2009—2018年湖南省县域耕地时空演变及其驱动力

[目的]分析近年来湖南省县域单元耕地的时空变化特征及驱动力,为耕地保护政策的制定提供决策依据。[方法]基于湖南省2009—2018年的土地利用变更调查数据库,利用耕地变化动态度、景观格局指数和地理探测器模型,从数量规模、景观格局和驱动力等方面分析湖南省县级行政单元的耕地变化。[结果](1)2009—2018年,湖南省耕地总量累计增加379.02 km²。新增耕地主要分布在环洞庭湖地区、湘中盆地群和湘西北等土地整治重点地区。(2)在土地综合整治等工程的积极作用下,湖南省耕地图斑形状趋于规整化;而受城镇化和基础设施建设的影响,全省耕地破碎化趋势明显。(3)地方财政收支情况、人口增长和地形条件是湖南省2009—2018年间耕地变化的主要驱动力因子。各驱动因子之间通过双因子增强和非线性增强等交互作用实现对耕地时空变化的综合影响。[结论]湖南省耕地保护成效显著,但依然面临许多挑战。新时期全省耕地保护应该处理好国土空间开发与保护之间的关系;新增耕地的开发应当更加注重对农村低效建设用地的复垦而减少对生态空间的挤占;优化耕地保护政策,切实提高现有耕地的经济产出效益,发挥市场机制在...     

多方法支持的重庆市土地利用格局时空演化及驱动力

[目的]研究重庆市土利用格局时空演化规律,为促进该地区土地资源可持续利用及社会经济可持续发展提供科学依据。[方法]以位于山地高密度区的重庆市为例,基于1995—2020年土地利用遥感监测数据,从数量结构和空间布局两个方面定量分析重庆市土地利用时空演化特征,并通过地理探测器分析不同时间尺度下重庆市土地利用变化驱动力。[结果]研究期内重庆市土地利用变化速度加快,城乡居民用地、工矿建设用地持续增加,草地面积大幅缩减并集中向林地转化;25 a以来,重庆市土地利用程度逐年提高,整体处于发展期,热点区主要集中在主城及其周围地区;渝西水田密度降低,渝东南林地高值密度面积增加,但草地高值密度区大幅缩减;城镇及农村居民用地高密度核心位于主城区,工矿建设用地高密度核心为星点状分布,增长幅度大;社会经济因素对重庆市土地利用变化影响显著,其中人口密度为主导性因子。[结论]重庆市土地利用变化区域间差异明显,土地利用变化主要受社会经济因素的影响。     

哈尔滨市土壤保持服务价值时空演变及其驱动力

[目的] 土壤侵蚀是全球性的重要环境问题,严重制约了人类的生产和生活。定量研究土壤保持服务价值为区域水土保持措施的制定,哈尔滨市水土保持功能分区规划提供科学依据。[方法] 基于InVEST模型泥沙输移比例模块,对哈尔滨市2000,2010,2020年的土壤侵蚀量和土壤保持量进行评估,借助空间自相关法分析土壤保持量的空间聚集类型,并利用参数最优地理探测器揭示其空间异质性形成的驱动力。[结果] ①2000,2010,2020年哈尔滨市土壤保持量分别为2.18×10⁹,2.07×10⁹,2.77×10⁹ t,呈现先减少后增加的趋势,整体呈现"西低东高"的空间分布格局; ②土壤保持量呈现强烈的空间正相关,以低-低聚集和高-高聚集类型为主,低-低聚集类型面积呈现下降趋势,而高-高聚集类型则呈现先降低后上升的趋势; ③高程、降水量和坡度对哈尔滨市土壤保持量空间异质性的解释力最强,平均解释力分别为0.225 9,0.198 9,0.180 4,其中坡度和降水量与其他因子的交互作用,是研究区解释力最强的交互因素。[结论] 哈尔滨市应加强对城市西部和松花江沿岸的水土治理,同时维持城市北部和东部良好的水土状况,避免大规模的人类干扰活动。     

