Temporal and spatial patterns and driving factors of cultivated land change in Qinghai-Tibet Plateau北大核心CSCD

随着经济快速发展、城镇化进程加快以及人口基数不断增加,在城市用地不断向外扩张以及生态退耕措施的影响下,耕地面积呈逐年减小的趋势.这一现象加剧了农业发展与其他要素间的矛盾,对区域粮食安全也产生重要影响,因此,探讨耕地面积时空变化及其驱动机制对保障区域粮食安全具有现实意义.分析青藏高原地区1980年、1990年、2000年、2010年、2018年的耕地面积数据,结合户籍人口、地区生产总值(GDP)、粮食单产等统计年鉴资料解析影响其变化的主要驱动因子.结果表明:(1)青藏高原近40年耕地面积变化总体经历缓慢增加、显著增加和缓慢递减3个阶段,整个变化过程中耕地主要流失方向为林地和草地,分别占总流失面积的50.99%和32.02%,主要原因为退耕还林还草等政策的实施,其次为建设用地和水域增加.(2)耕地转为非耕地的地区主要集中在四川西部、云南西北部、青海东部,而耕地转入地区主要集中在青藏高原中部.以地市州来看,拉萨、海东、海西、阿坝、林芝等地区耕地面积变化特征以缓慢递增为主;西宁、黄南、甘孜、甘南等地区的耕地面积则呈缓慢递减的变化趋势.(3)主成分分析和结构方程模型结果显示影响耕地面积减少的主要驱动因素包括经济社会发展和粮食生产.其中经济和社会因素对耕地面积变化产生的影响为负值,社会因素产生的负影响最大,为-0.224,人口基数增长、建设用地扩张、土地利用转型要求以及二、三产业红利的吸引都会导致耕地面积减小.本研究揭示了青藏高原地区近40年耕地变化情况及流失方向,耕地面积波动主要受到经济社会因素以及政策因素的影响;上述结果可为今后国家粮食安全及当地生态环境可持续发展提供理论参考.(图7表8参45)     

开都孔雀河流域近20年土地利用/覆被变化及景观破碎化研究

根据开都孔雀河流域1990、2000和2010年Landsat-TM影像数据和中巴资源卫星数据,结合GIS技术,研究其近20 a土地利用/覆被及景观格局的动态变化特征及变化原因。结果表明,1990—2010年开都孔雀河流域土地利用类型变化最明显的是耕地、建设用地和水域湿地,年均变化率分别为4.76%、-1.61%和1.45%,而未利用地年均变化率最小,为-0.29%。草地面积的8.71%和未利用地面积的1.73%均转变为耕地,草地面积的2.41%转变为水域湿地,建设用地的54.74%转变为未利用地;林地面积在2000年前减少,主要转变为耕地,而在2000年后耕地和草地转变为林地,又使其面积增加。整个研究时段耕地、水域湿地分布趋于集中,逐渐成为研究区的优势景观类型;在2000年前林地分布破碎化明显,在2000年后趋于集中;1990—2010年,草地面积减少,景观优势度下降,景观形状趋于简单。认为人口的不断增加以及经济利益的驱动使得流域内耕地面积不断扩大,从而严重危及流域的生态环境安全。     

挠力河流域农垦开发中居民地景观生态特征的变化

运用G IS、景观格局分析与聚落分析方法定量分析了挠力河流域在快速农垦开发中居民地分布格局的时空变化,探讨了景观格局形成的机制。景观指数分析表明近50 a来居民地面积和数目激增,居民地斑块面积、聚集度增大,表明人类对挠力河流域景观扰动持续增强。在所有背景地类中,居民地与耕地的邻接比例最高。伴随居民地和耕地迅速扩张,两者邻接比例呈上升趋势,两者相互影响越来越大。不同时期居民地扩张强度高值区分布有所不同,主要分布在早期的耕地新增区,1954—2000年挠力河流域居民地扩张高值区最终主要分布于该流域的西部与中部。虽然居民地数目和面积均激增,各居民地之间的距离亦呈缩短趋势,但居民地最近邻点指数表明,近50 a来挠力河流域居民地分布类型一直为随机分布,农垦经济仍占主导地位,人为规划比城镇发达地区薄弱。     

