新疆伊犁河谷新垦区生态需水对土地利用变化的响应

利用新疆伊犁河谷新垦区1985年、2000年和2008年3期土地利用数据,分析了1985-2008年间土地利用变化情况,并利用土地利用类型生态面积及生态用水定额资料,剖析了新垦区24 a来生态需水对土地利用变化的响应。研究结果表明:①24 a间,伊犁河谷新垦区土地利用发生了明显的变化,在耕地扩张的同时,维持生态稳定的草地急剧减少,表征生态退化的盐碱地和沙地呈快速增加趋势;②研究时期内,新垦区生态需水量增加了2.811亿m3,各地类对其影响程度存在差异,其中旱地、水田和水域对其影响最为显著。③新垦区农业开发程度较高,耕地已经成为主要土地利用类型,其生态需水量一直占据首位,致使人工生态需水量远高于天然生态需水量。     

新开河流域土地利用格局变化图谱分析

基于地学信息图谱分析方法,运用ARC/INFO软件,以马尔柯夫空间概率模型为基础,利用新开河流域33 年(1969-2001 年) 土地利用格局4 期的空间数据(1969 年、1979 年、1992年、2001 年),合成了一系列土地利用格局变化图谱,通过图谱分析来了解新开河流域的土地利用格局变化规律。结果表明：在过去33 年期间该流域土地利用格局发生了显著变化。耕地大幅度增加,其净增面积1357.2 km²,占流域总面积超过32%,其主要来源于草地、沙地、沼泽地、林地;沙地变化有所起伏,占流域总面积不低于23%,虽然总体呈减少趋势,但流域的草地沙化、耕地沙化还比较严重;草地大幅度减少,其净减面积1582.6 km²,占流域总面积由36.2%缩减为18.5%,其主要来源于开垦草地为耕地、草地退化成沙地、沼泽地、盐碱地以及草地改造种植林地;居民地、盐碱地呈增加趋势,湿地、林地呈减少趋势。     

蒙古高原草地利用特征及其国别差异

内蒙古草原是蒙古高原草原带的南部组成部分,是我国北方重要的生态屏障,草原生态修复任务重、压力大。本文以蒙古高原典型草原乌珠穆沁—温都尔汗样带为例,以1988—2016年5期TM数据为信息源,获取2016年样带草地利用信息基础上,按国别和年限对样带草地利用特征进行分析,揭示草地主要干扰因素,探寻有效的修复途径和可借鉴的国际经验。研究发现：① 草地面积占样带95.05%,均匀覆盖于整个样带;其他用地类型占比均不大,但分布相对集中,其中耕地集中于样带西北部蒙古国段,工矿用地、沙地、盐碱地集中于样带东南部内蒙古段。② 1988—2016年样带耕地面积减幅最大,为35.71%,集中位于蒙古国段;草地、水域面积逐年减少,在中国境内、境外变化趋势相同,但内蒙古段草地减幅大于蒙古国段且多转为未利用地;工矿用地面积增幅最大,为初期的近367倍,集中分布于内蒙古段;盐碱地、沙地面积逐年增加,在中国境内、境外的变化幅度相当。③ 草地是高原主要土地利用类型,放牧是草地主要利用方式,开矿是除放牧以外中国草地的主要干扰因子,蒙古国则为垦殖,内蒙古的草地干扰远大于蒙古国。草地退化与干旱化是蒙古高原面临的主要生态环境问题,在中国境内尤为突出。     

塔里木河下游垦区土地利用/覆盖动态变化过程分析

在分析和解译1977、1987和1999年三个时相的MSS,TM和ETM 遥感影像基础上,得到塔里木河下游垦区22年来土地利用/覆盖的动态变化信息,并对其数量变化特征、重心移动和主要变化类型进行了研究。结果表明:塔里木河下游垦区的水体、高覆盖草地、林地和中覆盖草地的面积锐减,主要转变为沙地和盐碱地;水体、耕地、林地、沼泽、草地和居民点的重心不断向塔里木河上游方向移动,这与垦区的人口和经济的重心移动方向是一致的,而沙地和盐碱地的重心则向相反的方向移动;林地-中覆盖草地-低覆盖草地-沙地/盐碱地转变的规律非常明显;中上游来水量减少和下游垦区的土地开发利用是导致土地退化和草场沙化的主要原因。     

