土地利用及其格局变化的环境生态效应研究进展

人类土地利用活动在时空的积累不断塑造与改变地表不同尺度的格局形态,土地利用及其格局变化深刻影响环境各要素,阐述了人类土地利用及其格局变化对大气环境、水环境、土壤环境、土地覆盖以及生物多样性的影响。     

徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应

[目的]研究徐州市区的土地利用变化及其生态环境效应,为土地的合理规划以及区域经济与生态环境的平衡提供理论支持和参考依据。[方法]以土地利用转移矩阵和叠加分析为工具,分析徐州市中心城区的土地利用类型的动态变化特征和空间格局演变规律,并通过NDVI和区域生态环境质量指数分析土地利用变化的生态环境效应。[结果]基于多源遥感数据的分类回归树(CART)分类结果,其Kappa系数均大于0.90;整个研究区耕地面积大幅减少,建筑用地迅速增加。郊区较多土地类型转变为建筑用地,在2004—2016年期间,研究区NDVI低值区域逐步扩大,但生态环境质量先由0.323增加为0.360,后下降至0.320。[结论]2004—2016年徐州城市扩张导致耕地大面积较少,景观破碎化加剧,但城市建设过程中绿地面积增加,整体生态环境质量稍有提升。建议进一步加强徐州城区景观格局的合理规划,降低城市化进程给生态环境带来的负面影响。     

基于土地整理的耕地经济价值评定及其变化

耕地经济价值评定是土地整理重要技术工作之一,其评价结果是土地整理经济效益评价的重要依据。该文以莱芜市里辛土地整理项目为例,采用GIS技术、实地调查和室内分析相结合,探讨了基于土地整理的耕地经济价值评定指标体系、评价方法及整理前后价值变化。研究结果表明,研究区在土地整理前后,耕地经济价值的级别空间分布、面积和总价值都发生很大改变。整理前耕地主要是旱地,经济价值级别主要为二、三和四级地,占总耕地面积的87.20%,一级地很少;整理后耕地全部为菜地和水浇地,级别基本为一、二级地,占总耕地面积的99.88%。整理后的耕地经济总价值是整理前的1.286倍,土地整理经济效益显著。该研究方法对土地整理耕地经济价值评定有借鉴意义,评价结果可为莱芜市里辛土地整理绩效评价提供科学依据。     

滇东南喀斯特典型地区石漠化的空间变化

[目的]分析石漠化变化趋势及发展规律,为决策部门合理规划和综合防治石漠化提供科学依据。[方法]选取位于滇东南文山州境内的盘龙河流域作为研究区,利用RS,GIS等相关软件,解译出1990,2002和2009年盘龙河流域石漠化强度图,利用叠加分析法对海拔、坡度、坡向一系列地形因子的石漠化空间分布变化进行了分析。[结果]从1990—2002—2009年盘龙河流域石漠化现象总体呈现出加重趋势,石漠化分布在空间格局上存在明显差异。[结论]研究区景观格局变化和空间分布明显受地形因子的影响,不同的地形因子对石漠化空间分布有不同的影响。     

土地利用和覆被变化（LUCC）研究与土地整理

该文首先讨论了我国土地整理的内容及运作方式，并对目前国际土地利用和覆被变化（LUCC）的研究进展、主要内容和趋势，以及国内LUCC研究的状况等做了全面的阐述，在此基础上，分别从国家、区域及景观3个尺度层面重点讨论了LUCC研究与我国土地整理活动的结合方式与途径。     

喀斯特峡谷地区不同等级石漠化治理的生态效应——以贵州省花江石漠化生态综合治理示范区为例

 选取贵州省花江石漠化生态综合治理示范区为研究区,对比分析石漠化生态治理前后不同等级石漠化的土壤理化性质、小气候特征、植被数量特征和地表水土流失状况等指标。结果表明:石漠化是可以治理的,强度石漠化治理效应优于中度石漠化,轻度石漠化次之,潜在石漠化生态效应速度最慢;治理措施有效地改善了土壤理化性质、增强了土壤肥力,提高了地表生物量和植被覆盖度,生物多样性得到了有效恢复和保护,改善了区域局部小气候。     

