海平面上升和土地利用驱动下红树林生境脆弱性研究

为了探索海平面上升(SLR)和土地利用导致的红树林生境潜在变化,本文以我国红树林分布最集中的雷州半岛为研究区域,基于SLAMM模型和景观生态模型建立了红树林生境脆弱性指数,设置4个SLR-土地利用组合情景(SLR4.5-土地开发利用、SLR4.5-土地自然转换、SLR8.5-土地开发利用、SLR8.5-土地自然转换),预测2050年雷州半岛红树林的生境变化和脆弱程度,并提出应对环境变化的管理策略.结果表明,(1)SLR和土地利用双重压力的叠加将造成红树林生境的显著退化,预测生境面积将减少16.59%～25.61%,减少地点集中在铁山港、安铺港、湛江港、雷州湾和流沙湾沿岸.(2)在土地自然转换情景下,尽管仍应对着海平面上升的压力,红树林潜在生境面积可增加44.66%～67.74%,增加的区域集中在岸线往内陆方向和沿水系向内陆延伸的两岸,但新增生境面临着破碎化程度高的问题.(3)在所有情景下均呈现红树林迁出现有保护区的趋势,保护区内红树林面积由5949.8hm²下降至4732.1～5192.9hm².(4)高脆弱区主要分布在雷州湾、湛江港近岸和流...     

中国西北地区多情景土地利用优化与碳储量评估

土地利用/覆盖变化(LUCC)是导致陆地生态系统碳储量变化的主要因素,研究未来不同情景下的土地利用和碳储量变化过程,有助于制定科学的土地利用政策和提高区域陆地生态系统碳储量.研究构建了GMMOP-PLUS-InVEST模型,通过多源数据分析了2000～2020年中国西北地区土地利用和碳储量的变化特征,并预测了自然发展(ND)、经济发展(ED)、生态保护(EP)和综合发展(CD)情景下的2030年中国西北地区土地利用和碳储量.结果表明：(1)2000～2020年,草地面积减少了1 680.99×10⁴ hm²,耕地、林地、水域、湿地、建筑用地和未利用地面积分别增加了201.19×10⁴、 208.47×10⁴、 91.54×10⁴、 51.30×10⁴、 157.40×10⁴和971.09×10⁴ hm².(2)2000～2020年,土壤和地下碳储量减少,死亡有机物和地上碳储量增加,总碳储量减...     

基于PLUS-InVEST模型的哈尔滨市土地利用及生境质量预测

分析城市土地利用与生境质量时空演变,能够揭示土地利用和生境质量的关联性,有助于城市土地政策合理决策和生态环境高质量发展.研究基于土地利用转移矩阵和IM模型分析哈尔滨市2000~2020年土地利用的变化,并结合PLUS模型进行各用地类型扩张因子的驱动探究以及2030年自然发展情景、生态保护情景、耕地保护情景和城镇发展情景下的土地利用预测,最后利用InVEST模型完成生境质量分析.结果表明：①哈尔滨市土地利用类型以耕地、林地和草地为主,2000~2020年期间,草地、耕地、林地和人造地表转入面积较多,土地利用强度变化倾向性特征明显;水体、裸地和湿地类型的转入较少,多呈现抑制性特征. ②高程是影响草地、耕地、林地、裸地、湿地和水体扩张的主要因子;影响人造地表扩张的主要因子是社会经济因素. ③模拟哈尔滨市2030年4种情景下各土地利用类型面积,其中林地面积均增加,草地面积均减少,湿地、水体和裸地面积变化均不显著;除生态保护情景外,人造地表面积均增加,耕地面积均减少. ④2000~2020年间,哈尔滨市生境质量整体提高. ⑤2030年哈尔滨市4种情景下生境质量空间格局演变规律整体保持一致,生境质量均呈现变好趋势,其中生态保护情景下低、中等生境质量面积减少,而较高、高生境质量面积有所增加,生境质量提升相对明显.研究结果可为哈尔滨市生态文明发展以及城市规划建设提供一定的科学依据及思路.     