基于地理探测器的重庆坡耕地时空格局演变特征及驱动机制

坡耕地是耕地的重要组成部分,分析坡耕地时空格局演变规律及驱动因素,有益于为合理利用坡耕地资源及生态功能修复与保持提供参考。基于2000-2018年坡耕地空间分布信息,利用土地利用转移矩阵、局部空间自相关（Local Spatial Autocorrelation, LISA）、地理探测器（Geodetector）等方法,从坡耕地时空变化特征、坡耕地冷热点格局和坡耕地变化驱动因子等方面开展,揭示重庆坡耕地时空分布特征及驱动因素。结果表明：1）与2000年相比,2018年重庆坡耕地面积减少2.40%,坡耕地2.23 万km2,占耕地59.35%。6个区县（渝中、江北、江津、南岸、大渡口、石柱）年均坡耕地变化动态度大于1%,不同区县坡耕地面积变化趋势差异明显。2）近18年坡耕地与林地、草地、水田、建设用地等地类发生显著转移,转出、转入总体较均衡,其中坡耕地退为林地主要集中位于秦巴和武陵山区的石柱、武隆、丰都、云阳等区县,在土地利用转移过程中坡耕地面积呈小幅度减少趋势。3）坡耕地局部空间自相关异质性较显著,大多数区域坡耕地面积呈高-高和低-低聚集状态,热点区集中在渝东北区,冷点区分布在渝西区和主城区。4）林业产值、农村居民人均纯收入、粮食产量、乡村从业人员、农林水支出等经济、社会及政策因素是主要驱动因子,各因子间的交互作用大部分为非线性增强和双因子增强,其中解释力较大的交互驱动因子为粮食产量/坡度（2005年,0.927）、农村居民人均纯收入/常住人口（2018年,0.910）,海拔、降雨等自然因素对坡耕地变化有一定影响,但经济发展、政策调控、农民收入、城市扩张等社会经济因素是坡耕地变化的主要驱动因子。研究结果可为重庆以及西南山地丘陵区坡耕地资源保护与格局优化提供科学依据。     

黄河三角洲景观变化中人为影响力的时空分异

利用1986,1996,2006年的遥感影像,结合GIS和图谱分析,运用地统计学方法研究现代黄河三角洲地区近20年来景观变化和人为影响力的时空变异规律,实现人为影响力的定量化和空间化,从而揭示人类开发活动的空间变异和强度分布。结果表明:①在1986,1996,2006年的3期人为影响力的实验变异函数值与理论变异函数拟合得较好,残差平方和RSS和决定系数R2的检验达到极显著水平。②黄河三角洲在近20年来的人类活动影响力在研究尺度上存在空间异质性:基台值逐年增大,人为影响力在空间上出现急剧的变化,不同地点的人为开发利用强度差异性程度加速增加;人为影响力中在600m以下小尺度上由随机因素引起的空间异质性SHR特别小,块金效应较小,而空间自相关引起的空间异质性占主要部分,在90%以上;根据各向异性条件下的变异分析,可以得出人为影响力在不同方向上具有明显的各向异性结构特征,即在不同方向上,其块金值和基台值有一定的差异,但也有相似或者相同的,说明人为影响力的各向异性同时具有几何异向性和带状异向性。③人为影响力的空间分布格局受交通线、水系、居民点和海岸线的控制明显。     

秦巴山区国土空间格局演变特征及驱动力分析

[目的] 科学认知秦巴山区城镇空间、农业空间和生态空间的时空演化过程与形成机理,是助力全国空间发展格局统筹协调和推动中西部崛起的关键,更是地区高质量转型发展的迫切需求。[方法] 基于空间转移矩阵、地形位分析和随机森林回归等方法,从"格局规模―地形位置"2个维度切入,研究2000—2020年间秦巴山区国土空间时空演化特征与驱动机制。[结果] (1)近20年秦巴山区城镇剧烈扩张、农业和生态空间持续缩减,占比58.33%的县区人口减少的同时城镇用地依然呈扩张态势,"人口总量―城镇规模"出现严重两极分化;(2)城镇、农业空间"上山爬坡"、生态空间"下谷"现象明显,新增城镇和农业空间平均上移1~2个地形位,下游丹江口水库坝体加高工程对山区整体国土空间分布梯度产生显著影响;(3)"农业空间―生态空间"动态调整置换是秦巴山区主导转换类型,财政支出的影响作用最为显著;农业空间是新增城镇的主要来源,同时秦巴山区城镇退化为农业、生态空间的规模显著;(4)国土开发政策、山地地形属性、交通区位条件和社会经济因素共同制约影响秦巴山区国土空间演化结果,各类型因素在不同转换方向上的作用强度和显著因子数量有明显差异。[结论] 推动新增城镇向重点开发区集中,科学引导农业和生态空间顺应地形梯度布局,慎重进行水利工程建设,整体谋划区域"三区三线"布局,将对秦巴山区国土空间格局优化起到积极影响。     