珠江三角洲土地利用变化对生态系统服务价值的影响

以珠江三角洲1990、2000和2006年的遥感解译数据为基础,参照谢高地等对中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表,研究珠三角土地利用变化对生态系统服务价值的影响以及生态服务价值与土地利用结构的关系。结果表明:1990―2006年,珠三角耕地和林地大量减少,建设用地和水域快速增长,其它地类有所增加;研究区发生变化的土地占土地总面积的29.38%,耕地主要流向建设用地、水域和林地,建设用地的扩张主要来自耕地、林地和水域;由于水域生态价值系数相对较高,水域的增加抵消了由耕地、林地减少造成的生态服务总价值的下降,使得区域生态服务总价值略有减少;珠三角生态系统服务价值由1990年874.38亿元减至2006年的846.47亿元,变化率为3.19%;研究区内单位生态服务价值差异明显且逐渐扩大;单位生态服务价值与建设用地、林地、耕地所占比重明显相关,建设用地快速扩张,林地和耕地减少是导致生态服务价值减少的主要原因。     

辽西大黑山生态修复区土地利用格局变化及驱动力

生态修复区土地利用与覆盖变化是区域环境变化研究的重要内容,可为水土保持生态修复措施的调控及效益定量评价提供依据。以辽西大黑山生态修复区2000年、2005年和2010年的Landsat TM遥感影像为基础数据,基于Erdas Imagine遥感软件和ArcGIS技术平台,利用土地利用动态度、土地利用程度综合指数和转移矩阵等指标,对研究区土地利用格局的动态变化进行了定量分析,并探讨了其变化的驱动力因素。结果表明:1.10 a间,耕地保持面积最大,其次是林地和草地;耕地和未利用土地占总面积比例分别减少了28.43%和44.32%,林地、草地、城镇村及工矿交通、水域及水利设施用地占总面积比例分别增加了83.68%、10.75%、21.07%和162.74%。2.2000—2005年,林地的土地利用变化幅度最大,为12.42%,其次为未利用土地和草地;2005—2010年,水域及水利设施用地的土地利用变化幅度最大,为24.82%,其次是草地、未利用土地和耕地。3.研究区土地利用程度和开发强度处于中等偏上水平,2000—2005年土地利用处于发展期,2005—2010年土地利用处于调整期;土地利用类型的转入和转出主要发生在耕地、林地和草地之间。4.水土保持生态修复和退耕还林等生态建设项目的实施,可以较大程度地改变微地貌、减少地表坡度、提高植被盖度,在短时间使土地利用的空间分布发生较大变化,是其土地利用格局变化的主要驱动力因素。     

干旱区典型流域近30 a土地利用/覆被变化和景观破碎化分析——以玛纳斯河流域为例

 利用1976年、1989年、2005年三期遥感影像,运用GIS和FRAGSTATS景观分析软件对玛纳斯河流域近30 a的土地利用/覆被变化和景观破碎化进行了研究。结果表明：①玛纳斯河流域土地利用/覆被在过去30 a间发生了普遍的变化。耕地、建设用地不断增加,而草地、林地、水域、盐碱地不断减少。耕地主要是在草地上开垦出来的。②绿洲内部的耕地趋于集聚状态,破碎性降低,而绿洲边缘的耕地,破碎性增强。草地面积大减,破碎性增强,退化严重。沙地、水域破碎性也不断增强,林地、未利用土地的破碎化于1989年增强,2005年减缓。③驱动力分析表明,流域变化是自然和人类活动共同作用的结果,其中人口的快速增长、政策环境的变化和自然环境变化如干旱等是最主要的驱动因素。     

