土地利用类型变化对城市热岛效应的影响分析

首先基于北京市2013—2020年Landsat-8卫星遥感影像,使用TIRS10_SC算法反演北京市地表温度;其次,对温度反演结果进行归一化处理,进行热岛等级划分,并计算热岛强度指数;最后,结合土地利用类型数据,分析土地利用类型覆盖面积变化对城市热岛强度的影响。结果表明:1)2013—2020年北京市的城市热岛效应呈现出先上升后下降的趋势,2015年城市热岛效应现象最明显;2)2013—2020年裸土地变化程度最大,其中有40.060%的裸土转变为植被,24.988%的裸土转变为建设用地;3)出现次热岛和强热岛现象的区域地表覆盖类型主要是建设用地和裸土,出现绿岛和冷岛的区域地表覆盖类型主要是植被和水体,并且在相同面积占比情况下,水体缓解热岛效应的效果更加明显。

太行山区典型土地利用类型水土流失特征分析

为探究太行山区典型土地利用类型水土流失规律,选取崇陵小流域内林地、坡耕地、裸地3种土地利用类型坡面径流小区,利用人工观测结合自动雨量站、水土流失自动观测仪,观测2016年、2020年和2021年3个年份各径流小区水土流失特征,结果表明:林地产流次数最少(7次),坡耕地产流次数最多(24次);径流深与次降雨量呈正相关关系,径流深增长速度在林地最小,在坡耕地最大,表明林地对降雨的拦截作用最强;土壤流失量随降雨侵蚀力的增加而增加,坡耕地的增长速度最快;林地、坡耕地及裸地7—9月土壤流失量占全年的比例分别为100%、98.44%和88.79%;雨季时林地对水土流失的减少作用远大于雨季之后,表明雨季时林地对水土流失的抑制作用更强。坡耕地是太行山区产生水土流失较严重的一种土地利用类型,相同降雨类型下有植被覆盖、实施水土保持工程措施的土地可有效减少坡面水土流失量。

中国省际不同土地利用类型电力碳足迹的时空分析

利用土地利用类型与能源消费项目的对应关系,对2003—2020年中国省际不同土地利用方式的电力碳排放、电力碳足迹、电力碳赤字进行计算与时空分析,并借助空间自相关模型分析电力碳赤字的空间关联特征。结果表明:全国电力碳排放量增长速率持续放缓,空间上呈现东高西低、南高北低的特征。电力碳足迹增速表现为先急后缓的降低态势,且各土地利用类型的电力碳足迹增长为收敛趋势;电力碳足迹重心逐渐由东南向西北扩散转移,北方地区内部差异相较于南方持续扩大。电力碳赤字范围持续扩大,其空间关联性为逐渐强化的正相关,低—低集聚区(LL)和高—高集聚区(HH)是主要局部空间自相关类型。随空间相互作用增强,电力碳赤字区际差距缩小。

黄河流域上游煤矿区土地利用类型变化及其对固碳服务的影响

明晰矿区土地利用变化及其对区域碳储量的影响,是“双碳”目标背景下推进矿区低碳减排和绿色高质量发展的重要手段.基于多源数据集,使用InVEST模型、土地利用动态度、转移矩阵、缓冲区分析和灰色关联度等方法,识别了1990-2020年黄河流域上游13个大中型煤矿区的土地利用类型时空变化,评估了不同矿区及其周边不同距离缓冲区的固碳服务能力,并对二者的关联度进行分析,旨在厘清矿区土地利用变化对固碳服务的影响.结果表明:(1)1990-2020年煤矿区土地利用类型主要以草地、未利用地、林地和耕地向城乡工矿居民用地转移为主,城乡工矿居民用地面积以288.8 hm^(2)/a的速度持续扩张.(2)1990-2020年不同时段城乡工矿居民用地的单一动态度均为正值,草地和未利用地则均为负值,其中2010-2015年各土地利用类型的综合动态度均较高,2015-2020年则均相对较低,并且露天开采方式矿区土地利用强度远高于井工开采方式.(3)1990-2020年各矿区内单位面积年固碳量在0.7~4.1 Mg/hm^(2)之间,在时间上呈先下降后升高再下降的趋势,并且在距离矿区50 km范围内,距离越远,平均单位面积年固碳量越高,影响程度逐渐下降.(4)不同土地利用类型与单位面积年固碳量的平均关联度从高到低表现为未利用地>耕地>草地>林地>水体.研究显示,黄河流域上游煤矿区开发过程中未利用地和耕地面积的变化是矿区生态系统固碳服务变化的重要原因.

