安徽省土地利用/覆被时空变化及其驱动因素分析

【目的】研究安徽省土地利用/覆被变化(LUCC)及其驱动因素,为安徽省国土资源利用与管理提供理论参考。【方法】基于安徽省1995—2020年6期30 m分辨率的Landsat系列遥感影像土地利用/覆被分类数据,利用土地利用/覆被类型结构与空间分布、转移矩阵、动态变化及土地利用程度综合指数和其聚类,分析安徽省土地利用/覆被类型时空变化特征;选取13个影响LUCC的驱动因子,采用主成分分析法(PCA)进行定量分析。【结果】1995—2020年安徽省土地利用/覆被类型面积耕地排首位,其次是林地、建设用地;25年间耕地、林地、草地分别减少了3 826.6、164.7和78.5 km²,建设用地、水域、未利用地分别增加了3 895.9、160.9、16.2 km²,耕地与建设用地相互转移面积最大。2005—2015年耕地、林地、草地减少与建设用地增加的趋势最明显,2015—2020年建设用地转移为耕地的面积大增。从土地利用程度综合指数变化率可知,25年间经济发展较快的合肥市土地利用综合指数变化率(2.18%)、芜湖市(1.60%)及矿业城市铜陵市(3....     

吉林省东辽县土地利用/覆被变化及其对碳储量影响

土地利用和土地覆被变化是影响陆地生态系统碳储量的重要驱动因素.东北地区对维护国家粮食安全和生态安全的战略地位至关重要,以东北地区重要商品粮基地之一的吉林省东辽县及所辖乡镇为研究区,分析县域及所辖乡镇土地利用/覆被变化特征及其对陆地生态系统碳储量的影响,为落实乡村振兴及美丽中国等重大战略提供科学支撑.利用1980—2018年土地利用/覆被变化数据,分析了东辽县及所辖乡镇土地利用/覆被变化特征,并根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供的方法,核算其对陆地生态系统碳储量的影响.研究表明:1980—2018年东辽县耕地和草地面积分别减少4.5%和45.6%,林地、水域和建设用地扩张明显,面积分别增加5.1%、24.4%和32.3%;东辽县土地利用/覆被变化导致其陆地生态系统碳储量减少6.4×10~6t;对所辖的13个乡镇来说,辽河源镇是耕地和林地面积变化最为显著的乡镇,分别占乡镇耕地和林地变化总量的-37.6%和47.8%;而且安恕镇是东辽县唯一的碳储量增加的乡镇,县政府所在地的白泉镇是碳储量减少最多的乡镇.因此,采用保护性农田管理措施(如免耕、合理的种植制度等)、提升森林质量、退耕还草还林等是我国重要农耕县及其乡镇提高陆地生态系统碳储量的主要方式.     

基于PLUS-InVEST的池州市土地利用及碳储量时空演变分析

探究池州市土地利用及碳储量时空变化,对合理利用土地、土地规划与开发及减少碳排放提升生态环境质量具有重要意义。以2000—2020年池州市土地利用类型为数据源,基于PLUS模型预测2030年土地利用分布数据,分析30年间池州市各土地利用类型变化趋势,并运用In VEST模型计算不同时期碳储值,分析池州市碳储量的时空变化。结果表明：2000—2030年池州市的土地利用变化显著,耕地、水域、人造地表面积总体呈增加趋势,林地、草地、未利用地呈减少趋势,其中人造地表面积增加最多,增加了154.02 km²,林地面积减少最多,减少了200.35 km²;池州市碳储量呈先下降后升高趋势,总体为减少趋势,共减少了4.85×10⁶t;4个时期林地和耕地的碳储量占比最高,林地转出使得碳储量减少1.46×10⁷t,耕地转出增加了4.67×10⁶t。2000—2030年池州市土地利用类型发生显著变化,各地类之间的相互变化影响着碳储量的变化,应加强生态环境保护提高生态系统的固碳能力。     

