三江源土地利用变化特征及因素分析

根据三江源地区1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年7期1∶10万土地利用数据集,运用Arcgis 10.0空间统计分析与数理统计方法定量研究了该区土地利用变化特征、规律及趋势,阐明了影响土地变化的主要因素,为三江源地区土地资源的可持续利用及土地管理决策提供科学依据。结果如下,(1)2015年三江源土地利用类型以草地、林地和水域为主,分别占总面积的71.20%、4.28%、5.47%。低覆盖草地主要分布在研究区西北部,中高覆盖度草地以及林地集中分布在东南部,水域在整个源区都有分布。(2)根据土地利用变化重要性指数(C_i),得知35年间三江源土地利用类型之间的转变主要以低中高覆盖度草地、未利用土地与水域之间的转化为主。1980—2015年,低、高覆盖度草地,水域,建设用地面积波动增加,未利用土地面积有明显的减少趋势,35年间减少了17.61%,中覆盖度草地和林地基本保持不变,草地面积总体增加了13.45%。(3)从土地利用变化来看,建设用地增加最快,1980—2015年,建设用地增加了89.54%,它的开发程度也最大,为2.63%;未利用土地的耗减程度最大,耗减率为0.66%。(4)人口、经济结构变化及政策的实施是土地利用变化的主要驱动机制。     

1975年以来黑河中游地区土地利用／覆被变化时空演变

以西北干旱区重要的内陆河——黑河中游地区为研究区域,采用1975、1987、1992、2001和2010年遥感影像为基础数据,选取土地利用变化幅度、动态度和土地利用强度指数3个指标,并结合转移矩阵,采用相关性分析和主成分分析方法,对该地区近35a来的土地利用／覆被变化及其驱动力进行综合分析。结果表明,1975--2010年,研究区耕地和城乡居民工矿用地所占比例持续上升,分别由14．14％和1．52％增加到19．74％和1．98％;草地和水域面积则分别减少3．87×10^4和0．41×10^4hm2。各土地利用类型中以耕地的土地利用变化强度指数最高,达0．1604％,草地次之。研究区土地利用类型间主要转移方向为：草地转化为耕地和未利用地,未利用地转化为耕地和草地,林地与草地问相互转化。导致黑河中游地区土地利用发生上述变化的主要驱动力为社会经济因素。     

盐池北部风沙区土地利用格局变化对沙漠化的影响

以盐池北部风沙区为研究区域,利用1989、1995、2000、2007年土地利用现状图,借助地理信息系统软件提取有关格局分析的基础数据,基于景观生态学原理,构造主要土地利用类型和沙地景观格局指数,探讨不同时段内盐池北部风沙区土地利用格局变化对沙化景观的影响。结果表明：（1）沙地景观在1995年之前不断扩张,1995年以后开始减少,集中连片沙地被零星分布的小沙化斑块取代;（2）林地和草地经历了先减少后增大的过程,土地利用格局变化中,中、低覆盖度草地和灌木林地变动性大;中、低覆盖度草地、耕地、灌木林地不稳定性程度较高;（3）受农作活动影响,尤其在灌溉条件较好区域,草地沙化明显,而灌木林能起到很好的防沙作用;（4）盐池北部风沙区土地利用格局特征指标与沙地面积呈负相关,随着特征指标增大沙化面积减小。土地利用格局变化能够综合反映相应时段内的人类活动结果,以此为切入点研究其对沙漠化的影响,有利于揭示沙漠化的驱动机制。     

