干旱区绿洲两种典型的LUCC过程与驱动力对比分析——以天山北坡三工河流域为例

根据三工河流域绿洲1978,1987年航片、1998年TM影像以及土壤、水文与社会经济资料,综合运用遥感、GIS、土地利用/覆被变化(LUCC)指数模型、Logistic逐步回归模型及所提出的因子加权和指标,分析表征影响因子对区域土地利用空间格局的影响程度,比较小规模家庭承包和大规模农场耕作的两种典型土地经营模式下的LUCC过程和驱动力.耕地、草地控制全区土地利用的基本格局,耕地、城镇村工矿用地面积逐年增加,家庭经营区林草地面积均大幅度减少,而农场经营区仅草地有所减少(减幅12.0%),林地却增加了(增幅13.7%);研究区前期(1978～1987年)土地利用变化比后期(1987～1998年)剧烈,家庭经营区土地利用变化比农场经营区剧烈.政策是土地利用变化的决定性因素,水资源是土地利用的先决条件,在政策的宏观控制和水资源的约束下,全区土地利用变化的主要驱动因素为人口和经济,主要的限制因素为土壤肥力和地下水埋深;家庭经营区人为驱动占主导地位,农场经营区自然因素的限制作用更加突出.影响因子波动越大的区域或时段,其土地利用的变化也越显著.     

干旱区绿洲两种典型的LUCC过程与驱动力对比分析——以天山北坡三工河流域为例

根据三工河流域绿洲1978,1987年航片、1998年TM影像以及土壤、水文与社会经济资料,综合运用遥感、GIS、土地利用/覆被变化(LUCC)指数模型、Logistic逐步回归模型及所提出的因子加权和指标,分析表征影响因子对区域土地利用空间格局的影响程度,比较小规模家庭承包和大规模农场耕作的两种典型土地经营模式下的LUCC过程和驱动力.耕地、草地控制全区土地利用的基本格局,耕地、城镇村工矿用地面积逐年增加,家庭经营区林草地面积均大幅度减少,而农场经营区仅草地有所减少(减幅12.0%),林地却增加了(增幅13.7%);研究区前期(1978～1987年)土地利用变化比后期(1987～1998年)剧烈,家庭经营区土地利用变化比农场经营区剧烈.政策是土地利用变化的决定性因素,水资源是土地利用的先决条件,在政策的宏观控制和水资源的约束下,全区土地利用变化的主要驱动因素为人口和经济,主要的限制因素为土壤肥力和地下水埋深;家庭经营区人为驱动占主导地位,农场经营区自然因素的限制作用更加突出.影响因子波动越大的区域或时段,其土地利用的变化也越显著.     

干旱区绿洲两种典型的LUCC过程与驱动力对比分析——以天山北坡三工河流域为例

根据三工河流域绿洲1978,1987年航片、1998年TM影像以及土壤、水文与社会经济资料,综合运用遥感、GIS、土地利用/覆被变化(LUCC)指数模型、Logistic逐步回归模型及所提出的因子加权和指标,分析表征影响因子对区域土地利用空间格局的影响程度,比较小规模家庭承包和大规模农场耕作的两种典型土地经营模式下的LUCC过程和驱动力.耕地、草地控制全区土地利用的基本格局,耕地、城镇村工矿用地面积逐年增加,家庭经营区林草地面积均大幅度减少,而农场经营区仅草地有所减少(减幅12.0%),林地却增加了(增幅13.7%);研究区前期(1978～1987年)土地利用变化比后期(1987～1998年)剧烈,家庭经营区土地利用变化比农场经营区剧烈.政策是土地利用变化的决定性因素,水资源是土地利用的先决条件,在政策的宏观控制和水资源的约束下,全区土地利用变化的主要驱动因素为人口和经济,主要的限制因素为土壤肥力和地下水埋深;家庭经营区人为驱动占主导地位,农场经营区自然因素的限制作用更加突出.影响因子波动越大的区域或时段,其土地利用的变化也越显著.     

基于BTOPMC模型的土地覆被变化径流响应模拟

为分析土地覆被变化的水文效应.构建4种土地覆被情景,采用BTOPMC模型对淮河流域黄泥庄集水区1982-1986年的日径流过程进行模拟.结果表明,土地覆被变化对蒸散发量和径流量计算影响显著,与现状覆被情景的模拟结果相比,森林覆被情景蒸散发量增加,径流量减少,而林地草原和耕地覆被情景下情况相反,且各土地覆被变化情景下枯季径流深的变化幅度明显小于雨季的变化幅度.该模型能较好地分析和评价土地覆被变化下的径流响应.     

