基于土地利用的内蒙古牧区生态系统服务时空变化(2000-2015)

内蒙古牧区是我国北方生态安全屏障,生态脆弱,近年来开发强度大,土地利用变化明显。本文以内蒙古牧区为研究区,利用遥感地理信息系统和模型模拟的方法,通过2000—2015年土地利用转移矩阵和变化动态分析,了解生态系统服务碳固定、土壤保持演变特征,开展土地利用变化及碳固定、土壤保持评价,为牧区土地资源管理提供科学支撑。结果表明：内蒙古牧区主要的土地利用类型为草地和未利用地;16年间,该地区建筑用地、林地、耕地、盐碱地面积增加,水域、沙漠、草地、未利用地面积减少;土地利用变化从草地向耕地、建筑用地、林地转移,从沙漠、水域向草地转移;全域碳固定和土壤保持均呈增加态势;各土地利用类型提供的碳固定和土壤保持服务,草地占比最大,其次为沙漠和耕地。该区域应注重保护草地、林地,扩大草地面积,治理沙漠区域,优化土地利用结构,提高生态系统服务。     

基于InVEST模型的金塔县土壤侵蚀和土壤保持状况评价

基于 InVEST 模型定量评价了 2019 年金塔县土壤侵蚀与土壤保持量,分析了金塔县的土壤侵蚀与土壤保持在空间上的分布情况,以及不同土地利用类型和坡度对土壤侵蚀以及土壤保持量的影响。结果表明,金塔县 2019 年土壤侵蚀总量和土壤保持总量分别为 1. 91×10⁷ t 和 2. 70×10⁶ t,土壤侵蚀强度较大的区域主要集中在鼎新镇以及航天镇的巴丹吉林沙漠边缘沙化较严重区域,土壤保持能力较强的区域主要集中在鼎新镇西部草地覆盖面积较大的区域,且土壤侵蚀量随坡度增大而增加。从土地利用类型来看,草地的土壤保持能力最好,以裸岩石砾地为主的未利用地土壤侵蚀量远大于其他土地利用类型。     

祁连山国家级自然保护区土地利用时空变化及与气候因子关系研究

土地利用类型变化是植被变化最直接的表现形式。祁连山是我国西部地区重要的水源涵养区，生态环境比较脆弱，研究区域内土地利用时空变化对区域生态环境保护具有重要意义。本文基于2000—2018年土地利用类型数据，分析祁连山土地利用时空变化特征及影响因子。结果表明：草地、林地、未利用地是研究区主要的土地利用类型，耕地、城乡、工矿居民用地、水域面积较小；2000—2018年间祁连山范围内草地、林地、水域面积增加，未利用地面积减少，且2005—2010年期间土地利用类型变化最为明显；2000—2018年期间祁连山区域草地覆盖度增加，中、高覆盖草地面积增加，低覆盖草地面积较少；2000—2018年土地利用类型变化主要发生在祁连山西部地区，主要为草地与未利用地之间的相互转化。草地变化受降水、相对湿度的影响较大。     

华北土石山区土地利用类型对土壤有效态微量元素的影响

华北土石山区是京津冀地区重要水源涵养、防风固沙和水土保持功能区,是维护京津冀生态安全的重要屏障。土壤养分涵养能力是影响生态工程建设的重要影响因素之一。土壤微量元素是土壤肥力的重要组成部分,受到土地利用类型的强烈影响。为揭示华北土石山区土地利用类型对土壤有效态微量元素的影响,本研究以张家口市崇礼区耕地、草地和林地等主要土地利用类型为研究对象,系统分析不同深度土壤有效铁、有效锰、有效铜、有效锌含量差异及其影响因素。研究结果发现,土地利用类型对土壤有效态微量元素含量具有显著影响(P 0.05)。耕地土壤有效铁、有效锰含量均显著低于林地和草地,均值分别为10.46和10.94 mg·kg–1;耕地土壤有效锌含量(2.58 mg·kg–1)显著高于林地和草地;耕地土壤有效铜含量(0.67 mg·kg–1)显著高于草地,与林地土壤无显著差异(P 0.05)。林地和草地土壤有效态微量元素呈现一定的表聚性,而耕地0–15和15–30 cm土壤有效态微量元素含量均无显著差异。耕地土壤有机碳含量均显著低于林地和草地。土壤有机碳含量与有效铁和有效锰含量呈正相关关系,但与土壤有效铜和有效锌含量呈负相关关系。研究结果可为研究区不同土地利用类型的土壤养分科学管理和土地的可持续利用提供依据。     

