老工业城市土地利用/覆被变化及对生态系统服务价值的影响——以沈阳市为例

维持和改善生态系统服务是保障老工业城市可持续转型的重要基础。利用遥感影像解译和改进当量因子法,定量分析沈阳土地利用时空变化及对生态系统服务价值影响。结果表明:(1)沈阳土地利用以耕地为主,建设用地和水域呈增加趋势,而草地、林地等重要生态用地逐渐减少;2005—2010年其土地利用/覆被变化最为显著。(2)生态系统服务主要以调节服务为主,耕地和水域贡献超八成的生态系统服务,而草地、林地仅贡献约两成,且逐年减少;空间分布上呈中心低外围高的圈层结构;生态系统服务价值年均增加0.66亿元,人均价值年均降低47.95元。建议系统管理城乡土地资源,加强林地、草地等保护和质量提升,控制新城区和工业园区扩张,提升单位土地资源产出率。

济南南部山区土地利用/覆被变化对碳储量的影响研究

以黄河下游生态脆弱区-济南南部山区为研究对象,基于区域1980~2020年6期土地利用/覆被数据,结合InVEST模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs model),分析区域土地利用/覆被和碳储量的时空分布特征和动态变化规律,研究土地利用/覆被变化对陆地生态系统碳储量的影响.结果表明,土地利用/覆被变化对碳储量的影响较为显著,1980~2005年土地利用变化较小,人类活动影响较小,由于林草地碳储量的累积,碳储量增长速度明显高于其他时期;2005~2010年城市扩张速度最快,城乡建设用地大量侵占耕地、林地和草地,使区域固碳能力明显下降;2010~2020年,由于城市化扩张限制以及植树造林等生态保护措施的实施,区域碳储量逐渐呈增长趋势;1980~2020年济南南部山区的总碳储量呈“增长-下降-增长”的趋势;并且林地是济南南部山区碳储量的主要供给者,区域碳储量值随着远离城乡居民生活中心的距离增大而增大,说明人类活动对区域碳储量有重要的影响.另外,土地利用类型的转移引起地类碳密度的变化,是区域碳储量变化的主要影响因素,土地利用类型的碳储量变化与各地类的面积变化有一定的关系.该成果可为生态脆弱区塑造良好的陆地碳汇格局提供理论依据.

近40年济南南部山区土地利用/覆被的变化特征及影响因素研究

基于济南南部山区1980、1995、2005、2010、2015、2020年6期土地利用/覆被数据,结合土地利用/覆被变化的转移矩阵、单一动态度和综合动态度等指标,研究近40年济南南部山区土地利用/覆被的时空演变特征,采用主成分分析法,探究了研究区土地利用变化的影响因素。结果表明:南部山区的主要土地利用类型为耕地、林地和草地,其占比为90%左右,林地、草地主要分布在上游河源区及海拔较大的中部地区,城乡用地及耕地主要分布在河流两岸及下游地区;1980—2010年,由于经济社会发展以及城市扩张,耕地逐渐减少,林地、草地、水域有略微的减少,且基本转化为城乡用地,城乡用地逐渐从下游向上游河源地区扩展,其中,2005—2010年各土地利用类型变化最为剧烈,其综合动态度为0.49%;2010年以来,南部山区禁止一切与水源保护、生态保护无关的建设活动。2010—2015年,只有水域面积存在明显变化。2015—2020年各土地利用类型基本保持稳定,城市扩张速度得到了减缓。经济社会发展是引起城市快速扩张的重要原因,积极的保护政策有利于南部山区生态格局的优化和生态环境改善。

