中国丹霞赤水世界自然遗产景观格局时空演变及驱动因素分析

为了研究中国丹霞赤水世界自然遗产的景观格局,利用GIS,ENVI和景观格局分析软件FRAGSTATS,分析了遗产地及缓冲区2001年、2010年、2016年3个关键时期的景观格局及其演变规律,揭示了中国丹霞赤水世界自然遗产不同发展阶段景观格局变化特征,进一步探讨了景观格局变化的影响因素。研究结果表明:(1)研究区自2001年以来,各类景观均处于动态变迁过程,林地景观为研究区的优势景观,一直占研究区整体面积的80%以上,16年间,林地、灌丛、建筑用地、裸地和水体的面积净增加,耕地面积净减少;(2)景观动态变化度在2001—2010年较大,林地景观面积比例增加了6.98%,耕地面积比例减少了8.4%,面积减少了近一半,有44%的耕地面积和64.35%灌丛面积转入林地景观,景观格局破碎化程度大幅下降;(3)2010—2016年景观动态变化度相对较小,林地面积比例下降了1.22%,耕地面积比例增加了1%,建筑面积持续增加;建设用地转出率最高,其次是裸地,景观类型的丰富度有所上升,景观格局破碎化程度稍有加深;(4)除了生态系统的自然演化外,退耕还林政策、城镇一体化建设、高速交通建设是研究区景观格局变化的主要驱动因素,旅游增长和开发对研究区的景观格局影响相对较小。     

2000 ~ 2020年阿尔泰山土地利用与生态系统服务价值的动态变化

  目的  分析阿尔泰山不同生态功能区土地利用与生态系统服务价值的变化动态,探索引起变化的原因,为阿尔泰山区域土地利用格局的优化及生态保护与修复措施的制定提供理论依据。  方法  基于GlobeLand 30的遥感数据,结合土地利用转移矩阵、生态系统服务价值当量因子法,分析了2000 ~ 2020年间土地利用情况及生态系统服务价值的动态变化。  结果  ① 草地和林地是阿尔泰山的主要土地利用类型,占到研究区总面积的80% 以上,且近20年来,这两种土地利用类型面积增加明显,分别增加了1156.42 km2和827.26 km2。② 研究区内共有6715.91 km2土地利用类型发生了改变,其中转出面积最多的是裸地,为2962.41 km2,主要转为草地（85.9%）和林地（11.3%）;转入面积最多的是草地,为3676.91 km2,主要来自于裸地（贡献率69.2%）和林地（贡献率30.0%）。③ 与2000年相比,2020年研究区内生态系统服务价值增长了10.47%,其中草地和林地生态系统服务价值增加值最大,分别增加了18.52 × 108元和20.03 × 108元。④ 近20年来各生态功能区生态系统服务价值均呈增加趋势,其中高山冰川与泰加林景观保护亚区（25.77 × 108元）和生物多样性保护与矿区修复亚区（9.07 × 108元）增加最为明显。各生态功能区中,高山冰川与泰加林景观保护亚区单位面积生态系统服务价值最高,两河源水源涵养生态亚区最低。  结论  2000 ~ 2020年间,高山冰川与泰加林景观保护亚区及生物多样性保护与矿区修复亚区的生态系统服务价值的显著增加,促进了研究区内生态系统服务价值的增加,而林地和草地价值量的增加是引起两个生态功能区生态系统服务价值增加的主要原因。     

退耕还林（草）对农牧交错区小流域景观格局的影响——以神木县六道沟小流域为例

为了解退耕还林（草）工程对黄土高原农牧交错区小流域土地利用及景观格局的影响,利用RS、GIS技术和景观生态学方法,选择景观格局指数,对研究区退耕还林（草）前（1995--2002年）后（2002--2010年）的土地利用和景观格局时空变化特征进行分析研究。结果表明：1）退耕还林（草）前,景观格局变化幅度较小,具体表现为研究区面积比例、聚集度指数以及各景观类型的变化幅度比较小,退耕还林（草）后,小流域景观格局发生了剧烈演变,具体表现为耕地面积比例急剧减小,林草地面积比例迅速增加以及斑块边界复杂性下降;2）1995--2010年,研究区景观蔓延度指数从46．26升高到47．54,多样性指数从1．67下降到1．65,从以耕地、草地和林地为主的景观生态系统转变为以草地和林地景观为主的景观异质程度较低的景观生态系统;3）退耕还林（草）工程是研究区景观格局良性演化的主要驱动力。     