基于植被演替的土地覆被变化研究——大渡河上游的森林采伐、更新和退化

目前常用的土地覆被分类系统没有反映植被演替过程, 不能与生态调查数据有效整合来分析区域土地覆被变化的环境效应. 文中以大渡河上游地区为例, 在4年野外考察的基础上, 依据植被演替过程对土地覆被进行详细分类, 建立了新的土地覆被分类系统, 并采用多时相数据源, 分别生成3期(1967, 1986, 2000年)土地覆被数据库,为土地利用/覆被变化、环境效应研究和生态建设提供了平台. 结果表明: (1) 土地覆被变化反映了云冷杉林采伐、自然演替和人工更新, 高山栎林和圆柏林在砍伐和放牧干扰下的大面积退化, 草甸退化、干旱河谷草地扩张、耕地撂荒和转变为果园等人为驱动的生态过程. 1967~2000年, 大渡河上游森林面积减少9.43%, 以草甸和草地、原始林和高寒灌丛为主的景观演变为草甸和草地、次生天然林、高寒灌丛、残次原始林、人工林和次生灌丛组成的景观, 景观破碎化程度加剧. (2) 大渡河上游的森林采伐迹地逐步恢复. 31年的森林采伐对象以云冷杉林为主, 其迹地仅6.86%自然演替为灌丛、草甸和草地或被开发为耕地, 其余均更新为人工林或自然演替为次生天然林, 采伐区的生态功能逐步恢复. (3) 在薪材砍伐、木炭烧制和牲畜过度放牧的驱动下, 自然恢复能力弱的高山栎林、圆柏林、亚高山草甸大面积退化,干旱河谷草地扩张, 严重削弱了区域生态屏障功能, 急需解决人为干扰问题并寻找有效的退化植被恢复途径与方法. 由于现有的天然林保护和生态重建措施忽视农牧民基本的生计问题, 要逆转干旱河谷与高山林线的植被覆盖与生态退化趋势, 关键在于帮助农牧民改变生计方式, 减轻或消除干扰压力.     

新疆艾里克湖滨绿洲景观空间格局动态变化

以艾里克湖滨绿洲1989年9月的TM,2000年9月的ETM+和2005年9月的CBERS遥感影像为数据源,借助RS和GIS技术,以人机交互方式进行景观分类,生成景观分类图;运用景观生态学原理,通过景观统计软件Fragstats For Arcview对研究区景观格局与土地利用变化过程分析并进行驱动力研究.结果表明,1989-2005年的17年间,主要在人类活动的影响下,艾里克湖滨绿洲在外观特征和空间格局均有显著变化,绿洲面积呈先退缩后扩张趋势,湖泊面积也呈先萎缩甚至干涸后扩大趋势.整体景观异质性、多样性和丰度下降;景观优势度、蔓延度和破碎化程度增加.要实现干旱区绿洲的可持续发展和景观生态功能的良性发挥,必须注重景观格局的优化,从而维护景观生态过程与格局的连续性.     

新疆天山北坡气候变化的生态响应研究

通过近40年天山北坡气候、水文、现代冰川、湖泊观测数据和近10年卫星遥感数据, 利用遥感和GIS技术, 从地表覆被生态系统和景观尺度, 提出了一套基于遥感的干旱区生态自然变化信息提取的研究方法, 分析了近40年天山北坡气候的变化趋势和与之相应的生态响应关系. 结果表明: (1) 近40年天山北坡气候变化的总体趋势是气温和降水增加, 特别是20世纪90年代以来的近10年气温、降水与径流量增加幅度较大; (2) 近10年天山北坡各地理分区植被综合指数显著提高, 提高幅度较大的是人工绿洲区和前山带, 其变化趋势有利于植被生态的改善; (3) 干旱区植被生态对气候变化的响应非常敏感, 由于近10年天山北坡气候的变化, 其植被覆盖度和生物量持续增加, 平原区增幅明显大于山区, 后期增幅明显大于前期.     

模型模拟梭磨河流域气候波动和土地覆被变化对流域水文的影响

针对长期以来关于森林的水文效应的争论, 选择了长江上游的一个中等流域, 分析其40年来的气候波动以及土地覆被变化情况, 利用集总式和分布式水文模型分别模拟了该流域气候波动和土地覆被变化对其水文的影响, 得出由于气候波动造成的径流的变化占3/5~ 4/5, 由于土地覆被变化所造成的径流的变化占1/5.     

