渭河流域生境质量时空演变及其地形梯度效应与影响因素

生境质量是关乎人类福祉和区域可持续发展的重要基础,对保护生物多样性、提升生态系统服务功能以及构建区域生态安全格局具有重要意义。基于2000—2020年3期土地利用数据,综合应用InVEST模型、地形位指数、地理探测器及空间统计分析等方法,对渭河流域生境质量空间分布特征及其地形梯度效应与影响因素进行综合分析。结果表明：（1）2000—2020年渭河流域生境质量指数呈逐年增加态势,由0.607增长至0.624,增长幅度为2.463%,空间上呈现出两极化分布格局,低等和高等生境质量面积持续增加,而中等和良好生境质量面积有所下降。（2）渭河流域生境质量空间分布受地形因素影响较大,具有显著的地形梯度效应,低等生境质量在低地形梯度上分布广泛,分布指数最高,而高等生境质量在高地形梯度上占据主导优势。（3）土地利用类型是渭河流域生境质量空间分异的主要影响因素,且任意2个因子对生境质量空间分异的交互作用均大于单个驱动因子的作用,土地利用类型与降雨量、气温、海拔、归一化植被指数的交互决定力均大于0.6。研究结果可为渭河流域可持续发展以及生态保护与高质量发展提供科学的理论支撑与决策支持。     

人类活动及气候变化影响下伊犁河谷生境质量预测研究

生境质量是衡量生态系统服务功能及其健康程度的重要指标,准确预测生境质量的演变对于推动区域生态环境的高质量发展至关重要。耦合系统动力学-斑块生成土地利用模拟（SDPLUS）模型与生态系统服务和权衡的综合评估（InVEST）模型,预测了2035年不同气候情景下（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5）伊犁河谷土地利用/覆被格局变化,并评估了其生境质量时空演变特征。结果表明：（1）1980—2020年,伊犁河谷土地利用类型呈现“4增2减”的变化趋势。2035年4种气候情景下,伊犁河谷林草地面积降幅较大,建设用地扩张趋势较为明显,挤占了城郊优质耕地资源。（2）伊犁河谷生境质量等级与土地利用/覆被类型密切相关。生境高值及较高值区主要分布在地形崎岖的林草地覆被区,低值及较低值区主要分布在人类活动集聚区及南北天山未利用地覆被区。（3）1980—2020年,伊犁河谷生境质量呈现下降趋势。生境质量退化区主要分布在伊犁河-巩乃斯河流域以及特克斯河流域附近。（4）2035年4种气候情景下,伊犁河谷生境指数持续走低。生境指数均值排序为：SSP1-2.6>SSP2-4.5&...     

太行山淇河流域土地利用变化对生境的影响

山地作为陆地表面的特殊地域单元,地形起伏较大,生态系统较为脆弱,对全球变化信号有放大作用。因此,研究山地土地利用变化对生境质量的影响,对于权衡区域生态保护与发展及土地资源的可持续利用具有重要意义。本文基于InVEST模型,结合土地利用数据,并从地形起伏度视角,对太行山淇河流域2000-2015年生境质量进行研究。结果表明：①2000-2015年期间,淇河流域土地利用变化表现为耕地、林地面积逐渐减少,草地、建设用地面积逐渐增加。②流域整体生境质量较好,平均生境质量指数均超过0.7,且2015年有明显提升。③淇河流域的生境质量变化受地类变化影响较大。耕地、草地、建设用地由于受到过人为干扰的影响,其生境出现不同程度的退化;采伐、毁林开荒等行为导致林地的生境也开始缓慢退化,但由于林地的植被覆盖度较高,抗干扰能力较强,加上逐渐开始对其进行恢复,生境质量水平依然较高。④该流域生境质量在地形起伏度上的分布特征表现为平坦区和微起伏区以一般等级生境质量为主,小起伏区和中起伏区则以高度重要和极重要等级生境质量为主。     

