黄河三角洲自然保护区土地利用格局空间优化模拟

空间优化模型能够实现多管理目标下的土地利用格局空间优化,为管理者制定保护政策提供参考。该文以黄河三角洲自然保护区为研究区域,基于保护区的多目标管理需求,设计了3种用于协调丹顶鹤生境保护和社区可持续发展的情景模式,并采用土地利用空间优化(land use pattern optimization,LUPO)模型,模拟实现了不同情景模式下的保护区土地利用格局空间优化配置。模拟结果表明:情景A通过将光滩和芦苇滩等转为丹顶鹤喜好的翅碱蓬滩涂和柽柳-翅碱蓬滩涂,实现使丹顶鹤适宜生境面积增加30%的生态效益目标,但年经济收益增幅仅为11%;情景B通过将农田、芦苇滩和光滩等转为年经济效益更高的虾池,使区域年经济效益增长54%,但丹顶鹤适宜生境面积变化较小,生境更为破碎化;情景C通过将光滩等转为翅碱蓬滩涂,将农田等转为虾池,分别使丹顶鹤适宜生境面积增加24%和区域年经济效益增长41.3%,是一种双赢方案。研究结果表明,该模型可用于保护区土地利用格局空间优化,协调物种保护和经济发展之间的平衡关系,但需对模型结构和参数进一步优化设计。     

黄河三角洲新生湿地土地利用/土地覆被演化研究

根据1986年、1996年和2001年土地覆被数据,运用ARC/INFO软件,研究了近代黄河三角洲的土地覆被演化状况。结果表明:在各覆被类型中耕地面积最大,就耕地变动而言,1986～1996年间耕地的减少明显多于其开垦面积,而1996～2001年间两者面积相当,基本上维持了耕地的动态平衡;1986～1996年间盐生植被的顺向演替与逆向演替面积相当,海域造陆速度明显高于蚀退,而1996～2001年间,顺向演替的面积超过逆向演替,造陆速度明显减缓,蚀退面积超过造陆面积,呈现陆地萎缩的趋势;15年间建设用地迅速增加,1996～2001年间比1986～1996年间增长速度更快,使建设用地面积由1986年的第6位,上升为1996年的第3位,到2001年仅次于耕地处于第2位。     

黄土高原潜在自然植被空间格局及其生境适宜性

植被生态系统的恢复越来越多地受到全球各界关注,潜在自然植被(potential natural vegetation, PNV)和生境适宜性概念应纳入植被规划,作为植被恢复的参考依据。基于高空间分辨率气候数据,使用动态植被模型(LPJ-GUESS),揭示黄土高原2001—2020年PNV空间格局及其生境适宜性的动态演变,并界定了植被优先恢复区。结果表明:黄土高原的PNV以草地和森林为主,潜在草地主要集中在北部、西北部地区(约占73.23%),潜在森林主要分布在南部地区(约占26.16%),极少的裸地主要分布在西部高海拔山区;在潜在森林中,温带落叶阔叶林、寒温性常绿针叶林、温带常绿针叶林占比分别为22.28%,3.88%,0.01%;随着气候变化的推进,潜在森林面积有所下降,而潜在草地面积有些许增加。PNV的生境适宜性呈现西北低、南部及东南高的分布,其中,分布在黄土高原南部平原地带的潜在温带落叶阔叶林其生境适宜性较高,而分布在北部及东北部的潜在草地其生境适宜性较低;并且,对于每种PNV类型,其最高生境适宜性所占据的地理空间及优先恢复区有较大差异。研究结果可为黄土高原植被恢复重建提供科学依据。     