黔中城市群碳储量对土地利用/覆被变化的响应及脆弱性

[目的]探究土地利用/覆被变化对区域生态系统碳储量及生态系统脆弱性的影响,以期为区域绿色低碳和生态系统的可持续发展提供参考依据。[方法]以2000,2010,2020年黔中城市群核心经济区3期土地利用/覆被数据为基础,运用InVEST模型和土地利用转移矩阵定量分析生态系统碳储量及其空间分布格局,并采用潜在影响指数(PI)对区域生态系统服务脆弱性进行评估。[结果]①2000—2020年,黔中城市群核心经济区土地利用/覆被变化总体表现为耕地和林地持续下降,建设用地持续上升。研究区土地利用/覆被转移主要表现为耕地、林地、草地向其他地类的转移,其中,2000—2010,2010—2020年分别有3339.35,3669.15km^(2)土地发生了转移,前者林地转为草地是主要转移类型,后者耕地转为建设用地为主要转移类型。②2000—2020年区域的碳储量表现为减少趋势,由4.42×10^(7)t减小到4.33×10^(7)t,累计减小9.40×10^(5)t,林地转为草地是引起碳储量减少的主要原因。各年度碳储量密度均呈现西部、东部高,中部低的分布态势;20a间,高密度区未发生明显变化,低密度区表现为由中心区域向外围扩散。③2000—2020年黔中城市群核心经济区主要扮演碳源的角色,土地利用程度指数增加了2.83,PI指数分别为-0.04,-0.31,均表现为负面潜在影响,且脆弱性不断增强。[结论]增加林地、控制林地转为其他用地及建设用地扩张是促进区域绿色低碳和生态系统的稳定可持续发展的重要手段。

黄河下游滩区1985–2020年30 m分辨率土地利用/覆被变化数据集

黄河下游滩区是黄河流域的重要组成部分。建立长序列、高精度的黄河下游滩区土地利用/覆被变化数据集,再现其历史轨迹,把握现实格局,对黄河下游滩区高质量发展及其相关问题的科学研究而言,是一项具有重要意义的基础性工作。本文选取1985–2010年36景Landsat5 TM、2015–2020年8景GF-1 WFV和12景Landsat8 OLI遥感影像,采用随机森林、人机交互解译和混淆矩阵精度评价等方法,研制了1985–2020年每5年共8期黄河下游滩区土地利用/覆被变化数据。数据空间分辨率为30 m,总体精度均达90%以上,Kappa系数高于0.85。本数据集可为区域生态环境保护、国土空间规划、黄河流域典型区域自然–人文系统耦合过程、机理、测度等研究提供科学数据支撑。

东北地区土地覆被格局变化模拟:基于CLUE-S和Markov-CA模型的对比分析

研究以遥感解译的东北地区2000年、2010年、2015年的土地覆被变化为基础,充分考虑自然和社会因素对土地覆被变化的影响,分别通过CLUE-S模型和Markov-CA模型对东北地区2015年和2030年土地覆被格局进行模拟,研究结果表明:通过与遥感解译的2015年实际土地覆被类型数据对比验证,CLUE-S模型和Markov-CA模型模拟结果的总体Kappa指数分别为0.9700和0.9649,结果表明2种模型的模拟结果较为理想,CLUE-S模型的模拟精度较Markov-CA模型更高。2015—2030年东北地区草地、耕地、湿地、其他用地和水体面积呈现下降趋势,林地、人工表面面积呈现增加趋势,人地关系越发紧张。东北地区作为生态环境相对脆弱的区域需警惕不可持续的土地覆被变化,需权衡生态保护、粮食增加与基础设施建设的用地需求和协调发展。

2000-2020年新疆阿克苏地区土地覆被变化的研究

为解析阿克苏地区土地覆被变化及其影响因素,采用土地利用转移矩阵和景观格局分析法,通过解译遥感影像绘制了不同年份的土地覆被变化现状图。结果表明,阿克苏地区的土地利用类型发生了显著变化。2000-2020年,阿克苏地区的耕地和城乡、居民工矿用地明显增多,其他类型的用地逐渐减少;同期气候呈暖干特点。相关性分析表明,不同年份的景观格局指数与6类用地面积的相关性存在一定差异:斑块数量与地类面积的相关性由2000年的0.6下降至2020年的0.3;景观分割指数与不同类型用地面积的相关性由2000年的0.6上升至2020年的0.9。草地向未利用地转移6255 hm^(2),耕地向草地转移最多为3706.16 hm^(2),未利用地向草地转移11848.8 hm^(2)。景观格局分析表明,该区域景观呈现破碎化,土地承载力下降,抵抗生态风险的能力减弱。

