基于SD和CLUE-S模型的区域土地利用变化对土壤有机碳储量影响研究

土地利用/土地覆被变化改变土壤呼吸条件,进而对土壤有机碳储量变化产生影响,而土壤有机碳储量则是影响农业可持续发展和全球碳平衡领域的重要因素。以上海市崇明岛为例,运用系统动力学模型(System Dynamics Model)预测2020、2030年土地利用需求变化,结合CLUE-S模型(Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent Model)得出各种用地类型的空间分布,并引用碳密度法估算三种发展幕景下土地利用变化对土壤有机碳储量的影响。结果表明:2030年三种发展幕景土壤有机碳储量分别为:低速发展幕景为3 093.03×106kg,惯性发展幕景为3 079.47×106kg,高速发展幕景为3 059.81×106kg;研究期内土壤有机碳储量呈现缓慢下降趋势,但人类活动对其扰动较小;SD和CLUE-S耦合模型可以从时间和空间两方面对土壤有机碳储量进行模拟,具有可行性;建议通过加强城镇用地集约利用、农田保护、林地建设来减少人为活动对土壤有机碳储量的影响。     

基于安徽省土地利用变化的地形梯度效应分析

为揭示地形因素与土地利用空间格局演变的关系,以安徽省2000年、2005年以及2010年Landsat TM影像和DEM数据为数据源,利用坡向、地形起伏度、坡度变率和地形位指数多种地形因子,并结合地学信息图谱分析理论从综合角度系统研究土地利用结构时空分异格局在地形梯度上的变化特点及其规律。结果表明:1)研究区主要的土地利用类型是耕地和林地,其次是建设用地和未利用土地,且建设用地面积逐期增加趋势显著。2)2000~2010年研究区不同土地利用类型在不同地形梯度区间的分异规律存在明显差异。低地形梯度范围是耕地、水域和建设用地的优势分布区;中地形梯度范围是草地的集中分布区;林地的优势分布区集中在高地形梯度范围。3)2000~2010年研究区土地利用图谱以稳定型和后期变化型为主,低地形梯度和高地形梯度是稳定型图谱的集中分布区,中低、中高和高地形梯度范围是后期变化型图谱的优势分布区。2000~2005年林地的优势分布区有向较低地形位梯度扩张的趋势,其中,耕地是主要的转入来源。2005~2010年耕地的优势分布区有向较高地形位梯度扩张的趋势,变化模式主要为:"林地–耕地"、"未利用地–耕地"和"草地–耕地"。     

环境约束下大都市城郊土地利用结构评价——基于信息熵和非期望产出模型分析

土地利用过程中会产生期望和非期望产出,针对以往土地利用结构评价中忽略环境产生的非期望产出而影响土地利用结构效率真实性问题,以大都市城郊的上海青浦区为例,宏观上,运用信息熵模型对该区2005~2014年土地利用结构有序性进行评价;微观上,运用非期望产出模型测算青浦区研究期间土地利用结构效率,为寻求区域土地利用结构效率损失的原因及改善途径提供参考。结果表明:(1)2005~2014年青浦区土地利用结构信息熵值时序上呈现"M"形变化趋势,空间上由中部向东西两翼递减;(2)2005~2014年青浦区土地利用结构效率变化趋势在时间序列上呈现"W"形变化趋势,空间上由中部的中心城区向东西两翼递减格局;(3)将环境的负产出纳入非期望产出模型进行土地利用结构效率评价,能更加准确的反映土地利用结构效率的真实性;(4)影响青浦区土地利用结构效率水平变化的主要因素为纯技术效率的变化,资源过度消耗和环境污染物排放过量是制约青浦区土地利用结构效率提升的主要原因。针对土地利用结构效率损失的原因及区域差异提出效率提升途径。研究结果可为青浦区土地利用结构优化和可持续发展提供科学借鉴。     

