黄河中游地区年径流对土地利用变化时空响应分析

以黄河中游河龙区间为研究区,以水土流失综合治理及生态环境建设导致的土地利用/覆被变化为背景,采用非参数统计法,基于区内38个水文站20世纪50年代至2000年水文数据,分析流域年径流对土地利用/覆被变化响应的时空变异特征,估算影响因素贡献率。结果表明：其中29条流域年径流量呈显著减少趋势,变率为0.17～2.61 mm/a;28条流域年径流量具有显著跃变时间,无定河流域各水文站跃变时间多在1970—1973年间,其余则多为1978—1985年,最晚为1994年;在5%、50%和95%的发生频率上,跃变前后时段年径流量减少幅度以30%～60%普遍,最大分别为73.2%、63.5%和69.7%;河龙区间整体呈显著减少趋势,变率为0.79 mm/a,跃变时间发生在1979年,3个频率上的减少幅度分别为46.5%、42.4%和24.1%。估算的11条流域中有9条土地利用/覆被变化等人类活动对流域径流减少影响程度超过50%。水土保持措施面积的增加,尤其淤地坝等水利水保工程措施的持续修建,对区域地表径流变化具有明显影响。     

土地利用变化对塔里木河中游荒漠林地动态的影响

[目的]探究塔里木河中游荒漠绿洲过渡带——肖塘地区的土地利用动态变化特征及其对荒漠林地动态格局的影响,为该区域土地资源合理利用以及荒漠林资源保护提供理论依据。[方法]根据肖塘地区1973—2010年4期遥感影像解译数据进行荒漠林地动态变化分析。[结果]荒漠林地从1973年占整个研究区面积的21.9%到2010年的16.9%,成为研究区变幅最大的土地利用类型。1973—2010年荒漠林地面积减少了13.19%,主要转变为农田,而且其年变化速率不断增大。[结论]近40a来,随着人类对肖塘地区持续的水土开发,研究区内荒漠林地处于持续退化的状态。天然植被的退化会进一步对该区域的生态安全构成威胁。     

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。     

黄河中游砒砂岩地区长川流域土地利用/覆盖安全格局初探

生态安全是一个区域的可持续发展不致因生存空间和生态环境遭受破坏而受到威胁的状态。在诸多影响区域生态安全的因素与过程中，土地利用/覆盖及其格局的变化是影响区域生态安全最重要的方面。在黄河中游砒砂岩地区，生态环境较为敏感，以往由于土地的不合理利用，造成许多流域的植被覆盖下降、土壤侵蚀加剧、水分亏缺增大、生物多样性丧失等，严重影响到整个区域的生态安全。选择黄河中游砒砂岩地区的一个典型流域——长川流域作为研究对象，对研究区存在的实际生态问题，在综合评价流域生态安全的基础上，借助景观生态学理论，运用多目标规划方法和GIS手段，得出优化后的长川流域土地利用结构：乔木林地、灌木林地、草地和耕地所占比例分别应为3.7％、38.6％、49.4％和6.3％。在调整后的土地利用安全格局下，流域平均生态安全指数下降至0.85，整体已处于生态较安全等级。     

新疆典型绿洲阜康地区土地利用/覆被及景观格局变化分析

利用1977,1990和2006年的3期遥感影像,将GIS及景观生态学的分析方法相结合,对新疆阜康地区1977-2006年土地利用/覆被和景观格局变化进行了分析.结果表明:(1)研究区土地利用/覆被变化显著,耕地和建设用地持续增加,林地、草地、水域、盐碱和未利用土地逐步减少,且有明显加快的趋势;耕地增加主要来源于草地和盐碱地,建设用地主要来源于耕地、草地及未利用土地.(2)在类型水平上,耕地、建设用地和未利用土地连通性增强,优势度增加;林地、水域和盐碱地斑块趋于均匀而分离,破碎度增加,连通性降低;草地形状趋于规则,破碎度增加,但连通性变化不大;沙地几乎没有变化.在景观水平上,景观整体异质性增强,表现出多样化和均匀化的发展趋势.(3)驱动力分析表明,气温对水域,降水对草地影响较大,但人为因素是主要驱动因素,其中人口增加是直接动力,政策环境的改善及产业结构的调整加快了土地利用的变化速度.     

