农区土地利用强度变化对生物多样性的影响

农业集约化引起的景观变化是导致农业景观生物多样性丧失的重要原因,为评估农业景观结构变化对物种多样性的影响,探索生物多样性未来的变化趋势,研究基于Meta分析(Meta-Analysis)构建我国农区不同土地利用强度的生物多样性数据库,收集了来自全国298个农业景观样地的15 042条物种记录。依据线性混合效应模型构建我国农区土地利用强度-生物多样性关系模型,并以浙江省为例,结合浙江省退耕还林、生态农业发展等土地利用政策和规划,基于Dyna-CLUE模型模拟不同情景下土地利用的空间分布,将土地利用空间分布模拟和土地利用强度-生物多样性关系模型结果输入Flus-Biodiversity模型,从而模拟典型农区生物多样性的空间分布格局,提出浙江省农田生物多样性保护目标优化方案。Meta分析显示,无论在景观尺度还是局部管理尺度上,随着农田土地利用强度的增加,生物多样性均呈显著下降趋势。情景模拟发现,在所有情景中生物多样性都呈下降趋势,其中生态保育情景下降幅度最小,将常规农田转换为生态农田时生物多样性有所提高。因此,为进一步保护多样性、提升生态系统服务、改善生态环境,一方面应尽量保护农田周围的自然和半自然生境,以减少土地利用改变对农业生物多样性的破坏;其次,适当增加农业景观中的半自然生境,如人工林等,构建合理的农业景观格局;第三,适度推动有机管理或生态管理,合理化减少化肥和农药的施用,有利于区域生物多样性的保护;第四,在保证耕地红线的前提下,应深入推进退耕还林政策,严格限制生态功能区的土地开发,同时注重生物多样性完整性损失严重区域的保护。     

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。     

淋洗对污染土壤重金属形态分布及生物可利用性影响研究

淋洗是一种快速高效的土壤重金属修复技术,淋洗条件的选择对不同土地利用类型的重金属污染修复具有重要意义。以Ni、Cu、Cd复合污染土壤为研究对象,在不同淋洗条件(液固比和pH)下考察6种淋洗剂(去离子水、模拟酸雨、柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)和氨三乙酸(NTA))对Ni、Cu、Cd的淋洗效果、形态分布及生物可利用性影响。结果表明:(1)当液固比5∶1mL/g时,柠檬酸、Na2EDTA、NTA表现出良好的淋洗效果,对建设用地土壤Ni、Cu、Cd的去除率分别达到84.53%、92.30%、56.00%以上。(2)淋洗后土壤中可交换态、可还原态Ni、Cu、Cd浓度均明显降低。(3)总体上,淋洗使残余指数升高、迁移系数降低,重金属离子在液固比20∶1 mL/g时生物可利用性最低。(4)根据实际污染土壤效果,pH 5.2的柠檬酸或pH 7.5的Na2EDTA在液固比20∶1mL/g时可降低农业土壤的风险;建设用地土壤使用液固比5∶1mL/g、pH 7.5的Na2EDTA或pH 7.5的NTA对3种重金属的去除率达80.43%以上。     

生态退耕对安塞县土地利用及其生态服务功能的影响

以生态系统服务价值作为衡量区域生态服务功能的指标,对安塞县1998-2006年间生态服务功能的变化进行了分析。根据黄土丘陵沟壑区耕地坡度与水土流失相关关系以及农户调查数据,对安塞县耕地扰动调节、水分调节、水供应、侵蚀控制以及不同坡耕地食物供应能力的生态服务价值指数进行了修正。在此基础上,分析了安塞县退耕还林还草政策对区域生态服务功能变化的影响。结果表明:生态建设措施使得安塞县生态恶化的趋势得到扭转,其生态服务功能在1998-2006年间增加了12%,其中缓坡耕地、中坡耕地和陡坡耕地的退出,对安塞县生态服务功能增强的贡献率分别为25%,48%,27%。文章还对生态建设的监督与投资进行了讨论,认为基于实验的生态系统功能监测与评估技术才是生态系统服务价值评估的基础;生态建设所带来的生态效益的主要获益者是更大空间范围的利益相关者甚至全社会,因此作为社会代表的政府应成为生态建设的主要投资主体。     

