1992-2017年中亚五国农作物水足迹变化特征

本研究以中亚五国为研究区域,以农作物水足迹为评估手段,分析了1992—2017年间中亚五国农作物水足迹的时空变化特征,以揭示中亚五国农作物水足迹结构,厘清引起中亚五国水足迹变化的主要农作物的贡献。结果表明:1)中亚五国农作物水足迹时间变化特征明显,1992—2017年中亚五国农作物绿水足迹(-9.7×10~9 m~3)和蓝水足迹(-5.6×10~9 m~3)均趋于减少。中亚五国农作物水足迹空间分布差异显著,哈萨克斯坦农作物绿色水足迹最高(平均4.96×10~(10) m~3),且远高于其他4国(平均3.6×10~9 m~3),而蓝水足迹以乌兹别克斯坦最高(平均1.53×10~(10) m~3)。农作物绿水足迹和蓝水足迹增长率最大的国家分别是土库曼斯坦(87.6%)和吉尔吉斯斯坦(32.3%);绿、蓝水足迹减少率最大的国家分别是哈萨克斯坦(-20.7%)和乌兹别克斯坦(-24.2%)。2)中亚地区农作物绿水足迹主要以粮食作物为主,蓝水足迹以粮食作物和油料纤维作物为主;而粮食作物水足迹结构中,主要以小麦、水稻和玉米为主,油料纤维作物水足迹结构中,主要以棉花为主。3)哈萨克斯坦作为绿水足迹减少最多的国家,大麦(51.6%)和小麦(28.2%)的贡献最大;乌兹别克斯坦作为蓝水足迹减少最多的国家,棉花(61.9%)贡献最大。通过开展中亚地区的农作物水足迹研究,发现中亚农作物水足迹整体呈下降趋势,厘清了中亚地区引起水足迹下降的主要农作物种类,相关成果可以为中亚地区的农作物优化种植和水资源节约提供支撑。     

2009—2018年湖南省县域耕地时空演变及其驱动力

[目的]分析近年来湖南省县域单元耕地的时空变化特征及驱动力,为耕地保护政策的制定提供决策依据。[方法]基于湖南省2009—2018年的土地利用变更调查数据库,利用耕地变化动态度、景观格局指数和地理探测器模型,从数量规模、景观格局和驱动力等方面分析湖南省县级行政单元的耕地变化。[结果](1)2009—2018年,湖南省耕地总量累计增加379.02 km²。新增耕地主要分布在环洞庭湖地区、湘中盆地群和湘西北等土地整治重点地区。(2)在土地综合整治等工程的积极作用下,湖南省耕地图斑形状趋于规整化;而受城镇化和基础设施建设的影响,全省耕地破碎化趋势明显。(3)地方财政收支情况、人口增长和地形条件是湖南省2009—2018年间耕地变化的主要驱动力因子。各驱动因子之间通过双因子增强和非线性增强等交互作用实现对耕地时空变化的综合影响。[结论]湖南省耕地保护成效显著,但依然面临许多挑战。新时期全省耕地保护应该处理好国土空间开发与保护之间的关系;新增耕地的开发应当更加注重对农村低效建设用地的复垦而减少对生态空间的挤占;优化耕地保护政策,切实提高现有耕地的经济产出效益,发挥市场机制在...     