黔桂岩溶山区土地利用程度演变的空间分异特征

采用空间自相关分析方法,借助ArcGIS和GeoDa软件,分析了1990—2010年黔桂岩溶山区垦殖系数、建设用地比例和土地利用程度综合指数变化的总体空间差异及局域空间分异特征。结果表明:（1）1990—2010年黔桂岩溶山区的垦殖系数、建设用地比例和土地利用程度综合指数变化的总体空间特征具有较显著的集聚性,土地利用程度综合指数变化的集聚趋势在增强,相反,垦殖系数、建设用地比例变化的集聚趋势却在减弱。（2）1990—2010年垦殖系数变化空间上整体集聚,但局部异质性增强;局部特征在空间上主要以北部“高—高”集聚（高垦殖系数集聚）和中部“低—低”集聚（低垦殖系数集聚）为主,在时间尺度方面局部变化较稳定。（3）1990—2010年建设用地比例变化空间整体集聚特征减弱,局部异质性增强;局部特征在空间上主要以南部“高—高”集聚（高建设用地比例）和中部“低—低”集聚（低建设用地比例）为主,在时间尺度方面演化的局域分异较显著,主要集中在北部、中部和南部。（4）1990—2010年土地利用程度综合指数变化空间上整体集聚且缓慢增强;局部特征在空间上主要以南北“高—高”集聚（高土地利用程度综合指数集聚）和中部“低—低”集聚（低土地利用程度综合指数集聚）为主,在时间方面演化的局域分异较显著,中部变化小、南北变化较大。     

基于空间自相关的1975—2015年玛纳斯河流域耕地时空特征变化分析

为揭示耕地空间分布特征与变化趋势，本研究以玛纳斯河流域为例，基于7期（1975年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年）土地利用数据提取流域耕地信息，采用空间自相关、重心模型、标准差椭圆、地学信息图谱等方法，分析1975-2015年流域耕地空间格局演变特征。结果表明：耕地空间分布存在显著全局正相关，局部空间异质性较强，耕地在时间序列上呈现先减弱后增强再减弱的集聚态势，最终形成以沙湾县商户地乡与石河子市北泉镇为左、右核心的"高-高"集聚分布。耕地空间变化总体呈现西北方向的明显偏移，耕地重心迁移速度经历"缓慢（1975-1995年）-加速（1995-2005年）-减速（2005-2015年）"过程。1995年后标准差椭圆空间分布格局在西北方向愈加明显，椭圆面积大幅增长，耕地涨幅不断增强，并有继续向流域北部荒漠区扩张的趋势。LISA频率图谱中稳定不变与低频区域占比合计达84.58%，耕地空间格局相对稳定。1975-2015年耕地聚集状态主要变化特征表现为"低-低"集聚和"低-高"集聚向"高-高"集聚的转变，流域耕地呈现高密度扩增式发展。通过构建LISA频率图谱，结合重心模型与标准差椭圆较为全面地、动态地掌握了区域耕地空间演变趋势，为耕地资源的科学管理与有效保护提供理论基础与决策依据。     

2000-2020年锡林郭勒草原土地利用/土地覆被时空演变特征及驱动力分析

科学揭示土地利用/土地覆被的时空演变特征及其驱动机制,对推进草原生态文明建设和高质量发展具有重要意义。以位于中国北疆的锡林郭勒草原为研究区,基于2000-2020年遥感、气象等多源数据资料,运用土地利用变化指数、频次统计、桑基图可视化模型、网格单元等方法探讨了近20年锡林郭勒草原土地利用/土地覆被的时空变化特征,并利用地理探测器分析自然地理条件和社会经济发展对草原土地利用/土地覆被变化的影响机制。结果表明：1）2000-2020年间锡林郭勒草原的土地利用/土地覆被类型以草地和沙地为主（面积占比约98%）,区域土地覆被变化主要发生在中西部的沙-草交错区。2）2005年后区域沙地面积持续减少,而沙地转入率在近10年间仍接近5%,说明草原生态环境总体向好,但生态脆弱性水平仍较高。3）社会经济的快速发展是驱动锡林郭勒草原土地利用/土地覆被变化的主要因素,气候因素的驱动作用次之,地形因素影响相对较小。研究结果可为锡林郭勒草原的生态保护和可持续发展提供科学依据。     

