黑河流域土地利用变化对地下水资源的影响

土地利用与覆被变化对区域水文过程具有深刻影响。利用1960s以来的三期遥感数据和1980年以来的地下水长期观测数据, 从地下水补给和排泄系统两方面, 分析了近30年来甘肃省黑河流域中游地区土地利用与覆被变化对地下水系统的影响, 结果表明：以1985年为界, 随土地利用与覆被变化强度不同, 前后15年土地利用变化对地下水系统补给的影响分别达到2.602亿m³/a和0.218亿m³/a, 对排泄系统的影响分别为2.035亿m³/a和4.91亿m³/a, 在保持区域人工开采量不超过3.0亿m³/a的合理幅度下, 土地利用变化对区域地下水资源变化起着决定作用;在区域土地利用与覆被变化和近10年来人类较大规模开采影响下, 甘肃省张掖盆地地下水资源变化出现了显著的区域差异性。认识土地利用变化对流域地下水系统的作用与区域地下水资源的时空变化特征, 对流域水土资源合理利用规划与管理有重要意义。     

大凌河流域土地利用/覆被变化及其对气候变化的响应研究

基于Landsat遥感影像提取大凌河流域1986~2014年7期土地利用/覆被变化信息,并结合1986~2014年流域气候变化情况,发现大凌河流域土地利用变化对流域气候变化具有负面影响。研究表明：① 近30 a大凌河流域土地利用/覆被变化情况表现为：建设用地和农林用地的大幅度扩张,面积分别增加了322.30 km²和1 504.94 km²,并伴随着水域和旱地及其他未利用地面积的显著减少,面积分别减少了102.42 km²和1 724.61 km²;② 大凌河流域近30 a来土地利用变化导致流域平均年降水量、平均相对湿度及平均风速小幅度下降,分别减少了14.94 mm、0.2%和0.04 m/s,平均气温缓慢上升,增长了0.1℃;③ 退耕还林还草及成立凌河保护区等工作能提高流域植被覆盖面积、使流域水域面积得以回升,从而可以缓解城市热岛效应带来的温度升高,提高流域生态环境质量。     

1990-2010年中国土地覆被变化引起反照率改变的辐射强迫

土地覆被变化通过改变地表反照率而影响地表辐射收支与能量平衡,从而对区域和全球气候产生影响。本文利用高时空分辨率遥感数据分析1990-2010 年中国土地覆被变化改变地表反照率的时空驱动机制,并计算全国50 个生态区地表反照率变化导致的年际尺度辐射强迫,揭示土地覆被变化在生态区尺度上影响气候变化的生物地球物理机制。结果表明:1990-2010 年全国土地覆被变化以耕地开垦、草地沙化、城市化等人类土地利用活动导致的土地覆被变化最为明显,全国草地与林地面积分别减少了0.60%和0.11%;建设用地和耕地面积分别增加了0.60%和0.19%。全国土地覆被变化通过改变地表反照率引起的平均辐射强迫为0.062 W/m²,表现为增温的气候效应,但在生态区尺度辐射强迫空间差异很大。京津唐城镇与农城郊农业生态区主要土地覆被变化为耕地转为建设用地,引起地表反照率降低了0.00456,产生0.863 W/m²的辐射强迫,表现为增温的气候效应;而三江平原温带湿润农业与湿地生态区主要的土地覆被变化为林草地转为耕地,引起地表反照率升高了0.00152,产生-0.184 W/m²的辐射强迫,表现为降温的气候效应。     

