黄河流域景观破碎化对土壤保持服务影响研究

基于2000年、2005年、2010年和2015年土地利用现状遥感监测数据,分别采用景观格局指数和当量因子法测度了黄河流域多尺度景观破碎化和土壤保持服务的时空特征,并且综合运用热点分析工具、普通最小二乘法和空间回归分析模型,探索了2000—2015年黄河流域多尺度土壤保持服务时空演变特征及景观破碎化对土壤保持服务的影响机制。结果如下：① 黄河流域土壤保持服务低值区主要集中分布在黄河流域上游青海-甘肃-宁夏-陕西-内蒙古沿线地区以及流域下游河南和山东,另外省会城市以及周边地区同样是土壤保持服务低值区,土壤保持服务具有显著的尺度依赖性;② 研究期间黄河流域土壤保持服务变化的热点区域主要分布在流域上游黄土高原地区,冷点区域主要分布在黄土高原的周边地区,不同尺度下土壤保持服务变化冷热点差异显著;③ 回归结果显示,经济社会因子与土壤保持服务具有显著的负相关;自然本底因子中海拔和林地面积比重与土壤保持服务具有显著的正相关;景观破碎化指数对土壤保持服务的影响差异性显著。未来黄河流域不同分区土壤保持和土地利用政策的制定不仅需要考虑自然本底和经济社会驱动因子,还应考虑多尺度景观格局破碎化以及空间溢出效应,跨区域协同治理对于黄河流域土地利用政策制定和生态系统保护具有重要现实意义。     

银川市景观生态风险评价与生态安全格局优化构建

银川市生态保护与高质量发展已成为黄河流域可持续发展的重要组成部分,亟需优化区域生态安全格局。以银川市为研究区,综合生态风险评价模型和最小累积阻力模型,分析了银川市景观生态风险的时空分异特征,构建了生态安全格局并提出了生态安全保护策略。结果表明：（1） 银川市景观生态风险整体呈中北部高、南部低的空间分布特征,2000、2010年和2020年的景观生态风险指数平均值分别为0.2155、0.2145和0.2130,生态风险整体呈下降趋势,生态风险等级总体由高等级向低等级转移。（2） 共识别优化银川市生态廊道22条,生态节点52个,生态廊道累计长度约511.23 km,大致呈“北西—东南”方向网状分布,北部稀疏、南部密集。6条关键廊道贯穿南北,沿贺兰山国家级自然保护区—黄河—白芨滩国家级自然保护区一带分布,形成了“三纵”的空间格局分布特征。（3） 银川市优化后的生态安全格局由819.56 km²的生态源地、22条生态廊道和52个生态节点构成,并提出了针对生态源地、廊道和节点的生态安全保护策略,以期为银川市景观生态风险评价和生态安全水平的提升提供理论参考和依据。     

“一带一路”背景下博多河流域景观格局变化及生态风险评价研究

“一带一路”沿线国家的生态风险研究有利于区域可持续发展,充分发挥对外辐射的作用,促进国家间经济流动、贸易畅通,实现共同繁荣。以孟加拉国博多河流域为例,选取1980—2017年期间的5期遥感影像,基于景观格局指数建立生态风险模型,综合运用空间自相关分析法、地统计学分析法、重心转移法等方法,研究流域景观格局变化特征以及生态风险演变规律。结果表明：（1）1980—2017年流域内景观类型主要是林地和耕地,且景观格局变化显著,耕地和湿地面积减少,林地、建设用地和未利用地面积增加;（2）1980年以来,流域生态风险整体呈下降趋势,但各类风险转化显著,除低风险区面积减少之外,其余风险区均存在不同程度的增加,各期流域生态风险重心均位于锡拉杰甘杰县,主要在流域中部沿南北方向发生偏移;（3）流域内各期的生态风险在空间上呈显著正相关关系,“高-高”集聚基本稳定,主要分布在博多河及其沿岸;“低-低”集聚变化显著,由博多河下游先向上游及流域西南部变化,后逐渐向流域西部和南部聚拢。研究结果为构建流域生态安全格局及进行生态风险预警工作等提供科学依据和理论支撑。     

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。     

北方13省土地利用/覆盖动态变化分析

对北方13省1989~1999年的宏观土地利用/覆盖动态变化进行分析。结果表明:研究区草地、水体的退化以及未利用地的不断扩展增加区域生态系统的敏感性和脆弱性,生态环境压力进一步增大;土地利用/覆盖总体破碎度不断增加,土地利用向着多样化和均质化方向发展;10年间,各种土地利用/覆盖类型重心的空间位置均有所变化。水体变化最明显,其次为未利用地、耕地和城建用地;各种土地利用/覆盖类型变化表现出明显的区域差异。     