基于Markov-PLUS和InVEST模型的锡林郭勒草原碳储量变化预测

【目的】研究锡林郭勒草原土地利用对碳储量的影响，了解草原生态系统固碳能力的变化趋势。【方法】基于1995-2015年土地利用变化规律，结合场景分析法和Markov-PLUS复合模型，模拟锡林郭勒草原历史趋势、经济发展和生态保护3个场景下2035年的土地利用空间分布，并利用InVEST模型预测相应的碳储量，分析土地利用变化对碳储量的影响。【结果】(1)1995-2015年，锡林郭勒草原林地和城乡工矿居民用地面积持续增加，草地面积减少，但草地仍是占比最大的土地利用类型，20年间区域碳储量增加了18 228.93×10³ t;(2)预测到2035年，历史趋势和经济发展场景下，用地面积增加的主要为草地和城乡工矿居民用地，生态保护场景下为林地和草地，3种场景下碳储量增量分别为4419.74×10³、1 1207.75×10³和18 498.45×10³ t。【结论】Markov-PLUS和InVEST模型预测锡林郭勒草原未来土地利用和碳储量变化获得的结果可靠；预测结果表明，1995-2035年锡林郭勒碳储量呈...     

民乐县土壤保持功能时空演变及影响因素研究

【目的】民乐县是祁连山生态保护区的重要组成部分,探究该区域内土壤保持功能时空变化及影响因素对认识和保护区域内生态系统安全具有重要意义。【方法】基于InVEST模型评估民乐县2000-2020年土壤保持功能时空动态变化及分布特征,运用机器学习的随机森林算法探究不同土地利用类型的土壤保持能力与自然因素的响应关系。【结果】(1)民乐县2000、2010和2020年的土壤保持量分别为7.94×10⁷、8.3×10⁷和9.02×10⁷ t,区域内土壤保持量的空间分布特征为“北部低-南部高”,在6类土地利用类型中土壤保持量最多的是林地,分布范围大且植被覆盖率高,15°～<25°坡度区间内的土壤保持量最高,海拔为2 500～<3 500 m的祁连山中段区域土壤保持功能最好;(2)不同利用类型土地的土壤保持功能对影响因素的敏感程度不同,主要影响因素为Slope、Temp、RX1day、RS、Pre、TNn和RX5day,其中建设用地类型中土壤保持功能变化与坡度变化呈负相关。【结论】民乐县土壤保持功能呈现出逐年增加趋势,各土地...     

基于土地利用/覆盖的甘肃省景观生态风险时空变化特征

甘肃省景观类型丰富多样,在中国西部地区的生态安全中起关键性作用,也为当地发展提供着重要的物质基础和生态服务。由于气候变化和人类不合理活动的影响,甘肃省部分地区生态环境的安全与稳定遭到严峻挑战。本研究基于欧洲航空局全球土地利用/覆盖数据（CCI-LC）,利用动态度、转移矩阵方法分析了2005-2019年甘肃省土地利用/覆盖变化特征;通过构建景观生态风险指数并运用空间自相关分析法分析了景观生态风险的空间分布特征。结果显示：1)2005-2019年间,裸地面积减少最多,变化率1.88%,耕地次之,变化率2.31%;草地面积增加最多,变化率1.83%,建设用地次之,变化率191.08%。2）所有土地利用/覆盖类型中,建设用地的动态度最高且在整个研究时期内变化速率都保持在较高水平,综合动态度最大的时期为2010-2019年。3）土地利用/覆盖转移矩阵主要表现为耕地、林地、草地、裸地之间的转入与转出以及其他土地类型向建设用地的转入。4)2019年整体的生态风险值较2005年明显上升。其中低风险区和较低风险区面积最多,转化最频繁;中等风险区、较高风险区和高风险区面积虽然较少,但都存在不同程度的增长。...     

