基于InVEST模型的门头沟区生态系统土壤保持功能研究

人类不合理的土地资源开发所导致的土壤侵蚀成为山区生态系统关注的热点和焦点问题。选择生态涵养与土壤侵蚀并存的北京市纯山区门头沟区为研究区域,在分析2005—2013年门头沟区土地利用与土地覆被变化的时空差异的基础上,采用了InVEST模型对区内生态系统的土壤保持功能进行了定量分析和动态评估。研究表明:（1）2005—2013年,门头沟区耕地、林地和水域、未利用地面积减少,园地、草地、建设用地增加;耕地和园地变化显著,耕地主要转为园地、林地和建设用地;园地主要由耕地和林地转化而来。（2）2005—2013年,门头沟区土壤保持能力和保持量均呈增加趋势,单位面积土壤保持能力由87.41 t/（hm²·a）增加到113.56 t/（hm²·a）,土壤保持量增加了377.38万t,土壤侵蚀量减少了23.42万t;受土地利用与土地覆被变化、降雨侵蚀力以及植被覆盖度影响,西北、东北地区土壤保持功能增强,西南地区减弱,东部地区基本不变。（3）不同土地利用与土地覆被类型的土壤保持能力排序为:林地 > 草地 > 未利用地 > 建设用地 > 耕地 > 园地 > 水域;2005—2013年,不同土地利用/覆被类型的单位面积土壤保持能力均呈增加趋势;除耕地外,其他地类的土壤保持总量均呈增加趋势。     

基于土地利用的陕西省生态风险分析

土地利用变化对陆地生态系统产生了很大的影响。利用陕西省土地和社会经济环境资料,分析了土地利用变化趋势。采用层次分析法与综合指数法,建立了自然压力、社会环境压力、经济压力生态风险指标体系,估算了耕地、林地、牧草地、水域等土地利用结构生态风险以及综合风险。结果表明,绝对数量变化幅度最大的是耕地和林地,而且耕地生态风险最大,水域变化生态风险最小,不同土地利用类型生态风险指数大小顺序为：耕地〉林地〉居民点及工矿用地〉牧草地〉未利用地〉交通用地〉水利设施用地。土地生态压力风险中,以经济压力生态风险最大,其次是自然压力生态风险,社会环境压力生风险相对较小,土地生态综合风险呈增加趋势。生态风险变化与土地利用结构的不合理,人口增加,水资源量减少以及自然灾害增加密切相关。     

贵州省玉屏县土地利用格局时空变化对生态服务价值的影响

采用土地资源利用动态度等相关模型对玉屏县土地利用数据进行分析处理,引用中国陆地生态系统服务价值测算方法对玉屏县土地利用变化引起的生态系统服务价值变化进行测算。结果表明:1999—2013年期间林地、城镇村及工矿用地总体上呈增加趋势,园地、水域及水利设施用地有所减少,土地利用类型主要由园地、草地、水域及水利设施用地向交通运输用地、城镇村及工矿用地发展;1999—2013年间生态系统服务价值处于可持续发展状态,土地利用变化的生态效益显著,而生态系统服务价值主要是由耕地、林地、草地、水域及水利设施用地支撑。     

长江中游地区土地利用变化阶段划分和特征测度

[目的]基于经济社会发展转型视角,探究长江中游地区土地利用变化的总体特征、过程特征和轨迹特征。[方法]通过分析变化幅度、变化速度和地学信息图谱等特征。[结果](1)2000—2018年,长江中游地区经济社会发展可划分为“由初级产品生产阶段II期向工业化中期转型,城镇化缓慢发展与人口严重外流期”和“由工业化中期向工业化后期转型,城镇化稳步发展与人口持续回流期”2大阶段。(2)就变化总体特征而言,以耕地面积持续减少,水域和建设用地面积持续增加,林地、草地、湿地面积明显减少,未利用地面积保持相对稳定为主。(3)就变化过程特征而言,2000—2010年以耕地和林地相互转化,耕地向建设用地和水域转化,以及水域向湿地转化为主;2010—2018年以耕地和建设用地相互转化,林地向建设用地和耕地转化,以及湿地向水域转化为主。(4)就变化轨迹特征而言,以前期变化型为主,后期变化型和反复变化型次之,持续变化型所占比例较小。[结论]长江中游地区土地利用变化阶段性特征明显,主要表现为不同经济社会转型过程中由区域内不同土地利用类型转化规模与方向所导致的土地利用数量与空间结构变化。     

