基于CA-Markov模型的黄土塬区黑河流域土地利用变化

研究黄土高原的土地利用变化,可为其生态建设提供重要的决策依据。基于CA-Markov模型,分析了黄土高塬沟壑区黑河流域1985－2000年土地利用变化的趋势、速度、类型及其与地形的关系,并模拟了2015年土地利用情景。结果表明,黑河流域以耕地和中覆盖草地为主;1985－2000年林地和农地减少,草地和建设用地增加,其他类型变化很小;林地和草地相互转化与耕地转出是两大变化类型;土地利用变化主要发生在沟壑区。CA-Markov模型模拟的2000－2015年土地利用将保持1985－2000年的变化趋势,因此,需加强耕地保护措施,推进退耕还林草工程,促进区域可持续发展。     

退耕还林背景下寒地山区土地生态安全格局动态变化

为了研究退耕还林工程引起的土地生态安全格局变化,该文应用遥感和GIS技术对牡丹江地区2000-2014年土地利用变化特征进行了分析,并基于DPSIR概念框架构建评价指标体系,从空间上揭示了研究区退耕还林期间土地生态安全水平及格局变化.结果表明,退耕还林工程的实施对研究区土地利用结构产生了极大的影响,林地面积增加1 520.16 km2,草地、耕地面积分别减少878.50、517.14km2,土地利用强度先下降后上升:退耕还林工程在有效控制坡地垦殖、增加林地面积的同时,能够显著提高区域土地生态安全水平,2000-2014年,各坡度等级内安全、较安全、临界安全面积共增加1 088.6 km2;14 a来研究区土地生态安全水平总体呈“先改善后恶化”的趋势,但仍较2000年工程实施前有了较大幅度的提升,西部、东部及南部地区土地生态安全水平显著提高,但中部牡丹江河谷盆地土地生态安全水平提升缓慢,建议新一轮退耕还林工程将此地区作为重点调控整治区域.     

退耕还林还草工程实施对洛河流域土壤侵蚀的影响

退耕还林还草工程是中国实施的重要生态环境建设与保护工程,对区域植被覆盖及土壤侵蚀产生重要影响。以洛河流域（陕北黄土高原部分）为研究对象,利用流域通用土壤侵蚀方程（RUSLE）,结合流域降雨、土壤类型、DEM、植被覆盖等数据,定量分析了2000—2010年退耕还林还草工程实施对流域土壤侵蚀的影响。结果表明:（1）洛河流域2000—2010年耕地面积减少,林地、草地面积增加,土地利用变化主要发生在2000—2005年;（2）洛河流域2000—2010年土地利用变化导致植被NDVI平均值增大,耕地变化区域植被NDVI值增加幅度高于耕地未变化区域,表明耕地变化区域植被NDVI增加对耕地区域总体植被NDVI值增加贡献较大;（3）降雨侵蚀力和退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀具有明显的影响。受降雨侵蚀力增大影响,2000—2010年洛河流域土壤侵蚀呈增加趋势;不考虑降雨侵蚀力变化情况下,洛河流域土壤侵蚀呈减少趋势,反映出退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀的减缓作用。     