1980-2010年安徽省土壤有机碳密度及储量时空变化分析

利用安徽省第二次土壤普查资料和2010-2011年土壤调查数据,运用GIS技术,研究1980-2010年安徽省表层（0~20 cm）和1 m土体中土壤有机碳（SOC）密度和储量的时空变化,并探讨土地利用变化对SOC储量变化的影响。研究表明：① 1980-2010年安徽省表层和1 m土体中SOC密度平均减少0.37 kg/m²和1.63 kg/m²,但耕地的SOC密度增加。② 1980-2010年,全省SOC密度空间变化呈现北增南减的趋势,且增加幅度由北向南依次减小。表层和1 m土体的SOC密度增加的面积为56.97%和58.21%。③ 1980-2010年,全省表层SOC储量减少34.23×10⁹ kg,1 m土体中SOC储量减少197.26×10⁹ kg。淮北平原、江淮丘陵岗地和沿江平原的SOC储量增加,皖西大别山区和皖南丘陵山区减少。④ 非耕地转换为耕地,比保持用地类型不变或变为其他非耕地类型,SOC密度和储量减少较慢。耕地类型内部转换（水田和旱地间转换）比保持类型不变的SOC密度和储量增加较多。研究成果为区域土壤固碳潜力、土壤肥力变化等研究提供科学依据。     

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。     

塔里木河中上游土地利用变化的径流响应

为了定量分析塔里木河中上游土地利用变化对径流的影响程度,基于塔里木河流域1980-2015年土地利用数据及相关水文系列资料,利用MIKE SHE分布式水文模型客观模拟评价了流域中上游土地利用变化下的水文响应过程。结果表明：MIKE SHE模型可以较好的模拟塔里木河流域中上游的日流量过程,在研究区具有良好的适用性;1980-2015年间流域土地利用变化导致流域地表日径流量减少了4.2 m³·s^-1。通过仿真模拟分析草地、林地、耕地三种土地利用情景,得到日均流量分别为147.56 m³·s^-1、141.80 m³·s^-1,144.72 m³·s^-1由此可见,该流域径流对不同土地利用类型的响应差异较大,产流量的总体趋势为草地>耕地>林地。研究成果对于流域土地利用格局的合理规划及极端水文事件的控制具有重要意义。     

1910-2010 年沈阳城市土地利用空间结构演变特征

为研究沈阳市100 年来土地利用空间结构的演变特征和规律, 以多时相、多来源的历史数据为基础, 将1910-2010 年期间按特殊历史时期划分为5 个研究阶段, 利用单一土地利用类型动态度、土地利用类型转移矩阵和空间分析方法, 分析100 年来沈阳城市各土地利用类型的数量、结构、相互转移和空间分布特征, 结果表明:100 年间居住用地增加了118.81 km²、工商业用地增加了148.21 km²、交通运输用地增加了130.97 km², 数量呈明显上升趋势, 而公用事业、绿地和其他用地总体上升比较平缓;不同时期土地利用结构有明显差异, 而居住用地一直占主导地位平均占32.36%, 建国后比例有所下降, 工商业用地比例明显上升平均占为25.17%;另外, 各土地利用类型之间的相互转化情况分为转移、转入和不变3 部分, 其中, 非建设用地向各类型用地的转入比例最大, 单一土地利用类型用地自身不变部分比例最大, 而向居住用地和交通运输用地的转移量最大。随时间的推移居住用地在城市的中心区域比例逐渐降低, 在城市的次中心比例呈先升高后降低的趋势;工商业用地在从内向外的比例逐渐增加, 外部比例最高。公用事业用地在空间上逐渐向外衰减, 城市中心公用事业用地比例较大。     

巴西土地利用/覆盖变化时空格局及驱动因素

土地利用/覆盖变化(LUCC)是全球变化研究的热点问题之一。本文采用人机交互方法基于2005 年基准年的Landsat TM/ETM遥感影像修正欧空局GlobalCover 2005 年土地利用数据,进而采用逆时相目视解译法从1980年基准年的Landsat MSS/TM遥感影像数据提取1980-2005 年土地利用/覆盖变化信息,分析其变化的时空格局及驱动因素。结果表明:1980-2005年的25年间,巴西土地利用/覆盖变化面积达79.43万km²,占土地总面积的9.33%。其中,单纯耕地像元面积增加了20.18 万km²;耕地/自然植被镶嵌混合像元区面积增加了10.70 万km²;林地面积减少了53.12 万km²;灌丛与草地净增加21.10 万km²;水体面积增加0.46 万km²;城乡建设用地面积增加7573.87 km²。由此导致热带和亚热带湿润阔叶林生态地理区、热带和亚热带干旱阔叶林生态地理区、热带及亚热带草原生态地理区、草原和沼泽湿地生态地理区、沙漠和旱生植物生态地理区以及红树林生态地理区内分别呈现不同的土地利用/覆盖变化特征。近25 年间,地形地貌、气候、植被等自然地理条件深刻影响着土地利用的宏观格局,而土地利用政策调控、经济及对外贸易发展、人口增加及空间迁移、道路修建等是导致巴西土地利用变化的主要原因。     

