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。     

大清河流域土地利用变化的地形梯度效应分析

地形对于土地利用具有重要制约作用.该研究选取1974-2019年的Landsat影像,从地形起伏度、坡度、地形位等级的角度,分析大清河流域土地利用类型、结构变化在地形梯度上的分布效应,对影响研究区土地利用变化的驱动力进行讨论.结果表明:1)大清河流域土地利用类型分布具有显著的地形梯度.建设用地、耕地与水体在低地形梯度地...     

基于地形梯度的汾河流域土地利用时空变化分析

地形在一定程度上影响着土地利用变化,对土地利用空间格局的形成具有重要作用,因此,分析土地利用类型与地形因子的动态关系可以反映土地利用变化的合理性,对后续的土地利用管理和水土保持有重要的意义。基于汾河流域1986年、1995年、2005年和2010年土地利用矢量图,构建土地利用变化图谱和地形位指数,系统分析了土地利用在地形梯度上的分布特征和变化历程。结果表明：1986－2010年,土地利用类型以耕地、林地和草地为主,其中耕地减少和建设用地增加是主要变化类型。各地类在地形梯度上呈明显的层级分布,耕地、建设用地和水域主要分布在低地形梯度,草地分布在中区段,而林地集中分布在中高区段。土地利用变化以稳定型和反复变化型为主,两者占研究区总面积的98.4%,其中,稳定型以低地形梯度的耕地和中高地形梯度的林地为主,反复变化型以低中地形梯度的草地与耕地间的反复转化为主;其余图谱类型的比例均在1%以下,主要变化类型均为中低地形梯度下耕地向建设用地的转化。在自然因素、人类活动和政策的共同作用下,汾河流域的土地利用结构和空间格局发生了改变,整体趋于合理,但仍存在部分不合理利用现象,需要加强规划管理。     

基于地形梯度的哈尔滨市土地利用格局变化分析

为揭示土地利用格局变化在地形差异上的演变过程,探讨不同地貌部位自然因素和人文因素在土地利用变化过程中的作用,以1989年、1995年、2001年和2007年Landsat TM/ETM+影像为主要数据源,在RS和GIS支持下获取土地利用数据。基于地学信息图谱分析理论,研究该区域不同时期土地利用空间格局变化进程,揭示土地利用变化成因和机理,并基于DEM(digital elevation model)探究土地利用图谱地形梯度的空间分异和时空演变规律。结果表明:土地利用结构以耕地和林地为主,耕地和未利用地面积持续减少,平均斑块面积分别由20.96km2减少到2.87km2和3.92km2减少到0.09km2,破碎化程度加剧,且未利用地(滩涂地和湿地)→耕地是其主要的转变轨迹,居民工矿用地呈现不平衡的增加态势,耕地是居民工矿用地和林地的主要转化来源,林地的破碎度由0.117个/km2增加到0.532个/km2,破碎化程度日益严重;前期变化型和持续变化型的分布指数在地形位等级2时最大,稳定型和反复变化型的在地形位等级1时最大,之后随着地形位的增加而减小;中间过渡型呈现一定的曲线变化。该文为城市化过程中的土地资源的合理规划和利用提供科学依据。     

基于地形梯度的三峡库区万州区土地利用时空变化分析

采用2000年、2007年和2014年TM影像数据以及万州区DEM数据,运用GIS和RS技术、土地利用图谱变化模式、地形位指数以及地形分布指数等方法对万州区土地利用变化进行了研究。研究结果表明:在2000—2014年万州区林地和耕地面积占研究区总面积的92%以上,万州区土地利用类型以耕地和林地为主;耕地、林地、草地和未利用地面积减幅分别为1.08%,0.33%,0.04%,0.01%,呈现减少的趋势;水域和建设用地面积增幅分别为0.64%,0.81%,呈现增加的趋势;耕地、水域和建设用地在较低地形梯度区域的分布指数均大于1,主要分布于较低的地形梯度区域,草地在中高地形梯度区域的分布指数大于1,主要分布于中高地形梯度区域,林地在高地形梯度区域的分布指数大于1,主要分布于高地形梯度区域;万州区土地利用变化模式以稳定型为主,转移面积332 670.71 hm~2;前期变化型次之,转移面积2 629.44 hm~2;然后为后期变化型,转移面积2 600.57 hm~2;稳定型在不同地形梯度区域内分布均匀,前期变化型和后期变化型主要分布于低地形梯度区域内。该研究为土地资源的可持续开发利用以及科学、合理地布局土地利用规划提供参考依据。     

