山东省土地适宜性空间分析及其优化配置研究

基于山东省自然、社会、经济统计资料及图形资料,运用GIS地理空间分析方法,对山东省土地适宜性进行评价,同时对区域土地资源自然质量指数、土地资源综合适宜度、相对适宜度进行研究。通过对适宜评价图和利用现状图的空间叠加,计算、分析了待调整土地资源的多度及重要值。以土地资源空间分析为基础,多度、重要值为依据,进行土地资源空间优化配置。结果表明,优化后农用地减少10994.82 hm²,林牧用地增加13083.56 hm²,未利用地减少1438.83 hm²。     

基于地形梯度的高山峡谷区土地利用时空格局及功能分区

[目的] 分析高山峡谷区土地利用情况及其地形梯度分布格局,并进行功能分区,为类似区域土地资源的可持续利用提供参考。[方法] 以云南省泸水市为例,采用地形位指数和分布指数系统分析高山峡谷区土地利用在地形梯度上的分布变化特征。[结果] ①泸水市土地利用具有显著的优势分布特征,2000-2018年,林地作为主导地类,其比例从77.50%增长至84.49%。建设用地也快速增长,由2 804.49 hm²增加到4 785.65 hm²。未利用地、耕地、草地逐渐向林地转变,面积分别减少了14 368.38,5 171.68和4 049.54 hm²,水域面积稳定在900 hm²左右。②泸水市土地利用格局在地形梯度上的层级差异十分显著,林地在整个地形梯度上具有统治地位,水域、建设用地、耕地广泛分布于中、低地形位,草地的优势区间位于坡度高但高程较低的中地形位,未利用地则在高地形位占据主导优势。③基于地形分异规律,泸水市可分为4大功能区：河谷集约发展区、陡坡综合治理区、中高山生态提升区、山顶生态封禁区。[结论] 高山峡谷区在地形梯度上形成了多层级独特的土地利用分布格局,具有分区发展的潜力,不同分区对应着不同的土地利用发展策略。     

陕西黄土台塬区土地系统变化特征分析

基于GIS和RS支持,采用土地利用变化系列指标对陕西黄土台塬区1985-2010年土地利用变化特征进行了分析。结果表明,2010年黄土台塬区耕地984337.30 hm²,草地143030.47 hm²,建设用地105871.35 hm²,分别占总面积77.89%,11.32%和8.38%;研究时段内耕地、草地、林地、水域依次减少20866.61,11065.22,1186.44和748.96 hm²,分别比1985年减少了2.08%,7.18%,4.60%和11.64%;建设用地增加33902.8 hm²,为1985年的47.11%;建设占用耕地26668.8 hm²,占建设用地转入流的96.26%;草地转耕地18923.9 hm²,占草地转出流的93.24%;1985-1990年土地系统较为稳定,综合动态度为0.52;1990-1995土地利用变化活跃,综合动态度达到3.60,其后逐渐降低,到2005-2010降低为1.16,土地系统趋于稳定。空间上,耕地转建设用地在城镇周边幅度较大,草地和耕地互转主要在渭南台塬东部、咸阳塬北部以及宝鸡台塬区。     

东露天煤矿区采矿对土地利用和土壤侵蚀的影响预测

黄土区大型露天矿区是一种剧烈的人工扰动区域，采矿活动对土地资源和生态与环境破坏非常严重，正确预测人工开采引发的人为加速土壤侵蚀与土地利用变化，可为生态脆弱煤矿区的生态恢复和重建提供依据。该文采用RS、GIS技术、统计分析、类比和趋势外推相结合的方法，对东露天矿区2005～2080年的土地利用变化和水土流失进行了预测性研究。结果表明：75年间，在没有采取生态重建的措施下，农用地减少3666.07 hm²，未利用地减少1402.13 hm²，居民点用地减少121.80 hm²，全部变为独立工矿用地。土地利用结构和类型由多样性向单一类型的裸露的独立工矿用地发展，水土流失量由54.50万t/a变为77.85万t/a。     