1990-2019年中亚五国干旱状况时空变化特征及大气涛动驱动分析

咸海的迅速萎缩导致中亚五国的干旱问题引起了科学界的特别关注。为厘清中亚五国近30年来水分条件状况,探究影响其变化的气候驱动要素,本文使用帕默尔干旱指数(PDSI)对1990—2019年中亚五国干旱时空变化特征进行评估,并结合交叉小波变换揭示了大气涛动对其干旱状况的驱动影响。结果表明:中亚五国的干旱指数呈现周期性交替变化,年际变化率增大;夏秋旱、冬春湿的季节性干旱特征减弱,不同时间段的PDSI变异程度加剧,并表现出2018年后进入新一轮干期的可能。干旱程度总体呈现自西南向东北逐渐减轻、自东南山区向中西部平原逐步加重的格局;1990—2019年干旱重心由西南内陆腹地向哈萨克斯坦中西部地区转移,帕米尔和西天山山脉干旱程度呈波动上升态势。青藏高原指数(TPI)对PDSI变化表现出明显的驱动作用,在1990—2019年整个时间序列上均有较高的周期性强度,拥有1～3年(1995—2000年)、4～5年(2010—2015年)和8～10年(2015—2019年)3个明显年际尺度的震荡周期。总之, 1990—2019年中亚五国整体干旱状况趋好,干旱变异程度加剧,干旱空间分异明显, TPI在年际尺度上是驱动PDSI变化的大气涛动要素。     

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。     

LUCC研究进展及其对干旱区生态环境的意义

土地利用/覆被变化（LUCC）是全球变化的主要原因和核心主题之一。本文通过综述国内外LUCC研究成果,阐述了国际上LUCC研究在信息获取、数据处理、驱动力分析和模型建立等方面所取得的最新进展,分析了LUCC研究对干旱区生态环境保护与区域可持续发展实现的研究意义,介绍了LUCC研究的新趋势,并对研究过程中现存的一些如信息获取过度依赖于3S技术,忽视实地调研等传统信息获取方式与新技术手段的结合、模型功能的欠完善、干旱区土地实现可持续利用缺乏相应的比较全面的科学理论指导等问题进行了讨论。研究认为,健全LUCC研究理论体系,开展相应的理论建设将是未来整个LUCC研究工作的一个重要方向和趋势。     

渭河流域1980-2000年LUCC时空变化特征及其驱动力分析

流域水沙变异与土地利用/覆被变化（LUCC）有着十分密切的关系。该文基于渭河流域1980年、1990年和2000年的土地利用/覆被数据,借助ArcGIS等软件对渭河流域20 a间LUCC的时空变化特征进行分析,探讨渭河流域LUCC的时空变化规律。基于转移矩阵、综合土地利用动态度、综合土地利用程度和单一土地利用变化率等指标进行分析表明:渭河流域在1980-2000年土地利用/覆被发生了较大变化,其中草地增幅最大,达到2.09万km²;耕地和林地减幅分别达到了1.35万km²、1.11万km²;建设用地增速最快,增长了8.53倍。从综合土地利用动态度、综合土地利用程度和单一土地利用变化率时空分布图可以看出:变化的时空格局有明显的区域特征,而且前十年的变化比后十年的变化剧烈,主要地类时空变化差异明显。基于时空变化特征分析了变化的驱动力,分析得出主要受到国家土地政策、水土保持、经济发展以及人口增长等多方面因素驱动。     

青海省2000-2008年间耕地变化及驱动力研究

该文分析了青海省2000—2008年期间耕地变化的特征及影响耕地变化的主要驱动力。基于青海省土地利用变更调查序列数据,选取了耕地总量、人均耕地变化、耕地增减情况等指标分析了青海省耕地的数量变化特点,选取动态度差异指标,分析了全省耕地变化的区域差异特征。结合青海省耕地变化的特点和区域发展的特征,采取定性分析与定量分析相结合的方法,从耕地保护政策、生态退耕工程、土地开发整理工程、重大建设工程、人口与民族因素和城镇化进程6个方面分析了耕地变化的驱动力。根据耕地变化的特征和主要的驱动力,在耕地管理层面建议坚持最严格的耕地保护制度,加大土地整理的力度,坚持差异化的耕地保护政策,协调重大建设工程对耕地的占用。     