基于生态服务价值的农牧交错区土地利用变化对环境影响的评价—以内蒙古太仆寺旗为例

综合运用3S技术和实地调查的方法,对太仆寺旗1986—2009年间的土地利用变化情况进行分析,探讨土地利用变化背景下生态服务价值量的变化,以及土地利用变化对生态环境产生的影响。结果表明：1986—2009年,研究区林地和建设用地面积有所增加,其中林地面积增长速度最快;而耕地、草地和水域面积均有所减少。土地利用变化引起了生态环境的改变,对生态服务价值也产生了一定的影响。研究时段内生态服务价值呈上升的趋势。从不同土地利用类型来看,林地的生态服务价值增长最快,对总的生态服务价值贡献最大;从各单项服务功能价值来看,气体调节、气候调节、土壤形成与保护、生物多样性保护、原材料及娱乐文化功能价值持续增加,主要得益于退耕还林（草）政策的实施。2000年以来,研究区植被状况得到了明显改善,但区域所面临的土地退化和干旱缺水等主要生态问题还未得到根本解决,生态服务功能还未完全改善和恢复。在今后的生态环境建设中,应该结合研究区的实际情况,综合考虑各种因素,对土地资源进行合理的配置。     

内蒙古锡林河流域草地生态系统土壤保持功能及其空间分布

草地生态系统是陆地表面最大的生态系统类型,其土壤保持功能对于维持敏感而脆弱的草地生态系统服务具有重要意义。在遥感和GIS技术支持下,采用改进的通用土壤流失方程(RUSLE)对内蒙古锡林河流域的土壤保持功能及其空间分布特征进行了研究。结果表明,全流域年土壤保持总量为1.65×10⁸ t/a,单位面积土壤保持量为168.18 t/hm²;流域土壤保持功能从上游至下游呈递减趋势;草甸草原的土壤保持功能最高,农田和典型草原其次,沙地植被和草甸最差;草地生态系统的土壤保持功能随植被覆盖度的增加呈非线性增长。可见,提高草地植被覆盖度,保持典型草原生态系统的结构与功能的完整性,有助于维持锡林河流域草地生态系统服务和区域生态安全。     

基于LUCC的甘肃省农牧交错带生态系统服务价值评估及时空演变特征研究

为理清土地利用变化对生态系统服务价值的影响效应，基于甘肃省农牧交错带2000、2010、2020年3个时期的土地利用/覆盖变化（LUCC）数据，运用改进的当量因子定量评估甘肃省农牧交错带生态系统服务价值，结合空间自相关分析法探究各乡镇级单位生态系统服务价值变化的时空格局演变特征。结果显示：1)2000-2020年甘肃省农牧交错带土地利用类型主要以草地、耕地、林地为主，其中，草地、林地和建设用地面积增加，而耕地和湿地面积减少。2)2000-2020年甘肃省农牧交错带生态系统服务总价值增加了11.2358×108元，调节服务在各时期占主导地位，水文调节和气候调节生态系统服务价值较大，草地和林地在维持水文调节和气候调节服务价值方面作用重大，是维持甘肃省农牧交错带生态系统服务总价值的关键土地利用类型。3）地均生态系统服务价值（ESV）呈较强的空间正相关性，在空间上整体表现为显著的集聚分布格局，高值集聚区和低值集聚区的空间演变保持平稳。研究结果可为甘肃省农牧交错带制定科学合理的生态保护政策、建立生态保护修复的长效机制提供科学依据。     