农地整理项目农户耕地损失补偿额度的实证研究——基于耕地资源价值与农户受偿意愿

从耕地资源价值出发,测算农地整理项目农户耕地损失补偿额度,并基于湖北省孝感市和潜江市的农户调查数据分析农户的受偿意愿及其影响因素。研究表明:基于耕地资源价值体系,测算得到孝感市和潜江市农地整理项目农户耕地损失补偿额度分别为1 449 695.76、1 784 296.17元/hm~2;农户所期望得到的耕地损失补偿标准远低于耕地资源价值体系测算出来的理论值,两市农户对耕地损失的平均受偿意愿额度为336 197.95元/hm~2,可以农户受偿意愿为主、耕地农业生产价值和社会保障价值为辅,制定农地整理项目农户耕地损失补偿标准;受教育程度对补偿标准有显著负向影响,农户文化程度的提高有助于提高其对农地整理事业的认知程度,进而促进我国农地整理事业的发展;土地权属调整是解决农户耕地损失的一项重要措施,做好农地整理项目土地权属调整工作需充分尊重农户的意愿,并以农业现代化作为土地权属调整的目标。     

湖北省土地利用减碳增效系统仿真及结构优化研究

土地利用变化是引起碳排放的重要原因之一,土地经济效益是利用土地的目标之一,如何通过优化土地利用结构实现土地利用减碳增效是值得研究的重要问题。基于系统结构与功能相互作用的视角,梳理复杂系统内变量间的反馈关系,运用系统动力学(SD)进行建模,将约束条件纳入到多目标规划(MOP)中,实现MOP与SD模型整合,进行系统仿真并得出优化后2020年湖北省土地利用结构。结果显示,利用SD-MOP模型能够实现减碳增效目标下土地利用结构优化,与2008年真实值相比,耕地、林地、牧草地及建设用地分别增加了0.33×10~4、30.17×10~4、0.08×10~4和16.37×10~4 hm~2,其他农用地及未利用地分别减少7.23×10~4、33.15×10~4 hm~2;与无约束SD单模型仿真相比,土地利用碳排放量减少了58×10~4 t,经济效益年增长率维持在3.58%,优化方案具有可行性。SD-MOP模型优化的土地利用结构符合区域可持续发展要求,兼顾了土地利用碳减排和经济效益增长的双重目标,能为区域土地资源优化配置提供参考。     

南方丘陵地区河谷城市用地时空演变与驱动分析——以上饶市城区为例

以揭示中国南方丘陵地区河谷城市的空间演变过程和特征为目的,以上饶市城区为例,在遥感与GIS技术的支持下,对1988~2013年间上饶市城区城市用地的时空演变过程、特征及驱动影响因素进行了研究。结果表明,1988~2013年的25 a间,上饶市城区城市用地呈现出快速增长的态势,城市形态的演变具有明显的时空特征:时间序列上,不论扩展幅度还是扩展速度,2001~2013年间的值均高于1988~2001年间的值,前后两个时段的扩展特征呈现出明显的差异性;空间格局上,上饶市城区以老城区的中心广场为中心向四周扩展,先后经历了放射性扩展、组团式分散扩展两个阶段,同时呈现出明显的方向分异性,西南和西为其主要扩展方向,而其东南方向的扩展速度最为缓慢。自然环境中的地貌对上饶市城区城市用地的扩展起到很大的限制作用,经济社会的发展、政策规划等因素成为城市用地扩张与时空演化的外在驱动因素。     

北京与津冀之间隐性土地资源流动研究

京津冀区域面临着严重的资源紧缺、生态环境恶化和发展失衡的问题,亟需制定科学合理的区域合作新机制。京津冀之间紧密的产品贸易背后隐藏的土地资源流动情况可以为新机制的建立提供科学支撑。这种隐性土地资源的流通情况可以用生态足迹来表征。因此,本研究主要运用京津冀三省市之间的投入产出矩阵来计算北京与津冀之间的生态足迹转入和转出量,并进行分析。研究结果表明,北京的社会经济发展需要周边津冀生态生产性土地资源的支撑,尤其是河北的农用地资源,包括耕地、林地和水产养殖用地。从生态贸易类型来看,2002年和2007年,就北京和河北之间生态足迹流通情况而言,北京是净生态输入型,属于"贸易逆差";河北是净生态输出型,属于"贸易顺差"。2007年北京对津冀生态资源的使用量比2002年有所下降。总体而言,北京对河北生态生产性土地资源的消耗对河北的生态压力不大,其中,水产养殖用地的生态压力最大,2007年水产养殖净流量占河北水产养殖土地的54.27%。2002年北京对天津生态生产性土地资源的依赖加大了天津的生态压力,林业用地和水产养殖用地的净流出量分别是天津相应承载土地面积的4.96倍和3.57倍;2007年,北京对天津生态土地资源利用程度降低,随之,北京对天津生态生产性土地资源的压力变小。尽管2007年与2002年相比,北京对河北生态生产性土地的消耗量降低了,但是,由于河北土地利用结构的变化影响着北京和区域的可利用的土地资源质量和生态环境质量,国家和北京应该帮助河北保护其土地资源,尤其是河北东南部的农田资源在区域中承担着重要的绿色隔离作用,应该受到严格的保护。此外,京津冀区域应该制定整体空间开发战略,加强土地资源保护力度,合理布局产业结构,构建生态安全格局。     

