河北坝上地区2000-2019年植被绿度动态及其土地利用/覆被变化归因分析

[目的]分析河北坝上地区植被绿度变化及土地利用/覆被变化,旨在为区域生态建设和京津冀生态环境支撑区的建设提供科学参考,为土地合理利用及生态环境保护提供决策支持.[方法]以MODIS MOD13Q1 NDVI遥感数据为数据源,结合Landsat土地利用数据,使用线性倾向估计分析了2000-2019年坝上地区植被绿度的年际...     

长江上游地区土地利用/覆被和景观格局变化分析

利用1980年、1990年和2000年3个时期土地利用数据,将GIS和景观生态学的数量分析方法相结合,运用Arc Info和Arc View以及Fragstats(栅格版),分析了长江上游地区1980~2000年间的土地利用/覆被和景观格局的变化。结果表明：研究期间,林地和耕地大幅度减少,草地和建设用地面积显著增加,水域和未利用地相对变化幅度不大。研究区土地利用类型转移的主要方向是林地转化为草地和耕地、耕地转化为建设用地和草地、草地转化为未利用地。通过对该区斑块类型级别指标的分析,得出水域、建设用地和未利用地分离度和破碎度较大,而耕地、林地和草地在宏观政策和人类活动强烈干扰下,分离度和破碎度呈现先降低后升高的趋势。通过对景观级别指标的分析,得出整个区域景观结构日趋破碎,景观异质性也逐渐提高,土地向着多样化和均匀化发展。长江上游地区脆弱的生态体系对土地利用变化响应强烈,造成水土流失和沙漠化程度加剧,自然灾害频发等景观生态效应。可通过调整景观尺度上的土地利用方式,使长江上游地区生态建设及水土资源实现可持续发展。     

土地利用/土地覆被变化环境效应研究

土地利用/土地覆被变化（LUCC）是全球变化研究的重要方向之一。土地利用/土地覆被变化的环境效应问题一向都是研究的重点。结合近年来土地利用/土地覆被变化在环境方面的一些研究进展,综述了土地利用/土地覆被变化对全球气候、大气质量以及区域土壤、水文和生物多样性的影响,并提出了黄土高原地区土地利用/土地覆被变化研究亟需解决的一些问题。     

小尺度土地利用/覆被变化驱动力研究

进入90年代以来，随着全球人口、资源与环境问题的日益突出，土地利用／土地覆被变化（LUCC）研究已成为国际上全球变化研究的前沿与热点课题。土地利用变化研究涉及多个时空尺度，目前正由全球性研究转向针对性的区域性研究，典型区域的小尺度研究是其研究的一个重要方面。以黄土丘陵区小流域上黄试区为例，对该试区22年来的土地利用变化驱动力进行了分析。结果表明人口增长因素及政策因素是该试区土地利用／覆被变化的主要的驱动力。     

松嫩平原西部地区土地利用/覆被变化的驱动力分析

利用1986年和2000年两期TM影像资料,在空间图形库系统支持下全面分析了松嫩平原西部地区土地利用/覆被数量变化和土地利用空间格局变化,揭示了近15年来研究区土地利用时空变化特征.表现为耕地、盐碱地从整体上呈现集中化,林地、草地不断破碎化.耕地与草地、草地与盐碱地空间相邻度增大,草地开垦和土地盐碱化日益严重.对不同经济类型区即农区、半农半牧区和牧区土地利用变化的社会经济因素的区域相似性和差异性分析表明,人口的压力、落后的畜牧业和经济利益驱动是近15年该区土地利用变化的主导因素.     