辽河中下游流域土地利用变化及其生态环境效应

辽河中下游地区地处东北老工业基地区,是我国重要的重工业、能源和商品粮生产基地。基于TM卫星遥感数据及调查资料,对辽河中下游流域1986—2000年土地利用时空变化特征及其生态效应进行了研究。结果表明,随着人口的增加和经济的发展,流域耕地面积持续扩大,林地、草地、水域面积趋于减少,居民地、工矿、交通等建设用地增加。整个景观斑块数量呈现减少趋势,景观的空间结构趋于简单化。农业用地是平原地区土地利用变化的主体和媒介,主要土地利用转变类型大多与耕地有关。土地利用/覆被变化导致了诸多环境问题如水土流失加剧,水资源短缺、水质恶化,湿地生态功能下降等,使流域生态环境更加趋于脆弱。     

滇池流域土地利用动态变化及对流域水环境的影响分析

以滇池流域为研究对象,以1974年、1988年、1998年、2008年四个时期的TM遥感影像为数据基础,结合图像处理、地理信息系统及计量软件,应用马尔柯夫模型对研究区土地利用动态变化及变化趋势进行了分析,同时研究了该区域土地利用变化对水环境的影响。结果表明:①滇池流域近30a来土地利用状况发生了明显的变化,其中耕地、建设用地和其它地类的变化幅度较大,水域和林地变化不明显。②马尔柯夫链预测结果表明:2015—2030年研究区内建设用地面积进一步增加,林地、水域和其它地类进一步减少,但减少的幅度在逐渐变小,耕地面积也继续减少。③滇池流域的水质明显受到土地利用类型及利用变化情况的影响:在5%显著性水平下TP和BOD与土地利用类型之间存在相关关系,建设用地对总氮量的弹性为15.31,耕地对总氮量弹性为10.47,牧草地对总氮量弹性为-156.74。建设用地对BOD的影响为543.79,耕地对BOD影响为-272.49,林地对BOD影响为160.88;在20%显著性水平下COD与土地利用类型之间存在相关关系,建设用地、耕地和湿地对COD的弹性分别为173.88,-100.75,-4 920.59。④马尔柯夫链预测结果表明,随着年份的增长,水质污染状况指标呈现持续恶化的趋势。     

流沙河流域土地利用变化研究

流域土地利用/土地覆被变化是区域土地利用变化研究的重要内容。通过数字化1965年的地形图和对1976年、1988年、2003年三期L andsatM SS/TM/ETM卫星影像的解译得到西双版纳流沙河流域土地利用信息,进而在A rc G IS的支持下,采用土地利用转移矩阵和几种景观指数,结合该区域民族分布和传统习俗对流域土地利用变化进行分析。结果表明:流域的自然条件决定了土地利用的空间分布格局,但民族传统习俗的影响也很大:靠近坝区的山区居民以傣族为主,人口密度较大,森林覆盖率却较高;距离坝区较远的山区,主要是山地民族,人口密度小,但森林覆盖率也小,民族因素对森林以及其他土地利用类型的影响要大于人口因素。政策对土地利用的时间变化影响较大,从1965~2003年,流域的土地利用/土地覆被发生了很大变化,1965年、1976年、1988年和2003年4年中流域的主要土地利用类型都是有林地,但有林地面积在减少,受人类活动影响较大的土地利用类型面积在增加,人类活动对土地利用的干扰增强,土地开发利用强度有增大的趋势。     

哈尼梯田遗产核心区土地利用信息图谱及地形梯度效应

地形因子深刻制约山地型遗产区土地利用时空变化和资源配置。基于Google Earth 0.55m×0.55m 高精度历史影像,目视解译更新和野外验证得到哈尼梯田遗产核心区2005、2010、2015、2020年4期土地利用数据,通过计算转移矩阵、信息图谱、分布指数、地形位指数（TI）、面积-高程积分指数（HI）、坡长坡度指数（LS）、地形湿度指数（TWI）,以期从较长时间尺度和完整空间范围揭示区内土地利用时空变化特征及地形梯度效应。结果表明：1）研究区土地利用类型以乔木林和水田为主,平均占比分别为33.79%、25.28%,从2005－2020年,园地、水域、道路、人工林、房屋建筑、乔木林面积持续增加,增长率分别为148.32%、147.27%、138.76%、118.68%、70.58%、12.73%,减少最多的是裸地,其次是草地、旱地、水田和灌木林地,减少率分别为-54.01%、-29.58%、-28.56%,-16.56%、-10.87%。2）土地利用信息图谱类型以稳定型、持续变化型和反复变化型为主,占比分别为37.43%、25.36%、18.41%,对应的最大图谱类型分别为水田→水田→水田→水田、草地→草地→灌木林→乔木林、水田→旱地→水田→水田。3）研究区土地利用图谱在表征地表演化动力、侵蚀强度和潜在土壤水分空间分异的HI、LS、TWI指数上具有显著地形梯度效应,有效揭示了地形梯度影响土地利用信息图谱的动力机制。结合土地利用信息图谱的地形梯度效应特征,未来应进一步引导遗产区土地利用类型向增强\     

