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。

郑州市土地利用/覆被变化与生境质量的时空演变及情景预测

[目的]探究郑州市土地利用格局和生境质量时空演变特征并预测未来发展趋势,为区域生态保护实践和可持续发展提供理论参考。[方法]基于PLUS模型和InVEST模型,同时结合ArcGIS空间分析及地理信息图谱法,分析2000—2020年郑州市土地利用变化情况,并模拟2030年基准情景和生态保护情景下的空间分布格局,探究郑州市生境质量时空演变规律和像元尺度下的迁移状态。[结果]①2000—2020年,耕地和建设用地为郑州市主要景观类型,20年间,建设用地面积激增,涨幅15.76%,主要来源于耕地;②PLUS模型对郑州市土地利用模拟具有适用性,相较于基准情景,2030年生态保护情景下建设用地扩张受限,生态用地总量上升,该情景可为研究区推进生态建设提供参考;③2000—2020年生境质量不断退化,空间分布差异显著,高生境质量区始终位于巩义市和登封市,低和较低等级的图谱单元相互转移最频繁;④2030年延续“西高东低”格局,生态保护情景下生境质量呈“低值减少,高值增多”的特征,向较高和高等级转移率升至14.44%,与基准情景相比表现出稳中向好的发展趋势。[结论]郑州市生境质量时空分布与土地利用变化密切相关,未来应注重国土空间结构的合理布局,增强土地利用效率,提升生态系统质量和稳定性。

2013-2022年G市土地利用/覆被变化分析

为研究G市近十年的土地利用情况,选取2013和2022年的地表覆盖数据作为数据源,借助ArcGIS10.8软件进行镶嵌、裁剪和融合等处理,通过分析土地利用的变化幅度、动态度以及转移情况,了解其土地利用/覆被变化情况。结果显示,与2013年相比,2022年研究区的耕地、裸地、灌木地和人造地表面积均有所增加,而林地、草地和水体面积呈减少趋势。耕地、灌木地、裸地和人造地表的土地利用动态度指数分别为0.95%、1.46%、6.80%和1.63%,其中裸地的变幅最为明显;林地、草地和水体的土地利用动态度指数分别为-0.73%、-7.28%和-3.10%。总体而言,土地利用转移变化主要体现在林地、人造地表和水体方面,其中部分林地和水体主要向耕地等转变。本研究为土地可持续利用发展提供参考。

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。

天津市土地利用/覆被变化对城市热岛的影响

利用1992—2020年6期Landsat LST数据计算的城市热岛比指数和中国年度土地覆盖数据,分析了天津市中心城区和环城4区的城市热岛和土地利用/覆被时空变化特征,并利用地理探测器对其影响因子进行探索。结果表明,研究期间建设用地面积增加了31.9%,耕地面积减少了26%,大部分耕地转化为建设用地,其他地类转出量变化较小;平均LST先升后降,城市热岛比指数先升后降再上升;归一化建筑指数(NDBI)和归一化植被指数(NDVI)分别与LST呈正相关和负相关。地理探测器分析结果显示:各因子对LST的影响程度为NDBI>NDVI>PD>DEM。研究结果可为缓解天津城市热岛提供依据。

快速城镇化地区生态环境质量时空格局演变及对土地利用变化响应——以廊坊市北三县为例

对生态环境质量时空格局及其对土地利用变化的响应进行研究可为区域制定生态保护修复政策提供参考。通过构建遥感生态指数,对廊坊市北三县2000-2020年生态环境质量分布格局分析评价,利用地理加权回归模型探索生态环境质量变化对土地利用变化的响应。结果表明,北三县2000-2020年生态环境质量等级以“良”和“一般”为主,整体呈下降趋势,等级“较差”面积呈快速增长趋势。建设用地变化、土地利用强度变化和生态环境质量变化呈负相关关系,回归系数在空间上呈现较大的异质性;生态用地变化与生态环境质量变化呈正相关关系,回归系数在空间上异质性不强。城镇快速扩张的区域生态环境质量变化对建设用地变化和土地利用强度变化响应最显著。大量耕地向建设用地转变是区域生态环境变化的最主要影响因素,在国土空间规划中应划定城市边界,严格控制建设用地规模,提高集约节约利用水平,确保区域可持续发展。

