基于土地利用变化的 三江平原景观生态风险研究

利用ArcGIS 10.2和Fragstats 4.2软件,通过土地利用转移矩阵、景观格局指数和景观风险指数等,分析了2000~2015年三江平原土地利用变化和景观生态风险。结果表明,(1)2000~2015年,三江平原的土地利用类型发生了明显变化,耕地、水体、建设用地面积增加,林地、草地、未利用地面积减少,土地利用效率呈现上升趋势;(2)三江平原的生态风险指数整体上呈现增高趋势,由2000年的0.073增高至2015年的0.075。相关部门应该加强土地资源利用管理和生态安全格局建设。     

2000—2015年武汉市生态用地时空变化分析

[目的]生态用地是生态文明城市建设、创造美好人居环境的关键。在城市化进程加快的背景下,分析城市生态用地的数量和空间格局变化过程及其生态效应具有重要意义。[方法]文章选用分辨率为30m的2000—2015年3期土地利用覆被数据,采用土地利用动态度、扩展综合指数、土地利用转移矩阵、土地利用转入和转出率、土地利用信息熵等地理计量模型、指标,开展武汉市生态用地时空变化分析。[结果]武汉市生态用地总面积减少,生态用地利用动态度较大,生态用地变化剧烈,其中森林、水体是转为非生态用地最多的地类,耕地是生态用地增加的主要来源。生态用地转出多,转入少,空间分布广且零散。生态用地减少整体上围绕江岸、江汉、武昌等中心城区向城郊呈现"多→少"的扩散形态。黄陂区、江夏区是森林减少的主要地区,蔡甸、新洲、武昌是主要水体转出区。生态用地增加以新洲区、东西湖区的水体和黄陂区的森林为主。生态用地信息熵整体下降,生态用地多样性降低。[结论]武汉市生态用地的变化反映了城市扩张的进程,一定程度上加剧了生态景观格局的破碎度、城市内涝问题,破坏了生态系统的稳定性和多样性。     

呼伦贝尔草原生态功能区土地利用变化及驱动力分析

[目的]土地利用作为地球表面与人类活动连接的纽带,明确其变化特征及驱动力对于土地利用格局的优化、区域生态环境的改善和土地利用率的提高等具有重要的指导意义。[方法]文章以呼伦贝尔草原生态功能区为例,从土地利用动态度和土地利用转移矩阵来探究研究区在1990—2015年土地利用变化特征。在此基础上,运用主成分分析对研究区土地利用的年际变化进行驱动力分析。[结果]2015年草地面积为329.52万hm~2,占总面积的81.17%,是呼伦贝尔草原生态功能区的主体土地利用类型, 1990—2015年草地总量略有减少,减幅为0.04%;湿地作为研究区第二大土地利用类型,呈现先减后增、整体减少的趋势,整体减幅为0.36%;其他土地面积减少1.39万hm~2,减幅为19.05%;面积增加的土地利用类型中,耕地面积整体上呈现增加趋势,增加8 480hm~2,增幅高达102.60%;人工表面面积增加6 075hm~2,增幅为29.47%;林地面积增加了2 908hm~2,增幅10.48%。草地、湿地和其他土地利用类型表现为净转入特征,耕地、林地和人工表面用地表现为净转出特征。区域经济和农畜因素是研究区土地利用变化的主要驱动力。[结论]草地与其他土地利用类型间的相互转换是呼伦贝尔草原生态功能区土地利用变化的主要特征,区域经济和农畜因素共同影响研究区不同土地利用类型的分布。     

