汾河流域土地利用变化及生态环境效应

选取汾河流域为研究区，采用土地利用动态度、地学信息图谱、生态价值指数和植被覆盖度综合分析研究区2000年、2005年、2010年、2015年及2018年土地利用变化及生态环境影响效应问题。结果表明：（1）2000—2018年，流域建设用地、林地呈现增长趋势，增长面积分别为1350.90 km²、85.50 km²，增长率分别为92.83%、0.96%；耕地、草地出现小幅下降趋势，缩减面积分别为729 km²、674.10 km²，缩减率分别为-5.02%、-7.63%；水域及未利用土地维持多年平均水平，平均面积为297 km²、7.92 km²。空间格局呈现建设用地、耕地集中于流域核心区，草地、林地集中于边缘区的分异特征。（2）各时序综合土地利用动态度、土地转移图谱、土地利用涨落势变化近似，显著变化区主要位于流域盆地及其与山地过渡区，多年综合土地利用动态度为4.34%，单一土地利用动态度及土地利用涨势幅度最高的是建设用地及林地。（3）基于不同的主导土地利用...     

基于PLUS和InVEST模型的乌鲁木齐市碳储量时空演变与预测

土地利用变化对陆地生态系统的碳储量变化有着重要影响,研究不同发展情景下陆地生态系用碳储量变化情况,有利于优化空间布局,协调土地利用与生态环境保护的关系。本研究结合PLUS和InVEST模型,通过多种驱动因素数据分析了2000—2020年乌鲁木齐市土地利用的变化特征,以此预测模拟2030年自然发展情景、生态保护优先情景和耕地保护优先情景下土地碳储量。结果表明：(1)2000—2020年乌鲁木齐市林地、水域、建设面积、未利用地数量增加,耕地、草地面积减少。(2)2030年,自然发展情景延续了以往发展模式,建设用地面积增幅为18.29%。生态保护优先情景下,建设用地的扩张速度得到有效控制,增幅已经减缓,为4.73%。耕地保护优先情景下耕地面积比自然发展情景下多了171 km²,耕地保护效果显著。(3)2000—2020年,碳储量呈下降趋势,共计减少8.5×10⁶t。2030年自然发展情景下碳储量总量相较于2020年减少了4.065×10⁶t,生态保护优先情景下比自然增长情景高7.519×10⁵t,耕地保护...     

基于Markov-PLUS模型的石羊河流域土地利用及生态系统服务价值模拟

石羊河流域作为我国典型内陆河流域,是西部地区的重要生态屏障。文中基于Markov-PLUS模型对石羊河流域2030年自然发展、生态保护、城镇建设情景下的土地利用格局及生态系统服务价值进行模拟。结果表明：1)2000-2020年石羊河流域土地利用转移总面积为4670.87km²,主要发生在草地、未利用地、人造地表之间。2)三种情景土地利用模拟结果各异。自然发展情景下水域、湿地面积减少,生态保护情景下林地、灌木地大幅增加,城镇建设情景下人造地表大量扩张,耕地、草地显著减少。3)研究区2000、2010、2020年ESV分别为486.16亿元、491.1亿元、489.86亿元,呈先升后降趋势;2030年自然发展、生态保护、城镇建设三种情景下ESV分别为490.06亿元、503.29亿元、498.28亿元,较2020年不同程度增加。4)研究区ESV强度自上游到下游递减,生态保护情景下ESV增加和城镇建设情景下ESV减少主要集中在中部走廊城镇建设区外围和西南部林草区。未来石羊河流域应不断巩固前期治理成效,持续推动生态建设。     

汾河流域气温变化时空特征分析

根据汾河流域上、中、下游典型市区54年(1954-2007年)气温观测资料,运用气候统计分析法、累积距平和信噪比法对汾河流域气温变化时空特征进行了分析。结果表明:汾河流域54年来气候呈现暖干化趋势,年均气温整体呈现上升趋势,总降水量整体呈现下降趋势;汾河流域气温变化呈上升趋势,10 a平均增幅为0.24℃;汾河流域进入21世纪初期气温上升幅度减小,且上、中、下游气温悬殊差距缩小;经气温变化的突变分析得出54年来汾河流域气温不存在突变年,1960年、1996年分别是汾河上游、汾河中、下游小的气温转折年,1993年是汾河流域大的气温转折年。     