黄土高原典型流域土壤侵蚀对退耕还林土地利用变化的响应

黄土高原土壤侵蚀严重,为此中国从1999年起实施了大规模的退耕还林工程。为了分析退耕还林土地利用变化对土壤侵蚀的影响,该研究以黄土高原清水河流域为研究区域,将2000—2020年流域退耕还林工程的实施依据主要措施的不同划分为4个阶段,应用RUSLE（revised universal soil loss equation）模型分析土壤侵蚀强度的变化特征,采用情景模拟方法提出一个区分土地利用变化和降雨变化对土壤侵蚀影响程度的算法,判别土地利用变化对土壤侵蚀的影响程度,将土地利用变化分解为土地利用转换和改造2种形式,在剔除降雨变化影响的基础上分析土地利用变化对土壤侵蚀的影响过程。结果表明：1）2000、2005、2011、2014和2020年流域平均侵蚀模数分别为36.21、41.02、24.93、23.72和8.24 t/(hm²·a),土壤侵蚀强度明显下降;土地利用变化和降雨变化对土壤侵蚀的阶段平均影响程度分别为75.23%和24.77%,土地利用变化在流域土壤侵蚀的变化中起了主导作用。2）流域土地利用转换区侵蚀强度的变化直接受转换过程中地类类别变更及所实施主要相关措施差异的影响,改造区侵蚀强度的变化直接受改造过程中所实施主要相关措施的影响。剔除降雨变化的影响后：改造区的阶段平均起始侵蚀模数较转换区高43.47%,其水土流失综合治理的难度总体上大于转换区;转换区侵蚀模数的阶段平均下降量较改造区高50.80%,改造区侵蚀量的阶段合计减少量占流域阶段合计减少量的71.16%,土地利用转换在降低其实施地区土壤侵蚀强度方面发挥了重要作用,而土地利用改造因实施面积较大在减少流域土壤侵蚀总量方面发挥了重要作用。3）剔除降雨变化的影响后,草地侵蚀量的阶段合计变化量占流域阶段合计变化量的70.51%,且草地阶段合计变化量中改造区占67.41%,其变化特别是其改造对流域土壤侵蚀的影响最大。该研究在分析土地利用变化对土壤侵蚀的影响程度和过程方面作了一些尝试,研究结果可为黄土高原退耕还林成果巩固及高质量发展有效措施的制定提供科学依据。     

黄土丘陵区土地利用格局与生态系统服务价值分析——以中庄流域为例

土地利用、生态系统服务价值的研究对区域生态建设具有重要意义,以黄土高原半干旱黄土丘陵区中庄小流域2000年,2005年和2010年3个时期的土地利用类型为研究对象,利用“3S”技术和生态系统服务价值计算方法,对该流域土地利用类型和生态系统服务价值进行了研究,结果表明:2000-2005年土地利用类型发生了较大的变化,2005-2010年土地利用类型变化较小,10a间土地利用变化主要表现为两减两增(农田、水域的减少和草地、林地的增加).研究区域总体生态服务价值呈上升趋势,不同土地利用类型生态服务价值也体现为两减两增(农田、水域的减少和草地、林地的增加),土地利用面积与生态系统服务价值具有较强的相关性,退耕还林工程和国家“十五”、“十一五”项目的实施,增加了区域生态系统服务价值.     

榆神府矿区土地利用变化及合理性分析

土地利用/覆被变化(LUCC)是全球变化的重要组成部分和驱动因素,也是土地资源合理利用和区域可持续发展的关键问题。在对3期土地利用信息提取的基础上,结合地形数据,运用土地利用变化动态度、合理度、土地利用程度对榆神府矿区土地利用时空演变特征及其合理程度进行了分析。结果表明:1990—2006年榆神府矿区土地利用变化速率加快,土地利用程度明显减弱,且减少最快的为耕地,增加最快的为建设用地和工矿用地;总体上研究区土地利用变化合理度较低,属低度合理,与1990—2000年相比,2000—2006年的土地利用变化合理度降低了2.85%,其中耕地和林地变化的合理性明显降低,而草地、水域、建设用地和未利用土地变化的合理性都有不同程度的提高,工矿用地变化不大。生态退耕政策的实施对土地利用变化过程产生了明显的影响,土地利用发生了由发展期到衰退期的转变。在未来的土地利用规划和政策实施上,既要控制退耕的合理规模,更要加大对林草植被的保护力度以及采取措施使退耕的坡耕地及时恢复林草植被。     

黄土高原上黄小流域土地利用类型的坡度分析

以上黄小流域1:1万DEM和1982-2008年6期土地利用数据库为基础,运用RS/GIS技术提取不同坡度下各土地利用类型的面积分布数据,研究黄土高原小流域尺度下的土地利用类型坡度组成状况及其变化趋势.结果表明:(1)近30 a来,上黄小流域各土地利用类型均发生了剧烈的变化.其中,耕地呈现先增加后锐减的变化趋势,林地一直呈现递增趋势.而草地变化趋势与林地相反;(2)目前各土地利用类型的坡度分布较为合理,基本体现了因地制宜,合理配置资源的原则;(3)该流域仍有约6.81 h㎡的土地需要退耕还林还草,但该面积还占不到全试区总面积的1%,说明该试区基本完成国家退耕还林还草任务的要求.     