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。     

1980—2015年青藏高原植被变化研究

青藏高原地形复杂,气候类型独特,是北半球气候变化的调节器。全球气候变化直接影响植被变化,探讨植被变化对了解青藏高原的环境状况及环境保护与恢复具有重要意义。选取青藏高原作为研究区域,基于1980年和2015年的1 km土地利用数据利用转移矩阵研究植被的转换变化,利用1981—2015年的GIMMS-NDVI数据借助趋势分析法分析土地利用未变化区域的植被覆被变化,并通过相关分析法研究植被变化与气候因子的关系。研究表明:1980—2015年,青藏高原植被的转换变化表现为转入面积大于转出面积,植被面积整体增加。植被类型变化的主要表现形式为农作物和草地面积增加,乔木林地和灌木林面积减少;草地的面积变化最大,农作物、乔木林地和灌木林面积变化很小。从不同植被类型和生态分区来看,植被覆被变化表现为农作物面积较小,分布于半干旱地区,NDVI呈上升趋势;乔木林地位于东南部湿润半湿润地区,生长状况呈现退化趋势;灌木林位于东部边缘和东南部的湿润半湿润和半干旱地区,呈退化趋势;草地分布范围最大,生长情况趋于改善。近35年来,青藏高原的植被覆盖整体趋于好转,低覆盖度、干旱半干旱地区趋于改善,高覆盖度、湿润半湿润地区出现退化。研究时段内,青藏高原趋于暖湿化,NDVI变化与年平均气温、年降水量变化呈正相关,对降水变化更为敏感。不同植被类型对气候变化响应不同,农作物相关系数最高。乔木林地与气温和降水变化呈负相关,农作物和草地则呈正相关,灌木林与降水变化呈正相关,与气温变化呈负相关。     

基于CA-Markov模型的挠力河流域土地利用动态模拟

以三江平原腹地挠力河流域为研究对象,基于1990和2013年2期遥感数据,结合马尔科夫(Markov)转移矩阵、土地利用动态度模型和土地利用程度模型分析流域1990—2013年土地利用变化情况,运用CA-Markov模型对2025年土地利用格局进行模拟预测。结果表明:流域土地利用结构变化以耕地的内部和外部转换为主,水田化现象是最主要的景观变化特征,未利用地面积由于大量垦荒而大幅度减少;土地利用程度指数由1990年的251.46上升至2013年的270.48,土地开发利用程度不断加大;模型模拟显示流域Kappa系数为0.82,预测结果可信;2013—2025年流域土地利用类型变化趋势和速率与1990—2013年存在差异,林地变化幅度最大,水田面积仍然保持增长,但增长速度有所下降,单一动态度降为2%,旱地面积基本保持不变;未来12 a土地利用程度指数持续上升,流域受人类社会因素扰动作用的强度将会进一步加大。     

基于遥感与GIS的黄河三角洲绿色空间生态服务价值评估

基于黄河三角洲1987、1997和2007年的TM遥感影像解译数据和野外调查结果,得到研究区三个年度的土地利用空间分布图。然后从土地利用的角度重新审视绿色空间的概念和内涵,建立基于土地利用类型的绿色空间生态评估体系,分析黄河三角洲地区的绿色空间生态服务价值及其变化情况。研究结果表明,1987—2007年间黄河三角洲地区绿色空间土地利用变化显著,其中,水体面积增加明显,农田、林地面积略有增加,湿地和草地面积显著减少,未利用地面积略有减少。土地利用面积的变化直接影响到其生态服务价值的变化,研究期间湿地生态服务价值减少了77.72亿元,草地减少9.00亿元,未利用地减少0.16亿元;水体的生态服务价值增加54.54亿元,农田和林地共增加3.41亿元。研究区绿色空间生态服务价值呈逐年减少的趋势,20年间研究区生态服务价值减少了28.94亿元。通过对绿色空间单项生态服务价值功能重要性进行评价,研究表明黄河三角洲地区单项生态服务价值以湿地、农田和水体占主要地位,这与各单项生态系统的面积及其单位生态服务价值量有关。     

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GIS的乌海矿区土地退化因素分析

为定量研究矿区土地退化特征及其驱动因素,利用遥感和GIS技术分析1990—2010年内蒙古乌海矿区土地利用类型转化特征,在此基础上选取多个经济社会以及空间距离因子,利用Logistic模型对研究区域1990—2000和2000—2010年2个不同时间段土地退化的驱动因素进行探究。结果表明,乌海矿区近20 a的土地利用变化集中表现在草地大面积减少,建设用地和荒漠面积大幅度增加;荒漠和建设用地增长最快,主要源于草地和耕地的转化,土地退化主要表现在沙地等荒漠面积的增长;对土地退化的Logistic回归模型分析表明,土地退化在第1阶段(1990—2000年)的主要驱动因素是到最近采矿点距离、到最近乡镇距离和坡度Ⅱ(5~15°);第2阶段(2000—2010年)的主要驱动因素是到最近水域距离、高程和到最近道路距离。     

