1990—2020年淮河生态经济带耕地资源分布变化特征与驱动机制

探索淮河生态经济带耕地资源分布变化特征,可为保护耕地、保障国家粮食安全提供规划和决策依据。基于1990—2020年遥感影像数据,利用空间探索、统计分析等方法,揭示该区域耕地资源在过去30年的时空分布变化及其驱动机制,并进一步对2030年土地利用进行情景预测。结果表明：1)淮河生态经济带土地利用结构以耕地为主,平均占比为68.70%;近30年来研究区耕地面积剧烈缩减8.63×10⁵ hm²,年均减少2.88×10⁴ hm²,其中旱地减少占耕地总减少量的81.69%;耕地的流失主要在于建设用地的侵占。2)耕地资源具有明显的集聚特征,以淮河为分界线集聚分布,呈现“东南水田、西北旱地”的典型分布特征。3)耕地资源分布变化的主导驱动因子包括农业机械化水平、粮食产量、人口等社会驱动力;生态驱动力各要素对耕地资源变化的驱动力则相对较为稳定。4)自然发展情景下,2030年耕地面积持续减少110 011 hm²,在积极的耕地保护情景下,耕地面积将显著增加529 309 hm²     

基于PLUS与InVEST模型的昆明市土地利用变化动态模拟与碳储量评估

[目的]评估不同情景下的土地利用变化与碳储量变化,为优化生态服务与可持续性发展提供科学依据。[方法]基于PLUS模型与InVEST模型,模拟和预测不同情景下的土地利用变化与碳储量。[结果](1)在自然发展与生态保护情景下,土地利用变化相似,耕地、草地、水域减少,建设用地急剧扩张,其中建设用地在自然发展情景下扩张更快,变化率达27.70%;在耕地保护情景下,土地利用变化与其他两种情景不同,这是由于林地面积的减少与建设用地的迅速扩张造成的;(2)昆明市2000,2010,2020年的碳储量分别为3.37×10⁸,3.34×10⁸,3.28×10⁸ t,呈现逐年下降的趋势。到2030年,耕地保护与生态保护相较于自然发展情景碳储量较高,说明采取保护措施,能有效控制碳储量的减少;(3)土地利用变化导致碳储量减少9.15×10⁶ t,土地利用变化与碳储量变化呈现高度一致性。[结论]落实耕地保护、生态保护政策,控制建设用地向耕地、林地的扩张,优化土地利用结构,有利于减缓区域碳储量损失。     

西北干旱区不同土地利用情景下的碳储量及碳源/汇变化模拟与预估

[目的]研究中国西北干旱区2000—2020年以及未来2100年不同发展情景下的土地利用变化,分析土地利用变化引起的碳储量、碳源/汇变化,以期为区域土地优化管理及碳汇增加和环境保护提供参考。[方法]基于2000—2020年土地利用数据,采用FLUS模型模拟未来2100年土地利用情景;采用修正后的碳密度、土地利用数据,运用InVEST模型carbon子模块估算并分析2000—2020年及未来2100年不同土地利用情景下的区域生态系统碳储量、碳源/汇及变化。[结果](1)2000—2020年西北干旱区耕地、草地和建设用地面积持续增加,林地、水域和未利用地面积减少,21 a间全区域碳储量增长了1.60×10⁸ t,其中植被碳储总量增加2.89×10⁵ t,土壤碳储总量增加1.60×10⁸ t。(2)与2020年相比,2100年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下碳储量分别增加了6.37×10⁸,7.78×10⁸,8.49×10⁸ t,耕地、生态保护情景下碳...     

