中国土地利用强度及其承载力研究（英文）

Land use intensity quantifies the impacts of human activities on natural ecosystems, which have become the major driver of global environmental change, and thus it serves as an essential measurement for assessing land use sustainability. To date, land-change studies have mainly focused on changes in land cover and their effects on ecological processes, whereas land use intensity has not yet received the attention it deserves and for which spatially-explicit representation studies have only just begun. In this paper, according to the degree and reversibility of surface disturbance by human activities, there are four main classes of land use intensity: artificial land, semi-artificial land, semi-natural land, and natural land. These were further divided into 22 subclasses based on key indicators, such as human population density and the cropping intensity. Land use intensity map of China at a 1-km spatial resolution was obtained based on satellite images and statistical data. The area proportions of artificial land, semi-artificial land, semi-natural land, and natural land were 0.71%, 19.36%, 58.93%, and 21%, respectively. Human and economic carrying capacity increased with the increase of land use intensity. Artificial land supports 24.58% and 35.62% of the total population and GDP, using only 0.71% of the total land, while semi-artificial land supported 58.24% and 49.61% of human population and GDP with 19.36% of China's total land area.     

21世纪初中国土地利用强度的空间分布格局

土地利用强度直接反映了人类活动对自然生态系统的影响程度,成为全球环境变化的重要驱动力,也是土地利用可持续程度的重要测度指标。当前土地科学研究主要关注土地覆被变化及其对生态环境的影响,而土地利用强度的高分辨率时空表达尚在探索阶段。本文基于土地利用栅格成分数据、遥感数据、社会经济数据等空间化指标要素,根据地表被人类活动干扰程度及其可逆性分为人工地类、半人工地类、半天然地类、天然地类4个一级类型;依据耕作强度、人口密度等人类活动强度指标分为22个二级类型,获得空间分辨率为1 km的中国土地利用强度图。21世纪初全国人工地类、半人工地类、半天然地类和天然地类的面积比例分别为0.71%、19.36%、58.93%和21%,人口分布密集的东南部土地利用强度类型多样,且整体高于人口稀疏的西北部;随着经度的增加,土地利用强度类型由以天然地类和半天然地类为主转变为半天然地类和半人工地类为主;东部省市区土地利用强度高于中、西部,西部省市区土地利用强度最低;土地利用强度类型呈区域性集聚分布。与已有研究相比,该研究有效刻画了中国土地利用强度的空间异质性,有助于深入理解人类与自然生态系统的交互格局及其生态环境效应,为可持续土地利用政策的制定提供科学依据。     

内陆干旱区土地利用变化的景观格局特征分析——以新疆白杨河流域为例

基于GIS/RS环境对两期Landsat7-ETM 影像数据进行土地利用分类处理,运用景观生态学原理和数理统计分析方法,从区域整体景观格局水平和土地利用类型水平两个角度,选取景观多样性指数等5个指数描述白杨河流域土地利用变化的景观格局特征。结果表明:研究区各土地利用类型面积都有不同程度的变化,除草地和未利用土地有所减少,其他土地利用类型都有不同程度的增加。从景观水平上看,区域景观异质性在增大,景观斑块的连通性降低,表现为多样性指数和均匀度指数呈增加,优势度指数减小;从类型水平上看,5年间人类对景观的干预程度较大,对人工景观的干扰强于半自然景观,体现在半自然景观类型的分离度较小,而人工景观类型的分离度较大。同时,景观周长-面积分维度指数的增长趋势说明景观斑块的自我相似性减小,几何形状趋于复杂化。总体上,是人类活动加剧破坏了自然绿洲内部的整体性和完整性,并且人类活动干扰还在增加。     

耕地转型的研究路径探讨

当前,土地利用转型研究总体上处于“描述-解释”阶段,高度集中在森林转型研究领域及空间形态研究路径。学术界亟须推动土地利用转型研究向科学调控阶段发展。对此,本文尝试提出耕地转型的研究路径,以期带动土地利用转型研究领域向半人工半自然复合土地系统乃至人工土地系统拓展、研究路径向非空间形态延伸。耕地转型诊断可以从空间形态转型与功能形态转型两条路径开展。其中,前一路径关注耕地的空间分布及其收缩与扩张,可以从耕地数量变化或格局变化视角开展研究;后一路径关注耕地功能的变化过程,可以从外部性或政策演进视角开展研究。由社会-生态负反馈驱动的耕地功能形态转型,主导着由社会-经济动态驱动的耕地空间形态转型进程。据此,作者构建了耕地转型调控框架及其层次分析体系。     