半干旱区生态风险时空演变及其影响因素的地理探测——以宁夏盐池县为例

深入探究半干旱区景观格局变化规律,明确其生态风险时空演变特征与影响因素,对优化半干旱区景观格局、防范和治理生态风险、促进区域可持续高质量发展具有重要意义。以宁夏回族自治区盐池县为例,基于2000—2020年土地利用数据,通过景观格局指数构建生态风险模型,结合地统计分析和地理探测器模型,对其景观格局变化及生态风险时空演变与影响因素进行综合研究。结果表明：（1） 2000—2020年盐池县耕地和未利用地面积下降,其余地类均呈增加趋势,其中建设用地扩张速度最快,年均增长率为6.90%。（2） 2000—2020年盐池县景观斑块数、斑块密度、景观形状指数和香浓多样性指数上升,最大斑块指数和蔓延度指数下降,表明景观格局呈破碎化、复杂化和分散化的发展态势。（3） 2000—2020年盐池县生态风险指数由0.1465下降至0.1312,其中高、较高和中等风险区面积占比分别下降5.25%、24.21%和5.44%,而低和较低风险区面积占比分别增加14.11%和20.79%,空间上呈现出北高南低的分布格局。（4） 随着社会需求的日益增长和人类活动的加剧,自然因素对生态风险空间分异格局的影响逐渐弱化,而社会经济因素作用不断增强。     

2015—2020年中国土地利用变化遥感制图及时空特征分析

持续地开展国家尺度土地利用/覆盖变化遥感监测对于新时代国土空间规划和“美丽中国”蓝图绘制具有重要的科学价值。本文采用Landsat 8 OLI、GF-2等卫星遥感数据,融合遥感大数据云计算和专家知识辅助人机交互解译方法,研发了中国土地利用变化（2015—2020年）和2020年土地利用现状矢量数据（CLUD 2020）,建立了完整的30 a（20世纪80年代末—2020年）每隔5 a的30 m分辨率中国土地利用动态数据库。基于CLUD 2020数据,从全国和区域两个尺度揭示了2015—2020年中国土地利用变化的总体规律、区域分异和主要特征。研究表明：将遥感大数据云计算生成的30 m分辨率植被覆盖变化和地表类型变化检测信息融入到人机交互遥感解译方法,可有效地提高大范围土地利用变化遥感制图的效率和变化图斑辨识的准确性;精度评价表明,CLUD 2020一级类型制图的综合精度达95%。总体上,全国范围内国土空间开发强度与2010—2015年比较进入相对稳定状态。期间全国耕地面积仍保持减少态势,空间分异特征为耕地南减北增,东北松嫩平原及其与三江平原交界区大规模的旱地向水田转移,西北新疆南部开垦和北部退耕/撂荒并存;全国城乡建设用地持续增加,空间分异特征表现为由以往的沿海地区和超大、大城市集聚转向中西部地区的大中小城镇周边蔓延为主。全国范围的林草自然生态用地面积持续减少,但强度与2010—2015年比较有所下降;受气候变化的持续影响,青藏高原地区的河流湖泊等水域面积显著增加。以上土地利用变化格局与“十三五”期间国家高质量发展、生态文明建设宏观战略和气候变化的影响密切相关。     

黄河流域城市群扩张的时空格局演化及情景模拟——以呼包鄂榆城市群为例

黄河流域城镇扩张对区域景观格局影响显著,城市群人口聚集与增长引发了流域“人-地”矛盾和“空间冲突”等一系列生态环境问题。基于土地利用数据和FLUS模型对2025年和2035年呼包鄂榆城市群城镇化与土地利用时空演化特征进行多情景模拟预测。结果表明：① 1990—2018年呼包鄂榆城市群整体发展水平较低,建设用地面积经历了“平稳增加-缓慢增加-急剧增加”的变化过程,区域总体以草地为主,其占土地总面积的50%以上,其次是未利用土地和耕地,林地和建设用地次之。② 城市群扩张最剧烈地区在空间上主要发生在呼和浩特市、包头市等城市主城区,且扩张模式以外延式扩张为主,扩张来源主要是耕地、草地等生态用地。③ 三种情景模拟发现,2025年和2035年区域土地利用变化的空间结构和特征差异明显。自然发展情景下,城市扩张不受约束,高速增长占据了大量生态用地;加入生态约束条件很好的控制了对草地和林地的占用;经济发展情景下,城市扩张将进一步占据更多的未利用土地和耕地。本研究通过城市群扩张时空格局演化及情景模拟分析,尝试为区域规划、城市空间规划和区域生态空间保护提供多角度、多情景和可选择的政策决策参考。     

