车尔臣河流域土地利用变化及生态环境效应分析

借助ArcGIS与ERDAS软件,以1990年、2000年、2010年遥感影像Landsat TM/ETM为数据源,提取3期车尔臣河流域土地利用/覆盖利用图.在土地利用类型与区域生态风险之间的经验联系基础上,推求出土地利用类型生态风险指数,进而获得研究区域生态安全指数,建立了车尔臣河土地利用类型与生态环境之间的数量关系.同时,在空间尺度上将研究区分为若干特定研究单元,并对整体及局部地区进行生态环境质量动态分析.结果表明:1990—2010年间,车尔臣河流域总体生态环境指数呈逐步升高趋势,但生态环境质量的改善与恶化两种趋势并存,并在特定研究单元上出现明显的区域分异特征;盐碱地向耕地、林地及低覆盖度草地的转化,低覆盖度草地向林地的转化和未利用地向耕地的转化是环境改善的主导因素,林地与中覆盖度草地向盐碱地和未利用地的转化是环境恶化的主导因素.     

燃煤工业区不同土地利用类型土壤汞含量污染评价

为揭示黄土高原燃煤工业区不同土地利用方式下土壤Hg污染特征及空间变异程度,以山西省忻州市西部7县为研究区域,采用地累积指数、潜在生态风险指数、健康风险模型和地理探测器等对该区域不同土地利用类型中的Hg含量进行污染及健康风险评价.结果表明,耕地、草地、林地和居住用地中ω（Hg）均值分别为0.48、 0.34、 0.58和0.52mg·kg^-1,耕地、草地、林地和居住用地中Hg平均值分别为背景值的16、 11.33、 19.33和17.33倍,变异系数大小为：居住用地>耕地>草地>林地.地累积指数与潜在生态风险指数评价结果表明,研究区整体受Hg污染生态风险程度较为严重,局部区域存在极强污染.健康风险评价结果表明研究区Hg对儿童和成人均不存在非致癌健康风险.因子探测结果表明耕地Hg的空间变异性主要受工农业生产影响,草地Hg主要受土壤有机质和pH值影响,林地Hg主要受土壤盐分的影响,居住用地Hg主要受土壤盐分和有机质的影响.Hg含量空间分布格局总体上表现为中部向南北两侧递增趋势,污染严重区域主要受煤炭开采及工业生产等人类扰动因素影响.     

近20年兰西城市群生态系统服务价值对土地利用转型的时空响应

快速城市化和人类活动加剧了对现代城市群中各种生态系统服务退化的威胁,探索城市群尺度下的生态安全状况具有重要意义.以兰西城市群为研究区,选择2000、2005、2010、2015和2020年土地利用数据,引入景观生态风险指数,运用土地利用转移矩阵、单位面积价值当量因子法和双变量空间自相关分析法,分析兰西城市群土地利用变化特征,阐明土地利用转型引起的生态风险变化对生态系统服务价值的影响.结果表明:①2000~2020年间兰西城市群土地利用类型主要以草地、耕地和林地为主.建设用地面积扩张明显,主要来源于耕地和草地;6种土地利用类型交叉转化较强,土地利用变化总面积为6646.05 km²;②从空间变化上来看,兰西城市群生态系统服务价值空间格局未发生明显转变,但区域差异性显著,总体呈现西北高、东南低的分布特征;③从时间变化上来看,兰西城市群生态系统服务价值呈逐年增长的趋势,总价值流向从1864.59亿元增长为1921.56亿元,总增值56.97亿元;④兰西城市群近20年生态风险指数整体呈上升的趋势,生态风险区以低生态风险区和较低生态风险区占主导地位;生态系统服务价值与生态风险指数有显著的正向空间相关性.本文旨在揭示土地利用方式对生态系统服务价值和生态风险影响的认识,为区域生态风险管理和土地利用政策制定提供重要参考,进而促进黄河流域生态环境高质量发展.     

