退耕还林工程建设对吴起县土地利用/覆被变化及其土壤侵蚀的影响

为研究退耕还林工程建设对吴起县土地利用/覆被变化及其土壤侵蚀的影响,基于3S技术与RUSLE土壤侵蚀模型,分析评价了该县退耕还林前后土地利用/覆被、土壤侵蚀的时空变化。结果表明:吴起县实施退耕还林后10 a来,各种土地利用类型之间发生了较为复杂的转化,耕地面积比退耕前减少66.51%,林地面积比退耕前增加了212.61%;水土流失控制效果明显,全县平均土壤侵蚀模数由退耕还林前的9 779 t/（km²·a）减少为退耕还林后的5 285 t/（km²·a）,减少了45.96%,退耕还林后全县每年可减少土壤侵蚀量约1 704万t;土壤侵蚀与土地利用类型关系密切,未利用地的侵蚀最严重,其平均土壤侵蚀模数为19 513 t/（km²·a）,为林地土壤侵蚀模数平均值856 t/（km²·a）的22.79倍;研究结果将对该区域水土流失控制及其土地资源的合理利用提供参考依据。     

黄土区退耕背景下土地利用/覆被格局现状调查研究——以安塞县马家沟流域为例

黄土高原生态恶劣,水土流失严重,土地不合理利用及覆被较差是根本症结所在.退耕还林是改善黄土高原生态环境建设的重要措施.以安塞县马家沟流域为例,通过遥感与实地调查相结合的方法,获取2008年土地利用数据,对退耕后的土地利用格局现状进行分析.结果表明:2008年农、林、草地面积占流域总面积的91.6%.以草地类用地面积最广,占流域总面积的56.77%,其次为林地、农耕地,分别为19.6%和15.25%.流域上、中游梁峁顶及坡地绝大多数退耕成为未成林造林地,但仍保留有一定数量坡耕地.农耕地中的梯田面积占44.8%,坡耕地占42.4%,川坝地、川台地等占12.9%,各土地利用/覆被类型在流域上中下游分布集中程度不同.上游的土地利用/覆被状况与全流域分布格局相似.流域中农业用地类和园地相对集中分布在中游,而流域中的林地相对地集中分布在下游.中游发育的平缓地形地貌有益于发展农业耕作和园地种植.而下游村庄的行政隶属关系,使土地利用方向受城镇生态服务功能区划影响,因而林地异常集中.     

2000-2015年四川省南充市土地利用/覆被变化及其驱动因素

[目的]对四川省南充市15 a间土地利用/覆被的时空变化特征及其驱动因素进行分析,为南充市的生态环境建设与可持续发展提供科学依据。[方法]基于南充市2000,2010,2015年3期Landsat影像和QuickBird高精度遥感数据,计算2000—2015年土地利用/覆被转移矩阵和土地利用/覆被状况指数。[结果]①近15 a来,南充市的土地利用/覆被类型以耕地和林地为主,约占研究区面积的80%,但各土地利用/覆被类型间都有不同程度的相互转换。②研究期内,林地面积增加1006.2 km~2,主要由耕地和草地转化而来;建设用地面积增加965.4 km~2,多由水体和耕地转化而来,而耕地、草地和水体面积分别减少了1 549.8,307.9,90.4 km~2。③近15 a来,南充市土地利用/覆被状况指数变化表明,林地和建设用地呈转好趋势(土地利用/覆被状况变化率为正值),耕地呈转差趋势(土地利用/覆被状况变化率为负值)。[结论] 2000—2015年南充市土地利用/覆被变化明显,其中,地形、人口、城市化水平和退耕还林工程等是造成南充市土地利用/覆被变化的主要驱动因素。     

