基于InVEST模型的昌黎县土地利用变化对生境质量的影响研究

[目的]研究土地利用变化引起的生态效应已成为生态学的核心内容,评估土地利用变化引起的生境质量时空变化可以为区域生态规划和土地规划提供科学依据。[方法]文章以昌黎县为例。采用InVEST模型中的生境质量模块评估昌黎县生境质量,根据生境质量指数将生境划分为差、较差、一般、良好和优等5个等级,同时分析土地利用及景观格局的变化对生境质量产生的影响。[结果](1)2010~2015年,昌黎县土地利用变化主要特点为耕地资源大量减少,建设用地迅速扩张,整体景观的斑块数量及斑块密度增加,蔓延度指数减少,说明研究区整体破碎化程度增加,景观均匀度指数和多样性指数的增加,说明各景观组分所占面积比例差异变小,分布的均匀程度增大;(2)两期生境质量格局呈现为西部沿河地带和东北部区域高,生境质量指数大于0.6,中北部的昌黎镇以及距离城镇较近或是位于主要交通网连接处的区域生境质量较低,生境质量指数低于0.2,昌黎县其他地区的生境质量指数主要在0.4~0.6之间;(3)昌黎县生境质量整体处于一般水平,2010和2015年生境质量得分在[0.4,0.6)之间的面积分别占全县45.46%和44.69%,2015年生境质量得分区间为[0.2,0.4)、[0.4,0.6)、[0.6,0.8)和[0.8,1.0)的斑块生境面积较2010年分别减少了0.72%、0.77%、0.24%和0.13%,只有最差等级[0-0.2)得分区间的比例较2010年增加1.87%,说明昌黎县整体生境质量2015年较2010年有所下降。[结论]研究结果可以为制定合理的土地管理政策提供科学依据,同时对生物多样性的保护具有一定积极的作用。     

城市郊区耕地细碎化及其空间自相关性分析——以河北省保定市新市区为例

为研究城市郊区耕地细碎化程度及其空间相关关系,以保定市新市区为例,选取斑块面积指数、斑块形状指数、斑块分散指数3个指标综合反映耕地细碎化程度,并通过全局和局部莫兰指数分析其空间相关性。结果显示:1斑块面积指数空间分异与形状指数类似,总体特征是西部高于东部,斑块分散指数的分布则与之相反;2新市区3个耕地细碎化指数的空间聚集程度顺序为:分散指数面积指数形状指数;3斑块面积指数和斑块形状指数的H-H型分布规律相似,主要集中在市区西部,而斑块分散指数H-H型则集中分布于市区周围。结果表明:掌握新市区耕地细碎化空间格局及其空间相关关系可以为耕地集约化利用提供决策支持。     

北戴河新区耕地景观生态安全时空变化研究

[目的]分析北戴河新区耕地景观生态安全,试图找出其格局变化规律和变化原因,以期为北戴河新区制定耕地保护对策提供借鉴。[方法]文章选取景观指数建立耕地景观生态安全评价模型,分析北戴河新区1991年、2001年及2013年的耕地景观生态安全时空变化特征,在此基础上,分析了耕地景观生态安全重心变动轨迹,进一步分析耕地景观生态安全的时空变化规律。[结果]研究表明:1991~2013年间,1991年为0.647 6,2001年为0.593 9,2013年为0.527 6;其逐年下降原因主要是人类活动加剧导致耕地景观连通性下降,耕地景观生态安全程度分布不均衡,各安全指数级别出现相互转化的现象;耕地景观生态安全重心总体呈现向东北部移动的变化规律,1991~2001年移动距离为4.06km,2001~2013年动距离为1.43km。[结论](1)北戴河新区耕地景观生态安全指数从1991~2013年持续下降且下降幅度不断增大,耕地景观生态安全受到威胁;(2)北戴河新区的耕地景观生态安全空间分布不均衡,安全程度不稳定;(3)利用景观格局分析耕地安全的研究方法可行。     