基于动态度分析法岩溶区土地利用时空变化分析

通过RS和GIS技术对水城县1999、2005、2009和2015年4期遥感影像进行分类和统计,共分为建筑用地、草地、疏林地、密林地、水体、耕地和裸地7类土地利用类型。提取土地利用信息后采用土地利用转移矩阵和动态度分析法分析了土地利用类型的时空变化情况及发展趋势。最后结合自然、经济、人口等因素分析了土地利用类型变化的驱动力。结果表明:1999-2015年间,研究区建筑用地面积逐年增加,耕地面积先减少后略有增加,裸地面积先增加后大幅度减少,林地面积整体呈现增加趋势,水域面积基本保持平稳。耕地和裸地主要转向建筑用地和林地。各土地利用类型在面积和空间上均处于不断变化之中,但整体变化趋于稳定状态。其中经济发展、人口变化及政策导向是导致土地利用类型发生变化的主要驱动因素。     

东江源流域不同空间尺度景观格局对水质影响分析

以东江源流域为研究区,基于水质监测和土地利用类型数据,综合运用景观指数法、相关性分析和冗余分析,研究了2017~2019年水质空间变化特征,揭示了东江源流域景观格局与水质的响应关系.结果表明：①东江源流域水质整体偏好,但寻乌水总氮污染仍旧严重,截至2019年,全部监测点总氮年均浓度都超过Ⅲ类水质标准限值.②景观水平上,水质与景观形状指数、斑块个数和香农多样性指数呈正相关,与最大斑块指数和聚集度指数呈负相关.类型水平上,建设用地是东江源流域总氮和总磷输出的主要来源;林地景观形状指数和斑块个数与氨氮呈正相关,林地斑块个数与总磷呈正相关,林地最大斑块指数和聚集度指数与总磷呈负相关;草地斑块个数与总磷呈正相关,草地聚集度指数与总磷呈负相关.③重视监测点2000 m缓冲区范围内景观格局的优化,增强林草地连通性,合理配置城镇污水集中处理设施,强化废弃矿区治理,加强耕地集约化处理,在耕地集中分布区域增强其岸边防护林建设,有助于提高东江源流域水生态功能.     

基于景观格局的FAST宁静区生态风险时空演变分析

为揭示FAST工程的建成对宁静区及区内不同圈层生态环境的影响,并为区域未来的生态保护和风险防范提供一定参考,以2000、2010、2020年土地利用数据为基础,利用景观干扰度和脆弱度指数构筑评价模型来分析该区域2000～2020年景观格局及生态风险的演变特征.结果表明:林地、草地、耕地为FAST宁静区的优势景观类型,前10a景观变化以草地、耕地向林地转化为主,人类活动相对较弱;后10a建设用地快速增加,三个圈层综合动态度皆有所上升,景观变化渐活跃但仍处于较低可控水平;FAST宁静区以低、较低、中生态风险区为主,核心区、中间区生态风险低,但受FAST工程影响有上升趋势,边远区生态风险变化表现为“两极下降,中间升高”的纺锤状;FAST宁静区生态风险呈空间正相关且相关性越渐显著,分布特征以“高-高”聚集和“低-低”聚集为主.     

新安江流域土地利用结构对水质的影响

以新安江上游流域为研究区域,用该流域2010年5月TM遥感影像图作为底图,通过实地野外调查获取了新安江流域的土地利用图.运用ArcGIS的水文、空间分析功能,将流域划分为8个子流域,并分析各子流域的土地利用结构.根据2010年1～12月的水质监测数据,分析TN、TP、高锰酸盐指数、NH4+-N、粪大肠菌群的时空变化特征,以及与土地利用结构之间的定量关系.结果表明,TN和NH4+-N有明显的时间变化特征,为枯时期>丰水期>平水期,而其他几种指标没有明显的时间变化.在空间上,整体上呈现出渔梁、浦口污染最为严重.流域内土地利用结构与水质之间的相关关系表现为:耕地、水体、建筑用地起源作用,林地、草地起汇作用.在年度上看,耕地对TN、NH4+-N、高锰酸盐指数影响最大,草地对TP影响最大;不同水期上,枯水期和丰水期,对各指标影响最大的土地利用类型为耕地,在平水期,对TN、TP、粪大肠菌群影响最大的土地利用类型分别为耕地、草地、林地.     

