辽宁省抚顺市2000-2020年土地利用格局变化与生态环境效应

[目的] 探讨辽宁省抚顺市退耕还林以来土地利用格局时空变化特征及生态环境效应,揭示土地利用格局变化对环境的影响,为该区土地利用结构优化提供科学依据。[方法] 以2000,2010和2020年3期遥感影像为基础数据,通过土地利用动态度、土地利用程度综合指数、土地利用转移矩阵、NDVI差值分析、区域生态环境质量指数等方法定量分析抚顺市土地利用格局时空变化特征及生态环境效应。[结果] ①2000—2020年研究区各种土地类型存在相互转化的关系,其中林地和耕地变化较为明显。20 a间,耕地面积减少825.59 km²,增长率-7.32%;林地面积增加591.14 km²,增长率5.24%;城镇用地面积增加182.36 km²,增长率1.62%; ②2000,2010和2020年研究区土地利用程度综合指数分别为224.48,225.57和226.12,同比增长0.49%和0.24%,研究区土地开发利用强度缓慢上升; ③研究区20 a间植被覆盖整体呈上升趋势,NDVI减少的区域与城镇用地的扩张区域基本重合; ④3个时期土地利用类型转化的生态环境质量指数分别为0.744 8,0.775 4和0.782 6,10 a间环境质量生态指数分别上升4.11%和0.93%,环境质量整体呈上升趋势。[结论] 20 a间研究区快速推进城镇化进程的同时环境质量整体向好,局部范围内生态环境质量改善与恶化并存。城镇用地、耕地、林地之间的转化为主要原因,退耕还林等环境保护政策使研究区环境质量不断上升,但随着时间的推移,上升趋势趋于平缓。     

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%。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

不同地形因子下的长汀县土地利用时空变化特征

利用长汀县2000年和2016年Landsat TM影像的土地利用类型解译结果,用马尔可夫的转移矩阵法分析长汀县的土地利用结构时空变化,并重点分析耕地、林地和园地在不同高程、坡度上的分布状况和动态变化。结果表明,2000~2016年,林地面积增加,耕地面积减少,未利用地大量减少,园地面积增加。未利用地主要转变为林地、园地和建设用地,耕地主要转变为林地和园地。未利用地和耕地转变速率最快。随着海拔升高,林地面积先增加后减少,在800~1 000m高程带变化较大;耕地和园地面积随着海拔的升高而减少,主要分布在小于600m的区域。林地在6~15°内面积增加最多;耕地在15~25°坡度范围内变化最大;园地在高海拔和高坡度地区出现面积增加趋势,需加强对山地开发的监督。     

基于CA-Markov的哈尔滨市土地利用变化及预测

为探讨哈尔滨城市化进程中土地利用时空演变规律以及驱动机制。该文以1989年、2001年和2007年LandsatTM影像为数据源,借助于地学信息谱图理论,运用RS和GIS技术分析研究区域18a土地利用格局变化,以2007年土地利用格局为基础,利用CA-Markov模型和并引入终极状态概率,预测2025年土地利用情况和平衡状态下土地利用空间分布格局。研究结果表明:区域土地利用格局以耕地为主,其面积比例均超过60%,其次是林地和居民工矿用地;稳定型图谱空间分布广泛,占研究区域总面积比例最大,"耕地→耕地→耕地"是其面积最大的变化图谱,"林地→林地→林地"次之,持续变化型所占比例最小,"未利用地→林地→耕地"是其面积最大的变化图谱;CA-Markov模型预测结果表明从2025年到土地利用终极状态期间,耕地面积持续减少,居民工矿用地持续增加,耕地→居民工矿用地是其主要转化轨迹,其他地类变化量相对较小,基本上处于动态平衡状态中,该文为土地利用合理规划、生态恢复和区域经济发展提供依据。     

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。     

基于RS和GIS的滨州城区土地利用变化研究

[目的]研究山东省滨州城区在城市化过程中的土地利用变化规律,为城区土地合理规划和利用提供参考。[方法]以Landsat影像为主要数据源,获取滨州城区1996—2014年5期土地利用分类信息,引入土地利用动态度、转移矩阵和土地利用空间重心,定量分析城区土地利用时空变化规律。[结果]1996—2014年,耕地以平均3.63%/a的速率减少,林地、水体和建设用地表现出增加的趋势,变化率分别为5.43%/a,0.79%/a和5.70%/a。林地和水体以转出为主变为转入量大于转出量,2005—2009年时段林地转入量出现峰值,2001—2005年时段水体转入量达到峰值。耕地和建设用地重心分别位于市政广场的西南侧和东侧,耕地重心往西南方向远离市政广场,建设用地重心往西迁移逐渐靠近市政广场。[结论]城区土地利用变化表现为耕地面积不断减少,林地和水体面积先减后增,建设用地面积不断增加的总体趋势,土地利用转移主要发生在耕地和建设用地之间,林地和水体转移受城区水利工程和绿化工程实施的影响较大,建设用地重心迁移与西城区的开发建设密切相关。     