利用马尔科夫过程预测黄河三角洲新生湿地土地利用/覆被格局的变化

在ARC/INFO的支持下,由黄河三角洲3个时期的遥感图像和地形图获得的土地利用／覆被类型数据,确定土地利用／覆被的初始状态矩阵和转移概率矩阵,据此用马尔柯夫链模型对近代黄河三角洲的土地利用／覆被格局的未来变化趋势进行了预测。χ2检验表明,模拟结果与实际情况基本吻合,因此用该模型预测未来土地利用／覆被格局的变化是可靠的。结果表明,黄河三角洲土地利用／覆被格局正处在一种变化状态,耕地、柽柳芦苇地、翅碱蓬獐茅地、滩涂面积逐年减少：而水域、芦苇地、林地、柽柳地、建设用地则逐年增加。到2020年水域将达到6．54％,芦苇地8．02％,林地1．41％,耕地35．20％,柽柳地0．21％,柽柳芦苇地8．10％,翅碱蓬獐茅地5．46％,滩涂4．23％,建设用地30．82％,这预示着近代黄河三角洲人为干扰仍然是土地利用／覆被格局变化的主要方面。根据模拟结果可调整各类土地利用／覆被格局,为宏观决策提供科学依据。     

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。     

环京津冀北贫困带土地利用/覆被变化研究

运用地理信息系统空间分析技术、数理统计分析方法及景观生态学方法分析了环京津冀北贫困带1985—2000年土地利用变化的时空格局和演进态势,以期为冀北贫困带实现土地资源可持续利用和社会经济可持续发展科学决策提供依据。结果表明:1985—2000年,冀北贫困带林地和城乡工矿居民用地面积大幅度增加,耕地、草地、水域、未利用地大面积减少。增加的林地主要来源于草地和耕地,新增城乡工矿居民用地主要来源于耕地,未利用地主要转化为草地和耕地。土地利用多样性程度和破碎度降低,聚集度增加。耕地破碎程度增加,但形状趋于规整。其它土地类型均向规则、连片方向发展。     

关中-天水经济区土地利用/覆被变化与景观格局

以1980年和2005年的TM影像为数据源,应用ArcGIS,Erdas软件对影像解译,把关中-天水经济区(简称“关天经济区”)的土地利用景观分为6大类景观类型.基于ArcGIS分析模块,分析了关天经济区土地利用/覆被变化过程,并使用景观软件Fragstats分别从景观级别和景观类型级别上计算了相应的景观指数,得出以下结论:(1) 25 a间耕地和未利用地面积减少,林地、草地、水体和建筑用地面积增加,大量的耕地转变为林地、草地、建筑用地.同时较多草地开垦为耕地,但小于耕地向其转化的量.而建设用地属于转入型用地,转出量几乎为0.(2)关天经济区土地利用景观的蔓延度、优势度指数减少,香农多样性指数、香农均匀度指数增加.(3)耕地是关天经济区的优势景观类型,建设用地景观斑块正在向规模化扩张.研究结果为合理制定该区域可持续发展的土地利用政策及规划提供科学的参考及依据.     

黄河中游河龙区间侵蚀产沙对景观特征的非线性响应

为明确退耕还林（草）工程期间景观特征变化对侵蚀产沙过程的非线性影响机制,以2006—2016年黄河流域河龙区间33个水文站控制子流域为研究对象,采用增强回归树方法分析了河龙区间子流域产沙模数时空差异的景观驱动因子,定量评价了各景观特征与产沙模数的非线性关系。结果表明,林地和耕地面积比例对产沙模数变异贡献最大,分别贡献22.0%和16.9%的变异;林地面积的增加和耕地面积的减少可以减少产沙模数,但当林地面积>15%,耕地面积<20%时,对产沙模数的影响减弱;增加林地和草地的植被覆盖度对水土流失的减缓作用也存在阈值,草地和林地植被覆盖度的阈值分别为0.5和0.3,当超过该阈值后,其对侵蚀产沙过程的减缓作用趋于弱化;适当减少边界密度数量有利于控制流域土壤侵蚀,当边界密度<60 m/100 hm²时,边界密度对产沙模数影响不大,当超过阈值后,产沙模数随着边界密度的增加急剧增大。当边界密度维持在60 m/100 hm²之内时,可以达到适宜的水土流失防治效果。研究结果揭示了河龙区间流域尺度上景观因子对侵蚀产沙过程的阈值效应,可以为黄河流域植被合理恢复提供重要参考。     