黄土丘陵区典型土地利用类型土壤-微生物量及其生态化学计量特征

[目的]为探讨黄土丘陵区“上退下推”典型生态治理模式对土壤-微生物量C、N、P及其生态化学计量比的影响。[方法]以宁夏黄土丘陵区典型土地利用类型(人工林地、梯田和川道地)为研究对象,研究土壤-微生物量C、N、P含量对土地利用变化的响应,并分析其生态化学计量比、微生物熵(qMBC、qMBN、qMBP)及化学计量不平衡性(C∶N_(imb)、C∶P_(imb)、N∶P_(imb))之间的关系。[结果](1)3种典型土地利用类型下,人工林地土壤SOC、C∶P、N∶P高于梯田和川道地,而农耕用地(梯田和川道地)土壤TP含量则高于人工林地。(2)土壤微生物量C、N、P的含量分别为51.56~133.19,7.97~21.98,4.63~12.81 mg/kg。其中,土壤微生物量C、N、P均表现为人工林地>梯田>川道地;微生物量C、N、P的比值及C∶N_(imb)、C∶P_(imb)、N∶P_(imb)在各土地利用类型间无显著差异,具有一定的内稳性特征。(3)3种典型土地利用类型对微生物熵具有显著影响,qMBC表现为梯田地>人工林地>川道地,而qMBN和qMBP均表现为人工林地>梯田>川道地。通过RDA和蒙特卡洛置换检验得出,微生物量C∶P(R^(2)=0.75,p<0.01)和C∶P_(imb)(R^(2)=0.74,p<0.01)是影响土壤微生物熵变化的关键因素。[结论]综上所述,“上退下推”典型生态治理模式引起土壤C、P以及微生物量C、N、P含量的显著变化,典型土地利用类型下土壤-微生物量C、N、P及其化学计量比主要受到P元素的影响。

佳木斯江北水源地准保区不同土地利用类型地下水土中氮磷的分布特征

以黑龙江省佳木斯市江北水源地准保护区为研究区,选取7种典型土地利用类型,研究不同土地利用类型下地下水和包气带氮磷的分布特征.结果表明:在0~180cm包气带深度内水浇地中氨态氮(NH_(4)^(+))显著低于其他土地利用方式(p<0.05,下同);居民点包气带可溶性氮、磷分布特征与其他土地利用方式差异最大,其中硝态氮(NO_(3)^(-),0~150cm)、亚硝态氮(NO_(2)^(-),0~120cm)和溶解态磷(DP,0~90cm)的含量显著高于其他土地利用方式,且含量随土壤深度的增加而降低;所有土地利用类型的地下水中,NO_(3)^(-)是总氮(TN)主要组成成分,其中居民点和水浇地地下水中NO_(3)^(-)含量和TN显著高于其他土地利用方式,农业生产、粪便和废水是居民点位地下水中NO_(3)^(-)的主要来源.Pearson相关分析结果表明:研究区地下水NO_(2)^(-)含量与0~30cm深度土壤中的NH_(4)^(+),NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-)含量以及电导率呈显著正相关;NH_(4)^(+)含量与150~180cm深度土壤的pH值呈显著正相关;TN与0~30cm深度土壤中的NH_(4)^(+)和NO_(2)^(-)含量呈显著正相关.研究结果为深入了解不同土地利用方式下包气带土壤氮、磷分布特征与浅层地下水水质的关系提供理论依据.