三峡库区土地利用/覆被变化及其驱动力研究进展

土地利用/覆被变化(LUCC)研究是区域生态环境变化研究的基础,随着三峡工程的建成及投入使用,三峡库区土地利用/覆被和生态环境发生了较大变化。在以往研究的基础上,从土地利用/覆被变化特征、转变方向及其驱动力方面对三峡库区LUCC研究进行了总结和梳理,发现三峡库区LUCC的主要特征是建设用地和水域面积增加,主导方向是耕地、林地和草地相互转化及向建设用地转化,主要驱动力是三峡工程建设、人口增长、社会经济发展和国家宏观政策。已有研究对土地利用/覆被格局演变及其空间变异性认识不足,今后还需加强三峡水库成库不同阶段整个库区土地利用/覆被格局演变过程研究,移民安置区土地利用/覆被格局变化过程研究,以及库区未来土地利用/覆被格局与变化的模拟研究,以实现对库区土地利用/覆被未来发展趋势的预测和调控。     

地形因子对三江平原土地利用/覆被变化的影响研究

在遥感和地理信息系统技术支持下,分析了1954—2005年海拔高度和坡度因素对三江平原土地利用/覆被变化过程的影响。结果表明,过去近50 a,三江平原土地利用/覆被变化剧烈,其中耕地增加了2.25倍。与耕地面积急剧增加相对应的是湿地、林地和草地的大幅度减少。各土地利用类型的动态变化在不同海拔高度的地表区域有不同的表现,其中耕地的增加主要发生在海拔200 m以下的地貌部位,尤其是海拔100 m以下的地貌部位;湿地面积的减少也主要发生在海拔200 m以下的地貌部位,其中大部分发生在海拔100 m以下的地表单元。林地与草地在各个海拔高度区间的变化趋势呈波动状态。城乡工矿用地在各个海拔高度区间都有一定的变化,其中海拔200 m以下变化尤为明显。三江平原耕地面积在各个坡度级别上均呈增长趋势,在坡度小于1°的地貌部位增加最多。坡度大于10°时,耕地面积的增长比例非常小。林地、草地和湿地的变化均主要发生在坡度小于1°的地貌部位。水域、城乡工矿用地的变化主要发生在坡度较小的地貌部位。     

昌黎黄金海岸国家级自然保护区土地利用/覆被变化及驱动力分析

以新开口南部公路至七里海东侧小路为界,将昌黎黄金海岸国家级自然保护区陆域分为北部研究区和南部研究区,利用1991年和2010年两期遥感影像数据解译图分别获取昌黎黄金海岸国家级自然保护区南、北两部分土地利用数据,基于GIS空间分析与数理统计方法分别对1991-2010年南北两部分的土地利用/覆被变化特征进行定量分析,运用区域生态环境质量指数和区域土地利用变化类型生态贡献率,对南北两部分土地利用变化的生态环境效应及导致其生态环境质量变化的土地利用变化类型进行了分析与评价.结果表明:1991-2010年期间北部研究区和南部研究区的土地利用变化主要表现为草地的减少,耕地、林地、建设用地、水域和未利用地面积增加的态势;1991-2010年北部研究区和南部研究区的生态环境质量均呈下降趋势,区域生态环境质量指数分别从0.7592下降至0.5855和0.6626下降至0.5292;北部研究区的生态环境质量劣于南部研究区,致使北部研究区生态环境质量下降的主要驱动力是建设用地规模的扩大,而引起南部研究区生态环境质量下降的主要驱动力是土地退化.     

退耕还林工程建设对吴起县土地利用/覆被变化及其土壤侵蚀的影响

为研究退耕还林工程建设对吴起县土地利用/覆被变化及其土壤侵蚀的影响,基于3S技术与RUSLE土壤侵蚀模型,分析评价了该县退耕还林前后土地利用/覆被、土壤侵蚀的时空变化。结果表明:吴起县实施退耕还林后10 a来,各种土地利用类型之间发生了较为复杂的转化,耕地面积比退耕前减少66.51%,林地面积比退耕前增加了212.61%;水土流失控制效果明显,全县平均土壤侵蚀模数由退耕还林前的9 779 t/（km²·a）减少为退耕还林后的5 285 t/（km²·a）,减少了45.96%,退耕还林后全县每年可减少土壤侵蚀量约1 704万t;土壤侵蚀与土地利用类型关系密切,未利用地的侵蚀最严重,其平均土壤侵蚀模数为19 513 t/（km²·a）,为林地土壤侵蚀模数平均值856 t/（km²·a）的22.79倍;研究结果将对该区域水土流失控制及其土地资源的合理利用提供参考依据。     