基于生态系统服务价值的汾河流域生态补偿研究

流域作为独特的地貌单元,是地理科学研究的重点领域。以流域为基本单元,开展流域生态补偿是协调上中下游之间经济发展与生态保护的重要经济机制。文中利用汾河流域2013年土地利用遥感影像解译数据,基于生态系统服务价值,以上中下游流域和各县域2个空间尺度,计算其生态系统服务价值和生态补偿优先级,明确补偿的优先地区和支付地区。结果表明:1)上游段的生态系统服务价值和生态补偿优先级远大于中、下游段,应当优先获得生态补偿。2)经济发展相对较落后的县域,其生态系统服务价值和生态补偿优先级较高,应急需优先获得生态补偿;经济发展水平相对较高的地级市的市辖区和县级市,生态系统服务价值和生态补偿优先级较低,应率先支付生态补偿。     

关中平原城市群“三生”空间生态环境效应及影响因素研究

以关中平原城市群为研究区域，对2000-2020年“三生”空间土地利用情况进行测算，多尺度对2000年、2005年、2010年、2015年、2020年五期生态环境效应的时空变化特征进行分析；使用地理探测器对影响地区生态环境效应的因子进行探测。结果表明：1)关中平原城市群以生产用地和生态用地为主，研究期间农业生产用地面积持续性减少，生态用地和生活用地面积持续性扩张。2)2000年-2020年关中平原城市群的生态环境质量指数和正向效应在空间上体现为中低周高，时间上呈现波动上升趋势；该地区总体生态环境质量呈现正向发展趋势。3)土地利用强度、耕地面积占比、地形起伏度是影响关中平原城市群生态环境效应的关键驱动力，剩余自然和社会经济因子共同塑造研究区生态环境效应；影响因子的交互作用大于单因子对生态环境效应的影响。关中平原城市群在发展过程中应以生态环境保护为优先，发展绿色产业，重视城市建成区绿化和生态建设；同时严守耕地红线，提高已有耕地的生产效率以保护粮食安全。     

农牧交错区三生空间时空演变特征与影响因素——以内蒙古呼和浩特市为例

农牧交错区是我国北方重要生态安全屏障及粮食产地,探索其“三生”空间演变规律与影响因素对生态脆弱区国土空间优化及可持续发展具有重要意义。本文运用土地利用动态度、用地转移矩阵、地理探测器等方法研究2000—2020年内蒙古典型农牧交错区呼和浩特市“三生”空间演变特征及影响因素。结果表明：（1）研究期内呼和浩特市“三生”空间整体动态变化平缓（0.02%～0.04%）,生态、农业生产、牧业生产空间趋减,生活、其他生产空间增加。（2）2000—2020年呼和浩特市“三生”空间格局变化显著,主要表现为城区外围生活空间侵占农牧业生产空间,土默川平原及北部、东南部丘陵地区农业生产、牧业生产、生态空间相互转换;（3）研究区生态、农业生产、牧业生产空间在前10 a相互转化剧烈,2010—2020年有所减缓;生活、其他生产空间呈净转入状态并在后10 a突增。（4）平均坡度是影响农牧业生产空间布局的主导因素（0.24～0.4）,产业发展、人类活动和农业生产规模对当地空间格局影响较大,精细化治理背景下,政策引导的作用日益突出。     

中国脱贫县“三生空间”时空格局变化分析

经过脱贫攻坚期后,中国的脱贫县是一个具有一定特殊性的地理和经济单元,是自然与社会条件复杂、经济发展困难的复合地域系统,识别脱贫县“三生空间”时空格局,有助于防范返贫和推进乡村振兴。文中采用土地利用动态度、三角模型和土地利用转移矩阵识别脱贫县的“三生空间”时空演化格局。结果表明：脱贫县的生产与生态空间面积缩减,生活空间面积扩张;“三生空间”高值区呈现大范围分散、小范围聚集的特征,在主导功能相对稳定的状况下,“三生”功能有均衡化趋势;“三生空间”格局在不断调整优化,受带有“运动式”脱贫攻坚战的影响,生态功能为主的地类降级趋势明显且转入转出量均较大,生活、生产空间转入转出频繁。     

