大理河流域退耕还林工程对生态系统服务功能的影响

以大理河流域为研究区,应用InVEST生态系统服务功能评估模型,结合1980年、1985年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年该流域的土地利用/土地覆被资料,定量评价了退耕还林工程对碳储量、土壤保持和水源涵养生态服务功能的影响。结果表明:(1)研究区30年间土地利用/土地覆被情况变化显著,其中林地和建设用地面积分别增加了31.52,0.65km~2,耕地、草地和水域的面积分别减少了2.49,27.32,2.36km~2;(2)研究区30年间碳储量值略有增加,不同土地利用类型碳储存能力从大到小的排序分别为林地草地耕地;(3)研究区30年间土壤保持量整体上以增加为主,耕地土壤保持能力明显低于林地和草地;(4)研究区30年间水源涵养量略有减少,不同土地利用/土地覆被类型的水源涵养量各有不同,且与当年降雨量关系密切。本研究通过对大理河流域生态系统服务功能进行评估,获得了研究区退耕还林工程的生态效果,可以为日后生态规划提供科学依据。     

近10 a青海高原东部土地利用/覆被变化及碳效应

近年来在人类活动的影响下,青海高原东部土地覆盖变化显著,为揭示区域土地利用/覆被变化及其对环境的影响,促进区域可持续发展,以青海高原东部农业区为研究区,采用多时相Landsat TM卫星遥感数据,分析该区域1999－2009年的土地利用格局转变以及由此引起的碳效应变化,以期为青海高原东部土地利用结构与空间配置的低碳优化、科学管理与规划提供参考。首先,利用土地利用变化强度指数分析了青海高原海东市近10 a来的土地利用类型间的变化强度及方向;其次,对研究区主要的8种土地利用转移类型引起的碳效应进行了定量分析。研究结果表明：近10 a来,退耕还林/草等生态工程与西部开发战略的实施,使区域土地利用呈现"3增2减"的整体变化,即林地、建设用地和未利用地面积呈上升趋势,分别增加约67%、56%和1.14%,耕地、草地面积减少,分别减少30%和12%;由于建设用地的扩张,耕地非农化导致的碳排放量增加373.60万t,生态的正向演变（退耕还林/草;草地转林地）和建设用地的复垦退出引起的总碳汇量增加156.04万t,生态的逆向演变（林地/草地转变成耕地;林地转变成草地）引起的碳汇量损失22.85万t。近10 a来区域土地利用/覆被变化导致的碳排放增量高出碳汇增量240.41万t,说明自然和人文因素共同驱动的土地利用变化对青海高原东部的碳平衡和可持续发展产生显著影响。     

退耕还林（草）对延河下游流域生态系统服务价值的影响

为定量评估延河下游流域退耕还林（草）对生态环境的影响,在分析处理退耕前（1997年）TM影像和退耕后（2005年）CBERS卫片的基础上,根据Costanza及我国学者相关研究成果,计算并比较了延河下游流域退耕前后的生态系统服务价值。研究结果表明,通过退耕还林（草）,延河下游流域的生态资产总值增加3．6％,说明该区域的生态环境状况有所改善;退耕前后不同土地利用类型生态系统服务价值大小排序基本不变,依然是草地〉耕地〉林地,草地的贡献率增加10％,耕地贡献率减少11％;退耕前后生态系统服务功能价值结构比例基本未变。     

1980—2020年渭河中上游流域土地利用演变及其对径流的影响

[目的] 研究渭河中上游流域不同土地利用情景下径流的响应规律,为渭河中上游流域的发展规划及水资源管理提供科学支撑。[方法] 基于1980—2020年土地利用数据,分析流域40 a的土地利用变化特征,并结合SWAT模型,设置5种历史土地利用情景、两种综合土地利用情景和3种极端土地利用情景,探究径流在不同土地利用情境下的响应。[结果] ①流域40 a间耕地、水域及未利用土地面积逐渐减小,林地、草地和居民用地面积逐渐增加。②1980—2020年共5个时期模拟年均径流深分别为72.24,72.27,72.31,71.86,72.25 mm,退耕还林、退耕还草、耕地型、林地型及草地型模拟年均径流深分别为68.59,69.70,72.60,64.81,66.82 mm。[结论] 40 a间土地利用类型的变化对渭河中上游流域径流的影响小于10%;退耕还林、退耕还草对径流主要起抑制作用。在3个极端土地利用情境下径流大小为：耕地型＞草地型＞林地型,且耕地型与林地型、草地型情境下的差异明显。     

