广西石漠化地区土地利用空间变化的生态风险研究

[目的]利用2000年、2005年、2010年、2015年广西轻度及以上石漠化的69个区/县土地利用数据,分析其土地利用时空变化特点,揭示其变化对该区域土地生态风险的影响。[方法]基于GIS支持,采用土地利用动态变化度、土地转移流、土地生态风险指数(RSI)等对研究区土地生态风险的异质性特征进行定量分析。[结果](1)2000—2015年广西石漠化地区土地利用动态度呈逐渐增大趋势,土地利用动态度变化,反映出研究区土地利用变化较频繁。(2)耕地、林地、草地、建设用地4类用地转移的数量与方向决定着广西石漠化地区土地利用变化的特征。(3)2000—2015年广西石漠化各区/县土地生态风险程度略微增大,南部的贵港、南宁是生态重警区,研究区的土地生态安全有待进一步改善。(4)土地生态风险指数与土地利用类型变化的活跃程度呈正相关。[结论]研究区未来土地利用,应进一步优化土地资源配置,加强生态环境保护,提高土地利用综合效益。     

基于3S的河北省土地利用/覆被变化及景观格局分析

对河北省土地利用/覆被变化的动态变化特征、空间分布特征和景观格局变化进行研究,结果表明:河北省土地覆被类型以耕地和林地为主,并具有明显的地域差异和垂直空间分布差异;土地利用程度综合指数逐年提高,2000~2005年土地利用程度变化量和变化率均低于1987~2000年;2000~2005年时段综合土地利用动态度是1987~2000年时段的1.19倍;土地利用/覆被变化的景观多样性指数逐渐增加,均匀度指数呈增加趋势,优势度指数总体数值较大,并呈减少趋势。     

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。     

基于Shannon多样性t检验法的土地利用景观分区研究*——以重庆市永川区为例

［目的］根据区域景观差异性进行土地利用景观分区,以期为土地利用分区和土地利用政策制定提供理论依据。［方法］文章以重庆市永川区为研究对象,以2005年和2015年的遥感影像为基础数据源,借助RS和GIS技术对2期的影像进行解译,得到永川区2期土地利用类型图; 利用景观指数法与Shannon 多样性t值检验法进行全区土地利用景观格局变化的数量结构和各乡镇土地利用景观变化显著性分区研究。［结果］（1）从类别层级分析, 2005—2015年间,建设用地、林地表现为增加趋势,耕地、草地、未利用地表现为减小趋势。耕地为永川区的优势景观类型（2005年和2015年各占土地总面积5446%、4976%）,耕地、建设用地、林地受人为干扰强烈且趋于规则化。（2）从景观层级分析,蔓延度指数增大,Shannon多样性指数、Shannon均匀度指数、散布与并列指数、景观形状指数均减小。（3）利用Shannon多样性t检验法对永川区进行土地利用景观格局分区。景观变化极显著区,主要位于主城区及其周围地区,城市化现象显著,人为活动影响大; 景观变化显著区,该区土地利用程度较弱, 2005—2015年林地和水域面积增大,耕地面积减小; 景观变化不明显区,该区主要分布在远离中心城区,经济欠发达,景观格局变化不明显,人为活动干扰不明显。［结论］永川区各乡镇的土地利用景观格局变化差异性,表明在自然因素稳定的条件下,今后应因地制宜地加强人为因素的调控,保证各乡镇土地利用景观格局稳定协调发展。     