海南岛中部山区土地利用变化对碳储量时空分异的影响

【目的】研究海南岛中部山区土地利用变化与生态系统碳储量之间的时空变化规律,为区域可持续发展及国土空间规划决策提供依据。【方法】采用InVEST模型估算2000—2018年海南岛中部山区碳储量及其时空分异,结合PLUS模型模拟2050年中部山区土地利用及碳储量变化。【结果】2000、2010和2018年海南岛中部山区的碳储量分别为80.44×10⁶、79.96×10⁶和79.82×10⁶t,呈逐年减少趋势,累计减少620 406.31 t。各时期碳储量降低的原因不同：2000—2010年草地的转出是中部山区碳储量减少的主要因素;2010—2018年碳储量减少的原因在于城镇化扩张侵占林地及耕地。林地作为主要地类,贡献大部分的碳储量,是中部山区碳汇的主要来源;同时,草地碳密度远高于其他地类,区域碳储量对其变化较为敏感。基于自然发展状态下的模拟发现,2050年海南岛中部山区的碳储量显著下降,原因在于建设用地和水域面积增加及林地、草地和耕地面积减少。【结论】在城镇化扩张的背景下,生态系统碳储量存在不断下降的风险。未来国土空间规划应...     

草海湿地区域土地利用/覆被变化与预测研究

针对草海湿地区域典型性、特殊性,以1990、2000和2010年三期遥感影像为数据源,综合运用3S技术方法,从时间和空间两方面对研究区土地利用/覆被变化进行分析,继而利用MARKOV和CA-MARKOV模型预测研究区2020年土地利用情况.结果表明:草海湿地区域林地面积最大,耕地、草地面积变化较大,水域和建设用地的变化幅度和变化率明显且持续增加;从土地利用程度综合指数、变化量和变化率来看,土地利用集约化程度提高,土地利用正处于发展时期;从空间变化来看,1990-2000年土地利用/覆被类型间转化不大,2000—2010年转化较为复杂.通过对2020年预测分析结果可知,随着城镇化进程的加快,建设用地增加明显,水域面积持续增加,草海湿地继续得以保护.     

石羊河流域土地利用变化对区域碳排放和碳吸收的影响

利用土地利用转移矩阵、RS、GIS技术,根据2006、2010、2015年3期遥感影像数据和统计年鉴数据,分析2006-2015年石羊河流域土地利用变化情况,借助碳存储和碳排放的估算方法对2006-2015年石羊河流域土地利用/土地覆盖变化的碳效应进行剖析,运用模糊线性规划法对研究区土地利用结构进行规划.结果表明:2006-2015年石羊河流域林地、建设用地和未利用地呈增加趋势,未利用地、建设用地增加明显,林地略有增加;草地、耕地和水域呈减少趋势,耕地和草地减少显著,大量转化为未利用地,弃耕和荒化现象明显;建设用地是最重要的碳源,林地、水域、耕地、草地是主要的碳汇,未利用地的碳收支密度较低,但面积较大,对区域净碳储量贡献较大;土地利用碳存储量大于碳排放量,存在碳吸收盈余现象,但是盈余的空间有缩小态势.在增汇减排目标的模糊线性规划情景下,石羊河流域林地、草地、耕地、水域面积增加,建设用地和未利用地减少.石羊河流域的碳存储增加了1.7331×10~9 kg,碳排放减少了4.898 4×10~9 kg,净碳存储量增加了6.631 5×10~9 kg,碳排放明显减少.规划方案增汇减排的效果明显,有效缓解陆地生态系统的碳排放,达到优化土地利用结构的目的.     

武汉市主城区土地利用/覆被变化及其对土壤有机碳储量的影响

利用武汉市主城区1996年、2000年、2005年和2010年的TM遥感影像数据以及土壤样品的实测数据,分析了武汉市主城区1996年～2010年的土地利用/覆被变化(LUCC)及其对土壤有机碳储量的影响.结果表明：武汉市主城区的LUCC表现为水域、耕地、林地、草地和未利用地减少,城乡居民用地增加;有机碳密度为林地>草地>耕地>城乡居民绿化用地>水域>未利用地;武汉市主城区土壤有机碳总储量先递减后上升,各时期都是耕地和水域的有机碳储量最高,且城乡居民绿化用地的土壤有机碳储量年年增加,而水域的有机碳储量年年减少;土壤有机碳储量增加的来源主要是水域转化为耕地和城乡居民绿化用地,减少的来源主要是耕地转化为城乡居民绿化用地和水域.     