漓江流域陆地生态系统碳储量时空特征与预测

评估生态系统碳储量,对区域生态管理具有重要意义。利用InVEST模型和PLUS模型,基于解译的土地利用数据和未来土地利用预测数据,研究2000－2020年漓江流域土地利用变化和碳储量时空特征,并预测未来不同发展情景下碳储量的变化。结果表明：2000－2020年漓江流域土地利用变化表现为耕地、林地和草地面积减少,水域、建设用地和未利用地面积增加;受土地利用变化的影响,2000－2020年漓江流域碳储量减少了0.945×10⁶ t,其中2015－2020年减幅最大;碳储量高的区域主要分布在流域西北、西南及东部高海拔地区,碳储量低的区域主要分布在流域中部平原地区且2000－2020年明显扩大,流域内的临桂区、兴安县和灵川县碳储量减少较为显著。预测2030年漓江流域在自然发展情景下碳储量会进一步下降,耕地保护情景下碳储量相较自然发展情景增加0.345×10⁶ t,生态保护情景下碳储量比自然发展情景、耕地保护情景分别增加1.540×10⁶、1.195×10⁶ t。耕地保护情景能够保护耕地数量,但建设用地扩张受到较大限制;生态保护情景能够增强固碳能力,但不能有效控制耕地面积的缩减。未来漓江流域国土空间规划需综合统筹生态保护和耕地保护措施,提升区域碳汇能力,实现绿色可持续发展。

     

基于优化模拟的长株潭3+5城市群碳储量时空演变与预测

土地利用/覆被变化是导致地区生态系统碳储量变化的重要原因,探析土地利用与碳储量的时空演变规律,对区域国土空间规划与生态管理、实现“双碳”战略目标具有重要意义。通过构建GeoDetector-PLUS-InVEST模型,基于多源数据分析长株潭3+5城市群2000—2020年土地利用及碳储量时空演变特征,预测2030年不同情景下的土地利用和碳储量变化,并通过空间自相关模型分析碳储量空间分布规律。结果表明：1）经过优化模拟的模型Kappa系数、FoM系数、总体精度结果比未优化模拟的结果分别高出0.81%、1.00%、0.67%;2）2000—2020年,研究区土地利用变化表现为耕地、林地、草地和水域面积减少,建设用地和未利用地面积增加;3）2000年、2010年、2020年3期碳储量分别为31.262 4×10⁸、31.218 1×10⁸和31.089 1×10⁸ t,期间碳储量共减少17.328 7×10⁶ t;4）相比2020年,2030年自然发展情景下碳储量减少12.1483×10⁶ t,城镇发展情景下碳储量减少11.746 7×10⁶ t,生态保护情景下碳储量增加14.754 0×10⁶ t,3种情景下的碳储量空间分布较为相似,具有较显著的空间集聚特征,且与土地利用情况高度相关。研究结果可为长株潭3+5城市群土地空间规划和“双碳”政策的制定提供决策参考。

     

基于CLUE-S和InVEST模型的苏州市生境质量评估及预测

评估城市化进程中土地利用变化下的生境质量演变,对于构建综合生态规划体系、应对全球可持续发展的重大挑战具有重要意义。基于苏州市2010年和2018年遥感影像解译的土地利用数据和社会经济等数据,选取高程、坡度、到公路的距离、人口密度等驱动因子,采用CLUE-S模型模拟多情景下2030年土地利用变化,并通过生态系统服务评估与权衡（InVEST）模型评估过去并预测未来的生境质量时空演变,探讨土地利用变化对生境质量的影响。结果表明：最优拟合尺度为400 m×400 m,Kappa系数达到0.854 5,模型能够很好地模拟研究区未来的土地利用格局;苏州市2030年生态保护情景下的生境质量优于2018年,而2030年自然增长情景下的生境质量差于2010年和2018年;从空间分布看,苏州市中心城区、工业较集中和人口活动强度大的地区生境质量差,太湖周边等水系发达地区生境质量较好。因此,未来研究区在发展经济的同时,更要注重生态保护,实现高质量发展。

     