中国小城镇镇区土地利用结构特征

小城镇镇区土地利用结构是小城镇社会经济发展的基本空间映射,是小城镇规划管理的关键问题之一,合理的空间结构能够促进小城镇功能的发挥和用地效益的提升。当前该领域的研究主要侧重某一区域或者某一类型的研究,全国层面的调查研究较少,造成当前理论研究结论的普适性和可推广性较低。采用2016年住房和城乡建设部全国121个镇的调查数据,对中国小城镇镇区土地利用结构特征进行深入分析并揭示其特征形成机制。研究发现：① 由于镇区人口少、规模差异小,不同人口规模小城镇之间的土地利用结构有差异,但是不突出。② 多数小城镇受镇区产业空心化影响,用地结构的居住服务功能较为显著。③ 小城镇镇区用地结构与区域经济发展水平、工业化发展水平密切相关,经济发展水平高的地区,工业用地占比高。④ 受大城市辐射和虹吸作用影响,近郊小城镇土地利用结构的城市化现象明显。⑤ 土地所有制与用地结构密切相关,国有土地占比高的镇,公共设施用地比例高。本研究对于丰富和完善中国小城镇理论研究具有重要的理论价值,对于指导小城镇规划建设具有重要的实践价值。     

基于景观格局的黑河中游土地利用冲突时空分析

以黑河中游为研究区，在分析土地利用变化的基础上，构建了由外部压力、脆弱性和稳定性表征土地利用冲突强度的模型，分析了1980—2015年土地利用冲突的时空变化特征。结果表明：① 土地利用冲突强度的空间分布在不同时期虽有不同，但冲突强度较高的区域集中在甘州、临泽2个人类活动较为活跃的区县，且指数最高的区域呈围绕城市四周分布的特点；② 土地利用冲突在不同时期变化显著，1995—2005年是土地利用冲突强度增加较为明显的时段，中部的甘州区、南部的山丹县两地增加最为明显；2005—2015年虽然冲突强度增大区域的面积少于上一时段，但冲突增加幅度高于上一时段，尤其民乐县和高台县增加较为明显；③ 土地利用冲突与自然因素的相关性极弱，与道路和河流等用地条件的相关性较强，而与人口密度和GDP为代表的社会经济因素的相关性最强；④ 土地利用冲突与土地利用变化的阶段性特征一致，1995—2000年是土地利用变化程度最为剧烈的时期，而1995—2005年也是土地利用冲突面积增加最多的时段；耕地和建设用地的增长极为活跃，对生态用地产生侵占，反映了耕地、建设用地和生态用地三者之间的矛盾是黑河中游土地利用冲突的主要表现形式。     

Development of land desertification in Bashang area in the past 20 years

Natural conditions in Bashang area are characterized by zonal transitions which are liable to be impacted by natural disasters and intensified human activities. The extremely fragile eco-environment is also liable to have desertification formed and developed. In the 18 years from 1978 to 1996, the desertified land area of Bashang within the scope of the map nearly doubled, a total increase of 2199.11 km2, averaging an increase of 122.17 km2 per year. Moreover, the seriously desertified area increases rapidly. Land desertification in Bashang is the combined result of natural factors and irrational human economic activities. Cultivated land expansion, population growth, and overgrazing aggrevate desertification development.     

基于昆山市城乡一体化的景观动态变化分析

在我国快速城乡一体化发展的背景下,研究城乡一体化的景观格局动态变化,对城乡景观的协调发展有十分重要的意义。以昆山市域范围为研究对象,基于1985—2008年间的3期TM影像图及两期土地利用数据,采用遥感和地理信息系统相结合的技术方法,应用Image Analyzer 1.0等景观分析软件,依据城乡联系的特点对昆山市域范围的景观格局进行分类,并对其演变进行动态研究。结果表明:23年间自然景观类型的面积基本保持不变;人工景观面积显著增长了440%;半自然半人工景观面积减少了29%。乡镇的农业景观大幅度减少了312.45 km2(占总面积的33.69%),而工商业及交通用地的增幅达33.17倍。市域范围内整体斑块密度、景观斑块数量破碎化指数受人工景观类型的影响基本呈上升趋势;受可开发利用土地资源量的限制,斑块之间距离缩进,其景观分离度也呈下降趋势。说明在城乡一体化进程中,景观格局受人为影响非常严重,在城市建设的同时,自然景观格局的连续性与完整性遭到破环。     