滇中高原不同土地利用类型土壤侵蚀对养分流失的影响

【目的】研究滇中高原不同土地利用类型水土流失的变化规律,揭示不同土地利用类型下土壤侵蚀对养分流失的影响。【方法】采用熵权法和TOPSIS法,对2018—2020年云南省昆明市晋宁区大春河小流域林地、园地、荒草地、耕地和裸地的水土流失与土壤养分数据进行分析,明确不同土地利用类型的土壤侵蚀对养分流失的影响。【结果】林地、园地、耕地和裸地间的泥沙量、径流量、径流深和径流系数差异显著(P<0.05);7—9月地表产流径流快,侵蚀泥沙量大,其径流量、泥沙量、径流深和径流系数均高于其他月。不同土地利用类型保水保肥能力的综合排名依次为园地、林地、荒草地、耕地、裸地,贴合度分别为0.6060、0.5330、0.4560、0.3700、0.3680。园地和林地的土壤养分流失最少,裸地的水土流失与土壤养分流失最严重。不同土地利用类型与有机质、硝态氮、铵态氮、容重、含水率、径流量、泥沙量、径流深和径流系数呈极显著相关(P<0.01)。【结论】土地利用类型和降雨是水土流失的关键因素,土壤侵蚀是影响土壤养分流失的主要因素。

不同土地利用类型下地表水和地下水的水化学特征及离子来源

为了探究土地利用方式对天津市地表水和地下水水化学特征的影响,运用水化学分析方法,测定天津市主要河流水和附近地下水的水化学成分,分析其空间特征.结果表明:①研究区地表水的主要水化学类型为Na·Mg-Cl·HCO_(3),地下水的主要水化学类型为Na·Ca-HCO_(3);②耕地类型下水中NO_(3)^(-)质量浓度高,部分耕地和草地类型下水中K^(+)质量浓度高,城乡居民工矿用地类型下水中Na^(+)和Cl^(-)质量浓度高;③地表水和地下水中Ca^(2+)、Mg^(2+)和HCO_(3)^(-)主要来源于碳酸盐岩的风化溶解,部分SO_(4)^(2-)来源于蒸发盐岩的溶解,Na^(+)、Cl^(-)和NO_(3)^(-)质量浓度主要受到人类活动的影响.

紫色土不同土地利用类型的土壤质量综合评价

评价紫色土不同土地利用类型的土壤质量,为紫色土的植被和地力恢复提供参考依据。以衡阳紫色土恢复区天然草地、人工草地、人工灌草地、人工灌丛地、坡耕地和人工林地0~20 cm土层土壤为对象,分析和比较不同土地利用类型下的土壤理化性质和生物学性质,并采用主成分分析(PCA)法评价其土壤质量。结果表明:人工草地、人工灌草地与坡耕地的全氮、碱解氮和有效磷含量显著高于其余土地利用类型(P<0.05),但其pH值、土壤容重和毛管孔隙度显著低于其余土地利用类型(P<0.05),速效钾含量在不同土地利用类型之间的差异不显著;人工草地、人工灌草地与坡耕地的磷脂脂肪酸总量、细菌含量、真菌含量、放线菌含量、脲酶活性、蔗糖酶活性、磷酸酶活性、蛋白酶活性、土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮的含量显著高于其余土地利用类型(P<0.05);除速效钾含量外,土壤各肥力因子之间存在密切的相关性;从PCA法的评价结果来看,人工草地、人工灌草地和坡耕地的土壤肥力综合指数较高,是有利于恢复区土壤质量恢复较好的土地利用类型。