基于“三生”空间的土地利用功能转型及其生态环境效应研究——以天津市为例

基于“三生”空间的视角，采用土地利用转移矩阵，计算生态环境质量指数和土地利用转型对生态环境影响的贡献度等，定量分析2000—2015年天津市土地利用转型及其生态环境效应，为优化国土空间格局、降低生态环境风险和生态文明建设提供科学支撑。结果表明，（1）2000—2015年，天津市“三生”空间用地结构发生显著变化，主要表现为生活用地面积增加，生态用地和生产用地面积减小，三种一级用地类型中，生产用地数量约占整个研究区面积的64.46%。（2）从土地利用转移来看，生态用地流出最多，城镇生活用地、农村生活用地和工矿生产用地流入最多，其中在2010—2015年生活和生产用地转入明显减少，开始逐渐向牧草生态用地、水域生态用地转入。（3）天津市2000年、2005年、2010年、2015年生态环境质量指数分别为0.340 3、0.329 6、0.316 0、0.314 1，总体上生态环境质量呈逐渐下降趋势，但生态环境恶化程度在减弱。农业生产用地和水域生态用地向城镇生活用地和工矿生产用地的转换导致生态环境恶化，各类型生产、生活用地向生态用地转换提高了生态环境质量。     

基于土地利用结构分析的川中传统农区功能分区研究

[目的]川中传统农区地形条件复杂、生态环境脆弱、土地利用破碎而多样,通过定量分析区域土地利用结构特征,合理划定土地利用功能分区,对引导区域土地资源合理配置和精准实施差别化管理具有一定的现实意义。[方法]文章选取四川盆地川中丘陵与川东平行岭谷区交界处的重庆市荣昌区为例,选用土地利用总体组合类型、土地利用程度、地类区位意义等指数定量分析研究区土地利用结构特征,结合区域资源优势划定土地利用功能分区。[结果](1)2017年研究区土地利用组合类型齐全,以种植用地和生态用地为主要用地类型,土地利用程度较高,整体功能较强。各村土地利用受自然条件和经济发展辐射效应的影响,呈现出显著的空间分异特征。研究区中部土地利用类型齐全,以建设用地为主,呈现出多种用地类型相间分布的特点;中西部和西南部土地利用专门化程度较高,种植用地区位意义突出,土地利用程度较高;东北部及南部生态用地区位意义突出,呈现出种植用地、生态用地交错的特征,土地利用程度相对较低。(2)依据土地利用空间异质性规律和研究区资源禀赋差异,研究区土地利用可划分为现代农业发展、城乡农旅综合开发、特色种养发展、生态林果培育四大主导功能区。[结论]针对土地利用条件复杂多样的川中传统农区,通过精准识别区域土地利用结构特征,实现土地利用功能分区,其研究思路和结果,可为新时期川中传统农区开展类似研究提供借鉴。     

1990—2017年河北省易县土地利用时空格局动态变化

[目的]河北省易县是太行山片区的典型区,土地利用与经济发展特征明显。研究该县土地利用时空格局动态变化,可以为区域生态建设与可持续发展提供一定的参考。[方法]通过对Landsat中分辨率遥感影像解译分析,获取易县1990年、2000年、2010年和2017年的土地利用格局,在深入分析土地利用转移矩阵、动态度、信息熵的基础上,对土地利用变化程度的进行有效空间化,探索土地利用在不同地形梯度上的变化规律。[结果]1990—2017年,研究区耕地和草地的面积均明显减少,主要转移为林地和建设用地,建设用地净增14241.38hm^2;动态度持续增大,表明土地利用变化日渐活跃,其中近7年的动态度达到2.50%;4个时间节点的信息熵值分别为1.309、1.330、1.349、1.353,呈不断升高趋势,表明快速城市化进程中各类产业发展所需的用地类型已经逐渐完善,区域发展逐渐走向成熟。土地利用变化总体趋向自然生态方向,平原地区城市化率最高,偏离自然生态方向较大;低山丘陵地区的城市化率较低,趋向自然生态方向程度显著。[结论]通过分层次、多算法相结合,能够深入有效地分析土地利用时空格局动态变化特征,对于该地区的生态建设和可持续发展具有重要意义。     