新疆南疆地区土地利用变化及其生态效应

基于GIS平台,以新疆各县市统计数据为基础,对南疆土地利用变化特征及其生态效应进行分析。分析得出:①近12 a间耕地、园地、林地、水域及建设用地面积增加,而草地和未利用土地面积减少。12 a间土地利用综合动态度为0.88%,园地、建设用地和耕地的年变化率较大;林地、草地、水域和未利用土地的较低。土地利用变化存在明显的区域差异,巴州除未利用土地以外,土地利用类型的变幅均大于全区相应土地利用类型的变幅,和田所有土地利用类型的变幅均小于全区的变幅。②绿洲耕地面积的扩展以牺牲自然荒漠植被为代价,致使绿洲生态问题日益突出,主要表现为植被退化、沙漠化、生境质量下降、土壤盐渍化和水质恶化等。     

近20 a新疆南部植被覆盖度时空特征及对气候因素的响应——以塔什库尔干塔吉克自治县为例

植被覆盖度是反映生态环境质量的评价指标,掌握植被覆盖度的变化有助于实现生态文明建设与区域农牧业规划及生态环境保护。基于2001—2020年归一化植被指数（Normalization difference vegetation index,NDVI）,以耕地、林地、草地植被类型为研究对象,采用混合像元二分模型计算植被覆盖度,应用空间稳定性分析、Sen+Mann-Kendall空间趋势分析、线性回归等方法,分析塔什库尔干塔吉克自治县植被覆盖度的时空特征;同时,结合气温、降水量数据,利用Spearman相关分析、GIS空间分析等方法,分析气候因素对植被覆盖度的影响。结果表明：（1） 近20 a植被覆盖度以中植被覆盖区为主,植被覆盖度减小了4.79%。（2） 植被覆盖度的空间稳定性波动较小,以波动变化（37.3%）、中等波动变化（32.7%）为主;植被覆盖度呈显著减少和不显著减少面积分别占总面积的3.8%、54.5%。（3） 耕地、林地、草地植被状况均呈现不同程度的轻微退化,在植被覆盖度上分别减少了4.57%、6.32%、4.24%,在空间稳定性上,不显著减少分别为51.28%、54.48%、52.29%。（4） 2001—2020年耕地比林地、草地空间稳定性和退化程度更为稳定和缓慢,林地退化比耕地、草地严重。研究区植被覆盖度变化较小,呈微弱下降趋势,人类活动是影响植被生长的主要因素。     

大理市土地利用变化及其驱动力分析

利用大理市1995年和2000年两期TM影像解译土地利用数据,在GIS分析工具支持下,对土地利用变化和驱动因素进行分析,得出以下结论：（1）1995年到2000年这5年期间,土地利用变化总体呈现出林地和草地减少、耕地和建筑用地增加的趋势,水域面积变化不明显;（2）土地利用年变化率为0．5％,其中以建设用地面积的年变化率最大为5．84％,耕地和林地的年变化率分别为1．85％和-1．41％,而草地和水域年变化率较小,分别为-0．7％和0．01％;（3）土地利用类型转化主要呈现出林地和草地转化为耕地,耕地和草地转化为建筑用地,林地和草地相互转化的特点;（4）土地利用结构变化不明显,总体上表现出林地占优势,耕地、草地、水域相当的结构特征;（5）自然条件对土地利用结构具有重要的控制作用,而人口增长,政府行为决策和经济的发展直接影响土地利用的变化。     