四十年来嘉陵江中下游土地利用/覆被动态变化研究

运用GIS空间分析方法,以1960年1:5万地形图、1972年、1986年和2000年LandsatTM/MSS影像数据为基础,分析了1960─2000年40年来嘉陵江中下游地区各土地利用类型数量变化和空间变化特征。结果表明:1960─2000年间土地利用/覆被变化的总趋势是林地和草地减少,减少量分别为27087.0hm2和37696.5hm2,建设用地和耕地增加,分别增加15252.3hm2和14871.8hm2;但以1986年为界分为两个时期:1960─1986年土地利用的总趋势是林地大面积地转化为草地和耕地,林地面积减少;而1986─2000年间耕地向林地转化加快,导致林地面积有所增加,而耕地面积相对减少。在40年中建筑用地一直在增加。同时结合历史资料分析了自然和人文特别是政策因素在动态变化中所起的作用。     

较大尺度流域的土地利用/覆盖和景观格局变化分析--以嘉陵江中下游地区为例

将G IS和景观生态学的数量分析方法相结合,运用A rc in fo和F ragstats软件,分析了1986~2000年间,嘉陵江中下游地区的土地利用/覆盖和景观格局的变化,结果表明:在此期间,除林地和建设用地增加外,其它土地利用类型面积均有所减少,其中耕地和草地减少的幅度比较大;通过对该区斑块类型级别指标的分析,得出耕地的离散度加大,斑块形状更加不规则,复杂性增大;林地的斑块数增多,破碎度增大;而草地的破碎度下降,斑块数减少;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,复杂性和变异性都在增加。     

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。     

基于土地利用变化的长江中游地区生态系统服务供需平衡研究

[目的] 揭示生态系统服务供需平衡的时空特征,并进一步探究土地利用变化对生态系统服务供需平衡的双重效应及其影响机理。[方法] 选取长江中游地区作为研究对象,引入生态系统服务供需量化矩阵分析生态系统供需平衡的时空格局,并运用土地利用变化生态贡献率模型分析土地利用变化对生态系统服务供需平衡的双重影响。[结果] (1)研究期间,长江中游地区生态系统服务供需平衡状况持续恶化,主要是由建设用地大规模扩张和耕地、林地大面积缩减带来的生态系统服务供给能力减少和消费需求增加造成的。(2)长江中游地区不同类型生态系统服务供给间的关系在时间尺度上由权衡转为协同,需求和供给平衡间的协同关系在时间尺度上进一步增强,但不同类型生态系统服务供给、需求和供需平衡间的权衡或协同性质及其程度在空间尺度上却存在高度异质。(3)长江中游地区土地利用变化对生态系统服务供需平衡存在改善和恶化双重效应,且恶化效应显著大于改善效应,但引起生态系统服务及其分项服务供需改善和恶化的土地利用变化类型具有时序异质性。[结论] 应促进具有协同改善生态系统服务供需平衡的土地利用变化类型,提升与区域主体生态系统服务功能一致的土地利用类型,以及遏制具有协同恶化生态系统服务供需平衡的土地利用变化类型,以实现区域生态系统服务供需改善。     

长江中游地区土地利用变化阶段划分和特征测度

[目的]基于经济社会发展转型视角,探究长江中游地区土地利用变化的总体特征、过程特征和轨迹特征。[方法]通过分析变化幅度、变化速度和地学信息图谱等特征。[结果](1)2000—2018年,长江中游地区经济社会发展可划分为“由初级产品生产阶段II期向工业化中期转型,城镇化缓慢发展与人口严重外流期”和“由工业化中期向工业化后期转型,城镇化稳步发展与人口持续回流期”2大阶段。(2)就变化总体特征而言,以耕地面积持续减少,水域和建设用地面积持续增加,林地、草地、湿地面积明显减少,未利用地面积保持相对稳定为主。(3)就变化过程特征而言,2000—2010年以耕地和林地相互转化,耕地向建设用地和水域转化,以及水域向湿地转化为主;2010—2018年以耕地和建设用地相互转化,林地向建设用地和耕地转化,以及湿地向水域转化为主。(4)就变化轨迹特征而言,以前期变化型为主,后期变化型和反复变化型次之,持续变化型所占比例较小。[结论]长江中游地区土地利用变化阶段性特征明显,主要表现为不同经济社会转型过程中由区域内不同土地利用类型转化规模与方向所导致的土地利用数量与空间结构变化。     

