水土保持措施驱动村域土地利用景观格局变化——以米脂县高西沟村为例

以陕北地区典型乡村——榆林市米脂县高西沟村为例,探究其在水土保持措施下土地利用景观格局变化及驱动因素,对黄土丘陵区水土保持、景观格局优化、美丽乡村建设和生态可持续发展具有指导意义。基于高西沟1986年、2004年、2022年遥感影像,借助ArcGIS、ERDAS和FRAGSTATS等软件,运用动态度、转移矩阵、景观格局指数对土地利用变化进行分析,并对其驱动因素展开探讨。结果表明:(1)林地和草地是高西沟的主导地类,约占区域总面积的80%,耕地、未利用地呈减少趋势,水域和建设用地无较大变化;土地利用综合动态度逐渐降低,土地利用变化趋于平稳。(2)研究区林地转入面积最为显著,主要由耕地转入,林地整体增加112 hm²;而耕地主要由草地转入,未利用地则向草地转出。(3)林地为高西沟土地利用景观格局中的最大优势斑块,且破碎程度最高,研究区各景观类型斑块形成较为稳定的连接,景观连通性较好;整体景观格局演变分散,各景观类型的面积差距越来越大,优势景观明显,整体破碎程度高。(4)高西沟土地利用变化受水土保持、产业结构和相关政策影响。水土保持是高西沟耕地减少、未利用地开发和林草大面积增加的主要驱动因素,产业结构调整和国家政策与财力资助是高西沟土地利用景观格局优化的辅助影响因素。     

东露天煤矿区采矿对土地利用和土壤侵蚀的影响预测

黄土区大型露天矿区是一种剧烈的人工扰动区域，采矿活动对土地资源和生态与环境破坏非常严重，正确预测人工开采引发的人为加速土壤侵蚀与土地利用变化，可为生态脆弱煤矿区的生态恢复和重建提供依据。该文采用RS、GIS技术、统计分析、类比和趋势外推相结合的方法，对东露天矿区2005～2080年的土地利用变化和水土流失进行了预测性研究。结果表明：75年间，在没有采取生态重建的措施下，农用地减少3666.07 hm²，未利用地减少1402.13 hm²，居民点用地减少121.80 hm²，全部变为独立工矿用地。土地利用结构和类型由多样性向单一类型的裸露的独立工矿用地发展，水土流失量由54.50万t/a变为77.85万t/a。     

马来西亚吉隆坡市土地利用变化特征分析与预测

[目的] 揭示快速城市化过程中港口城市土地利用景观格局变化规律，为当地编制土地利用规划提供科学依据。[方法] 以马来西亚吉隆坡市2000，2005，2010，2015，2020年5期遥感影像为基础数据，基于交互式数据语言（IDL），采用指数分类法提取土地利用信息，并应用RS，GIS技术和景观生态学方法对吉隆坡市2000—2020年土地利用景观格局变化进行研究，最后采用灰色预测模型预测2025年吉隆坡市土地利用数据。[结果] 2000—2020年吉隆坡市种植园和林地大幅减少，建设用地迅速增加，港口与城市圈中部区域种植园主要转化为建设用地；土地利用景观形状趋于复杂化、不规则化，景观类型空间连通性降低，景观异质性增强；2025年吉隆坡市建设用地和种植园面积分别为1 624.12 km²和2 216.99 km²，与往年相比，建设用地增加，种植园减少。[结论] 2025年吉隆坡市土地利用类型仍主要以种植园为主。宏观来看，随着城市的快速发展，种植园的数量持续减少。未来发展规划需进一步合理规划土地利用方式，提高土地利用效率，加大对种植园的保护力度。     

