土地利用生态安全评价指标的系统聚类分析

生态安全研究是目前中国土地资源可持续利用研究的前沿课题．本文利用系统聚类分析方法，以湖南省14个地州市为样本，从1999年社会经济和土地生态环境压力、土地生态环境质量、土地生态环境保护和整治能力等多方面的运行数据中选取人口密度、城镇化水平、人均耕地、人均GDP、森林覆盖率、水土流失等24个指标，对土地利用生态安全评价指标作了系统聚类和分析。     

基于DPSIRM框架模型的高原湿地生态安全评价

综合考虑高原湿地生态安全的资源、 环境、 生态、 社会、 经济等影响因素, 以驱动力-压力-状态-影响-响应-管理（DPSIRM）框架模型建立高原湿地生态安全DPSIRM评价指标体系, 采用灰色关联法对各评价指标赋权重值, 运用集对分析法建立评价模型, 对威宁草海2011 - 2016年的湿地生态安全进行评价研究。结果显示： 人口自然增长率、 单位工业产值废水排放量、 生活污水排放量、 化肥施用强度、 农药施用强度、 人均水资源量、 物种多样性、 水土流失率、 物质生产、 湿地面积退化率、 污水处理率、 物质生活指数、 环保投资指数和政策法规实施力度等是影响威宁草海湿地生态安全的主要因素; 威宁草海湿地生态安全逐渐转好, 2011 - 2012年草海湿地生态安全属于不安全等级, 2013 - 2016年属于临界安全等级; 从各子系统情况看, 驱动力子系统为较安全等级, 压力、 状态、 影响、 响应和管理子系统均为临界安全等级, 响应子系统为不安全等级, 成为影响威宁草海湿地生态安全的重要系统。研究成果可为威宁草海湿地的生态安全和环境建设提供科学参考。     

喀斯特旅游地生态安全动态评价与障碍因子分析——以桂林为例

喀斯特旅游地生态环境脆弱,动态监控喀斯特旅游地的生态安全并找出障碍因子对喀斯特旅游地可持续发展具有重大的意义。文章以生态安全理论为基础,应用PSR模型建立了喀斯特旅游地生态安全评价指标体系,通过模糊综合法对桂林2004-2013年的旅游生态安全进行了实证研究。结果表明:（1）2004-2013年的桂林生态安全状况呈现下降-逐步上升-保持平稳的状态,总体呈好转趋势;（2）2004-2013年间桂林不安全等级隶属度减小,临界安全等级隶属度增加,安全等级隶属度小幅波动,说明影响桂林生态安全的限制因子在逐渐减少,生态系统发展潜力较大,但桂林生态系统压力水平逐年增加,未来需警惕压力指标恶化;（3）桂林生态安全的主要障碍因子为旅游人数增长率、旅游经济密度、旅游用地综合利用水平、人均旅游收入和环保占GDP的比重。因此,建议通过控制旅游容量、提高旅游资源利用效率和建立旅游环境监测系统等措施来维护桂林旅游生态安全。      

湖南省土地生态安全动态评价

以湖南省为研究区,依据扩展型PSR框架模型,并结合湖南省区域环境及土地利用特点,建立湖南省土地生态安全评价的指标体系,运用AHP法与综合评分法计算研究区土地生态安全值,对湖南省1997～2006年土地生态安全状态进行动态综合评价,划定安全等级。结果表明,湖南省土地生态安全状态逐年改善,其安全级别已由风险级上升至敏感级。最后分析了影响湖南省土地生态安全的主要胁迫因子,为湖南省土地生态安全建设提供借鉴和参考。     

湖南土地资源可持续利用的生态安全评价

生态安全是土地可持续利用的基础，土地生态安全评价是土地可持续利用研究的前沿课题。以湖南省14个地州市为样本，从1999年社会经济和土地生态环境压力、土地生态环境质量、土地生态环境保护和整治能力等方面的运行数据中选取人口密度、城镇化水平、人均耕地等24个指标，采用均方差客观赋权，从各指标的统计特征值及全国的平均值出发，确定本省的生态安全评价阈值S，计算各地市多指标加权综合评价值，试图对本省土地生态安全进行客观综合评价。     