基于土地利用变化的黄河上游四川段生态系统服务价值评价

[目的] 通过定量研究20年间黄河上游四川段土地利用变化与生态系统服务价值的关系,评估该流域段生态综合治理效果,为健全民族区域空间规划、生态环境保护与管理提供依据,助力黄河流域高质量发展。[方法] 利用黄河上游四川段2000年、2010年和2020年土地利用数据,基于土地利用动态度、土地利用矩阵分析土地利用变化,并参考中国陆地生态系统单位面积生态系统服务价值当量,对黄河上游四川段生态系统服务价值当量的经济价值进行修正,定量研究黄河上游四川段2000—2020年间土地利用变化对生态系统服务价值的影响。[结果] (1)2000—2020年黄河上游四川段林地、荒漠、湿地和水系土地利用面积呈上升趋势,耕地、灌木、草地和冰川积雪呈下降趋势,2010—2020年土地利用变化比2000—2010年更显著;(2)黄河上游四川段2000年、2010年和2020年生态系统服务价值分别为1.27×10¹⁰,2.51×10¹⁰,3.92×10¹⁰元,呈上升趋势,敏感性分析表明分析结果可靠。各土地利用类型中,对生态系统总价值贡献最为显著的地类是草地,2000—2010年和2010—2020年草地生态服务贡献率分别为93.90%和72.90%,其次为湿地和林地;(3)研究区在20年间各单项生态系统服务价值均呈增加趋势,区域生态服务功能的分项价值大小均为调节服务＞支持服务＞供给服务＞文化服务,11个单项功能中起显著服务价值的为气候调节、水文调节、土壤保持和生物多样性,4项之和占总价值比例超过69.50%。黄河上游四川段土地利用变化影响区域生态系统服务价值的变化,其中草地影响最显著,其次为湿地和林地。[结论] 研究结果表明20年间生态治理成果逐渐增强,生态环境不断变好。     

辽河中下游流域土地利用变化及其生态环境效应

辽河中下游地区地处东北老工业基地区,是我国重要的重工业、能源和商品粮生产基地。基于TM卫星遥感数据及调查资料,对辽河中下游流域1986—2000年土地利用时空变化特征及其生态效应进行了研究。结果表明,随着人口的增加和经济的发展,流域耕地面积持续扩大,林地、草地、水域面积趋于减少,居民地、工矿、交通等建设用地增加。整个景观斑块数量呈现减少趋势,景观的空间结构趋于简单化。农业用地是平原地区土地利用变化的主体和媒介,主要土地利用转变类型大多与耕地有关。土地利用/覆被变化导致了诸多环境问题如水土流失加剧,水资源短缺、水质恶化,湿地生态功能下降等,使流域生态环境更加趋于脆弱。     

诺敏河流域土地利用与覆被变化及其对水文过程的影响

流域土地利用/覆被变化及其水文效应是当前全球变化研究的重要内容.为正确认识大兴安岭森林采伐对水文过程的影响,以诺敏河流域为例,在遥感和地理信息系统技术支持下,结合地形图和卫星遥感影像数据,获取1954-2005年诺敏河流域5期土地利用/覆被数据,在GIS空间分析模块下分析诺敏河流域土地利用/覆被变化过程,并探讨土地利用/覆被变化对水文过程的影响.结果表明,近50 a诺敏河流域土地利用方式发生了明显变化,林地和草地分别减少1 940.1 km2和748.99 km2,与林草地的大面积减少相对应,耕地面积增加2 741.7 km2.自1998年实施大兴安岭天然林保护工程以后,林地采伐和耕地开垦速率明显降低;土地利用/覆被变化影响年径流量,林地大规模减少、耕地明显增加的后期土地利用较前期径流量有所增加,且随着降雨的增多,土地利用变化对径流的影响效应随之增强.同一降雨条件下土地利用/覆被变化对径流的影响在生长季具有明显差异.     

基于LMDI模型的黄河中游城市群水土资源利用影响因素分析

[目的]水土资源是城市发展的重要生产要素,是探索黄河中游城市群水土资源利用过程中的关键因素,对科学促进黄河中游城市群经济快速发展具有重要意义。[方法]以黄河中游三大城市群为例,通过运用LMDI加法模型对2010—2019年黄河中游三大城市群分别构建影响水资源消耗量变化及城市建设用地数量变化的因素分解模型,计算并比较不同驱动因素的效应值。[结果](1)水资源利用效率提高和产业结构的优化能够抑制水资源消耗量的增加,而经济规模和人口规模扩大则促进其增加。(2)产业规模、经济规模及人口规模扩大对建设用地扩张存在推动作用,而城市建设用地消耗强度对建设用地扩张具有抑制作用。(3)对于水资源利用量变化,黄河中游不同城市之间产业结构优化水平存在较大差距;对于城市建设用地变化,三大城市群总效应值比较结果为关中平原城市群>中原城市群>晋中城市群。[结论]基于区域差异和时间差异角度探讨黄河中游城市群水土资源利用的影响因素,有助于丰富水土资源可持续利用的相关研究,为黄河中游城市群的可持续发展提供理论指导。