山区土地多功能性与过渡性地理空间关联分析——以长宁县为例

以宜宾市长宁县为研究区,基于多源数据,在栅格尺度上量化了土地利用功能。利用景观叠加分析及相关性分析等方法,明确了土地多功能性的空间分异特征,并揭示了土地功能与地形要素之间的地理空间过渡性关联。结果表明:(1)山区过渡性地理空间土地生产、生态和生活功能具有多组合性,空间异质性较强。(2)长宁县土地多功能性在空间上由北部平原向南部山区过渡递增,多重和双重功能主导的土地主要分布在中部槽谷和南部山区,占土地总面积的50%以上。(3)地形因子对土地多功能景观的形成发挥较大的作用,海拔650 m、地形起伏度200 m、坡度15°是土地利用多功能性的临界值,超过此临界值土地多功能性趋于减少,但生态功能占居主导。

山区过渡性地理空间人文自然交互性识别与分异解析

山区因其人文自然交互过程具有显著的地域性、时空分异性与不确定性,成为典型的过渡性地理空间,其类型量化识别与分异特征的解析可为山区乡村振兴背景下国土空间高质量发展提供决策依据。本文基于地理不确定性的概念构建时空变率指数,识别出中国山区过渡性地理空间分布与分区,并运用地理探测器解析其地理时空变率的驱动力谱。结果发现:中国山区过渡性地理空间总面积为238.32×10^(4) km^(2)(约占中国陆表面积的1/4),其地理时空变率从第一阶梯到第三阶梯呈递减趋势;全国山区过渡性地理空间可分为12个分区,其中昆仑—祁连山分区面积最大;人文驱动因子对人口与土地利用的时空变率解析力最强,基础地形因子对植被覆盖时空变率与地理时空变率指数的解析力最为显著,各因子中海拔与夜间灯光的解析驱动力最强。整体而言,人文要素的时空动态均对东南山区过渡性地理空间具有显著的塑造性,而西北山区过渡性地理空间主要受到自然要素的时间变化和人文要素的空间变化所驱动。本文为山区过渡性地理空间的不确定性、多样性与人地关系地域性的定量研究提供了新的见解与启示。

人文自然耦合视角下过渡性地理空间概念、内涵与属性和研究框架

从人文自然耦合的视角看,过渡性地理空间是介于自然和人文之间的复合地带,凸显人地关系地域系统的特殊性与复杂性。其中,山区是过渡性地理空间的主体,是全国国土空间高质量发展与治理的关键区域,对其系统深刻理解与认知亟待全面加强。立足于人文自然耦合系统层面阐释过渡性地理空间的概念、内涵与属性,并借鉴多学科理论与方法,结合地理编解码技术,探索性提出基于色差渐变原理的过渡性地理空间研究的科学框架,以期深刻阐释过渡性地理空间人文自然耦合演化过程及其机理,并为提升过渡性地理空间国土空间功能与优化国土空间开发格局提供科学指导和决策依据,这对于丰富人地关系地域系统研究做出新的探索具有应用价值。

聚落更新视角下山村院落景观分异特征及其提升策略——以长宁县为例

山村院落景观是乡土景观的基本单元和重要表征,其景观要素的配置与组合对乡土景观的表达和美学价值具有重要影响。受数据及方法的限制,前人研究未从农户尺度上开展乡村景观要素的科学评价与定量解析。本研究基于聚落更新视角建立评价体系,以山村农户院落为单元,运用地理探测器对院落景观进行分异测度和归因解析,研究发现:(1)山村农户院落景观在村落间随地形变化而呈现分异性,院落个体景观是塑造村际尺度分异性的基质,村内不同聚落组团间的院落景观分异性小于村际间。(2)不同评价尺度对院落景观的贡献度差异明显,其中毗邻景观得分最低,主要缘于乡村规划和农户个体在院落营造中对毗邻景观协调性的重视度不够。(3)景观格局、地形、交通、生计模式是山村院落景观分异的主要动因。院落的适度集聚能有效增强优势院落景观的影响力,并通过同群效应影响个体景观的营造和聚落景观的协调性。(4)在乡村转型与聚落更新中,院落景观现代化趋势明显,但统一且多尺度的院落规划缺位,导致院落景观在不同尺度上协调性、有序性较低,据此本文提出山村院落景观品质的提升策略。本研究扩展了山村聚落景观分异及空间协调性的相关研究,可以为乡村聚落更新和景观美学价值的提升提供新的切入点,为促进乡村院落的合理布局及制定村庄规划提供指导性解决方案。

