基于RS、GIS的城市化流域土地利用的生态风险研究——以松花江干流哈尔滨段为例

以城市化流域-松花江干流哈尔滨段为例,基于RS和GIS技术,分析研究区土地利用变化及结构特征基础上,引入生态风险指数。利用空间分析方法对采样点生态风险指数进行空间插值,生成生态风险程度空间分布及变化特征图,以揭示城市化背景下土地利用的生态风险时空演变特征、变化规律及形成机理,最大限度地降低城市化过程中土地利用风险水平。结果表明:18年来研究区生态风险主要以中等程度为主,高生态风险区的比例最小,较高、较低生态风险区面积变化量最大;建成区和城郊过渡带为高、较高生态风险的分布区,低、较低生态风险集中分布于植被覆盖度高的林地和水域、草地及灌木林地等,高、低生态风险存在着明显的过渡地带;耕地→居民工矿用地和耕地→林地是略微变差型和略微变好型的主要土地利用转换轨迹;较低生态风险区的重心偏移量最大,高生态风险区最小,分别为12.31、0.57km。     

粤北山区县域土地利用对生态服务价值的影响

山区属于生态脆弱系统类型,为明确土地利用变化对其生态服务价值的影响,进行有利于城乡区域的生态环境保护及用地规划。本研究以韶关市仁化县为例,通过仁化县2000、2010、2020年的Landsat TM影像,运用RS和GIS软件分析仁化县近20年的土地利用变化状况,从生态服务价值的角度分析仁化县2000—2020年的用地变化对土地系统稳定性和生态系统服务价值的影响。结果表明：（1）仁化县各土地利用类型面积从大到小依次为林地、耕地、草地、水域和建设用地,20年间林地、耕地和草地在研究期内总体呈现先增加后下降的趋势,建设用地面积逐年上升,水域面积呈现先下降后增加的趋势;（2）2000—2020年仁化县土地利用程度指数呈增长趋势,土地利用结构信息熵值在0.76~0.82之间,土地利用结构稳定性增加,土地利用均衡度在0.47~0.51之间,且逐年增加;（3）仁化县土地利用类型的变化影响了生态服务价值的转变;2000—2020年仁化县整体生态服务价值呈现先减少后增加趋势,实际净增加39440.78万元;（4）在11个二级服务功能中,水文调节功能价值增加趋势明显,从2000年的342416.79万元增长到2020年的380556.19万元。本研究结果可以为山区的自然资源保护、经济和生态的可持续发展以及土地结构调整提供依据。     

基于地形梯度的陕西省土地利用变化研究

笔者利用2000、2010 年土地利用现状和DEM数据,基于地形位梯度指数、分布指数和土地利用程度综合指数等,探讨了陕西省土地利用分布变化的地形梯度特征。研究结果表明：陕西省土地利用现状以林地、耕地和草地为主,三者土地面积占区域总面积的95%以上;2000—2010 年土地利用变化特征是耕地面积逐渐降低,大量耕地退耕为草地(3761.33 km2)和林地(1198.61 km2),而建设用地面积明显增加,主要源于对耕地(729.66 km2)和草地(225.86 km2)的侵占;土地利用类型在地形位梯度上的变化特征是随着地形位的增高,草地、耕地、园地、水域、建设用地和未利用土地的分布指数逐渐降低,而林地与之相反。土地利用程度显示,在地形位指数较低的区域土地利用程度较高,土地利用类型转换剧烈,而随着地形位指数增高土地利用程度随之降低。     

