21世纪初中国生态退耕的空间格局及黄土高原典型区退耕的生态位适宜性分析(英文)

自1999年我国开始试行以"退耕还林"工程为主的生态退耕以来,到目前已历时十年。特别是进入21世纪,工程实施强度较大,因此从国家尺度上进行宏观生态退耕格局的分析对于评估生态退耕政策和确定未来政策导向具有重要意义。本研究以TM遥感监测的土地利用变化数据库为基础分析2000-2005年生态退耕的时空格局。在此基础上,以黄土高原典型地区陕西中北部为研究区,采用生态位适宜度评价模型探讨了生态退耕工程实施的合理性。研究结果表明:(1)2000-2005年间,生态退耕主要集中在中国中部地区,尤其是在黄河和长江的中上游地区,生态退耕面积与建设占用面积基本持平。在各生态类型区中,黄土高原土壤侵蚀区生态退耕面积最大,达到了1162.50km~2,主要用于还林;(2)整体看来,研究区内生态退耕的空间格局是合理的,即适宜性越差的耕地退耕比例越大。从退耕区域的适宜性水平来看,有77.35%的地区属于勉强适宜区,其中退为林地的面积为603.32km~2,退为草地的面积为528.94km~2。整个研究区内前者大于后者。然而,退耕地中仍有19.38%属于中度适宜区,原因可能来自于退耕指标分配等管理因素,另外,当地农民外出务工从而将中等适宜度的耕地退耕。结果表明,当前仍有大面积不适宜和勉强适宜的耕地存在,在未来工程实施过程区应该首先考虑该类地区。     

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。     

景观变化的生态风险评价与预测——以河南省洛阳市为例

基于2000年、2010年、2020年遥感数据,对洛阳市景观格局和景观生态风险的时空分布与动态特征进行评价、分析与预测。结果表明：(1)2000—2020年洛阳市以林地耕地为优势景观,建设用地、林地和耕地的转移幅度较大;整体景观格局特征变化稳定,其中南部和北部的耕地与建设用地破碎度和复杂程度升高,中部林地的聚集度和优势度升高。(2)洛阳市景观生态风险水平整体较高,风险等级分布较为稳定,2000—2020年风险变化呈先增后减趋势,当前恶化区主要分布在南部的水源、水库以及自然保护地周边,预测2030年风险恶化区将主要分布在黄河流域以及洛河、伊河流域两侧的耕地地区。(3)研究区景观生态风险空间分布存在显著正自相关性且聚集性不断减弱;自然条件为2020年风险空间分异的主要驱动因素,其中海拔、气温、坡度因子解释力较高。(4)南部林地为风险滞后区,风险降低缓慢;中部耕地为稳定高风险区;北部建成区和黄河下游区域为风险频变区。     

青海高原东部河湟谷地生态风险评价——以海东市为例

以位于青海高原东部河湟谷地的海东市为研究区,在土地利用变化分析的基础上构建生态指数,利用移动窗口法获得区域空间连续的生态风险指数,再结合GIS空间分析获得与土地利用空间尺度相一致的生态风险评价结果。结果表明：1999-2009年,青海高原东部农业区土地利用变化明显,有林地、灌木林地、建设用地面积迅速增加,耕地、水浇地、草地面积持续大幅减少,土地利用变化区域占总面积的42.04%;生态高风险区面积增加显著,增长率达27.11%,主要位于未利用地和建设用地区域;生态中风险地区面积减少,主要位于旱地、水浇地、草地分布区域;生态微、低风险区域主要位于林地、灌木林地区域。     

基于土地利用变化的盐城海岸带生态风险评价

在GIS和RS技术支持下,以行政区划为评价单元,从景观结构角度构建生态风险评价模型,借助地统计分析及空间自相关分析方法,对盐城海岸带地区2000-2010年景观生态风险的时空分异特征进行定量评价。结果表明：2000-2010年,盐城海岸带地区整体生态环境质量有所下降。10年间,研究区生态风险平均值从0.35增长至0.39,高等级生态风险区不断增加。土地利用生态风险程度整体空间分异性不断增加,局部呈现高—高聚集和低—低聚集。较高风险区和高风险区主要分布于射阳县、大丰市大丰港以北的沿海区域以及东台弶港附近,其原因主要是随着沿海开发的推进,临港产业和临海城镇的发展,海岸带土地利用变化加剧,沿海地区生态系统稳定性被破坏。     

