吉林省西部地区城市化过程中土地利用演变分析

本文运用复合指标法对吉林省西部生态脆弱区的城市化水平进行了研究,通过综合分析研究区域城市化进程对土地利用的影响和近几年研究区域耕地数量和建设用地数量变化得出,城市化与土地利用关系密切,即城市扩张和集聚过程中,土地利用也表现出由分散走向集中的现象。随着西部地区城市化水平的提高和城市经济的不断发展,城市居民点建设用地和基础设施用地也不断增加,而且第二、三产业的发展,也为工业用地扩张和城市交通设施的建设奠定了基础。     

基于生态系统服务功能的汉江流域中下游生态分区演变特征及驱动能力研究

[目的] 对汉江流域中下游生态分区演变特征及驱动能力进行研究，为汉江流域中下游区域水生态环境可持续发展提供科学依据。[方法] 基于InVEST模型、聚类以及相关性分析的方法，以水环境相关生态系统服务为切入点进行了多年生态系统服务变化及分区特征的分析，并进行各生态分区转移区域内生态系统服务与环境变量关联特征的研究。[结果] ①2010，2015和2020年生态分区主导区域分别为第3，3，2类区域，面积所占比例分别为70.54%，72.92%和45.53%。与第3类区域相比，第2类区域水源涵养量以及土壤保持强度均更大。②相关性分析表明，降雨量变化与水源涵养量、土壤保持强度变化相关性均较显著；而各土地利用类型中农田与建设用地面积变化对生态系统服务变化相关性较为显著。③在生态分区发生转变区域的解释变量贡献率研究中，降雨变化量解释率较大的区域比例较高且主要位于中部及南部，土地利用变化解释率较大的区域主要位于研究区域西侧及西北侧。[结论] 降雨量变化相较于土地利用变化对生态系统服务以及生态分区变化的影响较大，通过明确生态分区变化的关键影响因子可在未来以针对性的土地利用类型布局优化或绿色、灰色基础设施的建设增强生态系统的稳定性。     

城乡复合生态系统土壤微生物群落特征及功能差异

土壤微生物在陆地生态系统多个过程中发挥着重要作用,而城市化过程使得城市及其周边地区土地利用发生剧烈变化,形成了异质性环境梯度,直接或间接地影响了土壤微生物群落的组成和功能,进而影响了其承载的生态系统服务。本文综述了城乡复合生态系统不同景观单元土壤微生物群落的组成特征、主要影响因素及其功能差异,发现城市化对土地利用的改变驱动了土壤微生物群落的组成、结构和功能差异,土地利用、土壤污染物、植被覆盖、土壤性质等因素共同影响土壤微生物群落,并且在不同景观中影响土壤微生物的主导因素有所不同。进一步探讨了土壤微生物的生态服务功能,并分析了不同景观中土壤微生物功能存在的差异性。今后需进一步解析社会—经济—自然复合生态系统格局特征对土壤微生物的影响,揭示城乡复合生态系统不同功能区土壤微生物对土壤生态服务的产生和维持机制,明确变化环境下土壤微生物对土壤安全和人类健康的维持机制,以提升土壤生态服务功能、维护城乡土壤安全和人居环境健康。     

城市湿地公园建设的生态效应——以济西国家湿地公园为例

[目的] 分析城市湿地形成前后的生态效应,确定影响城市湿地形成发展的关键因素,为城市湿地保护和生态公园的建设提供科学依据。[方法] 以黄河下游流域济南市济西国家湿地公园为研究区,以1990—2019年的遥感影像和实地调查资料为数据源,基于GIS平台,通过空间分析土地利用动态度、转移矩阵和景观指数等研究城市湿地的生态效应,利用灰色关联法研究湿地自然变化的驱动因素。[结果] ①耕地与生态用地的相互转换是济西湿地主要的土地利用变化类型,建设用地与生态用地的相互转换是次要的土地利用变化类型。景观指数和动植物的变化则表明湿地生态多样性增加。②降水和地下水等水资源与湿地面积变化呈正相关,温度与湿地面积变化呈负相关。[结论] 水文气象因素对湿地的自然演化起着重要的作用,是常年性湿地形成的关键。城市规划等人为干扰影响着湿地公园土地利用类型的转化,也是主导城市湿地演变的主要因素。     