内蒙古农牧交错带土地利用对土壤性质的影响

为研究农牧交错带土地利用方式对土壤特性的影响,于2007年7月选择位于内蒙古东部农牧交错带太仆寺旗的3种土地利用类型,野外采集土样并进行分析。结果表明:在0~30 cm土层中,土壤有机碳含量、全氮含量、速效钾含量均表现为草地>榆树林地>农田;土壤水溶性有机碳含量表现为草地最高,农田次之,林地最小;土壤速效磷含量变化与上述趋势不同,为农田>草地>榆树林地。土地利用方式对土壤质地也有影响,与农田土壤和林地土壤相比较,草地土壤的粘粒含量最高,砂砾含量最低。本研究表明在研究区域天然草地具有较好的土壤养分保持能力,是最适合的土地利用类型,可为改善生态环境和当地的可持续发展提供依据。     

干旱区土地利用/覆盖变化与生态环境效应研究——以渭-库绿洲为例

利用ARCGIS和ENVI软件,以2005年、2015年遥感影像Landsat TM/OLI为数据源,得到2期渭库绿洲土地利用/覆被类型图,在空间尺度上将研究区进行土地利用类型分级处理分析土地利用/覆被变化特征,并从时空分布和生态系统服务价值及区域环境质量3个方面进行生态效应研究,通过计算土地利用/覆被类型的面积,从而获得区域环境质量指数,最终建立渭-库绿洲土地利用类型与生态环境之间的变化关系,并对研究区进行生态环境质量动态分析。结果表明2005—2015年期间该地区土地利用变化主要表现为耕地、水体和未利用土地的面积呈现出逐渐减少的趋势,与此相反,草地、林地和盐渍地面积呈增加的趋势;10年间渭-库绿洲的生态系统服务价值从3.90亿元增加到5.50亿元,总价值增加的主要原因是草地和林地面积的增加;渭-库绿洲的区域生态环境质量指数从0.38上升至0.43。生态环境质量在维持着相对平衡的同时,呈现出一种上升态势。本文通过对干旱区土地利用/覆被变化定性定量分析,有助于干旱区生态脆弱区域水资源的合理利用。     

华北农牧交错带不同土地利用类型的土壤养分特征：以张北县为例

本研究以华北农牧交错带旱地、水浇地、草地和林地4种土地利用类型为研究对象,测定分析了0–15和15–30 cm土层土壤有机质、全氮、全磷、速效钾、有效铁、有效锰、有效铜和有效锌等营养元素含量差异及其影响因素。结果表明:1)土壤有机质、全氮和全磷含量从大到小依次为水浇地、草地、林地和旱地,而土壤有效钾含量从大到小依次为水浇地、林地、旱地和草地;水浇地土壤有机质、全氮、全磷和土壤有效钾含量均最高,分别为43.42、2.62、2.86和444.00 g·kg–1。2)不同微量元素对土地利用类型的响应不同,但水浇地土壤有效铁、有效锰、有效铜和有效锌含量在4种土地利用类型中均较高,分别达到11.45、15.21、0.59和2.04 mg·kg–1。3)土壤养分含量与土壤颗粒组成、pH等基础理化性质具有显著的相关性。土地利用类型对土壤养分元素含量均具有显著的影响,水浇地土壤由于其高水肥投入而具有较高的养分含量。研究结果对区域土壤养分科学管理和土地资源的可持续利用提供理论依据。     

兰州南北两山五类乔灌木林草地土壤养分与土壤微生物空间分布研究

对兰州南北两山5类乔灌木林草地土壤养分和土壤微生物空间分布进行了研究,结果表明,1)柠条林地的土壤有机质,全氮含量相比其他类型林地显著增加(P<0.05),其土壤化学性质明显改善;土壤养分含量在所研究林草地的排序为:柠条类＞柽柳类＞枸杞类＞红砂类＞侧柏类;并且柠条林地中土壤三大类微生物(细菌、真菌和放线菌)的数量也最多。2)由于土壤有机质等因素影响,不同林草地的土壤养分含量与微生物数量在土壤剖面上具有相似的垂直分布特征,均随着土层深度增加而减少。其中0~10cm土层土壤微生物数量占总量的47.86%。3)植被类型、土壤养分和土壤微生物群落三者之间存在着一定的互作关系。     