北京郊区土地利用变化及其生态效应研究

以京郊3个具有不同功能的区（县）为例,利用从1996年、2005年TM影像中获取的土地利用数据,在分析研究区近10年的土地利用变化的基础上,通过构建生态价值指数（EVI）和土地利用变化的生态价值转移率（TREV）,从土地利用变化所引起的各类型间生态价值转移的方向、幅度等方面对北京郊区土地利用变化的生态效应进行定量研究。结果表明:1996—2005年研究区的林地、草地、建设用地增加,而耕地、水域和未利用地减少,各土地利用类型的变化速度依次为建设用地 > 水域 > 耕地 > 草地 > 林地 > 未利用地;从区域看,土地利用相对变化速率从快到慢依次是城市功能拓展区（朝阳区）、城市发展新区（顺义区）、生态涵养发展区（密云县）;从类型变化看,以耕地、水域的转出和建设用地的转入为主。研究时段内研究区的生态价值指数总体呈下降的趋势,各区县的区域生态价值指数差异较大,且相对差异还在扩大,其指数下降速度从快到慢依次是朝阳区、顺义区、密云县;同时从分布变化看,EVI中值波动区减少,EVI较低区和EVI低值区增加,导致了研究区总生态价值指数有所下降。     

渭北旱塬县域土地利用时空演变规律研究* ——以合阳县为例

为探讨渭北旱塬区土地利用时空变化规律,本研究以陕西渭北合阳县为研究区,在GIS与RS等技术支持下,以1990年、2000年Landsat TM影像以及2010年SPOT影像为数据源,运用地学信息图谱及土地利用转移矩阵的方法,对1990—2000年、2000—2010年2个不同时段土地利用数量变化及类型的空间转换特征进行了分析。结果表明:(1)20 a间合阳县耕地面积减少了31.25 km2,耕地主要转化为草地、林地、建设用地、水域。园地面积增加了21.26 km2,增幅达146.6%,主要由耕地、草地及林地转化而来。(2)研究区土地利用变化图谱以稳定型图谱和后变型图谱为主。稳定型图谱占全区总面积的86.66%,后变型图谱占全区总面积的7.32%。说明研究区土地利用类型图谱变化总体比较平稳,部分变化也主要发生在2000—2010年间。(3)研究区20 a间土地利用格局呈现一定的层次性。耕地、建设用地和水域主要分布在地形变化不大或地势较低的区域;草地及林地主要集中分布于中高地形梯度内;林地和未利用地在高地形梯度内呈现优势分布。地形与人类活动是该区土地利用/覆盖变化(LUCC)的主要因素,政策导向与市场经济需求对LUCC也有较大的影响。该研究结果为区域土地利用空间格局的优化配置提供科学依据,为生态建设规划提供决策支持。     

基于RS和GIS巫山县20年土地利用特征变化及其预测研究

巫山县地处三峡库区腹地,不仅是三峡移民安置区重点建设区域之一,更是研究三峡库区土地利用变化的典型个案。以巫山县1990年和2010年的Landsat TM遥感数据为主要数据源,基于RS和GIS技术获取研究区的土地利用数据,应用土地利用变化模型探究该区域20年间土地利用时空演变特征,借助Markov模型建立其土地利用格局预测,探究今后土地利用类型变化特征和发展趋势。结果表明:研究区地利用类型总体呈现出以林地、草地和耕地为主体的农林生产格局现状;20年间林地、草地、园地、水域和居民工矿用地面积增加,耕地和未利用地面积减少,水域和耕地面积增加和减少的最多,分别为47.67 km²,136.10 km²;林地和水域具有较高的未变化率（保留率）,未利用地变化率最小,林地和耕地之间具有较高的转换率,林地新增面积最大,变化速率最小,居民工矿用地变化速率最大;2090年后,研究区土地利用基本达到相对稳定状态,林地、耕地、草地、水域、居民工矿用地、未利用土地和园地的面积比重分别为52.96%,6.15%,26.69%,8.71%,1.38%,0.04%和3.97%。     