生态脆弱区土地利用变化及驱动力——以河北省张北县为例

[目的]研究河北省张北县的土地利用变化及其驱动因素,为该区域土地管理决策和土地资源可持续利用供科学依据。[方法]以1989,1995,2000,2010年TM遥感影像为数据源,运用遥感、地理信息系统、数理统计分析等技术与方法,系统分析了张北县土地利用变化的时空特征,剖析了土地利用变化的驱动因素。[结果]张北县主要地类为耕地、林地和草地,1989—2010年土地利用数量变化主要表现为耕地和草地面积的减少,林地和建设用地面积的增加,其中2000—2010年土地利用变化更为剧烈;地类转换主要表现为耕地、草地向林地转变以及耕地、草地向建设用地的转变;空间变化主要表现为东部坝头地区林地增加明显,中部平原地区建设用地扩张明显。[结论]近20年来张北县土地利用变化明显,主要受自然及社会经济因素综合影响。此外政策因素也是该区域土地利用变化的主要驱动因素。     

松嫩高平原黑土区土地利用/覆被变化及其景观生态风险分析

土地利用/覆被变化及其景观生态风险分析是实现区域土地生态安全和可持续发展的基础。以松嫩高平原黑土区黑龙江省巴彦县为研究区,利用GIS的空间分析功能,对巴彦县1991年、2006年和2009年三期遥感影像的解译数据进行图层代数运算,定量分析了18a来巴彦县土地利用变化情况、各地类之间的转换情况,并运用生态风险指数法测算分析了三个时期景观生态风险的变化情况,最后对生态风险指数进行克吕格插值,得出巴彦县景观生态风险的空间分布情况。结果表明:18a间,巴彦县土地利用变化及各地类之间的转化比较复杂,且主要是耕地、林地、其它用地之间的转化;土地利用结构的变化导致景观生态风险指数发生显著的时空差异,各级生态风险区域所占面积变化程度不同;插值结果表明巴彦县生态风险逐年加大,且生态风险分布主要受地形和地类的影响。巴彦县景观生态风险有扩大的趋势,应加强中级以上生态风险区域的生态保护和建设,以实现生态环境和社会经济的协调发展。     

中国天眼工程周边地区土地利用时空演变与生态环境效应

[目的] 分析FAST （中国天眼）工程周边的贵州省平塘县、惠水县、罗甸县的土地利用类型和空间变化,探讨土地利用变化与生态环境的关系,为FAST工程周边的生态环境保护和改善提供科学参考。[方法] 以2000,2005,2010,2013和2017年5期TM遥感影像数据为基础,运用RS和GIS技术解译遥感影像数据获取惠水县、罗甸县、平塘县“三生”空间的土地利用数据,计算区域生态环境质量指数及其生态贡献率,分析研究区近20 a土地利用功能演变特征及区域生态环境响应状况。[结果] ①FAST周边林地面积比例最大,但呈减少的趋势。研究区土地利用面积表现为：生态用地>生产用地>生活用地,但生活和生产用地面积增加,分别由1 661.74和12.84 km²增加到1 674.07和25.66 km²,生态用地面积则由6 610.55 km²减少到6 590.86 km²。②FAST工程建设加速土地利用类型的转变,促使FAST周边林地生态用地、草地生态用地、农业生产用地、水域生态用地相互转换,其中林地生态用地的转出面积最大,占转出面积的46.14%。③FAST周边的生态环境质量指数由0.471 0下降到0.468 1,生态环境呈现下降的趋势,FAST周边的发展促使高生态环境土地利用转向低生态环境土地利用类型。[结论] FAST周边的生态环境与土地利用变化存在耦合关系,生态环境质量随生态用地向生产、生活用地转变呈现下降趋势。提高FAST周边生态用地质量,有助于FAST工程的安全运行。     

城乡交错带土地利用变化及其生态效应

以泰安市岱岳区为例，运用1990年和2003年的土地利用数据，采用GIS与实地调查相结合，运用Costanza等提出的生态服务价值系数，分析了城乡交错带土地利用变化与生态服务价值的响应。结果表明：研究区1990～2003年间，建设用地、园地、水域呈增加趋势。林地、耕地、未利用土地呈减少趋势。区域生态服务总价值随土地利用类型的变化而变化，生态服务功能在气候调节、气体调节、废物处理、土壤形成与保护和食物生产等方面有所下降，而在娱乐休闲、侵蚀控制和原材料方面生态服务功能增强，说明城市的快速发展在一定程度上影响了城乡交错带的生态环境。     