疏勒河下游生态保护研究

通过对河西地区疏勒河下游的生态环境的恶化,终端湖泊的后退,湿地萎缩,生物多样性减少,土壤盐渍化及土地沙漠化扩展的主要原因的调查分析研究,提出了生态环境保护的关键问题,并对最低水资源需求量及未来水资源保证状况进行了预测。研究结果表明,为保护和维系现存林地、草地、湿地、湖泊等生态环境不继续恶化,约需水2.92亿m³,其中安西1.5217亿m³,敦煌1.4306亿m³。但昌马水库只能提供2.4058亿m³的生态用水,还缺0.52亿m³,需通过流域实施农业节水和全面建立节水型社会解决。     

长江源区五道梁的土壤热状况研究

活动层土壤热状况是寒区陆面物理过程研究的重要内容之一。利用五道梁能量收支观测站1993年9月～2000年12月份实测辐射及土壤热通量资料结合五道梁气象站1961-2010时段的气象资料分析了近50 a来该地区活动层土壤的热状况。结果表明：五道梁地区土壤热通量有显著的年际、年代际变化;20世纪60～80年代,土壤热通量小于0.0 W/m²,活动层土壤以放热为主,自90年代以来,土壤热通量大于0.0 W/m²,活动层土壤以吸热为主。过去50 a中该地土壤热通量呈现增大趋势,平均每10 a土壤热通量增大0.31 W/m²。土壤热通量随净辐射的增大而增大。土壤热平衡系数的变化特点与土壤热通量的变化特点一致。60～80年代,活动层土壤热平衡系数<1,该地区冻土相对比较稳定,而自90年代以来此间土壤热平衡系数<1,表明该地多年冻土呈现出退化迹象。活动层土壤热平衡系数可表示为气温、地表温度及水汽压的函数。     

基于InVEST模型的陕北黄土高原水源涵养功能时空变化

以陕北黄土高原为研究区,基于InVEST水源涵养功能评价模块,定量评价退耕还林还草工程背景下土地利用/覆被变化对研究区水源涵养的影响,在此基础上开展水源涵养空间分区。结果表明：① 2000-2010年,陕北黄土高原草地、灌丛和林地的面积分别增加了3204 km²、285.3 km²和122.7 km²,城镇面积增加了450.4 km²;农田、荒漠、湿地的面积分别面积减少了3984.5 km²、72.7 km²和5.2 km²。② 2000-2010年,陕北黄土高原水源涵养量整体以减少为主,中部减少最为显著,减少量在25 m³/hm²~40 m³/hm²,局部区域在40 m³/hm²以上;其他大部分区域均有0~25 m³/hm²不等的减少。③ 陕北黄土高原水源涵养功能高度重要区和极重要区的总面积为32255.1 km²,所占比例为40.5%。④ 通过陕北黄土高原水源涵养功能评价和重要性分区为生态系统的科学管理提供参考。     

基于“三生空间”的土地利用转型与生态环境效应——以长江三角洲核心区为例

以长江三角洲核心区为例,利用1990、2000、2010年3期遥感影像解译获取土地利用变化数据,按照“生产-生态-生活”土地利用主导功能分类,通过土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、土地利用转型的生态贡献率等方法,定量分析长江三角洲地区土地利用转型、时空格局特征与生态环境效应。结果表明：① 1990~2010年,长三角地区基于“三生用地”的土地利用转型表现为生产用地减少,生态用地稳定,及生活用地快速增加。② 长三角地区生态环境质量指数从1990年的0.470持续降至2010年的0.444,整体质量有所恶化,较高质量区和高质量区面积与比重保持稳定。③ 1990~2010年,长三角地区同时存在生态改善和恶化的两种趋势,生态环境改善小于环境恶化的趋势。城镇和农村生活用地、工矿生产用地对农业生产用地的挤占则是导致生态环境质量恶化的重要原因。     