基于RS与GIS的生态用地评价——以辽宁省大洼县为例

生态用地评价是当前生态环境保护与土地利用规划领域重要的研究内容。本文根据研究区自然条件、社会经济状况、土地利用特点和生态保护要求, 借助RS和GIS技术, 在建立基于生态服务功能的生态用地分类体系的基础上, 从生态服务功能和生态敏感性2个方面选取合适的生态用地评价指标, 采用层次分析和专家咨询相结合的方法确定评价因子权重, 合理划分评价单元, 采用指数和法对辽宁省大洼县生态用地进行了定量评价。结果表明, 大洼县生态用地划分为禁止开发生态用地、限制开发生态用地和可适当开发生态用地3个类别。其中, 禁止开发生态用地面积为14 695.97 hm², 占生态用地总面积的27.13%; 限制开发生态用地面积为25 185.49 hm², 占生态用地总面积的46.50%; 可适当开发生态用地面积为14 281.84 hm², 占生态用地总面积的26.37%。这3种生态用地类型有其自身特点, 在土地利用开发过程中应采取相应的生态保护措施。研究结果将为区域生态用地保护、生态环境与人地关系的改善以及新一轮土地利用规划修编提供重要的数据参考与科学依据。     

基于养分损失脆弱区的氮磷淋溶分区消减策略

农业面源污染研究多聚焦于田块尺度,缺少对区域尺度氮磷损失风险和消减途径的探索。因此,本研究提出在区域尺度依据养分损失风险制定管理策略,以期在现有技术条件下充分发挥减排措施潜力、全面提升面源污染区域阻控效力。本文利用水质监测数据、文献数据、地理要素空间数据和基于NUFER（NUtrient flows in Food chains,Environment and Resources use）模型模拟的养分损失结果,划定了我国养分损失脆弱区;在此基础上,按照我国农业生态区划和养分损失脆弱区级别确定了各区养分管控程度,并结合各区自然和社会经济条件选取可行、高效的养分管理技术,形成了我国氮磷淋溶区域消减策略和技术列单;最后通过模型再次评估了分区氮磷消减策略的效果。结果表明：养分损失脆弱区和潜在脆弱区覆盖了全国耕地面积的52%,广泛分布于主要农产品产区,呈现显著的空间聚集特征;分区养分管理可以消减51%的潜在脆弱区面积,消减潜力较大的区域集中在东北、长江中下游和西南地区;氮淋溶强度超过22.6 kg·hm^-2的区域覆盖耕地面积3.1×10⁷ hm²,通过实施基于养分损失脆弱区的分区氮磷消减措施,氮淋溶超标区内耕地面积减少至1.9×10⁷ hm²,消减比例约为40%。上述养分损失脆弱性区划和区域氮磷消减草案可为农业绿色发展和面源污染控制提供科学依据。     

干旱胁迫对河西走廊边缘绿洲甜高粱产量、品质和水分利用效率的影响

为研究能源作物甜高粱在干旱区不同土壤水分条件下的生产力和水分利用状况, 在甘肃河西走廊边缘绿洲区, 对3 种土壤水分(正常水分、中度干旱和重度干旱)条件下甜高粱产量、品质和水分利用效率进行分析。结果表明: 中度干旱胁迫下甜高粱茎秆和整个地上部生物产量最高, 其鲜重分别为77.3 t·hm^-2 和101.1 t·hm^-2, 干重分别为27.6 t·hm^-2 和34.9 t·hm^-2。3 种土壤水分条件下茎秆汁液锤度分别为21.9%(正常水分)、22.1%(中度干旱)和22.4%(重度干旱), 但差异不显著。中度干旱胁迫下甜高粱的水分利用效率最高, 为4.72 kg·m^-3。说明适度的土壤水分亏缺, 不仅有利于甜高粱生产力和品质的提高, 而且更有利于节约水资源。     