张家口坝上地区水源涵养功能的重要性评估

基于InVEST模型,定量评价张北坝上水源涵养功能,识别水源涵养重要性等级,分析其空间分布特征,为提升张北县水源涵养功能提供科学依据。结果表明:1)张北县水源涵养总量为1.42×108 m3,平均深度为33.98 mm,空间分布不均。水源涵养量与降水量呈正比,与潜在蒸散发呈反比。2)林地的水源涵养能力最强,旱地的水源涵养总量最大。3)水源涵养重要性主要为中等重要,该区域人类活动集中、旱地分布广、水源涵养量低。水源涵养极重要区分布于东部、南部以及中部稀疏的林地和草地。4)张北县水源涵养量和重要性低的主要原因在于林地和草地稀疏生长、旱地分布广。建议在保留适当旱地规模的基础上,继续实施退耕还草还林工程,提高水源涵养能力。     

基于InVEST与FLUS模型的准格尔旗水源涵养功能分析

土地利用是生态系统水源涵养功能的一个重要驱动力。随着全球气候变化的发展，准格尔旗水源短缺问题日益严重。本研究基于FLUS模型预测自然发展、城市发展与生态保护情景下2040年准格尔旗土地利用变化，运用InVEST模型分析了准格尔旗水源涵养的时空变化，结果表明：三种情景下FLUS模型的Kappa系数为0.87,0.88和0.83,均大于0.80,说明FLUS模式能很好地模拟研究区的土地演替。运用InVEST模型得出2040年城市发展情景水源涵养量最低为2.98×10⁸ m³,生态保护情景水源涵养量最多为3.37×10⁸ m³。全旗的水源涵养量总体表现为“东高西低”“北高南低”的基本分布模式。根据各土地利用类型单位面积水源涵养能力的差异，其强度按以下顺序排列：草地>林地>耕地>水域>建设用地>未利用土地。通过对准格尔旗的土地利用状况和水源涵养功能的研究，能够为规划生态保护区提供管理建议，为社会经济发展提供理论支撑。     

淤地坝沟道植被覆盖/土地利用和土壤水分的分析

水分条件是限制黄土丘陵沟壑区植被生长的决定性因素,在水土流失严重的沟道中淤地坝发挥着十分重要的作用.用GF-2号卫星遥感影像和实地调查数据,基于Arc Map 10.5和eCognition 9.0、ENVI 5.3软件平台分析了甘肃省平凉市庄浪县西北部有坝沟道和无坝沟道植被覆盖度、土地利用类型和土壤水分的差异.结果 表明:1)植被覆盖度,有坝沟道高于无坝沟道2.17％,有坝沟道在高覆盖度下林地覆盖率最高,占总面积的31.82％.而无坝沟道在极低覆盖度下草地覆盖度最高,占总面积的27.53％,有坝草地和无坝草地均在极低覆盖度时达到最高值.2)土地利用类型,有坝沟道为:林地＞草地＞其他土地＞水域及水利设施用地;无坝沟道为:草地＞林地＞其他土地.3)土壤水分,有坝沟道土壤水分随土壤深度的增加而增加,无坝沟道则相反;土壤深度在180～200 cm时,有坝沟道的土壤水分明显高于无坝沟道,是植被覆盖度高的主要因素.黄土沟壑区淤地坝可提高控制区域的植被质量及覆盖度,有坝沟道土地利用类型较优,土壤水分较高,对治理沟道水土流失和改善流域内生态环境有显著作用.     