黔中区土地利用转型及生态环境效应研究

以贵州省黔中地区33个县(市、区)为研究单元,基于2000年、2010年和2020年三期土地利用现状数据,按照"生产—生态—生活"土地利用功能分类,利用土地利用转移矩阵对黔中地区的土地利用功能转型进行研究,同时通过计算生态环境质量指数和土地利用转型生态贡献率,定量分析黔中区生态环境效应。研究表明,2000-2020年,黔中区生产用地和生态用地面积分别减少5911.75 hm~2和18902.59 hm~2,生活用地面积增加24814.33 hm~2;黔中区生态环境质量指数从2000年的0.6178下降到2020年的0.6147,生态环境质量呈下降趋势;黔中区生态环境改善和恶化两种情况同时存在,但是生态环境恶化的趋势稍大于生态环境改善趋势。     

基于空间核密度的新型城镇化实验区农村居民点变化研究——以天津市蓟州区为例

[目的]天津市蓟州区于2016年被列为第一批国家新型城镇化综合试点地区,深入分析天津市蓟州区改革开放以来农村居民点的演变过程及其特征,能够为该地区新型城镇化政策的制定和实施提供参考。[方法]文章利用1980年、2000年和2015年3期蓟州区土地利用数据,通过计算土地利用转移矩阵,分析了蓟州区1980~2000年和2000~2015年两个时期土地利用变化情况;采用景观格局指数法,对蓟州区农村居民点斑块空间分布特征进行定量分析;采用空间核密度估计法对3个年份农村居民点进行密度计算,通过对比研究区各期核密度值变化,分析1980~2015年农村居民点的变化特征。[结果]1980~2000年蓟州区农村居民点规模整体变化较小,城乡、工矿、居民用地增加了3 140.2hm~2,其主要来源为耕地。农村居民点斑块数量有所减少,但农村居民点平均斑块面积有所增加,农村居民点变化主要集中在离城区较近的中部平原地区;2000~2015年蓟州区农村居民点整体上有较大发展,城乡、工矿、居民用地增加4 823.6hm2,其主要来源为耕地、林地和草地3种地类,农村居民点斑块数量和面积加权平均形状指数明显增大,聚集度降低,研究区内景观趋向破碎化,居民点分布更为分散。北方山区发展十分突出,受当地重点发展农村特色旅游政策的影响,北方山区农村居民点变化较大,居民点数量增加,规模扩张明显。[结论]在未来新型城镇化发展的过程中,官庄镇、下营镇等新形成的高核密度值全新居民点组团,可以优先考虑作为新型城镇化建设的重点区域。     

京津冀地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响

[目的]文章旨在研究京津冀地区各城市生态系统服务价值的时空差异,为京津冀地区土地利用与生态环境保护提供参考。[方法]计算土地利用动态度和土地利用强度指数,构建生态系统服务价值模型,分析生态系统服务价值对土地利用强度的敏感性。[结果](1)2000~2015年期间,北京市以林地和建设用地为主,天津市以耕地和建设用地为主,河北省以耕地和林地为主;(2)京津冀地区生态系统服务价值从2000年的4 498.05亿元增加到2005年的4 655.65亿元,2015年下降到4 547.64亿元,其中,天津市、唐山市、沧州市和廊坊市的生态系统服务价值下降幅度较大,分别为7.16%、15.8%、7.62%和14.73%;(3)土地利用强度的变化对城市的生态系统服务价值影响较小,生态系统能够适应目前土地利用的变化。[结论]应该根据京津冀地区城市特点,制定差异化政策,优化土地利用结构,实现土地资源的可持续利用。     

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。     

基于聚类分析的喀斯特山区石漠化土地利用

以毕节老街村喀斯特石漠化土地利用为个案,利用研究区土地类型单元图,采用实地访查获取研究数据。分析表明:研究区石漠化土地利用现状,已显著地凸现其利用的经济不合理性,总体而言,土地利用经济效益随石漠化程度加重而衰减;选择土地自然属性和经济属性指标为分析变量,以SPSS12.0的聚类结果为基础,利用土地景观生态的基本原理优化土地利用结构,推动喀斯特山区生态农业发展。     