基于一级水生态分区辽河流域景观格局时空动态分析

以辽河流域四个一级水生态分区为研究区,基于1990、2000、2005年TM影像,应用GIS技术,采用转移矩阵和景观指数方法,对辽河流域1990～2000年和2000～2005年期间土地利用和景观格局的变化进行了综合分析。结果表明:1990～2000年间水生态Ⅰ区耕地减少显著,减少的耕地主要转变为林地,而2000～2005年间草地面积大幅度减少,减少的草地主要转变为耕地;1990～2000年间水生态Ⅱ区耕地面积大幅度减少,耕地主要转变为草地和林地,2000～2005期间耕地大幅度增加,主要来源于草地;1990到2000年间水生态Ⅲ区耕地面积大幅减少,耕地主要转变为林地,2000～2005年大量林地转变为耕地和建设用地;水生态Ⅳ区包括浑河和太子河流域,其中浑河流域在1990～2000年时期景观格局的变化类型主要是由耕地转变为林地和建设用地,太子河流域耕地主要转变为林地。2000～2005年时期浑太河流域景观格局变化类型主要由减少的林地流向耕地。景观指数分析得到辽河流域景观变化的总体趋势是:形状更加复杂,异质性增加,破碎化程度加剧,尤其以建设用地的破碎度最高,并且有逐年增加的趋势。Ⅰ区和Ⅱ区景观连通性和聚合度在1990～2005年时期呈上升趋势,而在Ⅲ区和Ⅳ区在2000年景观结合度和连通度最低。研究时间内Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区景观多样性和均匀性指数在前期变化不显著,后期显著上升,Ⅲ区多样性和均匀度最高时期是2000年,1990年和2005年差别不显著。     

陕北红碱淖流域土地利用动态变化研究

本文以红碱淖流域为研究区,选取1989、2000、2007年3期遥感影像,利用ERDAS软件对3期影像进行解译,利用GIS空间分析功能叠加三个时期的土地利用图,采用动态度、开发度、耗减度和综合土地利用动态度等指数模型,研究红碱淖流域1989~2007年土地利用的时空变化特征和转移趋势以及土地利用动态变化。结果表明,1989-2007年间红碱淖流域土地利用变化总体特征为湖泊、其它水域和沙地面积减少,耕地、林地、草地面积增加。湖泊、其它水域和沙地面积减少了9.85km2、5.34km2和65.42km2,分别减少了19.65%、26.93%和18.67%;耕地、林地和草地面积增加了10.12km2、37.66km2和32.82km2,分别增加了10.78%、24.77%和4.99%。减少的沙地主要转化为草地,增加的林地主要来源为草地,增加的耕地主要来源为林地;各土地利用类型相互转化的综合年变化率有增大的趋势。     

普宁土壤重金属的生态风险与健康风险评价

文章以普宁市4种不同土地利用类型的土壤为研究对象,运用潜在生态风险指数法和健康风险评价、克里金插值等对Hg、Cd、As、Cu、Pb、Ni、Zn、Cr 8种重金属的潜在生态风险和健康风险进行了研究。结果表明:(1)研究区表层土壤Hg、Cd、As、Cu、Pb、Ni、Zn、Cr平均含量分别为0.104、0.051、5.49、9.05、42.5、11.5、56.6、25.6 mg/kg,其中Hg、Cd、Pb、Ni、Zn的均值超过了广东省背景值。(2)研究区综合潜在生态风险指数(RI)变化范围为34.06～1 299.33,均值为179.08,说明全区具有中等强度的生态风险,不同土地利用类型的RI为建设用地耕地林地园地,Hg、Cd是潜在生态风险最大的2个贡献因子。(3)Hg、Cd、Cu 3种重金属的生态风险高值区主要分布在研究区北部和中部城区,As的生态风险高值区主要分布在研究区中部城区及南部农场地区。(4)研究区总非致癌风险指数(THI)小于1,不存在非致癌健康风险,4种土地利用类型的HI表现为建设用地林地园地耕地,As、Pb、Cr是各土地利用类型非致癌风险最大的3个贡献因子。(5)各土地利用类型As对儿童和成人的致癌风险指数(CR)大于US EPA推荐的土壤治理标准(10~(-6)),Cd和Cr的CR则小于10-6。4种土地利用类型的TCR表现为建设用地林地园地耕地,As也是各土地利用类型最主要的致癌风险因子。     