2000-2014年抚仙湖流域土地利用动态变化研究

笔者以抚仙湖流域为研究区域,根据2000—2014 年土地利用现状数据及2000、2014 年2 期影像资料,运用GIS 空间分析技术和数理统计法从土地利用变化幅度、土地利用动态度、转移方向及景观格局4个方面系统分析研究区15年来土地利用时空变化特征。结果表明：（1）研究区主要土地利用类型为耕地、林地、水域和未利用土地。除水域外,其余各类土地面积均发生了较大变化,未利用土地不断减少,耕地先减少后增加,其余5 种地类逐年增加。各乡镇土地利用综合动态度在0.75%~7.64%之间,总体呈现流域北部大于流域南部,湖滨区大于山区的特征。（2）研究区土地利用转换类型有23 种,面积共18834.33 hm2,占流域总面积的12.15%。土地利用变化集中于未利用土地、耕地、林地、城镇村庄及工矿用地、交通用地五者之间的相互转换,主要位于青龙镇和龙街镇。（3）研究区景观破碎指数、多样性指数、均匀度指数呈上升趋势,优势度指数呈下降趋势,土地各利用类型面积更趋于平均化和多样化。人类活动对土地利用格局的形成影响强烈,人口增加、经济发展和城市化是研究区土地利用变化的主要原因。     

岷江上游干旱河谷区林-农-草地土壤水分特征与数值模拟

岷江上游干旱河谷土壤水分是农业生产和生态修复的关键因子。以干旱河谷典型区生态林、经果林、农地和荒草地4类土壤含水量为研究对象,通过对4类土壤含水量的变化分析和数值模拟,揭示土壤水分与土层深度的关系。结果表明:(1)土壤平均含水量依次为:农地(18.62%)生态林(17.47%)经果林(16.53%)荒草地(11.25%);(2)从干旱河谷(1500 m)到天然林下线(2500 m)的山地垂直方向上,林地土壤含水量呈浅U型分布;海拔2100~2500 m土壤含水量均值为19.77%,海拔1900~2100 m为13.72%,海拔1500~1900 m为16.00%;(3)土壤水分随土层深度的增加而减少,生态林土壤水分垂直变化最为显著,农地土壤水分垂直变化则相对稳定;(4)土壤水分多水平贝叶斯模型能够较好地说明4种土地利用类型下土壤含水量的变化和剖面分布特征;(5)林地与荒草地土壤含水量差异表明,土壤平均含水量14%是界定林-草地的分界值。研究结果可为岷江上游干旱河谷生态修复提供数据支撑。     

陇南山区乡村聚落空间格局研究

解决好山区乡村问题对建设小康社会和实现全面发展具有重要意义。文章基于景观格局指数,以陇南市为研究对象,借助ArcGIS、GeoDa空间分析工具,从数量、规模、形态、邻近度出发,探索了山区乡村聚落在不同空间尺度上的分布特征。结果表明：（1）陇南市独院和小型聚落数量庞大,占乡村聚落总数的79.25%,大、中型聚落数量相对较小,但面积占乡村聚落总面积的79.66%;（2）西和县的中西部和徽县的中部是单位土地面积上乡村聚落数量和面积高值出现的热点区;（3）陇南市乡村聚落规模在东西方向上呈现“中部较东西两侧大,东部略大于西部”的特点,在南北方向上呈现“自南向北缓慢增加”的特点;（4）陇南山区最西端有一个狭小的聚落形态规整带,其余地方乡村聚落的形态普遍不规整;（5）陇南山区乡村聚落形状指数存在高值与高值聚集、低值与低值聚集的特点;（6）陇南市乡村聚落的土地利用集约水平较高,聚落显著聚集的村有1937 个,占全市行政村个数的61.16%,并且显著聚集的村在空间上集中分布。     

基于生态可持续的土地利用空间格局分配

土地作为人文社会和自然生态系统之间的重要纽带,土地利用变化成为全球变化研究中的重要部分,研究土地利用的结构优化,对实现土地资源的可持续利用有着重要的意义,是可持续发展的核心问题。笔者采用空间叠加和综合指数的方法,以生态因素作为土地利用空间分配的限制因子,模拟预测了基于生态可持续背景因素下中国土地利用变化未来空间分布格局。结果显示:土地利用数量分配和空间格局两方面具有明显的区域差异性,耕地主要分布在传统农区华中区和华东区,林地则主要分布在西南山区和东北区,草地则集中在西部和北部地区,建设用地主要集中在华东地区;考虑生态可持续因素,并以生态可持续为限制因子进行土地利用空间格局分配时,更加有利于土地利用各个类型的因地制宜和适宜性选择,生态功能区更加突出,分配格局更加合理。     