2005-2010年河南省土地利用结构变化分析

土地利用结构变化是实施土地利用总体规划关注的核心内容。根据2005年和2010年的2期土地利用空间数据,运用GIS技术和土地利用转换矩阵等方法,分析了2005—2010年河南省土地利用结构的变化。从全省来看,土地利用结构的数量变化主要表现为:城乡工矿居民用地和未利用地增加(增幅分别为6.71%和16.97%),而耕地和水域减少(减幅分别为1.26%和0.98%)。空间变化主要表现为:耕地与林地、耕地与水域、耕地与城乡工矿居民用地之间的空间位置的变换,以及水域向未利用地的转变。从土地利用综合区来看,土地利用结构的数量变化主要表现为:各区城乡工矿居民用地增加(增幅为3.70%~16.71%),耕地减少(减幅为0.48%~2.15%)。此外,中原城市群区未利用地和林地的增加、水域的减少,豫北区林地和水域的减少,豫西南区水域的增加,以及黄淮四市区草地的增加也较显著。空间变化主要表现为:各区耕地和城乡工矿居民用地之间的空间位置的变换。此外,中原城市群区耕地和林地、耕地和水域之间的位置变换,豫北区林地和水域向耕地的转变,豫西南区耕地向水域的转变,以及黄淮四市区耕地和水域之间的位置变换、耕地向草地的转变也较显著。研究结果为河南省土地利用总体规划(2006—2020)的实施提供了科学依据。     

桐柏大别山区土地利用时空变化图谱分析

运用地学信息图谱理论方法,基于地理信息系统时空分析模型,以桐柏大别山区20 a土地利用3期(1987、1997、2007)空间数据为基础,通过建立桐柏大别山区土地利用变化图谱和涨落势图谱,分析该区域土地利用变化的时空特征,预测未来土地利用变化的趋势。结果表明:1)1987—2007年,研究区土地利用发生了很大变化,耕地面积持续性减少,林地和建设用地面积持续性增加,草地和未利用地面积先增加后减少,水域面积先减少后增加;2)空间格局上,耕地与林地相互转化遍布整个研究区域,耕地和林地转为建设用地主要分布在各县市周边地区,水域转为耕地和林地主要位于水域与其他用地交接地带;3)涨落势图谱中,林地涨势最明显,增加了5 904.06 km2,占新增图谱单元61.31%,主要来源于耕地和水域转出,耕地落势最明显,减少了6 394.71 km2,占萎缩图谱单元66.41%,主要转为林地和建设用地;4)未来10年,桐柏大别山区土地利用类型仍将以耕地、林地为主。     

基于景观指数的干旱区河谷县域土地利用生态风险分析及预测

在ArcGIS技术支持下,利用特克斯县2008年和2015年的遥感影像数据,得出了2008—2015年特克斯县土地利用结构变化情况,通过灰色预测模型预测了2020年的土地利用结构变化,建立了土地利用与LUCC的关系并构造了生态风险指数ERI,分析了特克斯县土地利用生态风险动态演变和时空差异。结果表明:(1)2008—2015年特克斯县耕地、园地、林地、建设用地、交通用地呈增加趋势,其中建设用地增加1 075.25hm~2。而牧草地、水域和其他用地有明显的下降,其中牧草地减少5 104.39hm~2。通过预测分析得到2015—2010年耕地、建设用地和交通用地明显增加,其中建设用地增加182.91hm~2。牧草地和其他用地明显减少,其中牧草地减少1 992.88hm~2。园地、林地和水域变化不明显面积几乎没发生变化。(2)研究区土地利用生态风险指数在2008—2015年由0.025增长到0.029,由于生态环境的持续恶化,2015—2020年生态指数由0.029增长到0.035。综上所述,特克斯县的生态安全问题需引起政府的关注。     

