中国土地覆被类型空间分异的图谱分析

地学信息图谱以其独特的优势成为研究土地利用/土地覆被的重要手段,但目前利用地学信息图谱进行土地利用/土地覆被的研究多集中于土地利用类型转换、变化强度等方面,而对土地利用/土地覆被空间分布格局的研究很少.生成土地覆被类型随纬度、经度、海拔高程以及1°×1°格网的空间信息图谱,通过图谱分析发现:在6种一级土地覆被类型中,森林、草地、荒漠随纬度变化起伏较大;农田、聚落、水体、湿地随纬度变化相对较小.随经度的增加,森林、农田面积百分比逐渐上升;草地、荒漠面积百分比逐渐下降;聚落、水体、湿地无明显变化.随海拔升高,农田、聚落面积百分比逐渐下降;水体、湿地面积百分比逐渐上升;草地面积百分比先上升后下降;森林、荒漠面积百分比的变化大致呈"M"型.从东南到西北,面积占优的土地覆被类型出现了从森林-农田为主向草地为主再到荒漠为主的变化和过渡;聚落在东部沿海地区面积占优;水体、湿地在全国范围内无明显变化规律.最后,从气候、地形等自然因素以及社会、经济因素等方面简要分析了形成我国土地利用/土地覆被空间分异的主要原因.     

岷江上游植被格局与环境关系的研究

基于1994年岷江上游TM遥感影像分类,结合海拔、坡度和坡向等地形因子及降雨、温度和土壤等气候环境因子,用"3S"技术对岷江上游植被格局及其与环境之间的关系进行分析.结果表明:岷江上游森林、草地和灌丛分布面积比例差异不大,其中针叶林和混交林斑块形状复杂,斑块破碎化程度较高.阔叶林和农田斑块形状简单,斑块破碎度化程度较低;郁闭灌丛和草地的斑块聚集度高,景观连通性较好,混交林斑块聚集度低,景观连通性差;岷江上游植被分布及生长与海拔、温度相关性较高,与降雨无明显的相关性.     

山西省土地覆被景观格局分析

基于2000年山西省1∶10万土地利用数据,在ArcView和Fragstats软件支持下,对山西省土地覆被景观格局特征进行了分析.结果表明,在区域内6大景观类型中,以耕地(39.16%)、草地(29.25%)和林地(27.90%)为主;区域景观多样性偏低(1.234),破碎度指数偏高(0.92),平均斑块形状指数偏大(2.18),说明人类活动对土地利用/覆被格局产生了深刻影响.就耕地、林地和草地3类植被景观而言,平原旱地为耕地的主导类型,分布较为连续,其它旱地面积较大,但质量较差;林地较为完整,疏林地破碎度指数(1.33)和平均斑块形状指数(2.13)较大;低覆盖度草地(48.8%)在草地中占优势.     

2000～2010年柴达木盆地土地利用变化与景观格局分析

本文以柴达木盆地为研究区,对2000年、2005年TM影像和2010年CCD数据三个时相的遥感影像进行人机交互式的解译,分别计算了2000~2010年森林、草地、水域、农田、城镇用地和未利用地的土地利用类型转移矩阵,并对各类型景观格局指数进行了提取,在此基础上分析了土地利用变化与景观格局的演变特征.结果表明,在土地利用变化中,首先是未利用地,面积减少最大,其次是水域,面积增加最大;再次是城市和森林,面积均呈增加趋势;最后是草地和农田,草地的面积先增后减,总体上呈减少趋势,农田的面积未发生较大的变化.从景观斑块类型来看,城镇用地各指数变化最大,城镇用地的斑块所占景观类型百分比、聚集度和斑块个数均呈增加态势,面积加权平均斑块分形指数则呈减小态势,说明盆地受人类活动影响加剧;城镇用地在由中心向外扩张的过程中,空间分布较紧凑且连接性较好;与此同时城镇用地分割了其他类型的景观,导致盆地的景观空间异质性增大.从景观整体水平来看,斑块个数、斑块密度、边缘密度、散布与并列指数、香农多样性指数和香农平均度指数均呈增加趋势,周长面积分维指数、斑块凝聚度、相似邻接百分比、聚集度则呈减小趋势,这说明十年间柴达木盆地景观格局总体呈现空间异质性和破碎化程度增加的趋势.     