榆林市农业景观格局变化研究

根据1986年和2000年两期TM影像资料和其他辅助资料, 运用人机交互解译方法以及地理信息系统的空间分析和数理统计功能, 分析了榆林市农业景观格局变化, 包括土地利用数量变化、变化速度和区域差异等特征, 以及各景观类型之间的转化情况, 并对景观格局变化进行了定量分析。结果表明: 14a间, 榆林市未利用地减少1305.56km², 其中主要是沙地减少; 耕地、林地、草地分别增加567.11km²、99.6km²和616.79km²; 未利用地和建设用地的变化率最大, 分别为-22.11%和18.18%; 土地利用变化存在明显的区域差异; 各类型间的转化突出表现为未利用地向草地转化, 草地向林地和耕地转化。榆林市近十几年景观类型发生了明显转换, 土地整治取得显著成绩。     

秦巴山区地表太阳辐射的时空动态及农业气候区划研究

运用GIS空间分析，研究了秦巴山区1960—2015年地表太阳辐射的时空动态。结果表明：① 秦巴山区地表太阳辐射量年平均值为4 482.77 MJ/m²，呈现由南向东北、西北递增的态势；年际变异系数为8.85%，呈现由西南向东北递减的态势。② 地表太阳辐射量年际变化呈明显下降趋势，年平均递减率为?10.17 MJ/m²，1970—1992年下降尤为明显；空间上呈现西北局部不显著的微增和东部普遍显著性的减少。③ 年内地表太阳辐射量呈单峰型，最大值在7月，最小值在12月，空间上由南向西北、东北递增；7月年递减率为?0.49 MJ/m²，以西南剑阁县、北川县和东南保康县递减明显；12月年递减率为?0.715 MJ/m²，以汉滨区递减最快；④ 结合降水量和≥10℃积温，将秦巴山区分为5个农业气候区。秦巴山区地表太阳辐射量呈“北高南低的纬向变化，高纬东西分异”，年内递减区表现为“夏季纬向变化，冬季涡旋状”的空间差异。因此，区域内部地表太阳辐射量空间差异大，利用光能资源助力农业扶贫，应体现区域差异。     

集约化农区土地利用变化对土壤养分的影响——以河北省曲周县为例

以河北省曲周县为集约化农区的分析样区,通过对1980年、1999年土地利用类型变化和2期不同用地类型的土壤养分变化进行分析。结果表明：曲周县1980~1999年之间的土地利用类型以水浇地、旱地、菜地、园地、林地等农业用地类型为主,1980年农业用地类型占土地总面积的77.47%,1999年的农业利用类型占土地总面积的77.43%;但是土地利用类型也存在着转化,转化的顺序为荒草地向旱地、水浇地、菜地方向转化,旱地向水浇地、菜地方向转化;1980年土壤养分含量在不同用地类型间的变化顺序为水浇地>旱地>荒草地,差异幅度在2%～18%之间,1999年土壤养分含量在不同用地类型间的变化顺序为菜地>水浇地>旱地,差异幅度在18%～690%之间;2期对比分析表明,土壤养分含量除速效钾外不仅在相同用地类型之间增加幅度大,而且在转化后地用地类型之间也存在明显差异;土壤有机质、全氮、速效磷含量在不同土地利用类型中的变化顺序为菜地>水浇地>旱地>荒草地,速效钾含量变化的顺序为旱地>荒草地>菜地>水浇地。     