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。     

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。     

祁连山北坡亚高山草地退耕还林草混合植被对土壤碳氮磷的影响

土壤有机碳、氮素和磷素是生态系统中极其重要的生态因子,土地利用变化将会引起土壤中碳、氮、磷等元素含量的变化。以祁连山北坡亚高山草地区域内三种利用方式（自由放牧天然草地、开垦20年的燕麦（Avena nuda）耕地、退耕8年的还林草混合植被）的土壤为研究对象,通过采集0~30 cm的土壤,分析土壤的理化性质得到土壤碳、氮、磷的含量,再将其转换为土壤碳、氮、磷储量,分析三种利用方式下土壤碳、氮、磷储量的差异以及影响土壤碳、氮、磷生态化学计量比的因子,旨在探讨退耕还林草工程对该地区土壤养分的影响。结果表明,3个样地的土壤碳、氮、磷储量差异显著（P〈0.05）,天然草地的有机碳、全氮储量（72.17、6.80 t·hm-2）显著高于退耕还林草地的（66.75、4.96 t·hm-2）和燕麦耕地的（36.61、3.61 t·hm-2）。这是因为,其一,比较而言天然草地受干扰小。其二,对于退耕还林草地和燕麦耕地来说,由于刈割获取地上部分,可能使得从土壤中获取的有机碳和氮素大于归还的。全磷储量则表现为燕麦耕地的（2.51 t·hm-2）显著高于天然草地的（2.17 t·hm-2）和退耕还林草地的（1.96 t·hm-2）。这是因为燕麦耕地中化肥的施用使得磷元素富集起来,所以其储量较高。与天然草地相比,耕种20年的燕麦地0-30 cm的有机碳和全氮储量分别低了35.56、3.19 t·hm-2,年平均减少速率分别为1.78、0.16 t·hm-2·a-1。与燕麦耕地相比,退耕8年的还林草地土壤有机碳和全氮储量显著升高了30.14、1.35 t·hm-2,年平均增加速率分别为3.77、0.17 t·hm-2·a-1。退耕8年的还林草地轻组有机碳比例（10.93%）显著高于天然草地（9.72%）和燕麦耕地（8.61%）。土壤含水量、容重和微生物量碳氮是影响土壤碳、氮、磷生态化学计量的重要因子。总结认为,退耕还林草混合植被对土壤碳、氮、磷库具有重要?     

珠江三角洲土地利用变化空间自相关分析

通过对复杂土地利用地学现象的空间与时间上的综合表达和描述,可揭示土地利用时空结构演变的内在规律,可以为研究区土地资源的合理利用、优化配置和可持续发展提供科学依据。本文利用珠江三角洲1990-2005年的土地利用数据,采用空间自相关分析方法对珠江三角洲土地利用／覆盖变化的空间特征进行了实证研究。通过对研究区全域空间自相关、单变量区域空间自相关、双变量区域空间自相关的计算,表明研究区土地利用／覆盖的全域空间自相关较弱,土地利用和开发存在随机性。单变量区域空间自相关和双变量区域空间白相关在不同区域、不同时期显现不同形态,揭示了研究区内部发展的差异性。空间自相关分析方法可直观地显示分析结果,不失为一种深入理解区域土地利用格局和变化的重要和有益的方法。     

1985-2010年南京市耕地变化轨迹及驱动力分析

随着经济的快速发展,城市化程度加剧,南京市的土地利用发生了巨大变化.基于1985-2010年覆盖南京市的Landsat MSS/TM卫星影像,利用最大似然法获取南京市历年土地利用数据,将其归纳为耕地和非耕地2类.基于分类结果,提取并归纳了恒定耕地、恒定非耕地、转变为耕地、转变为非耕地和短暂性耕地5种耕地类型的变化趋势,借助景观水平上的斑块占景观面积的比例以及散布与并列指数来分析5种耕地类型变化趋势的景观格局时空动态,以说明耕地扩张和遗弃的时空轨迹.结果表明：（1） 1985-2010年,耕地面积减少40.42％;（2）恒定耕地面积在方位3所占比例最大,为56.89％,转变为非耕地主要分布在方位1、6和8,揭示了城市扩张的主要方向;（3）恒定耕地类型主要分布于六合区,面积为895.92 km2,转变为非耕地主要分布于江宁区;（4）恒定非耕地集中于市中心附近,而恒定耕地则远离市中心分布;（5）恒定耕地仍占主导地位,转变为非耕地具有较高破碎度.短暂性耕地面积不稳定,较易发生土地撂荒乃至土地退化;（6）人口与产业重心转移、经济发展、政策和城市扩张是显著影响耕地空间格局的关键因素.     