Development of land desertification in Bashang area in the past 20 years

1 Physiographic characteristics of Bashang area In broad sense, Bashang area refers to the entire Zhangbei, Kangbao and Guyuan counties, northern part of Shangyi, northern parts of Fengning and Weichang counties of Chengde Prefecture, most part of Duolun county, entire Taipusi Banner (Taipusi County), southern part of Zhenglan and Zhengxiangbai banners (counties) and northeast of Huade in Inner Mongolia, altogether 12 counties or banners covering an area of more than 42,000 km2 with a …     

中国北方未来土地利用变化情景模拟

利用系统动力学 (SD) 的原理和方法,发展了区域土地利用情景变化SD模型。在不同系统状态下,模拟了中国北方13省未来50年不同社会经济情景下的区域土地利用结构变化,并初步评价了这些变化的可能生态影响。1990~2001年的模型结果表明该SD模型具有一定的可靠性,能在一定程度上为当前理解土地利用系统的复杂驱动行为,评估脆弱生态区土地系统变化的潜在生态效应提供帮助。2000~2050年的情景仿真结果表明,经济、人口、市场和技术等因素对中国北方13省未来土地利用变化的影响非常明显。     

基于SSP-RCP不同情景的京津冀地区土地覆被变化模拟

如何实现自然与人文双重驱动下的特大城市群地区土地覆被变化的情景模拟,不仅是当前土地覆被变化研究领域的热点问题,也是城镇化可持续发展研究的核心主题之一。本文在对现有土地覆被变化情景模型缺陷进行分析和修正的基础上,构建了自然要素与人文要素耦合驱动的土地覆被情景曲面建模（SSMLC）方法。结合IPCC 2020年发布的共享社会经济路径（SSPs）与典型浓度路径（RCPs）组合的CMIP6 SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5的气候情景数据,以及人口、GDP、交通、政策等人文参数,分别实现了SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的京津冀土地覆被变化的情景模拟。模拟结果表明：SSMLC对京津冀地区土地覆被变化模拟的总体精度为93.52%;京津冀地区的土地覆被在2020—2040时段内的变化强度最高（3.12%/10a）,2040年以后的变化强度将逐渐减缓;在2020—2100年间,建设用地增加速度最快,增加率为5.07%/10a。湿地的减少速度最快,减少率为3.10%/10a。2020—2100时段内的京津冀土地覆被在SSP5-8.5情景下的变化强度整体高于在SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下的变化强度;GDP、人口、交通和政策等人文因子对京津冀地区耕地、建设用地、湿地和水体的影响强度高于对其他土地覆被类型的影响强度。研究结果证实了SSMLC模型能够有效模拟和定量刻画京津冀地区土地覆被空间分布格局在未来不同情景的时空变化趋势和强度,模拟结果可为京津冀协同一体化的国土空间优化配置与规划、以及生态环境建设提供辅助依据和数据支撑。     

陕北长城沿线地区土地退化态势分析

以陕北长城沿线农牧交错区为例，运用遥感与GIS技术，定性与定量相结合的方法，对研究区1985－1998年土地利用类型转换及土地退化时空规律，趋势和机制等进行了评价与分析。研究表明：该区土地退化的主导类型及土地沙漠化。从成因分析，土地沙漠化主要是长期以来的人口超载，不合理的土地利用方式和高强度的土地开发行为激发了地表自然过程伯退化性演替，致使潜在的自然环境脆弱怀转化为现实的破坏。过去13年土地退化程度部体上在不断剧，而且退化类型正向多样化发展。最后，依据评价与分析结果，进一步对该区土地退化防治和沙漠化土地生态恢复的措施与对策进行了讨论。     

Reconstructing the historical spatial land use pattern for Jiangsu Province in mid-Qing Dynasty