土壤氮素内循环对生态覆被变化响应的研究进展

随着人口增长对粮食需求的不断提高,人类对自然生态系统扰动频繁,生态覆被/土地利用变化伴随着土壤活性氮库、氮形态组分及氮素内循环过程的改变,直接影响生态系统的持续与稳定,进而引起全球气候变暖,生物多样性减少等诸多生态环境问题。生态覆被/土地利用变化是全球生态系统变化的重要内容。本综述探讨了活性氮的基本概念及其引发的环境效应,国内外自然生态系统中森林与草地间转换、自然生态系统开垦为农田、弃耕撂荒或退耕还林还草、城市化发展等生态覆被/土地利用变化对土壤氮库消长、氮矿化产物形态变化以及影响氮循环的关键土壤微生物影响等,并探讨了制约氮循环的土壤微生物研究进展。指出农业开垦或农田弃耕撂荒会导致土壤全氮大幅度下降,同时引起土壤硝态氮(NO3--N)增加,造成环境活性氮增加的风险;退耕还林修复生态覆被过程中氮库完全恢复需要漫长的时间;运用现代微生物分子生态学的前沿技术是研究土壤氮循环对生态覆被/土地利用变化响应机理的关键。本综述为自然生态系统的保护与开发利用、退化生态系统的修复与重建以及人工生态系统的科学规划等提供了理论依据。     

城市化进程中县域土地利用类型的转移特征及其对热环境的影响

[目的]评估城市化过程中土地利用类型的转移特征及其对热环境的影响,为优化土地利用格局和低碳背景下区域发展和管理提供科学依据。[方法]以浙江省海盐市为例,基于4期Landsat卫星影像,解译土地利用类型并反演地表温度,通过县域土地利用转移矩阵和热效应贡献度指数,分析城市热岛的时空分布及土地利用类型转移特征对热环境造成的影响。[结果] 2007—2017年10 a间,海盐县中心城区的建成区明显扩张,土地利用类型格局变化显著,土地利用动态度达42.3%。城市用地面积显著增加,转入比率达44.1%,主要由植被与道路转入;植被覆盖面积明显减少,转出比率达51.2%,主要转移为城市用地和道路。城市高温区分布从聚集的岛状逐渐分散化,向建成区边缘转移。城市用地的热贡献度最大,伴随着其面积的增加,其热贡献度从2007年的59.6%上升到2017年的87.5%。[结论]城市用地是影响海盐县中心城区热环境的决定性因素,城市化进程中,合理有效地规划和控制建成区的扩展,是减缓热岛效应的重要措施。     

徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应

[目的]研究徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应,为土地的合理规划以及区域经济与生态环境的平衡提供理论支持和参考依据。[方法]以土地利用转移矩阵和叠加分析为工具,分析徐州市中心城区的土地利用类型的动态变化特征和空间格局演变规律,并通过NDVI和区域生态环境质量指数分析土地利用变化的生态环境效应。[结果]基于多源遥感数据的分类回归树(CART)分类结果,其Kappa系数均大于0.90;整个研究区耕地面积大幅减少,建筑用地迅速增加。郊区较多土地类型转变为建筑用地,在2004—2016年期间,研究区NDVI低值区域逐步扩大,但生态环境质量先由0.323增加为0.360,后下降至0.320。[结论]2004—2016年徐州城市扩张导致耕地大面积较少,景观破碎化加剧,但城市建设过程中绿地面积增加,整体生态环境质量稍有提升。建议进一步加强徐州城区景观格局的合理规划,降低城市化进程给生态环境带来的负面影响。     