基于RS和GIS的江西省生态系统格局和空间结构动态变化研究

利用多源多时相遥感数据,在RS和GIS技术的支持下,按照生态学的分类方法对地表覆盖数据进行解译,从生态系统的景观格局、空间结构变化趋势和变化速率等方面进行深入分析。研究结果表明:1)2000-2010年江西省主要生态系统类型为森林生态系统和农田生态系统;2)研究期内,城镇生态系统面积增加明显,而森林、湿地和农田生态系统面积减少;3)生态系统转换特征主要表现为农田生态系统转为城镇生态系统;4)生态系统的波动性前5年大于后5年,南昌市和新余市是江西省生态系统变化的热点区域。     

湖南省生态系统格局变化驱动力分析

利用遥感信息技术和GIS空间分析方法,从时间和空间上对湖南省2000~2010年间土地利用变化和景观格局动态变化过程进行了系统调查和评价,结果表明:1)10年间湖南全省表征生态环境总体变好,10年来湖南省生态系统类型以森林、耕地、灌丛为主,分别占全省土地面积的41.1%,30.0%,20%,湿地、城镇、草地、裸地合计仅占7.9%;2)生态系统空间格局变化及双向转换主要集中在城镇与耕地生态系统互转,城镇面积增加明显,耕地减少显著,可见人类经济活动是湖南生态系统类型空间格局变化的主要因素;3)全省的斑块破碎化程度较高,景观完整性较差,因此城镇化建设过程中,加大绿地斑块和建设绿地廊道链接分离的绿地景观,实现城镇与周边森林、灌木、湿地等保护核心区的连接,既能维护整个区域的生态连续性,成为研究区内生态流之间的高效通道和联系途径,以达到社会经济与生态保护的可持续性发展.     

陇东黄土高原地区生态系统格局变化及驱动力分析

利用地理信息与生态遥感解译技术,对2013至2018年陇东黄土高原生物多样性保护优先区域生态系统格局变化特征进行定量分析.结果表明:研究区生态系统结构较为简单,主要以森林-灌丛、草地、农田3种Ⅰ级生态系统和落叶阔叶林、落叶阔叶灌丛、温性草原、草丛、旱地5种Ⅱ级生态系统为主;研究期内各类生态系统面积变化率、综合动态度和景观指数变化不显著,生态系统格局总体表现稳定;各类生态系统景观格局变化的主导因素为社会环境,退耕还林、退耕还草及其他生态环境保护政策的实施,使得研究区植被覆盖度逐渐提高,生态环境趋于好转.     

1996—2015年粤港澳大湾区生态系统服务对景观格局变化的响应

以粤港澳大湾区(简称“湾区”)为研究区,利用1996—2015年土地覆被数据和数字高程数据,采用生态系统服务价值当量估算法、景观指数分析、空间自相关分析等方法,分析1996—2015年湾区景观格局的时空演变规律,定量评估湾区的生态系统服务价值,探讨湾区的生态系统服务价值对土地利用景观格局变化的响应.结果表明:(1)湾区景观以耕地、林地为主,20年间湿地、建设用地面积大幅度增加,增长幅度分别为29.88%、150.06%;(2)湾区的生态系统服务价值(Ecological Service Values, ESV)在1996—2015年间呈持续增长趋势,在2005—2010年间增长速率较高,20年间共增长123.13亿元; (3)湾区的ESV变化冷热点分布区的土地利用转移规律性较强,冷点分布区的土地利用变化多为草地转建设用地或湿地增加,而热点分布区的土地利用变化多为草地转为湿地或水域,且二者空间分布相关性高; (4)湾区的ESV与AREA_MN、DIVISION的敏感性程度较高,说明景观类型越丰富、分割程度越低,越有利于提升景观整体的生态系统服务价值; (5)湾区的ESV强度与土地利用程度综合指数不存在显著的空间相关关系,自2005年开始,湾区的生态环境逐步改善,城市绿色发展进程加快.     

膏桐能源林营建对云南省双江县景观格局影响分析

以云南膏桐主要种植区临沧市双江县为例,分析膏桐能源林营建对县域及不同海拔段景观格局的影响。结果表明:(1)研究区以农地、暖温性针叶林和半湿润常绿阔叶林景观为优势景观类型,包括15类植被景观和3类非植被景观。(2)各海拔段优势景观有所不同,其中2 500 m以上段优势景观类型为中山湿性常绿阔叶林景观;余下段农田景观均为优势景观之一,其他优势景观类型随海拔呈规律性变化。(3)不同海拔景观水平上的景观格局呈规律性变化,随海拔升高斑块面积、斑块数、景观形状指数、面积加权平均形状指数、面积加权平均分维数、景观多度等呈"∩"形变化;景观多度密度指数呈"∪"形变化;而斑块密度指数、Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数则随海拔升高呈逐渐降低的趋势;蔓延度和聚合度指数则呈逐渐升高的趋势。(4)受膏桐林营建影响,热性灌丛景观优势度增大,分布更加集中连片,形状更加规则;较高海拔地段的景观类型和3类非植被景观不受膏桐林营建的影响,其他景观类型则是优势度降低,斑块更为破碎。(5)膏桐能源林营建仅影响海拔1 000 m以下、1 000～1 500 m和1 500～2 000 m段,不会造成景观要素类型的增加或减少,但使得景观变得更加破碎,斑块形状更加规则;其中1 000 m以下段受到的影响强度最大,营建膏桐林使得热性灌丛景观成为该段优势景观。     