滇池流域不同土地利用方式土壤磷解吸研究

滇池富营养化严重,非点源磷污染对滇池有重要影响。溶解态磷一旦冲入湖中容易被水生植物利用,所以土壤中溶解态磷的输出值得专门研究。本文选取滇池流域不同土地利用类型的17样点,测定了样点土壤中全磷、速效磷、溶解性总磷和溶解性磷酸盐的含量,并进行了静态土壤磷解吸试验,以了解土壤磷的析出特征。结果表明,滇池流域土壤全磷含量为0.137～2.935 g.kg 1(不包括磷矿区的上蒜林地和上蒜坝平地),速效磷含量在0.311～96.238 mg.kg 1之间,不同土地利用方式下土壤全磷、速效磷含量均依次为湖滨废弃大棚>大棚>坝平地>坡地>林地;土壤溶解性总磷含量为0.66～9.52 mg.kg 1,不同土地利用方式的土壤溶解性总磷含量为湖滨废弃大棚>大棚>坡地>坝平地>林地;土壤溶解性磷酸盐含量较低。相关分析表明,土壤溶解性全磷含量与土壤全磷含量存在明显的正线性关系,溶解性磷酸盐含量与溶解性总磷含量线性正相关。溶解性磷酸盐在溶解性总磷中占20%～95%,说明溶解性磷酸盐是溶解性总磷的重要组成部分。结果表明,滇池流域土壤磷的溶出水平由土壤全磷含量所决定,而大量施肥不利于湖泊富营养化控制。研究结果还表明,磷的静态溶出过程在0.5～1 h能达到平衡,说明在地下水或地表径流的输移过程中有足够多时间达到溶解平衡,析出最大量。     

山地流域土地利用时空演变的地形梯度特征——以乌江北源为例

地形因子是丘陵山区土地利用空间分布格局的重要影响因素之一,对土地的利用方式和空间格局有着直接作用。以乌江北源2000年、2005年和2010年Landsat TM/ETM遥感影像为数据源,采用高程、坡度、地形位指数3个指标,分析了山地流域土地利用时空演变的地形梯度特征。结果表明:（1）2000—2010年,林地、建设用地和水域用地面积增加,耕地和草地面积减少。土地利用类型以林地和耕地为主,反映了山地流域土地利用结构特点;（2）研究区土地利用类型的地形梯度特征明显。耕地、建设用地、水域用地在低地形梯度上有明显分布优势。林地、未利用地分布优势在高地形梯度上;（3）耕地、建设用地优势分布主要受坡度梯度的影响,高程梯度决定了水域用地的分布,这与其他平原、丘陵地区有所不同。地形因素是山地流域土地利用结构演变的决定性因素,其他社会、经济、人文因素都对该区域土地利用格局的转变起到推动作用。在对山地流域土地开发利用过程中,应兼顾生态效益和社会经济效益,保障河流源区生态经济的持续发展。     