基于生态足迹模型的喀斯特高原山地生态系统健康评价研究

黄土高原土地不合理利用是土壤侵蚀和水土流失的根本原因。以安塞县马家沟流域为例,采用1990年第一次全国土地利用调查图件,经过实地考查,获取2008年土地利用数据,分析了近20a来流域土地利用的变化趋势及类型间的转化情况。结果表明,马家沟流域1990—2008年农耕地类面积呈显著减少趋势,变化面积占流域面积比例为11.88%,同时草地类面积也减少了1.58%。林地类面积呈显著增加趋势,增加面积比例为11.61%,园地、居民地及工矿用地类面积也增加了1.73%和0.01%。流域农林草结构由1990年的3∶1∶6变为2008年的2∶2∶6。变化流向以草地变为林地,坡耕地类变为草地,坡耕地类变为林地,农耕地变为园地为主要特征。近20a间变化速率最快的地类主要是林地类、园地类和农耕地类,分别是8.06%,2.41%,-2.43%。近20a来流域林地类面积虽有增加,但人工生态系统的特征十分突出,良好自然生态系统的稳定性和持续性比较欠缺。1999年以来国家退耕还林还草政策的实施,以及农民经营方式的转变是林地和园地面积增加的主要原因。     

基于碳汇生产理念下的县南沟流域退耕还林工程实施效果评价

县南沟流域是黄土高原的典型退耕区,退耕还林工程改变了其土地利用结构,从而对流域碳汇量及碳汇生产格局产生了重大影响。该文以此为切入点,根据各种土地利用类型特点,采用相应模型估算出县南沟流域1999—2012年林地、草地、园地、耕地和建设用地的碳汇量与碳源量,通过分析流域碳汇的变化,对退耕还林工程实施效果进行评价,以期为退耕还林工程评估方法的完善提供支撑。结果表明:退耕还林工程显著增加了碳汇量,使农户成为实际的碳汇生产者;林地是主要的碳汇用地,林地固碳量随林地面积增加增长迅速;耕地固碳量在耕地面积减少的情况下通过耕作方式和种植结构的改变维持稳定;不同区位、不同退耕力度形成土地利用结构差异,导致碳汇差异;实证结果同时表明,退耕林草地是CDM框架下主要碳汇生产来源,近期应注重提高退耕林质量,并减少农业生产中的化肥用量、增施有机肥。通过建立碳交易机制,将碳汇商品化,可进一步提高退耕还林工程效应,稳固退耕还林工程成果。     

黄土高原植被净初级生产力时空变化及其影响因素

为了探明黄土高原地区植被生产力变化的驱动机制,该文基于MODIS传感器获得的MOD17A3数据,分析了黄土高原2000-2010年间植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空变化及其主要影响因素,并借助多元统计分析方法对引起NPP变化的自然和人为因素进行量化分析。结果表明:黄土高原植被总NPP从2000年的119 Tg(以C计)增加到2010年的144 Tg(以C计),年增速4.57 g/(m2·a)(P0.05)(以C计)。黄土高原约91%的区域NPP呈增加趋势,37%的区域增加趋势显著,主要分布在陕西、青海大部分地区、甘肃南部及宁南山区。整个黄土高原近11 a间NPP变化受自然和人为因素共同影响,其中退耕还林还草累计面积、帕尔默干旱指数(palmer drought severity index,PDSI)、耕地面积和人口数量是影响NPP变化的主要因素。退耕还林还草累计面积占四者总贡献率的43%,PDSI占40%,耕地面积和人口数量分别占13%和4%。对区域而言,由退耕还林还草工程引起的土地利用覆被变化是退耕区(陕北、甘肃东南部等)NPP增加的主要因素,而近年来干旱情况的缓解(PDSI呈上升趋势)则是青海、内蒙古等地NPP增加的主要因素。该研究对于黄土高原各区域生态资源管理,以及生态系统的建设具有一定的指导和借鉴意义。     

1990-2014年甘肃省白龙江流域土地利用变化对人类活动响应

[目的]综合分析1990-2014年甘肃省白龙江流域土地利用变化及其对人类活动的响应,以期为该区未来的土地利用优化提供参考.[方法]基于1990年,2002年,2014年3期遥感影像解译获取的土地利用数据,计算土地利用变化速度、土地利用转移矩阵和土地利用程度.[结果] 1990-2014年流域的综合土地利用动态度从10.24％增长到17.59％;1990-2014年流域的土地利用类型变化以草地、耕地和林地的转换为主;1990-2002年流域内各县(区)的土地利用程度综合变化指数介于1.38～6.65,而2002-2014年流域内各县(区)的土地利用程度综合变化指数介于一15.43～0.17.[结论]1990-2014年流域人类活动对土地的利用由简单索取开发型转变为保护与生态建设型,从破坏性、粗放式和低利用效率向保护性、集约式和高利用效率发展.     