耕地细碎化与耕地集约利用水平空间相关特征研究 ——以湖北省为例

研究目的:探索耕地细碎化与耕地集约利用水平之间的空间相关关系。研究方法:采用Jenks自然断点法分析耕地细碎化程度与耕地集约利用水平的空间分异特征,运用空间自相关法分析两者之间的空间聚集状态并对其进行空间耦合分析。研究结果:(1)耕地细碎化的空间聚集状态与耕地集约利用呈现相反分布趋势;(2)斑块面积指数、形状指数与耕地集约利用的各项指标均有一定的耦合关系,而斑块分散指数与集约利用指标的耦合相关性不强;(3)耕地细碎化与耕地集约利用的耦合关系在不同区域表现不同:西南山区集约利用受细碎化影响较大,而中部江汉平原地带的空间耦合关系不强。研究结论:山区耕地应多加强耕地细碎整治,而江汉平原地带应当严格管制耕地,防止耕地弃耕抛荒现象,从而提高耕地集约利用程度。     

省域尺度下不同时序景观指数集与粒度效应分析

[目的]景观格局变化是景观生态学中的热点问题。研究省域尺度下不同时序景观指数的粒度效应、选取计算景观指数所需的适宜粒度范围并筛选出代表性景观指数集对分析景观格局变化具有重要意义。[方法]以安徽省土地覆被为研究对象,以2000年、2005年、2010年的Landsat TM遥感影像为主要数据源,采用土地利用转移矩阵对安徽省土地覆被的转移数量与方向进行研究;通过设置不同的栅格大小研究景观指数的粒度效应并选取合适的粒度范围;基于相关性分析、因子分析与敏感性分析,筛选出代表性景观指数集。[结果](1) 2000—2010年安徽省的土地覆被始终以耕地为主,其次是林地与人工表面;人工表面的增加是建立在耕地面积减少基础之上的,在10年间共有超过3 200km2的耕地转化为人工表面;(2)景观指数存在粒度效应,粒度变化会对景观指数的计算结果产生影响;省域尺度下计算景观指数所需的合适粒度范围为100～125m;(3)研究安徽省景观格局变化的代表性景观指数有4个,分别为最大斑块指数、景观形状指数、平均斑块面积、香农多样性指数。[结论]计算安徽省景观指数的适宜粒度范围为100～125m,安徽省的代表性景观指数集为最大斑块指数、景观形状指数、平均斑块面积、香农多样性指数,为进一步研究景观格局变化及驱动机制提供了依据。     

现代化农区耕地利用形态转型研究

[目的]耕地利用转型是农业发展转型和土地利用转型的重要组成部分。探讨现代化农区耕地利用形态转型的一般特征,可以为区域耕地资源优化配置提供科学依据。[方法]基于GIS平台,结合耕地利用动态度、区域差异指数、耕地景观格局变化表征模型,分析黑龙江省垦区建三江管理局1976~2014年耕地利用形态变化规律。[结果](1)建三江垦区耕地利用可以划分为4种典型形态:耕地散布态、耕地密布态、耕地连布态和耕地满布态,耕地形态转型经历了旱地拓张期(1976~1986年)、水田萌发期(1986~1996年)、水田拓张期(1996~2006年)和旱—水转换期(2006~2014年);(2)旱地拓张期,垦殖率由18.55%猛增至45.96%,旱地占土地总面积比重由18.55%升至44.34%,旱地景观格局集聚度不断提升,水田"零星"镶嵌于研究区内;(3)水田萌发期耕地总量稳中有升,水田面积小幅增加,占耕地面积比重由3.53%提升至6.63%,水田景观破碎度较高;(4)水田拓张期垦殖率基本稳定,新增耕地以水田为主,主要来源于未利用地(沼泽地)、草地、林地的垦殖以及旱地转化,水田种植优势明显增强,景观集聚度升高;(5)旱—水转换期,水田比重由29.48%上升至80.90%,主要表现为耕地内部旱地—水田的转变。水田最大斑块所占景观面积比例骤然上升,水田逐渐占据绝对优势地位,逐渐由"破碎化"转向"聚集化"。(6)气候变暖、地貌适宜、经济效益是该区域耕地利用转型的重要原因,但地形地貌、土壤等自然条件以及发展水平、交通区位等社会经济条件的差异,使得耕地利用转型具有区域差异性。[结论]黑龙江省垦区建三江分局在全球气候变暖和国家粮食安全战略背景下,其耕地利用经历了面积逐渐扩展、结构不断调整的形态转型,其本质是农业生产投入规模和强度的提升。耕地利用形态转型规律可以为区域耕地利用调控提供依据。     