基于LUCC的艾比湖区域生态风险评价及预测研究

以新疆内陆艾比湖流域典型区域为研究区,基于RS和GIS技术分析1998、2013年土地利用变化,尝试用CA-Markov模型预测2028年土地利用/覆盖变化.借助Fragstats3.4软件,基于土地利用/覆盖变化构建景观生态风险评价模型,分析1998~2028年景观生态风险的时空分异特征.结果表明：（1）1998~2013年,研究区土地类型面积变化明显.耕地面积增加量最大,增加的面积为152139hm²,而未利用地面积减少量最大,减少的面积为67605hm².2013~2028年,耕地和裸露的河床及盐渍地的面积增加明显,增加的面积分别为30730hm²,12427hm²,而未利用地和水体的面积分别从954376hm²和44889hm²,减至921079hm²和37157hm².（2）1998~2028年,研究区生态风险等级空间分布差异明显.高生态风险区面积变化较为显著,其面积分别约占总面积的36.6%,7.3%,23.7%.1998~2028年,全局Moran's Ⅰ值分别为0.436962,0.442202,0.506622,表现为一定程度的正相关.（3）1998~2028年,耕地分布在低,较低生态风险的比重上升,所占百分比分别为58.46%,78.58%,79.9%.林、草地类型的各生态风险等级的所占的比重的波动较大.     

中原城市群区域碳储量的时空变化和预测研究

为了有效评估中原城市群碳储量,运用灰色预测模型获取动态碳密度数据,结合Dyna-CLUE模型和InVEST模型,动态评估2005~2030年土地利用变化下不同情景的碳储量演变特征,以及城市发展对碳储量的影响.结果表明,2005~2020年中原城市群碳储量分别为1689.59×10⁶t、2035.36×10⁶t、2066.34×10⁶t和2093.05×10⁶t,呈现持续增加趋势;2030年经济发展情景、生态保护情景和经济生态协调发展情景下碳储量分别为2162.45×10⁶t、2179.39×10⁶t和2174.28×10⁶t,经济发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.碳储量变化与土地利用面积变化密切相关,主要表现为耕地面积的下降导致其碳储量减少约250×10⁶t,林地面积的扩张导致其碳储量增加约103.4×10⁶t,建设用地的扩张导致其碳储量增加约87.77×10⁶t;耕地和草地面积与总碳储量呈较弱的负相关关系,林地、水域、建设用地和未利用地面积与总碳储量呈较强的正相关关系.2005~2030年中原城市群30个城市的碳储量分别为11.38×10⁶t~214.24×10⁶t,碳储量的变化反映出城市土地碳排放在2030年之前已经达到峰值,且经济生态协调发展情景可能更适合未来城市发展的目标.     

基于InVEST-PLUS模型的碳储量空间关联性及预测——以广东省为例

构建土地利用碳储量数据库,基于InVEST模型Carbon模块,得到广东省1990~2020年碳储量时空分布情况.用Moran’s I指数和Getis-Ord Gi^*分析格网尺度下碳储量时空分布特征,用Anselin Local Moran’s I得到LISA集聚图.然后运用PLUS模型和14个土地利用驱动因子预测2050年土地利用及其碳储量分布.结果表明,土地利用变化直接影响区域碳储量高低,林地、草地等具有生态服务功能地类碳密度最高,分别是188.44,329.34Mg/hm².碳储量空间格局整体呈现出中部低、北部高、东西中等的特点.碳储量空间分布特征与土地利用特征一致,碳储量显著高值集聚区域分布在建设用地少、生态用地多且连片的粤北地区,显著低值区域分布在国土开发强度和生态用地破碎化程度高的珠三角地带.在自然发展情景下,到2050年广东省土地利用碳储量将减少4327.21万Mg,随着国土空间进一步开发,环珠江口沿岸城市碳储量持续下降.增加植被生态系统碳储量,是实现碳中和的重要手段之一.要继续维持粤北山区生态保护屏障的重要地位,减缓珠三角城市土地开发强度,提高建设用地集约节约能力,形成平衡协调的土地利用和碳储量格局.     

中国西北旱区农业水土资源利用情景潜力研究

西北旱区水土资源供需矛盾突出,同时作为该区农业生产的瓶颈因素,决定该区经济社会生态可持续发展,因此有必要开展西北旱区农业水土资源相结合的空间情景潜力研究。论文采用水土资源匹配指数计算分析了西北旱区现状年（2010年）农业水土资源的匹配状况,采用农业水土资源利用潜力估算方法计算了西北旱区2020、2030年RCP 8.5和RCP 4.5两种情景下的农业水土资源利用潜力,实现了西北旱区农业水土资源利用潜力的可视化表达。结果表明：2020和2030年RCP 8.5和RCP 4.5排放情景下,相对于2010年,西北旱区各省2020和2030年的总农业水资源量和种植面积均减小。西北旱区6省份2020和2030年两种情景下整体综合效益和整体潜力值均为正,表明各省种植结构整体得到了优化。2020年RCP 8.5和RCP 4.5情景下,西北旱区农业水土资源利用潜力分布范围分别在-0.10×10⁴~0.83×10⁴元/hm²之间和 -1.20×10⁴~0.97×10⁴元/hm²之间;2030年RCP 8.5和RCP 4.5情景下,农业水土资源利用潜力分布范围分别在-0.39×10⁴~2.17×10⁴元/hm²之间和-0.36×10⁴~1.66×10⁴元/hm²之间。     