陕西黄土台塬区土地系统变化特征分析

基于GIS和RS支持,采用土地利用变化系列指标对陕西黄土台塬区1985-2010年土地利用变化特征进行了分析。结果表明,2010年黄土台塬区耕地984337.30 hm²,草地143030.47 hm²,建设用地105871.35 hm²,分别占总面积77.89%,11.32%和8.38%;研究时段内耕地、草地、林地、水域依次减少20866.61,11065.22,1186.44和748.96 hm²,分别比1985年减少了2.08%,7.18%,4.60%和11.64%;建设用地增加33902.8 hm²,为1985年的47.11%;建设占用耕地26668.8 hm²,占建设用地转入流的96.26%;草地转耕地18923.9 hm²,占草地转出流的93.24%;1985-1990年土地系统较为稳定,综合动态度为0.52;1990-1995土地利用变化活跃,综合动态度达到3.60,其后逐渐降低,到2005-2010降低为1.16,土地系统趋于稳定。空间上,耕地转建设用地在城镇周边幅度较大,草地和耕地互转主要在渭南台塬东部、咸阳塬北部以及宝鸡台塬区。     

珠江三角洲地区土地利用和景观格局变化研究

珠江三角洲是中国经济快速发展地区之一,土地利用发生剧烈变化。利用1990,2000,2006年3期遥感解译数据,借助GIS空间分析功能和景观格局指数,分析了珠江三角洲土地利用和景观格局时空演变过程。研究结果表明,1990—2006年,珠江三角洲土地利用发生变化的面积13 580.81km2,占土地总面积的32.93%,后6a变化速度明显快于前10a;城镇用地、农村居民点、其它建设用地快速扩张,水域面积显著增加,水田、旱地、林地面积快速减少;斑块数量显著增加,土地利用景观不断破碎,多样性增强。水田、旱地、林地、水域和城镇用地近圆指数较小,斑块形状复杂;分维数介于1.26～1.44,各地类形状趋向复杂,人类对其干扰不断增强;林地是整个区域土地利用格局的基质,分离度最小,水田、城镇用地、旱地和水域的分离度相对较小,呈现连片分布状态。     

土地利用变化对泥沙连通性及泥沙输移的影响——以重庆市涪陵页岩气开采区为例

[目的] 探究人类活动强烈干扰区景观格局变化对泥沙传输过程的影响,为控制土壤流失为目标的土地利用优化提供科学参考。[方法] 运用土壤侵蚀方程、泥沙连通指数等方法分析了页岩气开采区重庆市涪陵区城东片区页岩气开采前后（2010—2019年）土地利用格局的变化,及其泥沙连通性和泥沙输移的响应。[结果] ①研究区2010—2019年,耕地减少,建设用地及林草用地增加。②因土地利用格局变化导致的土壤侵蚀变化微弱,整个研究区土壤侵蚀量减小,从2010年的3.12减小到2019年2.78 t/（hm²·a）,整个区域的侵蚀策源地是旱耕地。③2010—2019年,整个研究区的连通性指数（IC）呈现减小趋势,从-0.46减小到-0.65,整个区域泥沙输移比减小,泥沙流失量由0.83 t/（hm²·a）减少到0.62 t/（hm²·a）。[结论] 土地利用变化除影响土壤侵蚀量外,还影响了泥沙连通性进而减小了土壤流失量。重庆市页岩气开采未造成区域土壤流失发生明显增大,阻断旱耕地的泥沙连通性仍是控制区域土壤流失的有效途径。     