基于田块空间和权属信息的耕地细碎化MAVF评价研究

研究目的:结合土地整治内容提出田块尺度多属性耕地细碎化评价体系,完善耕地细碎化评价理论与方法。研究方法:以江西省乐平市双田镇高标准农田建设区上河村片为研究对象,选择影响农业生产效率和规模经营潜力的田块细碎化待整治特征为指标,采用AHP和MAVF法制定评价体系,测算研究区的细碎化程度。研究结果:(1)将田块空间信息叠加非空间权属信息后,基于多属性价值函数和权重测算得出251户农户细碎化指数最低为0.170,最高为0.870,中位数为0.469,平均数为0.493,细碎化指数呈现右偏态;(2)研究区耕地细碎化综合指数为0.493,细碎化程度处于中差水平.研究结论:基于田块空间和权属信息,采用MAVF法构建的田块尺度耕地细碎化评价指标体系,较传统耕地权属破碎评价指数更科学全面地反映了耕地细碎程度,本研究为完善耕地细碎化评价理论和实践应用提供一定帮助。     

兰州市永登县耕地细碎化及其影响因素的空间相关性分析

耕地作为农业的基本要素,在农业发展过程中占据着不可替代的主要作用。探索耕地细碎化及其影响因素的空间相关性对耕地资源利用具有重要的意义。本文以兰州市永登县为研究区域,各乡镇为研究单元,采用综合指数法进行耕地细碎化评价,然后选取影响耕地细碎化的主要因素,基于GeoDa软件对其空间相关性进行分析,得到以下结论,(1)兰州市永登县耕地细碎化现象较严重,在研究区域内,呈现北部和南部区域耕地细碎化状况良好,由西向东中部区域耕地细碎化现象严重;(2)全局相关性分析结果说明兰州市永登县耕地细碎化在空间分布上存在正相关性,并不是随机分布的;(3)通过分析局部空间相关性集聚图,耕地细碎化与自然条件指数的正相关性最高,与科学技术指数的正相关性最低,这与研究区域的实际情况基本一致,结果可信度较高。     

博罗县耕地变化及其影响因素分析

[目的]试图探讨广东省博罗县耕地时空动态变化与社会经济发展之间的关联度,分析其社会经济发展与当地耕地时空动态变化之间的相关性特点。[方法]基于2005~2014年广东省博罗县耕地资源数据及其相关社会经济资料选取19个指标建立评价指标体系,借助SPSS软件找出社会经济变化的主要驱动因子,并借助DPS软件进行灰色关联分析,得到该地区社会经济发展与耕地面积变化之间的相关性关系,从而量化不同因素对于耕地数量变化的影响程度。[结果]影响耕地变化最大的经济因素为地方财政收入,其关联度高达0.994;城市化水平与耕地面积之间相关性很高,其关联度为0.991;地区生产总值(GDP)与耕地数量变化之间相关性较高,其关联度为0.830。[结论]2005~2014年博罗县耕地数量波动相对较大总体呈现略微增加趋势,人均耕地呈现下降趋势,且经济发展与耕地数量变化关系较密切。     

关中汉唐帝陵区土地利用景观格局演变研究

为揭示关中汉唐帝陵区土地利用景观格局演变规律,以2005年、2010年、2016年三期遥感影像为基础,选取斑块个数、平均斑块面积、斑块密度、斑块形状指数和分离度指数5个指标,对研究区类型水平上的景观格局变化的特点进行动态分析;选取多样性指数、优势度指数、均匀度指数和破碎度指数4个指标,对研究区景观总体水平的演变特点进行动态分析。结果显示:2005—2010年,人类对汉唐帝陵区土地利用干预程度不断加剧,耕地斑块密度增加一倍,林地斑块密度增加两倍多,导致景观破碎度显著增加,富平县和蒲城县斑块数量增加是2005—2010年关中汉唐帝陵区斑块数量增加的主要原因。2010—2016年,人类对土地利用保护程度不断增强,林地的斑块密度是2010年的三分之一,导致景观破碎度减少。富平县和蒲城县斑块数量减少也是导致2010—2016年关中汉唐帝陵区斑块数量减少的主要原因。2005—2016年,所有土地类型的平均斑块面积都有变小的趋势,斑块密度都有变大的趋势,景观多样性指数呈现不断增加的趋势,除园地外,其余类型斑块分离度在变大,说明斑块之间的距离在增大,趋于分散布局。研究结果可为汉唐帝陵区资源保护与可持续利用提供理论指导。     

