黄河流域土地利用转型图谱特征

研究目的:分析黄河流域土地利用转型时空特征,为开展流域国土空间规划编制、推动流域生态保护和高质量发展提供基础依据。研究方法:地学信息图谱分析、涨落势图谱分析。研究结果:(1)1990—2018年黄河流域主要土地利用类型是草地和未利用地,草地和城乡建设用地面积呈增加趋势,年均变化率分别为0.04%和2.49%;耕地和未利用地面积减少,年均变化率分别为0.15%和0.17%。(2)土地利用转型图谱单元以草地与未利用地、耕地和林地之间的相互转换为主,广泛分布在除阿拉善中部以外的黄河流域上、中游地区,空间分布较集中;其次是耕地与城乡建设用地的相互转换,主要分布在甘肃省中部、宁夏回族自治区、陕西省榆林市西北部、内蒙古自治区巴彦淖尔市南部以及黄河入海口附近,空间分布集中;(3)两个时序单元内,土地利用涨落势图谱中面积变化最大的均为草地,且上、中、下游地区涨落势图谱存在显著差异。研究结论:研究结果较清晰地展示了黄河流域土地利用转型时空演变特征,能为摸清转型规律、开展国土空间规划等提供依据。     

生态退耕背景下黄河流域耕地变化与农业生产和生态环境关系研究

目的 分析生态退耕背景下黄河流域耕地的时空变化特征,探讨黄河流域不同区域耕地变化与农业生产和生态环境的相互关系,旨在为黄河流域农业绿色发展和耕地利用政策提供借鉴。方法 文章基于2000—2020年黄河流域连续土地利用数据,利用面板格兰杰因果检验和双变量空间自相关量化耕地变化与农业生产、生态环境之间的动态因果及空间交互关系。结果 （1）2000—2020年黄河流域年均减少耕地69.53万 hm²,还林还草是耕地主要减少去向,2020年和2004年是退耕还林还草高峰年,中上游是退耕还林还草重点区;（2）从格兰杰因果检验来看,下游地区退耕还林还草对农业生产和生态环境没有显著影响,上游地区长期退耕还林还草对农业产值增加有利,中游粮食产量和生态系统服务供给低的地区退耕还林还草更多,中上游生态退耕对生态环境有显著促进作用;（3）从空间自相关结果来看,下游地区退耕与农业生产和生态环境的空间分布不具有一致性,黄土高原南部和太行山附近退耕还林还草与生态环境指标呈高—高集聚,鄂尔多斯高原地区退耕与农业产值呈小范围高—高集聚。结论 退耕还林还草是黄河流域耕地变化的重要原因,退耕还林还草规模与农业生产和生态环境之间的空间关系异质性明显,且在部分区域存在因果关系,不同区域应当针对具体问题提出不同用地策略。     

黄河流域农业高质量发展中水土资源优化配置研究

目的 推进黄河流域农业高质量发展是实现黄河流域高质量发展的重点任务，也是破题之举。水资源利用较为粗放、农业用水效率不高是黄河流域农业高质量发展的最大制约，也是推进黄河流域农业高质量发展亟待破解的问题。方法 文章基于水资源刚性约束的现实条件，将水资源作为内生要素纳入柯布-道格拉斯生产函数，构建“以水定土、以土量水”的水土资源优化模型，运用黄河流域西北干旱区1 933份农户实地调研数据，实证分析不同配水方案及水价情景下，农作物种植面积的调整策略。结果 研究表明，黄河流域农业生产具有较大节水空间；调整配水方案，配水量向具有水资源利用比较优势的作物倾斜，有利于提高收益及水资源利用率；调节水价，增加用水成本，有助于抑制不合理用水需求，实现农业节水目标。结论 黄河流域农业水土资源优化配置应坚持“以水而定、量水而行”，推进水资源节约集约利用；完善水资源定价机制，抑制不合理用水需求；坚持生态优先，大力推进农业节水，推动设施农业发展，适度调减农作物种植面积，为生态用水提供更大的空间。黄河流域农业发展不应以规模论英雄，而是侧重向技术、管理、质量要效益，走质量兴农、绿色兴农、品牌强农的农业高质量发展之路。     