长江经济带人口城镇化与土地城镇化协调发展时空差异研究

长江经济带是我国经济发展的战略区域,人口城镇化和土地城镇化的协调发展是推进新型城镇化发展的战略重点之一。本文以2006-2013年长江经济带126个地级市的人口、土地数据为基础,从长江经济带、区域和市域视角,采用熵值法、发展水平评价模型和均衡发展模型测度人口城镇化和土地城镇化协调发展度,结合空间分析方法对协调发展度进行分析,并使用ArcGIS10.2得出二者协调发展度的空间分布图。研究发现,从整体来看长江经济带2006-2013年人口城镇化与土地城镇化协调发展水平不断提高,并呈现相对平稳增长,2013年总体上达到较高协调发展水平。从区域视角来看,协调发展度呈现阶梯特征即下游地区中游地区上游地区的状态,且自2009年起3大区域协调发展度差距呈扩大趋势。从市域视角分析,长江经济带126个地级市2006-2008年协调发展度的发展速度慢,2009年后发展速度显著提升;在空间上呈现"东北-西南"的空间非均衡性和空间异质性,东北高、西南低,并表现明显的"城市群集聚"发展特征。长江经济带在人口城镇化和土地城镇化进程中应不断推进区域经济发展,加快中上游城市的城镇化进程,充分发挥"城市群"的经济辐射带动作用,同时转变土地财政思想,真正实现地区发展水平的提高,最终实现人口城镇化和土地城镇化协调发展。     

经济发达地区农村居民点潜力释放空间选择

农村居民点潜力释放是城乡统筹发展的重要课题,潜力释放的空间优选则是城乡空间格局统筹的基础。基于农村居民点适宜性评价,构建经济发展潜力、居住便利性和生态环境耦合而成的指标体系,评估研究区域以行政村为单元的居住适宜性空间序列,形成适宜性分区,并根据农村居民点潜力的空间分布,统筹考虑城镇发展和耕地保护的要求,建立农村居民点潜力释放优先序的选择矩阵,形成分时序、分空间的潜力释放方案。研究结果表明：陆渡镇、浏河镇农村居民点潜力释放最优的区域主要位于沿江的东海等4个行政村,次优先潜力释放的区域包括陆渡等3个行政村,第三优先潜力释放的区域包括斑竹等10个行政村,第四优先潜力释放区域包括天浜等6个行政村,最后释放潜力的区域主要是陆渡镇和浏河镇建成区内的农村居民点。最后,提出了不同区域潜力释放模式的建议。
     

河流近域土地利用格局与水质相关性分析——以巢湖流域为例

以河流近域土地利用构成与水环境质量间定量关系为研究对象,基于巢湖流域40个水质监测断面和320个河流近域作用区,运用GIS空间分析功能计算不同尺度作用区内土地利用构成,借助相关分析、冗余分析(RDA)等数理统计手段,分析土地利用构成与水质指数间的相关关系;并分析和比较了流域内山区和平原地区土地利用构成与水质之间关系。结果表明,巢湖流域近河道地区土地利用构成对各水质指数有重要影响,且受地形因素影响。其中,建设用地对河流水质恶化具有明显作用;河流沿岸林地布局能显著改善水质,尤其是对氨氮和高锰酸盐指数敏感;耕地面积变化与水质相关性不显著。RDA冗余分析证实了不同尺度下的土地利用类型对水环境影响具有尺度效应。研究成果对巢湖流域水环境管理具有重要的实际指导意义,并为同类研究提供借鉴