巢湖流域30年土地利用变化及其驱动力研究

土地利用与土地覆盖变化(LUCC)研究是全球环境变化研究的一个重要方面,也是地理学综合研究的国际性前沿课题。基于多时相的TM影像数据,从流域尺度研究巢湖流域的土地利用/覆盖变化,分析探讨了土地利用变化的社会经济驱动力。研究结果表明:1979～2008年间巢湖流域的土地利用发生了比较明显的变化,主要表现在耕地锐减和建设用地激增;经济发展、城镇化、工业化、人口增加是造成巢湖流域土地利用变化的主要驱动力。     

青岛市1990-2011年土地利用/覆被变化研究

基于青岛市1990,2000,2006年LandsatTM影像和2011年‘HJ-1’卫星影像,采用土地利用动态变化模型,分析了青岛市1990-2011年土地利用/覆被变化(LUCC)情况.结果表明,21 a间青岛市土地利用状况变化显著.(1)耕地、草地面积减少,城乡、工矿、居民用地增加,林地面积先减少后增加,水域和未利用土地则呈现先增加后减少的态势;(2)青岛市土地利用程度逐年提高,说明青岛市正处于土地利用发展时期,土地利用集约度将进一步提高;(3)空间上,中部和东部地区变化显著,北部和西南部变化相对较小.土地利用变化类型转换关系复杂,主要向城乡、工矿、居民用地转化.     

试论元胞自动机模型与LUCC时空模拟

对土地利用变化过程的模拟和预测,需要地理信息系统(GIS)等相关技术的支撑。但目前GIS不能完整地表达地理实体的时态信息和时空关系,缺乏时空分析和动态模拟的能力。元胞自动机(Cellular Automata,简称CA)是一种自下而上的动态模拟建模框架,具有模拟地理复杂系统时空演化过程的能力。本文从元胞自动机的原理和特征入手,介绍了CA模型的构造方法,对CA模型应用于土地利用变化过程的动态模拟及预测的可操作性进行了探讨,并分析了其应用现状,存在的问题及前景。     

1990—2015年福建省耕地变化的空间格局分析

本文从图斑尺度探究福建省1990—2015年耕地变化的空间格局,除探讨耕地数量变化的空间特征外,重点挖掘耕地变化图斑个体空间属性特征和环境特征,旨在全面反映耕地变化情况,为政府进一步加强耕地保护提供建议。基于土地利用数据和DEM数据,运用数理统计和空间分析等方法,本文从耕地变化整体数量特征、耕地图斑变化属性特征和不同环境下耕地图斑变化特征3个方面开展研究。结果表明：1）2015年福建省耕地面积较1990年减少7.12%。从耕地净变化率空间分布看,耕地净流失区域不断扩大,但流失强度明显下降。25年来全省耕地转移动态度显著下降,反映耕地资源的稳定性提高;耕地转移动态度在空间上呈现东高西低的特点。2）1990—2015年福建省耕地变化图斑的分布方向一致,占用耕地图斑主要集中在东部沿海,而补充耕地图斑空间位置有所变化,逐步转移到东北和东南地区。占用和补充耕地图斑数量上趋于平衡,面积上存在“占大补小”的问题,形状上补充耕地图斑更规则。3）1990—2015年福建省耕地资源呈现出“上山” “上坡” “背阳” “远水”和“相对集中”的趋势。综上,福建省要继续遏制东部沿海地区的耕地流失,提高单块补充耕地的面积,并采取有效措施对海拔较低、坡度较低、向阳和灌溉条件较好的优质耕地进行保护。     