江汉平原土地利用的时空变化及其驱动因素分析

采用遥感、GIS一体化技术,利用1989～1990、1995～1996和1999～2000年获取的三期陆地资源卫星图像,对江汉平原土地利用10年变化和以1995～1996年为界的前后两个5年变化的时空特征进行了分析,并探讨了变化的驱动因素。结果表明,该区的土地利用在不同的时间及空间尺度上有明显不同的特点。10年间,耕地减少近5万hm²,其中,前5年的减少量占多数,达6783%。各类建设用地总计增加了156万hm²,其中,前5年的增加量是后5年的2倍。水域面积在10年间增加了达到354万hm²,后5年的增幅不到前期的1/2。土地利用变化最快的区域均处于工业经济较发达、城市化较快的地区如武汉、仙桃,变化最慢的区域在监利、松滋、天门等地。政策、社会经济与科技因素对土地利用随时间尺度的变化有决定性的影响。     

榆林地区土地利用/覆被变化区域特征及其驱动机制分析

利用榆林地区1986、1995年土地利用现状图,在地理信息系统支持下建立土地利用变化转移矩阵,结合多年社会统计资料分析榆林地区10多年来的土地利用动态变化特征。研究结果表明：土地利用类型变化幅度大、流转方向较为集中,具体表现为农田总面积下降、耕地质量局部改善,林草覆盖面积增长、其它用地类型面积减少;从区域角度分析,南部黄土丘陵沟壑区耕地面积减少、成熟林地面积增加幅度大与西北部风沙区耕地面积轻微增加、天然草地优势地位增强形成鲜明对比,这种区域特征符合“因地制宜”规律,与“退耕还林还草”政策导向吻合。全区总人口及其区域分布、农民年均收入和农业人口比重为该区土地利用／覆被变化的主要驱动力,同时人们的环境保护意识和相应的土地政策也对该区土地利用／覆被变化产生较大影响。     

1980年以来太湖流域湿地变化及其影响因素分析

明确湿地变化特征及其影响因素是开展湿地管理与保护工作的重要前提。利用1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年和2020年太湖流域的土地利用数据,采用土地利用转移模型、景观指数和地理探测器等方法,研究了太湖流域湿地的时空变化特征及其影响因素。研究结果表明,1980年至2020年期间8个时期,随着时间的推移,太湖流域的湿地面积不断减少,湿地面积共减少了6 328.17 km²,其中,水田、滩涂和滩地面积呈减少趋势,河渠和水库坑塘面积呈增加趋势,湖泊面积相对稳定;太湖流域最主要的土地利用变化是大面积水田转变为建设用地,有6 383.90 km²湿地转变为建设用地,其中,有6 230.35 km²水田转变为建设用地;湿地景观形状趋于复杂,景观连通性逐渐降低,各景观类型所占比例趋于均衡化,景观异质性增加;湿地变化是人为因素和自然因素综合作用的结果,人类活动是太湖流域湿地变化最重要的影响因素,土壤类型、地貌类型也是湿地变化的重要影响因素。     

伊犁河谷2001-2014年地表温度时空分异特征

地表温度是地表能量平衡、区域和全球尺度地表物理过程的一个重要因子。为了辨析中国西北干旱区“天山湿岛”——伊犁河谷的地表温度时空分异,采用趋势分析法和空间数据统计法,探讨了2001-2014年不同土地利用/覆盖类型下地表温度时空变化规律,分析地表温度的时空分异特征及原因。结果表明：（1） MODIS LST产品的精度（平均R²=0.90）能够满足伊犁河谷地表温度时空变化分析的要求;（2）空间上,地表温度呈现出中部高四周低的变化趋势,高温区面积约占总面积的41%,低温区面积约占总面积的23%;时间上,伊犁河谷平均地表温度的年际波动较大,以2013年、2006年、2007年和2008年尤为突出;地表温度的年内变化呈现出单峰型分布,地表温度高值集中在3-8月,最高值出现在7月;（3）不同土地利用/覆盖类型下年均地表温度分布的总体特征为建设用地最高,稀疏草地、旱地等次之,冰川/积雪最低;（4）伊犁河谷地表温度变化趋势呈严重减少、基本不变和轻微增加区域面积分别占5%、37%和26%,以基本不变和轻微增加为主。伊犁河谷地表温度时空变化不仅受大尺度气候变化影响,还受土地类型差异影响,两者共同构成了不同地理区域及景观的温场格局,绿色植被对地表温度时空分布具有重要的调节作用。     

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。