宁夏土地利用碳排放强度时空变化与效应

[目的] 土地利用变化是影响碳排放和环境质量的重要驱动力之一。研究土地利用碳排放时空格局变化与效应,为制定低碳发展策略提供理论依据。[方法] 基于灰色理论和生态承载系数,利用1980—2020年宁夏回族自治区22个县区土地利用和能源消耗数据,分析了土地利用变化与碳排放强度变化及效应。[结果] ①碳排放变化量与土地利用变化之间具有密切的关联性。其中,建设用地与碳排放的关联度最大,为0.95。②1980—2020年宁夏土地利用类型碳排放量净增加了5.24×10⁷ t,增幅625.43%。建设用地面积以年均4.42%的速率增长,碳排放量增幅达2 385.85%;草地面积减少了2.95×10⁵ hm²,碳汇量减少了5.80×10⁴ t;林地对碳汇的贡献超过75%,且随林地面积的不断增大而增加。③1980—2020年宁夏土地利用碳排放强度以年均0.25 t/hm²的速率增大,中度及以上等级覆盖面积逐渐增大,在空间上形成沿黄城市碳排放强度高于中、南部的分布格局。④宁夏各县区碳排放生态承载系数空间差异明显,碳生态容量表现出北弱南强的分布格局。[结论] 1980—2020年宁夏土地利用碳排放强度逐渐增大,北部沿黄河各县区碳生态容量逐渐减小,中南部县区碳生态容量增大,但减排压力较大。建议优化建设用地空间格局,增加混交林面积,增强森林碳汇能力。     

东北地区土地利用转换及其生态效应分析

基于1990、1995、2000年3期Landsat TM影像数据，在遥感与GIS支持下分析了东北地区1990～2000年土地利用转换特征与格局，以及耕地内部水田与旱地转换态势和成因。研究表明：农业土地利用内部及其非农化转换趋势明显。耕地、草地年均减少4.99×10⁴和1.40×10⁴ hm²，水域、林地、建设用地年均增加2.39×10⁴、1.93×10⁴和1.44×10⁴ hm²；不同时期的土地利用类型转换差异较大，以1990～1995年间变化为主，耕地、林地和建设用地变化量分别占总变化量的93.5%、85.8%和75.8%。耕地内部水田和旱地的转换频繁，主要是政策调控和市场调节综合作用下实施农田改造工程的结果。退耕还林草与林草地开垦的逆向发展，以及水田与旱地频繁的转换过程，已带来土地退化、水资源浪费和环境恶化等严重负面效应。     

基于地形梯度的高山峡谷区土地利用时空格局及功能分区

[目的] 分析高山峡谷区土地利用情况及其地形梯度分布格局，并进行功能分区，为类似区域土地资源的可持续利用提供参考。[方法] 以云南省泸水市为例，采用地形位指数和分布指数系统分析高山峡谷区土地利用在地形梯度上的分布变化特征。[结果] ①泸水市土地利用具有显著的优势分布特征，2000-2018年，林地作为主导地类，其比例从77.50%增长至84.49%。建设用地也快速增长，由2 804.49 hm²增加到4 785.65 hm²。未利用地、耕地、草地逐渐向林地转变，面积分别减少了14 368.38，5 171.68和4 049.54 hm²，水域面积稳定在900 hm²左右。②泸水市土地利用格局在地形梯度上的层级差异十分显著，林地在整个地形梯度上具有统治地位，水域、建设用地、耕地广泛分布于中、低地形位，草地的优势区间位于坡度高但高程较低的中地形位，未利用地则在高地形位占据主导优势。③基于地形分异规律，泸水市可分为4大功能区：河谷集约发展区、陡坡综合治理区、中高山生态提升区、山顶生态封禁区。[结论] 高山峡谷区在地形梯度上形成了多层级独特的土地利用分布格局，具有分区发展的潜力，不同分区对应着不同的土地利用发展策略。     