1971—2011年汾河流域降水时空特征

基于汾河流域内154个雨量站1971—2010年的逐月降水量数据,利用GIS地统计模块和MK非参数检验方法,对汾河全流域及其上中下游4个空间尺度的降水量在年、四季和汛期的变化特征进行了分析。结果表明：时间上,汾河流域的年、夏季和汛期降水量均呈不显著的递减趋势,春秋冬三季降水量均呈不显著的递增趋势;空间上,由于地形原因,汾河流域上游与其他尺度的年、夏冬季和汛期降水量分布表现相反;汾河流域的年、夏秋季和汛期降水序列在20世纪70年代中后期（1979年居多）发生突变,之后降水基本呈不显著的递减趋势;春季降水量在1973年附近开始突变,80年代呈极显著增加趋势;冬季降水量在1973年附近开始突变,1999年后呈显著减少趋势。     

宁夏水土保持生态补偿优先区识别

水土保持服务功能下的生态补偿优先区识别的研究，对建立适宜当地生态发展的水土保持生态补偿体系具有重要参考意义。以宁夏为研究区，运用InVEST模型评估水源涵养、土壤保持和碳储存三项主要水土保持服务功能，并进行价值化表达；综合考虑各区县生态补偿优先级和生态脆弱性指数，对全区水土保持生态补偿优先区进行空间识别。研究表明：2000年、2010年、2020年宁夏水土保持价值分别为2478.9×10⁸元、2661.7×10⁸元、2958.5×10⁸元，总体呈现不断增长趋势；在空间上呈现南高北低的空间分布特征，其最高值位于泾源县，最低值位于金凤区；全区20 a来水土保持优先补偿区动态变化差异较小，补偿优先区主要位于生态价值高、经济落后的南部地区，而生态补偿次级优先区则位于中部和北部生态价值较低、经济水平较高区域。对生态补偿优先区进行补偿能够有效提高生态补偿的效率，促进区域生态环境和经济社会可持续发展。     

和田河流域生态保护红线划定初探

生态保护红线的划定对保障干旱区内陆河流域可持续发展具有重要意义,以探讨适宜于该区域的生态保护红线划定方案为目标,选取和田河流域为研究区,在分析该区天然植被分布特征的基础上将其划分为两个不同等级的生态保护红线区,同时采用潜水蒸发法及基流比例法计算从而划定了该区天然植被生态需水红线,生态流量保护红线及地下水保护红线。结果表明:(1)流域天然植被被划分为重点生态功能区和生态敏感区/脆弱区;(2)下游重点生态功能区和生态敏感区/脆弱区主要分布在距河道5~8 km和8~15 km范围内;(3)天然植被生态需水红线为8.85×10~8m~3;(4)在丰、平、枯水年,生态流量保护红线分别为13.79×10~8m~3、12.14×10~8m~3、10.68×10~8m~3;(5)天然和人工绿洲区地下水位红线分别为2.0~4.0 m和2.0~2.5 m,地下水开采量红线为6.07×10~8m~3。本研究不仅为和田河流域"社会—经济—生态"协调发展提供科学指导,也为干旱区相似流域生态保护红线划定提供借鉴。     

新疆玛纳斯河流域绿洲景观生态脆弱性时空分异

以2000年、2005年和2014年3期Landsat TM影像为基础数据,运用景观敏感度和景观适应度指数构建景观生态脆弱度评价模型,采用空间分析方法和统计学方法研究其时空分异特征以及空间关联格局,结果表明:(1)2000—2014年,耕地、建设用地和未利用地增加、林地减少较快,水域和草地缓慢减少,流域景观生态脆弱性呈上升趋势。其中,2005年以后脆弱性上升明显,结构性因素对景观格局变化的影响逐渐增大,但非结构性因素始终居于主要地位。(2)流域景观生态脆弱性具有高度的空间自相关性,表现为明显的空间关联性和空间依赖性,呈高-高集聚和低-低集聚、趋同空间正相关格局。(3)脆弱性空间分异较为显著。2000年以较低和中等脆弱区为主,两者所占面积比例为57.36%,较高和高脆弱区分布在西北部;2005年大部分地区处于较低和中等脆弱区,流域中下游较高脆弱区向东部延伸;2014年脆弱度水平明显增大,高脆弱区所占面积比例为10.9%,较高和高脆弱区向中游以及中上游扩张,城市空间扩张和建设用地扩大是导致脆弱度增大的主要动因。(4)中上游脆弱性空间扩张强度、方向、趋势与中下游脆弱性变化密切相关,说明人工绿洲建设进入高强度集聚规模和大规模生态外部性的空间发展阶段,应加强全流域统筹、全要素规划、全过程管理的生态建设与重构。     