城市化过程中都市农业景观变化及其生态安全评价——以西安市为例

快速城市化过程中都市农业景观变化及其生态安全研究是城市化区域生态安全和可持续发展研究的重要课题.构建都市农业景观生态安全评价指标与方法,探讨城市化对都市农业景观生态安全的影响具有重要的科学意义.以西安市为例,应用GIS和RS技术方法,结合"压力-状态-响应"(PSR)模型建立了都市农业景观生态安全综合评价指标体系,通过提取1999、2006和2013年的农业景观类型信息,定量分析了都市农业景观变化特征、动态评价了都市农业景观生态安全过程.结果表明:1999-2013年西安市农业景观结构变化剧烈,景观斑块数量增加、平均斑块面积减小,聚集度变差,景观趋于复杂化、破碎化,耕地、林地面积显著减少,园地面积增加.城市化的快速发展导致都市农业生态安全压力指数由0.43上升为0.59,生态安全状态指数由0.73降至0.28,生态安全响应指数则由0.26上升为0.77,生态系统服务价值下降;城市化过程带来的景观压力指数上升以及景观状态指数下降,使得都市农业景观生态安全综合指数由0.56先下降为0.4,后上升到0.48.城市化过程中的都市农业景观生态安全评价可以为都市农业可持续发展、土地可持续利用管理和科学决策提供依据.     

基于生态足迹模型的新疆区域生态经济可持续发展能力变化分析

生态足迹模型是定量评估区域生态可持续发展能力的有效方法.运用生态足迹模型,从时序上对新疆1990—2006年的生态经济可持续发展能力进行了动态评估,并引入Ulanowicz发展能力和万元GDP生态赤字(盈余)等指标,考察了社会、经济发展和技术进步对新疆可持续发展的影响.结果表明:1990—2006年间新疆生态足迹增长较快,尤其是2001年以后,总量和人均量增长迅速,而人均生态承载力却呈下降趋势,导致人均生态赤字逐年增大,到2006年人均生态赤字达3.87hm2,比1990年增大了5.6倍;生态压力主要集中在耕地、化石能源地和牧草地等三种土地类型上,土地多样化利用程度低,发展力的提升主要来自于生态足迹的增长和区域资源利用效率的提高.针对性的提出:加大政府财政投入,引进新技术,增加单位土地面积的产出量;加强政策落实力度,提高土地化利用程度和能源利用效率,促进新疆区域生态经济系统的可持续发展能力.     

甘肃省耕地压力动态变化及空间差异分析

以甘肃省1949-2012年统计数据为基础数据, 分析了甘肃省64 a来耕地面积变化的特点, 计算最小人均耕地面积和耕地压力指数, 并运用GM(1, 1)模型预测未来15 a耕地压力指数变化. 结果表明: 1949-2012年的64 a时间里, 耕地面积增加了1.67×10⁴ hm², 最小人均耕地面积减少了0.526 hm², 耕地压力指数减少了0.951. 2012年14个地级市耕地压力指数差异大, 河西走廊大部分地区、 陇东、 陇南耕地压力指数低, 中部地区耕地压力指数高, 甘南地区耕地压力指数最高. 预测结果表明, 未来15 a甘肃耕地压力指数呈微弱的下降趋势, 耕地压力严峻.     

基于结构方程模型的煤矿区生态安全评价指标体系研究

为了找出对煤矿区生态安全影响较大的因素,以压力-状态-响应模型作为框架,选取17个指标构建了初步的指标体系,然后利用结构方程模型和湖北赤壁两个煤矿的调研数据,计算出指标的权重并评估出模型整体拟合性,确定最终的评价指标体系。结果表明,各指标的权重中,对生态安全压力、生态安全状态和生态安全响应影响最大的因素分别是工业三废负荷压力、水体(源)污染和人均工业总产值,且模型整体拟合性良好。     