土地利用景观格局动态效应分析——以长春市为例

文章基于Rrcgis10.0和Fragstats3.4软件,以长春市1984年、2014年土地利用调查数据为主数据,采用景观空间格局的分析方法,从斑块类型水平、景观水平等2个方向分析了该研究区近30年各土地利用景观空间格局动态变化。结果表明:(1)该研究区以耕地为景观基地,林地和未利用地面积减少,耕地、建设用地、交通运输用地和水域面积增加,各土地利用类型间发生了复杂的双向变化,林地低于全国平均水平,土地利用结构不合理;(2)不同的景观指数对于土地利用类型动态效应的敏感性不同,其中最敏感的指数有斑块面积百分比和最大斑块指数,其次是斑块个数和平均形状指数,最不敏感的景观指数为散布与并列指数;(3)整体景观水平上,该研究区的景观多样性增加,破碎度增加,连通性降低,分布趋向分散,除斑块密度外,其他景观指数的动态效应不敏感。并提出合理规划建设用地,限制建设用地的扩展,坚持实施退耕还林、还草政策等建议,以期为区域可持续发展提供有力的科学依据。     

西北地区农村居民点景观格局指数的尺度效应及其最佳粒度选择分析——以西安市为例

文章以西安市2013年土地利用调查数据为源数据,基于arcgis10.0与Fragstats3.4软件,运用景观空间格局的分析方法,从斑块、类型等2个水平上分析西安市农村居民点景观空间格局粒度效应。结果表明:(1)粒度效应敏感的指数有斑块密度、斑块个数、分离度指数、邻近度指数,粒度效应比较敏感的指数有平均斑块面积、最大斑块指数,粒度效应最不敏感的指数有形状指数、聚集度指数及结合度指数。(2)大致可将上述9种景观指数分为3类:第一类,随着粒度的增大,景观指数值表现为下降的变化趋势;第二类,随着粒度的增大,景观指数值呈逐渐增大的趋势;第三类,随着尺度的增大,具有显著的尺度转折,可预测性差。(3)随着粒度的粗化,农村居民点破碎度降低,优势度增加,形状变得规则,分布趋向分散。该研究区农村居民点最佳尺度范围为60~90m,适宜粒度为90m。     

基于GIS的大连市金州区绿地景观格局分析

本文运用Fragstats 4.2软件以研究区内防护绿地、公园绿地、农林用地的空间数据为基础,选择斑块数、平均斑块面积、斑块密度、景观形状指数、景观分维数、最大斑块指数,为量化分析指标,来研究每个绿地的景观破碎程度、形态指数和景观优势度,通过这三个维度实现对该研究区内的绿地系统进行全面立体化的综合评价。     

左右江革命老区耕地破碎化及空间集聚格局分析

为探究耕地破碎化的空间分异程度和集聚格局,基于2013年Landsat TM影像的耕地数据,构建基于景观格局指数的耕地破碎化综合评价体系,采用空间自相关的空间统计方法定量描述耕地破碎化的空间分布特征。结果表明:左右江革命老区耕地破碎化综合值呈现东高西低的分布格局;耕地破碎化分布具有空间正相关性且集聚程度由高到底的指标有:破碎化综合值斑块密度聚合度连通度,空间负相关性的指标只有斑块平均最邻近距离;表明耕地破碎化空间分布具有负相关性的指标只有平均最邻近距离。LISA聚集图表明,H-H型集中分布在区域东部,L-L型主要分布区域西部,而H-L型分布于西南部。该研究对土地整治、耕地可持续利用和农村经济发展提供决策参考。     