土地利用变化的水土资源平衡效应研究——以西辽河流域为例

北方农牧交错带作为我国传统农区与牧区的交汇和过渡地带,是我国东、中部地区的重要生态屏障地区。选取北方农牧交错带东缘的西辽河流域为案例区,运用遥感、地理信息系统等方法,构建水分亏缺模型,定量计算了西辽河流域不同土地利用情景下的水分亏缺态势,揭示了北方农牧交错带土地利用变化的水土资源平衡效应,研究表明:①1995-2005年,西辽河流域土地利用整体特征未发生重大改变,土地利用表现为耕地面积有所增加、草地面积相对减少的局面;②西辽河流域水土资源平衡总体呈现中度水分亏缺的特征,亏水量较大的区域相对集中在西辽河冲积平原中部地区;③1995-2005年10 a间的土地利用变化使得西辽河流域严重缺水地区面积增加1/4,水分亏缺态势进一步加剧。     

中国北方农牧交错带生态环境的空间格局演变

中国北方农牧交错带受自然条件和人为活动等多种因素的综合影响,生态环境问题比较突出,成为生态环境研究的典型区和理想地带。论文以此作为研究对象,选择能反映生态环境特点的多种空间数据信息,利用数字网格模型,通过采用空间叠加的分析方法,评估北方农牧交错带1989年和1999年的生态环境背景状况,并对北方农牧交错带生态环境变化及空间格局特征进行研究。结果表明:①1989至1999年,北方农牧交错带生态环境背景状况从东南向西北逐渐变差;②1989至1999年来,北方农牧交错带生态环境背景状况逐渐变差;③北方农牧交错带生态环境背景状况变化严重地区集中在晋陕蒙宁甘交界处、科尔沁沙地区、青海海东地区3个区域;④在205个旗县中,宁夏盐池县、内蒙古翁牛特旗、陕西定边县、甘肃环县、青海尖扎县、山西汾西县等12个旗县的生态环境变化最为严重,60%以上的面积生态环境背景状况逐渐变差。     

基于OMI卫星数据和MODIS土地覆盖类型数据研究珠江三角洲臭氧敏感性

基于OMI卫星数据和MODIS土地覆盖分类产品,研究了珠江三角洲地区2005—2016年不同土地利用类型臭氧敏感性的时空变化特征.结果表明,采用MODIS数据产品建立的土地利用类型(发达区、较发达区和欠发达区)具有一定的科学性和适用性.臭氧生成受到VOCs控制的地区主要集中在珠三角中部,包括广州南部、佛山、中山、深圳和江门的部分地区,其面积占比不断缩小,在2015年达到最低值5.05%,2016年有所回升.受到NO_x控制的地区主要分布在珠三角边缘地带,包括惠州东北部、广州北部、肇庆西北部和江门西南部,其面积不断增大,在2016年达到最大面积占比42.60%.协同控制区集中在这两种控制区之间.分析不同土地利用类型的敏感性,结果发现,发达区主要为VOCs/协同控制区,较发达区主要为协同控制区,欠发达区为NO_x控制区.根据不同城市臭氧控制区面积占比的年际变化,可将珠三角9个城市分为3类:第1类以广州为代表,其面积较大,土地利用类型丰富,3种臭氧控制区均有出现;第2类以深圳为代表,集中在珠三角中心区,仅有VOCs控制/协同控制两种控制区;第3类只有惠州,仅有NO_x/协同控制两种控制区.     