黑龙江乌裕尔河流域土地利用及景观变化分析

为探索乌裕尔河流域土地利用景观格局特征变化及其原因,以黑龙江省典型流域——黑土区乌裕尔河流域1995年和2000年的TM影像为基本资料,运用3S技术和Fragstats软件,研究了乌裕尔河流域的土地利用及其景观格局的新变化,从斑块类型水平和景观格局水平对2个时段的景观指数进行定量分析,结果表明:乌裕尔河流域土地利用景观的主体为耕地,耕地面积有增加的趋势;景观类型水平上,草地、水域和建设用地的破碎化指数表现为略有下降或持平,耕地、林地和未利用地景观破碎化指数上升,尤其是耕地该指数增幅较大;景观格局水平上,主要景观指数变动趋势对整个流域生态系统功能发挥不利,流域的生态系统脆弱性在增加。研究结果可为乌裕尔河流域土地利用的合理规划利用及生态景观设计提供思考。     

黄土丘陵小流域土地利用景观空间格局动态分析

该文以上黄试区为例，在地理信息系统支持下获得计算景观多样性的有关参数，选取斑块大小及数量、分维数、斑块伸长指数、多样性、优势度、均匀度和破碎度等指标，对黄土丘陵小流域10a来景观多样性动态变化进行了分析。结果显示，耕地、林地、园地、居民点用地及草地分维数略有下降，未利用地分维数有所上升，而水域分维数保持不变。试区景观类型多样性指数和均匀度指数略有下降，优势度指数、破碎度指数及土地利用合理指数有所增加，目前试区从耕地及草地为主的景观生态系统转变为以林地和草地景观为主的高度异质化的景观生态系统。政策因素的引导及经济利益的驱动是该试区土地利用景观格局变化的主要原因。     

三峡库区开县蓄水前后景观格局变化特征

三峡工程是世界上举世瞩目的大型水电水利工程,其建成后具有巨大的综合效益,但水库蓄水完成后,也引起库区内的土地覆被与景观格局的变化。为了及时掌握水库蓄水后库区土地覆被及景观格局变化情况,该文以三峡库区重庆市开县为研究对象,基于2002、2007和2010年3期遥感影像资料,运用遥感与GIS技术和景观格局分析方法,利用ArcGIS9.3、Ecognition8.0、Fragstats3.3等软件分析了研究区土地覆被与景观格局动态变化特征。研究表明:由于受2002-2010年间水库蓄水影响,开县土地覆被与景观格局均有剧烈变化。该地区景观优势类型是森林、灌木、旱地、草地和水田。景观类型水平上,旱地、水田、草地景观面积减少且破碎度增加,但森林、水体、建设用地面积增加,同时连通性增加;景观格局水平上,景观总体破碎度增加,景观优势度降低,但景观多样性增加,有利于该地区生态系统稳定。开县2002-2007年和2007-2010年2期景观格局变化表现出不同的特征。研究结果及时反应了水库蓄水前后的土地覆被与景观格局变化特征,为水库未来土地利用合理规划与生态景观设计提供依据。     