CACE模型及其在生态安全格局优化中的应用

中国城镇化进程的快速推进,使得各种建设活动对土地资源的需求日益增加,引发一系列生态环境问题,特别是在生态脆弱区,土地资源不合理的开发利用加剧了区域生态安全风险。因此,为探究区域生态安全格局优化的途径方法,保障区域生态安全和土地资源合理利用,该研究通过解译判读怀来县1993年、2003年和2013年3期遥感影像,运用土地利用变化信息图谱及构建建设用地和生态用地竞争优势模型,分析了怀来县土地利用变化热点区域及建设用地与生态用地竞争优势分布区,划分了建设用地与生态用地优势分布临界线,同时,基于景观生态学理论,构建了怀来县综合生态安全格局,并将建设用地与生态用地竞争优势分布区应用于生态安全格局优化。结果表明:怀来县综合生态安全格局面积为1 470.59 km2,占怀来县总面积的82.51%,基本安全格局分布在临界线外围,满意安全格局外围主要沿临界线分布、理想安全格局主要分布在临界线内部。基本生态安全格局受到建设用地扩张的压力相对较小,满意生态安全格局主要位于生态优势区,在一定程度可以起到对建设用地扩张的限制作用,作为怀来县重要的生态缓冲区,理想安全格局受到建设用地扩张的压力较大,其内部应注重生态廊道网络建设,引导自然斑块以廊道或小型斑块的形式分散地融入建设用地中。研究方法和结果可以为区域生态规划和城乡布局等提供决策参考。     

江苏省苏南地区耕地利用变化特征及其对策

从耕地面积、土壤肥力和农业利用布局3个方面概述了苏南地区耕地资源利用现状,分析了耕地面积减少、土壤养分非均衡化、农田污染加剧、土壤酸化等耕地利用中的问题,提出了严格保护耕地数量、提高耕地基本农田质量、完善相关法律法规等耕地保护对策。     

土壤生态系统服务的概念、量化及其对城市化的响应

土壤生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,是人类赖以生存的重要资源。全球的快速城市化进程使土壤生态系统服务发生了部分不可逆转的变化。本文归纳了土壤生态系统服务定义和分类的发展过程,介绍了土壤生态系统服务定量化表征方法以及GUMBO、In VEST等几种常用的评价模型,并从供给服务、调节服务、文化服务和支持服务几个方面阐述土壤生态系统服务对城市化的响应。针对土壤生态系统服务分类、建模、空间表达以及其对人为活动的响应等方面研究存在的不足,本文提出未来的研究重点方向:建立土壤生态系统服务分类体系与标准,构建基于生态过程的土壤生态系统服务量化模型,开展土壤生态系统服务制图与权衡研究,加强土壤生态系统服务对城市化的动态响应机制与过程研究。期望更多的人关注和参与土壤生态系统服务研究,并将其应用于土壤资源管理、生态文明建设等政府决策。     

基于生态系统服务价值和生态安全格局的土地利用格局模拟

河北省沿海经济的快速发展导致滨海土地利用格局快速转变,威胁土地生态安全。针对性核算区域生态系统服务价值,探寻生态安全格局进而优化土地利用格局可为土地利用规划与整治提供决策支持,是保障区域生态安全的必然选择。该文以河北省黄骅市为研究区,利用遥感、气象数据和外业调查数据,采用植被净第一生产力核算生态系统服务价值,借助该价值构建生态安全格局,以生态安全格局为影响因素利用元胞自动机和马尔科夫模型进行不同情境土地利用格局模拟。结果表明:2011年单位面积生态系统服务价值湿地最大,为14.95元/(m2·a),建设用地最小,为2.44元/(m2·a);养分循环功能贡献率最大,为26.89%,净化环境功能贡献率最小,为0.22%;研究区分为生态核心保护区、生态缓冲区、生态恢复区和人类活动核心区,生态核心保护区面积最小,为168.58 km2,生态缓冲区面积最大,为1 400.33 km2;无生态保护情景与生态安全格局保护情景相比较,生态系统服务价值由94.11亿元上升到95.70亿元,生态核心保护区在生态安全格局保护情景下得到完全保护,新增建设用地为0。该研究方法和结果可为区域土地利用总体规划、城市规划和生态环境保护提供技术支撑和决策参考。     

河北滨海平原区土地整理可行性评价体系研究

近年来,随着工业化和城市化水平的不断提高,耕地面积不断减少,人地矛盾日益突出,如何实现土地资源的可持续利用已成为当今人类面临的重大课题之一。土地整理是促进土地可持续利用的重要途径,它作为土地利用总体规划的重要组成部分,可以有效地增加耕地面积,提高土地利用率和土地利用效益。合理选择土地整理区域尤为重要,因此在开展土地整理之前对土地整理区域进行可行性评价就是必不可少的一个环节。该文在国内相关研究分析的基础上,通过评价指标基准值和权重确定,根据滨海平原区经济、社会、自然特点,按照土地整理的理论和方法,构建了河北滨海平原区土地整理可行性评价模型。最后通过此评价体系得出一八农场整理项目综合分值为0.859,为一级完全可行,同时证实此评价模型对河北滨海平原地区土地整理有一定的指导作用。     