宁夏回族自治区生态系统服务价值时空演变及其驱动力

为了研究干旱半干旱地区土地利用变化及其ESV时空演变特征与驱动机制,基于2009-2017年研究区土地利用变更数据,采用土地利用动态度、ESV评估模型、SPSS以及空间自相关模型,定量分析了研究区ESV时空演化特征及其驱动因素。结果表明:(1)草地和耕地是研究区主要的土地利用类型,研究期间城镇村及工矿用地、交通运输用地面积动态度变化较大,其余各土地利用类型动态度变化度较小;(2)ESV总价值逐年下降,由2009年的902.58亿元下降至2017年的890.6亿元,空间上呈现出中部高、南北低的分布格局,各单项服务价值均呈下降的变化趋势,而林地和水域面积的减少,是导致调节服务和支持服务减少的主要原因;(3)ESV时空差异主要驱动因素为人口密度、城市化率以及人均GDP和境内外旅游收入;(4)空间相关性结果表明,ESV变化率与城镇化率、人均GDP以及人口密度呈负相关关系,且高-高和低-高集聚主要集中在南部地区,而高-低集聚主要集中在北部地区。生态用地面积的减少是ESV下降的主要原因,因此,增加和维护生态用地,控制城镇用地扩张是提升研究区ESV的关键。     

近10 a黄河三角洲LUCC及其驱动因素分析

研究滨海脆弱生态区的土地利用/土地覆被时空变化过程,可以为区域土地资源的规划、开发和管理提供科学依据。该文应用遥感和GIS技术,分析黄河三角洲区域1995－2004年间土地利用/土地覆被的时空变化特征,并对区域土地利用/土地覆被变化的驱动因子进行了探讨。结果表明,近10 a来黄河三角洲的土地利用/土地覆被类型发生了复杂变化;黄河三角洲土地利用/土地覆被动态受到自然因素和人类活动的共同作用,而人类活动是近10 a区域土地利用/土地覆被变化的主要驱动因子。尽管近年来黄河三角洲的开发取得了快速发展,但部分人类经济活动给区域土地资源及其生态环境的可持续发展带来巨大压力,甚至导致区域土地质量的进一步退化。     

黄河三角洲耕地变化及其驱动力的卫星遥感分析

Taking Kenli County in the Yellow River Delta, China, as the study area and using digital satellite remote sensing techniques, cultivated land use changes and their corresponding driving forces were explored in this study. An interactive interpretation and a manual modification procedure were carried out to acquire cultivated land information. An overlay method based on classification results and a visual change detection method which was supported by land use maps were employed to detect the cultivated land changes. Based on the changes that were revealed and a spatial analysis between cultivated land use and related natural and socio-economic factors, the driving forces for cultivated land use changes in the study area were determined. The results showed a decrease in cultivated land in Kenli County of 5321.8 ha from 1987 to 1998, i.e., an average annual decrement of 483.8 ha, which occurred mainly in the central paddy field region and the northeast dry land region. Adverse human activities, soil salinization and water deficiencies were the driving forces that caused these cultivated land use changes.     

黄河下游地区土地利用和生态系统服务价值的时空演变

基于黄河下游地区1990-2015年土地利用分类数据,运用土地利用变化动态度、土地利用转移矩阵,探究不同土地利用类型的变化程度及转移情况,运用当量因子法、热点分析、重心模型、地理探测器探究黄河下游地区县域尺度生态系统服务价值的时空演变及其空间分异。结果表明：1）耕地、草地、未利用地面积逐渐减少,建设用地面积增加,耕地是建设用地面积增加的主要贡献者,建设用地扩张存在侵占耕地的现象。2）从时间尺度看,地区生态系统服务价值逐年减少;从空间尺度看,县域尺度的高值区逐渐减少,低值区逐渐增加;从地均生态系统服务价值的变化率来看,大部分县区的地均生态系统服务价值呈现持续降低趋势。3）地均生态系统服务价值的高值区与低值区空间集聚程度明显,但有逐渐弱化的趋势;生态系统服务价值的重心始终分布在山东省郓城县,重心迁移与两地区之间生态系统服务价值变化差值有关。4）黄河下游地区县域尺度地均生态系统服务价值空间分异受自然因素和社会经济因素共同作用的影响,是不同驱动因子共同作用的结果,其中人为综合影响指数对区域生态系统服务空间分异的影响最大。     