陕北地区土地利用及景观格局变化对生态服务价值的影响*——基于退耕还林（草）背景

［目的］通过揭示退耕还林（草）工程背景下陕北地区近25年生态系统服务价值的演变规律,旨在为陕北地区的土地利用规划及新一轮退耕还林（草）政策的推进提供参考。［方法］以生态环境脆弱的陕北地区为研究对象,基于1990年、2000年、2015年3期的土地利用变化数据,以退耕还林（草）政策的实施为节点,利用土地转移矩阵、景观格局指数、生态服务价值损益表等方法对陕北地区的土地利用情况、景观格局演变以及生态服务价值的变化进行分析,借助相关性系数对土地利用类型、景观格局及生态服务价值之间的关系进行了定量研究。［结果］（1）草地、耕地和林地是陕北地区最主要的土地利用类型,耕地面积减少,林草地面积持续增加且增速加快。（2）近25年,陕北地区景观格局的连接性和通达性降低,景观格局主要呈破碎化发展趋势。研究区各景观类型的破碎化程度增大,空间异质性增加,草地是该地区的优势景观类型。（3）陕北地区1990年、2000年和2015年各类生态系统提供的总生态服务价值分别为38919亿元、39431亿元和40622亿元,退耕还林（草）前年均增长率为1396%,退耕还林（草）后这一比率增加至5622%。［结论］受退耕还林（草）政策的影响,陕北地区土地利用类型和土地景观格局的变化均对生态系统服务价值有显著的影响,但是不同的景观指数对生态系统服务价值的影响程度和趋势不同,水域和林草地面积对生态系统服务价值呈正相关,未利用地和城乡建设用地面积对生态系统服务价值呈负相关。     

大城市郊县改区土地利用空间格局演化与驱动因素研究——以山东省济南市长清区为例

土地利用空间格局演化研究对于实现土地资源最佳综合效益以及保障城市可持续发展意义重大。利用2000年、2007年和2015年这3期TM遥感影像解译的土地利用现状数据,对济南市长清区2001年从郊县改为市区之后的土地利用空间格局演化进行深入分析。结果显示:长清区土地利用变化具有明显的时空分异特征。从时间维度看,各种土地利用类型的动态度在这期间也相对较大,其中,水域、林地、建设用地呈现较为明显的增长趋势,其他用地、草地和耕地呈现递减趋势。从空间维度看,土地利用结构变动明显,呈现明显的非农化趋势,耕地面积减少,城镇用地、交通用地等用地规模快速增长。另外受期内生态退耕政策影响,林地面积也持续增长。从土地利用类型转换角度来看,耕地是其他用地类型最主要的补给来源。最后主要从经济因素、社会因素、制度因素和自然因素四方面进行土地利用空间格局演化驱动力分析。     

内江市土地利用动态变化特征研究

根据内江市1997-2005 年土地利用详查和变更数据,运用数理统计方法研究该市土地利用动态变化特征,结果表明:土地利用数量总体上呈现耕地、未利用地、水域面积减小,而园地、林地、牧草地、建设用地面积增大的趋势;各区县土地利用变化区域差异明显,且变化幅度大于内江市土地利用变化平均幅度;全市除市中区土地利用处于调整期以外,其他区县土地利用均处于发展期;从土地利用空间格局变化来看,优势度指数逐渐增大,而多样性指数和均匀度指数逐渐减小,土地利用/覆盖的破碎程度呈现加强的趋势.     

长江中游城市群土地利用生态风险分析——以长株潭城市群为例

为揭示城市群发展对区域生态风险的影响,以位于长江经济带的长株潭城市群为研究区,利用1993-2013年Landsat遥感数据,定量获取土地利用变化特征,并基于移动窗口的景观生态风险指数,获得区域空间连续的生态风险指数等级分布图,分析长株潭城市群土地利用动态变化及生态风险时空变化特征。结果表明,近20年来,研究区土地利用变化较为显著,建设用地呈持续增加的趋势,耕地、林地面积在波动中减少且变化明显;近20年,生态风险等级面积变化显著,低风险区波动减少,中等风险区先减少后增加,较高风险区、高风险区均波动性增加。本研究为长株潭城市群土地资源可持续利用、生态风险的有效防范,以及对城市建设用地开发边界和生态红线的确定提供了参考,也为区域生态风险定量评价提供了有效的技术方法。     

