黄土高原丘陵沟壑区退耕还林生态效应评价

基于1986,2003年两期遥感影像解译获得的吴起县土地利用变化数据,采用生态系统价值衡量土地利用类型相对生态价值,对吴起县退耕还林的生态效应进行了综合评价.(1)1986-2003年间,吴起县土地利用类型发生了显著变化.林地、草地面积显著增加,耕地面积大幅度减少,其中,63.55%的耕地转换成林地和草地.(2)吴起县的生态环境指数从0.507上升到0.747,生态环境指数明显增加.其中,林地对区域生态环境指数增长贡献明显,从0.058增长到0.368.说明吴起县退耕还林还草带来了较好的生态效应,整体的生态环境质量得到了极大改善.     

重庆市都市区土地利用/覆盖变化的生态响应研究

土地利用/覆盖变化直接或间接地改变着生态系统的结构和功能,进而影响地表各种景观过程。地表景观过程的改变,必然对人类赖以生存的生态环境产生程度不同的影响。以快速发展的西南山地城市重庆市都市区为例,利用1997年、2006年的土地利用/覆盖类型图,以GIS技术为支撑,计算土地利用转移概率矩阵、景观格局指数,以期从景观格局的角度定量刻画区域景观过程对土地利用/覆盖变化的响应。结果表明,景观呈破碎化趋势,景观多样性有所提高,斑块类型趋于离散,生境质量下降导致内部生境损失,使内部生境更容易遭受外部的侵袭干扰;边缘效应显著,使灌草地从内向外产生生态环境梯度,生物多样性降低;景观内部均质化发展,降低了景观抗干扰的能力,是土地利用/覆盖变化的生态过程响应。要实现区域土地资源的可持续发展和景观生态功能的良性发挥,须注重土地利用格局优化,维护景观生态过程与格局的连续性。     

陕北水蚀风蚀交错带土地利用变化及生态效应

 在GIS技术支持下,分析陕北水蚀风蚀交错带1986—1997年土地利用时空变化,并运用马尔可夫模型对未来土地利用进行预测。采用生态弹性度,进行土地利用变化与生态效应研究。结果表明:区域1986—1997年土地利用类型变化主要是水田、旱地、其他林地、高覆盖草地、水体和建设用地增加,其他呈现减少趋势。土地利用的年均动态变化指数为2.4%,土地利用动态变化幅度远远高于绝对值变化量,土地利用类型内部转换非常剧烈。除水田、高覆盖草地和其他草地外的土地利用类型垂直重心下降。生态弹性度整体呈现下降趋势,但降解幅度减小。     

三峡库区生态敏感区生态系统服务价值及生态安全变化——以重庆市云阳、奉节、巫山三县为例

为了从时间和空间上直观得看出区域生态服务价值和生态安全的变化趋势以及二者的相互联系,以云阳、奉节、巫山三县2000年、2006年、2012年、2018年4期土地利用/覆盖变化数据为基础,ENVI,ArcGIS软件为平台,在修正后的生态服务价值系数的基础上,引入人为干扰指数和景观脆弱度指数,对云阳、奉节、巫山的生态系统服务价值和生态安全进行评价。结果表明:林地对生态服务价值的总量贡献最大,其次是耕地、草地和水域,建设用地贡献生态服务负向价值,林地分布区域是生态服务价值高值区域,生态服务价值低值区集中分布在城镇区域;林地受人为干扰较小,景观脆弱化度程度小,林地区域生态安全状况较好,而耕地、建设用地受人为影响大,景观脆弱化度程度明显,生态环境安全性较差;2000—2018年研究区在大尺度上景观格局没有发生明显变化,生态服务总价值在2000—2018年期间呈增加趋势,区域的生态环境安全状况逐渐改善;生态安全格局与生态服务价值空间分布格局保持相对一致;生态安全高值区主集中于生态服务价值高值区,生态服务价值较低区域的生态安全也较差。     

土地利用总体规划生态环境影响空间评价——以重庆市南川区为例

土地利用总体规划通过土地结构和用地布局对生态环境产生深远的影响,开展其生态环境影响评价对进行科学合理的土地利用决策和保护区域生态环境具有重要的理论和实践意义。以格网为评价单元,结合生态系统服务价值法,通过GIS的空间分析功能,定量评价南川区土地利用总体规划的生态环境影响。评价结果表明:（1）规划方案有效地增加了生态用地的面积,其生态服务价值增加了7 779.36万元,提高了7.69%;（2）规划目标年生态环境状况变化幅度R为正的地区占全区面积的92.32%,只有2.65%的地区生态环境状况明显变差;（3）规划目标年的生态环境整体状况将会得到明显改善,从生态环境保护角度证明了规划方案的科学性和可行性。     