城市边缘区土地利用景观格局变化分析

以北京市大兴区为例,以1993、20012、007年3期土地利用图为基础,对城市边缘区的土地利用景观格局变化情况进行了分析。首先对3期土地利用图进行统计分析,得到了各类土地利用类型的面积变化情况,在此基础上,利用景观格局分析软件FRAGSTAS分别计算三个时期土地利用图的景观指数。结果表明:①大兴区的景观类型主体是耕地和建设用地。从1993-2007年,大兴区的土地利用类型面积发生了很大的变化,其中,耕地面积持续减少,林地、建设用地面积持续增加,园地、草地、水域、荒土地面积先增加后减少;②大兴区景观格局的总体破碎化程度逐年增加,斑块形状相似性变小,形状越来越不规则,景观分离度持续增加,各类景观组分面积比例差别在逐渐缩小,景观中各组分分配越来越均匀,某一种或几种景观组分占优势的情况越来越小;③耕地、园地、林地、草地、水域及荒土地呈现出较为一致的变化规律,即景观的破碎程度加大,分离度增大,形状变得越来越不规则,并且分布越来越分散。建设用地的变化规律略有不同,建设用地的景观破碎度增加,但是形状变得规则,并且分布变得相对聚集。     

基于RS和GIS的武汉城市热岛效应年代演变及其机理分析

为了更客观地揭示“火炉”武汉的城市热岛效应,利用1987、1994、2005年共3期TM影像数据,在地理信息系统（GIS）的支持下,反演并计算出武汉市城区不同年代的热岛强度、植被覆盖率、土地利用类型及城区面积。在对存在较大差异3期的热岛强度数据进行标准化处理的基础上,分析了武汉城市热岛效应的现状及年代演变,定量分析了城区热岛强度分布与土地利用类型、植被覆盖率的相关关系。结果表明：武汉城区热岛效应十分明显,特别是在工业区和商业区;20世纪80年代以来,武汉热岛面积不断变大;热岛强度与植被覆盖率呈负相关关系,植被覆盖率每提高10%,热岛强度约下降11℃;不同土地利用类型对热岛贡献不同,水体和植被区域可以缓解城市热岛效应,而工商业用地、道路等则加剧热岛效应;武汉市城区面积扩大、植被覆盖率降低、水域面积减少,是导致热岛效应不断加剧的原因。     

基于景观指数和马尔科夫模型的铜梁县土地利用分析

以重庆市铜梁县为研究区域,以三期TM/ETM+遥感影像为主要数据来源,在获取大量数据的基础上,结合景观生态学理论研究了1993~2007年铜梁县土地利用的景观格局,运用马尔科夫模型对土地利用/覆被变化过程及数量转化情况进行分析并对其未来变化趋势进行预测。结果表明：1993~2007年铜梁县景观形状趋于复杂,斑块破碎度降低,景观异质程度下降,景观类型有向单一化或非均衡化发展的趋势;林地减少较快而建设用地增加较快,减少的林地主要转化为园地和耕地,增加的建设用地主要来自于园地和耕地。研究表明,将景观指数、马尔科夫模型结合进行土地利用/覆被变化的研究,能更有效地分析土地利用的格局和过程,取得较好的效果.     

土地利用结构优化研究综述

从系统分析的观点出发总结了目前土地利用结构优化模型,包括模型的发展回顾、建模方法和建模的步骤等。土地利用结构优化以建模理论进行划分,可分为：基于适宜性评价理论的优化模型、基于景观生态学理论的优化模型和基于复杂适应系统理论的优化模型;以建模的方法划分,可分为：线性模型和非线性模型。通过优化模型建立的方法对线性规划模型、多目标规划模型、灰色线性规划模型和系统动力学模型进行归纳。在此基础上概括出基于GIS的土地利用结构优化的两种模型：以数量优化和适宜性评价为核心的空间配置优化模型和以元胞自动机模拟演化为核心的优化模型,归纳出空间优化配置模型的建模步骤：预处理、数量优化、空间优化、评价结果4个步骤;元胞自动机演化模型的建模步骤：系统定义、系统抽象、模型实现、方法验证、模型校正和应用6个步骤,并针对模型的优缺点进行评价。指出作为土地资源可持续利用的有效手段,以元胞自动机模型为核心的多模型耦合和系统集成的土地利用优化模式将会是今后土地利用结构优化的发展趋势。