基于经济和政策双重作用的南方集体林区土地利用时空变化

【目的】探究南方集体林区的土地利用类型在经济和政策双重作用下的演变特点,加深了解南方集体林区生态环境的变化路径。【方法】以福建、江西、四川、重庆等为代表的10省1市1980、2000、2015 共3期的集体林区遥感影像为基础数据源,以转移矩阵为基础,结合土地利用动态度、土地转变倾向度等指标对南方集体林区土地利用的动态特征进行分析。【结果】1980—2015年,林地、耕地、草地是南方集体林区最主要的3种土地利用类型,其中耕地和草地占比逐阶段减小,林地占比逐阶段增大,其变化速度都有加快趋势:前20年林地面积占比增加了0.09%,耕地、草地分别减少了0.43%和0.07%; 而后15年林地面积占比增加了0.18%,耕地、草地面积分别减少了0.93%和0.56%; 研究区年变化率最显著的地类是城乡建设用地(3.27%),年变化率最不明显的地类是林地(0.02%); 南方集体林区综合土地利用动态度为0.42%,各土地利用类型的土地利用动态度均呈现出前期慢后期快的变化趋势。【结论】近35年间,耕地和城乡建设用地主导了研究区土地利用的净变化,林地主导了研究区土地利用空间位置的变化。受经济和政策等因素的影响,以2000年为分界点,研究区土地利用类型变化速率明显加快,耕地、草地面积减少,林地面积少量增加。     

三峡库区土地利用时空变化特征及其驱动力分析

综合运用地理信息系统空间分析方法和数理统计方法,分析20世纪90年代三峡库区土地利用时空变化特征及驱动力因素.结果表明:(1)1990~1995年,耕地、水域和未用地逐渐减少,而林地、草地和建设用地不断增加;1995~2000年,林地、草地减少,而建设用地、耕地、水域则增加.(2)库区综合土地利用变化率不高.(3)土地利用变化存在明显的区域差异,以库首区变化最大.(4)土地利用动态变化主要是耕地、林地和草地相互间转化及向建设用地转化.(5)土地利用变化驱动力主要有人口、社会经济发展和宏观经济政策等.     

曲靖市陆良县近20年土地利用时空变化

基于陆良县2000、2010、2020年土地利用覆被数据,借助土地利用动态度、土地利用转移矩阵、标准差椭圆对陆良县近20年的土地利用时空变化进行研究.结果表明：(1)耕地、草地、林地是陆良县主要的土地利用类型,研究期间,草地、耕地、林地和未利用地面积减少,建设用地和水域面积增加,其中建设用地面积增加幅度最大.(2)土地利用综合动态度较小,土地利用变化总体较平缓,建设用地增加较快.(3)耕地、草地、林地相互转移量大,建设用地的扩张主要是通过占用中部坝区的耕地来实现.(4)建设用地总体呈东北—西南的布局特征,重心迁移变化不明显,2000年建设用地的空间聚集性最强.     

基于坡度视角的黄土高原退耕还林(草)工程碳汇效应分析

【目的】探究退耕还林(草)背景下黄土高原不同坡度退耕地的固碳效应及存在的差异,根据不同坡度碳储量的变化优化新一轮退耕还林工程。【方法】基于2000—2020年黄土高原固碳数据和2000—2015年土地利用数据,运用GIS空间分析法,分析了近20年黄土高原固碳量的时空变化,以及不同坡度退耕地的碳汇效应。【结果】2000—2020年黄土高原固碳量前期增幅较大,后期增幅较平缓,固碳量变化与森林覆盖面的走向基本一致,呈现南高北低的现象;2000—2015年黄土高原土地利用结构发生明显改变,耕地显著减少,林、草地覆盖率增长至56.42%,且各土地利用类型单位面积固碳量呈增加态势,林地单位面积上固碳量最多;此外,坡度15°～25°林地单位面积上固碳量最大,约716.93 g/m²,8°～15°草地的单位面积固碳量最大,约748.65 g/m²。【结论】黄土高原退耕还林还草工程带来了巨大的碳汇效应,不同坡度林、草地的固碳能力存在明显差异,缓坡度地带草地固碳能力最强,中高坡度地带林地固碳能力最强。     

土地利用变化的碳排放机理及效应研究综述

就影响陆地生态系统碳储量的主要生态机制(CO2施肥效应、氮沉降增加、污染、全球气候变化、土地利用变化和土地管理),阐述了土地利用变化对陆地生态系统结构和功能产生的影响,以及对系统造成的碳储量变化.主要从土地利用变化和土地管理两方面对土地利用碳排放效应进行论述:森林砍伐后变为农田和草地,使生态系统中植被和土壤碳贮量大大降低;农田和草地弃耕恢复为森林,以及农田保护性管理措施的利用,能够使大气中的碳在植被和土壤中得到汇集;森林恢复过程中植被可以大量汇集大气中的碳,而由于农田耕种历史不同以及土壤空间异质性,导致土壤碳汇集速率差异极大;保护性农田管理措施(诸如免耕、合理的种植制度、化肥的施用等)可以影响土壤理化特性、作物根系生长以及残茬数量和质量、土壤微生物数量和活性,维持和提高土壤碳含量水平.土地利用碳排放核算主要从陆地生态系统的植被碳和土壤碳入手,综述了目前国内外的研究进展.     