基于InVEST模型的青弋江流域土壤侵蚀与影响因素研究

为探究安徽省青弋江流域土壤侵蚀的演变规律和驱动因素，采用InVEST模型对该流域2000—2018年的土壤侵蚀特征开展了研究，量化了不同土地利用类型、海拔、坡度下土壤侵蚀状况，并借助地理探测器对流域土壤侵蚀影响因素进行分析。结果表明：(1)2000年、2010年、2018年该流域平均土壤侵蚀模数分别为15.29,14.14,10.74 t/(hm²·a),侵蚀总量分别为1.08×10⁷,1.00×10⁷,0.76×10⁷ t,呈现逐渐减小特征；(2)流域内土壤侵蚀空间差异显著，呈现“北低南高”的分布格局；(3)不同土地利用类型土壤侵蚀模数大小表现为裸地>草地>林地>耕地>建设用地>水体，全流域林地侵蚀量最大，占总侵蚀量的73.71%;(4)地形因子对流域内土壤侵蚀存在显著影响，坡度是青弋江流域土壤侵蚀主导因子，因子间交互作用对土壤侵蚀的解释力均大于单因子，其中坡度与年降水量和土地利用的协同作用解释力最强，分别达22.93%和22.29%;(5)坡地坡度降缓及增加草地和林...     

浑河上游新宾县土地利用演变对水源涵养能力影响评价

[目的]阐明水源保护区浑河上游新宾县土地利用变化与水源涵养功能的关系,指导当地或类似地区土地利用和水资源优化管理。[方法]基于ArcGIS平台,采用土地利用转移矩阵研究新宾县1995年、2000年、2005年、2010年和2015年土地利用变化;在此基础上,运用InVEST模型评估1995—2015年区域及不同土地利用类型的产水功能和水源涵养功能。[结果](1) 1995—2015年新宾县土地利用类型始终以林地和草地为主,21年来,林地、其他用地(湿地为主)、水域和建设用地的面积均增加,其中林地面积增加最大,耕地和草地的面积在减少;(2) 1995—2015年,林地、其他用地、建设用地和水域面积的增加来源于耕地和草地;(3)新宾县多年平均产水量为1.564×10⁹m³,水源涵养量为6.2×10⁸ m³,作为重点水源涵养区域,新宾县平均水源涵养能力193.62 mm,多年来呈现波动变化趋势,产水量的变化与分布、土地利用直接影响着区域的水源涵养量大小;(4) 1995—2015年不同土地利用类型的水源涵...     

基于PLUS与InVEST模型的内蒙古自治区土地利用变化及碳储量评估

为实现内蒙古自治区的“双碳”目标。根据内蒙古自治区2000年、2010年和2020年土地利用数据(LULC),按照内蒙古自治区“十四五”政策规划，建立自然发展、耕地保护与生态保护3种情景，利用PLUS模型对内蒙古自治区2030年土地利用空间分布进行预测分析，并用InVEST模型对内蒙古自治区不同开发情景下碳储量的变化进行分析。结果表明：(1)2000—2020年间内蒙古地区林地与建设用地面积均有增加，耕地、水域、草地与未利用地面积均呈减少态势，且转移方向上主要表现为耕地转为建设用地。(2)自然发展状态下，草地、耕地、水域及未利用地呈下降趋势，林地及建设用地呈上升趋势；在生态保护状态下，林地、草地和水域面积均比自然开发情景有所增加；耕地保护情景下，耕地面积相较于自然发展情景呈扩张趋势，扩张面积达4.69×10⁴ hm²。(3)2000年、2010年、2020年内蒙古地区碳储量分别达到1.371 7×10¹⁰,1.370 9×10¹⁰,1.370 6×10¹⁰ t,呈逐年减少趋势。...     