基于3S技术的岩溶地区城市景观生态安全评价——以贵阳市为例

基于景观生态学理论,借助多时相遥感数据与GIS空间分析技术,运用“压力-状态-响应（press-state-response,PSR）”模型,构建岩溶地区城市景观生态安全评价体系,通过空间叠加分析得到2000年和2013年贵阳市城市生态安全等级分布图,并就其空间分布规律与演化特征进行了对比分析,结果表明:2000年、2013年贵阳市城市生态安全指数均较低,2000年处于安全级别以上的值为3.04,2013年处于安全级别以上的值下降到1.78,在空间分布上呈西南向东北递增的趋势;在2000-2013年间,景观生态安全指数除湿地以外其他景观类型均呈现明显的下降趋势,其中农田恶化较为明显,湿地是唯一改善的景观类型。研究时段内贵阳市景观生态安全状况处于恶化趋势,因而建议在今后的城市规划与建设中应优化土地利用格局,以提高城市景观生态安全水平。      

基于能值-生态足迹模型的湖北省生态安全评价

基于能值分析法改进的生态足迹模型,对1997-2014年湖北省生态经济系统长时间序列可持续发展趋势和生态安全状况进行了定量分析。结果表明：研究期内湖北省多年平均能值密度为1.286×10¹⁵ sej·hm^-2,人均能值生态承载力从1.18 hm²下降到1.10 hm²,人均能值生态足迹由4.50 hm²增加到8.72 hm²。从1998年起湖北省人均生态足迹逐年扩大,以年均6.2%的速度快速增长,一直处于生态赤字状态,且赤字增大趋势明显;生态压力指数从3.82增长到7.95,生态安全形势严峻。湖北省生态环境系统不足以维持自身经济社会快速发展,其中城市建设发展和重工业的能耗压力大以及进出口总额剧增是造成区域生态赤字的主要原因。     

新疆荒漠露天矿区生态受损及砾幕层重构方法研究

露天矿开采过程中的岩土剥离、土地压占导致大面积的地表、植被及地下水系被破坏和景观格局的改变,带来一系列生态环境问题。西北荒漠矿区作为我国未来煤炭资源战略的重要接替区,若无针对性的生态修复对策,将会严重威胁到我国国土生态安全。选取西北荒漠区7座典型露天煤矿,采用实地调研与实证研究法、遥感影像法、比较研究法等,从地貌重塑、砾幕层重构、荒漠植被重建3方面进行研究。结果如下:(1)新疆7座露天煤矿均有不同程度的土地扰动情况,白石湖矿区土地压占情况最严重,达到1 190.3 hm²;五彩湾矿区土地占用面积最大,为2 251.0 hm²;将军戈壁土地挖损面积最严重,达到1 007.3 hm²;大南湖矿区裸地面积最多,达到20 164.2 hm²;伊犁露天煤矿周边植被较多,达到343.3 hm²;西黑山矿区周边交通用地最多,达到194.3 hm²。(2)选择最具有代表性的五彩湾露天矿区进行砾幕层研究,其砾幕层面积比例由2000年的60.12%下降到2010年的31.28%,再上升至2017年的42.75%。(3)五彩湾矿区生物量为12.53 g/(m²·a),景观多样性指数为0.219 3,景观优势度为1.780 7,景观均匀度为0.109 7,其生态承载能力较弱,生态体系阻抗干扰能力较差,且区域的生态完整性较低。(4)五彩湾矿区植被覆盖率在2000年至2005年呈现上升趋势,2005年达7.72%,2005年至2015年呈现下降趋势,2015年降至3.89%。总的来说,西北荒漠露天矿区生态受损程度较为严重,应以砾幕层重构为主,采取人工支持引导的方式,提高自然生态修复的速率与效果,使受损生境通过自身主动反馈,走向自发恢复的良性循环。     