多源土地覆被产品在长三角地区的一致性分析与精度评价

土地覆被数据是全球环境问题,人类活动对生态系统影响评估等相关研究的重要数据源。近年来国内外生产了众多全球尺度或国家尺度上的土地覆被数据集,这些数据集在应用于特定区域研究时精度的可靠性以及多源数据集间的一致性对数据集的选择有着重要意义。该研究以长三角为研究区域,采用混淆矩阵、构成相似性分析和空间一致性分析等方法,对CCI_LC、FROM-GLC、GLC_FCS30、GLCNMO、GlobeLand30和CGLS_LC6种土地覆被数据集进行了基本精度验证及一致性分析,并探讨了面向不同用户需求的土地覆被数据产品的适用性。结果表明:CCI_LC、FROM-GLC、GLC_FCS30、GLCNMO、GlobeLand30和CGLS_LC在长三角地区的总体精度分别为76.89%、78.42%、84.67%、74.26%、80.61%和85.43%;产品间土地覆被类型面积估算的相关系数均大于0.9;FROM-GLC、GLC_FCS30和GlobeLand30三套产品对长三角地区65.51%的土地分类有完全一致性,产品间一致性分别为72.23%、77.99%和76.41%。6种产品对于广泛分布且占研究区大部分面积的耕地、林地、水体和建设用地具有较好的分类精度,湿地、裸地、灌丛和草地分类结果较弱,需要辅助其他数据产品使用。结合地形地貌分析来看,长三角地区土地覆被分类精度整体受地形起伏影响较小,但丘陵密布的浙江省的部分区域受地形影响出现了分类不稳定的情况。从城市发展的角度看,长三角地区土地覆被分类精度受到城市经济发展活跃程度影响。面向用户应用需求来看,耕地类型上CGLS_LC数据具有最优表现,林地和建设用地类别上GLC_FCS30和CGLS_LC具有相近的优秀表现,而水体类别则是FROM-GLC数据更具有优势。     

多源土地利用/覆被产品在黄土高原应用和精度评估

为准确掌握黄土高原土地利用/覆被的时空格局,基于6种不同来源的土地利用/覆盖数据产品,MCD12Q1,ESA-CCI-LC,GlobeLand30,GLASS,CAS-LUCC和ChinaCover,开展了黄土高原地区退耕还林(草)实施以来土地利用/地表覆被时空格局和转类特征的研究,对不同来源数据产品的精度进行了验证分析。结果表明：(1)分类特征和变化趋势上,MCD12Q1和GLASS产品与其他产品的差异最大,其次为ESA-CCI-LC产品,GlobeLand30,CAS-LUCC和ChinaCover产品的差异相对较小。(2)除MCD12Q1产品外,不同来源土地利用/覆被产品各类型面积随时间变化趋势基本一致。(3)空间转类上,GLASS产品与其他产品的差异最大,解译类型明显错误;其次为MCD12Q1产品,转林类和转草类也存在明显错误,退耕还林(草)特征表现不明显;ESA-CCI-LC和GlobeLand30在黄土丘陵沟壑区退耕还林(草)的转类特征表现不足;CAS-LUCC和ChinaCover退耕还林(草)特征明显。(4)抽样精度上,GlobeLand30,CAS-LUCC,Chin...     

福建省土地利用/覆被变化对区域生态环境影响研究

土地利用/覆被变化对区域生态环境的影响已成为国际土地科学研究中最为活跃的前沿领域之一,也是相关领域研究的重点。从气候、生物多样性、土地退化等几个方面分析了福建省土地利用/覆被变化对陆域生态环境的影响,土地利用变化对湿地的影响。结果表明:土地利用通过改变土地覆被将从正反两面影响区域的生物多样性;土地利用/覆被变化主要通过改变地表反射率和大气中气体含量影响气候质量;不同的土地利用类型和土地覆被程度引起土壤侵蚀的程度不同,土壤侵蚀过程加速了土壤养分的流失与土壤退化。     

黄土高原流域土地利用/覆被动态演变及驱动力分析

该文采用土地资源数量变化模型和土地利用/覆被状态指数,研究了甘肃天水罗玉沟流域近20多年来土地利用/覆被的演变及驱动机制。研究结果表明：1986－2004年间,流域内坡耕地急剧减少、梯田迅速增加,林地和果园面积稳步提升。从土地利用类型转移变化看,梯田的转入速度略小于转出速度,为双向高速转换下的平衡状态;而灌木林转入速度小于转出速度,有规模减少的趋势。该地区土地利用类型在前期（1986－1995年）变化程度比后期（1995－2004年）更为剧烈。除特殊的地形地貌和气候因素外,政策、人口增长和经济发展等因素共同驱动土地利用类型的演变,特别实施天然林保护工程和退耕还林工程后,该地区土地利用状况有所好转。     