黑河中游土地利用/覆被变化及其对碳储量影响的预测

准确预测未来土地利用/覆盖变化及其对区域碳储量的影响对土地利用决策和气候变化研究具有重要意义。以黑河中游流域为研究对象，基于2000年和2012年两期土地利用解译数据，运用CA-Markov模型，并依据《IPCC 2006指南》提供的清单方法，在对研究区2024年土地利用变化特征进行预测分析的基础上评估了2000—2024年黑河中游土地利用/覆被变化对碳储量的影响。结果表明：2000—2012年，研究区耕地、建设用地、林地和草地面积呈增加趋势，未利用土地和水域面积呈减少趋势，土地利用/覆被变化导致碳储量增加3.22×10⁶ t；预测2024年黑河中游土地利用变化同2012年相比，耕地、建设用地、林地占研究区比例分别增加3.18%、0.84%和0.77%，未利用土地、草地和水域占研究区比例分别减少3.32%、1.13%和0.33%；2012—2024年土地利用/覆被变化导致碳储量增加7.55×10⁶ t，各土地利用类型变化导致碳储量变化更加明显，其中林地和耕地增加是碳储量增加的主要原因，建设用地增加是碳储量减少的主要原因。总体来看，2012—2024年耕地、建设用地、林地将继续呈增加趋势，未利用土地和水体将继续呈减少趋势；2012—2024年较2000—2012年土地利用变化导致碳储量增加4.33×10⁶ t，固碳能力表现出较明显的提高。     

黄河流域生境质量时空演变及其影响因素

黄河流域是中国重要的生态区域,探究该流域生物多样性时空变化特征对区域生态保护修复具有重要意义。运用InVEST模型评估黄河流域2000—2018年生境质量并结合空间自相关模型探究其时空变化及分布特征,利用地理探测器单因子探测和交互探测方法分析生境质量空间分异特征的驱动因子。结果表明：2000—2018年,黄河流域平均生境质量指数为0.631,整体呈现小幅下降趋势,下降幅度为0.16%,在空间上表现出西高东低的分布特征;黄河流域生境质量在空间上表现高度正相关特征,表现为生境质量相似值在空间上集聚,生境质量低值区域集中在黄河流域下游、关中平原以及汾河谷地区,生境质量高值区域集中在黄河上游青藏高原地区;土地利用/覆被是生境质量空间分异最重要的驱动因子,q值为0.5560,而且任何两种驱动因子对生境质量空间分异的交互作用都要大于单个驱动因子的作用,土地利用/覆被与气温、海拔、降雨量、坡度以及NDVI的交互因子均大于0.5。     

黑河流域植物物种多样性对土地利用变化的响应北大核心CSCD

黑河流域土地利用变化严重影响植物物种多样性。为了解自然、社会经济因素对黑河流域土地利用变化影响下植物物种多样性的变化趋势,本研究使用Dyna-CLUE模型,预测2050年土地利用变化,揭示多因素影响下黑河流域土地利用变化,及土地利用变化与草本、灌木物种多样性间的关系。结果表明:降水、GDP、与自然村距离等因子共同驱动土地利用变化,2050年林地、草地和水域面积的增加和未利用地面积的减小,提高了灌木、草本植物的多样性,并使之均匀度更高,种间优势度减小。耕地面积的扩张和耕地集约化导致植物分布不均、多样性减少。将模拟结果和植物物种多样性发展趋势相结合能够对未来的土地利用规划、政策及生态保护决策提供依据。应针对不同区域土地利用变化情况,制定相应的生物多样性和生态环境保护政策,促进黑河流域生态环境的恢复并支持流域可持续发展。     

北部湾钦江流域土地利用变化与生态服务价值时空异质性

文章基于2000和2012年的土地利用数据,采用土地利用转移流网络和GIS密度制图法定量分析研究区土地系统时空动态变化及其空间集聚效应,并在此基础上应用地统计学方法对研究区土地利用生态服务价值进行时空异质性分析。结果显示：1）流域建设用地、水域和园地呈增加趋势,而耕地、林地和草地则呈现减少趋势;2）流域整体土地系统共存在30种土地利用转移流网络关系,上游27种,中游26种,下游17种,耕地、建设用地、草地与林地之间的网络转移关系决定了北部湾钦江流域土地系统土地利用变化的主体方向;3）通过选用不同的变异函数模型对钦江流域生态服务价值空间结构分析可知,2000年流域生态服务价值的最佳拟合模型应为指数模型,而2012年则为球状模型;4）流域整体生态服务价值总量由2000年的802 077.44万元减到2012年的787 794.14万元,减少了14 283.29万元。中游的生态服务价值最高,上游的生态服务价值次之,下游的生态服务价值最小。     