基于高分辨率卫星影像的广西红树林面积监测与群落调查

基于国产多源高分辨率卫星数据,利用遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）技术结合野外勘查的方式,对广西红树林面积进行遥感监测并对其群落类型进行野外勘查。结果表明：截至2013年12月,广西红树林总面积为7 243.15 hm²,共有斑块2 793个,平均斑块面积为2.59 hm²,其中最大斑块面积为173.67 hm²。北海市红树林面积、斑块数及比例分别为3 263.66 hm²、905个、45.06%;钦州市为2 097.41 hm²、1 259个、28.96%;防城港市为1 882.08 hm²、629个、25.98%。红树林群落类型有白骨壤、白骨壤+桐花树、桐花树、桐花树+白骨壤、木榄-白骨壤等共21种,其中面积及比例从大到小前7位排列分别是白骨壤群落（3 022.96 hm²,41.74%）、桐花树群落（2 383.81 hm²,32.91%）、白骨壤+桐花树群落（405.42 hm²,5.60%）、木榄-白骨壤群落（303.93 hm²,4.20%）、红海榄-白骨壤群落（214.43 hm²,2.96%）、无瓣海桑-桐花树群落（138.46 hm²,1.91%）、木榄-桐花树群落（128.40 hm²,1.77%）。通过对比发现,不同研究者、影像数据源和研究方法,会使得同一区域红树林面积监测结果存在较大差异。     

基于土地利用的中国城镇化SD模型与模拟

中国正处在快速推进的城镇化进程中,耕地与林地、牧草地和水域等生态用地将如何变化,以及建设用地是否仍将快速增长?这不仅是国家宏观政策制定者关心的问题,也是广大学者和普通民众面临的具体问题。通过构建基于土地利用的中国城镇化系统动力学（System dynamics,SD）模型,尝试对上述问题作出分析。研究结果表明：（1）本文构建的模型是有效的,具备可靠性和稳定性。（2）若要保持国家耕地保有量不少于18.25亿亩,到2050年需补充83.17万~412.67万hm²耕地资源。（3）到2050年,如果中国城镇化水平达到78%左右,建设用地总量将达到4007.29万~4214.25万hm²,较2020年净增加了155.87万~342.88万hm²。（4）2020—2050年生态用地数量表现为先增加后减少,其中,林地显著增加,牧草地减少,水域略有增加。研究成果可为全国国土空间规划多方案模拟、评估和决策提供科学服务。     

天山北坡城市群碳储量时空变化及预测研究

为了有效评估城市群碳储量变化,以天山北坡城市群为研究对象,运用PLUS模型和InVEST模型,动态评估2000～2020年及2030年不同情景下土地利用变化及碳储量变化特征.结果表明,2000～2020年天山北坡城市群碳储量呈现持续增加趋势,且碳储量变化与土地利用变化密切相关,主要表现为2000～2010年林地面积的减少导致其碳储量减少约266×106t,2010～2020年草地面积的增加使其碳储量增加约69.14×10⁶t.2030年自然发展情景、生态保护情景和经济快速发展情景下碳储量预测值分别为8875.88×10⁶t、8895.58×10⁶t和8841.58×10⁶t;经济快速发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.土地利用是影响碳储量空间变化分布的第一主导因素,贡献率接近于90%,土地利用强度与碳储量协调性分析与两者双变量空间自相关分析进一步验证了这一结论.土地利用变化在一定程度上能够对碳储量产生积极影响,对于本研究区而言,生态保护发展情景可能更符合未来城市发展模式,研究结果能够为土...     

