晋西黄土丘陵区土地利用变化及生态效应分析

晋西黄土丘陵区是黄河流域水土流失严重区和重点治理区,也是国家重点生态功能区,揭示其土地利用变化及生态环境变化趋势,对黄河流域生态保护和高质量发展特别是水土保持、植被恢复策略的调整优化具有重要的参考价值。利用1980年、2000年、2010年、2018年土地利用/覆被数据,对晋西黄土丘陵区各类土地增减转移、动态变化程度进行分析,并采用土地覆被状况指数、生态环境质量指数及土地转型的生态贡献率等指标,分析了土地利用类型变化的生态环境效应。结果表明:1980年以来土地利用变化较为显著,耕地面积减少497 km²,林草地小幅增长,建设用地成倍扩张;土地利用类型转移较为频繁,山地丘陵是土地转型热点区域,耕地向草地转化为主流;近40 a来综合土地利用动态度为0.15%,2000—2010年土地利用类型变化相对剧烈;土地覆被状况指数和生态环境质量指数均有所提高,整体向好发展,各类用地转为高覆盖度草地和林地是促进生态环境改善的主要因素。     

地形对重庆市土地利用动态变化影响分析

对重庆市2001～2016年的土地利用进行动态变化研究,为该地社会经济发展战略的制定提供科学参考。以Landsat影像为基础,借助RS和GIS技术,分析了重庆市15 a来土地利用的时空演变及地理空间分异特征与规律。结果表明:①重庆市的土地利用类型以耕地和林地为主,耕地、草地面积减少,林地、建设用地、水域和未利用地面积增加,建设用地动态度变化最大,林地最小。②土地利用类型的转移主要存在于耕地和建设用地、耕地和林地之间。③耕地、草地、林地随着坡度的增加,土地利用类型面积变化变慢,未利用地和水域随着坡度的增加,土地利用类型面积变化变快,建设用地在各级坡度上面积变化都快。④建筑用地在各级高程范围内面积增加都十分迅速,在高程小于200 m的地区是各种土地利用类型面积变化最大的区域,各种土地类型在该区域存在最大的竞争关系。     

夹岩水利枢纽工程核心水源区土地利用时空演化分析

土地利用作为生态环境最直接的表现形式之一,能够直接反映区域生态环境变化特征。为揭示1995～2015年间夹岩水利枢纽工程核心水源区土地利用时空变化特征,以landsat系列遥感影像为数据源,辅以研究区统计年鉴和地形图等相关数据,采用监督分类和人工目视解译相结合的分类方法,提取研究区土地利用数据。结果表明:近20 a来,研究区内土地利用以耕地、林地和草地类型为主,由于研究区地处乌蒙山集中特困地区,建设用地始终占比最少。研究区内建设用地变化幅度和速度最大,主要是研究区内人口的增长及社会的发展,导致建设用地面积增加较为明显。1995～2005年间,各类型土地利用之间转换较为频繁;2005～2015年间土地利用转移情况较为简单,发生转移的土地利用类型主要集中在其他土地利用类型转为建设用地。1995～2005年间,耕地转入类型在各类土地利用类型中转入面积最大,2005～2015年间,建设用地转入面积最多。     

嘉陵江流域土地利用/覆被变化特征及其驱动力分析

在GIS技术平台上,通过建立指数模型,对嘉陵江流域1980,1995和2000年3个时期的土地利用/覆被时空变化特征进行了定量研究,并进一步分析了嘉陵江流域土地利用/覆被变化的驱动因素。结果表明:研究区土地利用类型以耕地、林地和草地为主,这3种植被类型之间的相互转化是流域土地利用/覆被变化的主要方式。自1980—2000年,耕地和林地面积先减少后略有增加,草地先增加后减少,建设用地逐年增加,其他地类变化不明显。分析表明,嘉陵江流域土地利用/覆被变化的驱动力主要为自然因素、经济因素、人口因素及宏观政策和工程建设,各因素之间相互影响和制约,共同影响流域土地利用格局的变化。     

黄淮海平原风沙化土地利用时空变化研究

利用3S技术,分析了黄淮海平原风沙化土地典型区内的内黄、滑县和延津三县1979—2009年夏季土地利用变化特征。结果表明:该区近30 a的土地利用类型变化显著,变化趋势为耕地、水域和未利用地面积持续减少;林地和建设用地面积不断增加。黄淮海平原以风沙化土地为主的未利用地的利用,对研究区各土地类型之间的平衡起至关重要的作用。研究区土地利用演变规律性较强,社会经济的发展对该区林地、建设用地和耕地变化影响明显。     