甘肃省酒泉市土地沙漠化现状及动态分析

[目的]沙漠化是酒泉市面临的主要生态环境问题之一,了解土地沙漠化现状,分析其动态演变特征,是维持区域生态安全,保证经济社会可持续发展的关键前提。[方法]研究依托GIS技术,结合最新卫星影像数据,采用野外调查和人机交互解译的方法,对酒泉市沙漠化土地面积、类型、程度进行了监测,同时通过对比酒泉市上期(2009年)沙漠化土地监测数据,分析了沙漠化土地的动态特征和变化原因。[结果]酒泉市现有沙漠化土地面积956.34万hm~2,较2009年减少了4.07万hm~2,年变化率-0.08%,呈整体减少趋势;沙漠化程度以重度和极重度为主,但整体呈减轻趋势,具体表现为重度沙漠化土地面积减少7.87万hm~2,年变化率-0.75%,极重度沙漠化土地面积减少19.47万hm~2,年变化率-0.64%。沙漠化土地类型以流动沙地(丘)、半固定沙地(丘)、固定沙地(丘)和戈壁为主,占沙漠化土地面积的98.16%。[结论]降水和地表径流的增加、生态工程的实施、水资源利用集约化、关井压田工程的开展以及基础设施建设是酒泉市沙漠化土地面积减少的主要原因。     

基于PSR的水土流失区的土地质量评价——以贵州省毕节市七星关区为例

七星关区处于石漠化严重的云、贵、川喀斯特区交界处。生态环境脆弱,加之人为因子的干扰,导致大面积水土流失,对土地利用造成严重威胁。本研究以七星关区的土地质量为评价对象,在P-S-R框架下,针对水土流失构建土地质量评价体系,并对各指标进行分级赋值,对七星关区的土地质量进行评价。经评价结果得出七星关区的土地质量最终得分为2.276分,土地质量较差,评为4等。其中压力指标得分最低,表明七星关区生态受人为干扰明显,需要采取复垦、退耕还林等利用措施和石漠化治理、小流域治理等技术措施对其加以防治。     

退耕还林过程中旱地—林地景观梯度时空变化分析——以西北旱区陕西耀州为例

[目的]研究掌握退耕还林政策实施过程中的土地动态变化程度和景观梯度空间分布,促进区域土地政策优化调整,实现土地资源可持续和集约化利用。[方法]文章以西北旱区关中平原典型县域陕西耀州为研究区域,采用土地利用动态度模型、土地利用扩展程度综合指数和土地景观梯度模型,充分利用土地景观空间信息,研究分析2000—2015年陕西耀州主要地类旱地、林地动态变化程度和景观梯度空间信息。[结果]退耕还林政策实施效果明显。该政策直接影响研究区域旱地和林地的数量和空间分布,林地和旱地在2000—2008年间的动态变化程度较2008—2015年均表现更为剧烈,2000—2015年间旱地景观梯度空间分布为西北向东南方向递增和聚集,即东南区域以旱地景观聚集区为主,林地景观梯度空间分布为南部向北部方向递增和聚集,即中部和北部以林地景观聚集区为主,旱地退化过程也是向东南方向逐渐推进,旱地和林地景观经历了2000—2008年急速变化期和2008—2015年持续稳定期两个阶段。[结论]提出的分析方法能快速、客观反映研究区域旱地和林地的动态变化程度和景观变化空间信息,为土地政策调控和优化土地利用结构提供科学的参考依据。     