河北省耕地压力与经济发展的时空耦合研究

[目的]通过测度河北省耕地压力指数,分析其时空变化,再利用GDP和人均GDP等数据探明河北省耕地压力与经济发展的空间关联和耦合关系。[方法]文章利用人均最小耕地面积公式计算耕地压力指数的变化,利用地理联系率、重心模型等方法拟合了河北省耕地压力指数重心与GDP重心、人均GDP重心演变轨迹,进而测算其地理集中度和耦合指数,分析耕地压力和经济发展的时空耦合类型。[结果](1)1978~2014年间河北省耕地压力指数从1.16震荡下降至0.91,期间经济发展速度较快,2014年GDP达2.942 12万亿元。(2)河北省耕地压力与经济发展存在密切的联系,2010年耕地压力指数与GDP、人均GDP的地理联系率均超过95,三者的重心移动轨迹保持较高的一致性。[结论]河北省耕地压力与经济发展耦合关系明显,耦合类型随着时间的推移发生演变,越来越多地级市的耕地压力与经济发展的耦合指数逐渐趋近于1。     

基于主成分分析法的土地利用景观分区研究——以青龙满族自治县为例

土地利用景观分区关系到区域可持续发展与土地利用变化方向。研究内容:文章以青龙满族自治县为研究对象,利用2009年、2012年的土地利用现状数据,运用Fragstats软件分别计算出2009年、2012年的类型尺度景观格局指数与景观尺度景观格局指数,对研究区进行土地利用景观分区研究。研究方法:景观指数法、主成分分析法。主要结论:(1)从类型尺度分析,景观面积指数与平均斑块面积除建设用地增加外,其余景观类型均减少;各景观类型的斑块个数、斑块密度均增加;分维数表现为建设用地与耕地增加,其余景观类型分维数均减少。(2)从景观尺度分析,除蔓延指数减少外,香农多样性指数、香农均匀度指数、散布与并列指数均增加。(3)运用主成分分析法对研究区进行土地利用景观分区,2009~2012年间青龙满族自治县土地利用程度向中等水平发展,受地形影响土地利用程度均呈现西北地区高、东南地区低的趋势;各乡镇的土地利用水平表现为青龙镇、八道河镇的土地利用程度一直处于较高水平;都山林场与祖山林场由于其土地利用结构单一,土地利用等级处于较低水平。     

陕西省耀县不同地形区植被景观特征分析

运用景观生态学的方法,利用GIS与景观生态学分析软件Fragstats,选取单位面积类型数目、斑块密度、最大斑块指数、平均斑块面积、面积加权平均形状指数、面积加权平均分维数、斑块丰富度、香农多样性指数、植被在各地貌区的面积、植被覆盖相对合理指数等指标,对陕西省耀县范围内的沟间地、沟坡地、沟谷地;山、原、川区等不同地形区植被景观特征进行分析。结果显示：山—原—川区、沟间地—沟坡地—沟谷地的植被分布格局差异较大,不同植被类型的在各地形区有各自的分布特征。     

长江中下游粮食主产区城镇化与耕地利用生态效率耦合协调度时空格局分析

目的 探究长江中下游粮食主产区城镇化与耕地利用生态效率两者间的耦合协调发展时空特征,为新型城镇化和生态文明建设提供理论支持。方法 文章基于城镇化与耕地利用生态效率的内涵及耦合机理,采用多因素综合分析法及SBM-DEA模型,测度长江中下游粮食主产区71个地级市城镇综合指数与耕地利用生态效率,并引入耦合协调度模型及空间自相关模型探究两者间耦合协调度及时空演化规律。结果 （1）长江中下游粮食主产区城镇综合指数整体呈显著上升趋势,由2007年的8.11增加至2019年的16.10,平均增速达6.50%;年均耕地利用生态效率为0.70,整体呈现小幅波动下降的趋势,年均耕地利用生态效率表现为江苏>江西>湖北>安徽>湖南;（2）城镇化水平与耕地利用生态效率耦合协调度整体呈波动上升趋势,由2007年的0.21提高至2019年的0.40,但两者暂未步入协调阶段;（3）城镇化水平与耕地利用生态效率耦合协调度在地理空间上存在空间正相关性,且相关性程度逐渐增强,其中高—高集聚区主要分布于长江中下游粮食主产区的东部地区,而低—低集聚区则主要分布于长江中下游的西部地区,且随着时间变迁,该集聚格局呈逐步扩大态势。结论 应有序推进城镇化发展,强化耕地绿色发展理念,并统筹区域协调发展,积极构建邻近市域之间的合作机制,推动城镇化与耕地生态环境的协调发展。