黄土高塬沟壑区城郊型小流域土地利用/覆被时空变化特征研究--以平凉市纸坊沟为例

为了给黄土高塬沟壑区城郊型小流域水土资源高效利用和区域生态经济高质量发展提供科学依据,对平凉市纸坊沟小流域在水土流失综合治理过程中的土地利用/覆被变化规律进行了研究。以Landsat影像、无人机影像为主要数据源,结合历史整编数据结果和实地核查,获取纸坊沟流域1963—2023年4期土地利用分类信息,引入土地利用动态度、转移矩阵,定量分析其土地利用时空变化规律,结果表明:1963—2023年,林地、耕地、草地和住宅用地呈正向动态变化,动态变化率分别为13.67%、0.25%、0.13%和0.11%,其他土地、园地和工矿仓储用地呈反向动态变化,动态变化率分别为-1.66%、-1.38%和-1.12%,特殊用地、交通运输用地基本没有变化,土地利用动态度普遍降低,土地利用变化趋于平稳;土地利用变化表现为其他土地面积减少,林地、草地面积增加,林地转入面积最为显著,整体增加352.60 hm2,草地面积整体增加36.76 hm2;水土资源高效利用是纸坊沟小流域土地利用变化的重要驱动因素,探索出的以“生态清洁示范、高效灌草栽培、水保科学研究、生态观光旅游”为一体的城郊型水土保持生态示范小流域,为“水土保持+乡村振兴”发展模式提供了宝贵经验和借鉴价值。

黄河水源涵养区土地利用变化的区域分异特征及未来格局

解析黄河水源涵养区历史和未来的土地利用/覆盖变化(LUCC)对于保护黄河流域水土资源和维系生态系统服务功能等具有重要意义。在研究区及其三大子区(Ⅰ黄河上游水源区、Ⅱ渭河南山区、Ⅲ伊洛河区),基于1990—2020年的土地覆盖产品数据,采用转移矩阵、地理探测器、CA-Markov模型等方法,分析LUCC特征、探测驱动因素和预测未来期(2025年)空间格局。结果表明:自2000s以来,研究区及分区地类呈现退耕还林还草和建设用地快速增长的2条主线变化趋势,其中,全区LUCC主要受到粮食产量、高程和人口密度驱动,Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区LUCC的主导驱动因素分别是高程、人口密度和粮食产量。未来生态保护情景相对于自然发展情景,耕地和建设用地扩张将受到约束,能更好地保障生态用地面积以支撑水源涵养等生态服务功能。

查干湖区域土地利用现状及水体面积变化分析

利用2000—2022年的MODIS数据、2022年的高分一号(GF-1)卫星数据,采用目视解译的方法提取了吉林省查干湖区域土地利用现状及水体面积数据,对2000年以来水体面积变化规律及气象影响因素进行分析。结果表明:查干湖区域内湖泡较多,周边多以农田和草原植被为主,生态系统类型多样;查干湖水体面积年际变化呈增加趋势,空间上表现出向北部推进的趋势;气候变化对水体面积变化的影响较大,特别是降水、湿润状况的影响较为显著;人类活动对生态环境的不利影响进一步减缓。

基于SD-PLUS耦合模型的陕西省土地利用变化及碳储量多情景预测

[目的]为探讨不同土地利用方式对区域生态系统碳储量的影响。[方法]以陕西省为研究对象,利用SD-PLUS耦合模型,采用国际耦合模式比较计划第6阶段(CMIP6)提出的耦合共享社会经济路线和代表性浓度路线(SSP-RCP)情景,对2030年陕西省的土地利用变化进行预测,然后利用InVEST模型模拟未来不同情景下陕西省碳储量及其空间分布。[结果](1)对构建的SD模型进行历史检验,其误差<5%,PLUS模型模拟的2020年土地利用Kappa指数为0.86,模型精度和可靠性总体符合要求;(2)3种情景下,未来建设用地面积均增加,增长速率从低到高的情景分别为SSP126、SSP245、SSP585;在所有情景下,林地面积均增加,水域面积均保持稳定;草地面积在SSP126情景下有小幅度增加,其他情景下减少;耕地面积3种情景下均减少;(3)3种情景下,陕西省碳储量均减少,关中平原建设用地的扩张占用大量的耕地是造成陕西省碳储量下降的主要原因。[结论]在SSP126情景下,建设用地扩张所占用的生态用地面积最小,碳储量损失最少,该情景同时考虑社会经济发展及生态保护的需要,可为未来陕西省国土资源保护和高质量发展提供参考模式。