1990—2020年淮河生态经济带耕地资源分布变化特征与驱动机制

探索淮河生态经济带耕地资源分布变化特征，可为保护耕地、保障国家粮食安全提供规划和决策依据。基于1990—2020年遥感影像数据，利用空间探索、统计分析等方法，揭示该区域耕地资源在过去30年的时空分布变化及其驱动机制，并进一步对2030年土地利用进行情景预测。结果表明：1）淮河生态经济带土地利用结构以耕地为主，平均占比为68.70%；近30年来研究区耕地面积剧烈缩减8.63×10⁵ hm²，年均减少2.88×10⁴ hm²，其中旱地减少占耕地总减少量的82%；耕地的流失主要在于建设用地的侵占。2）耕地资源具有明显的集聚特征，以淮河为分界线集聚分布，呈现“东南水田、西北旱地”的典型分布特征。3）耕地资源分布变化的主导驱动因子包括农业机械化水平、粮食产量、人口等社会驱动力；生态驱动力各要素对耕地资源变化的驱动力则相对较为稳定。4）自然发展情景下，2030年耕地面积持续减少1.10×10⁵ hm²，在积极的耕地保护情景下，耕地面积将显著增加5.29×10⁵ hm²；采取耕地保护情景，鲁中南低山丘陵区以及桐柏—伏牛山通过开垦部分疏林地和低覆盖草地将其整治为耕地，东部沿海可将沿海水域合理建设为建设用地，中部区域可通过减少建设用地的碎片化，较大程度上使耕地资源的连片化，从而在一定程度上提高耕地的利用效率。研究对于优化淮河生态经济带耕地资源结构以及空间优化配置具有重要意义。     

西藏曲水-桑日地区1988-2009年土地利用景观格局演变研究

土地利用景观格局反映环境特征及社会经济发展模式,可为资源开发和环境保护提供参考。应用1988年、2000年和2009年遥感数据,通过遥感信息提取、景观格局指标和转移矩阵计算,研究西藏曲水—桑日地区土地利用时空演变特征。结果表明:1988—2009年,研究区土地利用时空演变显著,各地类均发生转移,转移面积约占总面积的6%,灌木林、滩地、沙地和草地变化较大;耕地和沙地面积先增后降,建筑用地和工矿用地持续增长,高山湖泊面积总体减少;平均斑块面积增加,斑块密度减小,蔓延度先增后减,边缘密度、总边界长度和散布与并列指数先减后增;地类破碎度增加,有林地、建筑用地和工矿用地边缘密度增加;耕地、滩地、沙地和有林地平均斑块面积先增后减;滩地和湖泊散布与并列指数减小,工矿用地增大。该结果对土地资源保护具有重要意义。     

黄土丘陵区纸坊沟流域60年来土地利用格局变化研究

以黄土丘陵区纸坊沟流域为研究区,对其60年来的土地利用格局变化进行系统的分析研究,结果表明,土地利用格局变化与人类活动密切相关。农业用地的扩张,是导致林草植被破坏和土地利用格局变化的重要原因。从1938～1958年,坡耕地在土地利用格局中的优势度由低到高,而林草植被的优势度则降至最低点。之后,林草植被随着坡耕地的变化经历了缓慢变化期(1958～1973年)和较快增长期(1973年后)。其中1958年和1995年,是土地利用格局的质变点,也是生态环境变化的重要转折点。而景观形状复杂性变化的转折与景观基质基本一致;景观多样性指数1938年和1958年基本相近,1975年以后,多样性指数逐渐增大,至1995年达到最大值,之后有所降低;由一个利用类型支配(1938年和1958年)的土地利用格局逐渐演变为多个利用类型共同支配的土地利用格局。     

基于RS和GIS的县域土地利用变化特征分析

基于RS和GIS技术,结合土地利用变化指数模型定量分析了江西省新建县1991—2000年(分两个时段)的土地利用变化时空特征。结果表明,研究期间耕地面积减少2199.181hm2,林地面积增加1655.375hm2,建设用地面积增加1880.467hm2,未利用地减少1290.016hm2,草地和水域面积变化不大。6种土地利用类型中建设用地变化动态度最大,其次为未利用地,再次为林地和耕地,且研究区1991—2000年区域综合土地利用动态度为0.165%。土地利用程度综合指数1991年、1996年、2000年分别为243.687、244.084、244.868,呈上升趋势。土地利用空间动态度仍以建设用地为最大,其次为未利用地和草地,耕地最小。同时,研究得出了各土地利用类型在研究时段的“涨势”或“落势”状态。新建县1996—2000年区域土地利用变化空间动态度比1991—1996年有所下降,且土地利用变化逐渐由双向转移向单向不平衡转移转化。     