新疆布尔津县土地利用格局特征研究

基于RS与GIS技术,利用景观生态学理论及景观格局指数对布尔津县土地利用现状进行定量分析。结果显示为：（1）布尔津县以草地、林地为主要景观类型,镶嵌着耕地、水域等景观类型。（2）四个分区（即高山区、丘陵区、平原区、荒漠区）的林地资源组成差异明显,耕地、居民、交通及工矿用地集中分布在丘陵区和平原区（3）从各项指数来看,高山区的多样性指数较低;平原区是受人文因素最多的区域,景观优势度低,各种土地利用类型比例差异不大,有利于生态可持续发展,但要合理的开发利用;荒漠区生态环境相对脆弱,要加强生态环境的保护与改善。通过该研究对布尔津县的土地利用现状作一个了解,为该县乃至整个地区的景观规划和可持续发展战略提供科学依据。     

西藏尼洋河中上游流域不同土地利用方式土壤养分含量差异分析

为研究西藏尼洋河中上游流域不同土地利用方式土壤养分含量变化特征,以尼洋河中上游流域耕地、草地和林地为研究对象,采用标准取样法分层采集土壤样品216份(0~10、10~20、20~30 cm),并测定土壤全氮、碱解氮、全钾、速效钾、全磷、速效磷和有机质。结果表明,西藏尼洋河中上游流域土壤有机质、全氮、碱解氮含量,林地>草地>耕地,且三者之间均表现出显著差异(P<0.05)。草地和林地的全钾含量相差不大,速效钾含量林地>草地>耕地。在不同土地利用方式下土壤全量养分和速效养分的分布均表现出一定的表聚性,0~10 cm深度土壤全量养分和速效养分的含量明显高于10~20 cm和20~30 cm,且三者之间表现出显著差异(P<0.05)。研究区3种土地利用方式下林地土壤中的碱解氮平均含量最大,耕地的含量最小。耕地的土壤速效磷平均含量(19.47 mg/kg)显著大于草地(5.73 mg/kg)和林地(5.19 mg/kg)平均含量。上述结果说明长期开展植被恢复能够提升尼洋河中上游流域流域的土壤质量。研究结果为改良该区域的土壤效应提供了基础支撑。     

黄河三角洲土地利用时空变化及驱动力研究

黄河三角洲是保持山东省耕地总量动态平衡、增加耕地面积的重要区域之一,是研究土地利用变化的热点地区。以东营市为研究区,分析了该区域1992—2010 年土地利用时空变化特征,探讨了引起土地利用时空变化的驱动因素。结果表明：（1）研究区土地总体趋势是建筑用地、水体、盐田、林地的面积不断增加,而耕地、滩涂、草地、未利用地的面积减少,其中建筑用地增加了5.92%;（2）研究区耕地、盐田、建筑用地、水体之间频繁地转换关系,1992—2010 年耕地355.79 km2转为了建筑用地, 225.75 km2的滩涂转为盐田;（3）研究区8 种土地类型斑块个数51650 减少为32892,且耕地7 个景观指标均减少;（4）研究区土地利用变化宏观影响因子是政策导向,直接驱动力为人口的不断增长以及快速的城市化进程。     

中国退耕还林工程驱动下的滇东南喀斯特山区近八年土地利用变化研究——以文山县为例

以滇东南喀斯特山区的文山县为例,分析其2000~2008年间退耕还林工程驱动下的土地利用变化状况,结果表明,近8年来,文山县土地利用变化基本特点表现为耕地、园地、林地及建设用地面积均有所增加,荒草地及裸地等未利用土地面积明显减少;退耕还林工程的成效较为明显,林地面积有所增加,部分陡坡耕地得以实现生态退耕,但也有部分良田好地被生态退耕而转为林地、园地和荒草地,且退耕总量主要是＜25°缓坡耕地,与国家耕地保护政策显著不符。尤其应当看到的是,林地的增加量和增幅远远低于耕地的增加量和增幅,同时,一边实施生态退耕、一边又毁林开垦、且毁林开垦量明显大于生态退耕量的现象应当引起重视。     