“三生”用地结构变化对生态系统服务和农户生计的影响--以太行山区洞阳坡小流域为例

太行山区由于受人类活动的影响,在过去的几十年内众多小流域土地利用结构产生了很大的变化,进而影响了小流域生产、生活、生态的“三生”用地结构、生态系统服务和山区农户生计。本文以洞阳坡小流域作为太行山中山区代表,通过对当量因子法系数的修正,对2000—2020年“三生”用地结构变化及其生态系统服务价值进行了评估,并以人工种植面积最大且为本地优势树种的连翘为例,进一步调研分析了“三生”用地结构变化对农户生计的影响。研究结果表明:1)20年来洞阳坡小流域“三生”用地结构比例基本保持不变,呈现出生态用地>生产用地>生活用地。但“三生”用地中生态用地内部的土地利用方式发生了变化,具体表现为人为作用下,当地优势树种连翘种植面积显著增加。2)20年来洞阳坡小流域内生态系统服务价值提高了1528万元,其主要原因是生态用地中大量草地转化为以种植连翘为主的林地,林地生态系统服务的提高对生态系统总服务提高的贡献率为99.95%。3)20年来,连翘林地供给服务的增加占小流域供给服务增加的43.05%,占小流域生态系统总服务增加的28.02%,连翘林地生态系统服务供给效益的提高增加了洞阳坡小流域的农户收入,使得小流域农户生计水平有所改善,连翘种植带来的“三生”用地变化对农户收入来源结构起到了优化调整的作用。本研究可为太行山区的生态经济协同发展提供一定的理论依据。

基于生态补偿分析的山区“造血式”补偿模式探讨——以太行山河北段为例

太行山区生态地位重要,过渡性地理空间导致生境多样,生态资源比较丰富,但山区经济社会发展不平衡,而生态补偿是解决区域间不公平、缩小差距的有效手段。目前太行山区的补偿方式多以“输血式”的横向或纵向财政支付为主,惠农性差,具有不可持续性,探讨可持续的“造血式”生态补偿模式是实现山区生态资源高效利用与可持续发展的关键。本文以太行山区河北段28个县为研究对象,测算其生态系统服务价值与补偿量并探讨其变化特征,在此基础上提出基于“经济价值—生态服务价值—生态补偿量”(GDP-ESV-EC)的分类原则,将研究区分为发展区、平衡区与提升区。结果表明:(1)太行山区生态系统服务价值与生态补偿量在空间上均呈“北高中南低”的分布特征,与地理空间过渡性与差异性有关。(2)基于“GDP-ESV-EC”变化特征,将研究区划分为发展区(GDP与ESV均有显著提升)、提升区(GDP与ESV下降)与平衡区。发展区涉及县市有武安、涉县、沙河、邢台市辖区与易县5个,提升区主要包括顺平、阳原与磁县,其他县处平衡状态。(3)提升区应参考发展区发展模式,结合区域资源特征探索“二产转三产(尤其是生态旅游业)”与“粗放生产转绿色生产”2种产业转型方式,以不同主体参与的市场化运作的生态补偿机制为核心,鼓励生态消费区企业积极参与生态补偿区的产业转型与绿色产业建设,提高生态输出区的“造血”功能,实现双赢。(4)建设用地规模与地区生态补偿量存在互馈关系,这也是山区保护与发展关系权衡的关键之一。研究结果可为解决太行山生态功能区内生动力不足问题提供参考,为山区生态补偿工作提供新的思路。