重庆龙溪河流域水生态系统服务时空演变及对土地利用变化响应

探究区域水生态系统服务时空变化状况及其与土地利用的关系,有利于区域水生态环境保护和国土资源合理开发利用,帮助决策者通过合理的土地利用方式提高区域生态系统服务能力,平衡区域生态功能与农业生产功能。选择位于长江上游重要生态屏障的重庆市龙溪河流域作为研究对象,利用InVEST模型,对龙溪河流域近20年产水、水质净化、土壤保持服务等水生态系统服务的时空变化特征和其受不同土地利用类型的影响进行了研究。结果表明:(1)近20年龙溪河流域水生态系统服务总体呈增强变好的趋势,但存在一定的空间差异性。虽然产水与水源涵养服务在整个流域空间上相差不大,但水质净化服务在流域林地密集区较场镇和工业集聚区强,土壤保持服务在流域中部南北向水域、建设用地、农地集中区较流域东西两侧坡地强。(2)不同土地利用类型对流域水生态系统服务贡献呈现较大差异性。产水服务由强到弱表现为耕地>林地>建设用地>草地>水域,水源涵养能力表现为耕地>草地>水域>林地>建设用地,水质净化服务表现为林地>草地>建设用地>耕地>水域,土壤保持服务表现为水域>建设用地>耕地>林地>草地。(3)为平衡供给与调节服务,宜以乡镇为单元将龙溪河流域划分为生态修复区、农业生产区、城镇发展区,并针对各分区采取相应生态措施。     

广州市不同土地利用方式下冬季土壤动物群落结构的研究

对广州市越秀区和天河区3种土地利用方式(绿地、林地、农田)下、6种不同样地(人民公园东部绿地、天河体育中心广场绿地、华南植物园、华南农业大学树木园、郊区岑村农田和郊区凤凰街农田)中小型土壤动物群落的数量和结构组成、分布及其变化规律进行了研究。调查期间共获得中小型土壤动物1 365个,共25个类群,分别隶属于7门16个类群,优势类群为线虫纲(Nematoda)、蜱螨目(Acarina)和弹尾目(Collembola),共占总捕获量的83.44%。不同样地生境中土壤动物的类群组成以及个体数不同。各样地土壤动物群落复杂性指数(C)以华南植物园为最高,达2.822,人民公园绿地为最低。观测样地中小型土壤动物表现出明显的表聚现象,垂直分布有明显差异,类群数和个体数随深度增加而减少。群落排序的结果显示,土壤动物群落对人类活动干扰的响应有所不同,其中倍足纲(Diplopoda)和石目(Archaeognatha)这两类土壤动物为稀有类群,仅在观测的林地类样地中有分布,对干扰最为敏感,可用于指示城市化进程S中土地利用类型的变化。     

Rapid urbanization in China: A real challenge to soil protection and food security

To feed its 1.3 billion population with a per capita cultivated land far below the world average, China is already facing a great challenge of land scarcity. Accelerated urbanization along with explosive economic growth has further worsened the shortage of agricultural land over the last two decades. Increasing concern over land is expressed in terms of soil availability for grain production and soil quality degradation. Based on official statistics and data derived from satellite imagery, dynamics of China's cultivated land over the past two decades is outlined and the causes and destinations of cultivated land loss are analyzed in this paper. Particularly, urbanization-related land-use changes and their spatial variation across the country are demonstrated. Furthermore, impacts of urbanization and associated waste disposals, consequent shifts of soil utilization on areal soil quality are expatiated. It is initially concluded that China's cultivated land is shrinking at a rather shocking rate. Although conversion to urban and industrial uses took up a comparatively small share of total cultivated land loss, urbanization should still be considered as a great threat to future agricultural production for several reasons. Urbanization is increasing the risk of soil pollution through waste disposal and acid deposition derived from urban air pollution. Facing rapid urbanization, China is making positive policy responses to the challenge of decreasing availability of cultivated land and offering unremitting efforts towards the goal of national food security.