南水北调中线工程水源地土壤有机碳密度空间分异及驱动因素研究

【目的】通过分析中国南水北调中线工程水源地较大空间尺度土壤有机碳密度(SOCD)的空间分布及驱动因素,为该区域的土地资源合理利用及土壤有机碳(SOC)管理提供科学依据。【方法】在考虑海拔、土壤类型、土地利用等空间因素的基础上布设样地,通过野外取样和室内分析,借助GIS研究区域土壤有机碳密度空间分布格局,利用地理探测器模型分析各影响因子对土壤有机碳密度的解释力及各因子之间相互作用程度的差异,判定影响研究区SOCD空间分布的主要驱动因子,揭示其空间差异及随海拔、土壤类型、土地利用及森林类型的变化规律。【结果】①南水北调中线工程水源地0~20 cm与≥20~40 cm土层的SOCD分别为4.18和2.67 kg/m²,其中0~20 cm土层SOCD比全国平均水平(2.67 kg/m²)高出56.55%。②SOCD呈现南北林区高、中间农田和草地低的格局,SOCD大于10 kg/m²的集中在海拔≥1 000~2 000 m的林地,小于1 kg/m²的集中在海拔<500 m的草地。在海拔上,SOCD随海拔梯度升高先增大后减小,0~20 cm与≥20~40 cm土层SOCD均在海拔≥1 500~2 000 m出现峰值(7.32 kg/m²,4.94 kg/m²);在土壤类型上,SOCD最大的是石灰(岩)土,最小的是褐土,黄棕壤和棕壤在0~20 cm土层SOC储量最高,分别为2.005 Pg和0.815 Pg,二者占总储量的72.83%;在土地利用类型上,林地和农田是主要的土地利用方式,0~20 cm与≥20~40 cm林地土层SOCD分别为4.87 kg/m²和3.05 kg/m²,农田分别为2.75 kg/m²和2.00 kg/m²(比林地分别下降77.09%和52.50%);林地碳储量占87.48%,农田占12.02%。③对SOCD空间分布解释力较大的是海拔(0.25)和土地利用(0.20),其次是土壤黏粒(0.11)。不同驱动因子在交互作用下的解释力明显高于单因素的解释力。【结论】海拔和土地利用是影响南水北调中线工程水源地SOCD空间格局的主导因子,不同驱动因子交互后呈现双因子协同增强效应。农田SOCD明显低于林地,因此,应加强生态工程建设,进行林地保护和植被恢复,提高该区域土壤碳固存能力。     

张家口市生态服务价值对土地利用变化的响应

基于土地利用变化以及生态系统服务功能的理论研究, 对河北省张家口市1990, 2000和2008年的生态服务价值进行估算, 探讨土地利用对生态服务功能的影响。结果表明: 张家口市土地利用类型以耕地、草地和林地为主, 草地面积减少和建设用地面积增加幅度较大。不同土地类型产生的生态系统服务价值从大到小依次为林地、耕地、草地、水域、湿地, 其中林地、耕地、草地产生的价值之和约占总价值的90%。生态系统服务总价值在1990-2008 年总体上呈下降趋势, 尤其2000-2008年减少幅度显著, 其中草地、湿地的减幅最大。在各项生态系统服务功能中, 价值结构变化不大, 1990-2000年气候调节的服务价值显著减少, 原材料和水源涵养的服务价值增加幅度较大; 2000-2008年由于湿地和耕地面积的增加, 尤其是湿地面积的增加, 气候调节和食物生产的服务价值随之增加, 其他服务功能价值均减少。     