湘潭市区土地生态价值及生态风险动态

以遥感影像资料为依据,运用地学信息图谱的理论和方法,在RS和GIS的支持下,生成了湘潭市区1995―2005年的土地利用及生态价值变化图谱,在此基础上,对该区土地利用及生态价值时空变化特征进行了分析,并作了土地生态风险动态评估。研究表明:研究期内,湘潭市区建设用地面积增加,耕地、林地、水域面积减少;耕地、林地向建设用地的流转量占了全区总变动量的67.79%;土地利用变化使该区生态价值总量减少了19.84%;土地生态风险指数增加,与土地生态价值的变化情况能够相互印证。     

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。     

三江平原东北部土地利用变化的生态效应分析

土地利用／土地覆被变化对区域生物多样性和重要生态过程影响深刻。以1987～2000年间的Landsat／TM影像作为基本信息源,利用GIS空间分析和地统计分析功能,从景观生态学角度构建生态效应指数来反映三江平原东北部地区土地利用／土地覆被变化所带来的生态效应,并且定量评价了该区生态效应与土地利用、土壤以及土壤侵蚀之间的关系。结果表明,与1987年相比,2000年研究区水田和耕地面积都增加了2000km^2以上,毁林、毁草和将沼泽湿地开垦为耕地等人类活动导致该区生态系统更加脆弱;研究区2000年的全区平均生态效应指数比1987年高0．02;2000年,研究区中同江市的生态风险最高;土壤类型与生态效应指数的对应关系显示,泥炭土区和黑土区存在较大的生态风险;土壤侵蚀等级越大,生态效应指数越高,2000年各等级土壤侵蚀强度的生态效应指数均高于1987年。     

2007年中国耕地资源安全评价

本文从耕地资源的数量安全、质量安全和生态安全3个方面,选取14个指标评价和分析了2007年中国的耕地资源安全状况。本文的数据主要来源于国土资源部土地利用变更数据、农用地分等定级数据、第二次土壤普查数据和统计数据。研究显示：（1）2007年,中国耕地资源安全评价分值为0．517,资源安全保障程度不高。区域上,耕地资源安全呈现出东部高、西部低的特点,高耕地资源安全省份主要有东部和中部的山东、福建、浙江等10个省份以及西部的新疆和西藏;低资源安全省份则大多分布在西部地区,包括陕西、内蒙古、甘肃、青海、宁夏等省份。②耕地资源数量安全评价分值为0．195,资源安全分布呈现出东北部较高,黄土高原、华北平原和四川盆地较低的特点。生态退耕和建设占用带来的耕地快速减少,以及区域粮食生产定位形成的较高耕地保有量目标是造成以上地区耕地数量安全程度较低的主要原因。③耕地质量安全评价分值为0．151,呈现出东部高、东北部和西部较低的特点。区域耕地自然本底质量（耕地自然质量等别）是造成区域耕地质量安全差别的主要原因。④耕地生态安全的评价分值为0．171,呈现出东北部高、东部低的特点。东部地区耕地资源生态安全偏低的主要原因是化肥、农药、农膜的过量施用及其引起的土壤污染问题;西部地区耕地生态安全程度不高的主要原因是相对严重的耕地水土流失状况。     

江浙沪地区土地利用变化模拟和景观格局分析

土地利用／覆被变化对于生态系统多样性和区域生态经济系统可持续性具有深远的影响。本文基于地理信息技术,以江浙沪地区土地利用遥感解译数据为基础,采用景观格局分析法分析了江浙沪地区的景观格局特征;运用CA—Markov模型对江浙沪地区土地利用时空变化进行了模拟。1980-2005年期间,江浙沪地区景观格局变化特征是建设用地增加迅速,耕地集聚减少,建设用地增加主要来自耕地转移,其贡献率达到93．11％。各类斑块类型的破碎度提高;林地和建设用地斑块平均分维数增加,斑块形状趋于复杂,斑块空间分布趋于集中。总体景观破碎度不断提高,景观多样性和景观异质性增加,景观均匀度有所提升：2005年CA—Markov模型模拟结果和遥感解译数据具有高度一致性,Kappa指数达到91％,2010年和2015年模拟结果显示,耕地减少和建设用地增加趋势显著,耕地和林地的减少呈加速状态,建设用地增加的速度降低。未来发展需提高土地利用效率和注重生态格局安全,在提高城市化水平的同时又能兼顾生态保护,以提高区域可持续发展能力。     