宁夏自治区土地利用变化及碳排放效应

土地利用类型的改变是影响区域碳排放量的重要因素,土地利用类型的开发不当会影响当地碳平衡。采用2000—2016年宁夏的土地利用类型数据和能源消费数据,通过构建碳排放模型及计算相关指数,对宁夏16年来不同土地利用碳排放效应进行了分析。结果表明:(1)宁夏土地利用的碳排放量呈显著增加趋势,增长率达到了199.11%,但在2012年后增速变缓。(2) 2000—2002年宁夏最大碳源是耕地,2002—2016年宁夏最大碳源是建设用地,宁夏最大的碳汇是林地,林地增加的碳吸收量小于建设用地增加的碳排放量,建设用地的增加是碳排放的主要因素。(3)土地利用碳排放风险指数呈每年增长的趋势,在2012年后增速变缓。碳排放压力指数在2012年达到峰值以后下降。说明宁夏在2012年以后在经济发展过程中节能减排的效果显著,与生态的关系好转。(4)宁夏的减排重点在减少建设用地与耕地的碳排放的同时,加大林地与牧草地的覆盖率,提高其碳吸收能力。     

基于遥感的土地利用与退耕还林时空变化研究--以延河流域下游地区为例

随着退耕还林草政策的实施,我国的退耕还林工程取得了很大的成效。利用中巴卫星数据CBERS对陕北延河流域下游近10a的土地利用变化进行动态监测,并对其空间结构的变化进行了量化。研究结果表明,延河下河地区林地面积增加了8%,草地增加了20%,耕地减少了38%,并且有1.03%的耕地变为林地,57.49%的耕地变为草地。实现了对区域生态环境变化的动态监测,为黄土丘陵地区退耕还林还草、生态环境调查及动态监测提供了可行的方法。     

大规模生态退耕对陕北丘陵沟壑区农村社会经济的影响——以县南沟和燕沟小流域为例

 为探讨大规模退耕对当地农村社会经济的影响,以快速农村评估法为理论基础,对县南沟和燕沟2条小流域1999年开展退耕还林还草工程以来,流域社会经济变化情况进行分析。结果表明,退耕虽造成当地粮食减产和粮食收入减少,但也促进了农业产业结构的调整和家庭收入的多元化。针对退耕负面效应,提出了解决思路。     

基于RS和GIS的六道沟流域土地利用动态变化研究

以位于水蚀风蚀交错带的六道沟流域为研究区,应用遥感和GIS相结合的方法,提取不同年份的土地利用信息进行动态分析,并且计算了六道沟的退耕影响系数.结果表明:与1990年相比,2002年水浇地、林地类、草地类面积分别增加了43.45%、28.43%、5.83%,坡旱地减少了60.81%,土地利用结构不断优化.土地利用转换主要以耕地、林地、草地和工矿用地为主,"八五"期间土地利用变化受退耕还林影响的程度大于1995年后的影响.科技试点研究促进了当地的土地利用结构调整,1995年后采煤业的兴起,则进一步促进了土地利用结构的优化.     

晋西黄土丘陵区不同土地利用类型对土壤碳氮储量的影响

通过对比晋西黄土区蔡家川流域人工刺槐林地、人工油松林地、退耕荒草地和农地土壤有机碳和总氮含量的差异性,探讨了土地利用变化对该流域土壤碳氮储量的影响。结果表明:（1）4种土地利用类型下,土壤有机碳和总氮均表现出表聚效应,且荒草地垂向降幅最大,各样地土壤有机碳和总氮均呈极显著线性正相关;（2）油松林地0—48 cm土层有机碳含量高于其他样地,刺槐林地0—48 cm土层总氮含量显著高于其他样地,而4种土地利用类型在48—96 cm土层和96—160 cm土层中有机碳和总氮含量差异不显著;（3）从蔡家川流域退耕土壤固碳和固氮效应整体而言,退耕林地具有显著的土壤碳氮固存效应,随着人工林地面积占比的增加,流域土壤总有机碳和总氮储量相应增加。     

