An Analysis of the Effects of Land Use and Land Cover on Flood Losses along the Gulf of Mexico Coast from 1999 to 2009

Major coastal flooding events over the last decade have led decision makers in the United States to favor structural engineering solutions as a means to protect vulnerable coastal communities from the adverse impacts of future storms. While a resistance‐based approach to flood mitigation involving large‐scale construction works may be a central component of a regional flood risk reduction strategy, it is equally important to consider the role of land use and land cover (LULC) patterns in protecting communities from floods. To date, little observational research has been conducted to quantify the effects of various LULC configurations on the amount of property damage occurring across coastal regions over time. In response, we statistically examine the impacts of LULC on observed flood damage across 2,692 watersheds bordering the Gulf of Mexico. Specifically, we analyze statistical linear regression models to isolate the influence of multiple LULC categories on over 372,000 insured flood losses claimed under the National Flood Insurance Program per year from 2001 to 2008. Results indicate that percent increase in palustrine wetlands is the equivalent to, on average, a $13,975 reduction in insured flood losses per year, per watershed. These and other results provide important insights to policy makers on how protecting specific types of LULC can help reduce adverse impacts to local communities.     

Reducing Fertilizer‐Nitrogen Losses from Rowcrop Landscapes: Insights and Implications from a Spatially Explicit Watershed Model

We present conceptual and quantitative models that predict changes in fertilizer‐derived nitrogen delivery from rowcrop landscapes caused by agricultural conservation efforts implemented to reduce nutrient inputs and transport and increase nutrient retention in the landscape. To evaluate the relative importance of changes in the sources, transport, and sinks of fertilizer‐derived nitrogen across a region, we use the spatially explicit SPAtially Referenced Regression On Watershed attributes watershed model to map the distribution, at the small watershed scale within the Upper Mississippi‐Ohio River Basin (UMORB), of: (1) fertilizer inputs; (2) nutrient attenuation during delivery of those inputs to the UMORB outlet; and (3) nitrogen export from the UMORB outlet. Comparing these spatial distributions suggests that the amount of fertilizer input and degree of nutrient attenuation are both important in determining the extent of nitrogen export. From a management perspective, this means that agricultural conservation efforts to reduce nitrogen export would benefit by: (1) expanding their focus to include activities that restore and enhance nutrient processing in these highly altered landscapes; and (2) targeting specific types of best management practices to watersheds where they will be most valuable. Doing so successfully may result in a shift in current approaches to conservation planning, outreach, and funding.     

A relational theoretical framework and meanings of land,nature, and sustainability for research with Indigenous communities

What may be achieved through taking up the complex exploration of nature, land, and sustainability is a growing field of inquiry in both science and social science, particularly for those who are interested in the local environment. Meanings of nature, land, and sustainability have been either misunderstood or misrepresented within disciplinary boundaries in many Indigenous communities. To explore the meanings of things such as nature, land, and sustainability in Indigenous communities, we as researchers had better first acknowledge the spirituality and local experiences that connect one actor with other actors. A relational ontology is the conceptual framework within which I suggest meanings of traditional land, nature, and sustainability such as traditional experiences, culture, and customs, are important issues for Indigenous lives and environment. This framework may potentially guide the researcher through the critical concerns of identifying the problems of existing land, nature, and sustainability management in relation to the everyday land-based practices and traditional experiences in Indigenous regions.     

亚热带丘陵小流域土壤有效磷空间变异与淋失风险研究

肥料过施导致的土壤磷素累积和淋失是农业面源污染的重要方面.以湖南省长沙县金井镇脱甲河小流域(52 km2)为研究区,采用高密度布点采样、Arc GIS软件和属性相似反距离加权插值法研究了亚热带丘陵小流域表层(0~20 cm)土壤有效磷(Olsen-P)含量(以P计,下同)的空间分布特征与磷素的淋失风险.结果表明,菜地、果园、稻田和茶园土壤Olsen-P平均含量为62.0、16.1、14.4和13.7 mg·kg-1,是林地(平均含量为2.36 mg·kg-1)的5.8~26.3倍.5个土地利用类型土壤Olsen-P含量均具有高等变异水平和中等程度的空间自相关性(块基比C0/(C0+C)=50%),这与区内地形地貌、土壤母质、人工施肥等具有密切关系.根据土壤0.01 mol·L-1Ca Cl2浸提态P和Olsen-P的非线性关系可确定区内红壤和水稻土P的淋失风险临界值分别为69.97和98.40 mg·kg-1,并据此对脱甲河小流域土壤磷素淋失的风险进行了定量评价,结果表明旱地土壤具有明显较高的淋失风险,其中中等以上的比例占36.4%,而稻田土壤仅有0.2%,为中等以上淋失风险.因此,控制旱地(尤其是菜地)磷肥的投入是降低亚热带丘陵小流域土壤P淋失风险和减轻农业面源污染的关键.     