农村宅基地整治潜力的空间显式测算与模拟

三峡工程的建设对库区生态环境的影响极大，为了深入分析三峡工程建设前、后土地利用活动的生态环境效应，该研究基于三峡库区土地利用变化和精细化生态系统服务价值（ecosystem services value，ESV）评估结果，细致地测度ESV时空演变及其对土地利用变化地敏感性。结果表明：1）三峡工程建设前，库区土地利用变化最主要的特征是耕地转为建设用地，而建设后则表现为林地、草地和耕地三者间的相互转换以及建设用地扩张。2）1980-2018年，三峡库区整体生态系统功能改善，ESV净增加18.49亿元，这主要由于三峡工程建设后大量耕地转为林地。但重庆主城区及其周边地区ESV持续减损。3）三峡工程建设前、后库区生态系统服务价值敏感性指数分别为0.73和1.46，敏感性增加。在空间分布上，库区东部夷陵、秭归，中部石柱、丰都以及重庆主城区生态系统服务和9种子服务功能的敏感性较高。总体来看，三峡工程的实施对库区生态系统服务功能的影响利大于弊。研究结果有助于加深对大型水利工程生态环境效应的认识，且为库区生态环境建设和保护提供指导。     

基于土地利用的三峡库区近30年生态系统服务价值时空变化特征

为了分析和探究三峡库区生态系统服务价值的时空变化特征,以Landsat TM/Landsat 8 OLI遥感影像为基础数据,运用RS和GIS技术提取了研究区1986年、1995年、2000年、2007年、2010年和2018年的土地利用数据,并运用土地利用动态指数模型和土地利用程度指数模型对其土地利用类型的变化趋势进行了分析。另一方面,核算了研究区相应年份的生态系统服务价值,并分析了其时空演变特征,同时对土地利用程度与ESV的相关关系进行了分析。结果表明:(1)1986-2018年,三峡库区耕地、林地和草地面积呈现减少的趋势;水域、建设用地和未利用地面积呈现增加的趋势;(2)不同土地利用类型的变化速度具有差异性,其中,建设用地和水域变化较快,耕地、林地、草地和未利用地变化较慢;(3)1986-2018年,三峡库区生态系统服务价值总量由1639.56亿元持续增长到1662.01亿元,整体增幅1.37%;(4)研究区ESV具有空间正向自相关性,其中高值区聚集明显,中低值区分区域相邻布局;(5)土地利用程度与ESV存在强烈的正相关关系。三峡库区近30年来的生态系统服务价值整体上有所提升,生态状况有所改善,但区域间差异较大,局部地区仍需特别关注,生态系统服务价值与土地利用之间存在着密切相关性。     

利用生态系统服务价值评估土地利用规划生态效应(英文)

基于土地利用多功能性,以生态服务价值系数为基础,构建不同土地利用类型生态服务价值修正系数。以地处三峡库区腹心地带的重庆市云阳县为例,从生态系统服务价值以及景观格局视角定量估算三峡库区生态屏障区土地利用规划生态效应。结果表明:至2020年云阳县三峡库区生态屏障区初步构建一个以"林地为骨架,耕地、园地、草地为补充"的生态系统服务格局;以土地生态功能建设为导向的土地利用规划能够快速提升生态屏障区生态系统服务价值,增强屏障区调节气候、保持土壤、维护生物多样性等方面能力,云阳县三峡库区生态屏障区生态系统服务总价值从2010年的15.53亿元提升到2020年的19.98亿元,年均变化率达到2.87%;云阳县三峡库区生态屏障区生态系统服务价值及其调节服务和支持服务价值表现出显著地空间分异特征,其中磨刀溪流域生态系统服务价值提升幅度最大,澎溪河流域次之,长江沿岸生态服务系统价值保持稳定增长,而长滩河流域变化不大;磨刀溪流域和澎溪河流域是规划期内云阳县生态屏障区土地生态功能建设的重点区域。同时,通过评估不同土地利用类型结构调整及其产生的生态效应,进一步明确了云阳县生态屏障区各流域土地利用结构优化调整方向,提升了土地利用规划和生态保护实践工作科学决策水平。     