渭河源区坡耕地时空变化及其土壤保持效应

[目的] 分析渭河源区不同等级坡耕地的时空变化,揭示不同坡耕地类型的土壤保持效应,探讨退耕还林还草工程对渭河源区坡耕地及土壤保持的影响,为完善不同坡耕地资源合理规划利用提供科学依据。[方法] 利用1990,2000,2010和2020年4期渭河源区土地利用和地形数据,通过叠加分析、耕地动态度、土地利用转移矩阵和中国土壤流失方程等方法进行分析。[结果] ①1990—2020年耕地呈先缓慢增加后急剧减少再缓慢减少的趋势,面积净减少321.03 km²,其中陡坡耕地和缓坡耕地是耕地变化主要类型。②近30 a来,耕地的时空变化主要表现为1990—2000年耕地少量转入,主要分布在漳县和岷县;随着退耕还林还草工程的实施,有279.80 km²的坡耕地转变为林草地,其中耕地转换为草地主要分布在通渭和陇西县,而耕地转换为林地主要分布在陇西和岷县。③1990—2000年渭河源区林草地开垦导致土壤保持量减少5.52×10⁴ t,而2000—2020年退耕还林还草导致土壤保持量增加2.21×10⁶ t,其中大于15°的坡耕地的转变对土壤保持量变化影响更大。[结论] 渭河源区退耕还林还草工程成效显著,其中2000—2010年陡坡耕地的退耕面积最大,陡坡耕地退耕地土壤保持总体效应最大,但峭坡耕地退耕地单位效应最大。峭坡耕地仍有较大退耕空间,依旧是新一轮退耕任务的主要目标。     

黄土丘陵区生态退耕中的景观格局演变及其地形驱动

黄土丘陵区大规模生态退耕对该区域土地利用、景观格局及其生态系统服务产生了重要影响。基于野外调查和GIS分析,以典型黄土丘陵小流域大南沟为例,分析了1975—2007年生态退耕前后土地利用结构变化、景观格局演变及其地形驱动。结果表明流域大规模退耕前有小面积弃耕现象,耕地和荒草地稍有减少,林地增加,斑块数量增加,景观格局趋于复杂,破碎化严重。2000年大规模退耕以后,耕地大量减少,退耕地和荒草地约占流域面积75%,林地增加,各景观类型形状趋于简单、分布趋于均匀和集中。随退耕年限增加,林地持续增加,存在小面积的复垦现象,流域景观结构趋于复杂,但整体格局趋于合理。相对海拔和坡度是生态退耕最重要的两个地形驱动因子,大规模退耕后,耕地和果园趋向于中低海拔和坡度较缓的区域分布,荒草地基本不变,退耕地和林地趋向于高海拔和较陡的区域分布。     

不同土地利用变化情景下的洪汝河流域水文响应

[目的]研究洪汝河流域土地利用变化对水文过程的影响,为当地水资源的合理规划和利用提供依据和参考。[方法]本研究以土壤水体评价模型(soil and water assessment tool,SWAT)为基础,通过设计多种土地利用情景模式模拟洪汝河流域水文情景,首先利用数字高程模型(digital elevation model,DEM),土地利用数据、土壤数据以及日气象数据建立模型;其次选用2006—2008年的水文观测数据进行模型率定,并进行敏感性和不确定性分析;最后,设置4种土地利用情景模式进行水文模拟。[结果]退耕还林情景下径流减少4.23%;而在耕地增加,城镇用地增加和以城镇用地、林地草地增加为主的复杂土地利用变化这3种情景下,径流分别增加3.01%,4.91%和1.50%。[结论]退耕还林增加了可涵养水源的森林,使得径流减少,而增加耕地开垦或城市建设用地则会增加地表径流。     