This study is proposed to reconstruct a high-resolution spatial distribution of historical land use pattern with all land use types to overcome low-accuracy and/or the monotonic land use type in current historical land use reconstruction studies. The year of 1820 is set as the temporal section and the administrative area of Jiangsu Province is the study area. Land use types being reconstructed include farmland, residential land (including both urban land and rural residential land), water body, and other land (including forest land, grassland, and unused land). Data sources mainly refer to historical documents, historical geographic research outcomes, contemporary statistics, and natural environmental data. With great considerations over regional natural resources and social and economic conditions, a few theoretical assumptions have been proposed to facilitate the adjustment on prefecture farmland, urban land, and rural residential land. Upholding the idea that the contemporary land use pattern has been inherently in sequence with the historical land use pattern as well as the land use pattern shall be consistent to its accessibility, this study reconstructs the land use pattern in Jiangsu Province in 1820 with 100 m*100 m grids based on accessibility analysis and comprehensive evaluation. The outcome has been tested as valid by regionalization and correlation analysis. The resulted spatial distribution shows that back in 1820 in Jiangsu Province: (1) farmland, urban land, rural residential land, water body, and other land take about 48.49%, 4.46%, 0.16%, 15.03%, and 31.86% of the total land area respectively; (2) the land use pattern features high proportion of land in farming while low-proportion land in non-farming uses while population, topography, and the density of water body lead to great spatial variations; and (3) the reconstruction methodology has been tested as reasonable based on significant positive correlations between 1820 data and 1985 for both farmland and rural residential land at the prefecture level.     

近40 a新疆土地利用及其绿洲动态变化

利用1972-2015年Landsat MSS/TM/OLI以及CBERS遥感影像数据,得到近40 a新疆土地利用时空数据,综合分析新疆土地利用及其绿洲的动态变化与动因。结果表明：新疆土地不断开垦、耕地面积不断扩大,已达到了相当的数量规模;土地的开垦与撂荒成为新疆乃至我国西北干旱地区土地利用变化最重要的特征,耕地撂荒与土地开垦的比率逐期下降,土地利用效率不断提高;城镇居民建设用地持续扩大;近40 a里,绿洲面积逐步扩大,面积占比由8.18%上升到9.93%;人工绿洲面积及占比也逐步增大,目前一半以上的绿洲面积为人工绿洲。气候的暖湿变化,以及政策、人口、社会经济、科技等要素成为新疆土地利用变化的动因。本文还提出了在关注各类土地数量变化的同时进一步开展土地开发的质量变化与评估研究。     

北京市土地利用变化的空间分布特征

土地利用变化是全球变化中的重要组成部分 ,是短期内人类活动对自然环境施加影响的显著表现形式。本文基于遥感和地理信息系统技术 ,利用LandsatTM图像的解译成果 ,分析了北京市 1985～ 2 0 0 0年土地利用变化的空间分布特征。研究表明 ,在这 15年的时间里 ,北京市林地和城乡、工矿、居住用地的转移趋势明显 ,两者的转移率分别达到 4 0 78%和37 60 % ,主要以林地内部、林地向草地转移、居住用地的内部和工矿废弃地还林还草等类型为主。同时 ,各类土地利用类型的净变化呈现出明显的区域差异。     

Land use and land cover change processes in China's eastern Loess Plateau

Using Landsat remote sensing images, we analyzed changes in each land use type and transitions among different land use types during land use and land cover change (LUCC) in Ningwu County, located in the eastern Loess Plateau of China, from 1990 to 2010. We found that grassland, woodland, and farmland were the main land use types in the study area, and the area of each type changed slightly from 1990 to 2010, whereas the area of water, construction land, and unused land increased greatly. For the whole area, the net change and total change were insignificant due to weak human activity intensity in most of the study area, and the LUCC was dominated by quasi-balanced two-way transitions from 1990 to 2010. The insignificant overall amount of LUCC appears to have resulted from offsetting of rapid increases in population, economic growth, and the implementation of a program to return farmland to woodland and grassland in 2000. This program converted more farmland into woodland and grassland from 2000 to 2010 than from 1990 to 2000, but reclamation of woodland and grassland for use as farmland continued from 2000 to 2010, and is a cause for concern to the local government.     