三峡库区蓄水前后土地利用变化对生态系统服务价值的影响

随着三峡库区蓄水完成以及城镇化进程的推进,土地利用结构发生了明显变化,其相应的生态系统服务价值也发生了改变。研究以三峡库区2000年、2007年和2014年三期的TM影像数据为数据源,利用RS和GIS技术,提取各期土地利用现状图,分析了三峡库区各期土地利用类型的数量、变化状态、转移趋势以及土地利用动态度、土地利用程度的变化特征,研究了三峡库区蓄水完成前后土地利用变化对生态系统服务价值的影响,最后利用敏感性指数模型验证结果的准确性。结果表明:2000—2014年三峡库区总体上呈现耕地、草地、林地和未利用地面积减少,建设用地、水域面积增加的趋势;建设用地和水域土地利用动态度较大,草地、耕地和林地动态度较小;2000—2014年三峡库区生态系统服务价值总体上呈现减少的趋势,14 a间减少了0.63亿元;三峡库区所有土地利用类型的敏感性指数均小于1,生态系统服务价值对生态价值系数缺乏弹性,结果可信。研究结果有助于了解近14 a来三峡库区的土地利用变化特征,从而为三峡库区土地利用的结构调整和环境保护提供参考。     

三峡库区土地利用变化特征研究

土地利用是人类最基本的经济活动,在可持续发展的思想下对土地利用变化特征进行研究是我国近年来土地利用的重要发展趋势。以三峡库区2000年、2004年、2007年、2010年、2013年五期的TM影像数据为数据源,利用GIS技术,提取各期土地利用现状图,分析三峡库区各期土地利用类型的数量、空间分布及变化趋势,对土地利用动态度、土地利用程度的变化特征进行分析研究。分析表明:2010—2013年三峡库区总体上呈现耕地、草地、林地和未利用地面积减少,建设用地、水域面积增加的趋势;各土地利用动态度变化表现出差异性,建设用地和水域土地利用动态度较大,草地、耕地和林地动态度较小;研究期内三峡库区土地利用程度呈现增大的趋势。研究方法和结果有助于了解三峡库区近13 a来土地利用的变化特征,从而为三峡库区土地利用和土地规划的可持续发展提供参考价值。     

三峡生态屏障区耕地承载力与人口生态转移

三峡工程生态屏障区的建设是三峡工程后续工作规划的关键内容,对于保护三峡水库的水质和生态环境起着重要作用。然而,库区内极其脆弱的生态环境和尖锐的人地矛盾,给生态屏障区的建设任务造成了很大的困难。为了减少屏障区内人类活动频繁、过度地对区域生态环境的干扰,人口生态转移势在必行。为此,本文在分析三峡工程生态屏障区土地利用现状的基础上,分别从耕地数量和产量的角度出发,分别以人均耕地需求和人均粮食需求为度量计算了生态屏障区内15个区县的耕地现有承载力,并预测了造林规划实施完成后区内耕地承载力。研究表明:①三峡生态屏障区域内耕地承载力严重不足。现状耕地数量承载力(CLCCa)盈亏高达117.01万人,耕地产量承载力(CLCCp)盈亏值也达94.93万人。而通过预测区域2020年CLCCa盈亏更是达到127.39万人。②区域需要进行人口生态转移,其转移对象主要为农村人口,转出重点区域主要是东北翼的区县,而位于"一圈"与东南翼的区县耕地数量承载力略有盈余,可作为迁入区。③除了实施人口生态迁移,还要从保护耕地数量动态平衡和促进其质量提升2个方面提高区域耕地承载力,以实现区域内经济发展、社会稳定、生态安全的多重目标。     