甘肃省虚拟耕地价值及隐性补偿流失

[目的]探究甘肃省市域虚拟耕地价值量与隐性补偿流失的空间特征,为明确甘肃省各州市农用地征地补偿标准的合理性及隐性补偿流失现状提供科学依据。[方法]运用收益还原法、替代法、ArcGIS 10自然断点法等方法,对2012年甘肃省市域的虚拟耕地价值与征地隐性补偿流失率进行核算和空间分析。[结果](1)甘肃省虚拟耕地单位价值总量以低值和中值区为主,低值区市域比重为35.71%,中值区为42.86%。(2)甘肃省隐性补偿流失率以高值区为主,高值区市域比重达到50.00%。(3)虚拟耕地单位价值总量与隐性补偿流失率低值区交叠率达到66.67%,中值区为33.33%,高值区为42.86%。值区交叠率较高,空间相关性分布较强。(4)产能、资源与生态虚拟耕地单位价值市域比重以低值和高值区为主,低值区分别占42.86%,35.71%和42.86%;高值区分别为35.71%,28.57%和42.86%。[结论]甘肃省虚拟耕地单位价值总量供给能力不足,隐性补偿流失率较高,产能、资源与生态虚拟耕地单位价值整体呈现西高东低的分布格局。     

基于熵权物元模型的黄芩适宜生境区划

[目的]黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)是中国3级野生保护药材物种。利用生境适宜性评价模型对黄芩的适宜生境进行区划,并计算各适宜生境面积,为保护和实现黄芩资源的可持续利用提供科学依据。[方法]利用熵权物元模型,建立黄芩标志性药用成分黄芩苷(C21H18O11)含量与15个环境评价因子之间的模糊隶属函数,采用熵值法确定各评价因子权重,结合GIS空间分析模拟中国黄芩生境适宜区地理空间分布。[结果]中国黄芩不适宜生境、低适宜生境、中适宜生境和高适宜生境的面积分别为5.07×106,1.65×106,1.88×106和1.00×106 km2,其中高适宜生境主要集中在秦岭—淮河一线以北,以河南、山东、辽宁、陕西中南部、河北、吉林、黑龙江南部、山西南部等地区为显著代表,此外云南、安徽等省也有少量分布,与实际分布范围极为吻合。[结论]评价因子中平均日较差、降水季节性变化、最湿月降水量以及坡向基本控制了黄芩的地理空间分布。     

黄河三角洲土地利用/覆盖格局与演化分析

利用1984，1986，1991，1996年和2001年的多源遥感数据，结合GIS空间数据和野外考察资料等，对1984年东营市建市17年来黄河三角洲土地利用／覆盖格局和动态演变规律进行分析。1984年以来，黄河三角洲陆地面积总体上在不断增加。土地利用／覆盖类型以旱地和未利用地为主，旱地的面积有较大的减少，而未利用地的面积变化不大，略有增加。在各个不同的时段内，土地利用／覆盖变化的面积都占1／3左右。在土地利用／覆盖变化类型中，未利用地与耕地之间的双向转换非常频繁，是最重要的两种变化类型，由于次生盐渍化的原因，耕地退化为未利用地在1986年后都占据首位；未利用地与灌草地、灌草地与耕地之间相互转化所占比例也较大。     

科尔沁沙地林地适宜性评价——以科尔沁左翼后旗为例

研究基于2009年遥感影像数据和反映该研究区自然、社会、经济方面的资料,通过3S技术、数学统计方法及文献资料法,并多次叠加与对比分析,得到研究区林地适宜性评价结果,并进一步将林地适宜性评价结果与2009年林业现状进行对比分析。结果表明：高度适宜林地面积为287 233.56hm2,中度适宜林地所占面积比重最大,达484 501.09hm2,勉强适宜林地面积为307 407.94hm2,不适宜林地面积为10 523.10hm2。因此,今后还需要加大力度,调整林地利用结构的面积为295 436.20hm2。     

黄土区退耕背景下的土地利用适宜性评价——以安塞县马家沟流域为例

 采用坡度、土壤侵蚀强度和地貌部位等指标,对黄土丘陵区马家沟流域1990年和退耕后近10年的2008年的土地利用情况进行适宜性评价。结果表明:1)退耕还林作用影响下,1990—2008年间,流域中农用地减少了11.74%,林地增加了11.54%,园地增加了1.82%,主要发生在>15°陡坡地段;2)马家沟流域土地利用相对合理指数由1990年的0.64变为2008年的0.67;3)2008年农、林、草主要地类占流域面积分别为21.17%、19.57%和56.62%。农用地类型中,高适宜性地类(适宜性指数A>0.8)和中适宜性地类(0.5≤A≤0.8)面积分别为1.31%和21.27%,低适宜性地类(A0.7)、中(0.5≤A≤0.7)、低适宜性(A0.7)和中适宜性(0.4≤A≤0.7)地类面积分别占24.87%和75.13%。     