石羊河流域绿洲城市水土资源利用生态风险评价——以武威市为例

石羊河流域是西北内陆典型缺水区,水土资源是相互制约相互影响的有机整体,其供需状况成为决定该流域社会、经济与环境协调发展的生命主线。以武威市为例,基于各区县1987和2010年土地利用数据以及2003-2009年石羊河水资源公报基础数据,选取水土资源利用效应相关指数,根据各指标所反映的风险内涵,将计算结果加权或分级组合,独立构建水、土资源利用生态风险评估及对策体系,分析研究各区县水土资源生态风险动态及空间变化,最后依据流域位置对评价结果进行综合等级划分。研究结果表明：（1）研究期内武威市各区县土地利用综合风险指数均有所增加,土地利用格局的变化产生了一定的生态风险;（2）2003-2009年武威市水资源利用生态风险等级明显增加,不同地区需要结合自身条件,采取相应措施,应对水资源生态风险的变化;（3）武威市各区县水土组合生态风险在空间上表现出一定差异性：中下游地区综合生态风险总体大于上游地区。     

Scenario simulation and landscape pattern dynamic changes of land use in the Poverty Belt around Beijing and Tianjin: A case study of Zhangjiakou city,Hebei Province

Land use/cover change has been recognized as a key component in global change and has attracted increasing attention in recent decades. Scenario simulation of land use change is an important issue in the study of land use/cover change, and plays a key role in land use prediction and policy decision. Based on the remote sensing data of Landsat TM images in 1989, 2000 and 2010, scenario simulation and landscape pattern analysis of land use change driven by socio-economic development and ecological protection policies were reported in Zhangjiakou city, a representative area of the Poverty Belt around Beijing and Tianjin. Using a CLUE-S model, along with socio-economic and geographic data, the land use simulation of four scenarios–namely, land use planning scenario, natural development scenario, ecological-oriented scenario and farmland protection scenario–were explored according to the actual conditions of Zhangjiakou city, and the landscape pattern characteristics under different land use scenarios were analyzed. The results revealed the following: (1) Farmland, grassland, water body and unused land decreased significantly during 1989–2010, with a decrease of 11.09%, 2.82%, 18.20% and 31.27%, respectively, while garden land, forestland and construction land increased over the same period, with an increase of 5.71%, 20.91% and 38.54%, respectively. The change rate and intensity of land use improved in general from 1989 to 2010. The integrated dynamic degree of land use increased from 2.21% during 1989–2000 to 3.96% during 2000–2010. (2) Land use changed significantly throughout 1989–2010. The total area that underwent land use change was 4759.14 km², accounting for 12.53% of the study area. Land use transformation was characterized by grassland to forestland, and by farmland to forestland and grassland. (3) Under the land use planning scenario, farmland, grassland, water body and unused land shrank significantly, while garden land, forestland and construction land increased. Under the natural development scenario, construction land and forestland increased in 2020 compared with 2010, while farmland and unused land decreased. Under the ecological-oriented scenario, forestland increased dramatically, which mainly derived from farmland, grassland and unused land. Under the farmland protection scenario, farmland was well protected and stable, while construction land expansion was restricted. (4) The landscape patterns of the four scenarios in 2020, compared with those in 2010, were more reasonable. Under the land use planning scenario, the landscape pattern tended to be more optimized. The landscape became less fragmented and heterogeneous with the natural development scenarios. However, under the ecological- oriented scenario and farmland protection scenario, landscape was characterized by fragmentation, and spatial heterogeneity of landscape was significant. Spatial differences in landscape patterns in Zhangjiakou city also existed. (5) The spatial distribution of land use could be explained, to a large extent, by the driving factors, and the simulation results tallied with the local situations, which provided useful information for decision-makers and planners to take appropriate land management measures in the area. The application of the combined Markov model, CLUE-S model and landscape metrics in Zhangjiakou city suggests that this methodology has the capacity to reflect the complex changes in land use at a scale of 300 m×300 m and can serve as a useful tool for analyzing complex land use driving factors.     

近15年来长江黄河源区的土地覆被变化

基于长江黄河源区土地生态分类,利用1986年与2000年两期TM遥感数据的对比和野外实地调查,采用景观生态空间分布格局分析方法,从分布面积变化和类型转移趋向与幅度两方面,分析了江河源区近15年来土地生态系统的空间分布变化与演变格局,结果表明：高寒草地退化显著,较高覆盖度高寒草原与高寒草甸面积减少了15.82% 和5.15%,高寒沼泽草甸分布面积锐减了24.36%;湖泊水域萎缩了7.5%,以长江源区内流湖泊为主;土地荒漠化发展十分强烈,沙漠化土地面积扩展了17.11%,其中黄河源区沙漠化土地年平均扩展率达到1.83%。高寒草原草地的覆盖度下降与荒漠化、高寒草甸草地的覆盖度下降与草原化以及沼泽草甸草地的疏干旱化是区域土地生态系统空间演变的主要趋向,并由此改变了土地覆被的空间分布格局并使该区域生态环境持续恶化。     