基于生态位理论的厦门市耕地数量演变及驱动力研究

耕地数量变化及其影响的土地利用结构,对理解城市化过程和区域可持续发展具有重要指示意义。基于生态位态势、生态位扩充与压缩等生态位理论,本文测算了1990—2015年厦门市各种土地利用类型和厦门市六区的生态位宽度与熵,分析了厦门市耕地数量的时空演变特征和机制,探讨了厦门市耕地数量变化驱动因素。研究结果表明：1）1990—2015年,厦门市的耕地数量生态位逐渐下降,年均压缩率1.45%,这与建设用地数量生态位的扩充直接相关。综合来看,厦门市耕地数量生态位的演变处于后期滞缓阶段。2）厦门各区的耕地数量生态位变化与厦门市一致,总体呈下降趋势。耕地面积占有率及耕地面积减少速度在各区之间分异较大,根据各区耕地数量生态位的演变特征可以划分为3类,按成熟度递减排序依次为湖里区和思明区、集美区和海沧区、同安区和翔安区。3）厦门市的耕地与建设用地综合效益生态位差逐渐变大,这驱动了耕地数量生态位的演变,其中经济效益是主导效益。研究结果有助于生态位理论在社会生态领域的发展以及城市区域耕地的保护。     

首都生态圈典型地区土地利用变化时空差异及政策驱动研究——以河北省围场县为 例

以围场县为例,通过运用多项数量指标对土地利用变化的时空动态特征进行探讨,分析了围场县在生态建设中政策调控对土地利用变化及产业结构调整的影响。结果表明:在时间变化上,1992年~1998年土地利用变化总体较为剧烈,但耕地变化缓慢;1998年~2002年总体变化相对和缓,而耕地减少速度加快,园地则一直快速增加。在地类转移上,1992年~1998年主要是牧草地、未利用地向林地转变为主;1998年~2002年除牧草地、未利用地与前期类似的转移方向外,耕地向林地转移的比重急剧增加。在空间变化上,土地利用结构总体多样性趋于下降,其中四合永镇多样性指数最高并有所增加,御道口乡多样性指数则有所增加,大唤起乡多样性指数则下降至最低。国家生态建设政策引导和调控下的人类活动是导致围场县土地利用变化的最主要原因,而农业结构调整,尤其是近年来大力实施的退耕还林还草则是耕地减少的重要原因。     

基于空间自相关的1975—2015年玛纳斯河流域耕地时空特征变化分析

为揭示耕地空间分布特征与变化趋势，本研究以玛纳斯河流域为例，基于7期（1975年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年）土地利用数据提取流域耕地信息，采用空间自相关、重心模型、标准差椭圆、地学信息图谱等方法，分析1975-2015年流域耕地空间格局演变特征。结果表明：耕地空间分布存在显著全局正相关，局部空间异质性较强，耕地在时间序列上呈现先减弱后增强再减弱的集聚态势，最终形成以沙湾县商户地乡与石河子市北泉镇为左、右核心的"高-高"集聚分布。耕地空间变化总体呈现西北方向的明显偏移，耕地重心迁移速度经历"缓慢（1975-1995年）-加速（1995-2005年）-减速（2005-2015年）"过程。1995年后标准差椭圆空间分布格局在西北方向愈加明显，椭圆面积大幅增长，耕地涨幅不断增强，并有继续向流域北部荒漠区扩张的趋势。LISA频率图谱中稳定不变与低频区域占比合计达84.58%，耕地空间格局相对稳定。1975-2015年耕地聚集状态主要变化特征表现为"低-低"集聚和"低-高"集聚向"高-高"集聚的转变，流域耕地呈现高密度扩增式发展。通过构建LISA频率图谱，结合重心模型与标准差椭圆较为全面地、动态地掌握了区域耕地空间演变趋势，为耕地资源的科学管理与有效保护提供理论基础与决策依据。     

基于TM数字图像的耕地变化检测及其驱动力分析

以黄河三角洲垦利县为研究靶区,采用多时相陆地卫星TM 数据,对耕地的动态变化及其驱动力进行了系统研究。采用人机交互式的目视解译和人工修正方法提取耕地信息,以分类后比较法和历史土地利用专题图支持下的目视检测方法进行耕地变化信息的获取。在此基础上,建立了基于TM数字图像的耕地变化及其自然和人为驱动力指标,通过耕地变化及其相关因素分析、空间一致性分析等,确定了耕地变化的驱动因子。结果表明：从1987年至1998年,垦利县耕地面积减少了5 321.8 hm²,平均每年减少483.8 hm²,耕地的减少主要分布于中部稻田区和东北部旱区。不良的人为活动、土壤盐渍化和水源的匮乏是该区耕地动态变化的驱动因子。     