黄河流域下游城市群生境质量时空演变及其驱动因素

[目的] 对黄河流域下游城市群生境质量及其影响因素开展研究,为该地区生态环境保护和高质量发展提供参考。[方法] 基于2005—2020年土地利用数据并使用InVEST模型分析区域生境质量的演变特征,通过空间分析探索生境质量的集聚效应,采用地理探测器探索生境质量的影响因素。[结果] ①2005—2020年,黄河流域下游城市群生境质量水平整体较低,平均生境质量指数为0.402 2,呈先下降后上升的趋势。②空间自相关分析显示,生境质量在空间上高度相关且呈现出两极集聚特征,生境质量在中原城市群西部、北部及山东半岛城市群中部高—高集聚;在郑州市、青岛市等在城市群中经济发展突出的城市低—低集聚。③地理探测器探测结果显示,土地利用是影响黄河流域下游城市群生境质量的主要因子,不同因子间交互作用强于单个因子对生境质量的影响。[结论] 黄河流域下游城市群生境质量高值区要继续加强对生态环境保护的力度,生境质量低值区要严格控制土地开发强度,杜绝建设用地无序扩张,提高土地的利用效率。     

湖南省重点生态功能区生境质量时空变化及其预测

[目的] 对湖南省南岳重点生态功能区土地利用变化及生境质量开展研究,揭示人类活动导致的林地减少与生境质量之间的关系,为该地区生态保护与经济建设的协调发展提供理论支持。[方法] 基于2009,2012,2015,2018和2021年5期土地利用变更数据得到土地利用转移矩阵,借助InVEST模型和CA-Markov模型分析预测南岳重点生态功能区土地利用结构及生境质量时空分布特征,并运用双变量空间自相关分析方法探究林地与生境质量两者的相关性。[结果] ①2009—2021年研究区林地和耕地主要转出为建设用地;建设用地面积增加15.87%,其中45.37%,36.25%分别由林地和耕地转入。②2009—2021年该地区生境质量呈现出“先快后慢”的持续下降趋势和“西部高,东南低”的空间分布特征。③研究区林地与生境质量在空间分布上的正相关性逐渐增强,以林地和优等生境质量的高高聚集为主要表现类型。④南岳区2025年建设用地将增加4.36%,2030年建设用地面积将达到1 563.53 hm²;未来生境质量将缓慢下降。[结论] 生境质量变化与人类活动干扰导致的林地减少,建设用地扩张紧密联系,应加强对南岳重点生态功能区的资源与环境管控。     

基于土地利用变化的黄河三角洲生态服务价值损益分析

综合利用遥感和地理信息系统技术,对黄河三角洲1992－2005年间的土地利用变化进行解译判读,构建区域生态系统服务价值评价模型,对生态系统服务价值进行系统核算,量化土地利用变化对黄河三角洲生态系统服务价值的影响。结果表明：黄河三角洲区域生态系统服务价值在1992、1996、2001和2005年分别为48.75×108、49.75×108、58.18×108和 49.22×108元。滩涂地、灌草地和水域是生态系统服务价值构成中贡献最大的3种土地利用类型,占到总生态系统服务价值的80%以上。利用马尔柯夫过程对2010年的土地利用构成和生态系统服务价值进行预测,2010年区域生态系统服务价值将减少为47.77×108元。如果考虑海岸线蚀退的趋势,区域生态系统服务价值将会进一步减少。     