陕西省土地利用变化的区域差异及成因分析

土地利用变化的区域差异综合反映了一个地区土地资源的优劣势和社会经济发展概况.土地利用变化差异及成因分析将为区域土地资源的可持续利用提供科学依据.采用土地利用动态度、土地相对变化率、土地利用强度和效益等指标,分析了1996 2009年陕北、关中和陕南3大区域的耕地、林地、居民点及工矿用地的时空变化差异及主要影响因素.结果表明,近14 a来,陕北、关中、陕南3大区域土地利用变化主要呈现耕地数量持续减少,林地、居民点及工矿用地增加的趋势.退耕还林还草工程的实施使陕北地区耕地明显减少而林地增加较快,陕北能源重化工基地的建设带动了该区域工矿用地的增长.关中地区经济建设的快速发展使该区域居民点及工矿用地增长显著,同时也是耕地减少的主要原因.陕南受秦巴山区自然和经济条件的限制,各类用地的变化较为缓慢,土地利用强度和效益明显低于陕北和关中地区.     

土地利用和气候变化对四川省紫色丘陵区径流泥沙变化的影响研究

嘉陵江紫色丘陵区的土壤侵蚀是造成该流域下游水土流失严重的主要根源.选取四川省紫色丘陵区的李子溪流域为研究区,根据反映“长治”工程实施前后的1986,1999和2001年影像数据,应用GIS技术解译得到了该流域3个时期的土地利用图,并利用SWAT模型对这3个时期的土地利用情形进行了产流产沙模拟.在1986年土地利用图的基础上,假设了7种不同土地利用情景以及9种不同气候组合,以评价土地利用变化和不同气候条件对李子溪流域径流泥沙的影响.研究结果表明:(1) 1989年实施“长治”工程后,林地面积持续增加,水田、旱地面积持续减少,且林地增加的面积主要来自于水田和旱地;(2)林地覆盖率增加,耕地减少的土地利用变化对流域产流产沙量的减小影响显著,说明了“长治”工程实施后,以退耕还林和植树造林为主的理措施具有水土保持作用,且在大于25°的坡耕地上实施退耕还林措施对减少地表径流,拦截泥沙效果更显著.     

退耕还林还草工程实施对洛河流域土壤侵蚀的影响

退耕还林还草工程是中国实施的重要生态环境建设与保护工程,对区域植被覆盖及土壤侵蚀产生重要影响。以洛河流域（陕北黄土高原部分）为研究对象,利用流域通用土壤侵蚀方程（RUSLE）,结合流域降雨、土壤类型、DEM、植被覆盖等数据,定量分析了2000—2010年退耕还林还草工程实施对流域土壤侵蚀的影响。结果表明:（1）洛河流域2000—2010年耕地面积减少,林地、草地面积增加,土地利用变化主要发生在2000—2005年;（2）洛河流域2000—2010年土地利用变化导致植被NDVI平均值增大,耕地变化区域植被NDVI值增加幅度高于耕地未变化区域,表明耕地变化区域植被NDVI增加对耕地区域总体植被NDVI值增加贡献较大;（3）降雨侵蚀力和退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀具有明显的影响。受降雨侵蚀力增大影响,2000—2010年洛河流域土壤侵蚀呈增加趋势;不考虑降雨侵蚀力变化情况下,洛河流域土壤侵蚀呈减少趋势,反映出退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀的减缓作用。     

退耕还林对河北顺平县土地利用变化及生态系统服务价值的影响

退耕还林工程的实施,使区域的土地利用与生态环境发生了变化。为定量研究该区域退耕前后土地利用与生态服务价值的变化情况,本文应用Costanza生态系统服务价值计算公式和谢高地等人的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表,对顺平县2001-2008年土地利用变化对生态系统服务价值的影响进行了分析。结果表明:土地利用变化主要体现为耕地、其他农用地、未利用地的减少和园地、林地、建设用地和水域的增加;顺平县的生态系统服务价值在退耕还林期间呈逐年增加的趋势,其生态服务价值与总人口、GDP和农民人均纯收入均表现为显著正相关,反映出退耕还林工程对其生态、社会、经济等方面均起到了一定的积极作用。     