不同土地利用方式对土壤有机碳及其组分影响研究

测定了5种土地利用方式下（人工草地、围封样地、一年耕地、弃耕地、自由放牧样地）土壤有机碳、土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳组分含量特征,比较分析土地利用变化对典型草原土壤起源下土壤有机碳组分的变化。结果表明,1）人工草地土壤有机碳含量为（14．98±3．47）g·kg-1,围封样地的为（12．41±6．40）g·kg-1,一年耕地的为（12．20±5．59）g·kg-1,弃耕样地的为（10．39±5．08）g·kg-1,自由放牧样地的为（9．45±3．19）g·kg-1。人工草地土壤有机碳含量明显高于其他样地,围封样地和一年耕地的含量相似,自由放牧样地的含量最小。2）土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳的含量在不同土地利用方式下的变化趋势与土壤有机碳含量的变化趋势基本一致。土壤有机碳及其组分含量在土壤剖面上,随着土层深度的增加而逐渐降低。3）土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳的平均分配比率在不同类型样地范围分别为0．24％～0．66％、0．002％～0．019％和0．05％-0．25％,显示出各组分对土壤环境变化的敏感度不同,其中土壤微生物生物量碳更能反映土壤有机碳的早期变化,可以作为表征土壤有机碳变化和土壤肥力的敏感指标。     

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。     

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.     

Assessment of ecological risks induced by land use and land cover changes in Xiamen City,China

The landscape ecological risk (LER) in Xiamen City, China, from 1990 to 2030 was studied using an urban land use and land cover change (LUCC) model and LER analysis. The LUCC model was used to predict the LUCC of Xiamen from 2020 to 2030. We analyzed the characteristics of LUCC and landscape pattern changes and, finally, evaluated the effect of rapid LUCC on LER. Of the six landscape types investigated, built-up land and farmland demonstrated the most significant changes. The area of built-up land increased by 1.5 times in 2010 and is predicted to increase by 2.7 times in 2030 than that in 1990. The area of farmland increased from 34.5% in 1990 to 24.5% in 2010 and is predicted to decrease to 15.1% in 2030. The number of patches (NP) of built-up land decreased with increasing area, which promoted the dominance of built-up land over other landscape types. Five landscape types, those other than built-up land, increased in NP, landscape fragmentation, segmentation, and disturbance but decreased in dominance. The LER of Xiamen in 2010 was slightly lower than that in 1990. However, with the acceleration of urbanization, the LER in 2020 and 2030 will increase by 7.6% and 12.5% than that in 2010. The LER will significantly increase in areas such as the Huandong sea area, the second urban core of Xiamen, and northern Xiang'an. For the areas, some measures (e.g. optimum urban spatial growth patterns and control of coastal reclamation) must inevitably increase to reduce the LER posed by rapid urbanization.     

珠江三角洲土地利用变化对特征大气污染物扩散的影响

在珠江三角洲两种下垫面条件下,应用CALPUFF大气污染扩散模式,对特征污染物SO2、SO42-的扩散进行数值模拟,探讨大规模土地利用变化,尤其是城镇建设用地增加,对珠江三角洲地区大气污染物扩散的影响,并通过对4个典型区污染物月均质量浓度变化特征分析,揭示土地利用变化对不同地区的污染物分布的影响机制。模拟结果表明：土地利用变化,尤其是城镇建设用地增加,不利于污染物扩散,污染源下风方向地区受影响较大,污染物质量浓度明显升高,SO2和 SO42-年均质量浓度分别增加14.07%和3.31%;受影响范围、变化幅度与污染源排污强度呈正相关,变化幅度亦与污染源距离远近呈负相关。土地利用变化后,尤其是城镇建设用地增加,四个典型区 SO2月均质量浓度都表现为升高趋势,且冬季 SO2质量浓度升高幅度最大,夏季升高幅度最小,临近污染源密集区的两个典型区SO2月均质量浓度分别增加33.6%和26.3%。土地利用变化不仅改变局地的污染扩散,也会对区域的污染扩散有一定影响,尤其对污染源分布密集区的大气污染物扩散影响强度最大。因此,建议人类在城市化建设过程中尽可能保留自然斑块,消除人工下垫面对污染物扩散的负面影响。