赣江流域土地利用迁移变化分析

土地利用/覆被变化是人类与自然环境相互作用的重要表征，其变化特征深刻影响着区域的生态安全和社会经济可持续发展。基于赣江流域1980—2018年土地利用数据，利用ArcGIS空间分析方法，分析赣江流域土地利用的时空变化特征。结果表明：赣江流域1980—2018年土地类型以林地和耕地为主，林地和耕地面积呈减少趋势，建设用地面积不断增加；流域土地利用综合指数呈增加态势，表明土地利用变化加快；土地利用转换类型以耕地和林地向建设用地转移、林地和草地相互转移以及林地向耕地转移为主，部分耕地转化为水域；草地、水域、建设用地重心变化较明显，草地的重心在向西偏北方向迁移，水域的重心在向西偏南方向迁移，建设用地重心在向东偏南方向移动，移动速度均具有阶段性。可为赣江流域生态环境保护、水土资源规划与管理提供科学依据。     

基于Logistic的土地利用格局模拟案例研究

土地利用/覆盖变化是当前研究全球环境变化的重要内容,而区域土地利用格局模拟是其核心内容之一。以甘肃省高台县宣化镇为研究区,将土地利用类型分为耕地、林地、草地、城镇用地、农村居民点用地、未利用地、其他用地,运用Logistic回归方法,选择7个驱动因子,建立Logistic回归模型,模拟土地利用变化。结果表明:研究结果拟合度较好,定量地揭示了距渠系、道路和居民点的远近是该地区土地利用类型演变的主要因素,各土地利用类型呈集聚方向演化。     

河南省土地利用结构时空偏移及生态系统服务价值时空分异特征研究

【目的】为了分析河南省土地利用数据，对其结构时空偏移及生态系统服务价值时空分异特征进行研究，探索土地利用结构变化对其生态系统服务价值的影响，【方法】基于1990—2020年河南省土地利用/覆被变化数据，运用信息熵和偏移份额模型分析其土地利用结构时空变化及其生态系统服务价值变化。【结果】研究显示：(1)研究期内河南省整体土地利用结构信息熵、均衡度呈“缓慢下降-缓慢上升”趋势，优势度则相反，结构经历了“有序—无序—相对平稳”的演化过程。(2)研究期内建设用地、林地及水域用地为增长性结构，耕地、草地及未利用地为衰退性结构，其中建设用地补给偏移效应显著，耕地挤出偏移效应显著。各地区不同土地利用类型竞争力存在明显空间差异。(3)研究期内河南省生态系统服务价值下降了56.19亿元；土地利用结构上，生态系统服务价值以林地和水域用地为主，占总比重75.65%;单项生态系统服务价值以水文调节和气候调节为主，占总比重58%,空间分布上，生态系统服务价值整体呈“西高东低，南高北低”的分布特征。【结论】结果表明：建设用地、林地及水域用地是河南省生态系统价值变化的主要因子，前者为负相关，且生态系统服务价值增长率...     

黑河中下游土地覆被变化与驱动力分析

黑河流域自2000年实施水资源统一调度以来,土地利用发生了显著变化。利用2000年、2011年两期TM和ETM+遥感影像,解译获取了干流中下游地区土地利用变化数据,并基于GIS空间分析与数理统计方法进行了定量分析。运用区域生态环境质量指数和区域土地利用变化类型生态贡献率,对研究时段内土地利用变化的生态环境效应进行了分析与评价。结果表明:(1)2000—2011年流域土地利用变化主要表现为耕地、建设用地、水体增加,未利用地减少;(2)中游地区土地利用变化主要发生在山丹县的马营河灌区和张掖绿洲的边缘区域,下游地区土地利用变化主要发生在沿河区域、额济纳核心绿洲区和古日乃地区的边缘区域;(3)中游地区2000年、2011年的区域生态环境质量指数分别为0.190 8、0.196 0,下游地区分别为0.047 8、0.055 6;(4)局部地区生态环境呈恶化趋势,其中草地退化及围水造田对区域土地利用/覆被变化产生的影响最为明显。     