近40a黄河流域国土空间格局变化特征与形成机理

科学认知黄河流域国土空间格局变化过程与影响因素,是构建可持续国土空间开发保护格局,实现黄河流域高质量发展的迫切需要.本文采用国土空间转移矩阵、标准差椭圆和地理探测器方法,研究1980-2018年黄河流域国土空间格局变化特征与形成机理.研究表明:①近40a黄河流域国土空间具有明显的水平地域差异和垂直梯度分异特征,生产空间...     

近20 a黄河源园区土地退化时空演化分析

三江源黄河源园区作为黄河的发源地,它的生态系统对整个黄河流域至关重要。针对研究区2000—2020年存在的土地退化问题,选取土壤侵蚀模数、沙化特征指数与土壤湿度指数,采用空间托普利茨逆协方差聚类法开展了3个参数的聚类分析,从而进行黄河源园区土地退化时空演化分析,并采用极致梯度提升法进行时空演化影响因素分析。结果表明：（1） 土地退化现象最严重的地区是中部偏南地区与东北地区,其次为偏北地区。（2） 东北地区存在水土流失与土地沙化2种问题,中部偏南地区以严重的水土流失为主,偏北地区主要表现为土地沙化问题。（3） 近20 a来,土地退化指数呈现波动性下降,土地退化整体趋于好转,在偏南地区表现得更明显。（4） 水土流失问题整体好转,偏北地区有土地沙化的风险。该研究对掌握黄河源园区土地退化的时空分布及发展趋势、推进黄河源园区生态保护具有重要意义。     

黑河中游地区耕地景观演变及社会经济驱动力分析

选取1987~2010年的土地利用数据,运用变化轨迹分析方法以及景观指数表征黑河中游地区耕地景观的演变过程,采用偏最小二乘回归模型分析耕地景观演变的驱动力。结果表明：从耕地的变化轨迹来看,研究期间耕地的扩张是黑河中游地区耕地景观演变的主要趋势;从空间上来看,扩张型耕地和缩减型耕地分布趋向集中,主要集中在稳定型耕地边缘,同时耕地扩张的方向趋向河流;从驱动因素分析来看,总人口、城市化、产业发展、机电井数等是促使耕地景观演变的主要社会经济驱动因素,但是各个驱动因素的驱动作用均有差异。     

潮白河上游土地利用的时空变化特征与驱动力分析

本文以1990年和2000年两期土地利用数据和社会经济数据为基础,采用变化率、土地利用转移矩阵、动态度等指数分析方法,对潮白河上游1990~2000年间土地利用的变化及驱动因子进行了分析。结果表明,在1990年到2000年10年间,由于生态保护和植树造林,潮白河上游土地利用发生了很大变化,突出表现为草地与耕地往林地的转移。从变化的空间差异看,赤城县以及几个县的交界地区土地利用变化最剧烈。从土地利用变化的原因看,生态建设和农业结构调整对土地利用影响深刻,是区域土地利用变化最重要的驱动因子。     

滇西北生态脆弱区土地利用变化及其生态效应 ——以云南省永胜县为例

土地利用/土地覆被变化及其生态环境效应研究是当前地理学全球变化研究的核心内容,而生态系统服务功能则是生态学、生态经济学研究的热点问题。作者利用滇西北生态脆弱区--永胜县1988年、1994年和1999年的TM遥感影像,采用景观生态学的空间格局指数分析研究区近10年来的土地利用动态变化特征,并以生态系统服务功能衡量相应土地利用类型的相对生态价值,评价区域土地利用/土地覆被变化的生态效应,尝试将二者有机结合起来。研究表明,全县景观总体构成表现为景观破碎度较高,斑块数目较多;林地和未利用地一直占很大比重,林地的不断增加与未利用地的迅速减少是研究时段内土地利用变化的突出特征;研究时段内全县土地利用变化带来了较好的生态效应,土地利用生态效益持续提高,并表现出了较大的空间差异。     