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。     

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。     

生态脆弱区土地利用变化及驱动力——以河北省张北县为例

[目的]研究河北省张北县的土地利用变化及其驱动因素,为该区域土地管理决策和土地资源可持续利用供科学依据。[方法]以1989,1995,2000,2010年TM遥感影像为数据源,运用遥感、地理信息系统、数理统计分析等技术与方法,系统分析了张北县土地利用变化的时空特征,剖析了土地利用变化的驱动因素。[结果]张北县主要地类为耕地、林地和草地,1989—2010年土地利用数量变化主要表现为耕地和草地面积的减少,林地和建设用地面积的增加,其中2000—2010年土地利用变化更为剧烈;地类转换主要表现为耕地、草地向林地转变以及耕地、草地向建设用地的转变;空间变化主要表现为东部坝头地区林地增加明显,中部平原地区建设用地扩张明显。[结论]近20年来张北县土地利用变化明显,主要受自然及社会经济因素综合影响。此外政策因素也是该区域土地利用变化的主要驱动因素。     

1990-2017年喀斯特自然保护区土地利用变化对生境质量的影响

[目的] 探讨自然保护区生境质量变化规律及其影响因素,为制定有效的区域生态保护政策提供科学依据。[方法] 基于Landsat系列影像数据,采用生境质量估算模型与土地利用转型生境贡献率,以贵州省兴义市坡岗自然保护区为例,分析土地利用变化对不同功能分区生境质量的影响并定量评估退耕还林还草政策情景对生境质量改善效果。[结果] 1990—2017年自然保护区土地流转主要发生在草地和耕地转为林地、其他类型转为草地和林地间。28 a保护区平均生境质量提高15.71%,且呈现先增加后减少的趋势。1990年保护区平均生境质量表现为：缓冲区 > 核心区 > 试验区,2001年以后转换为：核心区 > 缓冲区 > 试验区。在退耕还林还草政策情景下,坡岗自然保护区平均生境质量从当前情景的0.88提高到0.92,生境质量改善。[结论] 坡岗自然保护区的建立、退耕还林还草工程的实施以及人类活动的增加是影响保护区生境质量变化的主要原因。     

1995—2015年上海市土地利用及其景观格局变化

[目的]揭示快速城市化过程中城市景观生态变化的时空规律,为当地编制土地利用规划提供科学依据。[方法]基于5期遥感影像数据,借助GIS技术与Fragstats等软件,分析1995—2015年上海市土地利用及其景观格局的动态变化情况。[结果]1995—2015年上海市耕地、草地以及水域呈减少趋势,林地呈现先减少后增加的趋势,城乡、工矿和居民用地呈现不断增加的趋势;耕地的动态度明显,而草地的土地利用动态程度最弱,单一土地利用类型的动态度在2000—2005年多发生剧变,综合土地利用动态度呈现先增加后减少再增加的年际波动规律;土地利用类型转化主要发生在耕地和城乡、工矿和居民用地、耕地和林地之间的相互转化,以耕地的转出和城乡、工矿和居民用地的转入为主要特征;上海市景观格局在时间上表现为斑块数目不断增多,景观破碎度呈现越来越高的主要特征;在空间上表现为景观多样性指数从中部高、四周低的趋势逐渐转化为中西部、北部部分高的趋势。[结论]城市在未来发展过程中要进一步提升用地潜力,提高土地集约利用度,保护并且增加生态服务功能性用地。     

基于景观安全格局理论的寿城自然保护区人类活动用地评价

[目的]探究生态安全用地格局对维持区域生态系统平衡的重要作用,为广西壮族自治区寿城自然保护区的发展建设决策提供一定的依据。[方法]基于景观安全格局理论与MCR模型,借助GIS平台和Fragstats 4.2软件,采用人机交互式遥感图像解译方法获取寿城自然保护区2013年、2017年两期土地利用类型数据,从景观格局演变、安全格局构建两方面对寿城自然保护区进行研究。[结果]寿城自然保护区土地利用类型斑块空间分布上趋于分散,斑块破碎化程度增加,斑块边缘形状趋于复杂;划分了2013年、2017年人类活动的发展核心区、发展过渡区、发展调整区、发展限制区4种人类活动用地类型,并针对不同类型的人类活动用地提出相应的建议与优化方案。[结论]人类活动对寿城自然保护区的景观变化有重要影响,人类活动用地面积在发展核心区、过渡区、优化区均有增加趋势,在生态功能最强的限制区内有所下降。     