黔西北不同土地利用类型下土壤全氮及硝态氮的分布与残留

在黔西北关门山小流域选取5种不同的土地利用类型,通过对其土壤样品进行化学分析,研究不同土地利用类型下土壤全氮及硝态氮的分布特征。结果表明：灌木林地表层土壤全氮和硝态氮含量高于乔木林地。乔木林地和灌木林地坡中和坡脚土壤剖面上的全氮明显高于坡顶。灌木林地的坡顶、坡中和坡脚土壤硝态氮随着深度的增加而降低,乔木林的坡顶和坡中土壤硝态氮在60~80 cm土层处出现累积,但坡脚没有;5种土地利用类型中,土壤全氮含量均以0~20 cm土层最高,随着土壤深度增加迅速降低。灌木林地、玉米地和撂荒地土壤的硝态氮随着土壤深度的增加而降低,但乔木林地硝态氮在60~80 cm土层累积,果园硝态氮在20~40 cm和60~80 cm土层累积;80 cm厚土体中残留的土壤全氮和硝态氮以果园最高,分别为12.18×10³和352.0 kg·hm^-2,不同土地利用类型间土壤全氮残留量差异不显著,但是果园和玉米地的硝态氮残留量显著高于其他土地利用类型。     

基于风蚀模型的张家口市风力侵蚀时空分布特征

为明确张家口市风蚀现状,利用遥感影像、数字高程模型(DEM)以及土地利用等数据,结合风蚀预报经验模型,计算了张家口市2005–2015年近10年风力侵蚀强度时空分布特征。结果表明:1)该市土壤风力侵蚀主要为轻度侵蚀和中度侵蚀,2005年轻度侵蚀面积11 784.90 km~2,占总面积的32.41%,中度侵蚀面积2 461.93 km~2,占总面积的6.77%,而2015年仅有轻度侵蚀,面积为7 322.08 km~2,占总面积的20.14%,2005–2015年,该市风力侵蚀面积呈下降趋势;2)中度风力侵蚀主要集中分布在康保、张北、尚义等县;3)该市风力侵蚀主要集中在坝上地区,2005、2010、2015年风蚀面积分别为9 520.47、8 086.85和5 674.71 km~2,而坝下地区2005、2010、2015年风蚀面积分别为4 762.36、2 808.34和1 647.37 km~2,呈逐渐下降趋势;4)耕地和草地的风蚀面积及其占比均较高,且各种土地利用类型均以轻度侵蚀为主,不同土地利用类型风蚀面积也均呈逐渐减少趋势。研究结果可为张家口市水土流失治理以及生态环境建设提供科学依据。     

基于CCI-LC数据的甘南和川西北地区土地覆盖类型时空动态分布及草地面积变化驱动力研究

土地覆盖变化是评价生态系统健康的关键,并对可持续发展有重要意义。遥感技术是实现快速动态监测大面积土地覆盖变化的有效方法。结合野外实测土地类型数据和Landsat 8 OLI影像,对欧空局全球土地覆盖产品(CCI-LC)在甘南和川西北地区分类精度评价的基础上,分析了研究区1992-2015年土地覆盖类型的时空动态变化特征,并从自然和人为两方面因素出发,研究了该地区草地面积变化的驱动力。结果表明:1)CCI-LC产品在甘南和川西北地区的总体精度为76.79%,在六大土地覆盖类型中(草地、林地、裸地、水体、永久冰雪和人类占用地),草地的用户精度最高(94.88%)。2)在1992-2015年,草地面积整体上呈减少趋势,且在1994-2001年发生了较大的变化,减少了6760.53 km~2,动态度为-0.53%·年~(-1)。3)1992-2000年研究区主要发生草地、林地和人类占用地三者之间的相互转化,其中草地以转出为主;2000-2010年研究区土地覆盖类型的变化多样,草地仍以转出为主,但转出面积较上一时间段大幅度减少;2010-2015年间研究区地物类型的转换关系更加复杂,其中草地以转入为主,转入来源仅为林地和人类占用地。4)农业GDP和牧业GDP是甘南和川西北地区草地面积变化的主要驱动因素,且两者均与草地面积呈负相关关系。提供了一种宏观、快速、低成本分析长时间序列土地覆盖类型动态变化的遥感监测方法。