基于“自然-社会”视角的陕西省土地利用变化碳核算与演变格局分析

土地利用变化对碳源-汇有着重要的影响,在全球碳循环中扮演着重要的角色。为揭示土地利用变化对碳平衡的影响,以陕西省为研究区,基于资源清查、土壤调查、能源消费等多源数据,利用簿记模型和GIS软件核算了该省2002-2022年社会间接碳排放和自然直接碳储量,并引入夜间灯光数据反演,揭示了不同地类及地类内部的碳密度差异与时空格局演变。结果表明:1)陕西省土地利用类型空间特征明显,林地和耕地占全省面积71.7%,2022年与2002年相比建设用地、林地、水域面积分别增加2.67×10^(5)、1.05×10^(6)、7.73×10^(3) hm^(2),耕地、草地、未利用地面积分别减少7.76×10^(5)、3.75×10^(5)、1.73×10^(5) hm^(2);2)研究期间陕西省土地利用相关碳吸收与碳排放严重失衡,土地利用相关年均碳汇量为4.98×10^(6) t,与林地面积的扩大及固碳能力的提升有关,年均碳排放量为3.10×10^(7) t,增长了7倍,与高排放能源的消耗有关;3)研究期间陕西省碳汇量在2007年后开始由负增长变为正增长,2017年后增长速度变快,碳排放量则一直处于高速增长,但受生态保护和减排政策等影响2017年后排放趋于稳定;4)研究期间陕西省地均碳密度表现为陕南秦巴山地>关中平原地区>陕北黄土高原,增长较为稳定的碳密度>60 t·hm^(−2)的地块主要集中在安康与商洛、汉中交界一带,碳排放区域主要集中在关中平原一带和陕西西北部,并在栅格单元空间上呈现扩张趋势。研究还发现,固碳主要依靠林地碳汇,当前陕西省碳排放趋于稳定,如何提升林草地的固碳能力将成为“双碳”目标实现的关键问题。

高潜水位矿区土地利用和碳储量时空变化规律与预测

高潜水位矿区采矿活动及城镇化发展会导致土地利用类型明显变化,进而影响矿区的固碳能力。采用潘谢矿区2002-2021年5期土地利用数据,利用FLUS(Future Land Use Simulation)模型,选取了采矿、社会经济和气候环境等方面数据作为驱动因子,分别预测了自然发展和生态保护两种情景下2028年土地利用变化,再结合InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型,计算了潘谢矿区2002-2021年的历史碳储量以及2028年不同情景下的未来碳储量,并对潘谢矿区碳储量的时空变化特征进行了分析。结果表明:(1)2002-2021年潘谢矿区土地利用变化表现为耕地不断减少,湿地和建筑用地持续增加,其中耕地减少了147.93 km^(2),湿地和建筑用地分别增加了71.01 km^(2)和75.76 km^(2)。在此期间,潘谢矿区碳储量减少了1.62×10^(5)t,减少幅度为3.83%,其中在2018-2021年碳储量下降最快。(2)预测结果显示,2028年2种情景下研究区内土地利用变化均为湿地和建筑用地持续增加,耕地不断减少。但相较于自然发展情景,生态保护情景下矿区内耕地受到保护,面积有所增加,湿地和建筑用地的增长减缓。与2021年相比,自然发展情景下的碳储量减少了0.74×10^(5)t,生态保护情景下的碳储量减少了0.53×10^(5)t。研究结果表明,受采煤沉陷和城镇发展影响,沉陷湿地和建筑用地扩张导致耕地减少是碳储量下降的主要原因,采取生态保护措施能够在一定程度上减缓碳储量的下降。

漓江上游水沙对降水、土地利用变化的响应

为了探究漓江流域上游水沙对气候和土地利用变化的响应特征,基于气温、降水量、径流量、输沙量,结合土地利用数据和归一化植被指数(NDVI)数据,应用Mann-Kendall检验法、双累积曲线法分析漓江上游水文气象要素变化趋势,利用累积量斜率变化率比较法定量揭示气候因子对上游径流变化的贡献率,结合植被覆盖变化特征探讨土地利用类型变化对河流水沙的影响。结果表明:1965—2019年漓江流域上游气温呈显著增加趋势,降水量、径流量、输沙量未呈现显著增加或减少趋势,同时期NDVI呈上升趋势,但土地利用结构未发生明显变化,仍以林地、耕地为主。漓江上游气温未出现突变点,降水量与径流量于1991年发生突变,1992—2019年漓江上游NDVI平均值显著高于突变前的1981—1991年,耕地面积平均值与林地面积平均值显著低于突变前的1981—1991年;输沙量于2003年发生突变,2004—2019年漓江上游NDVI平均值与建设用地面积平均值显著高于1981—2003年。降水对径流改变的贡献率为56.30%,降水量-径流量关系并未在突变点前后发生改变。降水量对输沙量改变的贡献率为-12.67%,降水量-输沙量关系在突变后发生改变。