绿洲-荒漠交错带土地利用/覆盖时空变化研究

选择新疆于田县为研究区,从导致区域生态环境问题的主要驱动因素--土地利用/覆盖变化(LUCC)为出发点,以遥感技术为依托,对3个时相的陆地卫星数据及相关统计资料进行了处理,利用得到的土地覆盖差值图像,定量分析评价了该区域1979-2001年的时空变化趋势及其主要驱动机制.结果表明:造成绿洲-荒漠交错带生态环境变化的原因主要是绿洲人口数量的剧增以及过渡樵采等,不合理的水土资源利用导致绿洲荒漠化和交错带地下水位下降.绿洲-荒漠交错带普遍存在植被覆盖度大面积下降现象,原先连续的过渡带已有转化成生态裂谷的趋势,绿洲的屏障作用进一步降低.在绿洲外围风沙前沿地带,地表裸露、松散,在起沙风的作用下,流沙侵入农田,进一步恶化了本已很贫瘠而又脆弱的农业生态环境.因此,现阶段绿洲外围生态环境较为恶劣,整体处于不稳定状况.      

基于土地利用变化的农牧交错带典型流域生态风险评价——以洋河为例

为揭示土地利用变化对农牧交错带典型流域生态风险的影响,在Arc GIS技术支持下,以洋河流域1990、1995、2000和2008年遥感数据和土地利用数据为基础,定量分析洋河流域1990—2008年的土地利用动态变化特征;根据景观生态学理论,将研究区划分为525个生态风险评价单元,从土地利用变化和景观结构角度构建景观生态风险评价模型,评价洋河流域生态风险的时空变化特征。结果表明:耕地和草地面积占研究区总面积的67%以上;1990—2008年,洋河流域总体景观生态风险值(ERI)由0.197 3上升到0.238 4。低风险区(ERI≤0.17)面积减少3.53%,高风险区(ERI0.68)面积减少0.43%,较低(0.17ERI≤0.26)、中等(0.26ERI≤0.42)和较高(0.42ERI≤0.68)风险区面积均有增加,整体生态风险增加;洋河流域5种风险等级分布较集中,具体表现为洋河支流及其一级支流两侧地区生态风险相对较大(ERI0.26),而离河道越远的区域生态风险值越小(ERI≤0.26)。     

格网尺度下延安市生态服务价值时空演变格局与分异特征——基于退耕还林工程的实施背景

在退耕还林工程背景下,以退耕还林实施后生态效果较显著的延安市为研究对象,基于解译的三期影像数据,通过土地利用转移矩阵,在2 km×2 km的格网尺度下测算延安市不同土地利用类型的生态服务价值（ESV）,并结合空间探索性数据分析,探讨ESV的不同土地利用类型转移的时间变化特征及空间转移的关联性和异质性。延安市的实证分析显示：（1）1990-2015年间,ESV的增减主要发生在耕地、林地和草地之间,林地和草地ESV合计转入21.29亿元,且转入量主要发生在退耕还林工程实施之后;（2）生态服务功能主要由林地和草地提供,ESV的时间变化经历了先下降后上升的过程,退耕还林工程的实施促进ESV的增长,2001-2015年间增长了5.34%;（3）空间探索性分析显示,ESV在格网尺度下呈现出显著的“南高北低”分布格局,并在空间上表现出正向的集聚性和依存性,ESV的高高集聚和低低集聚效果比较明显,并且高高集聚区与林地、草地的空间分布相吻合,低低集聚区与耕地、城乡建设用地的空间分布相吻合。整体而言,延安市土地利用类型转移和ESV的增减变化与推行退耕还林工程在时间上呼应、在空间上匹配,政府主导的退耕还林工程对生态环境恢复与保护起到显著的积极作用。因此,对于不同土地利用类型的生态服务功能,以耕地为主的北部地区应在基本农田保护制度基础上,注重农业生产与生态效益平衡,而林草资源丰富的南部地区则继续发挥生态屏障的调节作用。     