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。     

城市河岸带土地利用和景观格局演变研究

河岸带是水陆生态系统之间的过渡带,对保护水体和改善生态环境质量具有重要作用。研究河岸带的土地利用和景观格局演变规律,对于维持城市河流生态系统健康、改善城市河流污染具有重要意义。以云南省高原湖泊城市昆明为研究对象,基于1996年、2007年和2015年3期Landsat TM遥感影像,在ArcGIS软件支持下,以城市河流两侧500 m范围作为研究区域,提取土地利用信息,借助土地利用类型特征参数、景观格局指数等对河岸带的土地利用和景观格局演变进行分析,结果表明:(1)从时间变化来看,20年来河岸带的土地利用类型发生了明显的改变,耕地的减少和建设用地的增加是主要的变化趋势,尤其自2007年以来,建设用地的动态度由前一阶段的4.66增长为5.53,表明建设用地呈现越来越快的增长趋势;(2)从空间变化来看,1996年耕地是河岸带各缓冲区的主要用地类型,至2007年,建设用地在各缓冲区的占比已跃居首位,到2015年,建设用地持续快速增长,占比达到各缓冲区的60%左右,成为各缓冲区的景观基质,河岸带的景观结构发生明显改变;(3)从景观类型水平的指数分析来看,20年间,耕地的最大斑块指数(LPI)快速减少且分离度指数(SPLIT)急剧增长,表明其分布呈现破碎化发展;绿地斑块的完整性有所提高,建设用地面积快速增加并呈大面积连片分布的趋势,这与土地利用变化分析结果一致。基于对不同缓冲区景观格局指数的分析,得出昆明市河流生态廊道功能的影响范围为距离河道200 m宽的缓冲区范围,200 m以外的区域景观连接度降低,破碎化程度加剧。     

基于CA-Markov模型土地利用对景观格局影响辨识

采用CA-Markov模型方法,研究挠力河流域不同时段土地利用对湿地景观格局干扰强度的差异性.结果表明:(1)流域湿地景观格局变化显著.1967-2000年,挠力河流域湿地类型景观最大斑块指数逐渐减小,耕地和水域斑块的面积周长分维数逐渐减小,而沼泽和居民地的散布与并列指数变大,草甸和耕地聚集度指数增大;湿地景观破碎化程度增加;湿地景观空间分布逐渐由流域周围高地势区向中心河流廊道退缩.(2)流域土地利用变化明显.耕地和居民用地数量迅速增加,耕地趋于集中连片分布,土地利用呈由自然湿地逐渐转化为耕地的变化过程,耕地成为主导的土地利用类型.(3)流域土地利用强度存在阶段差异.1967-2000年,流域内人类活动对湿地景观的干扰强度逐渐加剧,人为景观面积比例由1967年的26.5%上升至2000年的67.8%.土地利用影响强度指数由1967年的1.690上升至2000年的2.394.2000年模拟的流域土地利用影响强度比2000年实际土地利用影响强度小,由此可以识别1983-2000年人类对湿地景观的干扰强度比1967-1983年有所增大;利用居民地和沼泽面积的变化可以识别流域人口增长和排水活动对土地利用影响的时段差异性.     

挠力河流域农垦开发中居民地景观生态特征的变化

运用GIS、景观格局分析与聚落分析方法定量分析了挠力河流域在快速农垦开发中居民地分布格局的时空变化，探讨了景观格局形成的机制。景观指数分析表明近50a来居民地面积和数目激增，居民地斑块面积、聚集度增大，表明人类对挠力河流域景观扰动持续增强。在所有背景地类中，居民地与耕地的邻接比例最高。伴随居民地和耕地迅速扩张，两者邻接比例呈上升趋势，两者相互影响越来越大。不同时期居民地扩张强度高值区分布有所不同，主要分布在早期的耕地新增区，1954-2000年挠力河流域居民地扩张高值区最终主要分布于该流域的西部与中部。虽然居民地数目和面积均激增，各居民地之间的距离亦呈缩短趋势，但居民地最近邻点指数表明，近50a来挠力河流域居民地分布类型一直为随机分布，农垦经济仍占主导地位，人为规划比城镇发达地区薄弱。     

近54a扎龙自然保护区景观斑块面积变化特征

运用GIS技术和景观牛态学的数量分析方法,根据扎龙自然保护区土地利用类型图和Landsat TM图像,分析了1950-2004年保护区景观斑块面积变化特征.结果表明,54 a间,保护区各景观类型以沼泽地所占面积比例最大,区域呈现出以沼泽地景观为基质.草地、耕地和未利用地等为主体的交错景观格局,其他景观类型呈补丁状散布于其中.沼泽地面积表现为波动性增加,草地面积下降显著,未利用地、住宅用地和耕地总体呈快速扩张趋势,水域面积变化不显著,林地所占比例最小,但呈上升趋势.面积加权平均值由大到小依次为沼泽地、草地、耕地、未利用地、水域、住宅用地和林地.最大斑块指数由大到小依次为沼泽地、草地、耕地,其他各类景观的最大斑块指数均小于1.斑块面积标准差最大的是沼泽地,并呈逐年增大趋势,水域、林地、住宅用地等景观类型斑块面积差异程度较小.斑块面积变异系数最大的是1978年的住宅用地,林地、未利用地的斑块面积变异系数较稳定.     