喀斯特地区贵州省绥阳县土地利用/覆被变化对陆地植被碳储量的影响

土地利用/覆被变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要驱动因素。利用绥阳县2000年、2005年、2010年3期ETM/SPOT影像解译获得的2000—2010年土地利用变化数据,估算了该县土地利用变化对生态系统中植被碳储量的影响。结果表明:2000—2005年研究区耕地面积增加了22.87hm2,林地、牧草地分别减少了15.78,8.28hm2,植被碳储量2005年比2000年减少了2 945.11t;2005—2010年研究区耕地、牧草地分别减少26.28,4.09hm2,林地增加29.07hm2,植被碳储量2010年比2005年增加了1 786.17t。综上,该县植被碳储量总体呈减少趋势,且退耕还林还草、天然林保护工程和城镇建设用地增加等是影响该地区植被碳储量变化的重要因素。     

1990-2018年东江流域土地利用变化及其驱动力

[目的] 分析东江流域1990-2018年土地利用时空变化特征及驱动机制,为该流域土地利用优化提供科学参考。[方法] 利用流域土地利用数据及统计年鉴数据,结合土地利用评价指标、主成分分析法及灰色关联分析法分析流域土地利用变化特征及其驱动机制。[结果] ①东江流域1990-2018年土地利用以耕地和林地为主,流域建设用地面积持续增加,其余地类面积均呈减少趋势,耕地和林地是建设用地面积的主要来源;②流域土地利用综合指数逐年增加,变化率为0.038,土地利用处于上升发展阶段;③流域土地利用变化驱动力主要为经济增长、人口增长、社会富裕程度和农业发展;各类驱动因子对各土地利用类型的驱动作用不同。[结论] 1990-2018年,东江流域土地利用结构不断优化,土地利用集聚程度增加,随着粤港澳大湾区的建设开发,未来流域内土地开发利用活动将更加频繁。     

退耕还林前后甘肃正宁县生态系统服务价值的时空变化特征

运用GIS和遥感技术,研究位于西北黄土沟壑区的甘肃省正宁县在退耕还林工程实施前后的土地利用变化情况,并利用Costanza提出的生态系统服务价值(ESV)评估思路和区域质心迁移模型,分析了1995—2010年正宁县土地利用变化及其生态系统服务价值的时空响应。结果表明:(1)在退耕还林前后,林地面积变化表现为先减后增,耕地和水域面积一直在减少,同时建设用地保持不断增长。(2)正宁县在实施退耕还林工程前后,总生态服务价值先减少(-6.512%)后增加(29.369%),有林地ESV在退耕后的大幅度增加是退耕还林的明显效果。正宁县所提供的生态服务功能以生物多样性保护、土壤形成与保护等为主。各功能生态服务价值在退耕后的显著增加,这是区域土地利用可持续性增强的体现。(3)正宁县生态服务价值质心的迁移在退耕后表现出"东进南下"的趋势,东、中、西部单位面积ESV增长不均衡。正宁县应重视调整及优化西部、中部地区的土地利用结构,进而发挥区域生态服务的最大综合效益。     

陕西省土地利用变化的碳排放效益研究

以陕西省为例,运用1989-2008年全省耕地、林地、草地、建设用地的面积数据和全省煤炭、石油、天然气消耗数据以及2006年11个地级市耕地、林地、草地和建设用地面积数据,采用回归分析、IDW插值和Hopfield神经网络对其进行模拟,分析不同土地利用方式的碳排放效益,得出以下主要结论:(1)1989-2008年,全省的碳排放总量大体呈增加的趋势,年均增加178.869万t。(2)建设用地和耕地是主要碳源,林地和草地是主要碳汇。(3)2006年的断面数据表明,陕西省碳排放总量存在明显的区域差异。在3大区域中,关中地区碳排放最大,陕北地区次之,陕南地区最小;在地级市中,渭南市的碳排放量最高,杨陵区的碳排放量最低。(4)土地利用结构与碳排放量存在一定的相互关系。在林地比例不变的情况下,土地利用结构中建设用地和耕地的比例越大,则碳排放量越大。在以上研究结果的基础上,提出土地利用变化中低碳减排的相关建议。