土地利用覆被变化与生态系统服务的影响关系研究进展

生态系统服务是从生态系统中获得的收益,土地利用/覆被变化通过人类活动改变生态系统结构与生态过程,是生态系统服务变化的驱动力。本文在综述生态系统服务与土地利用/覆被变化主要研究成果的基础上,总结了生态系统服务与土地利用/覆被变化的相互关系,并对未来的研究趋势进行展望,为未来研究工作提供一定的借鉴与参考。

基于GEE的洱海流域土地利用/覆被分类算法对比研究

快速准确地进行复杂高原山区的土地覆被长时序自动分类,可为国土规划、资源利用提供依据。利用GEE云平台,选取Landsat影像地表反射率、植被指数、水体指数、DEM 4种空间数据集作为土地覆被分类的基础和辅助数据,分别运用CART、RF和SVM 3种分类算法,实现洱海流域土地覆被信息的自动提取和精度对比。结果表明:(1)3种分类算法中,RF的总体分类精度最高,SVM的总体精度最低;RF是洱海流域LULC的最适宜分类算法。(2)采用光谱指数、地形特征等辅助数据集会进一步提高解译精度,而样本点的选取是最主要的影响因素。(3)Erhai_RF能够达到较高的精度,同时更加突出细节特征,在局部实际分类精度上会更高。研究结果可为洱海流域长时序土地覆被数据产品智能快速提取以及最优分类算法筛选提供方法和技术支撑。

过去40年兰州市榆中县土地利用景观格局变化及驱动力分析

兰州市榆中县作为兰州市城市副中心,过去近40年土地利用景观格局发生了显著变化。本研究基于榆中县5期土地利用/覆盖数据,采用状态转移矩阵和景观生态学方法分析了1980-2018年榆中县土地利用景观格局变化。结果表明,(1)土地利用景观格局发生显著变化的地区主要集中在中部川塬河谷区,且主要集中在2010-2018年。(2)大面积耕地、草地、未利用地被建设用地置换,耕地、草地、未利用地和建设用地的面积分别从1980年的988.99 km^(2)、1971.94 km^(2)、40.05 km^(2)和62.27km^(2)变更为2018年的962.11 km^(2)、1963.29 km^(2)、36.58 km^(2)和102.18 km^(2)。(3)景观多样性和优势度未发生显著变化,草地和耕地始终是优势景观类型且两者面积占比接近景观总面积的90%,但是景观破碎性增加、斑块形状趋于复杂。(4)工业园建设、科教城建设、优势/特色农业基地建设和县域人口增加是榆中县区域近40年土地利用格局变化的主要驱动力,促使过去的耕地、草地、未利用地被建设用地类型所取代。