土地利用/植被覆盖动态变化及其预测——以河北省涉县为例

本文以河北省退耕还林典型县涉县为研究对象,根据1999年和2007年2期TM影像资料和其它辅助资料,分析了涉县土地利用变化、区域差异特征和各类型之间的转化情况,并利用马尔可夫模型对2015年土地利用动态变化趋势进行预测研究。结果表明：河北涉县1999-2007年,因为退耕还林工程的实施,林地和高覆盖草地的面积有较大幅度增加,分别增长了6.41%和5.61%;耕地和中覆盖草地面积有较大幅度降低,分别减少了7.68%和4.60%;可以看出林地,草地和耕地是本地区土地利用变化的主导类型,与其他土地利用类型间的相互转化分布较广。到2015年林地和高覆盖草地持续增加,分别增长了2.00%和1.23%;耕地面积持续降低,减少了3.74%;林地,草地和耕地始终为主要的转化类型,占据主导地位,因此,合理利用与保护该区的林地,草地和耕地资源,是该区生态环境建设的必要途径。     

甘肃省定西市安定区退耕还林前后土地利用/覆盖动态变化研究

摘要：利用甘肃省定西市安定区1999年与2007年两期TM影像数据,并结合当地土地部门的统计材料,对该地区土地利用和土地覆盖进行研究,分析退耕还林工程前后该地区土地利用结构的变化,客观评价安定区退耕前后的生态环境动态走势。结果表明：耕地面积由1999年占总面积的20.24%降低到2007年占总面积的9.76%,林地面积由22.45%提高到38.86%;农田的主要转化类型为林地和草地,林地的主要转化类型为草地,草地的主要转化类型由低覆盖型向高覆盖型转变。本研究初步实现了对区域生态环境变化的动态监测,旨在为黄土地区退耕还林还草、生态环境调查及动态监测提供可行的方法。     

重庆市永川区土地利用空间格局变化模拟

为了研究快速城市化过程中县级尺度土地利用结构特征,从而更精确把握土地利用与覆被变化的动态过程。将GIS技术与CLUE-S模型结合研究重庆市永川区土地利用空间格局的变化。结果表明：永川区2000—2010年土地利用类型变化均以森林和农田为主,各期占总面积90%以上。从2000—2010年城镇面积显著增加,增加了16.11%,且2005—2010年城镇面积变化程度比2000—2005年变化更为剧烈。森林面积在10年间少量增加。10年间农田面积减少了1660 hm2。对永川区土地利用变化设定3种情景进行模拟,并对预测结果进行比较分析。由此得出：在快速城市化的驱动下,永川区土地利用景观格局变化以森林和农田为主,城镇面积大幅度增加,森林面积也呈现增加趋势。相应地农田面积减少。生态保护情景模式下对生态环境有保护作用的土地利用类型有较好的调控效果。     