西北干旱区沙漠化土地生态修复技术及沙产业的适用范围北大核心CSCD

沙漠化是中国北方面临的严重环境问题,几十年的沙漠化防治积累了丰富的沙漠化土地修复和利用的经验和模式。随着生态文明建设尤其是绿色发展的深入推进,迫切需要集成以往的沙漠化土地生态修复技术和沙产业模式,并评估其在当前背景下的适用性。集成了沙漠化土地生态修复技术和沙产业等9种沙漠化土地修复和利用模式,并从气象条件、治理紧迫性、交通便利性、沙漠化程度等自然和人文因素两个方面制定适用性评价标准,以西北干旱区沙漠化土地和沙漠边缘带为研究区域,在遥感产品、气象观测、地面调查等多源数据的支持下,评估各个生态修复技术和沙产业模式在不同自然单元(自然沙地和退化型沙地)及行政县的适用范围,以期为沙漠化土地生态修复技术和沙产业的推广应用提供技术模式、评价标准及适用范围,将为决策者制定沙漠化土地修复和利用措施提供科学支持。     

近50年来松嫩平原西部土地利用变化及驱动力分析

在遥感和地理信息系统技术支持下,对松嫩平原西部土地利用方式、景观格局的动态变化进行定量研究。结果表明:过去近50年里,松嫩平原西部耕地净增加29.65×10⁴hm²,其中草地与湿地对耕地的增加贡献最大;草地减少70.29×10⁴ hm²,除部分草地转化为耕地外,退化为盐碱地、沙地也是草地大量减少的一个重要原因;松嫩平原西部现有沼泽湿地面积44.88×10⁴ hm²,近50年来减少62.54%。景观破碎化严重,不同土地利用类型间频繁转化,表明各种土地景观间存在不稳定因素,自然和人为因子在景观的转化中有不可忽略的作用,但人为因子的作用更显著。     

松嫩平原西部土地退化的遥感动态监测研究——以吉林省通榆县为例

以松嫩平原西部土地退化典型地区－吉林省通榆县为例，在RS和GIS集成技术支持下，利用不同时相的TM数据，采用线性光谱混合模型方法，选用植被、盐碱地、裸沙地、沼泽地、苇地作为最终光谱单元进行线性光谱分解，依据盐碱地和裸沙地加权和分量，将试点区的土地退化划分为未退化、轻度退化、中度退化和重度退化四个等级进行动态监测，并分析土地退化的数量、空间分布与动态过程。     

基于线性光谱混合模型(LSMM)的民勤绿洲荒漠化治理效果评价

民勤绿洲是干旱荒漠化的典型区域，生态系统脆弱，对该区域的荒漠化治理效果进行评价可以为其生态修复政策的制定和管理提供参考。采用线性光谱混合模型（LSMM），将Landsat影像中的土地覆盖信息进行有效分解，通过分解后光谱在直方图上的特征值，确定合适的阈值，对荒漠化土地进行分类，分析荒漠化土地类型的时空变化特征，对民勤绿洲1992—2017年荒漠化治理效果进行评价。结果表明：（1）1992—2005年民勤绿洲荒漠化加剧面积大于改善面积，两者相差175.47 km²，荒漠化加剧，治理效果不明显。（2）2005—2017年荒漠化改善面积大于加剧面积，两者相差174.18 km²，荒漠化改善，治理效果显著。（3）1992—2017年民勤绿洲荒漠化总体趋于改善，局部地区加剧。其中，坝区和泉山区的荒漠化改善面积大于加剧面积，两者分别相差47.63 km²和52.79 km²，荒漠化改善，治理效果显著；而湖区荒漠化加剧面积大于改善面积，两者相差36.83 km²，荒漠化加剧，治理效果不明显。     

生态政策驱动下的内蒙古自治区杭锦旗土地利用及生态系统服务价值变化

基于1989、2001、2013年的遥感影像解译数据,采用生态系统服务价值评估方法,对生态政策实施前(1989—2001年)及实施后(2001—2013年)的内蒙古自治区杭锦旗土地利用及生态系统服务价值变化进行了对比分析。结果表明:生态政策实施后杭锦旗林地面积变化量为12.84×10⁴ hm²,高于实施前的0.24×10⁴ hm²;沙地面积变化量为-7.20×10⁴ hm²,高于实施前的-0.27×10⁴ hm²。生态政策实施后土壤形成与保护功能的生态系统服务价值增加4.22亿元,高于实施前的0.20亿元;水源涵养功能的生态系统服务价值增加3.43亿元,高于实施前的2.19亿元;总生态系统服务价值增加23.82亿元,高于实施前的5.61亿元。通过实施生态政策,杭锦旗土地利用结构得以优化,生态系统服务价值得以提高,水土保持能力得以增强。但水域退化、耕地转换合理度较低等问题仍有待解决,论文对此也提出了相应的对策建议。     