土地利用类型影响四川盆地一次高温过程的模拟研究

土地利用变化可通过影响地气间能量交换影响数值模式的预报效果。本文利用WRF模式对四川盆地2021年8月1—4日高温过程进行数值模拟,探究土地利用类型变化对模式高温天气预报能力的影响。结果表明:(1)GLC_FCS30-2020资料反映的近期土地利用类型相比WRF模式默认土地利用类型有明显差异,主要表现为农田、混交林急剧减少,城市与建筑、多树草原、稀树草原和农田/天然植被镶嵌类型明显增加。(2)土地利用类型更新后,WRF模式对高温天气,尤其是对最高气温的预报能力有明显提升,主要表现为气温冷偏差减小、暖偏差增加,即日间、最高温度、四川盆地中部地区的预报能力有明显提升,而夜间、最低温度、盆地东部和西部局部地区的预报能力有所下降。(3)土地利用类型变化使地表反照率增加使地表净辐射减少,但地表水热输送方式的变化是影响地表温度变化的主要原因。更新土地利用类型后,日间潜热通量输送减少,感热通量和地表热通量输送代偿性增加且变化幅度相当,从而导致地表气温升高。下垫面土地类型未改变的站点温度变化,可能是由于周边高温的水平运动导致的。(4)天空状况越晴朗,温度模拟与观测的偏差越大,温度预报能力越低。此外,更新土地利用类型可以间接引起云量变化。

甬江流域氮磷营养盐时空分布特征及与土地利用类型关系

为全面、详细了解土地利用类型对甬江流域氮磷营养盐的影响,分析了不同水期氮磷营养盐的时空分布特征,并研究土地利用类型面积占比与氮磷营养盐的关系。结果表明:(1)甬江流域氮污染水平较重,磷污染水平较轻,氮营养盐浓度表现为枯水期高于丰水期,而磷营养盐浓度丰水期高于枯水期。(2)建设用地面积占比与溶解态总氮(DTN)、总磷(TP)有正相关关系,林地面积占比与硝酸盐氮、TP、DTN有负相关关系。(3)建议根据不同河段的土地利用类型面积占比差异考虑不同防治策略,姚江及甬江干流流域应增加绿化用地面积,加强对建设用地点源废水排污控制;奉化江流域应加强化肥农药控制,实施“林地+”模式。

基于SWAT模型的荆州市不同土地利用类型对雨水入渗量和径流系数的影响

以荆州市为研究对象,结合试验观测、模型模拟与理论分析,研究不同尺度、区域和降雨条件下土地利用变化对雨水入渗量和径流系数的影响。结果表明,2010—2022年荆州市土地利用类型经历了明显转变,耕地面积缩减,建设用地扩张,林地与草地面积稳定,水域略增,其他用地略减,这些变化导致雨水入渗量呈上升趋势,而径流系数呈下降趋势。不同土地利用类型对雨水入渗量和径流系数的影响各异,林地和建设用地对雨水入渗量产生正面影响,对径流系数则是负面;耕地对雨水入渗量有负面影响,对径流系数则正面;草地、水域及其他用地的影响较为有限。土地利用变化对雨水入渗量和径流系数的影响随尺度、区域和降雨条件的不同表现出差异性和复杂性。

绵阳市土地利用类型与生态系统服务价值时空变化研究

基于土地利用类型的生态系统服务价值评估是缓解城镇化带来负面生态环境问题的有效途径之一,本研究采用单位土地利用类型面积生态系统服务价值赋值法结合土地利用程度综合指数分析,分别在行政单元与格网尺度下评估绵阳市长时间序列土地利用类型和生态系统服务价值变化趋势。结果表明:①研究区域土地利用程度综合指数除平武县、三台县、盐亭县以外,其余区县普遍增加。②该区域生态系统服务价值受土地利用类型分布影响显著呈递减趋势,这与建设用地面积增加有关。③草地、水域、建设用地和耕地生态系统服务价值与总生态系统服务价值分别呈正、负相关。综上,该结果可为区域基于生态系统服务的土地利用管理与规划提供理论依据与方法借鉴。