基于SSPs多情景目标的2030年成渝经济圈土地利用碳排放预测及其空间优化

快速城市化及人类活动增强,使得土地利用剧变并带来了一系列生态环境及气候问题。中国碳达峰、碳中和战略的提出,对未来土地利用的数量结构及空间分布提出了新的更高要求。碳中和战略下,通过多目标情景模拟土地利用结构和空间优化,预测未来土地利用变化及其碳排放特征,对土地维度碳中和具有重要意义。结合SSPs未来气候情景、历史情景和政策情景,基于PLUS模型模拟了2010-2030年成渝经济圈土地利用变化,包括数量和空间结构特征。并进一步基于经济效益、碳排放量、碳储量、生态系统服务价值四目标函数约束,对2030年不同情景下成渝经济圈土地利用结构进行了空间优化。深入分析了2030年的土地利用变化碳排放特征。结果表明,（1）2010-2020年,成渝经济圈主要表现为耕地、草地面积减少,建设用地、林地、水域和未利用地面积增加。（2）基于5种未来情景预测的成渝经济圈2030年土地利用变化各不相同。SSP126情景、SSP245与历史情景下,整体变化模式类似,但SSP126情景下林地扩张更快;SSP585情景下,建设用地、林地迅速向耕地扩张;政策情景兼顾建设用地与生态用地的发展,耕地减少最多,但耕地面积仍然高于...     

城市化趋势下城郊土地利用结构变化的区位分析--以杭州市为例

以杭州市区为研究区，利用近卜年的土地利用系列统计资料和遥感解译数据，采用统计分析和区位原理，经过数值计算，分析了杭州市区扩建过程中土地利用动态变化特点，重点讨论了耕地和农作物播种面积的时空动态过程。通过区位商数和分离指数的计算分析，揭示了未来土地利用方式的时空变化趋势。研究结果表明，居民工矿用地和耕地面积的变化最为明显；农作物播种面积的递减速率高于耕地面积的递减速率；蔬菜播种面积的区域不平衡性最大，集中程度高。萧山区是未来主要的菜篮子工程发展区。     

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。     

巢湖典型低山丘陵区不同土地利用类型壤中流养分流失特征

以巢湖典型低丘山区坡地的6种主要土地利用类型（弃耕地、尾矿裸地、灌木林地、荒草地、马尾松林地和人工恢复林地）为研究对象,通过定位观测与收集坡面壤中流,探讨该地区壤中流养分流失动态变化特征。结果表明,巢湖低丘山区典型土地利用类型壤中流发生概率为灌木林地和荒草地较高,尾矿裸地最低（仅在0～20cm土层产生）;表层壤中流氮含量为尾矿裸地最高,人工恢复林地最低,壤中流磷含量为弃耕地最高,尾矿裸地最低;壤中流氮素流失以溶解态NO3-N为主,并随雨季的到来而呈下降趋势,随土层加深呈先下降后升高趋势;磷主要以有机溶解态形式流失,随土层加深而呈下降趋势。相关分析表明,地表总盖度、地表植被均匀度、土壤养分含量与壤中流氮、磷含量间存在显著相关性,而降雨特征（降雨量、降雨强度）与壤中流氮、磷含量问相关性不显著。由于人为开采严重,在分析该地区壤中流氮素含量时,应注意干湿沉降的影响。     

基于RS与GIS的武汉城市湖泊演化研究

以武汉市主城区为例,利用1995和2005年Landsat5两期TM影像与2000和2010年Landset7两期ETM＋影像的解译结果,基于景观分形理论与GIS的空间分析功能相结合的研究方法,分别构建湖泊变化强度指数和湖泊分形维数变化指数。从湖泊面积变化和湖泊形态变化,以及湖泊水域和其他土地利用类型的转移变化特点与影响进行综合分析。来丰富湖泊演化的分析方法,并总结高速城市化背景下湖泊的变化规律,从而更深入地了解和认识人类活动因素与湖泊水域动态变化之间的响应关系,同时提出若干城市湖泊治理与管理的方式。研究结果表明,（1）15年间的湖泊水域面积总量的变化呈现萎缩的趋势,年变化量在逐渐减小,湖泊萎缩的速度得到了一定的控制。（2）1995-2010年湖泊分形维数也呈逐期较小趋势,说明湖泊几何形状趋于简单化,人为活动对湖泊的影响加大。（3）15年来主城区28个主要湖泊的变化强度指数均为负值,呈萎缩趋势。但从2000年开始,少数湖泊变化强度指数为正值,萎缩趋势得到初步的控制。（4）1995-2010年间湖泊的水域面积主要转移成为建设用地和耕地。其转移面积占转移总面积的87．02％。围湖造田和城市化率的迅速提高对城市湖泊的演化影响深刻。（5）城市化背景下湖泊面积与形态变化的规律并非完全与城市化发展速率呈正比的关系,当城市化率上升到一定的阶段后,城市内部对生态环境的保护与要求也不断提高。为改善城市环境和城市内部的生态用地,湖泊应得到立法等强制性保护。     