基于土地利用变化情景的生态系统碳储量评估——以太行山淇河流域为例

区域土地利用变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,影响其碳源、碳汇效应,但以往结合时空尺度探讨流域未来土地利用变化对生态系统碳储量影响的研究尚不多见。以太行山淇河流域为例,分析2005-2015年土地利用变化,采用Markov-CLUE-S复合模型预测2025年自然增长、耕地保护及生态保护情景下的土地利用格局,并基于土地利用数据,运用InVEST模型的碳储量模块评估2005-2015年及未来不同情景下的生态系统碳储量。结果表明：① 2015年淇河流域生态系统碳储量和平均碳密度分别为3.16×10⁷ t和141.9 t/hm²,自2005年以来分别下降0.07×10⁷ t和2.89 t/hm²。② 2005-2015年碳密度在低海拔区域以减少为主,在高海拔区域增加区与减少区比例相当,淇河中下游地区建设用地的大肆扩张以及上游林地的退化是导致碳密度下降的主要原因。③ 2015-2025年自然增长情景下碳储量和碳密度下降仍较明显,主要是低海拔区域固碳能力的减弱;耕地保护情景减缓了碳储量和碳密度的下降幅度,主要是由于低海拔区固碳能力的增强;生态保护情景下,碳储量和碳密度显著增加,分别达到3.19×10⁷ t和143.26 t/hm²,主要发生在海拔高于1100 m的区域。生态保护情景能够增强固碳能力,但不能有效控制耕地面积的减小。因此,研究区土地利用规划可统筹考虑生态保护和耕地保护情景,既能增加碳汇,又能保障耕地质量和粮食安全。     

托木尔峰国家级自然保护区土地利用/覆被生态服务价值变化分析

参照中国陆地生态系统服务价值当量,结合研究区不同土地利用∕覆被类型的生物生产量,研究各土地利用/覆被类型的生态服务价值变化。结果表明：① 1989-2014年,冰川面积增长27.63%,草地增长35.69%,水体减少55.43%,荒地减少13.81%,林地减少9.87%;1989-2002年的区域综合动态度为0.72%,2002-2014年的为0.62%。② 保护区的生态服务价值为52.31×10⁸元/a,突出了保护区重要的生态地位。在保护区11项生态服务功能中,水文调节和水资源供给生态服务功能价值最高,食物和原料生产生态服务功能价值较低。③ 1989-2014年生态服务总价值量降低31.49%,其中冰川和草地的总价值量持续增长27.63%和35.70%,水体和荒地的持续减少55.43%和13.81%,林地的先减22.13%,后增15.75%。在价值构成比例上,1989年水体占主要地位,2014年冰川占主要地位。     

太行山淇河流域2000-2015年土壤侵蚀和水源供给变化研究

山地生态系统的土壤侵蚀和水源供给变化对评估区域生态环境质量有重要意义。基于2000-2015年四期土地利用数据,借助InVEST模型对淇河流域近16年间山地生态系统的土壤侵蚀和水源供给变化进行评估。结果表明：① 研究区主要土地利用类型为耕地、草地和林地,共占流域总面积的90%以上。近16年间淇河流域的耕地面积显著减少,草地和水域面积大幅增加,建设用地扩张明显。② 平均土壤侵蚀模数显著降低,2000年土壤侵蚀模数为154.27 t/（hm²·a）,2015年减少到32.09 t/（hm²·a）;强度侵蚀、极强侵蚀和剧烈侵蚀由9.03%、12.19%和25.96%分别减少到7.17%、6.36%和4.21%,微度侵蚀、轻度侵蚀和中度侵蚀由24.31%、16.96%和11.57%增加到41.89%、27.71%和12.68%;退耕还林、还草措施优化了土地利用格局,促进植被恢复,对治理土壤侵蚀起到了显著效果。③ 水源供给量整体呈现先增加后减少的趋势,2005年达到峰值（1.79亿m³）。相邻两期水源供给量增减变化不一,2000-2005年水源供给量增加的面积大于减少的面积,其水源供给的量值也呈增加趋势,水源供给能力整体增强;而2005-2010年、2010-2015年的水源供给能力随之减弱,其中,2010-2015年水源供给减少的较小;林地和草地面积的增加造成水源供给量降低,土壤水源涵养能力增强。土壤侵蚀和水源供给是山地生态脆弱性响应的重要指标,制定合理的水土保持措施对增强山区生态系统的服务能力具有重要意义。     