基于PSR模型的珠江三角洲生态环境脆弱性评价

[目的] 揭示珠江三角洲生态环境脆弱性的时空演变特点及其原因,为区域发展提供理论依据。[方法] 利用生态压力度—生态敏感度—生态恢复力(pressure-sensitivity-restoration,PSR)模型、量化分级法和层次分析法(AHP),构建生态环境脆弱性综合指数,分析珠江三角洲不同时期的生态环境脆弱性特征。在此基础上,借助地理探测器的因子探测工具分析变量因素对生态环境脆弱性时空分布差异的影响程度。[结果] ①2000—2020年珠江三角洲生态环境脆弱性指数的变化范围为1.206 5～4.594 8,呈现微度脆弱等级; ②空间分布上,珠江三角洲中部地区的脆弱等级较高,东西部脆弱等级较低。此外,随着高程的增加,生态环境脆弱性程度减轻,中度和重度脆弱区面积比例减小; ③林地表现为潜在和微度脆弱等级,草地表现为中度脆弱,耕地、水域和未利用地以轻度脆弱等级为主,建设用地主要分布于重度和中度脆弱区; ④珠江三角洲生态环境脆弱性空间分异的主要影响因子为人口密度、植被覆盖指数及生物丰富度指数。[结论] 受人口增长压力的影响,研究时段内珠江三角洲生态环境脆弱等级提升。     

供水工程影响下中国北方地区耕地后备资源开发潜力

灌溉水源是北方地区耕地后备资源能否有效开发的关键。当前,中国正在推动国家水网工程规划建设,为北方地区耕地后备资源开发提供了新的机遇。在以往研究基础上,该研究考虑北方地区已建、在建及规划的供水工程,基于自然适宜、利用高效、发展稳定三方面评价准则,结合三维魔方空间分类方法,开展了雨养情景和供水灌溉情景下耕地后备资源开发潜力分析。结果表明：雨养农业情景下,北方地区勉强适宜（Ⅱ级）、中度（Ⅲ级）和高度（Ⅳ级）适宜的耕地后备资源面积分别为2.9万、1.0万和0.6万km²。灌溉农业情景下,耕地后备资源面积明显增加,勉强适宜（Ⅱ级）、中度（Ⅲ级）和高度（Ⅳ级）适宜的耕地后备资源面积将分别达到5.4万、7.6万和6.5万km²,主要集中于新疆、内蒙古和甘肃3省（自治区）。该研究结果可为中国耕地后备资源开发利用及国家水网工程效益发挥提供参考。     

基于RUSLE模型的妫水河流域土壤侵蚀时空变化特征

[目的] 为揭示流域土壤侵蚀时空变化特征并开展可持续流域治理工作。[方法] 基于妫水河流域1995—2018年降雨、土壤、数字高程模型及土地利用数据,采用GIS技术与RUSLE模型的方法定量分析妫水河流域土壤侵蚀时空特征,并对流域土壤稳定性进行评价。[结果] (1)1995—2018年,流域内林地和草地面积均呈下降的趋势,2018年林地和草地面积分别为4.41×10⁴,0.84×10⁴ hm²,较1995年分别下降13.52%和10.61%。耕地面积由1995年的3.53×10⁴ hm²增加至2018年的4.07×10⁴ hm²。建筑用地面积逐渐增加,由1995年的0.59×10⁴ hm²增加到2018年的1.90×10⁴ hm²。(2)妫水河流域内土壤侵蚀模数呈波动性变化,由1995年的8.71 t/(hm²·a)降至4.56 t/(hm²·a)后,于2018年升至11.07 t/(hm²·a)。(3)妫水河流域土壤侵蚀强度以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,1995—2015年,土壤侵蚀强度逐渐降低并保持稳定,中度及以上土壤侵蚀面积比例由4.95%降至3.05%,2018年后升至7.42%。(4)妫水河流域在研究时段内土壤稳定性降低,不稳定土壤面积升高。[结论] 妫水河流域城市化的进程中,林草覆盖度略有降低;土壤侵蚀强度整体下降,但在后期略有提高;不稳定土壤所占面积较少。研究结果可为妫水河流域综合治理及土地利用规划提供依据。     