环京津贫困带土地利用变化的地形梯度效应分析

地形因素与土地利用变化的关系研究是土地利用/覆被变化研究的重要内容。该文以环京津贫困带为研究区,选取1985年、1995年、2000年和2010年Landsat TM影像为数据源,运用地学图谱分析法,从地形起伏度、坡度变率、坡向和地形位角度,系统分析了环京津贫困带土地利用变化的地形梯度特征,探讨了土地利用变化的地形梯度效应及其成因。结果表明:1)1985-2010年环京津贫困带土地利用类型分布呈现明显的层级性。耕地、水域和建设用地的优势分布区集中于低地形梯度区,草地优势分布区集中于中高、高地形梯度区,林地和未利用地优势分布区集中于高地形梯度区。2)研究区土地利用变化以稳定型图谱和反复变化型图谱为主,林地、耕地和草地是主要的土地利用类型,林地向耕地转换再又转换为林地是反复变化型图谱的主要类别。1985-2000年人地矛盾突出,土地利用变化以"林地-耕地"、"草地-耕地"和"未利用地-耕地"为主,耕地向较高地形梯度区扩展;2000年后社会经济发展和退耕还林政策的实施,土地利用变化以"耕地-建设用地"、"耕地-林地"和"草地-林地"为主,耕地在原优势地形位的优势度增大、草地和未利用地的优势分布区向更高级地形位集中,林地优势分布区向较低地形位扩张。3)土地利用变化地形梯度分布特征及分异效应是自然因素、社会经济因素和政策因素共同作用的结果,自然因素是基础,社会经济因素和政策因素是重要推动力。该文为研究区土地利用动态优化配置和生态环境建设提供了科学依据和决策支持。     

滇池柴河流域不同土地利用方式土壤养分剖面分异

基于滇池柴河流域土壤采样,研究了平坦设施农业、平坦传统农业、坡耕地、撂荒地和林地5种土地利用方式0—100cm土壤养分剖面的分异特征,结果表明:(1)不同土地利用方式土壤0—100cm内TN含量排序为:设施农业>传统农业>撂荒地>坡耕地>林地,并且设施农业TN含量显著高于坡耕地和林地(P<0.05)。不同土地利用方式间土壤TN含量的显著差异主要表现在0—80cm。土壤TN含量沿土层自上而下逐层降低,但在不同土地利用方式下,各土层间的差异不一致。(2)不同土地利用方式土壤0—100cm内TP含量排序为:传统农业>设施农业>坡耕地>林地>撂荒地,且不同土地利用方式间各个土层内土壤TP均无显著性差异。5个土层TP均表现为撂荒地<林地<耕作土壤。土壤TP沿土层自上而下总体先降后升,但不同土地利用方式土壤TP随土层的变化趋势不尽一致。(3)不同土地利用方式土壤0—100cm内有机质含量排序为:设施农业>传统农业>撂荒地>坡耕地>林地,且设施农业有机质含量明显高于坡耕地和林地。在5个土层内,不同土地利用方式间土壤有机质差异不显著,只在20—40cm土层内设施农业与坡耕地、林地之间达到显著性差异。土壤有机质含量沿土层自上而下逐层降低,但在不同土地利用方式下,各土层间的显著性差异不一致。     

基于地形梯度的河北省太行山区土地利用时空变异研究

地形在一定程度上影响着土地利用变化, 对土地利用空间格局的形成具有重要影响。利用GIS空间分析功能, 结合地形位指数、分布指数和土地利用程度综合指数, 系统分析了1990-2008年间河北省太行山区土地利用变化的地形梯度特征, 探讨地形因素对土地利用方式选择及空间格局的影响, 并定量分析了地形梯度上的土地利用程度状况。结果表明: 各种土地利用类型空间分布及其变化明显受到地形因子的影响和制约, 总的分布特征为: 随着地形位的升高, 耕地的分布指数呈现降低趋势, 草地、建设用地、水域和未利用地先升后降, 而林地则升高; 研究期间林地的优势地形位的上限增加了2个地形位, 草地已失去高地形位上的分布优势, 在中地形位上的优势分布区间增加了3个地形位, 水体的优势地形位在低地形位上有所扩展, 未利用地的优势地形位明显收缩, 而耕地、建设用地优势地形位基本保持稳定; 土地利用程度综合指数随着地形位的增加而不断下降。根据地形梯度上土地利用程度的定量表达, 将研究区地形位划分为3个区段: 耕地、水域、建设用地和未利用地的优势地形位区域、草地和林地的优势分布区、林地的优势地形位区域, 其面积分别占研究区总面积的45.79%、41.30%和12.91%。在此基础上对河北省太行山区土地资源的合理利用和生态环境恢复提出了相应建议和措施。     