1985—2015年洛川塬土地利用/覆被变化及人类活动影响——以陕西省洛川县为例

洛川塬是黄土高原第二大黄土塬面,也是黄土高原面积最大的苹果种植区。近几十年来,由于塬面高强度人类活动影响,洛川塬沟道侵蚀剧烈,塬面萎缩呈现逐年加剧的趋势,严重影响了塬区的生产、生活和生态安全。因此,清晰了解近几十年来洛川塬土地利用/覆被变化及人类活动影响,对于洛川塬的保护和水土流失治理至关重要。本文使用遥感、地理信息系统和数学方法,以洛川塬主体洛川县为例,对洛川县1985年、2000年和2015年的土地利用数据进行了解译,分别从土地利用变化速度、转移方向和土地利用程度三方面综合分析了洛川县近30 a土地利用时空变化的规律及人类活动影响。研究结果表明:(1)1985—2015年洛川县主要的土地利用类型为林地、草地和耕地,三者面积占比达91.29%;近30 a土地利用变化最大的特点为建设用地面积持续增加且增幅最大,共增加了117.16 km^(2),年均增加5.11%,其中1985—2000年建设用地面积增加了38.13 km^(2),2000—2015年增加了79.03 km^(2),建设用地面积的增加主要由耕地转入;(2)近30 a人类活动对洛川县土地利用变化的影响主要体现在林地、草地、耕地、建设用地之间的转换;前15 a(1985—2000年)林草地面积减少,耕地和建设用地面积增加;后15 a(2001—2015年)林草地和建设用地面积增加,耕地面积减少;(3)近30 a洛川县的综合土地利用动态度呈现增加趋势但增幅较小,前15 a(1985—2000年)综合土地利用动态指数小于后15 a(2001—2015年),表明后期人类活动对土地利用综合开发利用起到积极的影响。

河西走廊杂木河流域水文过程对气候和土地利用变化的响应

气候与土地利用/覆被变化是驱动全球水文过程变化的重要因素,开展流域水文过程对气候和土地利用变化的响应研究对揭示区域水文及环境变化具有重要指示意义。本文以河西走廊杂木河流域为研究区,基于多源遥感影像、水文气象站点监测及再分析产品数据,采用SWAT模型、Mann-Kendall(M-K)趋势检验及土地利用动态度等方法,通过分离水文过程驱动因素,设置基准期、气候变化单一作用、土地利用变化单一作用、气候和土地利用变化共同作用等情景,比较分析了杂木河流域水文过程对气候与土地利用变化的响应特征及驱动机制。结果表明,1980—2014年,流域年降水、年平均气温、年径流均有所增加,增加速率依次为0.47 mm·a^(-1)、0.067℃·a^(-1)、1.43 mm·a^(-1)。流域土地利用分布格局呈现空间异质性,主要土地利用类型为草地、林地及未利用土地。综合土地利用动态度为2.91%,单一土地利用动态度最高的为建设用地。土地利用变化单一作用情景下流域径流减少0.12 mm,气候变化单一作用情景、气候和土地利用变化共同作用情景下径流量分别增加6.27 mm、6.15 mm;各情景下蒸散发均有增加。气候变化对流域径流与蒸散发起主要驱动作用。未来应加强流域气候变化适应性的水资源管理,促进流域水资源的上中下游合理配置。

郑州市土地利用/覆被变化模拟预测及其水源涵养量计算评估

【目的】为研究郑州市未来土地利用/覆被变化及其水源涵养量,综合自然地理、社会经济、降水和蒸散发等数据,【方法】采用Dyna-CLUE模型模拟了郑州市2020年土地利用/覆被变化,通过与实际土地利用图进行比较验证,证明该模型可用。设置不同情景,同时考虑了多种土地利用/覆被类型的未来变化趋势和经济效益最大化,进而模拟了2025年、2030年土地利用/覆被变化。运用水量平衡法,结合土地利用变化计算评估水源涵养量。【结果】结果表明:2020年总水源涵养量为3.31×108m3,空间分布特征为西南高,东北低,林草区高,非林草区低。在未来土地利用变化情况下,不同土地类型对应的水源涵量随着该土地面积的增加而增加,减少而减少。“现状发展”情景下总水源涵养量逐年下降,到2030年总体下降0.21×108m3,主要集中在中部和中西部地区;“规划发展”情景下总水源涵养量到2025年下降0.03×108m3,到2030年增加0.01×108m3,变化主要集中在郑州市西南部地区。郑州市耕地面积大幅变化和林草地单位面积水源涵养量较大是影响水源涵养量变化的主要因素;林草地水源涵养能力最高,郑州市占土地面积20%左右的林草地提供了40%的水源涵养量。【结论】研究成果将为郑州市未来的土地利用规划、生态系统水源涵养保护提供科学依据。