陕北黄土高原土地利用/覆盖变化及生态效应评价

基于1997年和2006年两期遥感影像获得陕北黄土高原地区土地利用变化数据,结合 RS和GIS技术,对陕北黄土高原土地利用/覆盖变化特征进行了分析.并采用生态服务价值的方法对陕北黄土高原土地利用变化的生态效应进行了综合评价.结果表明,1997-2006年,陕北黄土高原利用类型发生了显著变化,该区50.37%的耕地转换成为林地和草地,总体生态服务价值量显著增加7.67×106元,年增长率为0.2%,整体生态环境指数有所提高从0.145增长到0.157,土地利用/覆盖变化整体生态贡献指数变化明显,整体贡献指数为1.239,生态环境质量明显改善,表明退耕还林以来陕北黄土高原地区整体生态环境向着健康方向发展.     

Effect of land use on soil nutrients in the loess hilly area of the Loess Plateau,China

Understanding the effects of land use change on soil properties is important for soil quality improvement and sustainable land use. In this study, six land use types including wasteland (WLD), cropland (CLD), abandoned land (ABD), artificial grassland (AGD), shrubland (SLD) and woodland (WOD) were selected to analyse the effects of land use types on soil nutrient in the Anjiapo catchment in the western part of the Loess Plateau in China. Significant differences were found in soil organic matter (SOM), total nitrogen (TN) and nitrate nitrogen (NON) (P < 0.01) between the six land use types. Our study also showed that land use types have different effects on soil nutrient storage, and vegetation restoration may improve soil nutrients and soil quality. While crop plantation can significantly decrease soil fertility, the trend can be reversed by cropland abandonment and afforestation. It is recommended that more C input, alternative cultivation practices, vegetation restoration and education and techniques training of local farmers could be used to improve soil conditions and to advance the sustainable land use and local development in the loess hilly area in the Loess Plateau of China. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

Soil Quality Indicators in Relation to Land Use and Topography in a Small Catchment on the Loess Plateau of China

Better understanding of how the loess soils respond to topography and land use under catchment‐scale vegetation restoration is needed to enable science‐based land management interventions for the policy‐driven “Grain‐for‐Green” eco‐restoration program in the Loess Plateau of China. The objective of this study was to characterize the relationships of four selected soil quality indicators to land use under vegetation restoration and topography for a small catchment (0·58 km²) in the Loess Plateau. The major land uses established in the catchment are cropland, fallow (i.e., natural revegetation), grassland, and jujube orchard. The four soil quality indicators were soil organic carbon (SOC), soil total nitrogen (STN), soil total phosphorus (STP), and mean root zone soil water content during the wet season (MRZSWwet). SOC, STN, and MRZSWwet were significantly different (p < 0·05) for different land uses. Grassland showed the highest values for these three properties, whereas cropland had relatively low values for SOC and STN. Land use had no effect on STP, although the lowest value was observed in grassland. Spatial analysis showed that various relations between soil quality indicators and topography (slope and elevation) were observed. These relations were generally weak for most of them, and they varied with land uses. Further analyses indicated that land uses, slope, and elevation had significant effects on the relations between different soil quality indicators. The results here should provide useful information for the further development of “Grain‐for‐Green” program. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于遥感的蒸散发及地表温度对LUCC响应的研究

探讨土地利用/覆盖类型变化(LUCC)对地表温度(LST)和计算蒸散发(ET)的影响,进而了解LUCC对水资源消耗的影响。利用Landsat TM/ETM+遥感数据,解译获取山东省垦利县1987年和2000年的LUCC信息,并利用单窗算法和SEBAL模型分别反演LST,ET。研究发现：由于经济的快速发展,导致1987到2000年13年间山东省垦利县的土地利用/覆盖变化极为显著,变化面积达到总面积的36.12%;土地利用/覆盖的特点基本控制了研究区域的LST和ET的区域分布特点,滨海滩涂、沼泽地、水体的LST值低,而ET值高;建设用地和盐碱地的LST值高,ET值低。不同土地利用/覆盖类型下的各LST和ET基本都表现为单峰型变化。1987年和2000年LST的频率分布特征大体一致,但2000年的各地类LST的分布范围比1987年的LST分布范围变宽。ET的分布变化没有呈现出这个特征,2000年各类型的日ET量都大于1987年的日ET量,两个时期都表现为水体的ET最大,农田次之,建设用地的ET最小。且不同土地利用/覆盖类型下ET和LST之间都存在明显的反相关关系。     