基于遥感信息的吕梁山贫困区生态安全评价

本文基于四个时段的遥感影像光谱信息计算了吕梁山连片贫困区的遥感生态指数（RSEI）及植被覆盖度（FVC）,分析了其生态环境时空变化规律.结果表明：（1）1993~2018年间研究区FVC整体呈下降趋势,FVC由1993年0.65下降到2018年0.55;而RSEI整体上亦呈下降趋势,由1993年的0.47下降到2018年的0.40.（2）研究区整体生态环境呈退化趋势,其中北部、南部退化最为严重,除黄河沿岸外,其他河道沿线区域的FVC及生态环境退化明显.（3）研究区RSEI值整体偏低且区域差异性显著,其中部地区是生态环境最为脆弱,北部忻州及南部临汾地区近年来生态环境退化尤为显著.（4）FVC变化趋势与RSEI变化趋势基本一致,FVC的增加对生态环境产生积极影响,而经济快速发展带来的道路、建筑用地、农田的增加对生态环境产生消极影响.区域扶贫发展的过程中应注意平衡经济发展与生态环境保护间的关系,避免进一步损害该区脆弱的生态环境.     

基于生态足迹的丹江口库区生态承载力分析

利用生态足迹模型对南水北调中线工程实施前后的丹江口库区的生态足迹进行了计算和分析。结果表明:南水北调工程实施前,丹江口库区2007年人均生态足迹赤字为1.059 gha,库区整体上处于不可持续状态;与南水北调中线工程实施前相比,库区可利用的生态承载力减少了2.3%,生态赤字扩大了0.014 gha/cap;根据库区生态足迹和生态承载力计算结果,库区生态适度人口为122.8万人。     

中国西北地区地表植被覆盖特征的时空变化及影响因子分析

归一化的植被指数(NDVI)自然正交分解结果显示,自上世纪80年代初期至1994年前后,中国西北部区域地表植被覆盖呈增加的过程;1994～2000年,地表植被覆盖状况开始退化,植被退化强度空间分布不匀.TOVS云覆盖数据与地表特征时间变化的一致性,间接证明1994年之后西北部地区植被退化的事实.通过降水和NDVI的相关分析,划分出西北地区地表植被覆盖变化气候影响显著区域、气候与人为影响共同作用显著区域.并从气候和人为影响2个方面分析了造成西北部地区地表植被覆盖状况下降的原因.在降水和NDVI相关显著区域,气候干旱因素是造成1994年后植被覆盖退化的主要原因;而黄河等流域1994年后植被退化的区域,气候干旱和人为活动因素是造成植被覆盖退化的主要因素.     

基于CLUE-S模型的黑河中游土地利用情景模拟研究 ——以张掖市甘州区为例

由于传统的土地利用空间统计分析问题中存在固有的空间自相关效应,进而影响到不同土地利用类型空间分布概率模拟的精度.研究在CLUE-S模型中传统的二值Logistics回归的基础之上引入了空间自相关因子形成Autologistic回归模型,并将其用于区域土地利用情景模拟.结果表明:(1)考虑了土地利用类型空间自相关性的Autologistic回归模型在模拟土地利用空间格局时能更好地反映真实土地利用分布格局.耕地、林地、草地、水域及未利用地的空间格局拟合优度ROC值分别从0.914、0.820、0.697、0.635和0.798提高到0.924、0.892、0.766、0.716和0.835;(2)基于Autologistic回归分析的建模对CLUE-S模型的模拟精度有一定的提高.Autologistic回归分析下模拟结果的Kappa指数0.935 4大于Logistic回归模拟结果0.888 0;(3)通过模拟2020年研究区5种情景方案下土地利用格局,表明在不同情景方案下的土地利用/覆被格局存在显著的空间差异:①自然增长情景方案下,耕地的增加对于保障粮食安全有重要意义,而建设用地的扩张则会促进研究区经济建设的快速发展,但林地和草地转化为未利用地会加剧土地的退化和生态环境的恶化;②在3种水资源约束情景方案下,水资源对干旱区土地利用/覆被变化的制约非常明显,提高水资源利用率是改善干旱区生态环境的一个重要措施;③土地结构优化情景方案下土地利用比较全面地考虑到了流域粮食安全、生态保护以及经济发展等需要,具有较强的合理性;④经济发展情景方案下建设用地快速扩张,大量侵占周边耕地和草地,粮食安全会受到较大的威胁;⑤生态保护情景方案下林地、草地和水域等生态保护用地面积呈显著扩张,区域生态环境质量明显改善.