基于土地利用变化下的县域生态敏感性及灰色预测——以河北省平山县为例

平山县作为石家庄地区的重要水源涵养及红色旅游基地,是生态环境保护与建设的重要区域。在分析平山县基于1997—2013年土地利用变化下的土地利用强度与生态系统服务价值变化的基础之上,引入了生态敏感性指数模型,研究分析了平山县1997—2013年土地利用变化对其生态敏感性的影响。结果表明:土地利用强度与生态系统服务价值在1997—2013年的变化趋势大体一致,均呈现先减小后增大的趋势;土地利用变化对于生态系统的敏感性作用较为强烈,其指数由2001年的3.23下降到2013年的1.36,降幅为237.5%;分析计算结果可以看出,位于平山县城区及人口和商业密集的乡镇,其生态敏感性指数普遍高于其他地区,位于东部平原的乡镇生态敏感性普遍高于中西部山地丘陵区的乡镇。通过预测2017年平山县土地利用结构,测算出2017年平山县生态系统敏感性指数为1.68,虽属低生态敏感性,但较2013年是增加的,需要引起关注。     

干旱区县域土地覆被变化特征及其生态环境效应——以内蒙古自治区翁牛特旗为例

[目的]研究翁牛特旗的土地利用变化特征及其生态环境效应,为该地区生态环境重建提供支持。[方法]选取2006及2015年8月Landsat卫星影像,通过ENVI 5.1提取出翁牛特旗土地利用数据,进而利用土地利用动态度、土地利用类型的空间转移矩阵,以及生物丰度指数、生态系统服务价值和敏感性指数,分别对翁牛特旗土地利用结构的时空演化特征和生态环境效应进行分析。[结果](1)翁牛特旗主要土地利用类型为耕地、林地、草地和沙地,近10a来该旗的土地利用变化呈现为耕地、草地、建设用地增加,林地、沙地和水体面积减少的态势。(2)10a间生物丰度指数从2006年的43.47下降为2015年的42.69,降低1.79%,表明区域的生物量减少,不利于生物多样性发展;生态系统服务总价值从2006年的102.31亿元下降至2015年的98.47亿元,减少了3.84亿元,下降了3.75%,生态环境基本维持着平衡,总体上呈现出微弱的退化。(3)各种土地利用类型的敏感性指数(CS)均小于1,表明研究区生态系统服务价值对于生态服务价值系数不敏感、缺乏弹性。[结论]研究区林地、水体面积的减少,建设用地面积的增加是生态系统服务总价值减少的主要原因。研究区土地利用变化引起的生态系统服务价值和生物丰度的减少,加剧了当地生态环境的脆弱性。     

1990-2012年榆林市土地生态风险综合评价

土地利用/覆盖变化对区域生态安全和维持生态系统服务功能起着决定性作用,土地生态风险评价是衡量土地资源可持续利用的重要指标.本文以生态脆弱的陕西省榆林市为研究对象,依据榆林市土地系统的基本特征,选取表征干旱风险的降水距平百分率指数、表征人类活动类型及强度的土地利用结构风险及表征土壤侵蚀的土壤水力侵蚀、土壤风力侵蚀4个风险指标,构建土地生态风险综合评价模型,对影响榆林市1990—2010年土地生态风险的因素进行定性和定量的评价与分析.研究结果表明:(1)1990—2012年榆林市的降水距平百分率指数均值呈先减后增的趋势,其低值区主要分布在偏东部地区;(2)21年间土地利用结构生态风险整体上呈先增后减的趋势,区域差异较大且变化明显;(3)土壤水力侵蚀较剧烈的区域主要分布在东部及南部地区,21年间均值呈先增后减的趋势;(4)土壤风力侵蚀较严重的区域主要分布在北部地区,随着时间变化其均值一直呈递减趋势;(5)土地生态风险21年间总体呈减小趋势,各区县生态风险差异显著.通过对榆林市土地生态风险综合评价,可为优化土地资源配置、保护生态环境提供理论建议,实现区域经济生态和谐发展.     