西南山地丘陵区农村居民点用地适宜性评价与分区优化

农村居民点是中国农村人口的主要聚居形式。以西南山区丘陵区的重庆市丰都县兴义镇为例,运用ArcGIS空间分析、数理统计、SPSS聚类分析等多种研究方法,构建了农村居民点用地布局影响评价体系。在评价结果基础上对兴义镇农村居民点用地进行分区优化。(1)通过单因素量化分析和综合评价法分析可知,兴义镇农村居民点用地布局综合适宜度0~45.52,其中高度适宜性区域面积占兴义镇土地总面积的25.16%,中度适宜区面积占29.49%,低度适宜区面积占29.09%,不适宜区面积占16.26%。(2)利用聚类分析法划分出了4个类型区域:即适度挖潜区、重点发展区、限制扩建区和优先整治区,各区农村居民点面积分别为:113.30,188.59,104.01和41.72 hm²。(3)针对各类型区的具体特征,提出了相应的优化方案。     

基于遥感与GIS的土地用途转移分析——以洞庭湖区为例

采用遥感、GIS一体化技术，以1989～1990、1999～2000年获取的陆地资源卫星Landsat TM或ETM图像为主信息源，对洞庭湖区近10年土地用途的转移变化进行了检测，对驱动变化的主要因素进行了分析。结果表明，1990年以来的10年间，耕地减少0.9万hm²，占总面积的比重减少了0.32%；各类建设用地总计增加了0.75万hm²，比重增加0.26%；水域增加0.16万hm²，比重增加了0.06%。林地略有减少，草地、未利用地略有增加。流失的耕地中，绝大部分被退田还渔还湖，或被建设用地所占用。建设用地的扩张占地中，耕地被占74.08%，林地被占20.86%。土地利用、土地价格及税收等方面的政策、城市化与工业化、农业结构的调整、以及科技的进步对土地用途的转移有决定性的影响。     

基于生态足迹的港口型城镇土地生态安全研究——以宁波市镇海区为例

以宁波市镇海区为研究对象,利用生态足迹分析理论与方法,对镇海区1997-2011年的土地生态安全状况进行了评价。结果表明:镇海区人均生态足迹从1997年的6.4178 hm²增加到2011年的7.7374 hm²,而同期的人均生态承载力则由0.3370 hm²小幅增加到0.3624 hm²。人均生态赤字由6.0808 hm²增加到7.7130 hm²,生态压力指数由19.04上升为20.79。研究期内镇海区的人均生态足迹高于人均生态承载力,出现了巨大的生态赤字,港口地区土地生态系统处于很不安全状态。城镇化发展、重化工产业布局和居民消费结构调整是影响镇海区土地生态安全的重要因素,同时由于国际贸易存在使得港口型城镇土地生态状况存在"虚高"现象。为调整港口型城镇土地生态安全状态,还应采取协调港城关系,降低化石能源比重和提高生态用地比例等对策措施。     

长山沟露天矿集中区土地利用时空变化的遥感监测与分析

[目的] 分析露天矿集中区土地利用时空变化特征,为开展露天矿区生态环境监测提供科学参考。[方法] 以河北省唐山市长山沟露天矿集中区为研究对象,基于2003,2010,2015和2019年4期Google Earth影像,进行土地利用遥感分类,使用ArcGIS软件计算土地利用转移矩阵,分析露天矿集中区土地利用时空变化特征及原因。[结果] ①2003—2015年,研究区内绿地面积减少了169.61 hm²,占总面积的6.30%,裸地和工业场地面积分别增加了184.73和60.46 hm²,占总面积的6.86%和2.25%;部分耕地被占用;在空间上以绿地转为裸地和工业场地为主。②2015—2019年,研究区内绿地面积减少了61.05 hm²,占总面积的2.27%,工业场地面积增加了43.90 hm²,占总面积的1.63%,其他地类面积变化不大;空间上绿地与裸地和工业场地相互转化,总面积变化不大。[结论] 露天矿集中区开采前期大量绿地被占用,植被破坏与土地资源占用现象较为严重,生态环境受到了严重的影响。开采后期由于加强了矿山生态修复治理,“边开采,边治理”模式的治理效果已初步体现。     