紫花含笑适宜生境的保护空缺与人类干扰分析

以紫花含笑地理分布点数据为基础,结合地形和气候数据,使用最大熵（MaxEnt）模型,对紫花含笑的生境适宜度进行了评估,并基于阈值法,将紫花含笑生境分为适宜区和最适宜区,分析了紫花含笑生境适宜区和最适宜区在我国的地理分布、保护现状以及人类干扰状况,结果表明：年均降雨量对紫花含笑的分布影响最为重要,地形因子和温度因子对紫花含笑的分布影响相对较小;紫花含笑的生境最适宜区面积为13.7万km²,适宜区为27.0万km²,分布在22°~30°N,107°~120°E之间.广东、福建、广西、江西和湖南等5个省是紫花含笑生境最适宜分布区面积最广的地区;位于国家级自然保护区内的生境最适宜区和适宜区面积约占总面积的1.9%,大部分适宜生境未得到有效保护;紫花含笑生境适宜区和最适宜区内,林地是最大的土地利用类型,但是各项人类活动也占有相当大的比例.     

基于风沙防治的典型农牧交错区土地利用多情景模拟

作为典型的半干旱沙区,科尔沁左翼后旗（简称"科左后旗"）土地退化严重,土壤风蚀程度较强,有针对性地调整土地利用结构,有助于农牧交错区社会经济和生态环境的可持续发展.采用修正风蚀方程（RWEQ）模拟科左后旗的风蚀状况,并结合CA-Markov模型和当地风蚀状况及区域相关规划,设定了延续现有发展态势的历史发展情景、在全区域内开展风蚀治理的全域治理情景和依照区域风蚀特征实施治理的分区治理情景3种未来可能的发展情景,基于Dyna-CLUE模型模拟各情景下科左后旗2020年的土地利用格局.结果表明:①2010年科左后旗的平均风蚀量为33.86 t/（hm2·a）,风蚀程度较为严重,并且具有明显的西高东低的空间差异.②采用Dyna-CLUE模型模拟2010年土地利用空间分布结果的Kappa指数达0.921,模拟效果良好.③与2010年相比,历史发展情景下,2020年科左后旗荒漠化趋势更加严重,未利用地面积将增加33.76%,草地退化明显;全域治理情景下,风沙治理取得了一定成效,70.30%的未利用地得到治理,其中分别有32.32%和32.52%转化为林地和草地,水域也得到一定恢复,面积将增加5.01%;相比于全域治理情景,分区治理情景下高风蚀地区有更多的未利用地得到治理,低风蚀地区耕地面积将增加4.68%,进行风沙治理的同时也在一定程度上保护了耕地.研究显示,Dyna-CLUE模型在我国农牧交错区具有较好的土地利用格局的模拟能力,采取积极的风沙防治措施可以大幅提高当地的林地和草地面积,而采取有针对性的分区域治理政策在进行风沙治理的同时也可有效地保护耕地.      

秦岭山地丹江流域土地利用变化的土壤侵蚀效应评价

论文采用ArcGIS 10.0及InVEST土壤保持模型,分析2000—2010年秦岭山地丹江流域土地利用类型变化特征,模拟流域不同时期不同土地利用类型土壤侵蚀及土壤保持量的变化规律,并着重探讨土地利用类型方式转变对流域土壤侵蚀的影响。结果表明：1）2000—2010年间,流域裸地大比例减少90.18%（831.06 hm²）,主要转移至水域,耕地大面积减少5 197.24 hm²（4.11%）,主要流向灌丛和城镇;坡耕地还林还草初见成效,湿地的保护与恢复成效显著。2）2000—2010年间,流域土壤侵蚀状况较为严重,整体处于中度侵蚀至强度侵蚀级别,但10 a间侵蚀状况有减缓趋势;在该研究时段内,耕地大面积转为灌丛是该流域由土地利用类型变化引起的土壤侵蚀减缓的主要原因;另外,耕地转为林地以及裸地面积的减少也起到了减轻土壤侵蚀的作用;以自然生态系统为主的林地、灌丛及草地转为耕地时,土壤侵蚀强度则会明显增加。3）生态系统土壤保持功能受多方因素共同影响;2000、2010年研究区实际土壤保持量分别为5.35×10⁸、5.47×10⁸ t;占全区面积一半以上的林地和灌丛单位面积土壤保持量较为稳定,全区土壤保持功能有所提高。保证一定面积的林地、在人工干预下合理安排坡耕地还林还草区域的空间分布是秦岭山地丹江流域减少土壤侵蚀的必要措施,同时应注重对可利用耕地的保护。