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。     

榆林市土地利用变化对景观格局脆弱性的影响

研究土地利用变化对景观格局脆弱性的影响,有助于了解区域生态环境的状况和变化趋势,为优化土地利用结构,科学制定土地利用规划,降低生态风险提供科学依据。本研究以榆林市土地利用数据为基础,从景观适应度和敏感度2个维度构建景观格局脆弱度,获取了景观脆弱度的空间分布及变化,并探讨了土地利用程度、动态度及转移类型对景观脆弱度的影响。结果表明:近25年,榆林市未利用地、水体、耕地减少,建设用地、林地、草地增加。不同景观类型相互融合,景观优势度降低,破碎化、均匀化、多样化趋势明显。景观格局脆弱性空间差异较大,北部风沙草滩区脆弱度高且上升明显,中、西部脆弱度低且有下降趋势,东部和东南部以中等脆弱区为主,变化不大。土地利用类型的空间分布、利用程度、变化速度、转化类型等与景观格局脆弱性密切相关,土地利用变化的结果使区域景观格局更为脆弱。加强耕地保护,控制建设用地过度扩张,防止林地碎片化是降低生态脆弱性的关键。     

1980—2015年黑龙江水田旱地转换格局及其水资源效应

［目的］通过探讨黑龙江省耕地内部的时空变化规律及耗水净量空间变化趋势,为预测黑龙江省耕地的发展趋势和进一步优化耕地内部结构提供一定的理论基础和依据。［方法］采用GIS分析等地理学分析方法,分析1980—2015年黑龙江省耕地内部水田和旱地变换过程,并结合耕地耗水量计算探讨了黑龙江各县级市耗水量增减变化。［结果］在面积数量变化上,近35年来黑龙江省水田面积总体呈现持续上升的趋势,旱地面积则经历了由增到减的过程。在空间分布变化上,黑龙江省1980—2015年水田和旱地空间变化都经历了由分散到集中的过程,主要变化区域集中于三江平原和松嫩平原。耗水净量方面在三江平原地区一直处于高水平阶段,而松嫩平原地区自2000年后耗水净量增加趋势渐缓。［结论］近20年来,三江平原地区由于水田的急剧扩张致使耗水量急剧增加,水资源日益紧张,松嫩平原发展水田则因为水资源问题受到局限。     

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。     

基于CA-Markov的江汉平原生态系统服务价值动态模拟*——以湖北省潜江市为例

[目的]江汉平原为典型快速城市化区域,文章以地处江汉平原腹地的潜江市为例,研究其土地利用及生态环境发展趋势,旨在指导土地利用规划及生态经济协调发展,为类似区域提供参考。[方法]以1995—2015年5期土地利用矢量图为基础数据,采用修正的生态服务价值当量系数计算各年份生态系统服务价值(Ecosystem Services Value,ESV),绘制空间分布图,分析其时空变化特征。并采用CA-Markov模型对2035年土地利用空间格局进行模拟,分析2015—2035年ESV变化趋势。[结果]2000年前后城镇化速度差异明显,总体上生态用地在不断减少,潜江市土地利用方式有待转型;1995—2015年,潜江市ESV变化呈现"急速增加—锐减—恢复增加"的模式,水域面积变动是ESV变化的根本原因;面积起伏不大的耕地对生态系统稳定十分重要,但林地、湿地、草地生态服务价值占比都有减小的趋势,表明生态环境发展并不乐观;1995—2015年ESV空间分布发生了显著变化,高值区逐渐以返湾湖为中心集聚分布,并存在向南扩大态势,低值区呈条带状分布于中心城区;敏感性指数计算结果表明计算结果较为科学; CA-Markov模型模拟结果表明, 2015—2035年,生态用地数量增加,土地利用结构趋于优化,但耕地大幅减少,ESV由47.31亿元下降至46.66亿元,减幅为1.37%。[结论]以潜江市为代表的区域生态环境发展不容乐观,政府应加强对水资源、耕地的保护,推行环境友好型土地利用方式,推动生态文明建设。     