不同土地利用类型对湖北长寿岛土壤质量的影响

湖北长寿岛国家湿地公园是汉江流域襄阳段的重要生态屏障,为研究该湿地周边不同耕地对土壤及湿地环境可能产生的影响,对长寿岛种植经济作物的不同土地利用类型的耕层土壤进行采样分析。结果表明,不同土地利用方式导致耕层土壤pH、电导率(EC)、有机质、速效磷、缓效钾之间均存在显著差异(P<0.05)。山药单作和芝麻-小麦轮作的土壤pH最高,达8.28。春花生单作的土壤EC和速效钾含量显著高于其他种植制度,分别为84.00μS/cm和110.49 mg/kg。芝麻单作的全氮含量最高,为1.40 g/kg。玉米-小麦轮作的有机质、速效磷、缓效钾含量均为最高,分别为13.60 g/kg、21.98 mg/kg、780.60 mg/kg。研究表明,湖北长寿岛湿地周边土地由于不合理的农业种植制度及不合理施用化肥,通过地表径流、下渗等方式,存在对湿地流域发生富营养化、水质变差的风险。

中国4种典型土地利用类型土壤水蚀成因的差异性分析

为揭示区域尺度上不同土地利用类型土壤水蚀产生的机理,分析了我国水蚀区4种典型土地利用类型(水田、旱地、草地和林地)下气温、降水量、土壤质地、坡度、归一化植被指数和土壤水蚀量的差异,并利用多元逐步回归计算了不同因素对4种土地利用类型土壤水蚀量的贡献,结果表明:4种土地利用类型的土壤水蚀量表现为林地[55.10 t/(hm^(2)·a)]>水田[54.35 t/(hm^(2)·a)]>旱地[26.69 t/(hm^(2)·a)]>草地[12.96 t/(hm^(2)·a)];土壤水蚀量均随气温和坡度的增加显著上升,水田、旱地和草地的土壤水蚀量受降水量的正向调控,草地和林地的土壤水蚀量与土壤砂粒含量呈显著负相关关系。中国水蚀区土壤侵蚀的形成不仅受气候条件的影响,还与土地利用类型及土壤特性有关。

北京平原地区不同土地利用类型对土壤颗粒组成及其分形特征的影响

选取农田、撂荒草地、人工乔木林、人工灌木林和次生林5种不同土地利用类型土壤颗粒为研究对象,采用Microtrac S3500激光粒度仪测定土壤样品粒径,利用土壤分形学理论和方法,分析不同土地利用类型对土壤颗粒组成及其分形特征的影响。结果表明,土壤粒径在不同土地利用方式下存在显著差异,其中撂荒草地以砂粒为主,农田、人工乔木林、人工灌木林和次生林以粉粒为主;次生林、人工乔木林黏粒体积分数最大,且显著大于其他土地利用类型,撂荒草地最小;次生林、人工乔木林、人工灌木林粉粒体积分数最大,且显著大于农田与撂荒草地;砂粒体积分数则与粉粒相反。土壤分形维数的大小依次为撂荒草地<农田<人工灌木林<次生林<人工乔木林;土壤分形维数与土壤黏粒含量、粉粒含量均呈显著正相关,与土壤砂粒含量呈显著负相关。

岩层倾向对喀斯特槽谷区不同土地利用类型土壤分离能力的影响

[目的]探索岩层倾向对喀斯特槽谷区土壤分离能力的影响机制,为喀斯特槽谷区预防和治理水土流失提供参考意见。[方法]以重庆市青木关岩溶槽谷区顺/逆层坡为研究对象,通过水槽冲刷试验,分析不同土地利用类型在顺/逆层坡的土壤分离能力差异,并探讨土壤理化性质对土壤分离能力的影响。[结果](1)顺/逆层坡土壤分离能力均与土壤有机质含量、>0.25 mm水稳性团聚体含量和全氮含量呈显著负相关(p<0.05),其中,逆层坡有机质含量、>0.25 mm水稳性团聚体含量和全氮含量大于顺层坡。(2)4种土地利用方式下的土壤分离能力均为顺层坡高于逆层坡。此外,草地土壤分离能力综合得分在顺/逆层坡均低于辣椒地、玉米地和裸地。(3)根据多元逐步回归分析结果,基于有机质含量和>0.25 mm水稳性团聚体含量建立的顺/逆层坡土壤分离能力预测模型的决定系数R^(2)分别为0.77,0.85,能有效预测土壤分离能力。[结论]草地土壤分离能力在顺/逆层坡均为最小。因此,为预防喀斯特槽谷区水土流失及促进生态恢复,应合理进行耕种,并且适当增加草地的覆盖面积,提高土壤抗侵蚀能力。