石家庄市土地利用变化及其生态服务功能响应

[目的]探究土地利用变化对生态服务功能的影响,为今后研究区实现社会经济发展与生态环境稳定、土地可持续利用与发展提供理论依据和决策方法。[方法]利用河北省石家庄市2000年和2010年的遥感影像数据,解译该2期土地利用类型图。并对2期土地利用图进行变化速度、内部转移矩阵、空间叠加分析,了解近10a来研究区的土地利用特征。应用谢高地和Costanza的研究经验,结合研究区实际,对生态服务功能价值进行计算,并作敏感性分析。并从单项生态服务功能价值、各土地利用类型生态服务价值对生态服务功能价值影响、生态服务价值流向等方面对土地利用变化的生态服务功能响应进行研究。[结果]土地利用变化是引起生态系统服务价值变化的主要原因,其中林地和低矮灌木及草地生态系统对生态系统服务价值的提高有显著影响。[结论]研究区10a间土地利用变化十分明显,土地利用整体趋势呈平衡状态,土地利用方向基本合理;保护区土地利用变化对生态服务功能影响显著,林地为主要土地利用类型,对生态服务功能影响最为显著。     

基于土地利用变化的珠江三角洲生态风险评价

为了探讨经济快速发展地区土地利用变化对土地生态系统造成的风险,该文以珠江三角洲为研究对象,分析了其1990－2006年土地利用变化特征,构建了区域生态风险指数,并以5 km×5 km的单元网格进行系统采样,借助空间自相关和半方差分析方法,探讨了珠江三角洲的生态风险空间分布及变化特征,结果表明：1990－2006年,珠江三角洲土地利用发生变化的面积高达12 105.05 km2,占土地总面积的29.35%,建设用地快速扩张,基塘持续增加,耕地、林地迅速减少;整个珠江三角洲的生态风险指数由1990年的0.2713增至2006年的0.3318,风险程度增加了22.31%,在空间分布上具有明显的正相关性,空间集聚逐渐增强,深圳、东莞、广州市区、花都、南海、顺德、佛山市区及中山等是生态风险指数高值聚集区,指数变化更为明显,风险程度明显提高;高、较高生态风险区面积快速增加,由1990年的4874.52 km2增加到2006年的12 494.93 km2,占土地总面积的比例由11.82%增至30.30%;生态风险程度呈现明显的圈层结构,以佛山市区－广州市区－深圳为轴向外风险程度逐渐降低。研究结果为区域土地可持续利用提供新的思路和方法,从而促进土地利用与生态环境的协调发展。该研究为生态风险管理政策的制定提供科学依据。     

基于GIS的黄土高原生态系统服务价值对土地利用变化的响应及生态补偿

以黄土高原为研究对象,基于GIS技术,采用土地利用转移矩阵、土地利用动态度方法,研究1985-2005年黄土高原地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响以及相应的生态补偿标准。结果表明：1）1985-2005年,黄土高原地区土地利用类型主要为草地和农地,占土地利用方式的75％以上,但农地面积总体在减少,林地面积在不断增加;2）聚落为最活跃的土地利用类型,聚落和湿地＋水体呈扩张的发展趋势;3）土地利用变化引起区域生态环境效应,20年间黄土高原地区生态系统服务总价值上涨约0．01％,其中森林增加最多,约为0．09％,农地的生态服务价值下降最多,约为-0．02％,而生态服务功能中,除了与农地和荒漠相关的废物处理和食物生产服务功能下降外,其他生态服务功能均表现为增加;4）根据黄土高原生态系统服务价值,确定该地区的生态补偿标准约为4亿2732万元。     

陕北黄土高原区生态服务价值对土地利用变化的响应

为了给陕北黄土高原区生态恢复工程的经济效益评估提供科学数据和参考依据,基于遥感图像解译的土地利用变化数据,运用单位面积价值当量法,剖析了区域的生态系统服务价值对土地利用变化的响应。结果表明:(1)1997—2018年,土地利用格局的变化主要表现为农田向林木和草地转化,未利用地向草地、林木和农田转化; 这些转化同时促使研究区生态系统服务价值增加357.56亿元,增幅33.28%,其中榆林市增量最大,铜川市最小; 除食物生产功能价值量有所减少外,其他服务价值均在增加; 调节服务价值增加量最大,文化服务价值增幅最大。(2)研究区32.93%的区域生态服务价值增加,主要集中退耕还林区和防风治沙区; 农田向林木和草地的转化是价值增加的主要驱动力,促使服务价值增加363.64亿元,占总增加量的95.68%; 未利用地的转化是服务价值增加的另一贡献因子,促使价值量增加16.42亿元,占比4.32%。研究区5.92%区域生态服务价值减少,集中在西部风沙区和南部残塬区; 大型集中农场的修建导致林木和草地向农田转换,促使服务价值损失70.17亿元,占总损失量的93.08%。(3)榆林市辖区43.24%的区域生态服务价值在增加,延安市23.37%增加,铜川市仅11.51%。(4)在不同地物类型中,林木的生态服务价值增加最大,草地次之; 农田生态系统服务价值减少最多。以上监测结果说明,研究区生态恢复工程的实施使其土地利用结构发生变化,随之促使生态服务价值显著增加,生态恢复工程取得了一定的经济效益。     