三江平原典型流域耕地利用水土资源匹配时空演变——以挠力河流域为例

目的 微观尺度分析耕地利用水土资源匹配时空动态及其变化趋势,旨在为高标准基本农田建设和耕地利用水土资源优化配置提供科学指导。方法 文章以三江平原挠力河流域为研究区,运用耕地水资源有效供给量与耕地需水量的比值法,探析2000—2020年研究区耕地利用水土资源匹配的时空动态;借助Theil-Sen趋势分析法和Hurst指数分析法,对研究区耕地利用水土资源匹配的空间变化趋势及其未来变化趋势持续性进行定量化分析。结果 （1）时序变化上,作物全生育期耕地利用水土资源匹配综合指数的频数分布呈双峰分布特征且其中轴线逐渐向高值移动。（2）空间动态上,作物全生育期耕地利用水土资源匹配呈现出空间异质性增强的变化特征,其相对高值区由流域中游东部向中游西部和下游西部转移,并且其Sen趋势度大于0的耕地面积比例达到94%以上。（3）未来变化趋势上,作物全生育期耕地利用水土资源匹配相对强持续性升高的耕地面积比例为93.73%,主要分布在流域中游西部和下游西部的大部分区域。结论 受气候变化和人工调控的影响,虽研究区作物全生育期耕地利用水土资源匹配程度较低,但在时空动态上均呈现出明显升高的变化特征,且呈现持续性升高的未来变化趋势,结果可为优化调配水土资源时空耦合关系提供决策依据。     

区域景观格局视角的绿地生态网络优化研究——以徐州为例

[目的]基于景观格局演变的区域绿地生态网络与生态功能优化研究是景观生态学研究的热点领域之一。[方法]文章以徐州示范为例,在城市研究区景观格局演变及其异质性研究分析基础上,探索城市规划区城乡绿地景观格局的优化路径;运用经济学与生态学原理,按“山水林田湖草”一体化理念,以区域生态系统服务优化及人与自然和谐发展为前提,从市域与城市规划区视角,合理配置城乡绿地生态网络景观组分,进而优化区域绿地生态网络。[结果]研究得出2005—2015年研究范围城市化造成大量耕地消失,城市建设用地快速增加,随着生态园林建设的快速推进,林地面积占比大幅度增加;地表覆被变化直接表现为景观格局的快速破碎化和景观多样性的下降,景观类型的丰富度和复杂度急需提高,景观多样性指数、景观均匀度指数也均呈现较为明显的下降趋势。同时,重点提出了强化景观格局与过程的完整性与连通性,挖掘潜在生态功能等的区域绿地生态网络一系列优化方案。[结论]文章为研究区及延伸的城乡区域绿地生态网络构建和生态系统服务优化提供了科学的依据、方法与途径。     

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。     

不同土地利用情景下农村景观生态格局优化

景观格局优化是实现有限土地资源优化利用的有效途径。文章以重庆市江津区龙华镇为样区,设置4种不同土地利用情景,通过8个景观格局指数与生态阻力对各情景设置进行分析,在此基础上采用最小累积阻力模型,构建不同景观组分别对4种不同土地利用情景(基准情景、生态情景、发展情景、综合情景)的景观格局进行优化,遴选最佳优化路径。结果表明:样区耕地景观占比最大,这有助于促进景观生态功能的开发与利用;样区较高程度的景观破碎化与较差的景观连通性对景观生态功能的开发与利用产生较大的阻碍作用;比较4种土地利用情景,综合情景的生态源面积大于其它3种情景,且生态源的分布情况也较其它3种情景均匀;在构建生态廊道体系时,综合情景下的物质、能量及物种的流通性也较其它3种情景强;而且,综合情景下的生态节点跟其它3种情景相比,无论是在功能数量上还是在空间分布上,均具有更强的合理性。