华南湿热山地小流域景观格局演变与径流关系——以宁江为例

基于1986—2013年宁江流域5个气象站降水量和河口水文站径流量数据,以及1986、1995、2005、2013年流域土地覆被分类数据,运用景观格局指数分析和统计分析方法,分析宁江流域径流与景观格局变化之间关系. 结果表明:1986—2013年宁江流域降水量波动较小,径流量在2002年之后出现下降趋势,且2002年以前降水量与径流量曲线吻合一致,2000年以后吻合性较低,运用Mann-Kendall检验宁江流域年径流量突变点出现在2002年;1986年以来,随着城镇化发展与退耕还林政策的实施,宁江流域建筑用地、林地、未利用土地面积增加,耕地、草地面积减少,水体面积变化不大;受人类活动加剧的影响,流域内斑块数、斑块密度、最大斑块指数激增,流域整体景观破碎度加大;宁江流域径流量与景观斑块数、斑块密度、最大斑块指数及散布与并列指数相关性较大,与香农多样性指数、景观蔓延度、斑块形状指数、景观形状指数相关性较小. 当斑块数量大于2 500,斑块密度大于18,散步与并列指数大66%以及最大斑块指数大于50时,径流量随其增大而增大.     

中国温带疏林的地理分布、生态地位及成因

 中国分布的疏林类型众多,除了在热带分布的疏林(或稀树干草原)外,还有温带阔叶疏林和温带山地针叶疏林两种生态系统,具体包括榆树(Ulmus pumila)疏林、天山云杉(Picea schrekiana)疏林、侧柏(Platycladus orientalis)疏林、杜松(Juniperus rigida)疏林、樟子松(Pinus sylvestnis var. mongolica)疏林、西藏落叶松(Larix tibetica)疏林、亚东冷杉(Abies densa)疏林、巨柏(Cupressus gigantea)疏林、大果圆柏(Sabina tibetica)疏林、滇藏方枝柏(Sabina wallichiana)疏林、方枝柏(Sabina saltuaria)疏林、大果红杉(Larix potaninii var. macrocarpa)疏林、西藏柏木(Cupressus torulosa)疏林、密枝圆柏(Sabina convallium)疏林、长叶松(Pinus roxburghii)疏林、云南松(Pinus yunnanensis)疏林、川西云杉(Picea likiangensis var. balfouriana)疏林、黄榆(Ulmus macrocarpa)疏林、臭椿(Ailanthus altissima)疏林等生态系统类型,疏林生态系统(或疏林植被)应该是介于森林和草原(或灌丛)之间的一种过渡的植被类型,是一种地带性植被类型.疏林的分布是系列生态因子综合作用的结果,但其决定因子是水分.在中国大陆,沿纬度梯度从低到高的地带性植被应为雨林、季雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、疏林、灌丛或草原,从东到西沿经度梯度依次为(阔叶和针叶)森林、(阔叶和针叶)疏林、草原、荒漠.在高原地区,沿海拔梯度的分布从低到高主要是森林、疏林、灌丛、草原或草甸.与森林、灌丛和草原相比,疏林的分布面积相对较小.中国疏林的分布区域大体位于农牧交错带地区,即从森林到草原过渡的地区.对疏林成因的理解,有利于区域生态恢复措施的选择.     

锦州—葫芦岛沿海地区景观格局变化与生态服务价值评估

基于GIS和遥感技术,提取出1990、2000和2010年锦州一葫芦岛沿海地区的景观类型图,分析其景观格局变化特征,并通过定量化得出的锦州一葫芦岛沿海地区景观类型单位面积生态价值表,计算出1990--2010年锦州一葫芦岛沿海地区不同类型景观的生态系统服务价值．结果表明：锦州一葫芦岛沿海地区景观总面积呈增长趋势;面积变化最大的景观类型是建设用地和水域,建设用地在20年里增加了272．2km2,而水域在20年里减少了159．4km。,耕地、林地、草地的面积变化量其次,呈递减趋势;景观格局的转变类型主要为：水域、耕地、海洋、草地转为建设用地,以及水域、林地转为耕地．非建设用地,特别是水域的大幅度减少,导致区域的生态系统服务总价值下降趋势明显,这将给该地区带来一系列的资源和环境问题．城市管理者需要加强用地平衡和规划布局管理,智慧地配置景观资源,景观格局优化研究将是下一步工作的重点．     