黄河上游生态脆弱区绿洲开发模式下生态系统服务价值损益分析——以宁夏红寺堡区为例

为了探究黄河上游绿洲灌溉区的开发模式对生态系统服务价值(ESV)的影响,选取宁夏红寺堡区为研究区域,基于Landsat TM和GF-2遥感影像数据源,通过修订生态系统服务当量因子,对其生态系统服务价值损益进行了定量分析。结果表明:(1)自1998年底第一批宁夏南部山区的移民迁入红寺堡区开启绿洲开发模式以来,红寺堡灌区面积持续扩张,至2018年已达5.17×10⁴ hm²,形成了“蝴蝶型”的荒漠绿洲分布格局。(2)绿洲开发使得红寺堡区的土地利用结构发生显著变化,旱地、其他草地和未利用地大幅减少,水浇地、林地和建设用地大幅增加,基本形成以绿洲为主的生活空间和生产空间、周边为生态空间的“三生”空间格局。(3)1990—2018年红寺堡区的ESV由1.151×10⁹元提升为2.267×10⁹元,这主要得益于林草地、水体等生态用地的扩张,各单项服务价值呈上升趋势,生态建设成效显著。(4)红寺堡区的ESV总量变化呈现明显的阶段性特征,其中,1990—2000年轻度降低,此后持续增长。1990—2000年,旱地扩张,导致林草地失衡,生态退化,ESV损失2.9×10⁷元; 2000—2018年ESV增加1.116×10⁹元,其中,城镇建设用地快速扩张是ESV损失的主因,林草地和水域的扩张是ESV增加的主因。综上,红寺堡区在绿洲开发进程中生态建设成效显著,但也存在因为开发导致ESV损失的情况。今后发展中,需要进一步提升社会-经济-生态三者的协同发展能力。     

省级土地整治规划中复垦规划方法与实证研究——以山西省为例

当前我国正在开展新一轮土地整治规划编制,而土地复垦规划作为土地整治规划的重要内容,因损毁土地基数不清、复垦潜力评价方法单一、复垦目标确定不够科学等问题严重影响土地复垦规划编制的科学性。该文采用统计分析法、典型调查法、实证分析法和类比法,结合山西省的具体情况,将损毁土地划分为煤炭、金属、砖瓦窑、公路、铁路、水利水电、自然灾毁7个类型,具体采用单位产量损毁系数测算法、典型调查法和统计分析法测算损毁土地面积、采用定性与定量结合的方法进行复垦适宜性评价、综合考虑多方面因素确定复垦目标。研究表明:山西省各类型损毁土地基数5.06×10⁵ hm²,待复垦损毁土地3.51×10⁵ hm²,损毁土地可复垦耕地潜力1.55×10⁵ hm²,规划期内确定土地复垦总目标3.0×10⁴ hm²。基于省级土地整治规划中损毁土地测算、复垦潜力评价及复垦目标确定的方法体系的探索,可为土地整治规划中复垦规划的编制、实施、监管和评价提供参考,具有重要的理论意义和实践指导意义。     

耕地保护对生态系统水源涵养功能的影响——以武汉市为例

耕地保护是我国粮食安全的根本保障。然而,在快速城市化背景下,耕地保护导致生态用地加速流失造成对生态系统服务功能的影响往往被忽略。以武汉市为例,采用模型模拟的方法,利用基于元胞自动机的土地利用变化模型——LANDSCAPE模型设定严格、适度耕地保护情景,进而基于InVEST模型定量评估耕地保护对生态系统水源涵养功能的影响,为科学认识耕地保护政策的实施对生态系统服务功能的影响提供新的视角。结果表明:（1）严格、适度耕地保护情景下武汉市2020年生态系统水源涵养功能存在显著差异。相较于适度耕地保护情景,严格耕地保护情景下,位于武汉市东北地区的低水源涵养区分布范围明显增多,高水源涵养区分布明显较少;（2）在水源涵养总量方面,严格耕地保护情景下的水源涵养总量为4.33×10⁸ m³,适度耕地保护情景下的水源涵养量为4.58×10⁸ m³,两者差异显著。（3）严格、适度耕地保护情景中草地、林地、水体等生态用地的水源涵养总量分别为1.06×10⁸ m³,1.27×10⁸ m³。其中林地水源涵养量最高,水体、草地次之。     

基于土地利用的驻马店市碳源/汇时空分布及预测

土地覆盖变化是引起陆地生态系统碳源/汇变化的重要原因，研究土地利用转型与碳源/汇关系对优化区域土地利用规划，实现可持续发展与“双碳”目标具有重要意义。运用空间分析技术对碳源/汇的时空变化进行分析，通过预设3种未来发展情景对驻马店市未来碳源/汇变化进行预测。结果表明：(1)驻马店市净碳排放量由2005年的268.13×10⁴ t增加到2020年的578.04×10⁴ t,增加309.91×10⁴ t,呈现逐年增加趋势。(2)驻马店市土地利用转型表现为碳储量减少的过程主要为耕地转为建设用地和林地转为耕地，碳储量增加主要为耕地转为林地、建设用地转为水域。(3)通过灰色模型以及PLUS模型预测驻马店市未来土地利用及碳源/汇的时空变化，预测结果为驻马店市未来净碳排放量持续上升，但在耕地保护情景下上升趋势明显减缓。在保护耕地基础上，驻马店市在未来土地规划中，要控制建设用地向生态用地的扩张，加快农业技术改革，实现低碳循环发展。     