1986－2016年黄河三角洲地表水体变化及其驱动力分析

地表水体在黄河三角洲形成、生态系统演化及社会经济发展中发挥着极为重要的作用。该文以黄河三角洲地表水体为研究对象,采用轨迹分析法和Logistic回归模型,分析研究区30 a内地表水体演化特征及驱动机制。结果表明：1）1986-2016年间黄河三角洲地表水体面积增加1 161.53 km2,其中河流呈减少状态,面积减少33.49 km2。水库、坑塘和盐田养殖池分别增长84.88、63.82、1 046.33 km2,呈增加趋势。未利用地向盐田养殖池转换是面积变化最大的类型。2）Logistic 回归发现,地理区位因素是影响水库演化主要因素,距海岸线距离和乡镇距离是水库转入的主导驱动因子,距乡镇距离是水库转出主导驱动力。盐田养殖池的演化受到社会经济因素和区位因素综合影响。水产产量、人口密度差、距市中心距离、距黄河距离和国民生产总值是盐田养殖池转入的主要驱动力。距市中心距离成为盐田养殖池转出的主导因子。坑塘的转化受到区位因素和社会经济因素影响,距乡镇距离、人口密度差、距海岸线距离为主要驱动因子。     

利用马尔科夫过程预测黄河三角洲新生湿地土地利用/覆被格局的变化

在ARC/INFO的支持下,由黄河三角洲3个时期的遥感图像和地形图获得的土地利用／覆被类型数据,确定土地利用／覆被的初始状态矩阵和转移概率矩阵,据此用马尔柯夫链模型对近代黄河三角洲的土地利用／覆被格局的未来变化趋势进行了预测。χ2检验表明,模拟结果与实际情况基本吻合,因此用该模型预测未来土地利用／覆被格局的变化是可靠的。结果表明,黄河三角洲土地利用／覆被格局正处在一种变化状态,耕地、柽柳芦苇地、翅碱蓬獐茅地、滩涂面积逐年减少：而水域、芦苇地、林地、柽柳地、建设用地则逐年增加。到2020年水域将达到6．54％,芦苇地8．02％,林地1．41％,耕地35．20％,柽柳地0．21％,柽柳芦苇地8．10％,翅碱蓬獐茅地5．46％,滩涂4．23％,建设用地30．82％,这预示着近代黄河三角洲人为干扰仍然是土地利用／覆被格局变化的主要方面。根据模拟结果可调整各类土地利用／覆被格局,为宏观决策提供科学依据。     

黄河流域青海片土地利用景观空间格局分析

应用GIS,RS技术与景观格局分析软件FRAGSTATS研究了2001年黄河流域青海片土地利用和青海片内景观格局的空间分布,并根据构建的景观弹性度指数分析了研究区域的景观生态系统稳定性。结果表明,黄河流域青海片总体上以低覆盖和高中覆盖草地为主,景观不规则,较为复杂且不稳定,但无明显破碎化现象。片内黄河源头区域景观多样性和弹性度相对较低;片内黄河干流区域景观多样性、均匀度和景观弹性度相对较高。西宁市景观破碎度较高而景观弹性度较低,受人为干扰较强。     

黄河三角洲土地利用及景观格局的动态分析

以1978年,1987年和2002年3期卫星遥感影像数据为基础,结合野外实地调查,利用ArcGIS等图像处理软件,完成影像的解译。通过景观指数,对黄河三角洲地区土地利用的景观格局进行分析,探讨了相关的人类活动对土地利用的影响。结果发现,农田是黄河三角洲主要的土地利用形态,构成景观的基质;湿地在景观格局中占有重要地位;在自然和人为因素的共同驱动下,黄河三角洲土地利用格局变化主要表现为破碎度增加,景观结构的多样性水平提高,各种土地利用类型均衡性空间分布特点不断提高。     

黄河三角洲土壤肥力质量的时空演变——以垦利县为例

利用相关系数法确定土壤肥力质量评价指标的权重,采用综合指数法在ARCGIS中自动化评价土壤肥力质量,通过对1986和2003年土壤肥力质量的比较,探讨黄河三角洲土壤肥力质量变化规律。结果表明,2003年与1986比较,黄河三角洲土壤肥力质量54.22%的区域基本无变化,林草地和旱地下降,西部水浇地提高;土壤有机质41.14%的区域下降,耕地区基本不变或增加;土壤碱解N.46.96%区域基本无变化,西部的耕地地区和东南部林草地地区增加,而黄河两侧的旱地地区下降;土壤有效P在耕地地区增加,滩涂下降,盐荒地基本不变;土壤速效K除了林草地上增加外,一半以上(50.74%)有下降趋势;土壤盐分47.29%的区域下降,耕地地区基本不变,而沿黄两侧增加。     