Study on Landscape Pattern in the Jinshajiang Xerothermic Valley Using RS and GIS-Taking Yuanmou of Yunnan as an Example

Based on the data of Landsat-TM in 1986 and 2000 and with the applied indices of landscape pattern,an analysis is carried out on the landscape pattern with its evolution in Yuanmou County of Yunnan Province inside the Jinshajiang Xerothermic valley area and a forecast is given on the changing tendency of the landscape pattern in the county with Markov Chain Model. The result shows that the production landscape like irrigated farmland and construction land in town and country as well as ecological building landscape in boondocks were enlarged during 1986-2000. Also the patch shape was regularized and the patch shape index and dimensionality were degraded. The landscape pattern was tattered and the heterogeneity index and Evenness degree were increased but the dominance degree was degraded. The key elements with lower stability cover grassland,water body and bush land. The future transformation of landscape pattern will centralize in construction land's occupation in irrigated farmland,non-irrigated farmland and grassland, the transformation of non-irrigated farmland to irrigated farmland, forest and sparse wodland or orchard, construction land's occupation in grassland and cultivation of it into sloping non-irrigated farmland and forest' s degeneracy to bush land, sparse woodland and grassland. The main measures to improve virtuous development of landscape in the xerothermic valley are suggested.     

北部湾入海径流研究展望

北部湾属于大陆架上的一个浅海湾,入海河流众多。每年夏季汛期,流入北部湾的入海径流形成的冲淡水在湾内构成独特的夏季型水文分布特征,给海湾生态环境和动力环境带来巨大影响。然而,北部湾入海径流对广西海域生态系统影响的研究至今仍未引起关注。2015-2017年,课题组针对风对北部湾入海径流扩散的影响展开研究,揭示了一些现象和特征,但对入海径流复杂影响的认识还远远不够,且目前的研究也仅限于广西近海,范围十分有限,得出的结论其代表性显然不足。所以,鉴于北部湾特殊的地理位置,可借助数值模型计算结合具有针对性的观测数据的研究方法,将广西近海与北部湾全海湾联合在一起,深入研究越南红河入海径流与中国广西沿岸入海径流联合作用对北部湾北部生态系统环境的影响,找出影响北部湾北部海域海洋初级生产力高值区形成,以及广西沿海高浓度氮、磷营养水体来源的主要原因,为广西近海良好生态系统的建立提供科学依据。这既是今后广西入海径流研究的方向,更是急需开展研究的新课题。     

北部湾沿海流域植被覆盖动态变化及其驱动因素

基于2000—2018年的中分辨率成像光谱仪13Q1数据,利用修正的变化矢量分析、变异系数、Hurst指数等方法分析北部湾沿海流域植被覆盖动态变化趋势及其持续性、预测未来植被覆盖变化情况以及植被覆盖变化的驱动因素.研究表明:北部湾沿海流域植被覆盖度较高,且年际变化幅度较小,多年植被指数均值表现出从陆地到滨海、从流域外边界到河流中心逐渐递减的规律.2000—2018年以来,流域内植被覆盖改善区域(73.6％)大于退化区域(26.3％),河口、滨海区不仅为植被退化明显区域,且为植被变化波动性较强区域.未来流域内植被覆盖变化波动性较强,其中持续改善区域仅占19.6％,持续退化区域占8％,其余的72.4％为波动性变化区域.流域内植被覆盖变化趋势与人为因素和气候因素相关性较高,与地形特征相关性较低.     

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.     

庙岛群岛北部三岛屿乡镇海岸带生态系统服务价值评估

对庙岛群岛北部3个岛屿乡镇海岸带生态系统服务价值进行了评估．三岛屿乡镇海岸带人工林面积和服务价值依次为钦岛〉砣矶〉隍城,而服务单价则依次为隍城〉砣矶〉钦岛．农田生态系统服务价值依次为砣矶〉钦岛〉隍城．近海生态系统的服务价值以钦岛最高,砣矾次之,隍城最低．三岛屿乡镇海岸带生态系统服务价值依次为钦岛〉砣矾〉隍城,其中近海养殖生态系统的服务价值占总服务价值的99％以上．在海岸带3个子系统中,生态系统服务的单价依次为近海生态系统〉人工林生态系统〉农田生态系统。