中国第二、三级阶梯地形过渡带山前植被物候时空变化探析

基于1982—2015年GIMMS NDVI 3g V1.0数据、3小时温度、逐日降水和日太阳辐射数据集、数字高程模型、中国植被区划数据及实测物候验证数据,利用季节性植被物候提取法、Theil-Sen median趋势分析法和偏最小二乘回归分析等方法,研究中国第二、三级阶梯地形过渡带植被物候的时空变化规律,探讨植被物候对海拔、经纬度和气候变化的响应。结果表明:(1)34 a间过渡带山前植被物候时空变化显著。时间上,植被物候呈返青期(Start Of Season,SOS)提前(-0.3187 d/a,p<0.01)、枯黄期(End Of Season,EOS)推迟(0.1171 d/a,p>0.1)和生长季长度(Length Of Growing Season,LOS)延长(0.4358 d/a,p<0.01)趋势;空间上,按SOS像元的86.24%提前、EOS像元的69.66%推迟和LOS像元的84.42%延长分布。(2)34 a间过渡带山前植被物候地带性特征明显。垂直地带性方面,在中低纬度地区的物候始末期受以400 m等高线为界的海拔梯度影响,由平原到山地产生SOS平均提前8d,EOS提前25~36 d的分段式变化;水平地带性方面,低纬度和中高纬度地区的植被物候以35°N(秦岭-淮河一线,中国南北方的分界线)、43.5°N(暖温带落叶阔叶林区与温带草原区的分界)为转折点,由南向北SOS以-0.78 d/°、4.89 d/°和-1.56 d/°分段变化,EOS以-3.96 d/°、-1.85 d/°和0.89 d/°分段变化。(3)34 a间过渡带植被物候受气象因素驱动。对于植被返青期,气温对中纬度地区SOS的影响最大,降水的贡献随着纬度的降低而增大,太阳辐射在中纬度地区的贡献力大于低纬度地区;对于植被枯黄期,中纬度地区对EOS的多因素贡献力为太阳辐射>气温>降水(太阳辐射对草原区无贡献力),低纬度地区贡献力排序与之相反;本研究对宏观地理带中不同植被区划的物候变化认知有学术意义,也为地理因素与气候因素共同影响的植被物候变化提供了新的认识。

基于人群活动大数据的太行山区人文自然过渡区的识别研究

山地是过渡性地理空间的重要载体。中国山地占地面积大、分布范围广,开展山地过渡区的识别研究对于优化国土空间规划、促进生态系统服务提质增效有重要的指导意义。当前过渡区的识别研究对时间动态变化特征考虑较少,本文从人群活动角度出发,基于腾讯位置请求数据,以典型过渡性地理空间——太行山区为例提取了表征过渡区属性渐变、空间异质、时间动态三个指标。分析它们在人文-自然梯度上的变化,并利用滑动阈值、时空非监督分类方法,结合土地利用/覆盖、夜间灯光、不透水面、农田生产潜力、植被净初级生产力和生态系统服务价值以及分类结果的分布形态,识别了太行山区人文-自然过渡区。主要结论如下:①太行山区人群活动时间动态度呈现“过渡区>城区>自然区”的分布格局,人群活动的时间动态可用于人文自然过渡区的分类;②时间动态度在人文-自然梯度上的分布变化可能体现了不同人地地域系统有着不同的人群行为模式特征;③太行山区主要以自然区域为主导,城市、城乡过渡区、农业主导区近年变化稳定,而自然主导区和农业-自然过渡区分别呈现扩张和收缩趋势,变化量约占研究区总面积5.3%和6.27%;(4)地形地貌制约着不同人文自然过渡区的分布,随着海拔升高、坡度增大,从平原到大起伏山地,过渡区从城市向自然主导区转变。

土地利用转型与农业生产结构调整的网络关联性研究——以四川省为例

土地利用转型与农业生产结构调整密切相关,具有互馈关联和交叉耦合的重要特征。如何认知其过程的网络关系已成为响应快速城镇化和乡村转型的一个重要话题,也是乡村振兴所关注的农村焦点问题之一。本文利用四川省土地利用和农村经济统计数据,分析了土地利用转型与农业生产结构调整的特征以及网络关联性。研究结果表明:1)1980—2018年期间,草地和水田减少的面积最多,其土地利用变化率分别为-0.72%和-0.64%,而城乡、工矿、居民用地和林地呈大幅增加,同时粮食作物产量占比大幅下降,而蔬菜产量占比增加了20.43%;2)土地利用转型与农业生产结构调整两大系统之间互馈关联的特征突出,尤其是林地和水域面积的变化同相对应的农产品变化表现出高度的关联性,而旱地变化的关联性具有分异性,突出了当前农业结构由粮食向蔬菜与经济作物转型的趋势;3)四川省五大经济区的土地利用转型与农业生产结构调整网络关联性的空间分布格局差异显著,表现为区域农业发展的主导产品与用地类型相互之间的影响关系最突出,而其余相对较弱。