黄土山丘区土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以长河流域为例

以长河流域2005年、2010年、2015年的遥感解译数据为基础,采用数学模型分析了土地利用变化特征,然后根据生态系统服务价值的估算模型,定量分析了长河流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响。结果表明:（1）2005-2015年,耕地逐渐减少,建设用地逐渐增加,林地、草地、水域先增后减;耕地主要向草地、建设用地转移,建设用地的增加主要来自耕地、草地的转移。（2）2005-2015年长河流域土地利用变化的生态服务总价值一直减少,其生态服务价值由2005年的3 509万元减少到2015年的3 485万元,减少了24万元;水源涵养、娱乐文化、原材料单项功能生态服务价值有所增加,其他6项单价功能生态服务价值减少;长河流域所采用的价值系数缺乏弹性,适合长河流域的实际情况,其生态服务价值估算结果可信。（3）2005-2015年长河流域土地利用类型变化带来的生态系统服务价值的持续减少,2005-2010年净减少了6.28万元,2010-2015年净减少了19.38万元。     

覆膜和密度对宁南旱地马铃薯产量及水分利用效率的影响

以庄薯3号为供试材料,采用大田试验,研究覆膜对不同栽培密度条件下土壤储水量、马铃薯产量构成、产量以及水分利用效率的影响。结果表明:地膜覆盖可明显提高0—40,40—100 cm土壤储水量,提高了马铃薯块茎产量（25.2%）和水分利用效率（28.0%）;不论覆膜与否,适宜的马铃薯密度可提高马铃薯产量和水分利用效率,趋势为6.0万株/hm² > 7.5万株/hm² > 4.5万株/hm²,但地膜覆盖优于裸地。因此,在宁南旱地马铃薯覆膜栽培条件下密度为6.0万株/hm²时,能有效减少土壤水分消耗,同时实现马铃薯高产。     

西部平原区生态用地时空动态特征及环境效应

为了探究生态用地变化特征及其对区域生态环境的影响效应,以西部平原区的四川省广汉市为例,基于土地利用转移概率矩阵和重心迁移模型分析研究区生态用地的时空演变特征,然后从承担生态风险、生态服务供给、均衡生态系统的维度运用生态系统服务价值、生态敏感性和生态协调评估分析评价了研究区生态用地演变导致的生态环境效应。结果表明:(1)2000-2017年,研究区生态用地流失严重,大量城镇边缘的生态用地被快速转化为建设用地。研究区生态用地总面积减少9769.51 hm²,耕地面积减少了10726.91 hm²,生态用地重心向北部迁移。(2)生态用地格局受建设用地扩展的扰动对区域生态环境带来了压力和风险,产生了一定的负向影响。生态系统服务价值减少了17.11%,生态极敏感和高度敏感区面积分别增加1629.47,4294.40 hm²,生态协调度下降了10.36%。西部平原地区在快速城镇化进程中生态用地流失严重,整体生态环境承受较大压力,应加强生态用地科学管控与修复,提升国土空间环境综合治理能力。     