基于系统动力学模型的扬州市土地利用结构多情景模拟与实现

[目的]对江苏省扬州市未来土地利用结构进行多情景预测模拟,并探索不同情景下各目标土地利用结构的实现路径,为土地利用规划方案制定与管理提供科学依据。[方法]采用系统动力学(SD)模型模拟土地利用系统开展研究。[结果]在不同情景下几类主要用地差异明显,耕地面积在耕地保护情景下较高,而在生态保护与经济发展情景下耕地缓慢下降;城镇工矿用地与交通水利用地面积在3种情景下均获得稳定增长,但经济发展情景下的增长快于其他2个情景;林地面积在生态保护情景下出现大幅上升,在另外2个情景下则基本保持不变甚至小幅下降。结合各情景指标设定可得出,耕地保护情景下,除控制城镇扩张占用耕地外,还要加强未利用地开发与农村居民点整理以补充耕地;生态保护情景下,则需加强植树造林、保护好具有丰富生态服务价值的水域、滩涂用地。[结论]SD模型不仅可模拟不同情景下土地利用变化,还可将土地利用与社会经济系统之间的复杂非线性关系显化,有利于土地资源可持续利用调控。     

2005-2017年焉耆盆地平原区地下水时空演变规律及其与土地利用的关系

[目的]分析2005-2017年焉耆盆地平原区土地利用变化与地下水总溶解固体物TDS之间的关系,为地下水可持续利用和生态环境发展提供依据。[方法]利用GIS软件对焉耆盆地平原区2005,2014,2017年的Landsat-TM/ETM和Landsat 8的CNLUCC数据进行重分类,将土地分为耕地、林地、草地、水域、城镇建设用地和未利用土地6大类;通过对232组地下水水样的采集和分析,借助地统计和叠加分析模块研究焉耆盆地的TDS时空分区特征。[结果]焉耆盆地平原区以耕地、水域和未利用土地为主,占总面积的60%以上;2014年耕地TDS均值的含量最高为708.6 mg/L,林地TDS均值的含量最低为680.4 mg/L;2017年城镇建设用地TDS均值的含量最高为521.6 mg/L,未利用土地TDS均值的含量最低为477.4 mg/L。[结论]2017年各土地利用类型的TDS均值含量都低于2014年,是源于水域面积增加导致地下水补给量增加、耕地扩张的速度减缓及地下水径流积极循环带的淡化作用。     

“增减挂钩”占补耕地数量质量综合平衡模型研究与应用

[目的]综合土地利用条件对耕地质量的影响,科学评判"增减挂钩"项目占补耕地数量质量综合平衡情况,为科学推进"增减挂钩"占补平衡工作提供技术支撑。[方法]以四川省都江堰市为研究区,借鉴已有耕地质量评价相关成果,模拟"增减挂钩"项目,利用新构建的占补耕地数量质量综合平衡关系模型和可实现性预判模型,综合评估了项目耕地占补平衡情况。[结果]研究区占补耕地数量质量综合平衡判别值(K)为-11.82%,表明模拟项目未实现占补耕地数量质量综合平衡;而占补耕地数量质量综合平衡可实现性预判值(Q)为1.42,说明模拟项目补充耕地数量质量具有达到占用耕地数量质量综合水平的潜力。[结论]新构建的模型能够实现对"增减挂钩"项目占补耕地数量质量综合平衡情况和可提升潜力的快速分析和判别。     

丹江口库区土壤侵蚀对土地利用变化的响应

[目的]探讨土壤侵蚀对土地利用变化的响应,为库区土壤侵蚀的防治提供借鉴性意见,从而为制定保障丹江口水质安全的措施提供科学支持。[方法]利用遥感影像解译的土地利用类型(2002—2013年),分析丹江口库区土地利用变化,同时利用修正的土壤流失模型RUSLE对土壤侵蚀量进行模拟分析,探讨土壤侵蚀对土地利用变化的响应。[结果]丹江口库区在2002—2013年期间主要的土地利用变化集中在林地、耕地、灌草地之间的转移以及建设用地的扩张,具体表现为林地面积扩大了13.72%,耕地面积小幅增加了5.76%,而灌草地面积大幅减少了37.61%,建设用地增长了2.40倍。丹江口库区2002,2008,2013年均以微度侵蚀占主导。库区土壤的整体侵蚀强度减轻,但土壤侵蚀在城市扩张地区增加明显。[结论]丹江口库区的土地利用变化及土壤侵蚀强度的改变主要受退耕还林、天然林保护等政策措施和城市扩张的影响。库区的土壤侵蚀程度在总体上具有降低的趋势,但在城镇化区域,土壤侵蚀状况急剧恶化。     