黄河流域内蒙古段生态安全格局优化研究

目的 黄河流域生态保护与高质量发展已成为沿黄区域可持续发展的共识，亟需优化流域生态安全格局。方法 文章以黄河流域内蒙古段为研究区，采用InVEST模型定量评价1990—2018年流域生境质量变化；从生态系统服务功能重要性、生态敏感性两个角度划定流域生态保护红线，提取生态源地；建立生态源地扩展阻力指标体系，将评价结果分级后与“三生用地”相叠加，构建流域生态安全格局；从“点—线—面”架构生态网络，优化流域生态空间。结果 （1）研究时段内，研究区生境质量呈“U”形变化趋势，生境质量水平整体偏低；其空间演变表现为低水平生境面积不断扩大，高水平生境范围有所萎缩。（2）流域生态保护红线面积共10.7万km²，与实际生态用地的空间叠置率为69.01%。流域共提取9个生态源地，识别一级生态廊道9条，生态绿心40个，组合各地理要素提出“一楔两屏三带四区多中心”的生态空间规划建议。结论 生态安全格局利于黄河流域高质量发展，可在此基础上控制流域草原畜牧区载畜量，巩固流域农牧区产能优势，提高农牧区人居环境质量，强化农牧空间管控。     

黄河三角洲生态环境脆弱性分析

以地处黄河口的垦利县为例。以1987年和2000年两期遥感影像为基本信息源提取景观空间结构信息。利用景观类型空间结构信息破碎度、分雏数、分离度和景观类型的敏感度、适宜度构建了景观类型脆弱度指数CEVI和生态环境脆弱度指数EVI;用连续覆盖全区的格网进行空间系统采样,使脆弱指数空间化,采用统计学方法对区域生态环境脆弱度插值生成了区域生态环境脆弱度分布图;研究区未利用地和盐荒地景观最脆弱。比较1987和2000年景观类型的脆弱度,旱田、水田、盐荒地和未利用地的CEVI指数减少,林草地、建设用地和水域景观类型的CEVI呈增长趋势;区域生态环境脆弱度的空间格局及其动态变化与黄河河道和海岸线成高度相关。黄河和海洋是生态环境脆弱度空间格局的主导控制因素。     

Modeling the effects of tourism and land regulation on land-use change in tourist regions: A case study of the Lijiang River Basin in Guilin,China

To a large extent, tourism development triggers an economic boost in certain regions. However, given its complex and dynamic forms of land use, tourism development also causes changes to land-use demands and patterns in tourist regions, which directly and indirectly interfere with local environments. The development of tourist regions must achieve a series of trade-offs to meet sustainability goals. This paper discusses the effects of tourism on land-use change and how land regulation policies integrate tourism development with land use. We employed a system dynamic-cellular automata hybrid model using the Lijiang River Basin as an example to translate tourism-affected land dynamics into spatial distributions and project their likely future changes under various development scenarios. We determined three major outcomes. (1) Tourism development causes a quantitatively increasing demand for construction land. With effective spatial regulations, the expansion of construction land does not necessarily suggest the loss of eco-land; rather, land-use pressures accordingly shift to cropland. Under these circumstances, land regulation policies help to balance land demand and optimize land-use patterns. (2) Tourism development causes a continuous spatial interference with landscapes. Land regulation policies have the positive and active effect of ignoring this interference rather than counteracting it. (3) The strict implementation of land regulation policies does not necessarily improve land-use patterns. Flexible policies achieve a better balanced land-use pattern than a combination of individual strict policies. However, the former cannot reduce as much vulnerability as the latter. Hence, policy assembly represents a trade-off with regards to balancing land demands, and it should vary based on regional land-use patterns and targets.     