额尔齐斯河流域MOD系统变化及其对气候与人类活动的响应

运用额尔齐斯河流域内3个典型区域内的遥感影像,并结合气候数据,分析探究了研究区内MOD系统的变化特征及其对气候变化和人类活动的响应。结果表明:(1)研究区气候整体变得暖湿,水热状况趋于良性发展,但温度和降水并不协同变化,各个子系统之间存在很大差异。(2)受人类活动的影响,1999年是研究区景观格局的转折点,景观结构、斑块形状和数量都在一定程度上有所增加。(3)研究区内MOD各个子系统都有其明显特征:山地系统受人类活动影响较小,受气候变化的影响较大,1979年以来,水体和裸地面积略有增加,自然植被面积有所减少,而耕地面积先增加后减少;绿洲系统受气候和人类活动共同的影响较大,天然植被面积自1999年后降低,而耕地面积大幅增加,人类耕作对该区土地利用变化的影响十分明显;荒漠系统增湿率在3个区域最高,但结构单一,区内盐碱化较严重,受绿洲扩张影响,荒地面积自1979年以来显著减少。     

1986-2006年桂林市区景观格局演变分析

以遥感影像为主要数据源,利用3S技术,对1986-2006年间桂林市区景观格局变化进行分析.结果表明:20a间,桂林市区林地、建设用地、裸地呈增加趋势,农田、草地、水体呈减少趋势,建设用地的变化速度最快,景观变化最剧烈;从景观水平上看,斑块数、聚合度、多样性和均匀度指数呈增加趋势,平均斑块面积、边界密度、面积加权分维数和结合度呈降低趋势.从类型水平上看,林地破碎化降低、自然特征增加;农田破碎化加剧、趋向于分散经营;建设用地破碎化增加、集中化趋势明显;水体破碎化、复杂性均有所增加;草地变化剧烈.退耕还林政策的实施、果业种植和乡村旅游的发展、城镇扩张以及农业开发活动是景观格局演变的主要驱动因素.     

二滩库区(盐边)土地利用景观格局及水土流失动态研究

利用1988，1999和2003年3个时段的TM，ETM＋遥感数据，在GIS和FRAGSTAT景观分析软件的支持下，对二滩库区（盐边）的土地利用景观格局和水土流失动态特征进行了定量分析。结果表明，（1）耕地面积减少，所占百分比呈下降趋势，而有林地、灌木林地、草地所占百分比呈上升趋势。（2）耕地的斑块数目增加，平均斑块面积在减少，斑块密度上升；有林地的斑块数目减少，平均斑块面积增加，斑块密度下降；草地的斑块数目不断增加，平均斑块面积增加，斑块密度下降。说明耕地向不断破碎化发展而有林地、草地呈现持续扩张的空间集中化特征。（3）耕地、有林地、灌木林地、疏林地面积加权的平均斑块形状指数略有下降，斑块形状趋于简单化，而草地的该指数上升，斑块形状趋于复杂化。（4）从景观水平上看，景观格局变化总体特征是斑块数增加，拼块平均面积减少，斑块密度增加，最大斑块指数减少，说明景观破碎度增加。蔓延度降低，散布与并列指数增加，说明景观类型的相互关系变得复杂，镶嵌度增加。（5）景观多样性指数和土地利用相对合理指数增加，坡度较大的地区，耕地面积明显减少，相应地林地、草地面积明显增加，整体上土地利用结构趋于合理。（6）研究区强度以上水土流失面积15a来减少了23．02km2，减少率为15．13％，水土流失强度向低层次转变。说明随着水库的修建蓄水，加上天然林保护工程、退耕还林工程的实施，二滩库区的水土流失明显好转，生态环境逐渐得到改善。     

基于景观格局的土地整理风险与固碳功能评价

通过生态风险指数构建和碳储量服务模拟,评价土地整理对生态风险和固碳功能的影响,由于生态系统服务在生态风险研究中的缺乏,利用土地整理前后生态风险变化和碳储量服务变化之间的相关关系分析,探讨利用生态系统服务变化评价生态风险的可能。以吉林省西部重大土地整理区为研究对象,基于景观格局变化构建生态风险指数,利用InVEST模型分析碳储量服务变化,结果表明:土地整理使整理区的景观结构发生较大变化,优势景观类型由盐碱地和草地转变为耕地,耕地破碎度和分离度降低,盐碱地和草地的分离度和破碎度增加。土地整理后,耕地、建设用地和其他用地的景观损失度指数降低,其他景观类型的景观损失度指数增加。土地整理前后整理区生态风险等级以较低风险区和中等风险区为主,整理后低和较低风险区面积变化明显,其他等级风险区的面积变化不大。InVEST模拟结果表明,土地整理前后整理区总碳储量分别为990.82、1 145.22万t,总碳储量增加154.40万t,土地整理导致固碳功能的增加。相关分析结果表明整理区碳储量服务变化与生态风险变化呈显著负相关关系,表明生态系统服务变化在生态风险评价中应用的可能。     