宁夏中部干旱带生态移民过程生态风险时空分异——以红寺堡区为例

生态移民过程具有规模性、集中性等特点,其对安置区土地利用产生最直接的变化,理论上具有显性或潜在的生态风险。以我国最大的生态扶贫移民集中区-宁夏红寺堡区为例,以1995年、2005年和2015年三期遥感数据为基础,综合运用景观格局指数、生态风险指数、空间分析法构建生态风险指数,利用ArcGIS空间分析功能对研究区生态风险的时空变化特征进行分析。结果表明：1995-2015年间安置区景观格局发生较大的变化,草地面积减少29 744.04 hm²,耕地、林地、水域以及建设用地面积分别增加了18 979.73、4 167.343 6、672.193 3、4 314.280 6 hm²,沙地和未利用地变化幅度较大,但其研究始末面积变化不大。研究区景观生态风险空间分布变化明显,且呈现出由集中连片式分布转向零散式的多核地域分布的变化格局,其中高度风险区主要分布在柳泉乡的东北角、小罗山西麓地区以及大河乡的中部和西南部,较高风险区在安置区北部地区以及大河乡的中西部地区分布较为广泛,较低和低度风险区则主要分布在罗山周边地区、柳泉乡的东南部、太阳山镇的西南部以及红寺堡镇的南部等地区。研究期间安置区高生态风险区面积大幅度减少,较高风险区和低度生态风险区面积不断增加,因此生态风险总体呈减弱趋势。安置区生态风险值呈现出显著的空间正相关关系,在空间上存在着空间集聚效应,说明安置区生态风险时空分布与人类活动、土地利用强度之间关系密切。     

塔里木河流域土地开发的生态响应研究

60 a来塔里木河流域耕地面积净增100×10⁴ hm²,在流域内部形成众多生态环境安全问题。通过选取水资源生态环境指数、社会生态环境指数和生态环境压力指数,运用ESDA空间分析方法和GWR模型对塔里木河流域35 a间土地开发与生态时空演变特征和空间响应关系进行研究,构建"土地开发-生态风险预警"模型,得出以下结论：1980-2015年克孜勒苏州和喀什地区生态等级正向转移比例较大,有84.86%的比例由较低等级（I）正向转移为低等级（Ⅱ）;和田地区的克里雅河流域,阿克苏北部区域以及塔里木河末端且末县等级退化严重,负向转移比例23.46%。和田、阿克苏、喀什地区每增加1.0×10⁴ hm²未利用地开垦规模,综合生态环境分值下降0.60到0.35,而克孜勒苏州则上升1.3~2.1;上游喀什与中游阿克苏两地区每1.0×10⁴ hm²生态退耕,每年将分别化解32.06×10⁴ t和15.60×10⁴ t化肥污染压力。阿克苏地区与巴音郭楞州土地开发生态风险达到环境资源承载力指数的75%以上,预警程度超过Ⅱ级,而克孜勒苏州土地开发处于生态安全范围。每1.0×10⁴ hm²未利用土地开发,全流域风险指数增长均值为0.003 4,下游巴音郭楞州在增加15×10⁴~20×10⁴ hm²耕地后,生态风险将逼近并超过环境预警界限,上游克孜勒苏州将在15 a之后进入中度警告阶段。     