黄河流域农业灰水足迹与经济增长的关系研究——基于脱钩及回弹效应

目的 科学评价水资源环境及其与经济增长之间的矛盾，直接关系到黄河流域水资源可持续利用与农业经济高质量发展。方法 文章以灰水足迹为视角，纳入种植业和畜牧业，全面测算2000－2019年黄河流域农业水资源环境状况；基于“脱钩”的内涵，运用GIS空间分析技术探索黄河流域农业灰水足迹与经济增长关系的时空演变规律；引入无残差完全分解模型对黄河流域经济增长过程中农业灰水足迹的变化进行分解。结果 （1）总体而言，黄河流域农业灰水足迹随经济增长而增加，2013年达到极大值后缓慢下降。（2）黄河流域农业灰水足迹与经济增长的脱钩关系由无序到有序，2019年大多数地区呈强脱钩态势且存在显著的空间集聚特征。（3）2000－2019年约63%的地区在人口效应、经济效应的拉动作用下，农业灰水足迹产生增量效应；约37%的地区在城乡结构效应、技术效应和产业结构效应的抑制作用下，农业灰水足迹产生减量效应。结论 适度提高沿黄地区人口质量、控制经济发展规模以及推动绿色生产方式。     

Monitoring cropland transition and its impact on ecosystem services value in developed regions of China: A case study of Jiangsu Province

Cropland use is experiencing an intense transition in both depth and breadth with rapid development of the Chinese economy. Unwarranted land use transitions can affect the ecosystem services value (ESV) and ecosystem functions significantly. This paper reports the dynamic patterns of cropland transition (CLT) and its impact on ESV in Jiangsu Province based on land-use data from 1990, 2000, 2010, and 2013, crop yield data, empirical data related to ESV, some revisions adapted to the situation of Jiangsu, and Geo-information Tupu methods. Jiangsu has experienced rapid economic growth and urbanization, which can be seen as a microcosm of China's development. Results showed that the total area of cropland decreased markedly from 1990 to 2013. This loss of cropland took place mainly through the expansion of construction land and water area, accounting for 83.78% and 13.71%, respectively. The gain in cropland came mainly from construction land, water area, grassland, and woodland, accounting for 58.92%, 19.92%, 11.46%, and 10.22%. The transitions from 2000 to 2010 were much more significant than during 1990–2000 and 2010–2013. CLTs were accompanied by relatively concentrated distributions near towns and cities and the distributions in southern and central Jiangsu were more than in northern Jiangsu. Between 1990 and 2013, CLTs gave rise to a decrease of 6.78 million US$ ESV that was mostly caused by the transition from cropland to construction land and water area to cropland. Based on this information, some of the major implications for improving the land use policy and ecological protection policy in China were discussed. These include increased emphasis on land quality and ecological environment in balance between cropland addition and conversion, introducing ESV measures to evaluate the ecological effect of land-use planning, and establish an all-around ecological compensation mechanism.     

2000—2018年西辽河流域植被覆盖度时空变化特征及影响因素研究

目的 研究“退耕还林”“退牧还草”及“镰刀弯”等生态政策实施以来西辽河流域植被覆盖时空变化趋势及驱动因素，探究各类驱动因子对区域植被覆盖的影响，为区域生态建设和环境保护提供参考。方法 文章采用像元二分模型，估算西辽河流域植被覆盖度，归纳了植被覆盖变化的驱动因素，利用一元线性回归和Pearson相关系数等方法，定性定量分析2000—2018年西辽河流域植被覆盖时空变化趋势及其与气候、地形、农村居民点分布和土地利用变化等驱动因子的响应关系。结果 19年来，西辽河流域植被覆盖度呈波动增加趋势。分区看，农区植被覆盖度最高，其次是半农半牧区，牧区植被覆盖度最低。全区植被覆盖空间变化趋势较为稳定，96.63%面积植被覆盖无明显变化，2.07%面积植被覆盖极显著改善，1.30%面积植被覆盖显著改善，基本无退化区域。结论 （1）植被覆盖度与降水、气温因子正向相关，降水对植被覆盖度的影响高于气温。（2）高程、坡度和农村居民点密度均与植被覆盖度正向相关，其中农区人类农业种植活动正向促进作用要大于生产建设活动的负向抑制作用。（3）林地和作物种植面积长势的增加促进了全区植被覆盖的改善。“退耕还林”和“镰刀弯”生态实施促进了全区植被覆盖的改善，但“退牧还草”生态工程效益有待提高。应注重区域植被覆盖变化监测与预警，充分发挥生态政策的积极导向作用，优化生态工程实施结构，提高生态脆弱区抵御风险能力。     