沙漠绿洲陆面物理过程和地气相互作用数值模拟

利用一个已发展的陆面物理过程参数化方案与大气边界层数值模式耦合, 模拟了半干旱区沙漠绿洲非均匀下垫面的陆面物理过程及其与大气边界层的相互作用过程, 成功地模拟了局地气候效应和地表温度、净辐射、感热和潜热通量特征并与实测资料进行了比较. 给出“绿洲效应”这一自然现象的垂直剖面上更为清晰准确和细致的结构特征, 结果表明: “绿洲效应”具有明显的“冷岛效应”和“湿岛效应”; 它表现为在绿洲区域比戈壁沙漠区域环境温度低、湿度大、湍流动能输送弱, 具有下沉气流而导致与周围戈壁沙漠区域产生水平输送环流. 这些结果对于深入了解绿洲气候的形成和绿洲的维持机理具有重要的意义.     

沙漠-绿洲陆-气相互作用和绿洲效应的数值模拟

本文利用一个已发展的陆面过程参数化方案与大气边界层模式耦合,模拟了半干旱区绿洲戈壁非均匀下垫面的陆面过程及其与大气边界层的相互作用,给出了“绿洲效应”这一自然现象垂直剖面上更为清晰、准确和细致的结构特征.数值模拟的结果与早前的许多观测实验结论相吻合,即“绿洲效应”具有明显的“冷岛效应”和“湿岛效应”;它表现为在绿洲区域比戈壁沙漠区域环境温度低、湿度大、湍流动能输送弱,具有下沉气流而导致与周围戈壁沙漠区域产生水平输送环流.而更加细致地研究这些现象对于深入了解绿洲气候的形成和绿洲的维持机理具有重要的意义.     

中国近期土地利用变化的空间格局分析

在全球环境变化研究中, 土地利用和土地覆被动态越来越被认为是一个关键而迫切的研究课题. 依据覆盖中国1990年代末期5 a时间间隔的陆地卫星数据资料, 研究了土地利用变化的特征和空间分布规律. 依据土地利用动态度的概念, 在1 km格网土地利用变化数据基础上, 根据区域近期土地利用动态特点与社会、自然环境综合特 征, 设计了全国土地利用动态区划图, 揭示了土地利用变化过程的空间格局. 总体上, 传统农作区(包括黄淮海平原、长江三角洲地区和四川盆地等)城镇居民建设用地的扩张侵占了大面积的耕地, 而北方农牧交错带与西北绿洲农业区由于生产条件、经济利益和气候变化等方面的原因, 耕地开垦现象最为突出. 国家退耕还林还草政策的实施效果在局部地区有所体现, 但截至2000年, 尚未对土地覆被变化产生区域性的影响, 此5 a期间森林砍伐现象依然比较严峻. 本项研究, 实现了中国现代土地利用动态区域单元的划分, 揭示了中国现代土地利用变化的时间-空间属性并为其特征分析提供了区域格局框架. 该项研究是地理科学对研究对象的“空间格局”与“时间过程”特征进行集成研究, 揭示研究对象“变化过程的格局”, 以及“格局的变化过程”的一次有益的尝试.     

近200 a来云南阳宗海摇蚊群落多样性及稳定性变化

云南省拥有丰富的生物多样性,其生态系统稳定性对于发挥生态系统服务功能十分重要,但近几十年以来的人类活动以及气候变化带来的干扰削弱了该区域的生态系统功能.本文以阳宗海为研究对象,探讨了1820s—2006年间人类活动背景下摇蚊群落多样性和稳定性的变化过程,并进一步探讨阳宗海摇蚊群落多样性与稳定性之间的关系.利用沉积物中的营养指标(总有机碳(TOC)含量、总氮(TN)含量和TOC/TN摩尔比)及摇蚊分别重建了湖泊营养变化及摇蚊群落物种丰富度、均匀度、相似度和稳定性(ar1),利用PCA第1轴代表摇蚊群落以检测突变点.研究发现摇蚊群落组成与湖泊营养变化有较好的一致性,二者在1990年左右发生突变,物种丰富度、均匀度和相似度指数分别在1950s、1990s初以及1970s初升高,说明摇蚊群落组成逐渐多样化,种属分布更加均匀.通过检测发现摇蚊群落稳定性在1960s初开始降低,比湖泊系统突变提前30 a左右.摇蚊群落的物种丰富度、均匀度以及稳定性指标伴随着湖泊外源营养物质输入比例增加而升高,群落多样性与稳定性之间的相关性分析表明群落稳定性随物种丰富度的升高而降低.     