Soil salinity development in the yellow river delta in relation to groundwater dynamics

The Yellow River Delta occupies an important position in the global ecosystem because of its valuable wetland habitat resources for migratory birds on the Eastern Pacific migration route. However, it has suffered from severe land degradation because of soil salinization. This paper assesses the distribution maps of saline soils during the past two decades, using field observations at three points in time using remote sensing images for the same periods, in combination with spatial models. Soil salinization appears to have expanded from the coastline to inland areas of the Yelow River Delta at a surprising speed during that period. The spatio‐temporal dynamics of the groundwater table and total dissolved solids (TDS) during the last 20 years were analyzed using maps based on Kriging interpolation. Kriging helped substantially to improve the accurateness of the predicted values of soil salt content, using a random subsample of the observation points as validation basis. Correlation analysis of the spatial data revealed that the distribution and evolution of saline soils are closely related to the dynamics of groundwater: the aggravation of soil salinization is associated with a rising groundwater table and increasing TDS. Insufficient recharge of the groundwater with fresh surface water due to reduced Yellow River discharge and subsequent seawater intrusion are therefore serious environmental problems in the Yellow River Delta ecosystem. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄河三角洲国土空间演变的时空分异特征与驱动力分析

科学有效掌握国土空间时空演变特征及其驱动机制是优化与构建国土空间保护开发格局的基本前提。该研究以黄河三角洲为例,围绕"过程-格局-驱动"的逻辑主线,基于2000、2010和2020年遥感数据构建国土空间分类体系,利用弦图可视化模型和地学信息图谱刻画国土空间演变过程,借助重心偏移模型和空间自相关分析法明晰国土空间演变的时空格局特征,通过地理探测器解析国土空间演变的驱动机制。结果表明:1)2000—2020年黄河三角洲国土空间规模与结构变化日益显著,不同类型之间发生着农业空间内部互换、生态空间与农业空间互换以及城镇空间向生态空间的转移过程。2)2000—2020年黄河三角洲不同类型国土空间重心偏移呈同向连续和异向迂回现象,沿海地区的HH集聚和LL集聚特征显著,并在不同时期表现为农业空间和城镇空间占用生态空间转向城镇空间反哺生态空间和农业空间的特点。3)2000—2020年黄河三角洲前后两个时期国土空间演变的驱动力存在差异,由早期的交通区位和经济发展水平为主控因子逐渐转向后期以政策制度环境为主导的驱动机制。积极开展黄河三角洲资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价,构建合理有序的国土空间保护开发秩序是实现该地区可持续发展的重要支撑。     

基于磁感式土壤表观电导率空间变异性的插值方法比较

针对目前黄河三角洲地区存在的土壤盐渍障碍问题，以该地区典型地块为研究对象，运用磁感大地电导率仪(EM38)，结合GIS与地统计学研究了不同样点密度下土壤表观电导率的空间变异特征，确定了最佳的空间插值模式，并采用偏差指数对各分布图层的空间相似性进行了评价。结果表明：不同样点密度下的土壤表观电导率均呈中等变异强度，并服从对数正态分布；各样点密度下的土壤表观电导率均表现为强空间相关性，其空间变异主要表现在小于10 m的田间尺度上，且对于预测精度，泛克立格>普通克立格>反距离权重>局部多项式。偏差指数法分析表明，各插值方法分布图的空间相似性均随样点密度的降低而下降；对于相同的样点密度减小比例下的空间信息保留度，泛克立格>普通克立格>反距离权重>局部多项式，采用泛克立格法可以在保证预测精度的基础上合理降低样点密度。该研究为黄河三角洲地区盐渍土地磁感式田间数据采集的合理密度确定以及优化空间插值模式选取提供了理论依据与技术参考。