基于灰色关联度的平顶山市耕地面积变化与经济增长关系分析研究

依据平顶山市1988年－2012年公布的耕地面积与经济增长关系数据,选取平顶山市耕地面积,人均生产总值,第一产业在生产总值中的比重,第二产业在生产总值中的比重,第三产业在生产总值中的比重作为分析因子,将灰色关联度分析方法和综合评价模型相结合,建立灰色关联度分析模型,对平顶山市耕地面积变化与经济增长关系分析。结果显示：第三产业最为影响耕地面积的变化,第二产业次之,第一产业再次之,人均GDP最小。能为区域土地利用的长期战略和短期规划提供依据。     

佛山市土地可持续利用评价研究

基于资源合理性、经济可行性、生态安全性三个角度选取17项指标构建指标体系,通过熵值法计算各指标的权重,求取非资源合理性（ NREI）、经济可行性（ EEI）、非生态安全性（ NESI）3项综合指数,运用改进的三角模型对佛山市2004年－2011年土地可持续利用状态和趋势展开分析和评价。研究表明：佛山市土地可持续状态总体较差,并且呈现不断恶化趋势。     

基于能值分析的武穴市耕地利用效益时空特征分析

开展耕地利用效益评价,对实现农业生态文明和耕地高效持续利用具有指导意义。结合能值分析、自相关等方法,评价和分析了2002~2011年武穴市耕地利用效益的时空演变特征。结果表明:近10a来武穴市耕地利用效益的能值投入和产出处于上升趋势,增长速度分别达58.17%和61.29%;能值投入中工业能值所占比重最大,超过总量的70%以上,2011年达到82.17%;耕地集约度增加6.60×1015sej的同时环境压力也在变大,耕地环境负载率由2002年的2.88上升至2011年的4.61;农业生产能力和农民生活水平不断提高;空间自相关结果显示武穴市各乡镇单位面积耕地能值投入和产出具有较明显的东高—南低—西平的聚集特征。研究结果对优化武穴市农业生产物化投入结构、提高产出效果,实现耕地高效持续利用具有一定的指导意义。     

城市土地利用类型与PM2.5浓度相关性研究——以武汉市为例

随着我国工业化的不断发展,在我国的主要经济发展地区的雾霾天气不断爆发,使我国的大气环境日益恶化,严重影响了人们的日常生活和身体健康。PM2.5作为雾霾的重要组成成分,也日渐成为环境领域的研究热点问题。随着全球性变化研究领域逐渐加强了对土地利用与生态环境的相关研究,因此无论从法律和社会经济发展的角度,还是从生态资源保护与环境可持续发展的角度,土地利用与PM2.5的相关研究都显得相当重要。研究目的:分析武汉市各类用地类型与PM2.5浓度的相关性程度。研究方法:使用ENVI与ArcGIS对武汉市2013年MODIS气溶胶产品进行空间分析与插值处理,再应用SPSS将其与武汉市2013年10个观测点的PM2.5浓度数据作相关性分析,以证实MODIS气溶胶厚度与PM2.5浓度的相关性,并建立两者的线性回归方程,然后利用计算后的武汉市整体PM2.5浓度分布与各土地利用类型进行相关性研究。研究结果:武汉市PM2.5浓度有明显的空间分布特征,绿化面积比例与PM2.5浓度呈显著负相关,建设用地面积比例与PM2.5浓度呈显著正相关,未利用地面积比例虽然与PM2.5浓度呈正相关,但相关性较低,而耕地与水体对PM2.5浓度没有显著影响。研究结论:土地利用类型对武汉市PM2.5浓度的分布有显著的影响,其与搭载MODIS传感器的遥感卫星监测方式的结合能成为研究大范围特定区域PM2.5浓度空间格局的新方法,并且增加城市绿化面积,控制建设用地规模能有效减少PM2.5浓度。     

安徽省土地利用变化下的生态敏感性时空规律

土地利用变化过程中生态敏感性的研究有利于土地利用的科学管理和健康长效的城市化发展。选择安徽省为研究区域,通过分析土地利用变化对生态系统的敏感性的影响机制,构建出基于弹性概念的生态敏感性指数模型,并利用2002~2011年安徽省的土地利用变更数据,对其10年的生态敏感性的时空变化规律进行研究。结果表明:(1)2002~2011年,安徽省土地利用综合强度由2.26增加到2.49,生态服务价值由2.84×10¹²元减少到2.75×10¹²元,两者呈现出很强的负相关,且安徽省17个地级市的土地利用综合强度与生态服务价值也均呈现负相关关系;(2)安徽省土地利用变化下的生态敏感性指数由2003年的2.26上升到2011年的2.49,在研究期内均属于低敏感性,表明安徽省整个生态系统受其土地利用变化的影响程度不是很强烈,能够适应目前城市化发展的速度和强度;(3)安徽省由2003年的16个生态系统低敏感或不敏感市(占全省总面积的92.97%)减少到2011年的12个低敏感市(占全省总面积的67.06%),表明人类活动对生态系统已经造成了一定的影响。     

土地集约利用空间分异研究中指标标准化方法研究

土地集约利用空间分异研究中指标标准化通常采用极差标准化等方法,这类方法默认各区域集约临界值相同,从而使得评价中区位好的区域土地集约水平高于区位差的区域。基于级差地租Ⅰ和级差地租Ⅱ理论提出新的指标标准化方法,指出传统指标标准化方法的问题,并以重庆市耕地集约利用空间分异为例进行实证比较。研究充分考虑了不同区域因禀赋差异造成的单项指标理想值(临界值)的差异,弥补了传统指标标准化方法的不足,有助于完善土地集约利用空间分异的研究。研究表明:土地利用集约度是一个相对概念,其参照物为区域土地集约临界点,理论基础是级差地租Ⅱ;区位不同导致区域间土地利用强度存在差异,它是级差地租Ⅰ的一类现象,这类差异可称为"禀赋差异";每个区位点适度指标标准化值Y与该区位指标现状值x₁₁和集约临界点x₁有关,与其他区位指标现状值无关;传统标准化方法将指标现状值或现状平均值设为集约临界值,没有考虑不同区位集约临界点差异,因而空间分异结果更符合土地收益空间分异规律;重庆市耕地集约利用度空间分异研究表明该方法在空间分异、集约度绝对值和区县集约度比较等方面优于传统方法,更符合不同区县耕地利用实际。