基于CA Markov模型的喀斯特地区县域生态系统服务价值动态模拟

【目的】评估贵州喀斯特典型地区土地利用及生态系统服务价值变化趋势,为退耕还林(草)工程的实施提供理论支撑。【方法】在“3S”技术支持下,以贵州省普定县1999年、2003年、2009年和2015年4期Landsat遥感影像为主要数据源,根据CART决策树模型分类结果,提取普定县土地利用/覆被及景观格局信息,对1999—2015年间生态系统服务价值进行动态评估; 在此基础上结合CA-Markov模型,预测普定县2021年土地利用景观格局及生态系统服务价值变化趋势。【结果】1999—2015年间,研究区生态系统服务价值平稳增加,其中林地、农田和水域3类景观的生态系统服务价值占总价值的90%以上,是生态系统服务主体。在土地利用生态系统单项服务价值方面,水源涵养、土壤形成与保护和废物处理这3项生态服务功能合计贡献率在50%左右。【结论】贵州普定县域生态系统服务价值变化的主要驱动因素是退耕还林(草)政策的实施。2021年普定县生态系统服务价值总量为9.58亿元,比2015年减少约0.3亿元,说明现有退耕还林政策下,普定县生态系统服务价值在未来5年呈下降趋势。     

山地城市园地时空变化及对生态服务价值的影响

【目的】厘清山区城市园地时空变化特点及对生态环境的影响,可指导山区园地管理与城市用地的科学规划。【方法】利用ArcGIS软件和生态服务价值系数法,以山地城市贵阳为例,分析了2000—2010年其园地时空变化特征及其对生态服务价值(ecosystem service value, ESV)的影响。【结果】研究期间,园地面积由2000年的14 088.78 hm²增加到2010年的15 255.72 hm²,增加区域多分布于西部和北部。10 a间,耕地转为园地是园地与其他地类之间转化的主要类型。园地面积在坡度、高程、城乡和公路各梯度带均呈增加趋势。各梯度带园地增加速度有所不同。园地ESV由2000年的26 786.15万元增加到2010年的29 004.79万元,增加区域多分布于研究区中北部。耕地和草地转为园地以及园地转为林地使ESV分别增加1 164.88万元、0.09万元和1.12万元,而林地转为园地以及园地转为草地使ESV分别下降0.86万元和0.09万元。【结论】地形、交通和城市区位是影响山区城市园地空间格局的重要因素。在经济快速发展、退耕还林政策影响下大量耕地转为园地是园地面积及其ESV增加的主要原因。     

1980-2005年江西省土地利用变化政策因素驱动力分析

利用江西省1980年、1995年和2005年3期土地利用数据,着重分析1980-2005年间政策因素对江西土地利用变化的驱动影响。研究结果表明：（1）20世纪80年代江西省＂山江湖工程＂的启动和江西省中部崛起目标的确立,以及加快全省城市化进程的共同推动下,耕地、林地、水域、城乡工建用地等地均发生了明显变化,其中城乡工建...     

基于森林资源清查数据的林地利用效率变化研究

【目的】定量分析我国重要林区林地利用效率变化差异及对其生态经济的影响,为制定森林资源管理措施提供参考。【方法】从森林资源变动角度,结合森林面积、蓄积量、生物量和碳储量等4个属性,利用1989—2018年森林资源清查数据,从林区和省级两个尺度上量化分析我国南方林区和西南林区的林地利用效率变化。【结果】研究期间,南方林区碳储量增加1.17 Pg,森林面积、蓄积密度、生物量转换比和碳储量的年变化率分别为1.91%、2.07%、0.40%和4.38%;西南林区碳储量增加0.95 Pg,森林面积、蓄积密度、生物量转换比和碳储量的年变化率分别为1.79%、0.07%、-0.05%和1.81%。各省(市、区)森林蓄积量均增加,其中上海、江苏、贵州和西藏林区面积相对贡献最高,而福建和海南林区面积及蓄积密度(即单位面积蓄积)增长速度不均衡将影响后期发展,云南和西藏蓄积密度下降导致蓄积量增长缓慢。各省森林均发挥碳汇作用,南方林区固碳能力优势突出,上海和江苏最为显著,西南林区三省(自治区)林区碳汇均处于缓慢发展水平。【结论】为提高林地利用效率,西南林区应继续提升退耕还林力度,提高补偿标准和年限;对于林龄结构不合理的天然林,应进行可持续经营管理,人为促进更新过熟林以提高其更新能力。南方林区应积极发展造林再造林项目和重点地区速生林工程,发挥人工林生长迅速、在较长时间内维持碳汇能力稳定上升的优势。