基于CWSI的汾河流域干旱时空变化特征

基于MOD16数据,计算作物缺水指数(Crop Water Stress Index, CWSI),结合汾河流域气象站点数据、植被指数数据和土地利用数据,采用差值法、线性趋势法和相关分析法,分析汾河流域2000—2021年干旱时空变化特征。结果表明：（1）CWSI能有效监测汾河流域旱情,其与10 cm土壤相对湿度呈显著负相关。（2）汾河流域CWSI空间分布差异明显,呈现出南湿北旱的特点。（3）汾河流域CWSI年际变化较为平稳,而月变化波动较大,5月CWSI达到年内峰值。（4）汾河流域不同生长期内干旱情况差异显著,生长季前期（4—5月）特旱区占汾河流域总面积的48.55%;生长季中期（6—8月)基本全域无旱;生长季后期（9—10月）,仅11.17%的地区发生干旱。（5）不同土地利用类型干旱程度不同,CWSI从小到大依次为：林地（0.686）<草地（0.749）<耕地（0.751）<未利用地（0.758）<城镇（0.765）。本研究结果可为汾河流域旱情监测和抗旱决策的制定提供科学数据支撑。     

基于RS的汾河流域植被覆盖变化研究

以汾河流域1990年和2007年TM影像为数据源,基于像元二分模型,利用归一化植被指数ND-VI,提取了两期的植被覆盖度,对17年来的植被覆盖变化情况进行统计分析,并探讨了其变化原因。研究结果表明:17年来汾河流域在人为影响的主要驱动下,使原本脆弱的生态环境进一步恶化,植被退化现象明显。1990年到2007年汾河流域植被盖度整体降低,由中、中高植被向低、中低植被转移,且不同地区变化幅度明显不同,吕梁区、临汾区降低幅度最大,分别为8.92%和7.68%,其次是晋中地区,降低幅度为4.07%;忻州区、运城区变化幅度不大,太原区整体上升了0.26%,但各地区都存在明显的植被退化现象。     

基于幼儿通学流的沈阳市居住-就学空间结构研究

基于通学流透视城市空间结构是一个新视角.采用2018年沈阳市手机信令通学OD数据,运用社区发现算法测度沈阳市居住-就学网络的空间结构特征.研究表明:1)沈阳市居住-就学网络在城市核心区边缘联系强度最高,核心区次之,外围区最低,在空间上呈现紧密的小范围通学特征.2)居住-就学网络节点具有明显的等级性,基于流出量与流入量的...     

气候及土地利用变化对大通河源区水文要素空间分布的影响

水资源短缺已成为人类社会主要的资源环境问题，气候和土地利用变化使得水文要素的演变呈现出复杂性与不确定性，探讨变化情景下水文要素空间分布特征对区域经济社会可持续发展具有重要的理论和现实意义。基于1960—2019年大通河源区气象水文数据，通过模型模拟及情景分割方法定量分析了气候和土地利用变化情景下水文要素空间分布特征。结果表明：（1）SWAT模型经过校准与验证后，模型决定系数、纳什系数和百分比偏差（PBIAS）均达到模型要求，其在率定期内分别为0.81%、0.79%和-0.8%，在验证期内分别为0.81%、0.75%和15.8%，表明模型在大通河源区具有较好的适用性。（2）大通河源区各水文要素空间异质性明显，不能用单一的水文要素代表整体的空间分布情况；降水、潜在蒸散发与土壤含水量随海拔的升高而降低，地表径流与产水量随海拔的升高而增加。（3）3种情景下各水文要素的空间分布大体一致，产水量的空间分布受土地利用变化情景的影响比较大。气候变化情景使得实际蒸散发和土壤含水量呈现下降趋势，地表径流和产水量呈现增加趋势，土地利用变化情景下各水文要素的变化与之相反。     