黑龙江省松嫩平原土地生态脆弱性时空特征分析

【目的】松嫩平原作为东北典型黑土地的集中分布区,面临着水土流失、土壤肥力下降等问题。综合评价松嫩平原的土地生态脆弱性,为该区域的土地资源利用和黑土地保障粮食安全提供依据。【方法】采用“生态敏感性-生态恢复力-生态压力度”模型（S-R-P模型）和GIS技术,结合层次分析法和综合指数法,构建黑龙江省松嫩平原土地生态脆弱性评价指标体系,对2005、2010、2015、2020年研究区土地生态脆弱性进行评价,分析其各时期等级转化和时空分布特征。【结果】黑龙江省内的松嫩平原土地处于轻度脆弱状态,土地生态脆弱性综合指数波动下降。2005～2020年,微度和轻度脆弱区面积分别增加3.37%和5.16%;中度、重度和极度脆弱区共减少8.53%。轻度脆弱区和微度脆弱区占比最大,主要分布在研究区的东北部和中部,共占80.96%;中度、重度和极度脆弱区主要分布于研究区中西部和南部,总占19.03%;土地生态脆弱性等级保持不变、上升和下降的区域分别占总面积的76.09%、5.52%和18.04%。【结论】研究区土地生态脆弱性整体处于轻度脆弱状态且有改善的趋势,但其空间差异明显,需继续提高生态防护措施,加强对黑...     

基于SDG15.3.1的土地利用变化对生态系统服务价值的影响

[目的] 可持续发展目标15.3.1是表征土地退化的重要指标之一,探析土地利用变化和生态系统服务价值(ESV)对可持续发展目标15.3.1的影响是改进土地退化的关键因素。基于土地利用及碳储量变化对SDG15.3.1指标制定新的评价规则,并对SDG15.3.1完成情况进行评估。[方法] 采用等效因子法计算生态系统服务价值,以定量分析土地利用变化对ESV的影响。[结果] (1)研究区土地利用类型转换频繁,主要表现为高林地、水体和建设用地增加,耕地、草地和灌木林减少,未利用地基本保持不变。(2) ESV在空间上呈中间高、四周低,西部高、东部低的分布格局;2000—2020年总ESV损失7.32×10⁸元。其中,2000—2010年,土地退化区域的ESV损失3.03×10⁹元;2010—2020年,土地退化区域的ESV损失2.28×10⁹元。(3)根据SDG15.3.1评估结果显示,2000—2010年和2010—2020年SDG15.3.1指标分别为5.22%和4.77%,而土地净恢复面积分别为-1.62×10⁵ hm²和-2.4×10⁵ hm²。SDG15.3.1指标的完成情况有所提高,但仍未实现土地退化零增长目标。[结论] 研究结果为高原城市群在实现可持续发展目标15.3.1过程中土地利用变化对生态系统服务价值的影响提供参考。     

河南省南太行地区土地利用及生态服务价值变化

[目的] 研究典型区域内土地利用变化及其对区域生态系统的影响,旨在为区域国土空间布局优化和山水林田湖草系统治理提供理论依据。[方法] 基于多时间节点遥感数据,综合“3S”技术等方法模型,对南太行地区1990—2016年土地利用及生态服务价值变化规律进行研究。[结果] 研究区2000—2010年土地利用格局较其他两时间段发生了剧烈变化,其中,旱地减少211.77 km²,建设用地增加319.78 km²,各地类动态变化度达到最大值。1990—2016年,南太行土地利用转移类型方面以旱地转为建设用地为主,建设用地复垦为旱地在研究后期逐渐成为耕地补充的重要途径,大量的未利用地得到开发利用,可供开发利用的后备资源越来越少。研究区生态服务价值总量从1990年的2.12×10¹⁰元减少到2016年的1.78×10¹⁰元,减少了3.33×10⁹元,建设用地、耕地、林地、草地和水域对生态服务价值总量变化的贡献率分别为-90.19%,-25.75%,-17.51%,-10.93%和44.46%,水温调节与废物处理等生态功能在研究期间受到较大破坏。[结论] 河南省南太行地区土地利用及生态系统特征变化明显,进一步平衡建设用地与耕地保护之间的关系,调整土地利用结构,维护生态系统服务功能是研究区国土空间布局优化和生态修复过程中应当重点关注的地方。     