东江流域2001-2013年土地利用/覆被类型变化的时空特征及成因

[目的]区分人类活动和自然环境变化对东江流域土地利用/覆被类型变化的贡献率,为优化流域土地利用方式、保护流域生态环境和支持粤港澳大湾区建设提供有益的信息和科技支撑。[方法]基于时间序列的遥感影像土地利用/覆被类型栅格数据,结合区域经济发展、土地利用评价指标体系和灰色关联分析,量化东江流域2001-2013年间土地利用/覆被类型变化的时空特征和成因。[结果]①随着时间推移,东江流域土地利用/覆被类型格局由常绿阔叶林、草地和耕地共同主导型转变为常绿阔叶林主导型;②研究期内不同土地利用/覆被类型变化差异明显,灌丛、混合林、常绿阔叶林和草地变化剧烈且相互之间转化频繁,水域、耕地和城镇用地面积变化相对平缓;③非城镇用地转化空间差异显著,耕地的转化程度表现为：下游 > 上游 > 中游;④人口增加、城市建设、技术革新和经济增长是推动东江流域土地利用/覆被类型发生变化的主要原因。[结论]总体来说,最近10 a多东江流域的土地利用/覆被类型变化有利于流域生态环境和水资源的保护,进而有助于粤港澳大湾区的建设。     

基于GIS的流域土地利用/土地覆被分形特征

该文以西安市沪灞河流域为例,结合遥感数据成图与GIS空间分析建模,开发了流域土地利用/土地覆被斑块形状分维数、空间结构盒维数、空间分布信息维数与区域形态半径维数的计算脚本,并对各种分形维数的特征与意义进行了研究.结果表明:土地利用/土地覆被斑块形状分维数、空间结构盒维数、空间分布信息维数与区域形态半径维数是几种性质不同功能各异的分形维数,四者能够表征土地利用/土地覆被在斑块水平、斑块类型水平以及景观水平3个层次的分形特征;斑块形状分维数体现了不同地类斑块形状的复杂程度及其所受人类活动干扰的强度;空间结构盒维数反映了不同地类空间结构的复杂程度和不规则程度;空间分布信息维数反映了不同地类斑块空间分布的均衡程度;形态半径维数反映了不同地类区域形态针对某一中心点的聚散特征.     

土地利用/土地覆被对人地系统的影响分析--以河南省巩义市3个不同类型村为例

运用盒子计数法分别计算了河南省巩义市吴沟村、滹沱村、孝南村三个不同类型村域各土地利用/土地覆被及村域所有土地类型的盒子数,通过建立相应的回归模型,求出调研村域各土地类型空间分布的分维值,并讨论了其分形性质。通过各土地类型分维值与村域人地关系系统熵值的相关分析,得出土地利用/土地覆被对人地系统具有较显著的影响。研究结果表明,吴沟村、滹沱村、孝南村土地类型总体分维值依次增大,分别为1.731 7,1.821 4,1.844 8。一般情况下,随着村域社会经济发展水平的提高,人类改造自然的能力得到显著增强,土地覆被的破碎化程度也在逐渐加大。村域人地系统的稳定程度与村域土地利用/土地覆被的不规则性、破碎化程度呈负相关关系;与村域中自然系统的土地利用类型呈现多样化的特征;与村域中人工系统的土地利用类型呈高度负相关。     

黄土高原典型区退耕还林还草工程实施效果实证分析

为缓解黄土高原地区水土流失、土地退化等生态环境问题,中国自1999年开始在该地区实施退耕还林还草等生态保育工程。选取甘肃省会宁县为研究区,基于农户问卷调查、统计资料及相关政府报告,应用统计学软件SPSS和满意度指数分析法,对典型区退耕还林还草工程实施前后土地利用、种植养殖结构、农户经济收入的变化进行了研究,并调查了农牧民对退耕还林还草工程影响的满意度,旨在评估退耕还林还草工程实施对黄土高原典型区农户生产生活的影响。结果显示,退耕还林还草工程对会宁县的土地利用结构具有重要影响,有4.48%的耕地转换成草地和林地,退耕还林还草工程取得了较好效果。但与此同时,农户问卷调查显示,有0.08 hm2·户-1大于25°坡耕地未实施退耕,表明工程实施需要加强监督并及时巩固退耕成果。工程实施后,会宁县谷物、薯类、豆类和油料作物的种植面积和单位面积产量都有一定增长,产量提高的主要原因是耕地的投入和耕作集约化程度有所提高。由于耕地面积减少,为提高土地利用效率,会宁县政府通过重点发展地膜玉米产业调整种植业结构,玉米种植面积增加近3倍。过去10多年间,会宁县还修建了大量梯田,这也有利于提高单位土地面积产出。另外,退耕还林工程实施后,会宁县家畜养殖数量有一定增长,但由于自然环境限制和饲草来源不足等原因,养殖规模维持在较低水平。由于连年旱灾导致种植业风险增大,农户环保意识增强,打工收入高等原因,较多农户选择外出打工,使打工收入成为最重要的收入来源,占总收入的62.69%。农户对退耕还林还草工程实施的9个方面较为满意,但在就业和收入方面满意度较低,满意度分别为-0.1和-0.2。本研究结果可为黄土高原典型区退耕还林还草工程进一步实施和生态系统可持续管理决策提供参考。     