基于RS与GIS技术的西吉县土地利用/覆盖变化分析

 以黄土高原较早实施退耕还林的宁夏西吉县为例,选择1990和2005年的2期TM遥感图像,对西吉县1990—2005年的各种土地利用类型,从土地利用结构及空间景观特征进行分析,得到退耕还林政策实施过程中的土地利用变化情况,为黄土高原地区的土地利用政策提供决策依据。     

近30年西藏耕地面积时空变化特征

耕地对保障粮食安全、促进社会经济发展起着至关重要的作用。西藏生态环境脆弱,深入了解西藏耕地分布及其变化过程,可以为指导西藏农业发展、保障生态安全提供参考。本研究以4期遥感资料为数据源,采用土地利用动态度、土地利用区位指数和土地区域差异模型,对1980-2010年西藏耕地面积时空变化特征进行研究。结果表明:1)近30 a西藏耕地面积总体呈增长趋势,从3 252 km2增加到3 703 km2,占西藏土地总面积的比例从0.27%上升到0.31%,年变化量15.37 km2,年变化率0.46%。2)西藏耕地主要分布在日喀则、拉萨、山南、昌都4个地区,海拔3 800~4 200 m之间,28°~30°N地区,其中拉萨、海拔3 800~4 000 m、28°~29°N是耕地最为集中的地区。3)近30 a西藏耕地相对增加较快的是昌都地区、海拔3 200 m以下和4 200 m以上地区、30°~33°N地带,西藏耕地的变化表现出向高、低海拔地区、纬度较高地区扩展的趋势。近30 a西藏耕地的时空变化特征是气候等自然地理条件与人类活动综合作用的结果。     

模拟降雨下黄土区草地灌木地土壤水分空间变化规律

利用黄土区燕沟流域42场模拟降雨下土壤水分观测数据,研究2种坡度的草地、灌木地在不同经营方式（原状地、刈割地、翻耕地）下的土壤水分对模拟降雨的响应。结果表明：1）在5次降雨补充下,依据土壤水分的标准差和变异系数指标,0-100cm土壤水分受土地经营方式影响表现为,原状草灌地土壤水分可划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层,刈割地全剖面为相对稳定层,翻耕地可分为活跃层和相对稳定层。2）单次降雨事件则随降雨量增加,各经营方式下的水分活跃层逐渐变薄或消失,次活跃层变厚,而相对稳定层变薄,整个土壤剖面水分变化趋于一致。3）对于受高强度降雨补充的土壤水分变异性分层,建议采用更加灵敏的土壤水分标准差和变异系数判别标准：活跃层,标准差大于1.4,变异系数大于0.12;次活跃层,标准差1.4-0.9,变异系数0.12-0.08;相对稳定层,标准差小于0.9,变异系数小于0.08。4）坡度越小,土壤水分越高,坡度对草灌木地、刈割地的影响较翻耕地显著,且对50-100cm层水分影响远大于对表层0-50cm的影响。总之,降雨后土壤水分0-100cm层不断增加,且剖面土壤水分逐渐一致,土地经营方式、坡度因素对土壤水分变化强度和在不同深度土层中的表现有显著影响。     