基于HJ卫星数据与面向对象分类的土地利用/覆盖信息提取

土地利用/覆盖信息是区域气候与环境研究的基础,是土地资源规划与管理、合理开发与保护的信息保障。为此,该文选取长株潭城市群核心区为试验区,以时间序列HJ卫星影像为数据源,首先构建了时间序列归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、时间序列光谱第一主成分(first principal component,PC1)数据集,通过J-M(Jeffries-Matusita)距离变量可分离性分析结合地表覆盖的物候特征,确定最佳时序HJ组合数据;其次,采用面向对象的随机森林算法对研究区土地利用/覆盖信息进行分类,并对分类结果进行精度评价与比较分析。研究结果表明:采用时间序列HJ组合数据与面向对象的分类方法,提取城市土地利用/覆盖信息的总体精度和Kappa系数分别达到91.55%和0.90,其中水田、水浇地、旱地、林地、建设用地的生产者精度均达到90%及以上;相对于时间序列基于像元分类、单时相面向对象的分类方法,该文提出的土地利用/覆盖信息提取方法的总体分类精度和Kappa系数分别提高了2.26%、0.02和6.82%、0.08,有效提高了区域土地利用/覆盖信息提取的精度,为大范围土地利用/覆盖精细化分类提供了有效的途径。     

基于土地利用和覆被变化的黄河三角洲土壤质量预警研究

该文通过1987和2002年黄河三角洲土地利用和覆被变化与土壤肥力变化的对比分析，探讨土地利用和覆被变化对土壤肥力的影响。研究结果表明：土地利用和覆被变化对土壤肥力变化有直接影响，耕地转为林草地、建设用地、盐荒地和沙地，土壤肥力均有下降趋势；林草地转为滩涂的土壤肥力明显下降，转为盐荒地的略有下降；沙地转为耕地的土壤肥力明显提高，转为林草地有下降趋势，转为盐荒地的略有提高或不变；盐荒地转为耕地的土壤肥力有较大的提高，转为林草地的保持不变或稍有下降，转为沙地的稍有提高，转为建设用地的略微下降；滩涂转为盐荒地的土壤肥力保持不变或略微下降，转为林草地的稍有提高。     

基于时序NDVI图谱库提高土地覆盖分类精度的方法

为提高MODIS土地覆盖产品的分类精度,该文以河南省为试验区,首先将MODIS土地覆盖产品(MCD12Q1)分为高精度区域和低精度区域,然后通过构建时序NDVI图谱库并利用图谱曲线相似性测定方法,改进MCD12Q1低精度区域的分类精度。结果表明:1)时序NDVI是土地覆盖的重要分类特征,二者之间具有较强的关联性。2)利用时序NDVI图谱库能够明显提高MODIS土地覆盖产品的分类精度,改进后的MCD12Q1的总体分类精度分别由72.76%(比较评价)、64.52%(样本评价)提高到83.05%和81.72%。3)不同土地覆盖类别精度提高的程度不同,林地、草地、耕地、人工地表以及水体的生产者精度分别提高35.36%、29.51%、2.98%、6.96%和6.11%。4)对于判定时序NDVI曲线相似度的2种具体方法而言,最小距离法(minimum distance,MD)总体上优于光谱角度匹配法(spectral angle mapper,SAM)。综上,保留现有土地覆盖产品中分类精度较高的部分,基于时序NDVI图谱库改进分类精度较低的部分,是提高现有土地覆盖产品分类精度的有效方法。     