大保护背景下长江经济带和黄河流域水安全评价及障碍因素分析

应用突变级数模型、Dagum基尼系数以及障碍诊断模型对长江经济带和黄河流域2009—2019年水安全状况进行了综合评估,通过对比分析探究了其空间差异与障碍因素。结果显示:在考察期内长江经济带水安全等级由较不安全转向较安全,而黄河流域一直处于不安全状态;从空间差异来看,相较于黄河流域,整体上长江经济带水安全综合指数地区分布更为协同,超变密度贡献是长江经济带水安全综合指数地区差异的主要来源,而区域间差异是黄河流域地区差异的主要来源;两大区域水安全问题各有短板,长江经济带主要是受到压力系统的阻碍,而黄河流域主是受到响应系统、状态系统和影响系统的三重阻碍;提出加强水资源科学配置、提升水资源节约集约利用、完善水土流失综合治理等政策建议。     

黄河流域农业用水绿色效率时空分异及驱动因素

[目的]探究黄河流域农业用水绿色效率水平及其演变特征，有助于推进黄河流域农业用水高质量发展。[方法]文章利用超效率EBM模型测算黄河流域9省区农业用水绿色效率，采用KDE及ArcGIS图示法探究效率的区异性及动态演进特征，借助地理探测器考察时空演进的内源性、外源性驱动因素。[结果]（1）从总体变化趋势看，2010—2019年黄河流域农业用水绿色效率平均值在0.95～1.10，呈“降—升—降—升”的“W”型波动上升特征，2011年和2015年为低点；（2）从流域动态演进看，全流域存在“优者更优”现象，中下游地区两极分化明显，农业用水绿色效率提升幅度从上游到中下游递增；（3）从省域异质性看，农业用水绿色效率呈现“北低南高”的空间分布格局，效率值由上游向中下游递增，高效率省份数量在增多；（4）外源性因素是黄河流域农业用水绿色效率的主要驱动力，滴灌面积占比、经济发展水平、每千公顷施用化肥折纯量是控制性因子。[结论]针对黄河流域农业用水绿色效率驱动因素采取差异化措施，实现农业用水效率高质量发展。     

徐州市土地利用变化及驱动因素研究

以徐州市1990—2000年统计年鉴和徐州市国土资源局的土地利用现状调查和土地利用变更调查的数据为依据,分析了徐州市近10年土地利用变化的基本特征,并在统计软件SPSS的支持下,对徐州市农用地利用变化的驱动因素进行了主成分分析。研究表明：经济、人口、农业结构调整是徐州市农用地利用变化的主要原因。据此,提出了土地资源可持续利用的建议。     

西北干旱区玛纳斯河流域土地宜耕性评价

[目的]立足西北干旱区土地开垦与弃耕频繁的土地利用现象，揭示西北干旱区耕地后备资源与不稳定耕地之间的相互联系，以玛纳斯河流域为案例区进行研究，为西北干旱区内陆河流域土地利用与生态保护提供建议。[方法]文章运用层次分析法构建评价指标体系，采用综合因子得分法与限制性因子结合法进行土地宜耕性评价，并分别给出空间利用对策。[结果]玛纳斯河流域生态敏感性呈“中间大两头小”的数量结构，敏感区面积较大，极敏感及一般敏感区面积都较小；玛纳斯河流域耕地后备资源综合本底条件多为“较好”及“一般”，但开发受生态敏感性影响较大；玛纳斯河流域混合型不稳定耕地及生态型不稳定耕地面积较大，分别为85 684.77hm2、82 011.87hm2，可优先退耕。[结论]玛纳斯河流域土地资源丰富，但开发利用受生态约束较大，其宜耕耕地后备资源的合理开发，不稳定耕地的生态退耕，对生态安全及粮食安全具有重要作用。     