1980-2020年洞庭湖流域土地利用变化及其碳效应

[目的] 探查粮食主产区土地利用变化规律及其碳效应,为土地利用结构调整及低碳经济发展提供依据。[方法] 基于1980,2000,2020年3期土地利用现状数据,在网格采样法、土地利用动态度模型、碳排放系数法以及空间自相关分析模型支持下,揭示1980年以来洞庭湖流域土地利用变化规律及其碳效应的空间异质性特征。[结果] ①洞庭湖流域土地利用阶段性变化。1980—2000年综合动态度为0.02%,其中动态度最大的是建设用地,未利用地次之。2000—2020年综合动态度增至0.18%,建设用地面积增长加快。②净碳效应表现为碳汇,但由1980年的5.93×10⁷ t下降到2020年2.82×10⁷ t,而由土地利用变化引起的碳效应呈现碳排放变化量大于碳汇变化量特点,并导致净碳排放量增加了6.08×10⁵ t,且空间上净碳排放相对高值区呈“H”型分布特点,低值区逐渐扩张。③洞庭湖流域集水小区净碳排放的空间自相关性特征显著。1980—2000年主要聚集类型为高—高型和低—低型,低—高型分布零散,2000—2020年高—高型分布更加集中连片,低—低型主要在湘江流域北部。[结论] 在洞庭湖流域,应坚持“碳增汇,碳减排”定位,保持林地的碳汇稳定状态,科学引导高碳排放土地的开发利用,并依据空间自相关特点关注不同集水区的碳排放“同化”作用。     

流域土地利用变化对径流的影响

美国农业部开发的SCS水文模型可以定量反映土地利用/土地覆被变化对径流的影响,是应用较广的模型之一。在GIS支持下,以1965年西双版纳地形图及1988、2003年两期Landsat TM/ETM卫星影像获取的土地利用数据及实地土壤调查资料确定模型参数(CN值),通过分析CN值的变化来反映土地利用变化对径流的影响。研究结果表明,从1965~2003年,土地利用变化使流域径流系数增大,其中旱地、水田、有林地和草地的变化对流域径流的影响较大;人类活动逐渐向水文土壤条件较差的区域扩张,这种土地利用变化趋势使流域CN值增大,下垫面产流能力增强;人类活动干扰程度大的土地利用类型面积增加,这些土地利用方式对流域径流的影响越来越大。流域水田和水域面积减少,对流域径流的调节能力下降,势必影响到流域的水文循环。     

滇池流域不同利用方式红壤渗滤液的磷素形态变化

利用土柱模拟实验方法对滇池流域不同土地利用方式红壤渗滤的磷素含量及形态特征进行研究,每隔1周进行灌水处理,并在当天采集分析水样,共4次处理。结果表明:(1)TP含量为0.09~0.90mg/L,MRP含量为0.01~0.71mg/L,DOP含量为0.03~0.28mg/L,PP含量为0.01~0.52mg/L。同种利用方式红壤渗滤液各形态磷含量呈TDPPPMRPDOP。不同利用方式红壤渗滤液的TP、TDP和PP含量存在大棚露地草地的规律;MRP和DOP含量存在大棚露地和草地的规律。(2)土壤渗滤液磷素形态变化方面,草地土壤表现为MRP含量先增后减,TP、TDP和PP含量持续增加;大棚土壤表现为TP和PP含量先增后减,TDP、MRP和DOP含量持续增加;露地土壤表现为TP、TDP、MRP和PP含量先增后减。(3)土壤渗滤液中TP含量高于V类地表水(湖库)标准,草地、大棚和露地分别高出230%,305%和245%,各形态磷中以TDP所占比重最大,均值达60%~70%,从土壤磷素流失途径看侧渗和下渗方式大于地表径流。     

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。     

海河上游清水河流域土地利用变化特征

[目的]海河上游清水河流域处于半湿润向半干旱过渡的生态环境脆弱区,研究该地区土地利用时空变化规律,旨在为当地生态环境建设提供一定的决策依据。[方法]基于清水河流域1990—2018年4期Landsat遥感影像解译的土地利用数据,在优选的最佳空间尺度下通过Logistic-CA-Markov模型对清水河流域土地利用变化进行分析和预测。[结果]①近30 a来清水河流域土地结构主要以耕地、林地、草地为主,三者面积之和比例超过总量的96%;其中,建设用地面积持续增加且变化程度最剧烈。②通过对受试者工作特征(ROC)曲线进行拟合优度评价,在100 m×100 m空间尺度下,各个地类ROC值达到最优水平。③2018—2027年间,草地和水域面积预计分别减少42.44,5.43 km~2,耕地、林地和建设用地面积分别增加16.51,16.89,14.67 km~2。[结论]①100 m×100 m是针对具有典型小流域特征的清水河流域进行预测模拟研究的最合适尺度;②因2022冬奥会的筹备促使建设用地的开发力度加大将成为未来清水河流域土地格局变化的主要因素。