一个用于分析土地覆被变化对径流机制影响的分布式月水量平衡模型

The Miyun Reservoir is the most important water source for Beijing Municipality, the capital of China with a population of more than 12 million. In recent decades, the inflow to the reservoir has shown a decreasing trend, which has seriously threatened water use in Beijing. In order to analyze the influents of land use and cover change （LUCC） upon inflow to Miyun Reservoir, terrain and land use information from remote sensing were utilized with a revised evapotranspiration estimation formula; a water loss model under conditions of human impacts was introduced; and a distributed monthly water balance model was established and applied to the Chaobai River Basin controlled by the Miyun Reservoir. The model simulation suggested that not only the impact of land cover change on evapotranspiration, but also the extra water loss caused by human activities, such as the water and soil conservation development projects should be considered. Although these development projects were of great benefit to human and ecological protection, they could reallocate water resources in time and space, and in a sense thereby influence the stream flow.     

基于MODIS数据设计的中国土地覆盖分类系统与应用研究

该文阐述了国内外主要土地覆盖分类系统及其土地覆盖产品在中国的表现,依据中国植被编码体系在MODIS数据试验的基础上,对现有国内土地覆盖分类系统进行了重新设计,包括7大类22个二级类别,并利用2001～2002年MODIS1km时间序列NDVI数据和多波段反射率光谱数据对中国区域进行了土地覆盖分类,结果显示分类产品能较为准确地描述中国区域土地覆盖的实际情况。     

黄土高原南部土地利用/覆被变化的土壤侵蚀效应

基于3S技术对黄土高原南部地区土地利用/覆被变化及空间分布格局进行了综合测评,同时应用通用土壤流失方程(USLE)定量研究了不同土地利用方式下的土壤侵蚀效应.研究表明,研究区1980-2005年共有1 123.80 km2耕地被用为城镇建设用地,建设用地面积净增了1 238.29 km2,林地、草地面积总量变化小,但局部地区流转特征显著;与此同时,该区土壤侵蚀模数从11.54 t/(hm2·a)增至13.81t/(hm2·a),1980和2005年黄土沟壑区侵蚀模数的峰值分别为1 708.52和1 584.69 t/(hm2·a).该区域土壤侵蚀效应与土地利用空间格局耦合性较强,林地、草地由于分布区域海拔高,坡度陡,侵蚀强烈,而地势低洼、平坦地区(建设用地、耕地、未利用地)的土壤侵蚀强度小.林地、草地的土壤侵蚀效应由于受到地形因素的影响,对降雨侵蚀因子增强的响应尤其明显.2005年该区林地和草地的平均侵蚀模数分别增加了2.34和7.32 t/(hm2·a),并且微度以上侵蚀等级的面积有所增加.     

黄土高原典型流域退耕还林土地利用变化及其合理性评价

黄土高原大规模退耕还林使得该区土地利用结构发生了深刻变化,区域生态环境得到了明显改善。研究由此引起的土地利用变化及其合理性,对于加快黄土高原植被恢复、控制黄河泥沙以及实现区域经济社会可持续发展等具有十分重要的理论意义和应用价值。该文应用遥感(remote sensing,RS)和地理信息系统(geographic information system,GIS)技术对黄土高原典型流域清水河流域2000-2014年土地利用变化特征进行了分析,并通过构建判别准则体系对土地利用变化的合理性进行了评价。结果表明,该流域实施退耕还林工程以来,土地利用结构发生了重大变化,主要土地利用类型耕地、园地、林地和草地的比例由2000年的1:0.06:2.05:3.95大幅度调整至2014年的1:3.22:12.03:5.51,其变化经历了3个阶段:2000-2005年以退耕还林及其配套措施为主,重点突出了工程的生态效益,土地利用变化合理度为78.60%,属于低度合理;2006-2009年在继续推进荒山造林和封禁的同时,大力开展基本农田与果园建设,兼顾了生态、经济与社会效益,土地利用变化合理度为91.71%,进入高度合理状态;2010-2014年进一步加大苹果产业发展力度,重点突出了经济效益,土地利用变化合理度为95.20%,延续了高度合理态势。建议新一轮退耕还林工程应注意严格控制新的退耕,保护经营好现有林地,适当控制园地规模。