2010-2015年中国土地利用变化的时空格局与新特征

土地利用/覆被变化是人类活动对地球表层及全球变化影响研究的重要内容。本文基于Landsat 8 OLI、GF-2等遥感图像和人机交互解译方法,获取的土地利用数据实现了中国2010-2015年土地利用变化遥感动态监测。应用土地利用动态度、年变化率等指标,从全国和分区角度揭示了2010-2015年中国土地利用变化的时空特征。结果表明：2010-2015年中国建设用地面积共增加24.6×10³ km²,耕地面积共减少4.9×10³ km²,林草用地面积共减少16.4×10³ km²。2010-2015年与2000-2010年相比,中国土地利用变化的区域空间格局基本一致,但分区变化呈现新的特征。东部建设用地持续扩张和耕地面积减少,变化速率有所下降;中部建设用地扩张和耕地面积减少速度增加;西部建设用地扩张明显加速,耕地面积增速进一步加快,林草面积减少速率增加;东北地区建设用地扩展持续缓慢,耕地面积稳中有升,水旱田转换突出,林草面积略有下降。从“十二五”期间国家实施的主体功能区布局来看,东部地区的土地利用变化特征与优化和重点开发区的国土空间格局管控要求基本吻合;中部和西部地区则面临对重点生态功能区和农产品主产区相关土地利用类型实现有效保护的严峻挑战,必须进一步加大对国土空间开发格局的有效管控。     

甘肃省荒漠化宏观监测研究

"甘肃省荒漠化宏观监测研究"是全国荒漠化监测的组成部分。文章依据联合国《荒漠化防治公约》中有关规定,结合《全国荒漠化监测技术方案》,首次划定了荒漠化气候类型区,确定了甘肃省荒漠化潜在发生范围;应用先进的"3S"技术与抽样理论相结合的调查方法,对荒漠化本底现状与演变动态进行了全面评价;首次查清了全省荒漠化(风蚀、水蚀、盐渍化)的有关翔实数据并进行了程度分级。结果表明:①甘肃省荒漠化潜在发生范围为2300万hm²,占省实际管辖面积的50.57%,荒漠化土地面积17784918.25 hm²,占荒漠化潜在发生范围的77.33%,占甘肃省实际管辖面积的43.73%。@荒漠化土地按程度划分:轻度荒漠化面积1777482.86 hm²;中度荒漠化面积5464505.98 hm²;重度荒漠化面积5862203.28 hm²;极重度荒漠化土地面积4680726.13 hm²。③荒漠化土地面积按气候区分:干旱区9919533.90 hm²;半干旱区6320399.25 hm²;亚湿润干旱区1544985. 10hm²。④荒漠化土地按类型划分:风蚀荒漠化14290986.25 hm²;水蚀荒漠化2806446.45 hm²;盐渍荒漠化687485.15 hm²。⑤甘肃省沙化土地总体呈蔓延趋势。本监测期沙化上地总面积为1113.4万hm²,占监测总面积200554.0 km²的 55.52%,较1994年增加了18491.32hm²,每年增加37898.26hm²,年递增率为0.34%。     

新疆荒漠化现状、成因及对策

新疆远离海洋、深居内陆、地形封闭、干旱缺水,沙漠戈壁包围绿洲,绿洲呈分散分割状。森林覆盖率1.68%,盆地中心分布着两大沙漠,生态环境脆弱。40多年来,新疆在改造沙质荒漠化、土壤盐渍化、水域治理、中低产田等荒漠化治理中,取得了重大成就,同时,人口也增长了2.9倍,人类活动使生态平衡失调。荒漠化土地总面积79.59×10⁴km²,其中沙质荒漠化面积52.05×10⁴km²;盐碱土总面积847.6×10⁴hm²,现有耕地中31.1%的面积受到盐碱危害;山区云杉林已减少2.3×10⁴hm²,落叶松减少2.4×10⁴hm²,平原林退化更为严重;80%的草场均有不同程度的退化,产草量下降35.4%~75.8%;湖泊较70年代减少一半,耕地土壤肥力下降。根据新疆荒漠化发生发展的特点与原因,总结防治经验,形成有效的防治方法、措施与体系,新疆的荒漠化是可以防治的。