2000—2019年中国西北地区植被覆盖变化及其影响因子

中国西北地区土地荒漠化问题严重,生态环境脆弱。厘清该地区植被覆盖时空变化特征及影响因子,对生态环境保护具有重要意义。基于MOD13A3数据,通过最大值合成法处理获得2000—2019年归一化差值植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）时序数据,采用趋势分析、Hurst指数法及地理探测器对研究区植被覆盖的时空变化特征及影响因子进行分析。结果表明：（1）2000—2019年,研究区植被覆盖整体呈增长趋势,NDVI年增长速率为0.0027（P<0.05）,均值为0.252。空间分区年增长速率有差异,黄河流域片区（0.0062）>半干旱草原片区（0.0026）>内陆干旱片区（0.0018）。（2）研究区植被覆盖呈增长趋势的面积占55.77%,退化区域占3.76%,增长的土地利用类型以耕、林、草地为主。植被覆盖变化趋势具有持续性的区域面积占总面积的31.87%,其中持续性改善面积（17.04%）大于持续性退化面积（1.27%）,黄河流域片区增长情况及持续性增长情况最优。（3）影响植被覆盖空间分布的主要因子按影响力依次为降水、气温、日照、相对湿度,但对各分区的影响程度略有差异。黄河流域片区、内陆干旱片区空间分布受降水影响最大,半干旱草原区受日照影响最大。（4）研究区植被覆盖变化以自然因子与人类活动共同驱动为主,自然因子对植被生长的促进作用大于人类活动,且自然因子对植被覆盖变化的贡献率更高。本研究结果可为评估气候变化背景下西北地区生态环境变化提供参考。     

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。     

石羊河上游林区景观空间邻接特征及生态安全分析

在干旱区山地,荒地斑块特征可反映植被的破碎化及退化状况,农田斑块特征可反映自然植被景观受农田开垦的威胁程度,而其它景观类型与这两种类型斑块的邻接特征可间接反映这些类型潜在的植被退化风险大小或受农田开垦的威胁程度。以Landsat/TM及林相图作为数据源,在桌面GIS下解译出石羊河上游的哈溪林区各景观类型,计算了各景观类型与荒地和农田的空间邻接长度和数目比例,并利用缓冲区分析方法计算了荒地和农田对各景观的影响面积。在此基础上通过计算各类型植被退化风险大小和受农田开垦的威胁程度,定量分析了研究区各景观类型的生态安全性。结果表明：灌丛和草地与荒地的邻接边长和数目较大,由放牧活动引起的植被破碎化和退化的风险较大,而乔木林种与农田的邻接长度、数目较大,受农田开垦的威胁较为严重;景观整体植被退化的风险（0.28）高于受农田威胁程度（0.11）;各类型植被退化风险值的差别不明显,但灌丛草地相对较高,而各乔木林种受农田开垦的威胁程度明显高于灌丛和草地;基于景观类型空间邻接的生态安全评价分析可以初步反映干旱区山地景观受人类活动影响的威胁程度。     

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。     

中国“三生空间”分类评价与时空格局分析

本文在探究“生产—生活—生态”三生空间理论内涵的基础上,分析了土地利用功能与土地利用类型的辩证关系,依据土地利用现状分类国家标准,建立了三生空间分类与评价体系,揭示了1990-2010年间中国三生空间的格局及其变化特征。结果表明：① 生产空间主要分布在胡焕庸线东南侧的主要城市群及粮食主产区,其扩张区域主要分布于东北平原、新疆西北、宁夏、兰州—西宁、四川盆地、环渤海、长三角、厦漳泉、珠三角等地区,缩小区域主要分布在黄土高原、呼伦贝尔大草原、江汉平原、闽南丘陵等地区;② 生活空间主要集中在全国主要城市及城市群,整体上呈现“东高西低、北高南低;大分散、小集聚”的空间格局,其扩张过程表现为环渤海、长三角、珠三角三大城市群的大规模、区域式扩张和各主要省会城市的小规模、点状式扩张。③ 生态空间主要分布在胡焕庸线西北侧,整体呈现“西高东低,南高北低”的空间格局;④ 工业化、城镇化是中国三生空间变化的基本动力,西北和东北地区的农田开垦、华北平原和三大城市群的城镇化建设、黄土高原的退耕还林等是导致三生空间区域差异的主要原因。本文可以为三生空间的分类规划和优化决策提供参考依据。     

郑州沿黄旅游区土地利用空间格局演变

利用郑州沿黄旅游区2000—2014年土地遥感数据资料,结合实地访谈与调研,运用GIS技术、土地利用变化指数模型等,分析旅游区时空分异特征及土地利用演变规律。结果表明:旅游产业发展使区域用地由传统的耕地、林地、水域等向以旅游服务为主导的多样化用地类型转变,这揭示了沿黄旅游区从过去传统农区向现代新型旅游社区过渡的演变过程及特征;旅游驱动带来沿黄区土地空间重构,继而对当地生产、生活、生态产生影响。因此,加强沿黄旅游区用地格局演变及其驱动机制研究有助于处理好沿黄地带生态保护与旅游发展的关系,引导沿黄旅游区旅游城镇化健康、协调、绿色发展。     

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。