同土壤质量因子的影响有较大差异。沟蚀导致土壤硬化,pH值增加,而土壤团聚体和养分含量（除全磷）随着沟蚀深度增加表现出明显的层次性,近似呈＂W＂型变化规律。②沟蚀深度对土壤质量的影响可以用幂函数y=0.866 8 x-0.142（R2=0.877）较好地拟合。微度侵蚀（〈5 cm）、中度侵蚀（5～30 cm）和重度侵蚀（30～50 cm）的土壤质量指数较沟间土壤分别降低了10.6%、27.9%和36.5%。沟蚀深度5 cm和30 cm是土壤质量显著下降的两个关键点。③反映沟蚀土壤质量的指标可以归为肥力因子、质地因子和结构因子三类。土壤有机质、水稳性团聚体、土壤比表面积和容重4项指标能够很好地反映土壤质量状况,可作为坡耕地沟蚀土壤质量的表征指标。     

黄土高原坡耕地沟蚀土壤质量评价

黄土高原坡耕地沟蚀广泛而严重。科学评价沟蚀土壤质量是侵蚀环境下土壤保育和利用的重要基础。论文以沟间土壤为对照,分析了坡耕地沟蚀对土壤质量单因子的影响并建立了沟蚀土壤质量综合评价模型。利用加权和法对黄土高原坡耕地不同沟蚀深度下土壤质量进行综合评价。结果表明:①沟蚀对坡耕地不同土壤质量因子的影响有较大差异。沟蚀导致土壤硬化,pH值增加,而土壤团聚体和养分含量(除全磷)随着沟蚀深度增加表现出明显的层次性,近似呈"W"型变化规律。②沟蚀深度对土壤质量的影响可以用幂函数y=0.866 8 x ^-0.142(R²=0.877)较好地拟合。微度侵蚀(<5 cm)、中度侵蚀(5~30 cm)和重度侵蚀(30~50 cm)的土壤质量指数较沟间土壤分别降低了10.6%、27.9%和36.5%。沟蚀深度5 cm和30 cm是土壤质量显著下降的两个关键点。③反映沟蚀土壤质量的指标可以归为肥力因子、质地因子和结构因子三类。土壤有机质、水稳性团聚体、土壤比表面积和容重4项指标能够很好地反映土壤质量状况,可作为坡耕地沟蚀土壤质量的表征指标。     

东北黑土区典型地域耕地生态退化时空分异——以富锦市为例

耕地生态退化严重威胁黑土区耕地的可持续利用,明确其时空分异规律是提高黑土耕地产能实现农业可持续发展的重要科学命题。以东北黑土区典型地域富锦市为研究区,立足于耕地外部扰动变化所引发的环境胁迫与生态恢复,利用遥感驱动的多源环境胁迫监测模型、改进的CRITIC模型、优化的InVEST模型,明确二者间的作用结果,揭示研究区2000—2020年耕地生态退化的时空分异规律。研究结果表明：（1）研究区耕地外源环境胁迫强度整体偏低,呈现出以东部、西部、北部高,中部、南部低为主基调的时空分异格局;（2）研究区耕地內源生态恢复强度高于胁迫强度,表现出以西部—东部—中部梯度衰减的时空分异格局;（3）研究区共有968.12 km²耕地发生生态退化,展现出以团块状集中分布在研究区东部和中部,零星分布在其他区域的空间分异格局。研究明晰了多源环境胁迫/多源生态恢复之间的交互效应,实现了各耕地图斑对多种环境胁迫力和生态恢复力的动态敏感度测算,进一步刻画出了生态退化过程,测度结果与现实耕地利用强度吻合,为准确诊断黑土区耕地生态退化提供了理论参考和技术支撑。     

三峡库区乐天溪流域生态修复效果的遥感监测研究

论文利用多时相LandsatTM E/TM影像、文献和野外调查资料,从土地利用类型与结构、植被覆盖度、土壤侵蚀等方面对三峡库区乐天溪流域生态修复效果进行了定量研究。结果表明:通过5年的生态修复,乐天溪流域林草覆盖率由1997年的80.6%增加到2002年的83.23%,不仅林草覆盖率增长,而且林地质量有较大提高,覆盖度较高的林地和灌丛面积增幅达18.1%和9.1%,相反,疏林面积减少37.9%。流域土地利用结构明显有好转,结构基本合理,相对合理指数由0.76上升到0.81。土地利用结构的改善使得流域土壤侵蚀强度大为降低,微度、中度和强度土壤侵蚀面积分别减少11.49、26.43和4.61km₂,流域平均侵蚀模数由1999年的1562.5tk/m₂降为2002年的870.7t/km₂。生态修复效果显著,但在实际工作中生态修复也需要人工的合理干预。     

耕地转为建设用地价格评估——以河南省南阳市为例

以经济增长理论为基础的传统土地估价理论与方法,对耕地价值缺乏完整认识,造成了耕地价格与转用建设用地价格的不连续性,论文在土地资源总价值理论基础上,通过对耕地价值的重建、耕地转为建设用地增值空间分析以及权益归属的研究,重新构建了城乡交错带耕地转为建设用地价格评估体系,提出耕地价格是经过外部性内在化以后的耕地资源权利的价值体现,它包括耕地实际生产收益价格、社会保障价格、社会稳定价格、生态安全价格和发展权价格5部分。同时以河南省南阳市为例,对该方法进行了实际应用,得出南阳市水田单位面积价值总量价格测算结果为139.81元/m²,该评估较好地反映了耕地的转用价格。