滇中高原不同土地利用类型产流产沙特征及影响因素——以尖山河小流域为例

[目的]研究滇中高原山区小流域不同土地利用类型植被措施的水土保持效益,为合理种植及改善土地利用现状提供科学依据及理论指导。[方法]以玉溪市尖山河小流域为研究区,采集研究区2012-2022年的降雨数据结合径流小区径流量和产沙量数据,研究分析次生林地、人工林地、灌草丛地、农耕地、经果林地径流量和产沙量特征及影响因素。[结果]①径流量排序为:农耕地>经果林地>灌草丛地>次生林地>人工林地,产沙量排序为农耕地>人工林地>经果林地>次生林地>灌草丛地。相同降雨条件下农耕地较其他土地利用类型的抗侵蚀性差。②产沙量与径流量二者之间呈明显的正相关性(p<0.01),产沙相较于产流具有滞后性,当次生林地径流量≥0.02 mm,灌草丛地≥0.46 mm,人工林地≥0.4 mm,经果林地≥0.62 mm,农耕地≥0.09 mm时才会携带泥沙。③径流量和产沙量与植被盖度、降雨特征因子之间的相关性显著(p<0.05),与土壤理化指标中的毛管持水量、毛管孔隙度、总孔隙度之间存在显著相关性(p<0.05),与其余的理化指标相关性不显著(p≥0.05)。[结论]研究区内应科学设置植被类型布局,合理分配土地种植模式,科学布局农田整地。

极端干旱生态移民区不同土地利用类型土壤呼吸对温湿度的响应

探究极端干旱生态移民区不同土地利用类型土壤温度与含水率对土壤呼吸速率影响,为准确揭示研究区不同土地利用类型碳循环特征提供科学支撑。采用LI-8100土壤碳通量测量系统和土壤墒情监测仪,在2023年5、6、7月中旬,将研究区分为荒草地、柠条林、原地貌和耕地4种土地利用类型测定了土壤呼吸速率、土壤温度和土壤含水率。结果表明:(1)土壤呼吸速率整体表现为:耕地>荒草地>柠条林地>原地貌。在达到最适温度前不同土地利用类型的土壤呼吸速率均与温度呈显著正相关(P<0.05),超过最适温度会降低土壤呼吸速率。(2)不同土地利用类型土壤呼吸速率均能与5cm深度土壤温度进行较好的指数模型拟合,Q10值介于3.18~4.66之间,且原地貌、耕地的土壤呼吸速率与10 cm深度土壤温度的相关性显著(P<0.05)。(3)土壤呼吸速率与土壤含水率(10 cm)之间线性相关性不显著(P>0.05),除柠条林地外其余3种土地利用类型土壤温度(5 cm)和土壤含水率(10 cm)的交互作用显著相关(P<0.05)。不同土地利用类型对极端干旱生态移民区的CO_(2)排放影响显著,土壤温度与含水率共同作用是土壤呼吸速率变化的主要影响因素,结合区域气候、制定合理的土地利用政策可进一步助力实现“双碳目标”,以期为极端干旱生态移民区的土地利用总体规划提供理论依据。

基于深度学习的多光谱遥感影像土地利用类型分类研究

文章提出一种针对多光谱遥感影像的土地利用类型分类网络(MSNet),该网络具有可见光波段特征和红外波段特征,在ResNet-50作为主干网络的基础上对网络不同阶段进行优化和改进。将MSNet与经典影像分割模型UNet进行对比,结果显示MSNet结果更优,精度、F1分数和召回率各评价指标均在(0.8,1)区间内,实验证明MSNet可以更充分地利用多光谱特征,提升遥感影像分类准确度。