基于集对分析法的喀斯特地区水资源安全动态变化及原因分析——以贵州省为例

根据中国西南喀斯特地区特殊的水文水资源特点,从水资源赋存、供水状况、用水状况、水资源利用效率、水资源管理等五个方面构建了水资源安全评价指标体系,选择SPA（集对分析法）对贵州省2001-2015年水资源安全状况进行了动态评价。结果表明:贵州省2001-2007年水资源处于临界安全状态,2008-2015年水资源整体处于安全和较安全等级（除2009干旱年份外）。从影响水资源安全的5大要素类的变化看,水资源赋存受自然环境因素影响显著,H2值较不稳定;供水状况因受水利工程建设的影响,2001-2015年H2值由0.53上升到0.90;用水状况因生产用水和生态环境用水的提高,H3值由2001年的0.87下降为2015年0.20;水资源利用效率因万元GDP用水量以及农田亩均灌溉用水量的显著下降,H2值由2001年的0.26增加到2015年的0.88,向安全和较安全等级转变明显;水资源管理受生活污水处理率、森林覆盖率显著提高的影响,H2值由2001年的0.09增加到2015年的0.58,由原先的极不安全等级提升到临界安全等级,但在某些方面,如万元GDP污染物减排率等仍有较大的提升空间;供水状况、水资源利用效率、水资源管理这几个方面均表明人类行为对水资源安全影响显著。      

2010—2018年中国北方沙质荒漠化变化分析

荒漠化目前已成为威胁全球生态环境的主要问题。我国北方地区风蚀作用强烈,是土地沙质荒漠化问题最为突出的地区。以沙漠、沙地分布较广的北方6省(区)为研究区,利用遥感技术获取2010—2018年研究区沙质荒漠化演化特征,并将气象、地质等因素进行综合分析,探讨毛乌素沙地、科尔沁沙地沙质荒漠化变化原因。遥感解译结果表明: 2018年北方地区沙质荒漠化土地共35.08万km²,其中重度沙质荒漠化面积11.92万km²,中度沙质荒漠化13.54万km²,轻度沙质荒漠化9.62万km²,主要分布于内蒙古自治区和新疆维吾尔自治区; 2010—2018年,北方地区沙质荒漠化土地面积减少0.73万km²,其中,新疆维吾尔自治区沙质荒漠化面积减少0.48万km²,内蒙古自治区减少0.19万km²,同时有2.78万km²沙质荒漠化土地程度减轻。以毛乌素沙地和科尔沁沙地为典型研究区,对比两沙地生态地质条件差异,总结了沙质荒漠化好转、加重的原因。研究认为,毛乌素沙地应降低人类活动干扰的影响,以自然恢复为主; 科尔沁沙地应加强地下水资源管理,优化植被结构,进一步推进退耕还林、退耕还草工作。研究成果为我国北方沙质荒漠化地区生态保护修复提供了科学参考。     

干旱区内陆河流域的生态安全与生态需水量研究——兼谈塔里木河生态需水量问题

结合对干旱区生态安全和生态需水量关键科学问题的探讨,提出干旱内陆河流域生态脆弱区的生态安全分析是以水过程研究为核心的,水文过程控制着生态过程,对流域生态系统的稳定性有着直接影响,而水资源开发利用和水循环对生态系统功能有重要影响,天然植物恢复和生长的合理地下水位的研究是确立生态需水量的基础.并实证分析和计算了维系塔里木河生态安全的生态需水量,塔里木河干流现状生态需水量为31.74×108 m3,其中,上、中、下游分别为9.95×108 m3、18.47×108 m3和3.32×108 m3.     

1980—2017年祁连山水源涵养量时空变化特征

祁连山是中国西北地区十分重要的生态安全屏障,也是当地极为关键的水源涵养区。基于InVEST模型中的产水量模块,对祁连山水源涵养量和时空变化进行了分析并探讨其影响因素。结果表明：祁连山多年平均产水总量和水源涵养总量约为93.03×10⁸ m³和57.83×10⁸ m³。从时间变化来看,水源涵养量呈上升趋势,上升速率约为0.196 mm·a^-1;在空间上呈“东多西少”的分布格局,与年降水量的空间分布大致相同。不同土地利用类型下的水源涵养总量依次为：草地（31.87×10⁸ m³）>林地（16.71×10⁸ m³）>耕地（4.92×10⁸ m³）>其他用地（2.29×10⁸ m³）>建设用地（0.63×10⁸ m³）。降水量与水源涵养量在所有研究时段内均存在显著正相关性。不同时期土地利用类型的变化也会对水源涵养量产生重要影响,研究区草地面积变化对水源涵养量影响较大。根据建立的经验公式并参考已有研究成果,估算得出研究区多年冻土地下冰储量在550 km³以上,在全球气候变暖的背景下,消融趋势明显。研究可为祁连山水资源合理配置和生态系统保护提供参考。     