土地利用/土地覆被变化(LUCC)模型研究进展

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是全球环境变化的重要原因,LUCC模型研究始终是土地变化科学研究的重点。论文系统总结了近10年来国内外LUCC模型在理论、方法、实践应用等方面取得的新进展,指出了亟待解决的问题,并对今后的发展方向进行了展望。研究发现,①LUCC模型的功能和作用呈现多样化趋势,是了解、认识和解释土地利用系统的动态变化特征、过程和效应的有效工具,可以服务于土地利用管理和政策的制订。②模型的核心内容是研究LUCC时空变化格局,模型发展正经历从单一的非空间模型向非空间模型和空间模型融合的演进过程,但多数模型只重视空间变化机制研究,而对时间机制考虑不足。③反馈机制是LUCC系统的一个重要特征,现有模型在反馈机制方面的研究尚十分薄弱,研究不同时空尺度的反馈机制必将是未来LUCC模型的新焦点。④LUCC研究本质上是"人类—环境"关系研究,以往模型多为局部均衡分析模型,未来LUCC模型发展趋向应从系统观和整体观角度来综合考虑"人类—环境"相互作用机制,这也是LUCC模型的最高更次的科学难点问题。⑤多尺度、多层次的综合研究是LUCC模型的必然要求,模型空间尺度已经从早期的单一空间尺度转变到现今的多空间尺度,但尺度推移仍是模型研究中值得深入探讨的问题。⑥尽管LUCC模型验证方法趋于多元化,但目前还没有一个模型验证的统一标准和规范,参考数据的不足也大大限制了模型验证效果,如何对LUCC模型的可靠性和科学性进行合理验证始终是LUCC模型所面临的关键挑战之一。

土地利用和覆被变化(LUCC)研究与土地整理

该文首先讨论了我国土地整理的内容及运作方式 ,并对目前国际土地利用和覆被变化 (L U CC)的研究进展、主要内容和趋势 ,以及国内 L U CC研究的状况等做了全面的阐述 ,在此基础上 ,分别从国家、区域及景观 3个尺度层面重点讨论了 L U

土地利用、覆被变化(LUCC)与环境变化关系研究进展

土地利用、覆被变化(LUCC)作为环境变化的主要原因之一,已成为全球变化研究的前沿和热点问题。文章总结了国内外LUCC与环境变化关系的主要研究成果和方法,继而从气候、碳循环、土壤环境、水环境以及生态环境对土地利用方式的限制等方面概括了LUCC与环境变化之间的关系。LUCC通过改变大气成分和下垫面性质对气候造成影响;影响着陆地生态系统的碳循环;改变土壤的理化性质,带来土壤污染、土壤养分迁移等土壤质量问题;并且引起水体的非点源污染,影响区域的产水量和水循环。同时,环境变化对LUCC具有限制作用。不仅通过特定的气候环境直接限制土地的利用方式;还间接通过借助人类生态环境意识的改变,实现对区域土地利用强度与方式的约束。LUCC既是全球环境变化的原因,也是全球环境变化的结果。LUCC与生态环境之间存在着复杂的、非线性的动态反馈关系。进一步探讨了当前LUCC与环境变化关系的主要研究方向和相关研究方法,针对目前存在的缺乏统一的指标体系,研究区域、时空尺度单一,以单要素静态研究为主,实验研究相对薄弱以及动态模拟不够等问题,提出加强跨学科综合交叉研究、注重多尺度探讨LUCC的环境效应、构建一个LUCC环境效应研究的统一指标体系及加强"3S"技术与模拟模型的融合等建议。为寻求更科学更合理的土地利用方式提供了基础信息。