黄土高原上黄小流域土地利用动态变化及驱动力分析

以黄土高原上黄小流域土地利用变化图谱为数据基础,采用RS/GIS技术与数理统计法,研究了其土地利用动态变化状况及其驱动因素,以期为黄土高原小流域水土流失综合治理提供数据基础和理论依据。研究结果表明:(1)根据景观基质的不同,可将该流域土地利用变化划分为3个阶段:1982—1990年以草地为主,1990—2002年以耕地为主和2002—2008年以林地为主;(2)近30a来上黄小流域土地利用发生了明显的变化,主要表现为林地面积大幅度增长,坡耕地面积减少和果园面积逐年增加。研究表明,土地利用变化是影响区域水土流失的重要因素,可以通过土地利用结构的合理布局来减少水土流失。     

基于证据权模型的退耕还林(草)驱动力因素分析——以陕西省吴起县为例

以2000年、2011年的Landsat TM影像为数据源,通过遥感解译和GIS空间技术集成,得到吴起县两期土地利用覆盖分类图,采用证据权模型研究吴起县154个村2000-2011年退耕还林（草）的格局演变及内在驱动机制。结果表明:11年来,吴起县耕地面积显著减少,林地、草地面积明显增加;耕地有84.6%退耕成林地、草地,其中,耕地的坡度、距离公路的距离、人均耕地面积与退耕还林（草）的分布呈正相关关系;高程与退耕还林（草）的分布呈倒U形关系;道路密度与退耕还林（草）分布呈负相关关系,但是显著程度并不明显;阴坡退耕还林（草）面积相对于阳坡面积较大;距离农村道路的距离对退耕还林（草）的分布没有显著的影响。气象数据相关变量中,年均相对湿度与退耕还林（草）分布呈倒U形关系,20-20时平均年降水量与退耕还林（草）分布呈正相关关系。     

县南沟流域农业土地利用/覆被变化浅析

土地利用/覆被变化(LUCC)一直是国内外研究的热点,而对其重要组成部分农用地进行研究更具有重要的现实意义.运用变化度、动态变化指数等方法对黄土丘陵区县南沟流域2001-2007年的人口、土地面积、产业状况等调查数据的分析表明:7 a来林地和果园分别增加488 hm~2和23.34 hm~2、耕地和牧草地面积分别减少87 hm~2和25.7hm~2.引起这种变化的原因是:退耕还林政策的实施,大面积坡耕地和不适宜的荒草地转为林地;为适应市场经济发展的需要,部分耕地向园地过渡;同时科学技术与其它相关政策对其也有一定的促进、引导或制约作用.     

黄河上游西柳沟流域土壤侵蚀对土地利用变化响应

为科学认识土地利用变化对流域土壤侵蚀的影响,研究基于黄河上游西柳沟流域1980年、2015年两期土地利用变化和相应的土壤侵蚀强度变化,研究了土地利用变化对流域土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)西柳沟流域草地、林地和耕地3种主要的土地利用类型转出面积大小为草地>林地>耕地,耕地主要转化为草地,林地大部分转为未利用土地,草地大部分转为耕地和未利用土地;(2)西柳沟流域1980年、2015年平均土壤侵蚀模数分别为1946.56,1 873.55 t/(km²·a),其中草地土壤侵蚀模数最大,其次为林地,土壤侵蚀量主要来自于草地;(3)西柳沟流域35年间微度侵蚀和轻度侵蚀占主导,土壤侵蚀程度总体上呈降低的趋势,具体表现为草地的部分面积向林地和耕地分别转化了4.47,17.54 km²,说明土地利用结构的改变是影响流域土壤侵蚀变化的关键因素。研究成果以期为黄河上游小流域水土流失治理提供参考。     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用类型水土流失效应