喀斯特山区土地利用演变与石漠化分布格局

喀斯特山区石漠化是制约区域社会、经济、生态发展的重要因素之一,人类活动是石漠化形成的主要因素,而土地利用是人类活动的基本载体,探究不同用地类型石漠化响应情况,对喀斯特山区石漠化治理及可持续化发展具有重要意义。基于三期土地利用和石漠化数据,辅以GIS空间分析技术和转移矩阵模型,对黔西南州2000年、2010年、2020年土地利用格局及石漠化景观的时空演变进行综合分析。结果显示:研究期间,黔西南州主要土地利用变化类型是草地转有林地和耕地,耕地转有林地和草地,灌木林地转草地和耕地,依次占全州国土面积的8.79%,5.82%,4.91%,4.08%,4.75%,3.85%。2000—2010年草地、灌木林地、耕地和有林地石漠化等级明显改善,改善面积依次为2 703.7 km²,1 347.8 km²,2 219.1 km²,2 532.8 km²; 2010—2020年草地、灌木林、耕地、有林地、裸地石漠化改善面积分别为557.14 km²,318.78 km²,819.35 km²,665.60 km²,244.48 km²。过去20年间,黔西南州石漠化状况持续恢复改善,但局部区域仍存在不稳定的恶化风险,此部分地区应作为黔西南州后期石漠化土地治理工作中的重点。对黔西南州长时间序列的石漠化演变情况进行研究,分析其在不同土地利用情况下的变化,可对研究区生态恢复以及土地利用规划提供决策依据。     

喀斯特土地石漠化的图谱分析与生态重建

首先运用“图谱”表达方式和GIS分析工具，分析喀斯特土地石漠化征兆图谱和诊断图谱，以都安瑶族自治县为例监测喀斯特土地利用/覆盖变化及其引起的石漠化时空演变规律及驱动机制;在此基础上,归纳广西喀斯特土地石漠化的4种生态重建模式, 剖析各种模式的生物和工程等具体措施,为喀斯特石漠化区域环境治理与可持续发展提供科学基础和个案分析。     

北京郊区土地利用变化及其生态效应研究

以京郊3个具有不同功能的区（县）为例,利用从1996年、2005年TM影像中获取的土地利用数据,在分析研究区近10年的土地利用变化的基础上,通过构建生态价值指数（EVI）和土地利用变化的生态价值转移率（TREV）,从土地利用变化所引起的各类型间生态价值转移的方向、幅度等方面对北京郊区土地利用变化的生态效应进行定量研究。结果表明:1996—2005年研究区的林地、草地、建设用地增加,而耕地、水域和未利用地减少,各土地利用类型的变化速度依次为建设用地 > 水域 > 耕地 > 草地 > 林地 > 未利用地;从区域看,土地利用相对变化速率从快到慢依次是城市功能拓展区（朝阳区）、城市发展新区（顺义区）、生态涵养发展区（密云县）;从类型变化看,以耕地、水域的转出和建设用地的转入为主。研究时段内研究区的生态价值指数总体呈下降的趋势,各区县的区域生态价值指数差异较大,且相对差异还在扩大,其指数下降速度从快到慢依次是朝阳区、顺义区、密云县;同时从分布变化看,EVI中值波动区减少,EVI较低区和EVI低值区增加,导致了研究区总生态价值指数有所下降。     

基于生态重建的石漠化山区土地整理项目规划

实现石漠化山区土地持续利用最有效的方式即是通过生态重建,而土地整理正是改造土地利用的有效选择,通过把生态恢复措施融入土地整理规划设计中,能有效地实现土地整理和石漠化治理的双重目的.该文通过土地整理项目规划实例,规划方案以生态重建为核心内容,具体分析了不同地表形态与土地平整工程、岩溶环境与农田水利设计、植被恢复与农田林网建设以及生态系统保护与道路建设的规划设计方法;并对项目工程设计结果从农田建设和生态恢复两方面进行了跟踪监测,结果表明,基于生态重建前提下的石漠化山区土地整理项目规划,是改善石漠化山区生态环境和实现土地持续利用的有益探索.     

岩溶山区石漠化生态治理的生态效应研究

以贵州省花江峡谷石漠化治理示范区为研究单元,对比分析了小流域2005和2009年生态治理下的土壤理化性质与植物数量特征的变化。结果发现,该区土壤理化性质的变异系数值降低,说明土壤理化性质的空间变异程度降低;土壤总孔隙度略微降低,非毛管孔隙度明显增加,毛管孔隙度明显下降,土壤毛管持水量明显降低,土壤田间持水量明显提高,表明土壤的孔隙结构更加合理,土壤持水能力与通气透水性能增强;土壤有机质含量变化不明显,全氮、全磷含量明显增加,全钾营养元素含量降低,土壤pH值略微降低;植物的高度、基径、冠幅、均匀度等数量特征呈明显增长趋势,土壤质量与植物群落的生态效应具有较好的一致性。经过石漠化生态治理的土壤、植被生态效应改善与提高,逐步改善岩溶山区石漠化生态环境。     

土地利用方式对桂西北石漠化地区土壤理化性质的影响

在广西壮族自治区凌云县典型石漠化地区对7种不同土地利用方式土壤理化性质进行了调查分析.结果表明,不同土地利用方式对土壤容重、含水量、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度存在极显著差异(p＜0.01),有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾及交换性Ca2+含量差异极显著(p＜0.01).相对阔叶林地土壤,灌木林、针叶林、退耕台地、草地、退耕坡地、农田土壤的退化程度依次增加.农田土壤质量最低,针叶林地、草地、退耕坡地、退耕台地土壤质量为中等,灌木林地与阔叶林地土壤质量较高.人为干扰是影响土壤理化性质的主导因素,干扰强度大,土壤理化性质退化严重.控制不合理的人为干扰及恢复结构良好的地上植被对改善土壤质量具有重要意义.     