中梁山岩溶槽谷区不同土地类型土壤生态化学计量学特征

为阐明中梁山岩溶槽谷区不同土地类型土壤养分的空间分布特征及其影响因素，运用地统计学理论和实验室分析方法，以中梁山槽谷区典型耕地、荒草地和林地为研究对象，分析不同土地类型、不同土层深度(0~15、15~30、30~45 cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)空间分布规律和生态化学计量学特征。结果表明：3种土地类型土壤SOC、TN和TP含量的平均值分别为20587.8、1472.8、598.9 mg/kg，SOC和TN空间变异性较大，TP变异性较小。土壤C、N、P含量随土层深度的增加而降低。SOC、TN含量为：林地＞荒草地＞耕地；TP 含量为：耕地＞荒草地＞林地。土壤C/N、C/P 和N/P 空间变异较大（变异系数CV＞28%），C/N值变化范围为5.04~41.2，平均值为14.1；C/P 值变化范围为11.02~105.42，平均值为37.28；N/P 值的变化范围为0.99~6.32，平均值为2.71。不同土地类型土壤C/N 差异不显著，C/P、N/P值差异显著。C/N 值为林地＞耕地＞荒草地，C/P、N/P 值为林地＞荒草地＞耕地。耕地土壤SOC、TN和TP之间有显著的相关关系(P＜0.01)，线性拟合度较高；荒草地和林地的TN与TP、SOC与TP相关性不太明显，线性拟合度较低。C、N、P 含量及其生态化学计量值受土壤理化性质、土地类型和人类活动等因子影响。通过对土壤理化性质分析表明：土壤TN、SOC和碱解氮是影响土壤C/N、C/P 和N/P 值的主要因素。中梁山岩溶槽谷区土壤C、N、P含量和C/N/P 值受土地类型、土壤理化性质、人类活动等因素影响较为明显，空间变异性较大。在实际土地利用过程中，要根据不同类型土壤养分状况，因地制宜、科学合理的利用土地，减少土壤养分流失。     

基于GIS的万泉河流域生态敏感性分析

为了了解万泉河流域存在的生态问题,利用调查资料和相关研究数据,选取坡度、高程、土壤类型、水域缓冲区、土地利用类型5个单生态敏感性因子作为评价指标,在GIS的支持下,进行综合生态敏感性分析。结果表明：（1）轻度敏感区(38.69%)>不敏感区(26.7%)>中度敏感区(22.84%)>高度敏感区(8.38%)>极度敏感区(3.39%);（2）极度敏感区主要分布在流域的上游,高度敏感区则零散的分布在整个流域,中度敏感区主要分布流域中上游,轻度敏感区、不敏感区则集中分布在流域的中下游。表明万泉河流域的生态敏感性在空间分布上存在差异,生态敏感度较低,生态环境状况良好。     

黄土丘陵区不同退耕模式对土壤物理性状影响研究—以甘肃定西市为例

甘肃定西全面实施退耕还林近10年来,取得了显著的成效。本文以退耕还林重点地区定西市安定区为例,通过采集、实地调查取样和实验室分析,对比研究了不同退耕植被类型地与对照地（农田和天然草地）的土壤物理性状的变化情况。包括土壤的含水量、容重、土壤孔隙度、土壤水稳性团聚体结构。研究结果表明：天然草地和柽柳的含水量最高,分别为13.44%和13.52%。农田和山杏的含水量最低为8.01%和8.2%。0～60cm不同土层中柠条的容重最小且变化不大,农田的上下变化最大。在20～60cm退耕还林地的孔隙度均高于天然草地和农田,天然草地和农田非毛管孔隙度小且上下变化大,不利于土壤入渗。刺槐、柠条、柽柳的水稳性团聚体的含量最多,分别是农田的3.4、2.8和2.4倍。退耕还林以后,林地的土壤物理性状得到明显的改善,与农田和天然草地相比,刺槐,柠条的改良效果最好。因此对退耕还林地区进行植被恢复过程中,要深入了解当地的土壤环境特征,做到因地制宜,适地适树。     

松花江流域1950年代至2015年土地利用的分形动态

通过GIS技术,在分析松花江流域1950年代至2015年65年间土地利用结构变化和分型动态基础上,结果表明：①流域内的土地利用类型主要为农田、林地、草地和沼泽地,林地、草地和沼泽地呈减小趋势,沙地和盐碱地呈增加趋势,且动态度最大。②松花江流域分型维数65年来逐渐逼近临界值1.50,结构稳定度下降。流域内农田、林地、河流、居民地和盐碱地的稳定性较好,而流域自然植被类型草地、湖泊、沙地和沼泽地的稳定性较差,容易受到外界的干扰。农田、林地、河流、居民地、盐碱地和沼泽地等呈下降的趋势,草地、湖泊和沙地等呈上升的趋势。