农用地分等及土地开发整理成果在耕地占补平衡中的应用

解决耕地占补平衡中补充耕地数量和质量不到位等问题,对保障国家的粮食安全具有重要意义。该文借助GIS的空间分析功能,以鄂尔多斯-安平-沧州输气管道工程(盂县段)项目为基础,进行微观案例分析,探索农用地分等及土地开发整理成果在耕地占补平衡中的具体应用。研究结果表明:1)基于农用地分等成果,可以准确定位被占耕地的数量及空间布局,经过计算和分析,确定被占耕地等级。2)基于农用地分等和土地开发整理成果,可以确定补充为耕地的土地利用等别、数量及空间布局,补划为基本农田的一般农田的等别、数量及空间布局;可以保证补充耕地的等级和数量不低于被占耕地的等级和数量;补划为基本农田的等级和数量不低于被占基本农田的等级和数量;补充的耕地与其他耕地集中连片。3)耕地异地占补平衡当中,交易机制不健全,耕地占补平衡指标价格区域间差异甚大,在解决耕地占补平衡指标交易问题的基础上,将补充耕地及基本农田补划的方法推广到耕地异地占补平衡中,为耕地占补平衡提供更科学的方法。     

塔里木河干流耕地动态变化及其景观格局

基于3S(RS、GIS、GPS)技术,并结合数理统计和景观格局数量分析方法,运用2000年CBERS、2005年CBERS和2010年TM遥感影像对塔里木河干流10年耕地面积的时空变化、景观格局及其生态影响进行了定量研究.结果表明:(1)在过去10年中,塔河干流耕地面积明显增加.具体地,2000年耕地面积为1.61×105 hm2,所占研究区总面积比例为3.89％,至2010年增加至3.27×l05 hm2,比例为7.88％,年增长率为1.66×104 hm2 a-1;(2)塔里木河干流耕地空间变化的区域差异明显.A、B、C、D断面耕地分布宽幅分别为2l～23 km、ll～16 km、6～17 km、4～9 km,塔河北岸C、D断面和南岸D、E断面耕地的增速最快;(3)2000-2010年耕地的斑块数不断增加,面积加权形状指数增大,形状趋于不规则.景观聚集度适中,景观内斑块大小分布均匀性降低,景观多样性下降,各个景观类型所占比例趋于不协调.     

北京平原区粮菜林三地类时空转变特征

该文利用遥感与地理信息系统技术研究北京平原区农用地内部粮田、菜地和林地三大类农地利用类型的变化。结果表明:2004年至2014年这10 a间,粮田转变为林地与菜地是北京平原区农地利用变化主流。粮田转变为林地面积是969.97 km~2,其土地利用变化重要性指数高达72.11%,在各类农地利用变化类型中居首。而粮田转为菜地则主要是粮田转变为设施菜地,10 a间粮田转变为设施菜地面积是163.53 km~2,其土地利用变化重要性指数为12.16%,在各类农地利用变化类型中居次;同时,10 a间北京平原区农地利用变化存在空间分异特征。主城近郊区与远郊平原区农地利用变化主要是粮田转为林地,两大分区中该变化类型土地利用变化重要性指数分别为84.18%、76.21%,明显高于其他农地利用变化类型土地利用变化重要性指数。在城市新区,粮田则分别转为林地与设施菜地;10 a间北京平原区农地利用空间分布均具有圈层特征,由近郊向远郊,农地内部结构都呈现林地为主类型,到粮田、菜地与林地混合利用类型,再到粮田与林地组合利用类型的空间格局。而10 a间随着主城区的外扩,上述农地利用圈层特征出现了由近郊向远郊外移、且林地与蔬菜面积占比增加的现象。研究认为:农地内部粮、菜、林3地类的转变和农地利用圈层外移是农户追求经济效益最大化与政府为改善生态环境所致;而改善生态不应以牺牲粮田为代价,应充分利用粮田的生态系统服务功能以实现生态绿化目的。     