Land use legacies of the Ohio River Basin: Using a spatially explicit land use change model to assess past and future impacts on aquatic resources

Land uses and their legacies are a major driver of human impacts on the environment. Decision makers have recognized that the legacies of land-use activities continue to influence ecosystems, particularly aquatic ones, for decades or centuries. The main objectives of this paper are to develop land use legacy maps to (1) assess historical and future (predicted) shifts in dominant land use classes (urban, agriculture, forest) in the Ohio River Basin (ORB), and (2) determine the past and future location of catchments in the ORB exceeding critical land use thresholds (10% and 38% urban and agricultural use of catchment respectively) for water quality and other aquatic resources. Our land use legacy simulations show that approximately 80% of the ORB has remained as agriculture (∼37%), forest (∼34%), urban (∼7%) and other classes (∼2%) from 1930 to 1990. Within the remainder of landscape, agriculture to forest (∼16%) and agriculture to urban (∼1.5%) transitions were the most common land use changes between 1930 and 1990. Our forecast model shows that approximately 94% of the ORB will remain as forest (∼47.46%), agriculture (∼35.77%), urban (∼8.84%) and other classes (∼2.07%) between 2000 and 2050. 1.44% and 1.37% of the ORB is predicted to transition from forest to urban and agriculture to urban between 2000 and 2050, respectively. Our results also demonstrate that 13% and 74% of the catchments in the ORB already exceeded critical urban and agricultural land use thresholds in 1930, respectively. We predict that 37% of catchments in the ORB will have exceeded critical urban land use thresholds by 2050, whereas the proportion of catchments to exceed critical agricultural use will decrease to 45%.     

基于土地利用变化的甘肃省黄河流域生态系统服务价值研究北大核心CSCD

为探究1995—2020年甘肃省黄河流域基于土地利用的生态系统服务价值时空变化,选取甘肃省黄河流域1995、2000、2005、2010、2015、2020年6期土地利用数据,分别利用土地利用动态度、土地利用程度指数和土地利用转移矩阵分析了研究区土地利用时空变化特征;通过对单个生态系统服务价值当量的经济价值进行修正,计算分析了研究区6个不同时期的生态系统服务价值,进而探讨了研究区土地利用程度对生态系统服务价值的影响。结果表明:(1)1995—2020年,研究区耕地和未利用地面积总体减小,林地、草地、水域和建设用地面积总体增加,变化最大的是建设用地;(2)1995—2020年,研究区草地的土地利用程度最高,其他地类转为草地的面积最大;(3)1995—2020年,研究区生态系统服务价值总体呈增加趋势,共增加5.104亿元;(4)从2020年土地利用类型来看,草地的生态系统服务价值最大,达255.016亿元;从2020年生态系统服务类型来看,保持土壤生态服务价值最大,达87.94亿元;从生态敏感性指数来看,研究区生态系统服务价值敏感性指数均<1,研究结果可信;从生态系统服务加之分级来看,中级比重较大,面积占比为82.07%;(5)研究区土地利用程度与生态系统服务价值呈显著负相关,相关系数为0.912。     