近15年三峡库区典型流域农业非点源污染时空特征分析以澎溪河流域为例

目的 揭示三峡库区北岸最大支流澎溪河流域非点源污染时空特征,能够明确农业非点源污染的来源、总量等动态变化及风险等级分布规律,为三峡库区的农业非点源污染分区防控决策提供切实科学建议。方法 文章运用改进输出系数模型、污染风险指数及冷热点分析,采用高程、土地利用/覆被类型、降雨等多元数据,对2000—2015年流域内农村生活源、畜禽养殖源、土地利用源的总氮、总磷排放量进行估算。结果 （1）澎溪河流域农业非点源污染氮磷排放量呈现先减少再缓慢增长的趋势,其总氮、总磷排放均值分别为5 919.89 t和499.06 t,年均排放强度分别为12.53 kg/hm²、1.06 kg/hm²;（2）土地利用源对氮磷污染的贡献占较大比重,年均占比分别为60.05%、74.67%;（3）不同子流域总氮、总磷污染年际变化空间表现特征均为南河（1 560.59 t、139.44 t）>澎溪河干流（1 181.51 t、95.70 t）、桃溪河（1 179.56 t、106.27 t）>普里河（1 000.32 t、76.48 t）、东河（997.91 t、79.22 t）,南河子流域是氮磷污染的重点防控子流域;（4）流域内氮磷污染重点控制乡镇应为多年污染等级较高的镇安、高桥、金峰、铁峰、黄石、后山及2015年的热点及次热点区域铁桥、南雅、临江、南门镇。结论 澎溪河流域氮磷污染明显向中部和南部即澎溪河干流处汇集,流域中部水系污染程度普遍高于北部山区,因此可对中部、南部乡镇重点防控。     

黄河流域水资源利用效率与产业结构升级的空间协调发展研究

黄河流域在水资源利用效率与产业结构升级领域偏弱,促进两者空间协调发展对黄河流域高质量发展具有重要意义。在构建黄河流域水资源利用效率与产业结构升级指标的基础上,通过耦合协调度模型对黄河流域9省区2004—2018年水资源利用效率与产业结构升级双系统进行协调发展分析,并运用全局莫兰指数揭示黄河流域双系统协调发展的空间特征。研究表明:黄河流域水资源利用效率总体平稳,在时序上随经济周期的变化有所波动,产业结构升级指标呈较为稳定的增长趋势,两系统均有显著空间差异性。从总体来看,黄河流域协调情况从2004年的轻度失调衰退阶段提升至2018年的良好协调发展阶段;从省域角度来看,2012年前各省区协调性持续向好,2012年后增长趋势放缓且部分产业结构偏重的省区协调性降低;空间集聚情况上,2009年前耦合协调度有较为明显的弱自相关特征,2009年后自相关不显著。     

黄河流域粮食虚拟水流动对水资源空间均衡性的影响

采用引力模型、彭曼公式测算黄河流域省区间粮食虚拟水流动量,基于环境、经济、社会维度,通过比较虚拟水流动存在与否情景下的基尼系数,分析黄河流域粮食虚拟水流动对水资源空间均衡性的影响。结果表明：在2018年黄河流域省区间粮食虚拟水流动中,山东、河南、陕西、内蒙古的粮食虚拟水、虚拟蓝水呈净流出;山西、甘肃、宁夏、青海的粮食虚拟水、虚拟蓝水则呈净流入;黄河流域省区间粮食虚拟水流动在环境、经济、社会维度下均一定程度上促进了水资源空间均衡,其中环境维度下的促进作用较为微弱。     

Assessing urban growth and rural land use transformations in a cross-border situation in Northern Namibia and Southern Angola