基于土地利用动态变化的太湖地区景观生态风险评价

在GIS和RS技术支持下,以遥感数据和土地利用数据为基础,以行政区划为评价单元,定量分析太湖地区1990-2008年土地利用变化及其转化关系;从土地利用变化和景观结构角度构建景观生态风险评价模型,定量评价了研究区内景观生态风险的时空动态变化特征.结果表明:太湖地区景观生态风险分布与区内土地利用方式和强度具有较高关联.景...     

过去300年中国土地利用、土地覆被变化与碳循环研究

历史时期的土地利用与土地覆被变化是影响陆地生态系统碳循环的重要因素。过去300年间,我国土地利用与覆被发生了较大变化,林地面积迅速减小,垦殖扩张明显,均对陆地生态系统的碳循环产生了重要的影响。采用通过第一手历史文献资料重建的历史土地数据,分析了过去300年我国土地利用变化的主要特征,研究表明：在研究时段,耕地面积持续增加,从清前期1661年的60.78×10^6hm^2增加到20世纪末的96.09×10^6hm^2;森林面积从1700年的248.13×10^6hm^2降至1949年的109.01×10^6hm^2。受土地利用与覆被变化影响,全国陆地生态系统的碳储量也随之变化。其中,地上植被破坏弓I起的碳排放大约为3.70Pg C;土壤有机碳排放介于0.80-5.84Pg C之间,最适估计为2.48Pg C;植被和土壤变化引发的碳排放总计达4.50-9.54Pg C,最适估算为6.18Pg C。这远小于国外学者估算所得的17.1-33.4Pg C的排放量。碳排放的空间分异明显,由于东北地区和西南地区的植被破坏相对较大,过去300年间这两个地区受土地利用与覆被变化影响的碳排放也较大,其余排放量从大到小依次为内蒙古地区、华南西部地区、新疆和青藏高原区;而作为历史上传统农区的华北地区和华东地区,土地利用与覆被变化对陆地生态系统碳储量影响相对较小。但是近年有关研究显示,目前全国自然植被活动增强,土地利用活动,特别是农林活动正对陆地生态系统碳储量产生比较明显的积极作用。     

1974-2017年洪湖湿地自然保护区景观格局演变及驱动力分析

利用Landsat系列遥感影像数据（1974、1979、1984、1990、1996、2001、2006、2009、2014和2017年）解译得到的土地利用/土地覆盖变化（LUCC）结合研究区44年的气温、降水量、水位等气象水文数据,构建LUCC经验统计模型和计算景观格局指数,探讨1974-2017年洪湖国家级自然保护区景观格局变化的主要驱动因素.研究结果表明：土地利用强度指数由1974年的207增加到2017年的249.36,人类开发利用湖滨带的程度增强,到2017年约有30%的自然湿地转化为坑塘、农田和滩地及建设用地.不同地表覆盖类型的景观格局指数均发生了较大变化,2000年以后湖滨带逐渐形成了以养殖为主的低矮围景观.总体上景观趋于破碎化、连通性降低、稳定性变弱.洪湖湿地自然保护区土地利用强度指数与景观格局综合指数呈较显著的正相关,两者的相关系数为0.84,土地利用强度增加则景观更加破碎、斑块之间的连接程度减弱、区域的景观聚集度下降和景观异质性增加.总体而言,洪湖湿地自然保护区受人为干扰影响明显,开展封湖育草自然恢复与建立植被恢复示范区相结合,构建自湖滨至湖心的梯度变化完整的湿生植被-挺水植被-漂浮植被-浮叶植被-沉水植被的水生植物群落,退耕还草、退垸还湖、修复湖滨带植被,大幅度提高洪湖的自净能力,增加其水生植物多样性,实现湿地的有效修复,改善其结构和功能,维系洪湖湿地生态系统的平衡.     

近30年中国沿海围垦土地利用格局及其驱动机制

文章以近30年中国沿海地区围垦土地为研究对象,以1985年为基期,分为1985～1990年、1990～1995年、1995～2000年、2000～2005年、2005～2010年、2010～2016年六个时段,系统剖析了中国沿海围垦土地时空演变特征、格局与驱动机制,模拟分析了三种不同发展情景下的围垦土地利用变化及其社会经济、生态环境综合效应.结果表明:(1)近30年中国沿海地区围垦土地9310.6km2,设施农业用地、工矿用地与空闲地面积较大,分别占总围垦面积的42.1%、14.08%和13.9%;全国沿海土地围垦面积变化可划分为增长速率降低阶段、增长速率提升阶段、增长速率减缓阶段;(2)近30年土地围垦最终流向为耕地、农业设施用地与工矿用地,受政策、经济、人口的驱动影响明显,最终形成土地围垦的恶性循环;(3)在三种不同模拟情景下,生态环境效应下降,社会经济效应逐渐增加,珠江三角洲、长江三角洲和环渤海地区的社会经济效应的增速起点时间具有明显差异,分别为1990年、2000年和2005年.最后,深入探析了围垦土地利用问题产生的根源及成因,提出了实现沿海围垦土地可持续利用和加强沿海地区生态环境保护的对策与建议.     