三峡库区生境质量的地形梯度效应及对土地利用变化的响应

三峡工程的建设给区域土地利用及生态环境带来巨大变化。在此背景下研究其土地利用和生境质量的时空变化规律,对推进库区国土空间开发保护与高质量发展转型具有重要意义。该研究以三峡库区湖北段为研究对象,根据三峡工程建设时间节点,选取多期土地利用数据,用InVEST模型评估生境质量的时空分异特征,采用分布指数、地形位指数、地理加权回归模型研究其地形梯度效应及对土地利用变化的响应。研究结果表明:1)三峡库区湖北段土地利用的变化特征主要为建设用地和水域大幅扩张,耕地面积小幅增加,林草地面积小幅减少;2)三峡工程一期移民结束后,部分地区生境质量有所提高;一期移民后至三峡工程全面竣工阶段,库区部分城镇周边和三峡大坝附近生境质量退化较明显;三峡工程全面运营后,库区生境质量基本保持稳定;3)从空间分布上来看,位于低地形位的连片城镇化地区与工程建设区生境质量退化程度较大;中地形位零星分布的耕地开垦区域生境质量略有退化;林草覆盖度高的高地形位地区生境质量较为稳定;4)地理加权回归模型显示,生境质量变化对不同地类变化的响应在空间上存在差异。在兴山县南部、夷陵区北部、秭归县南部与巴东县交界处,生境质量对林地变化响应较为显著;在巴东县南部的野三关镇等乡镇生境质量对耕地的变化响应较为显著;在兴山县北部、巴东县城周边、三峡大坝附近生境质量对建设用地和耕地的变化响应较为显著。研究结果有助于揭示三峡库区湖北段生境质量的时空变化过程,为该地区可持续发展及土地利用保护提供决策参考。     

基于生态足迹的巫山县土地承载力研究

巫山县地处三峡库区的腹心地带,三峡水库蓄水后,人地矛盾将更加尖锐。以巫山县为研究对象,运用生态足迹模型对巫山县2006年生态足迹进行定量计算和分析,结果表明:2006年巫山县的人均生态足迹为1.296 9 hm²,可利用的人均生态承载力仅为0.559 2 hm²,人均生态赤字高达0.737 7 hm²。其中,生态赤字部分主要来源于耕地产品、草地类产品和能源的消费。可见,巫山县的人类社会活动对自然资源的消耗已经超过了巫山县生态系统的承受能力,区域发展处于不可持续状态。并在结果分析的基础上提出了实现巫山县可持续发展的措施。     

基于PSR模型的三峡库区重庆段土地利用生态风险评价

土地利用变化对生态环境有着重要的影响,不合理的土地利用方式会对生态环境带来风险。采用三峡库区重庆段2010年TM遥感数据、社会经济数据以及环境监测数据,采用PSR模型构建评价指标体系,利用主成分分析法建立评价模型,对三峡库区土地利用生态风险进行评价。结果表明:三峡库区重庆段土地利用生态风险以中度风险和较低风险为主,生态风险由东北到西南逐渐减轻。区域土地利用生态环境稳定性存在明显的差异,不合理的土地利用对重庆主城九区及长寿的生态环境影响力有限;而对三峡库区腹心地带的生态环境影响较大,较低的土地利用风险压力将导致区域生态风险状态与响应值偏高。因此三峡库区腹心地带应重点予以关注,强化土地利用过程中的生态环境建设,加强环境治理与生态环境监测。研究结果可为三峡库区土地合理利用与生态保护提供参考。     

三峡库区中部移民安置区土壤养分特征及变化评价

为揭示移民迁建对三峡库区中部土壤养分的长期影响,本研究在库区中部不同地貌类型移民安置区选择3种(耕地、果园和林地)典型土地利用方式,通过主成分分析和内梅罗指数法,揭示1998~2015年各区域的土壤养分特征及年际变化规律。结果表明,库区中部移民安置区的土壤养分总体水平较低;不同地貌类型区及土地利用方式土壤养分特征及变化存在差异性,整体呈现降低-增加-降低的趋势;2008年、2012年是土壤养分综合指数的最低和最高点,条状低山区土壤养分指数最高,浅丘区次之,单斜深丘区最低,但变化幅度较大;耕地土壤养分指数变化较显著,而林地、果园较为稳定。