拉萨地区土地利用变化

根据1990年、1995年和2000年3期西藏拉萨地区土地利用现状调查数据,利用GIS空间分析方法,系统地分析了1990年至2000年间拉萨地区的土地利用时空变化特征。得出: ① 10年来拉萨地区的土地利用类型转变主要发生在人类活动比较集中的城镇附近和河谷地区,很多地段的天然植被由人工植被所取代,植被覆盖度和生物产量明显提高,有效地改善了这些区域的土地覆盖状况,这些变化是这一期间实施的农业综合开发中旨在改变区域生态环境的人工植树造林和改良草场等人为有目的地改变土地利用类型的直接结果;② 10年内面积增幅最大的是林地,增加了2.56%;③ 土地利用类型变化最广泛的是牧草地,由牧草地变成耕地、园地、林地、居民点及水域的,其中牧草地变成林地的面积最大,占变化面积的94.09%;④ 耕地变成林地的面积占耕地移出总量的54.86%,变成居民点的占移出面积的38.25%;⑤ 水域变成林地的面积占变化面积的93.13%。     

全球气候变化背景下基于土地利用的人类活动对城市热环境变化归因分析——以京津冀城市群为例

近年来全球气候变化已经影响到人类生活的所有地区,气候系统变化的规模和现状是数千年来前所未有的。与此同时,中国城镇化进程显著加快,尤其以城市建设用地扩张主导的土地城镇化最为突出,导致城市热环境脆弱性加剧。已有研究探索了特定类型土地利用变化对于城市热环境的影响,但忽视了全球气候变化背景下自然气候和人类活动共同作用城市热环境变化的双重过程。因此,本研究提出一种基于土地利用类型的城市热环境变化贡献度算法,旨在厘清自然气候（表征为土地利用平均温度变化）和人类活动（表征为土地利用类型转变）对于区域热环境变化的单独贡献。本研究使用中分辨率成像光谱仪（Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）地表温度及发射率数据,定量计算2005—2020年四季和昼夜京津冀城市群各城市土地利用类型平均温度和面积变化对于城市热环境变化的分别贡献。该算法计算各城市四季和昼夜地表温度变化与MODIS LST产品误差在1 K以内。2005—2020年各城市地表平均温度大多数呈增长态势,其中冬季白天增温幅度最高。耕地、城市建设用地和农村居民点对城市热环境变化的贡献度较其他土地利用类型突出。京津冀城市群中各城市人类活动对城市热环境变化的单位贡献强度远高于自然气候（4.03~648.07倍）,而人类活动的贡献总量（-0.25~0.92 K）低于自然气候（-2.40~6.50 K）。研究结果对于京津冀城市群空间协同发展和适应及减缓气候变化等具有重要的科学意义和实践价值。     

基于多期数据集的中亚五国土地利用/覆盖变化分析

针对目前中亚地区土地利用变化和分布格局方面的信息相对匮乏,现有资料较为陈旧且零散,无法满足中亚生态与环境变化研究需求的现状,利用全球的UMD, DISCover,GLC2000,GlobCover2005和GlobCover2009的5期土地覆被遥感数据集,提取中亚地区长时间序列土地覆被信息。并针对上述4个土地覆被分类系统无法进行直接对比和变化分析的问题,分别将其综合为4类土地覆被类型：耕地、自然植被、水体和其他,以分析近30 a中亚土地利用/土地覆被变化趋势。中亚土地利用类型多样,草地、裸地、农田、灌丛占绝对优势。自前苏联解体以后,20世纪90年代初至2000年期间,耕地面积大幅度减少,至2010年尽管有所恢复,但仍无法达到20世纪90年代初水平。而自然植被表现出了相反的趋势,这说明在此时间段内,由于社会政治制度的变化和市场经济的建立,耕地发生了较大规模的弃耕,弃耕地通常转换为草地、灌丛等自然植被。近10 a由于社会经济条件的变化,前苏联解体后所弃耕的土地又被收复和重新开发为耕地。90年代初至2000年期间,水体呈现先减少后增加的趋势。利用全球基于多期不同信息源获得的中亚土地覆被数据,尽管分类体系不统一,但均可较好地表征当时地表覆被状况。这在一定程度上弥补了中亚地区土地覆被数据不足的现状。通过对耕地、自然植被、水体及其他土地覆被类型进行大类合并,可基本体现中亚土地覆被的宏观特征和变化趋势。     

西南地区山地不同土地退化类型特征及调控途径

土地退化不仅是目前全还需性的重大环境问题之一，而且也是重大的社会和经济问题之一，西南地区的土地退化是以水力侵蚀为主要动力形成的，文中简述了西南地区的土地退化状况，选择了4个（楚雄市、遂宁市，毕节地区及元谋县）山地不同土地退化类型进行分析，讨论了土 退化过程，提出了土地退化调控途径。