气候和土地利用变化下黄河流域农业干旱时空演变及驱动机制

为全面剖析气候和土地利用变化下黄河流域农业干旱时空演变特征及驱动机制,该研究首先构建黄河流域SWAT分布式水文模型,模拟黄河流域水循环过程,基于标准化土壤湿度指数(Standard Soil Moisture Index,SSMI),识别不同干旱等级下的农业干旱历时、强度及干旱事件,分析黄河流域不同分区农业干旱特征值以及干旱事件频率在年季尺度上的演变特征;在此基础上,通过SWAT模型驱动农业干旱模拟方案集,厘定和量化气候和土地利用变化对黄河流域农业干旱的影响贡献率。结果表明:累积时间尺度越大,农业干旱发生的次数越少,但历时越长,农业干旱开始和结束时间多集中于春季和夏季;黄河流域90年代农业干旱最为严峻,尤其上游C区最容易遭受重旱和特旱,农业干旱频率高达70%～90%;气候变化是驱动黄河流域农业干旱发生的主要诱因,贡献率约为50%～90%,而土地利用变化对农业干旱的影响相对较弱,贡献率约为10%～50%。研究结果可为黄河流域制定合理的农业抗灾措施提供参考。     

黄河三角洲土地利用/覆盖格局与演化分析

利用1984，1986，1991，1996年和2001年的多源遥感数据，结合GIS空间数据和野外考察资料等，对1984年东营市建市17年来黄河三角洲土地利用／覆盖格局和动态演变规律进行分析。1984年以来，黄河三角洲陆地面积总体上在不断增加。土地利用／覆盖类型以旱地和未利用地为主，旱地的面积有较大的减少，而未利用地的面积变化不大，略有增加。在各个不同的时段内，土地利用／覆盖变化的面积都占1／3左右。在土地利用／覆盖变化类型中，未利用地与耕地之间的双向转换非常频繁，是最重要的两种变化类型，由于次生盐渍化的原因，耕地退化为未利用地在1986年后都占据首位；未利用地与灌草地、灌草地与耕地之间相互转化所占比例也较大。     

长三角乡村多功能时空演化特征与驱动机制

乡村多功能是乡村地域系统发展的重要特征,有效识别其时空格局特征与驱动机制,是促进乡村振兴发展的重要依据。该研究以长三角作为典型研究案例区,在界定乡村多功能内涵特征基础上,构建出乡村多功能评价指标体系,运用熵权TOPSIS法定量测度2000－2020年长三角乡村多功能水平;综合GIS空间分析、空间自相关模型及地理探测器模型等对研究期间长三角乡村多功能时空演化及驱动机制进行初探。结果表明：1）2000年以来长三角乡村多功能水平呈现提升态势,并表现出“南高北低”区域差异特征;分项功能水平差异表现为乡村生产功能>乡村生活功能>乡村生态功能。2）研究期间长三角乡村多功能全局上表现出显著的正自相关;局部上,长三角乡村生产功能H(High)-H(High)型主要集聚在皖北地区,乡村生活功能H-H型主要集聚在苏南地区,而乡村生态功能H-H型主要分布在浙西南地区。3）长三角乡村多功能形成和演化受到自然地理环境和经济社会发展因素综合影响,其中地区经济实力、城镇化水平及固定资产投资是影响长三角乡村多功能演化的主导因子,且与其他因子交互驱动力强于单因子作用,交互作用能够增强对长三角乡村多功能时空演化的解释。4）从乡村地域主导功能视角出发,结合各地域类型功能现状、资源环境特征及区域发展背景,因地制宜采取差异化的长三角乡村地域功能优化策略。研究结果可为长三角乡村地域功能定位和发展方向提供科学依据。     