黄土丘陵小流域景观空间格局动态分析——以固原市上黄试区为例

 为黄土高原土地资源合理利用及区域可持续发展提供参考,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10年来景观多样性动态变化进行分析。结果显示:1995—2004年,该试区总斑块数增加了6个,斑块变化明显的主要表现为:坡耕地及天然草地斑块分别减少19个和12个,人工草地斑块及梯田分别增加15个和9个;平均斑块面积及平均斑块周长分别下降了0.14hm2和185.36m2;梯田、天然草地、疏林地、园地及居民点用地分维数,都有不同程度的下降,而坡耕地、人工草地、灌木林地及未利用地景观的分维数有所上升,水浇地、川台地、乔木林地、水域景观分维数保持不变;上黄试区景观异质性特征表现为:均匀度指数下降5.86,景观破碎度指数上升0.002,人为干扰度增加1.95,景观类型多样性指数下降0.25,优势度指数上升0.25。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,人类活动的干预,是驱动该试区景观空间格局变化的主要驱动因素。     

张家界市景观格局时空演变及未来情景模拟

[目的] 分析湖南省张家界市2000—2020年及2030年土地利用及景观格局演变特征,提出张家界市未来发展的优化策略,为张家界市国土空间规划和生态旅游发展提供参考。[方法] 基于2000—2020年5期土地利用数据,运用ArcGIS空间分析、Fragstats景观格局指数等方法,分析了2000—2020年张家界市土地利用及景观格局时空变化,并利用GeoSOS-FLUS土地利用模拟等软件对张家界市2030年土地利用变化及景观格局进行预测。[结果] 2000—2020年张家界市土地利用变化主要表现为草地面积的大幅减少和建设用地的显著增加;2000—2020年张家界市景观格局发生了较明显的改变,景观的整体异质性和破碎化先增加后降低,斑块形状趋于规则,景观类型分布较均匀,景观聚集程度逐渐趋于稳定状态;预测结果显示,2030年张家界市土地利用主要表现为建设用地的集中扩张和草地的持续减少,其景观破碎化和异质性呈加剧态势,优势景观的最大斑块面积增加,景观形状变得更加不规则,景观有进一步分散趋势。[结论] 运用GeoSOS-FLUS模型模拟未来土地利用状况具有较高的可信度,未来张家界市应以保护、优化景观格局为主,加强优良生态系统管控。构建自然保护地体系,加强生态廊道建设,完善生态系统完整性和景观连通性。保持林地优势景观,优化建设用地布局,降低林地和建设用地的破碎化程度,保护草地生态系统的完整性。     