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。     

快速城市化地区塘的消减过程研究--以广州市天河区为例

塘是我国南方地区常见的、分布广泛的景观类型,也是相对独立的水生生态系统,在生态系统服务和人类经济文化活动中扮演着非常重要的角色。国际学者对其在保护生物多样性、防涝排水、提升景观及改善人居环境等方面的生态功能研究较多,但国内对塘的形成、消减过程、生态环境功能效应等科学问题一直认识不足,在人口和土地的快速城市化胁迫下,为了增加建设用地使用面积而将水塘填埋的行为广泛存在。文章以广州市天河区为研究区,以1996、2000、2004、2007、2011年5期遥感影像为数据,通过目视解译获取研究区的土地利用特征,提取水塘信息,依据塘的主要功能对塘进行分类,通过缓冲区分析、主成份分析和转移矩阵分析探索快速城市化地区水塘消减过程的数量和空间分布特征。结果表明：（1）研究区内水塘景观在15 a间显著消减,数量由109个减至20个,面积由36.30 hm2降至13.18 hm2,个体减少率为81.65%,面积减少率为63.69%;（2）不同时段、不同功能类型的水塘消减过程存在明显差异,养殖塘、风水塘、山塘和灌溉塘面积急剧减少,景观塘面积先降后增;（3）各时段的塘转换主要去向为居住用地、商业及工矿用地等,周边土地利用格局有交通用地、荒草地的塘更易于被转换成建设用地等其他土地利用类型;（4）在城市人居环境建设中,水塘具有保持生物多样性、调节气温、改善气候、防旱排涝、改善人居环境等生态价值,又具有历史文化、景观美化等人文价值,但水塘已成为快速城市化地区居住、商业、工矿用地的主要侵占对象。作为冷岛的水塘生态系统,在城市化进程和各项规划中都应受到重视与保护。     

贵州喀斯特地区不同土地利用方式土壤CO_2体积分数变化及影响因素

为了解不同土地利用方式对土壤剖面CO2体积分数的影响,采用气相色谱法对贵州喀斯特地区土壤不同深度空气CO2体积分数进行观测。结果表明：不同土地利用对土壤平均CO2体积分数影响较大,其次序为：次生林（0.35%±0.06%）〉草地（0.34%±0.05%）〉人工林（0.27%±0.03%）〉农田（0.16%±0.03%）。次生林、草地与农田之间土壤CO2体积分数差异性显著,而人工林与农田之间无显著性差异。不同土地利用方式土壤剖面CO2体积分数的时空变化特征比较一致：从春季到夏季逐渐增加而从秋季到冬季又逐渐降低,与该区域的温度和降雨量变化趋势一致。同时随着土壤剖面深度增加CO2体积分数逐渐增大,但在土层12 cm处有突然降低现象（农田除外）。不同土地利用方式土壤空气CO2体积分数变化与大气、土壤温度密切相关（r=0.602~0.886,P〈0.05）,土壤温度升高会导致土壤CO2体积分数上升。土壤湿度虽然也在一定程度上影响了剖面CO2体积分数,但相关性分析表明二者之间并不显著（r=0.105~0.393,P〉0.05）,说明在贵州喀斯特地区,土壤温度对土壤空气CO2体积分数的影响大于土壤湿度。     

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MLP-ANN与Markov Chain的土地利用变化预测方法——以锡林郭勒盟为例

以北方草地典型地区—内蒙古锡林郭勒盟为案例区,在1995年到2000年的土地利用变化与驱动力分析的基础上,利用土地利用转换类型和驱动力模型,采用多层感知人工神经网络模型分析了各种土地利用类型未来的转换潜力;利用马尔可夫链模型,预测了2005和2010年土地利用格局。预测结果显示：高覆盖度草地减少幅度最大,中覆盖度草地减少相对和缓,高、中覆盖度草地的减少造成了未利用地和低覆盖度草地的增加,尤其是前者增加的幅度最大;从空间分布看,高覆盖度草地的减少集中在西北部地区,主要转变为中低覆盖度草地,中覆盖度草地的减少主要集中在西南部地区,其流向主要是以沙化土地为主的未利用地;案例研究表明,多层感知人工神经网络模型与马尔可夫链模型的结合与应用能够在很大程度上预测稳定驱动力作用下的土地利用变化趋势,从而为生态干预提供指导。