黑河下游额济纳绿洲土地生产潜力的动态变化及影响因素分析

在通过Visual MODFLOW软件模拟地下水位的基础上, 采用GIS技术进行栅格运算, 把影响土地生产潜力的各个因子作为"修正"系数, 运用逆向因子修正法分析黑河下游土地生产潜力的变化.在计算不同影响因素组合条件下土地生产潜力的同时, 结合不同的分水方案, 对各影响因素进行分析.结果表明: 在狼心山来水量为7.5×10⁸m³·a^-1时, 区域的水分有效系数整体增加, 植被覆盖度增大, 土地生产潜力大幅度提高, 能有效改善当地的生态环境.与现状相比, 在来水量为2.5×10⁸m³·a^-1时, 东河下游的水分有效系数出现降低的情形; 在来水量为5.0×10⁸m³·a^-1和7.5×10⁸m³·a^-1 时, 其水分有效系数均显著增加. 通过对影响因素的剖析有利于预警当地荒漠化发展的趋势, 进一步建立土地沙漠化的判别指标体系, 从而为黑河流域的土地生产服务.     

西北高寒干旱区哈尔腾河流域植被覆盖变化及其对全球气候变化的响应

基于ArcGIS软件, 对哈尔腾河流域1990年、 2000年、 2010年3期Landsat5-TM遥感影像分6种土地覆盖类型进行解译. 结果表明: 近20 a来, 研究区无植被区面积呈净减少趋势, 减少 2 192.37 km²; 上游高海拔地区草地面积增加明显, 新增1 938.15 km², 新增面积约占流域总面积的10%, 哈尔腾河流域呈显著绿化趋势; 冰雪面积增加210.39 km², 主要是沿原有冰雪的前缘延伸. 各种覆盖类型之间的转换主要表现为无植被区向其他5种类型的转变, 反向转换则比较少; 三种草地之间的转换主要表现为由低向中、 高覆盖类型的转换. 气温的升高与降雨量的增加是该流域土地覆盖变化的主要影响因素. 气候变化明显改善了流域上游的植被覆盖, 但“引哈济党”工程调水1.0×10⁸ m³后将对流域下游大苏干湖的生态系统产生一定影响. 应未雨绸缪, 加强监测和评估.     

全国采矿损毁土地分布与治理状况及存在问题

服务“源头严控、过程严管、后果严惩”全链条管理的全国矿山遥感监测技术体系已经形成。2019年遥感监测查明:全国采矿损毁土地361.05万hm²,约占全国陆域面积的0.37%;其中,挖损土地145.93万hm²,压占土地130.67万hm²,塌陷土地84.45万hm²;在建生产矿山采矿损毁土地134.04万hm²,废弃矿山采矿损毁土地227.01万hm²。全国累计矿山环境恢复治理土地93.08万hm²。2018年度,全国新增的采矿损毁土地4.81万hm²,新增的矿山环境恢复治理土地6.52万hm²。初步分析了全国采矿损毁土地、矿山环境恢复治理土地等遥感工作现状及存在问题,提出对策建议。     

水资源约束下的阿克苏河流域适宜绿洲规模分析

阿克苏绿洲是中纬度干旱区典型的绿洲灌溉系统,制定绿洲适宜发展规模、明确适宜耕地面积,可为实现绿洲的生态稳定与可持续管理提供科学依据。以中国西北干旱区的阿克苏河流域为研究对象,基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡法,借助典型绿洲结构模型,计算了阿克苏绿洲的适宜耕地面积。结果表明：2010-2015年阿克苏灌区的作物需水量高达740.3 mm,较20世纪60年代的539.6 mm增加了37.2%;考虑到山区来水和下泄塔里木河干流的水量要求,阿克苏绿洲的可用水量为42.6×10⁸ m³;阿克苏河流域绿洲已处于不稳定状态,耕地面积超过了水资源承载能力。计算得出绿洲适宜规模为12 430 km²,与现有水平相当。基于作物需水量和绿洲适宜面积模型的水热平衡算法计算的阿克苏绿洲的适宜耕地面积分别为4 674 km²和4 211 km²,需要在当前耕地水平上退耕18%至26%。