基于土地利用/覆盖的干旱绿洲区植被覆盖度变化--以新疆生产建设兵团第八师为例

为了探讨西北干旱绿洲区土地利用/覆盖类型景观格局特征,以及不同土地利用/覆盖类型植被覆盖度变化,本文以干旱典型绿洲区新疆生产建设兵团第八师为研究区,选取2000年、2005年的Landsat TM和2010年环境一号星CCD遥感影像数据,采用室内解译与野外核查相结合,运用RS和GIS技术分析了该区域的土地利用/覆盖和景观格局变化特征,并基于土地利用/覆盖类型选取3年的MODIS数据进行了植被覆盖度变化分析。结果表明:1)该研究区主要以耕地、草地和灌丛为主,占总面积的88.9%。在自然因素和人为因素的综合作用下,干旱绿洲区土地利用/覆盖类型发生明显变化,草地和灌丛呈减少趋势,面积分别由2000年的2 603.2 km2和1 166.2 km2减少至2010年的1 677.3 km2和933.8 km2;耕地和城镇逐步增加,面积分别由2000年的2 892.8 km2和209.2 km2增加至2010年的4 038.3 km2和259.1 km2;耕地主要由草地和灌丛转化而来,城镇主要由耕地转化而来,土地利用变化整体处于不平衡发展趋势。2)研究区景观特征趋于简单,土地利用变化改变了该区域景观格局,景观多样性、均匀度减少,优势度明显增大,破碎化程度降低,生物多样性也呈向单一方向转变的趋势。3)受气候等主要因素的影响,2000—2010年植被覆盖度呈先降低后逐步升高的趋势,不同土地利用/覆盖类型植被覆盖度表现为林地耕地草地灌丛荒漠,林地、灌丛、草地和耕地植被覆盖度分别增加6.7%、38.2%、15.6%和12.3%;较高和高等级植被覆盖面积增加,中、较低和低等级植被覆盖度面积减少。4)温度一定的条件下,降雨量是影响干旱绿洲区植被覆盖变化的关键因素。该研究结果可为新疆生产建设兵团生态环境保护管理以及合理规划生产模式提供科学的参考依据。     

基于土地利用格局变化的生态风险与固碳功能评价——以河北省黄骅市为例

土地利用格局的变化会引起区域生态风险和固碳功能的变化。本文以河北省黄骅市为例,以1995年、2005年和2015年遥感影像为基础数据,基于土地利用格局变化构建生态风险指数,利用In VEST模型分析碳储量服务变化,并对二者进行相关性分析,以期为土地资源的合理利用提供科学依据。结果表明:1)1995—2015年,黄骅市主要土地利用类型为耕地、盐碱地和建设用地,对比2015年和1995年的结果发现,耕地、草地和建设用地破碎度和分离度增加,园地和盐碱地分离度和破碎度降低;园地和盐碱地损失度指数降低,而其他土地利用类型损失度指数增加。2)1995年、2005年和2015年黄骅市生态风险总和分别为12.58、10.32和11.10,生态风险区以较低风险区和高风险区为主,较低风险区面积逐渐增加且向南部集中,高风险区面积逐渐减少且向中部和东部海岸带集中。3)In VEST模拟结果表明,研究期间黄骅市碳储量呈现先上升后下降的趋势,1995年、2005年和2015年黄骅市的碳储量分别为2 387.05万t、2 491.51万t和2 028.86万t,3年的碳密度分别为107.63 t·hm~(-2)、112.34 t·hm~(-2)和93.16 t·hm~(-2),各土地利用类型碳储量的变化情况与各自面积的变化情况有较高的一致性。4)生态风险变化与碳储量服务变化的相关性分析结果表明,1995—2005年和2005—2015年二者相关性的决定系数分别为0.69和0.72(P0.01),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。基于土地利用格局变化对黄骅市生态风险和碳储量进行评价,对于其实现土地资源可持续利用和区域生态环境改善具有重要意义。     

漓江流域土地利用变化分析及预测

以1993年、1999年、2006年和2010年四期Landsat遥感数据为基础,应用混合分类法对研究区主要景观类型进行分类,并通过土地利用转移矩阵及四种常用景观指数分析了漓江流域近20 a来的土地利用变化特征。针对研究区近20 a的土地利用变化情况,应用CLUE-S预测模型对漓江流域2020年的土地利用变化情况进行预测。结果表明:漓江流域土地利用在近20 a间发生了较大变化,具有重要生态功能的林地面积退化明显,建设用地与耕地所占比重不断增加。通过对四期TM数据进行景观分析,发现研究区内景观优势度减小,破碎度增加,由此认为研究区内生态环境正在逐步退化,这主要与漓江流域水源林地遭到不断砍伐以及人类经济活动有关。基于历史土地利用数据用CLUE-S模型对漓江流域2020年土地利用格局进行模拟,发现林地面积继续减少,建设用地面积持续增加。该模拟结果可为漓江流域经济发展、土地规划及生态保护提供参考依据。