退耕还林还草工程对中国北方农牧交错区土地利用/覆被变化的影响——以科尔沁左翼后旗为例

以北方农牧交错区-科尔沁左翼后旗为例,利用卫星遥感技术获取1980~2010年土地利用/覆被信息,通过统计模型重建土地利用/覆被及景观格局变化过程,综合评价二者动态及退耕还林还草等生态恢复工程的影响。研究区土地整体处于准平衡态势,各地类双向转换较频繁;耕地与草地的变化对区域土地利用/覆被及景观格局变化起支配作用;退耕还林还草等生态恢复工程逆转了天然植被(包括草地与林地)整体减少及耕地与未利用地增加的局面,使各景观破碎化程度有所缓解,这可能有利于生态环境的改善。     

“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。     

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。     

基于遥感技术和GIS的小流域土地利用/覆被变化分析

根据贵州省平坝县克酬流域1973年MSS影像数据,1989、1995、2000年Landsat TM影像数据,利用RS和GIS信息获取技术、空间分析技术和数理统计方法,分析了该流域土地利用的数量变化和空间变化特征,明确了土地利用变化的主要类型和方向,并探讨了土地利用变化和地形因子的关系。结果显示,该流域土地利用以农田和灌草用地为主,1973~2000年林地和灌草地减少,农田、水域、村镇、交通用地增加,林地转化为灌草、灌草转化为农田及农田转化为村镇居民点和公路用地是研究区主要土地利用变化类型。研究区土地利用空间分布与海拔高程、坡度等地形因子有密切关系。1973~2000年农田、林地和灌草分布的海拔高程和坡度均呈增加趋势,这和上述土地利用类型间的转化规律相一致。     

祁连山东段山地景观格局变化及其生态脆弱性分析

以RS和GIS技术为主要手段,分析了祁连山东段地区1994-2008年的景观格局变化及其生态脆弱性。结果表明：（1）与1994年相比,森林、草地、冰雪带、水域4种景观要素的面积分别减少了5.0%、2.0%、2.2%、2.0%,而灌木和裸地的面积则分别增加了6.8%、5.0%;灌木、草地、冰雪带和裸地景观要素的平均斑块面积分别增加了49.0%、19.0%、1.1%、436.6%,森林和水域平均斑块面积分别减小了9.6%和4.1%。（2）森林、草地、冰雪带、水域4种景观要素的平均最邻近距离增加,聚集度降低,各景观要素内部斑块之间聚集度减小。灌木与森林景观要素之间的空间邻接长度增加了3 867 km,裸地与其他景观要素之间的空间邻接长度增加了5 589 km,嵌缀在其他各种景观要素中的裸地小斑块逐渐融合成大斑块。（3）景观类型脆弱度指数与破碎度指数之间显著正相关,分维数倒数、分离度指数和沙化敏感性指数与景观类型脆弱度指数呈弱度正相关。祁连山东段地区森林和草地退化,面积萎缩、水域干涸,裸地面积增加,各景观要素的空间关系趋于简单,景观破碎化增加。人类活动所引起的景观破碎化是祁连山东段地区景观格局和景观脆弱性变化的决定性因素。     

土地类型的生态适宜性与合理生态系统结构研究——以甘肃省正宁县为例

本文以土地类型生态属性为依据, 以黄土高原正宁县为案例区, 开展土地生态适宜性与生态系统耦合关系研究。研究结果表明, 土地类型与生态系统间有良好耦合关系, 是进行土地生态评价, 构建区域合理生态系统结构的主要依据。文章最后以构建正宁县土地合理生态系统结构与发挥生态综合功能为目标, 提出了该县生态建设战略和对策措施, 对指导黄土高原地区生态建设具有普遍意义。     

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。     

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。     

干旱区冷凉型绿洲景观格局变化分析

冷凉型绿洲是干旱区的主要景观类型之一,其景观结构的变化机制是理解干旱区生态环境变化的重要补充。位于祁连山北麓的冷凉绿洲（张掖市民乐县）是干旱区具有代表性的区域,在黑河流域具有重要的生态功能。据此,本文以1987、1995、2000、2005年的TM数据为信息源,采用景观结构的分析方法,分析了该绿洲1987—2005年间的景观变化。结果表明：在干旱区的冷凉型绿洲中,农田是景观优势斑块类型,斑块面积占研究区的比例为28.6%~34.6%。景观斑块类型的转化主要发生在农田和草地之间,1987—2005年间农田转换为草地的比例为43.6%,而草地转换为农田高达72.9%。与同期平原型绿洲景观变化特点相比较,冷凉型绿洲的农田面积扩增速度大于平原型绿洲。分布面积最小的水域和居工地斑块有最高的景观变化速率,说明该干旱区河流水文过程季节性变化和持续的城镇化过程对该类景观类型的影响显著。