4种苔藓植物在喀斯特石漠化地区的生态修复意义

为探求苔藓植物在石漠化地区的生态修复意义,筛选出4种石漠化地区常见的苔藓,即美灰藓(Eurohypnum leptothallum)、小青藓(Brachythecium perminusculum)、双色真藓(Bryum dichotomum)和多疣细羽藓(Cyrto-hypnum pygmaeum),测定其生物量、饱和吸水率、根系密度、蒸腾速率和抗冲刷能力,并初次将该4种苔藓应用于石漠化修复的实践中,对其土壤酶活性进行了1年的跟踪监测。结果表明:(1)4种苔藓持水保水能力差异显著,其生物量由大到小依次为美灰藓双色真藓小青藓多疣细羽藓;饱和吸水率最低的是多疣细羽藓(660.78±3.46)%,最高的是美灰藓(1 627.82±4.68)%。(2)双色真藓的蒸发速率最高可达6.63g/(kg·h),其水分更容易丧失;美灰藓蒸发速率为0.93g/(kg·h),水分较其他苔藓不易丧失。(3)4种苔藓的抗冲刷能力与其假根的根长密度、根重密度、生物量存在显著正相关关系,美灰藓在各组冲刷试验中表现出较强的抗冲刷性,可以有效减少土壤流失。(4)4种苔藓均可有效提高被培养土壤的酶活性。苔藓层生物量、抗冲刷强化值、假根根系密度与土壤脱氢酶、脲酶呈正相关关系。4种苔藓均具有较高的水土保持效益,其中美灰藓的表现更为显著,建议利用物种演替规律将苔藓应用于石漠化修复的实践中。     

喀斯特石漠化区不同土地利用方式下土壤有机碳分布特征

为探究喀斯特土壤有机碳分布特征及其对人为干扰的响应,挖掘了2 854个土壤剖面,采集了22 786个土壤样品,分析了贵州省不同土地利用方式下土壤有机碳分布规律;并结合贵州省石漠化防治规划,初步估算了石漠化防治工程的土壤碳增汇贡献。结果表明:贵州省土壤有机碳呈现含量高、密度小的特征。表层土壤(0-20cm)有机碳平均含量25.07g/kg,平均密度仅为4.27kg/m~2。不同用地类型土壤表层有机碳含量大小为灌木林地乔灌木林地灌草地乔木林地弃耕地与荒地草地水田园地旱地与坡耕地;表层碳密度大小为水田灌木林地乔木林地乔灌木林地弃耕地与荒地灌草地旱地与坡耕地草地园地。0-60cm土层土壤有机碳含量对人为干扰较为敏感,60-100cm土层土壤有机碳含量差异较小。实施退耕还林,人工种草及人工造林等石漠化防治工程会明显促进土壤有机碳的积累,到2050年,贵州省0-10,0-20,0-30,0-100cm土层土壤有机碳将增加1.99×10~(13),3.37×10~(13),4.45×10~(13),6.29×10~(13) g。可见,喀斯特地区土壤有机碳具有含量高、密度低的显著特征,石漠化治理能有效增加喀斯特地区土壤碳汇。     

滇东喀斯特地区季节性石漠化与植被盖度的动态关系研究

对滇东喀斯特石漠化地区12种植被类型进行了石漠化率和植被盖度的季相观测,研究结果显示:封育模式草本阶段(≤3a)、草灌阶段(≤5a)和灌草阶段(≤10a),麻栎纯林(20～30a),混交模式的华山松+麻栎(20～30a和≥30a)、麻栎+大叶栎(≥30a)7种模式的季节性石漠化率与植被盖度此消彼长的关系同时同步发生,关系曲线为"V"字型。封育乔灌阶段(10～20a),华山松纯林(20～30a)和华山松+刺栎(≥30a)混交林的消长关系同时同步出现,前两种模式为"N"字线型,华山松+刺栎为台地线型。封育乔木(20～30a)阶段为消长关系同时同步出现的"N"字线型,滇青冈+刺栎(≥30a)模式的石漠化率与盖度无消长关系。除个别模式由于林龄、树种、配置方式的差异外,其余模式均符合季节性石漠化率与植被盖度的消长关系,线型略有不同。     