基于SWAT模型的丹江流域土地利用变化对径流影响研究

为定量分析土地利用类型变化对径流的影响,基于SWAT模型,通过分析丹江流域近20年来的土地利用变化,并设置3种不同土地利用情景模式,探究了土地利用类型对流域径流的影响作用。结果表明:SWAT模型率定期和验证期的决定性系数R²和纳什效率系数NS分别为0.8,0.73和0.86,0.78,适用于丹江流域径流模拟。2000—2020年,丹江流域土地利用变化引起的径流变化为-0.18%; 情景1中,把林地、草地全变为耕地的情况下,模拟的年均径流变化率为61.65%,情景2中,把耕地和草地全转换为林地的情况下,模拟的年均径流变化率为-12.69%,情景3中,把耕地和林地全转换为草地的情况下,模拟的年均径流变化率为24.24%。耕地对径流深度的影响系数为0.26 mm/hm²,林地对径流深度的影响系数为-13.35 mm/hm²,草地对径流深的影响系数为-0.01 mm/hm²。由此得出,耕地对产流起促进作用,草地和林地对产流起抑制作用。为维护丹江流域生态环境,增强丹江流域径流供给,应科学开发耕地资源。     

耕地综合价值视角下武汉城市圈耕地保护补偿标准

以武汉城市圈为案例区域,基于耕地资源综合价值视角,从耕地经济价值、社会价值和生态价值构建耕地综合价值衡量体系,对耕地补偿标准进行了测算。结果表明:（1）武汉市耕地补偿标准最高,达2 341 182.56元/hm²,其次是黄石的1 468 146.23元/hm²,其他城市介于100~142万元/hm²,最低的是天门,仅为925 460.46元/hm²;（2）从耕地补偿标准的价值构成来看,耕地的生态价值所占比重最大,社会价值所占比重次之,经济价值所占比重最小,耕地提供了大量的生态价值和社会价值。     

石门县生态系统服务价值对LUCC的响应分析

LUCC对维持生态系统服务功能起决定性的作用,是全球环境研究的热点和前沿问题。采用Costanza生态系统服务价值计算方法,在对石门县生态系统单位面积生态服务价值系数进行修正的基础上,探讨了石门县2001—2013年生态系统服务价值对LUCC的响应情况,并构建灰色模型对其发展趋势进行了预测。结果表明:（1）研究期内,石门县生态系统服务价值变化分两个阶段:第一阶段是上升阶段,从2001年的6.500 7×10⁹元增加到2004年的6.519 9×10⁹元,第二阶段是下降阶段,生态系统服务价值从2004年的6.519 9×10⁹元持续下降到2013年的6.507 6×10⁹元。（2）根据预测出的石门县2016—2025年各类土地利用数量情况,得到2025年石门县ESV将减少到6.464 1×10⁹元。同时生态系统单项服务价值出现有增有减的趋势,其中气体调节、气候调节、土壤形成与保护、原材料价值出现下降趋势,而水源涵养、废物处理、生物多样性保护、食物生产、娱乐文化价值出现上升趋势。该文为石门县土地利用与环境保护提供科学依据和技术支持。     

基于生态足迹和物质流的可持续性分析与评价——以石家庄市为例

以生态足迹模型和物质流分析为核心工具,对2002—2011年石家庄市的生态足迹和物质流代谢进行了分析与可持续性评价。结果表明:（1）研究时段内石家庄市人均生态足迹总体上呈上升趋势,2011年达到6.964 207 hm²/人,人均生态承载力由0.251 515 hm²/人下降到0.213 777 hm²/人,此期间内历年均为生态赤字,至2011年人均生态赤字已高达6.750 43 hm²/人。表明石家庄市对自然资源的利用超出了生态承载力的范围,生态发展处于不可持续状态。（2）石家庄市直接物质输入总体呈增长趋势,由2002年的57 695.72万t增加到2011年的75 434.04万t,区域资源开采活动不断增强,具有资源依赖性,资源开发比较粗放,区域内隐藏流（DHF）成为环境压力的主要来源。（3）与2002年相比,2011年物质生产力（MP）增加了1.78倍,数据显示其在物质利用效益方面有了改善,但资源利用效率仍较低。     

基于公平视角的耕地生态补偿标准量化研究

[目的]基于公平视角量化2011-2018年东北地区的耕地生态补偿标准和优先级,为东北地区耕地生态保护提供理论指引.[方法]从生态系统服务价值出发,在对耕地生态补偿行为和标准进行理论分析的基础上,构建当量因子和水足迹模型.[结果]①东北地区耕地生态系统服务价值呈现东高西低的特点,在2011-2018年,各省份均出现先上...