北方半干旱区土地利用/覆被变化对湖泊水质的影响:以岱海流域为例(2000—2018年)

土地利用/覆被变化对明晰气候变化和人类活动对湖泊水环境的影响有重要作用.以北方典型农牧交错的岱海流域为研究对象,基于遥感解译技术、马尔可夫转移矩阵、综合污染指数法等方法,对2000-2018年岱海流域土地利用/覆被和湖泊水质的变化进行分析,并结合冗余分析法和计量分析模型探究长时间序列尺度下土地利用/覆被变化对湖泊水质的影响.结果表明:近20年来,岱海流域的土地利用/覆被类型以耕地和草地为主,其变化特征主要是草地和林地转化为耕地,水域转化为季节性河流,岱海转化为内陆滩涂、沼泽草地和灌丛沼泽;岱海湖泊水质因子高锰酸盐指数、五日生化需氧量、总磷和总氮浓度存在不同程度的超标现象;岱海、湿地、林地对水质具有积极的改善作用,耕地、草地、建设用地是加剧水质污染的主要原因.该研究为岱海湖泊流域土地资源合理利用、湖泊水质改善和生态保护提供了一定的科学理论依据.     

流域土地利用/覆被变化的水文效应及洪水响应

干旱与洪涝灾害已成为全球关心的重大问题.土地利用/覆被变化影响雨水的截留、下渗、蒸发等水文要素及其产汇流过程,并进而影响流域出口断面的流量过程,加大流域洪涝灾害发生的频率和强度.深入研究土地利用/覆被变化对洪涝灾害的影响,对于社会经济可持续发展具重要意义.通过分析和总结已进行的有关流域土地利用/覆被变化的水文效应及洪水响应研究工作进展,讨论了其研究内容、方法及现有工作的不足之处.     

民勤绿洲地下水开采时空动态模拟

地统计学方法的应用已由最初的地质学领域广泛推广到土壤学、生态学等领域, 但在地下水特征的时空模拟方面应用还较少, 结合地理信息系统(GIS), 运用地统计学方法分析了石羊河下游民勤绿洲近15年来地下水特征的时空变异规律及其与土地利用变化的关系, 并对其变化趋势进行了预测. 得到了如下结果: (1) 地下水埋深的随机变异特征随着开采强度的不断增大, 从1987年的26.32%降到了2001年的0.03%, 完全被较大尺度上的结构性变异所取代; 而矿化度一直是中尺度上的结构性变异高达99.9%. (2) Kriging插值结果表明, 民勤绿洲地下水埋深的分布一直是水质较好的绿洲南部最深厚, 从南到北随着水质变差, 埋深也变浅. 地下水矿化度在空间分布上从南到北逐渐增大; 在变化趋势上, 高矿化度等值线由北向南持续推进. (3) 民勤绿洲近15年来耕地面积增加了3.1×10⁴ hm², 使得分布于地下水埋深17 m以上的耕地面积净增528.3 km², 分布于地下水埋深11 m以下的林地减少200 km². 同样, 分布于地下水矿化度3.0 g/L以上的耕地面积净增2×10⁴ hm², 其中>4.5 g/L的增加了1.072×10⁴ hm². (4) 预测至2015年, 地下水埋深下降趋势明显, 分布于地下水埋深20 m以上的绿洲面积将净增1689.88 km², 达整个绿洲面积的68%; 至2015年地下水矿化度高于5.0 g/L的绿洲面积将达578.15 km², 全部集中在水质较差的绿洲湖区最北部, 部分区域甚至高达7.0 g/L以上.     

太湖流域上游土地利用变化机制的实证分析--以浙江省安吉县为例

近10年来,太湖流域上游地区经济发展逐步趋于活跃,受此影响,区域人口-资源、环境-发展(PRED)出现了新的特点与趋势。基于上游地区土地利用/覆被变化对流域整体水环境与生态安全格局所具有的重要意义,本文选择安吉县作为典型案例,分析其区域土地利用的基本特征,土地利用变化与景观格局动态的过程,以及驱动因素与机制,由此揭示山区土地利用/覆被变化的一般性规律,为太湖流域上游地区经济发展与土地利用、环境保护相互协调,提供决策借鉴与依据。