多情景下张家口市土地利用变化及碳储量分析

土地利用改变促进生态系统碳储量变化,进而对全球气候产生影响,研究土地利用变化对碳储量的影响,对区域生态系统和实现经济可持续发展具有重要意义。该研究以张家口市为例,基于2000年、2010年和2020年土地利用数据,结合PLUS模型和InVEST模型分析土地利用变化与碳储量的关系并对未来不同情景下的碳储量进行评估。结果表明:(1)张家口市土地利用类型以耕地和草地为主,占该地区总面积约71%。20年间,耕地和草地面积呈下降趋势,林地、建设用地面积呈现增长态势,其主要转换方向为耕地转为建设用地。(2)2030年,自然发展情景下,耕地、林地、水域均有所下降,草地、建设用地和未利用地有所增长;生态保护情景下,林地和草地相较自然发展有所增加,其余地类均有不同程度的减少;耕地保护情景下,耕地面积相较于自然发展情景增加约1.11 km^(2)。(3)过去20年间,该区域碳储量先上升后下降,但总体碳储量依然呈现下降趋势,年均下降0.19×10^(6)t;2030年自然发展情景下,碳储量为766.43×10^(6)t;耕地保护情景下,碳储量为767.28×10^(6)t;生态保护情景下,碳储量为768.5×10^(6)t。耕地保护碳储量介于自然发展和生态保护之间,因此张家口市在未来发展中应实行耕地优先发展前提下采取一定生态保护措施,以减缓碳储量下降速率。

能源富集区土地利用变化及驱动因素分析——以山西省为例

对山西省土地利用变化及驱动因素研究可以为黄河流域生态保护与高质量发展战略落实提供科学依据。基于1980-2020年7期影像数据,利用土地利用动态度、转移矩阵及地理探测器对山西省土地利用变化特征进行分析并探究土地利用变化影响因素。研究期内最主要的3种土地利用类型为耕地、草地和林地。建设用地动态度最大。耕地、草地及林地三者之间的相互转化最为突出。因子探测结果表明,不同研究时期山西黄土高原土地利用变化的主导因子不同。高程、坡度、土壤类型、人口密度、GDP等5个因子的平均解释力较强。因子间交互作用相对于单因子均有所增强,GDP、人口密度、城镇化等因子与其他因子间交互作用增强最为显著。

基于土地利用变化的洞庭湖生态经济区生态系统服务价值时空演变及相关性分析

土地利用变化是导致生态系统服务价值(ESV)变化的重要原因,以洞庭湖生态经济区为研究区,在3km×3km格网尺度下,基于2000—2020年土地利用变化定量测度洞庭湖生态经济区ESV并分析其时空特征及空间相关性。结果表明:洞庭湖生态经济区土地利用格局总体稳定,耕地、林地以及水域为主要用地类型。耕地在2000—2020年减少规模最大,建设用地始终保持增长态势;2000—2020年,研究区ESV呈先增加后减少趋势,价值总量共增长10.12亿元,水域和林地是ESV主要贡献者。ESV高值区主要集中于中部洞庭湖区及四水流域,四周林地为次高值区;研究区ESV空间分布具有正相关性,存在显著集聚效应,但ESV空间分异效应逐年增强。

皖江城市带近20年土地利用变化及其生态环境效应

分析区域土地利用变化及其对生态环境的影响,能为区域土地利用结构优化及生态环境保护提供理论依据.以皖江城市带为例,基于2000年、2010年、2020年土地利用数据集,运用土地利用转移矩阵模型,分析了该地区土地利用时空变化特征;同时结合生态环境质量指数、网格单元分析方法及土地利用转型的生态贡献率,探究了土地利用变化的生态环境效应.结果表明:(1)皖江城市带土地利用转移主要为耕地和森林之间的相互转移,以及人造地表对耕地的侵占;(2)皖江城市带森林的生态价值重要性最大,最高达到55.29%,人造地表用地的变动对该区域的生态影响较大,生态价值贡献率为28.20%;(3)皖江城市带生态环境质量指数稳定且有下降趋势,区域生态环境质量指数呈现“南高北低”的空间格局;(4)耕地向森林及草地的转换是导致生态环境改善的主要原因,森林转向耕地及耕地转向人造地表是导致生态环境恶化的主要原因.