黄河三角洲不同土地利用类型土壤微观结构特征

黄河三角洲不同土地利用类型盐碱土微观结构的研究,对认识该地区盐碱土的工程性质和对滨海盐碱地治理具有重要意义。该研究结合粒度分析(particle size distribution,PSD)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、压汞(mercury intrusion porosimetry,MIP)和扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)方法,对3种不同土地利用类型盐碱土的微观结构进行定量分析,旨在揭示其微观特性,为黄河三角洲盐碱地治理提供微观理论依据。结果表明:不同土地利用类型下的土壤黏粒含量表现大小依次为农田、滩地、草地,而土壤孔隙度大小依次为草地、滩地、农田;农田、草地与滩地盐碱土矿物成分中,石英、方解石和钠长石等原生矿物占绝对优势,仅含少量黏土矿物,且农田黏土矿物含量远大于草地与滩地;草地与滩地盐碱土孔隙特征类似,两者在0.1≤孔隙直径<10μm范围内小孔隙与微孔隙占有绝对优势,而农田盐碱土以孔隙直径在<2μm范围内的微孔隙与超微孔隙为主。农田盐碱土由致密片状、扁平状结构与微裂隙构成,骨架颗粒间由黏土矿物胶结;草地盐碱土由紧密镶嵌的块状颗粒和架空孔隙构成,骨架颗粒间无胶结;滩地盐碱土由紧密堆积的粒状颗粒和粒间孔隙构成,骨架颗粒间无胶结。研究成果可提高对黄河三角洲不同土地利用类型盐碱土微观结构的认识,为滨海盐碱地的治理、利用和开发提供了微观尺度上的依据。     

2000-2020年黄河流域国土空间格局演变及生态响应

黄河流域国土空间格局变化将深刻影响生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)和功能，科学揭示其响应规律是构建高质量国土空间体系的应有之义。为此，从“三生空间”视角切入构建了两级衔接的国土空间分类体系，借助转移矩阵和修正的ESV评估模型，刻画了黄河流域2000–2020年间多级自然边界的国土空间格局及ESV演变特征，并采用图谱法揭示了ESV的时空响应规律。结果表明：1)2000–2020年间，一级空间中的生产空间持续减少，生活空间逐渐增加，生态空间较为稳定；二级空间中，除了农业生产空间和其他生态空间面积减少外，其他均呈上升态势。转化类型以草地生态空间与农业生产空间、其他生态空间以及林地生态空间的相互转换为主，集中分布在流域中上游地区。2)近20a间生态系统服务价值总体看涨，由2000年的10 976.59×10⁸元上升至2020年的11 210.96×10⁸元，草地生态空间、林地生态空间贡献最大。空间格局呈现“中部及西南部最高，东北部和东南部较高，西北部最低”的特征，显著增加的区域逐渐增多。3)生态增值区范围分布...     

黄河三角洲人地关系协调度时空演变及其驱动机制

黄河三角洲是黄河流域典型的生态环境脆弱区,在黄河流域生态保护与高质量发展的要求下,定量评价区域人地关系对黄河三角洲生态环境修复与经济发展有重要意义。基于1998—2018年遥感影像数据,运用耦合协调度模型、地理探测器等方法,分析了20年间黄河三角洲人地协调度时空演变特征,探讨了人地协调度空间演变特征及其驱动机制。结果表明：(1) 1998—2018年黄河三角洲人地协调度大致呈由内陆向沿海逐渐递减的空间分布特征,人地关系失调区域面积不断下降,协调区域面积不断上升,人地关系逐步缓和。主要协调水平为良好协调,区域面积达2 847.57 km²;各乡镇人地协调度等级呈自黄河流域向两岸地区递减的特征,各乡镇协调水平不断上升且差异显著但逐步缩小,极差值缩减至0.24,六合镇、胜坨镇、垦利街道和永安镇协调水平增长最为显著,分别上升了0.27,0.26,0.25,0.24;(2)因子探测器结果表明人均水资源、年均降水量、植被覆盖率与人口数量对人地协调度的解释力较高,经济发展水平、自然资源禀赋与自然环境特征在人地协调演进过程中的重要程度逐步上升;(3)研究时段内各因子间交互作用对人...