基于InVEST模型的1980–2100年长江中下游地区动植物生境质量时空变化研究

20世纪80年代以来,人类活动加速了长江流域的土地利用变化,这对当地动植物的生境质量造成了影响,在中国生态文明建设和长江经济带发展战略不断推进的大背景下,对长江中下游地区的生境质量变化开展长时间多时段的研究具有重要的现实意义。本研究以长江中下游地区7省的土地利用覆盖数据(1980–2018年)与未来土地利用模型模拟出未来四种情景(A1B,A2,B1,B2)下的土地利用覆盖数据(2050年,2100年)为基础,借助环境服务与权衡综合评估(In VEST)模型评估了长江中下游地区的生境质量时空变化。结果表明:(1)2000–2015年,研究区的坡度(R=0.502,P <0.01)和海拔(R=0.003,P <0.05)、人口密度(R=0.299,P <0.01)、NDVI(R=0.366,P <0.01)与生境质量显著相关;(2)从1980年到2018年,研究区总面积61.93%的土地生境质量下降,38.07%的土地生境质量上升;在A2情景(人口密度大,环境技术投入少,传统能源成本高)和B2情景(中等人口密度,中等绿色技术,区域政府间缺乏合作)下,研究区的生境质量将下降;(3)长江下游的生境质量恶化程度高于中游,研究区北部的生境质量恶化程度低于南部。整体上,积极的环境保护政策是有效的,但并未根本上遏制生境质量的整体退化趋势。区域发展应加大环境保护力度,控制人口增长,鼓励绿色技术创新,在处理生态问题时,要注重省际合作。本研究可为区域野生动植物保护规划和国际上的类似流域研究提供科学参考。     

耦合土地利用格局与过程变化的生态干扰评价——以长三角地区为例

基于长三角地区2000年、2010年和2018年土地利用数据,分析该地区农用地、建设用地和生态用地时空变化特征,耦合生态斑块空间格局变化、生境面积增减和生态破碎化过程,提出生态干扰格局指数和生态干扰过程指数,定量评价土地利用变化过程中的生态干扰。结果表明：① 2000—2018年,建设用地快速扩张占用了大量农用地及生态用地,土地利用强度呈现先增后减的趋势;② 生态干扰格局指数和生态干扰过程指数时空差异明显,经济发展和城镇化水平较高的地区更易出现生态负干扰,且干扰程度趋于增加;③ 尽管部分区域生态用地净面积有所增加,但其实际受到的生态干扰过程并未减轻,甚至呈现负向化发展趋势。研究有助于深入理解生态用地变化过程中蕴含的生境数量、质量和空间关系,能够为快速城镇化地区生态文明建设和治理提供决策依据。     

黄河流域NDVI/土地利用对蒸散发时空变化的影响

基于蒸散发(ET)、归一化植被指数(NDVI)及土地利用数据利用M-K检验、Sen趋势分析等方法,研究2001-2015年黄河流域ET时空分布及不同植被覆盖/土地利用下的ET变化规律。结果表明:(1)黄河流域年均ET呈东南高西北低的空间分布格局,与植被覆盖和土地利用的关系具有较好的一致性;(2)黄河流域ET、NDVI均呈现波动式增长状态,土地利用除草地外其他类型面积均有增加,上中下游的变化具有明显差异;(3)流域大部分地区ET与植被呈正相关关系,植被变化是影响ET的主要因素之一;(4)黄河流域土地利用类型对ET的响应时空差异比较明显。     

Impact of Land Use Changes on Habitat Quality in Altay Region

Altay region is located in the northern part of Xinjiang, and has complex and diverse internal geomorphic types, undulating terrain and a fragile ecosystem. Studying the impact of land use changes on habitat quality is of great significance to regional ecological protection and development, rational planning and utilization, and ensuring the sustainable development of the ecological environment. Based on the InVEST model, combined with land use panel data and topographic relief data of the Altay region, this paper studied the habitat quality from 1995 to 2018. The results show that cultivated land, water area and construction land increased gradually from 1995 to 2018, while grassland and unused land decreased. Forestland remained stable in the first five periods, but increased significantly in 2018. During 1995-2018, all land use types were transferred, mainly between cultivated land, forestland, grassland and unused land in the flat and slightly undulating areas. Poor habitat quality was dominant during 1995-2018. Habitat quality decreased significantly in 2015, which was related to the rapid expansion of cultivated and construction land as threat sources, as well as the decrease of forest and grassland as sensitive factors. However, habitat quality improved significantly in 2018, because a large amount of cultivated land and unused land were converted into forest land and grassland with high habitat suitability. Land use type has an important influence on habitat quality. The distribution characteristics of habitat quality for topographic relief types from good to bad were: large undulating area>medium undulating area>small undulating area>flat area>slightly undulating area. The findings of this study are of great significance for coordinating social, economic, and ecological development in this region and in similar areas.