土地利用/覆被变化(LUCC)环境效应研究综述

土地利用/覆被变化能直接反映当今全球环境变化的主导因子———人类活动,为此土地利用/覆被变化产生的环境问题已引起人类社会的广泛关注,深入研究这些问题具有重要的理论意义和实践价值。针对土地利用/覆被变化引起的环境效应的复杂性、累积性,本文在总结国内外LUCC环境效应的研究成果的同时,把LUCC环境效应分为:土壤环境效应、大气环境效应、水环境效应以及生态效应四类进行阐述,并结合目前研究在内容和方法方面存在缺乏统一的指标体系、研究区域时空尺度单一、以单要素静态研究为主、实验研究相对薄弱以及动态模拟不够等问题对其发展趋势进行了探讨。

土地利用/覆被变化(LUCC)与土壤重金属积累的关系研究进展

土壤重金属污染是世界性环境问题之一.土地利用/覆被变化(LUCC)是最主要的环境演变驱动因子之一.为明晰LUCC对土壤重金属积累和污染的影响,根据前人研究,从场地、县域和流域/区域尺度总结了LUCC和土壤重金属污染的关系.研究发现,三个尺度上土地利用方式和覆被类型/格局是控制土壤重金属空间积累和分布的重要因子,土地利用/覆被可以直接吸纳或吸附重金属,亦能通过改变土壤物理、化学和生物性质从而控制重金属在土壤中的移动性和活性,造成土壤中重金属的积累直至污染.此外,论文阐明了LUCC在土壤重金属污染风险预测、规避和污染土壤修复中的重要作用,最后提出了在实践中通过调整土地利用/覆被类型进行污染土壤修复的建议.寓景观生态学思想于土壤重金属污染防治过程是一种新的有效途径.

土地利用/覆被和气候变化对万泉河上游流域径流的影响

为探究万泉河流域径流对土地利用/覆被变化(LUCC)和气候变化的响应,通过建立万泉河上游流域的SWAT模型,设置了不同情景,定量分析了LUCC和气候变化对径流的影响.结果表明,SWAT模型在万泉河上游流域的适用性较好,率定期和验证期的相关系数(R^(2))以及纳什效率系数(E_(ns))均大于0.80.设置极端土地利用/覆被情景,将所有人工林转化为耕地、耕地转化为天然林、人工林转化为天然林,月均径流量的变化幅度分别是13.66%、-2.46%和-9.74%,这表明耕地的产流能力最强,其次是人工林,最后为天然林.所设置的不同气候情景表明,月均径流量变化与降雨量成正比,与气温成反比.设置土地利用/覆被和气候综合情景,对比1990年,2018年LUCC使月均径流量增加了1.32%;2006—2018年气候变化使月均径流量增加了8.97%;相比LUCC,气候变化是引起流域径流变化的主要因素.

鄂尔多斯土地利用变化及驱动力分析

土地利用/覆被变化(Land-Use and Land-Cover Change, LUCC)的监测及其驱动因素分析是土地变化科学的基础和关键。分析研究土地利用变化及其驱动力,是理解土地利用变化过程、调整优化土地利用结构、完善土地管理体制,推进多元化生态治理,促进区域可持续发展的重要科学基础。本文选取鄂尔多斯为研究区,基于2000、2010、2020年的CLCD土地利用数据和共15个驱动因素为支撑,厘清研究区土地利用变化时空脉络,刻画草地退化和恢复动态过程,分析研究区重大生态治理工程、驱动因素、土地利用变化和草地退化/恢复之间的关系。研究结果表明:在过去二十年期间,约有20%的研究区国土面积发生土地利用转化,主要表现为草地面积增加、裸地面积明显缩减、农田面积增加和不透水面面积扩张;草地退化面积明显大于草地恢复面积,退化过程集中在研究区西部旗县,恢复过程集中在东部欠发达旗县;研究区土地利用变化是由研究区重大生态治理工程和研究区社会经济驱动因素进程造成的。