汾河中下游土地生态系统固碳释氧动态测评

本文基于光能利用率模型测算净第一性生产(NPP)物质量,通过光合作用方程式换算固定CO_2和释放O_2的物质量,并采用造林成本法和工业制氧法对汾河中下游流域的固碳释氧价值量进行估算,旨在定量评价其固碳释氧价值的时空动态,为改善区域生态环境提供一定的参考。结果表明:(1)2000—2010年汾河中下游流域NPP物质总量共增加了18.3%,耕地的NPP物质总量占研究区NPP物质总量的50%以上,主要在于汾河下游为山西省主要的粮棉产区;(2)从固碳释氧来看,释氧O_2物质量随着固定CO_2物质量的增加而增加。固碳释氧价值总量由2000年的467.38×10~7元增加到552.24×10~7元,净增84.86×10~7元,增长率为18.16%。从大到小排序为:耕地草地林地其他地。(3)从县域行政空间来看,万荣县的单位面积NPP价值量和单位面积固碳释氧价值量均最高,而介休市均最低。表明汾河下游固碳释氧价值量较高,中游由于城市化进程的加快固碳释氧价值量较低,近年来退耕还林政策的落实使研究区生态环境趋势出现好转。但由于水热条件限制,区域林地增加不明显,以草地增加较为显著。     

基于PLUS-InVEST模型的京津冀碳储量变化及预测

研究京津冀地区土地利用变化对碳储量时空变化的影响，可为该区域碳达峰背景下土地的合理利用与规划提供科学依据。基于京津冀2000-2020年土地利用数据，运用PLUS-InVEST模型探讨京津冀过去2000-2020年及未来2030年3种情景(自然变化、耕地保护、生态保护)下碳储量的变化。结果表明：2000-2020年京津冀耕地、草地和未利用土地呈减少趋势，建设用地、林地和水域呈增加趋势，20a碳储量减少56.95Tg,耕地和林地是主要的碳储存地，建设用地侵占耕地是碳储量减少的主要原因；2030年自然变化情景、耕地保护情景、生态保护情景下碳储量较2020年分别减少7.45Tg,增加4.02Tg和24.39Tg。生态保护情景更有助于提高京津冀碳储量，对该区域土地利用规划管理和增汇政策的制定提供决策参考意义。     

塞罕坝地区生态网络构建及优化

文中以塞罕坝地区为研究对象，采用形态学空间格局分析方法(MSPA)提取出对生态网络构建具有重要作用的核心区，并从中筛选出对维持景观连通性贡献最大的15个斑块作为研究区生态源地，利用最小累积阻力模型(MCR)提取有利于物种迁移与扩散的潜在廊道，并结合重力模型对潜在廊道进行分级从而构建形成生态网络，在对生态网络结构特征分析的基础上提出了生态网络优化策略。结果表明：1)塞罕坝地区植被覆盖度高，生态源地面积大，占研究区总面积的57%,源地分布较为均匀，但内部连通性不强，景观呈现破碎化。2)基于MCR模型提取了潜在生态廊道105条，其中重要廊道44条，主要分布于三道河口和阴河林区内。3)将生态源地与结构性廊道相连接形成了一个闭合生态网络，中部千层板林区和西部三道河口林区网络结构较为复杂，稳定性强，生境状况更好，北部和南部地区结构简单且与其他区域连通性较差。4)结合塞罕坝地区实际情况，提出保护生态源地，划定源地保护红线，拓宽廊道宽度等生态网络优化策略。旨在为高原山地过渡带或特殊地理单元保护生物多样性，更好发挥其生态功能，加强可持续发展能力，进一步融入大尺度范围的生态网络提供一些方法与建议。     

内蒙古农牧交错带土地利用转型生态环境效应及分异机制——基于三生空间主导功能判别视角

农牧交错带生态环境脆弱，探究其土地利用转型生态环境效应有利于改善该地区生态环境，推动该地区城市的可持续发展。基于遥感数据和ArcGIS空间分析技术，采用土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、生态贡献率及地理探测器模型，探讨了内蒙古农牧交错带“三生空间”视角下的土地利用转型生态环境效应及空间分异驱动因素。结果表明：1) 2000-2020年，内蒙古农牧交错带基于“三生空间”的土地利用转型主要表现为生产空间的缩减，生态空间的稳定以及生活空间的扩张。2)2000-2020年，内蒙古农牧交错带生态环境经历了先恶化后改善的变化过程，各期质量指数分别为0.582、0.580、0.583,导致生态环境质量改善和恶化的转换类型主要是耕地、未利用土地和草地之间的转化。3)影响内蒙古农牧交错带生态环境质量空间分异的核心因子是耕地面积占比，关键因子是坡度、地形起伏度和降雨量，因子之间的交互作用主要呈双因子和非线性增强的关系特征。4)内蒙古农牧交错带在推进退耕还林工程的同时还应加强生态安全屏障保护力度，加快构建以国家公园为主体的自然保护体系。