石羊河流域土地利用结构合理性评价

[目的]评价石羊河流域土地利用结构,为石羊河流域土地利用总体规划的修编、土地利用机构的优化以及土地资源的可持续利用提供依据。[方法]利用解译的石羊河流域5期(1980,1995,2000,2006,2012年)土地利用数据,基于TOPSIS方法,采用熵值法确定指标权重,结合灰色关联度分析,对石羊河流域土地利用结构的合理性进行综合评价。[结果](1)5期石羊河流域土地利用结构合理度总体上较高,均在75%以上,在时间上总体呈波动上升趋势。其中,2006到2012年上升19.54%,增幅最大;(2)不同土地利用类型变化对土地利用结构的合理性影响不同,其土地利用结构合理性关联度依次为:未利用土地(0.973 8)林地(0.961 1)草地(0.950 4)耕地(0.935 2)居民用地(0.757 6)水域(0.709 0);以石羊河流域耕地为参考数列,对影响耕地的其他土地利用结构进行了灰色关联度分析,发现对耕地影响最大的是林地(0.938 5)和未利用地(0.935 0),其次是草地(0.902 1),再次是居民用地(0.797 7)和水域(0.722 9)。[结论]限制石羊河流域未利用土地的开发,保护林地,调整草地和耕地比例,控制居民地的过快增长和严格保护水域,对优化石羊河流域土地利用结构具有决定性的作用。     

塔河下游典型绿洲灌区不同土地利用类型土壤的盐渍化特征

[目的]探明干旱区绿洲不同土地利用方式下土壤的盐渍化特征,为区域土地资源可持续有效利用提供支撑。[方法]运用GPS定位技术对塔河下游灌溉用水、地下水以及4种典型土地利用方式下的土壤分不同季节进行调查与采样,并结合室内测定结果,对灌区内的盐分、盐分离子变化特征及其成因进行分析。[结果]研究区土壤呈碱性,盐分类型主要为硫酸盐—氯化物型,盐分含量在2.44～118.05g/kg之间,pH值范围在8.05～8.34之间,不同土地利用类型下土壤盐分含量和pH值在各季节的整体变化均表现为：盐荒地>盐碱草地>耕地和林地。从不同土层深度来看,耕地的盐分在6月和10月呈表聚型,在3月和12月无明显规律,盐荒地和盐碱草地在不同季节下不同土层深度的盐分变化均呈明显的表聚型,林地在各季节下无明显规律。研究区受水库地理位置影响地下水水位较浅(1.4～3.51 m),地下水矿化度较高(1.56～21.30 g/L),灌溉用水、地下水中的盐分离子均以Na⁺和Cl^-为主。[结论]研究区不同土地利用类型下的土壤盐渍化特征主要是受地表覆盖度、作物种植类型、灌溉事件等...     

滇池流域土地利用格局变化的地形梯度效应

[目的]分析滇池流域的土地利用变化的总趋势和地形梯度格局及影响因素,为土地利用模式的优化配置和土地资源的可持续发展提供依据。[方法]采用土地利用幅度和动态度分析了土地利用变化的总趋势,从地形因子(地形起伏度、坡度、坡向、地形位)角度用地形分布指数法分析了土地利用的地形梯度格局,用定性分析法分析了地形梯度效应的影响因素。[结果](1)2000—2014年研究区土地利用类型以耕地、林地、草地和建设用地为主,建设用地增速最快,草地减速最快。(2)土地利用在不同地形梯度上有明显的层次分布格局和变化趋势。随着地形梯度的升高,水域、耕地和建设用地、草地和未利用地、林地的优势分布区逐渐升高,分别在最低、低和中低、中低、中高和高地形梯度上占绝对优势;水域、耕地和建设用地(除后两者最低一级梯度)分布指数随之减少,草地和未利用地分布指数变化不明显,林地分布指数则不断增加。(3)土地利用格局变化的地形梯度效应受基础的地形因素、起推动的社会经济因素和宏观调控的政策因素的共同影响。[结论]滇池流域土地利用地形梯度格局变化明显,并受地形、社会经济和政策因素共同影响。