基于农用地分等修正的土地整治项目耕地质量评价

提高耕地质量是土地整治的核心任务之一。在现有国土资源调查评价成果的基础上,快速有效地在项目尺度上对整治后的耕地质量进行评价,是当前土地整治研究与实践的迫切要求。该文从分析土地整治项目对耕地质量的影响入手,甄别敏感因素及稳定因素,在农用地分等基础上,补充自然质量和生产条件修正因素,建立相应的评价体系,并以海南省陵水县典型土地整治项目进行实证分析。研究结果表明:修正后的项目区综合自然等别由4.7提升至4.2,综合利用等别由4-3提升至3.2,修正后利用等指数与基准作物实际产量的相关系数为O.86,高于修正前的O.82,说明所构建的评价体系能有效反映土地整治项目对耕地质量的影响,分析结果满足实践中耕地质量的变化评价的需要。该研究可为项目尺度土地整治耕地质量评价提供参考和借鉴。     

黄淮海平原耕地变化及对粮食生产格局变化的影响

研究区域耕地资源时空变化特征及其对粮食生产格局变化的影响是保障区域粮食安全的重要基础。该研究采用耕地变化强度模型、分异指数模型、粮食生产空间转移模型等方法,分析黄淮海平原2000-2008年间耕地资源数量、质量时空变化及其对粮食生产格局变化的影响。结果表明,2000-2008年黄淮海平原耕地数量净减少38.49万hm2,形成北京-保定-石家庄-邯郸-新乡-郑州和天津-沧州-济南-济宁-徐州-连云港2条耕地锐减廊道,造成粮播面积净损失46.45万hm2,而耕地质量降低则造成粮食产量净损失270.37万t。粮食播种面积和高等地的增加主导海河平原东、东南部和黄淮平原东、南部县域粮食生产能力增强,而粮食播种面积减少和低等地补充大量被占用的高、中等地则主导海河平原西、北部和黄淮平原东北、西北部县域粮食生产能力退化,为黄淮海平原粮食安全政策制定和土地利用规划提供重要依据。     

不同土地利用模式与管理实践下的土地经济效益响应

农户土地利用要素投入具体表现在土地利用模式与管理实践的差异。不同的土地模式与管理实践不仅是农户对局地自然、社会、经济条件及土地政策的响应,而且还是诱发土地质量变化最直接的外部诱因。该研究以重庆市万洲区万洲居仙试验区作为研究区,选取5种土地利用模式及与之相应的土地管理实践,获取576个0～20 cm表层土壤样品,分析不同土地利用模式下土壤性质变化及其经济效益的响应。结果表明,2003－2005年,试验区紫色土的土壤肥力总体上有所上升,但不同土地利用模式对其贡献程度不一,其顺序为：粮、经、菜间、套土地利用模式（CEV）＞菜、经、菜间、套土地利用模式（VEV）＞果、粮、菜间、套土地利用模式（FCV）＞粮、豆、粮间、套土地利用模式（CBC）＞单一土地利用模式（MONO）;土地经济系数对土壤性质响应明显,其变化方向较一致,土壤保肥供肥能力越强,其土地经济系数越大;菜、经、菜间、套土地利用模式（VEV）更适合于试验区,是农户选择的最优土地利用模式。     

县域耕地的样地法评价

该文首先进行了县域耕地样地法评价的方案设计，该方法的核心是在耕地质量分计算中，将评价单元的特征与设置与评价区域内的标准样地进行对比后完成的。然后应用样地法将河南省南阳市卧龙区的耕地评价为Ⅰ～Ⅷ等。Ⅰ～Ⅲ等的耕地中，有87.6%的面积分布在冲积、湖积平原区；Ⅳ～Ⅵ等耕地中，有61.4%的面积分布在垄岗区；而Ⅶ、Ⅷ等耕地集中分布在丘陵区。样地法所划分耕地等别的分布在总体上合理地体现了不同地貌类型及土壤条件下耕地质量的差异。利用210个样点单元的标准粮产量与其对应样地法耕地质量分进行线性拟合，判定系数等于0.876的含义是指标准粮产量的变异中有87.6%是由耕地质量分引起。样地法耕地质量分的高低较好地反映了耕地的生物生产力水平。所以，所设计的样地法可为中国县域样地法耕地评价提供方法与模式参照。