The Okavango catchment is a hot spot of accelerating land use change. In particular, climate predictions, demographic developments and a growing utilization of ecosystem services and functions are expected to increase pressure on resources and land. Land use conflicts, the sustenance of precarious livelihoods, deforestation of woodland savannahs, upstream–downstream water issues and human–wildlife conflicts are among the processes that are characteristic of policy and management challenges in the region. In the Eastern and Western Kavango regions of Namibia and the Cuando-Cubango province of Angola, a unique cross-border situation exists that allows assessing how the combination of local traditions, regional land management and national policies determines spatial patterns of land use and land cover transformation processes.To map major land use types and change processes we used a set of multi-temporal Landsat-5 TM and Landsat-7 ETM+ data sets, support vector machine (SVM) classification and iterative spectral mixture analysis (ISMA) on images covering the period from 1990 to 2010. Integrating satellite imagery with literature reviews, interviews, census and household survey data, we assessed the contrasting development of resource utilization on both sides of the Okavango River. We investigated if and how policies and regulations at different levels drive land use decisions, and how these decisions manifest spatially.We found a strong and interconnected urban growth on both sides of the river. The area around Rundu has constantly been evolving to become Namibia's second largest city, also functioning as a hub of development and transborder commerce with opposing Calai. This trend was found to affect adjacent settlement areas and cause widespread conversion of woodland savannahs to agricultural land or their utilization for timber extraction. The conversion of woodland savannah to arable land was by far the dominant land use change process on both sides of the river, with a total conversion area of 460 km² (Namibia) and 293 km² (Angola) observed during the observation period. Strong spatial change gradients occurred in relation to determining factors, such as accessibility, proximity to water, urban centres, etc., while relations to settlements where less obvious. Assessing results by country illustrated the difference in land use intensity and resource consumption between Angola and Namibia, which relate directly to historical developments, with a long period of stability in Namibia standing opposed to the recent and ongoing recovery from civil war in Angola. These are added to by statutory and traditional policy frameworks, the national endowment with natural capital (e.g. oil, uranium, diamonds, zinc) and the integration into global markets, which strongly affects national economies of both countries at large.Underlying land use decisions were found to be largely driven by individualized perspectives on growth ideologies, consumerism and wealth-aspirations connected to globalization processes. However, at present the result of these perspectives is still mainly a small-structured conversion to rainfed agriculture as a component of subsistence strategies of local livelihoods, and thus stands opposed to other regions of the world, where change processes are much more driven by large companies or follow national regulations and result in more intensive uses.     

The dynamics of land-cover change in western Honduras: exploring spatial and temporal complexity

This paper presents an econometric analysis of land‐cover change in western Honduras. Ground‐truthed satellite image analysis indicates that between 1987 and 1996, net forest regrowth occurred in the 1015 km² study region. While some forest regrowth can be attributed to a 1987 ban on logging, the area of forest regrowth greatly exceeds that of previously clear‐cut areas. Further, new area was also deforested between 1987 and 1996. Thus, the observed land‐cover changes most likely represent a complex mosaic of changing land‐use patterns across time and space. Using satellite imagery from 1987, 1991 and 1996, we estimate a series of models, including binary probit models for each date, and a random‐effects probit model using panel techniques. We also experiment with spatial sampling schemes designed to reduce residual spatial autocorrelation, and qualitatively compare the impact of spatial sampling on model accuracy. Lastly, we find that changes in relative prices, infrastructure improvement, and topography are all significantly related to changing land‐cover patterns.     

四川省耕地压力时空变化特征分析

文章以四川省21个市(州)为研究对象,基于最小人均耕地面积和压力指数模型,对1990～2008年四川省及其21个市(州)的耕地压力进行了测算,并对压力等级进行了评价。研究结果显示,四川省的耕地压力时空变化情况大致可以分为3个阶段:1990～1994年耕地压力指数缓慢上升,1995～1999年耕地压力指数持续下降,2000～2008年耕地压力指数波浪式上升;各市(州)间差异显著,除宜宾市和凉山州外,压力指数都在增加;多数市(州)压力等级处于明显区,耕地压力较大;耕地压力较大的区域主要分布在人口密度大、经济发展较快、农业基础设施薄弱和耕地综合生产能力低的地区。在以上基础上提出了相应的建议以保障四川省粮食安全。     

苏北沿故黄河地区乡村聚落的格局特征与类型划分

运用RS和GIS技术以及景观分析方法,以苏北沿故黄河地区乡村聚落为研究对象,选取斑块个数、平均斑块面积、最大斑块数等空间韵律指数,利用空间插值从乡村聚落规模、用地、分布和形状四个方面分析了苏北沿故黄河地区乡村聚落的格局特征,并以空间韵律指数为变量,运用聚类分析方法,将沿故黄河地区乡村聚落划分为四种典型的类型.