黄土高原地区土地覆盖类型的时空格局

[目的] 构建黄土高原地区长时序、高精度的土地覆盖数据集,对该区2001—2020年土地覆盖的时空格局进行分析,并为该地区生态环境保护和可持续发展提供科学依据。[方法] 利用多源、多时期土地覆盖产品和地面特征数据构建训练样本,并使用谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）平台和随机森林分类模型生成黄土高原地区土地覆盖（land cover of Loess Plateau,LCLP）数据集。在此基础上,通过空间分析和一元线性回归模型对黄土高原地区土地覆盖类型的时空格局进行分析。[结果] 基于随机森林验证集的结果显示,LCLP产品的总体精度和kappa系数均高于90%。基于独立验证集的精度验证结果显示,LCLP的总体精度较现有产品提高了0.58%～20.23%。同时,耕地、林地、草地、不透水面和裸地的分类精度均得到了提升。[结论] 本研究构建的LCLP数据集分类精度相较于其他产品有了显著提升,适用于反映黄土高原地区土地覆盖的变化。2001—2020年,黄土高原地区耕地和灌木呈现下降趋势,而林地、水体和不透水面呈现为极显著的上升趋势。从土地覆盖的变化情况来看,耕地和草地是其他土地覆盖类型新增的主要来源。     

陕北黄土高原地区土地利用/覆被分类及验证

陕北地区自退耕还林工程实施以来,区域土地覆被发生巨大变化,退耕后土地利用/覆被分类有利于实现退耕前后土地利用/覆被动态监测,评价退耕还林工程进展程度。该文在前人分类系统的基础上,通过对研究区不同土地覆被类型分布特征的实地调查,首先构建了适合陕北地区的土地覆被分类系统;其次依照上述分类系统,以MODIS/NDVI数据、DEM数据和陆面温度数据为依据,采用决策树分类方法对2008年陕北地区土地覆被进行分类;最后采用野外调查数据和Google Earth高分辨率遥感数据,利用误差矩阵的方法对分类结果的整体精度和典型区域不同土地覆被类型的区分精度进行验证。结果表明,基于上述方法的土地覆被分类不仅反映了土地覆被分布的整体情况,而且不同的土地覆被类型之间也得到较好的区分。     

市场失灵与耕地非农化过程中耕地生态价值损失研究——以江苏省为例

在城市化进程中,大量耕地资源被转化为城市建设用地,但在此过程中,耕地的正外部性在评价时却往往被忽略,因而,有必要对耕地的生态服务功能进行详尽的分类研究及价值估算。为此,以江苏省为例,在总结前人研究的基础上,将耕地生态服务功能分为供给、调节、支持和文化4大类,运用价值量评价法评估各生态服务价值,并估算在非农化过程中损失的耕地资源生态服务价值。结果表明,江苏省耕地生态价值为213859.9元·hm-2,1997～2004年期间,因耕地非农化导致的耕地生态服务总价值损失量达3370404.85万元。同时,由于各区域条件差异,其耕地生态价值也具有一定的区域差异性,总体趋势为从苏南到苏北逐次递减。最后,从实施生态补偿机制、重新认识耕地价值、规范政府行为和价值评估方法创新等方面提出了耕地保护和生态服务价值核算的相关建议。     

黄土高原土地利用动态变化及其生态效应

以黄土高原为研究对象,在遥感和GIS技术支持下,分析区域1986-1997年土地利用时空变化,并运用马尔可夫模型对未来土地利用进行预测,采用生态弹性度进行土地利用变化与生态效应研究。结果表明：黄土高原土地利用动态变化显著,相对变化量远远大于绝对变化量;土地利用类型转换非常剧烈,区域1986-1997年修正土地利用动态指数的变化趋势是高覆盖草地〉建设用地〉其他林地〉灌木林地〉水田〉水体〉未利用土地〉有林地〉旱地〉其他草地;土地利用的年均动态变化指数为2．17％,旱地、灌木林地、高覆盖草地、水体、建设用地和未利用土地垂直重心指数上升,水田、其他草地垂直重心指数下降;1986、1997、2008和2019年早地、有林地和其他草地面积一直在微弱减少,水田、高覆盖草地、水域、建设用地、未利用土地在缓慢持续增加,灌木林地和其他林地出现了先增加后少量减少的趋势;1986、1997、2008和2019年生态弹性度分别为5．17、7．30、7．60和7．65,区域生态弹性度整体呈现上升趋势,但上升幅度呈减小趋势。     