新疆玛纳斯河流域绿洲耕地扩张差异与驱动力研究

新疆现代绿洲是两种不同经营模式(兵团农场耕作和地方家庭承包)下团镇绿洲耕地长期扩张的真实写照。本文以玛纳斯河流域石河子垦区144团与玛纳斯县兰州湾镇为例,首先基于1958—2018年的6期影像数据,采用土地利用动态变化度,分析了团镇耕地的扩张过程;进而采用多元逐步回归等方法,分析了兵团与地方绿洲扩张的驱动力;最后从全流域绿洲扩张的角度出发,结合绿洲扩张模型,测算了绿洲耕地的适宜规模。结果表明:144团与兰州湾镇的耕地面积均大幅增加,扩张的耕地主是由草地、林地转化而来;兵团耕地扩张的核心驱动因子为节水灌溉面积、水资源径流量、农牧业平均收入;地方则为人均GDP、农牧业平均收入、农业生产总值。流域的耕地面积远超适宜规模,生态安全隐患已经凸显。建议流域的各级政府遵循"山水林田湖草生命共同体"的理念和建设要求,统筹推进流域的综合开发;加快构建现代土地资源管理制度体系,科学划定生态红线,严格限定绿洲的扩张规模,促进兵团与地方的土地利用结构优化;坚持最严格水资源管理制度,"以水定地",实现水资源高效利用,防控沙漠化对绿洲的威胁;推行土壤退化治理与土地整治相结合,提高土地利用效率和潜力,从而实现绿洲耕地的数量、质量、生态三位一体保护。     

厦门市土地利用变化的时空格局及驱动力

Using Landsat TM data of 1988, 1998 and 2001, the dynamic process of the spatial-temporal characteristics of land use changes during 13 years from 1988 to 2001 in the special economic zone of Xiamen, China was analyzed to improve understanding and to find the driving forces of land use change so that sustainable land utilization could be practiced. During the 13 years cropland decreased remarkably by nearly 11 304.95 ha. The areas of rural-urban construction and water body increased by 10 152.24 ha and 848.94 ha, respectively. From 1988 to 2001, 52.5% of the lost cropland was converted into rural-urban industrial land. Rapid urbanization contributed to a great change in the rate of cropland land use during these years. Land-reclamation also contributed to a decrease in water body area as well as marine ecological and environmental destruction. In the study area 1） urbanization and industrialization, 2） infrastructure and agricultural intensification, 3） increased affluence of the farming community, and 4） policy factors have driven the land use changes. Possible sustainable land use measures included construction of a land management system, land planning, development of potential land resources, new technology applications, and marine ecological and environmental protection.     

基于耗散结构理论的黄土丘陵区耕地利用变化分析

耕地利用和保护是关系我国国民经济和社会可持续发展的全局性战略问题。针对黄土高原耕地利用和保护面临的问题,根据耗散结构理论,以黄土丘陵区耕地资源为研究对象,通过分析黄土丘陵区耕地资源利用的特点,构建了耕地系统的熵流模型,耕地利用效益、光合转化效益及生态效益是影响该区域耕地系统有序性的关键。以上黄试区为例,分析了该试区不同时期耕地系统熵流变化的规律。结果表明,从"六五"时期至"十五"时期,通过对该试区耕地系统进行综合治理,耕地系统的熵值逐步减少,其不同时期的熵变值分别为-0.6524、-0.1988、-0.3421、-0.2664和-0.2900,表明耕地系统的有序性、稳定性逐步提高。