宁夏土地利用碳排放强度时空变化与效应

[目的] 土地利用变化是影响碳排放和环境质量的重要驱动力之一。研究土地利用碳排放时空格局变化与效应,为制定低碳发展策略提供理论依据。[方法] 基于灰色理论和生态承载系数,利用1980—2020年宁夏回族自治区22个县区土地利用和能源消耗数据,分析了土地利用变化与碳排放强度变化及效应。[结果] ①碳排放变化量与土地利用变化之间具有密切的关联性。其中,建设用地与碳排放的关联度最大,为0.95。②1980—2020年宁夏土地利用类型碳排放量净增加了5.24×10⁷ t,增幅625.43%。建设用地面积以年均4.42%的速率增长,碳排放量增幅达2 385.85%;草地面积减少了2.95×10⁵ hm²,碳汇量减少了5.80×10⁴ t;林地对碳汇的贡献超过75%,且随林地面积的不断增大而增加。③1980—2020年宁夏土地利用碳排放强度以年均0.25 t/hm²的速率增大,中度及以上等级覆盖面积逐渐增大,在空间上形成沿黄城市碳排放强度高于中、南部的分布格局。④宁夏各县区碳排放生态承载系数空间差异明显,碳生态容量表现出北弱南强的分布格局。[结论] 1980—2020年宁夏土地利用碳排放强度逐渐增大,北部沿黄河各县区碳生态容量逐渐减小,中南部县区碳生态容量增大,但减排压力较大。建议优化建设用地空间格局,增加混交林面积,增强森林碳汇能力。     

土地利用变化对泥沙连通性及泥沙输移的影响——以重庆市涪陵页岩气开采区为例

[目的] 探究人类活动强烈干扰区景观格局变化对泥沙传输过程的影响,为控制土壤流失为目标的土地利用优化提供科学参考。[方法] 运用土壤侵蚀方程、泥沙连通指数等方法分析了页岩气开采区重庆市涪陵区城东片区页岩气开采前后（2010—2019年）土地利用格局的变化,及其泥沙连通性和泥沙输移的响应。[结果] ①研究区2010—2019年,耕地减少,建设用地及林草用地增加。②因土地利用格局变化导致的土壤侵蚀变化微弱,整个研究区土壤侵蚀量减小,从2010年的3.12减小到2019年2.78 t/（hm²·a）,整个区域的侵蚀策源地是旱耕地。③2010—2019年,整个研究区的连通性指数（IC）呈现减小趋势,从-0.46减小到-0.65,整个区域泥沙输移比减小,泥沙流失量由0.83 t/（hm²·a）减少到0.62 t/（hm²·a）。[结论] 土地利用变化除影响土壤侵蚀量外,还影响了泥沙连通性进而减小了土壤流失量。重庆市页岩气开采未造成区域土壤流失发生明显增大,阻断旱耕地的泥沙连通性仍是控制区域土壤流失的有效途径。     

基于SRP模型的甘肃省白龙江流域生态环境脆弱性评价

[目的]综合评估甘肃省白龙江流域生态环境脆弱性,为生态环境的恢复重建和可持续性管理提供理论参考。[方法]基于生态敏感性—生态恢复力—生态压力度模型、层次分析法和GIS/RS软件等,通过计算生态环境脆弱性指数,将研究区生态环境脆弱性程度划分为微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极度脆弱5个不同等级。[结果]甘肃省白龙江流域中度和重度脆弱区域占研究区总面积比例较大,分别占研究区总面积的28.94%和22.76%。其中,重度与极度脆弱区集中分布在植被覆盖度较低,城镇化较快,工农业发展迅速且人类活动强度较强的流域中部。[结论]研究区总体生态环境压力非常严峻,亟需研究其驱动机制及演变规律,以期为后续的生态恢复重建做准备。