退耕还林还草背景下黄土高原粮食生产系统可持续性的时空演变

粮食生产系统的可持续性事关国家粮食安全目标的实现，探究退耕还林还草背景下粮食生产系统的可持续性对准确评估生态安全和粮食安全之间的关系具有重要意义。基于2000、2010和2018年黄土高原县域粮食生产相关数据，构建粮食生产系统可持续性综合测度指标体系，对黄土高原粮食生产系统的可持续性进行综合分析；通过分析典型生态修复工程"退耕还林还草"，阐明退耕对粮食生产系统可持续性的影响。结果表明：1）2018年黄土高原粮食生产系统的可持续性高于2000年，系统的可持续性在逐步增强；粮食生产系统可持续性由自然资源供给为主导，转变到以社会经济可持续发展为主导的阶段。2）2000-2010、2010-2018年间黄土高原粮食生产系统可持续性增长率分别达到31.03%和28.81%，因此，2000-2010年间是粮食生产系统可持续性大幅提升阶段。3）退耕背景下虽然耕地大幅减少（-33.48%），但平均海拔和坡度也呈下降趋势（分别下降了20.3 m和0.88°），土壤侵蚀模数由16.14 t/(hm2·a)降至9.34 t/(hm2·a)，产水量和粮食生产潜力则年均增长5.09 mm/(km2·a)、53.75 kg/hm2。4）退耕背景下粮食生产系统的可持续性显著提升，工程的实施对六个分区粮食生产系统的可持续性都呈正向的促进作用；其中，土石山区粮食生产系统的可持续性指数由0.14增长至0.17，其受退耕的影响最大。退耕还林还草工程对易造成水土流失和土地沙化的生态脆弱地区实行退耕，虽减少了粮食生产的物质基础，但通过改变其空间分布格局，对耕地质量、耕地平均海拔和高度均产生影响，由此使得土壤侵蚀模数下降、水源涵养能力提高，有效地改善了生态环境，显著提升了粮食生产系统的可持续性。整体而言，退耕还林还草提升了粮食生产系统的可持续性，生态安全对粮食安全存在着正向的促进作用。     

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。     

陕北黄土高原土地利用/覆盖变化及生态效应评价

基于1997年和2006年两期遥感影像获得陕北黄土高原地区土地利用变化数据,结合 RS和GIS技术,对陕北黄土高原土地利用/覆盖变化特征进行了分析.并采用生态服务价值的方法对陕北黄土高原土地利用变化的生态效应进行了综合评价.结果表明,1997-2006年,陕北黄土高原利用类型发生了显著变化,该区50.37%的耕地转换成为林地和草地,总体生态服务价值量显著增加7.67×106元,年增长率为0.2%,整体生态环境指数有所提高从0.145增长到0.157,土地利用/覆盖变化整体生态贡献指数变化明显,整体贡献指数为1.239,生态环境质量明显改善,表明退耕还林以来陕北黄土高原地区整体生态环境向着健康方向发展.     

黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程原理与设计技术

黄土高原实施退耕还林还草工程之后,凭借沟道土地整治工程的推进,实现了坡面与沟道协同治理、生态保护与农业生产协调发展的"双赢"目标。论文基于复杂流域系统的视角,探讨了黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程原理与设计技术,提出了沟道土地整治应以增良田、保生态、惠民生为主题,以景观协调、结构稳固、利用持续、功能高效为理念,强调山上退耕还林、山下治沟造地,治沟保生态、造地惠民生。制定了沟道土地整治分区、分类标准及技术要点,划定了修复整治型、配套完善型、开发补充型、综合治理型等4种工程建设类型,创建了"干-支-毛"分层防控、"渠-堤-坝"系统配套、"乔-灌-草"科学搭配的增强型沟道整治工程技术体系。这些原理与技术近3年来应用于延安治沟造地土地整治重大工程实践,取得了明显成效。为进一步发挥土地整治工程的综合效益,论文梳理提出了加快推进新型农村社区化与民居安置、城乡服务均等化与设施配套、现代农业产业化与基地建设、农村土地资产化与制度创新等4大配套工程建设及对策建议。     

EFFECTS OF LAND USE ON SOIL MOISTURE VARIATIONS IN A SEMI‐ARID CATCHMENT: IMPLICATIONS FOR LAND AND AGRICULTURAL WATER MANAGEMENT

Knowledge of the effects of land use on soil moisture variations is necessary to improve land and agricultural water management in the semi‐arid Chinese Loess Plateau. However, previous studies are insufficient to guide management practice in this area and improvement is needed to help with the development of the ‘Grain for Green’ programme. As part of the ‘Grain for Green’ programme, we examined the effects of five land uses (fallow, grassland, cropland, 3‐year and 8‐year jujube orchards) on soil water variations in a small catchment on the Loess Plateau. Soil moisture at 0–160 cm depth was monitored approximately weekly at 47 sites from 17 August to 19 October 2009 and from 4 April to 27 September 2010 using a portable time domain reflectometer. Results indicated that mean soil water profiles in different land uses varied with time, land use induced spatial variations of soil water but exerted negligible influence on soil water temporal patterns, and soil water content was of the greatest spatial variability with moderate means (approximately 20 per cent). Furthermore, the relationship between standard deviation and mean water content was dependent on soil depth, although it was negligibly affected by land use. Profile soil water for five land uses was different in various seasons, precipitation infiltration depth exhibited a positive correlation with precipitation, and the whole profile soil moisture (0–160 cm) was complemented following a 93·5‐mm rainfall event. The findings presented here provide helpful information for land and agricultural water management in this area. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于生态足迹模型的喀斯特高原山地生态系统健康评价研究

黄土高原土地不合理利用是土壤侵蚀和水土流失的根本原因。以安塞县马家沟流域为例,采用1990年第一次全国土地利用调查图件,经过实地考查,获取2008年土地利用数据,分析了近20a来流域土地利用的变化趋势及类型间的转化情况。结果表明,马家沟流域1990—2008年农耕地类面积呈显著减少趋势,变化面积占流域面积比例为11.88%,同时草地类面积也减少了1.58%。林地类面积呈显著增加趋势,增加面积比例为11.61%,园地、居民地及工矿用地类面积也增加了1.73%和0.01%。流域农林草结构由1990年的3∶1∶6变为2008年的2∶2∶6。变化流向以草地变为林地,坡耕地类变为草地,坡耕地类变为林地,农耕地变为园地为主要特征。近20a间变化速率最快的地类主要是林地类、园地类和农耕地类,分别是8.06%,2.41%,-2.43%。近20a来流域林地类面积虽有增加,但人工生态系统的特征十分突出,良好自然生态系统的稳定性和持续性比较欠缺。1999年以来国家退耕还林还草政策的实施,以及农民经营方式的转变是林地和园地面积增加的主要原因。     

黄土高原退耕还林工程对生态环境的影响及对策建议

基于西北地区水土流失和生态环境问题日益严重,为了再造一个山川秀美的西北地区,1999年我国实施了浩大的退耕还林工程。文章分析了黄土高原自新石器时代以来气候变迁和农耕文明前后人类活动对生态环境的影响,造成气候和植被带的南移以及农业和畜牧业发展带来的破坏,指出退耕还林工程实施以来对植被恢复、土地资源的合理利用和区域气候改善都起到了显著的成效,但仍存在水资源需求增加,承载力不足、耕地面积减少,短期内粮食产量下降、政策可持续性等问题,提出因地制宜,选择合适树种,利用节水措施以缓解水资源问题,基于生态、经济、社会价值最大化进一步优化土地配置,从工程后续的管理和维护上入手,提供合理的经济补偿,巩固已有的成果等建议,为以后更好推进退耕还林工程实施起到指导作用。     

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。