为了探究黄土丘陵沟壑小流域不同类型植被措施的水土保持效益,以地处黄河中游内蒙古段的圪坨店小流域为研究区,建立6个投影面积为5 m×20 m的径流监测小区,基于野外径流小区定位监测和降雨监测数据,分析不同年份降水特征和坡面不同土地利用类型(油松、沙棘、人工草地、天然草地、农田)对产流产沙的影响,并设置裸地径流小区作为对照,采用不同土地利用类型径流系数和单位面积侵蚀量与裸地的比值表征减流减沙效益。结果表明:研究时段(2014—2017年)内,降水集中分布在6—9月。不同土地利用类型的径流量和泥沙量差异显著(p<0.05),径流量最小的是油松林地,为(4.55±3.25)L; 径流量最大的是裸地,为(412.73±97.09)L。不同土地利用类型径流量具体表现为:裸地>农田(玉米)>天然草地(针茅)>人工草地(苜蓿)>沙棘>油松林。泥沙量观测结果与径流量类似,最小的是油松林,为(0.8±0.38)g/L; 最大的是裸地,为(87.36±15.37)g/L。不同土地利用类型径流系数和侵蚀模数差异显著(p<0.05),其中,农田径流系数最高,为12.26%±1.27%,油松林径流系数最低,为0.09%±0.06%,不同土地利用类型径流系数具体表现为:农田>天然草地>人工草地>沙棘>油松林地。同样的,油松侵蚀模数最低,是(0.002±0.001)kg/(m²·a),农田侵蚀模数最高,为(1.49±0.71)kg/(m²·a)。观测时段内,不同土地利用类型侵蚀模数与径流系数表现一致。综上所述,植被恢复能有效控制水土流失,不同植被措施的减流减沙效益有显著差异,具体表现为:油松>沙棘>人工草地>天然草地>农田。研究结果可为黄河中游内蒙古段植被恢复流域综合治理提供依据。     

喀斯特地区贵州省绥阳县土地利用/覆被变化对陆地植被碳储量的影响

土地利用/覆被变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要驱动因素。利用绥阳县2000年、2005年、2010年3期ETM/SPOT影像解译获得的2000—2010年土地利用变化数据,估算了该县土地利用变化对生态系统中植被碳储量的影响。结果表明:2000—2005年研究区耕地面积增加了22.87hm2,林地、牧草地分别减少了15.78,8.28hm2,植被碳储量2005年比2000年减少了2 945.11t;2005—2010年研究区耕地、牧草地分别减少26.28,4.09hm2,林地增加29.07hm2,植被碳储量2010年比2005年增加了1 786.17t。综上,该县植被碳储量总体呈减少趋势,且退耕还林还草、天然林保护工程和城镇建设用地增加等是影响该地区植被碳储量变化的重要因素。     

基于CA-Markov模型的藉河流域土地利用变化动态模拟

为了探讨黄土丘陵沟壑区藉河流域的土地利用变化规律及驱动力,基于1995和2008年两期遥感影像解译得到的土地利用数据,通过土地利用动态度模型和空间测算模型对藉河流域土地利用类型的动态变化程度进行分析,并运用CA-Markov模型对2022年土地利用空间格局进行预测.结果表明,空间分析测算模型由于同时考虑了各土地利用类型的空间转移及新增过程,能更为准确地测算出各种土地利用类型的动态变化程度与速率;CA-Markov模型预测结果表明,整个流域总体的Kappa系数为0.9515,预测结果可信;除草地和未利用地外,2008-2022年期间其他土地利用类型继续原有的变化趋势,到了2022年表现出坡耕地、草地、水域和未利用地面积减少趋势,梯田、林地和居民地面积呈增加趋势.黄土丘陵沟壑区水土流失严重,此研究有助于加强土地资源的保护和实施退耕还林还草等措施,为当地土地利用规划管理提供参考.     

Soil Organic Carbon Density and Land Restoration: Example of Southern Mountain Area of Ningxia Province,Northwest China

Soil organic carbon (SOC) density was researched in southern NingXia with five different land uses: shrubland, farmland, grazing grassland, orchard, and artificial grassland. The results have shown that (1) content of SOC in soil 0–20 cm deep was greatest for grazing grassland and less for bush forestland, farmland, artificial grassland, and orchard; (2) content of SOC of bush forestland and orchard decreased slowly as depth of profile increased, whereas SOC of farmland, grazing grassland, and artificial grassland decreased fast; (3) SOC density of grazing grassland and farmland was greater than the bush forestland, artificial grassland, and orchard; and (4) the establishment and development of C. korshinski on eroded soil resulted in significant improvement of SOC density.