内蒙古鄂尔多斯市城镇化进程中土地生态安全动态评价研究

[目的]通过从数量、质量、结构、保障等4个方面切入,构建综合性土地生态安全评价指标体系,以分析2005—2015年鄂尔多斯市10年城镇化进程中土地生态安全的动态变化情况,分析城镇化进程的不断推进对土地生态安全状况的影响。[方法]采用特尔斐法和主成分分析法,综合评价评价因子的权重,采用综合指数法计算土地生态安全指数值。参考已有研究成果与鄂尔多斯市实际情况划分土地生态安全级别。[结果](1)10年城镇化进程中,鄂尔多斯市土地利用变化十分明显。其中,农用地和建设用地面积均有所增加,其他土地面积有所减少;(2)从土地生态安全分项评价结果来看,数量安全评价数值呈现出先增大后减小的微小变化,安全水平基本稳定;质量安全与保障安全均呈现出逐年增加的趋势明;结构安全评价分值出现了先减后增的变化趋势,这与土地政策的倾向具有明显的相关性;(3)从土地生态安全综合指数值来看,鄂尔多斯市土地生态安全水平呈现出逐年递增的趋势,已由2005年的临界安全水平提升至较安全水平。[结论]鄂尔多斯市整体生态安全水平正在逐年改善,但是仍未达到理想安全状态,在今后的土地利用中应继续加大土地生态安全监管力度。     

河北连片特困区脆弱生态环境与贫困耦合关系演变及预测模拟

［目的］开展连片特困区脆弱生态环境和贫困耦合关系的演变及预测模拟研究，为研究区统筹扶贫开发与生态环境保护提供政策依据。［方法］通过构建生态环境和贫困评价体系，运用系统耦合模型和GM（1，1）预测模型，对1995年、2000年、2005年、2010年、2015年研究区脆弱生态环境与贫困耦合关系演变进行了分析，并对2020年、2025年、2030年、2035年、2040年研究区两系统耦合关系进行了预测模拟。［结果］（1）1995年、2000年、2005年、2010年、2015年河北连片特困区贫困度指数呈下降趋势，由0902下降到0761，生态环境脆弱性指数略有下降，由0438下降到0412。（2）1995年、2000年、2005年、2010年、2015年河北连片特困区贫困和生态环境耦合类型由拮抗时期过渡到磨合阶段，协调类型由轻度失调型转变为濒临衰退型。低水平耦合县主要分布集中在太行山北部山区，耦合协调度呈现“两头高、中间低”的分布特征，北部燕山山区和南部太行山山区各县耦合协调度普遍较高。（3）2020年、2025年、2030年、2035年、2040年研究区域生态环境脆弱性指数和贫困度指数都在降低，两者的耦合度在不断提高，耦合类型处于磨合阶段，接近于高水平耦合，耦合协调度在不断降低，协调类型由濒临衰退型过渡到勉强协调型。［结论］快速提高片区经济发展水平是片区生态环境与经济协调发展的关键。     

基于生态足迹模型的川西北沙化地区生态补偿量化研究

[目的]环境恶化,尤其是土壤沙化,已经严重制约了川西北地区的经济发展。对川西北沙化地区的生态补偿进行量化,有助于了解当地资源环境现状,对今后社会经济的发展提出可行性建议,以期实现资源环境与社会经济的协同发展。[方法]采用生态足迹模型,全面统计该地区主要消费品人均消费量,计算人均生态足迹。依据各生产性土地的面积数据,通过产量因子和均衡因子参数测算该地区的人均生态容量。在此基础上,依据生态服务价值理论,对川西北沙化地区2011~2015年的生态补偿进行了量化。[结果]该地区2011~2013年人均生态足迹呈上升趋势,2013~2015年呈下降趋势。2011~2015年人均生态容量明显降低。总体来看,该地区尚处于生态盈余状态,生态状况良好,但生态盈余额逐年减少。[结论]该地区今后需要从降低人均生态足迹和缓解生态容量降低的趋势入手,不断提高资源的利用效率,增强当地居民的节约意识,努力开发可再生资源,以维持川西北沙化地区资源环境和社会经济的可持续发展。