近20年黄土高原土地利用/植被覆盖变化特征及其成因

近20年来黄土高原土地利用结构发生了显著变化,生态环境取得举世瞩目的成效,揭示黄土高原土地利用/植被覆盖的变化特征及成因是促进区域土地利用空间格局优化的关键环节。运用GIS技术,对黄土高原2000年、2010年、2017年的遥感数据进行转移矩阵,系统研究了黄土高原地区、各省份和生态分区的变化特征并定性分析了造成土地利用变化的主要驱动力。结果表明:(1)黄土高原的土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主。2000—2017年,耕地、草地和水域都呈减少趋势,分别减少了19 860 km²,42 410 km²和5 630 km²,而林地、建设用地和未利用地面积有所增加,分别增加30 650 km²,9 840 km²和27 410 km²; 草地为主要的转入与转出地类。(2)黄土高原7个省域主要土地类型与区域变化规律基本一致,草地退化现象在甘肃与宁夏的不同时间段较为严重,具体表现为甘肃省在2000—2010年有7 830 km²草地转移为未利用地,而宁夏在2010—2017年有8 900 km²草地转入未利用地。(3)黄土高塬沟壑区、丘陵沟壑区、风沙区和土石山区及河谷平原区水域面积持续减少,且主要向耕地发生转移,同时生态区土地利用主要发生耕地与草地的动态转移。(4)黄土高原土地利用/植被覆盖变化的主要驱动力是社会因子,其中国家政策的实施起到了主要的推动和促进作用,而人类活动等的影响相对小一些。研究结果可为黄土高原土地利用规划提供科学支撑,也为该区生态保护和高质量发展服务。     

青海高原东部土地利用变化模拟与景观生态风险评价

为了研究西部大开发和退耕还林等生态工程对未来土地利用变化趋势的影响,将Gray-Markov模型和CLUE-S模型相结合,模拟自然情景、耕地保护情景和土地规划情景下青海高原东部农业区2020年土地利用覆盖状况,并分析3种情景下土地利用变化特征,采用景观格局指数和景观生态风险指数比较3种情景模拟结果。自然情景延续1999-2009年的发展模式,至2020年退耕还林/草633.98 km2,其他未利用地造林/草117.66 km2;耕地保护情景严格保护耕地,至2020年退耕还林/草142.00 km2,未利用地造林/草130.71km2;土地规划情景经济发展与环境保护并重,退耕还林/草444.18 km2,未利用地造林/草333.75 km2。景观格局指数和景观生态风险指数均表明土地规划情景下的模拟结果布局较合理。研究表明,新增建设用地扩张的同时加强生态保护,仍可以保证区域景观生态安全。该研究可为中国西部的土地利用规划和政策制定提供参考。     

气候与下垫面变化对黄土高原蒸散发变化的影响评估

为了揭示近20年黄土高原蒸散发(evapotranspiration,ET)时空变化规律,明晰气候和下垫面变化对蒸散发的影响作用。基于黄土高原295个气象站数据、PML_V2 ET产品及MOD13A1 EVI产品,采用趋势分析和多元回归分析等统计方法,分析了2000—2018年黄土高原蒸散发时空变化特征,并评估了降雨、温度、日照时间、饱和水汽压差、植被和非植被下垫面等影响要素的相对贡献率。结果表明:(1)2000—2018年黄土高原蒸散发年际变化率为4.47 mm/a,62.8%的区域蒸散发呈显著增加趋势,主要分布在山西、青海、陕西省北部地区;不同土地覆盖ET为森林＞农田＞草地＞灌木。(2)植被显著增加是黄土高原ET变化的主导因子,其相对贡献率最大(32.1%);不同气象要素对黄土高原ET相对贡献率大小为降雨(14.6%)＞饱和水汽压差(13.2%)＞温度(12.4%)＞日照时数(10.0%);非植被下垫面变化(水土保持工程措施等)对ET变化的影响作用不容忽视。(3)气象要素和增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)对林草覆被ET影响作用＞农田覆被ET,而非植被下垫面要素对农田覆被ET的影响作用较大。研究结果为黄土高原生态建设、水资源消耗恢复和水资源可持续性评价提供科学支撑。