基于PSR模型的广西石漠化地区土地生态安全动态评价

[目的]对广西壮族自治区轻度及以上石漠化地区进行土地生态安全评价,为该区土地生态安全及其可持续发展提供科学参考。[方法]基于PSR模型构建了广西石漠化地区土地生态安全评价指标体系,采用熵权赋权法确定权重,运用生态安全综合模型,对研究区2005,2015年的土地生态安全综合指数进行计算。[结果]广西石漠化地区土地生态安全主导因素为人口密度、单位GDP综合耗能、土地垦殖率、耕地粮食单产、城市化水平、人口自然增长率等因素;压力指数、状态指数和响应指数共同决定广西石漠化地区土地生态安全评价的综合指数;从时间上看,2005—2015年广西石漠化地区土地生态安全经历了从临界安全等级向较安全等级的变化趋势,土地生态安全的状况主要因响应状态系统的提升,而使得综合土地生态安全指数有所上升。从空间上看,2005年贵港地区的土地生态安全等级处于不安全级,2015年南宁、贵港、来宾等地区的土地生态安全等级处于较不安全级。[结论]广西石漠化地区的土地生态安全略有上升,但受压力和状态子系统承载力水平的限制,研究区的土地生态安全仍处于中等水平,需要进一步加强土地生态安全建设。     

喀斯特峡谷区石漠化演变中群落多样性的响应

以喀斯特峡谷区石漠化生态系统中植物群落为研究对象,野外定点监测群落的基本特征,实验室分析石漠化不同演变阶段植物群落的多样性指数;运用空间代替时间方法,探讨了石漠化演变过程中植物群落多样性的响应,旨在为典型喀斯特地区的生态系统恢复重建提供参考。结果表明:(1)示范区内植物群落以人工植被为主;(2)在潜在和轻度石漠化阶段,重要值较高的植物群落有皇竹草(Pennisetum sinese Roxb)、荩草[Arthraxon hispidus(Thunb.)Makino]等,在中度和强度石漠化阶段,重要值占据绝对优势的有花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim.)、砂仁(Amomum villosum Lour.)、仙人掌[Opuntia stricta(Haw.)Haw.var.dillenii(Ker-Gawl.)Benson]等植物;(3)伴随着石漠化的演变,Simpson指数表现为逐渐下降的规律,Shannon-Winner多样性指数表现出先增大后减小的规律,Pielou均匀度指数呈现出逐渐上升的规律,Margalef丰富度指数呈现出先扬后抑的规律。     

西南喀斯特石漠化与水土流失研究进展

日趋严重的西南喀斯特石漠化问题,已严重威胁该地区的生态环境安全、人民生活和社会经济发展。系统综述了喀斯特石漠化的研究进展,主要针对石漠化概念、石漠化类型界定标准、成因等进行了论述。同时,针对喀斯特地区水土流失的研究动态进行了总结,阐述了石漠化与水土流失的相互关系,重点揭示了当前喀斯特地区地下水土流失研究存在的问题与不足。进而根据当前研究热点和不足进行了展望,提出下阶段的研究重点,即:根据当前工作重心重新制定石漠化类型界定标准,从研究方法和技术上革新,推进喀斯特地下水土流失机理及量化研究,重视喀斯特坡地地下水污染问题,研发科学、有效的地表—地下水土流失防治措施。     

喀斯特石漠化区治理措施对土壤质量演变的影响

为进一步探明喀斯特石漠化综合治理区不同治理措施对土壤质量演变的影响,选取3种治理措施:封山育林、人工造林和坡改梯,并以撂荒地为对照,通过长期定点监测,探索了治理措施与时间对土壤理化性质、土壤质量演变的影响特征。结果表明:治理措施和治理时间对土壤理化性质有明显的影响。封山育林、人工造林和坡改梯均能显著改善土壤理化性质,提高土壤肥力质量。随着时间的推移,土壤养分含量和土壤质量指数亦得到显著的改善。封山育林和人工造林对土壤质量的改善效果总体上优于坡改梯。此外,封山育林和人工造林能够明显优化土壤碳氮比例。但是这两种措施中土壤碳磷比(C/P)相对较高,且土壤碳磷比(C/P)随时间的推移逐渐增大,这反映出封山育林和人工造林的土壤面临土壤磷素缺乏的风险。石漠化综合治理措施中封山育林和人工造林对土壤质量的改善效果最佳。但是随着时间的推移,这两种措施可能会因土壤磷素缺乏导致植被恢复效果不佳。石漠化治理是一个漫长的过程,在其过程中需要通过人工干预以实现石漠化治理的可持续发展。