近 40 年来窟野河流域土地利用类型变化及驱动因素

为分析土地利用变化的内部特征及驱动机制,从土地利用整体格局、土地利用转移方向、转移程度和土地利用单一动态度方面出发,全面分析近40年以来窟野河流域土地利用的时空变化特征,并利用SPSS软件系统地阐述了其驱动机制。主要结果表明:目前,该流域各土地类型面积占比为草地耕地煤矿用地林地沙地居住用地水域未利用土地,耕地主要分布在研究区中部和东南部,煤矿用地主要分布在河流沿岸;在研究时段内,煤矿用地作为动态度最高的土地利用类型,其面积大幅增加,主要流入源为草地和耕地,该流域煤炭的大规模开采已严重影响到该流域的植被覆盖情况以及农业生产活动;经济的高速发展,尤其是第二、第三产业的壮大是导致该流域煤矿用地和居住用地发生明显变化最主要的驱动因子,而耕地、林地、草地和水域的面积变化也与其息息相关,但变化幅度相对较小;此外,人口作为重要因素之一,也在土地利用的变化过程中起到了较为明显的推动作用。     

泾河流域土地利用/覆被变化对径流情势的影响

通过建立泾河流域SWAT分布式水文模型,重点模拟分析了河流径流情势对土地利用/覆被变化的响应,对比了不同气候条件及人类活动综合影响下研究区水文过程的变化。结果表明:1996年以前土地利用/覆被变化是影响水文过程的主要人类活动影响源,径流量年际变化平稳,属有小幅增加的正偏;年内影响以枯水季节为主,年内分配更趋均匀,径流集中度降低,集中期略有滞后,且趋于平稳;土地利用/覆被变化导致流域蒸散发量、冠层和落叶层截留量减小,入渗量增加,河川基流量和地表径流量相应增大,并在时域上耦合形成了水文过程的新变化;1996年以后,气候条件驱动下泾河年径流量呈现明显的增大趋势,人类活动亦从以土地利用/覆被变化为主转变为以人类水事活动为主的综合影响模式,且人类水事活动超过气候变化和土地利用/覆被变化成为影响水文过程变化的主因。     

Effects of Land-Use and Climate Change on Hydrological Processes in the Upstream of Huai River, China

Land use/land cover and climate change can significantly alter water cycle at local and regional scales. Xixian Watershed, an important agricultural area in the upper reach of the Huaihe River, has undergone a dramatic change of cultivation style, and consequently substantial land use change, during the past three decades. A marked increase in temperature was also observed. A significant monotonic increasing trend of annual temperature was observed, while annual rainfall did not change significantly. To better support decision making and policy analysis relevant to land management under climate change, it is important to separate and quantify the effect of each factor on water availability. We used the Soil and Water Assessment Tool (SWAT), a physically based distributed hydrologic model, to assess the impact of Land use and climate changes separately. The SWAT model was calibrated and validated for monthly streamflow. Nash-Sutcliff efficiency (NSE), percentage bias (PBIAS), and coefficient of determination (R ²) were 0.90, 6.3 %, and 0.91 for calibration period and 0.91, 6.9 %, and 0.911 for validation period, respectively. To assess the separate effect of land use and climate change, we simulated streamflow under four scenarios with different combinations of two-period climate data and land use maps. The joint effect of land use and climate change increased surface flow, evapotranspiration, and streamflow. Climate variability increased the surface water and stream-flow and decreased actual evapotranspiration; and land use change played a counteractive role. Climate variability played a dominant role in this watershed. The differentiated impacts of land-use/climate variabilities on hydrological processes revealed that the unapparent change in stream-flow is implicitly because the effects of climate variability on hydrological processes were offset by the effects of land use change.     

基于SEBAL 模型的锡林浩特蒸散量反演研究

陆面蒸散作为反映土地利用/覆盖变化所引起地表水热变化的敏感因子是当今全球气候变化研究的焦点之一.本文以内蒙古锡林郭勒盟锡林浩特市为研究区域,基于SEBAL（Surface Energy Balance Algorithm for Land）模型,采用研究区2005年8月17日的Landsat TM遥感影像对其地表蒸散量进行反演研究,分析蒸散量的空间变化格局.结果表明：锡林浩特日蒸散量平均值为4.3mm,最大值达到了7.5mm;日蒸散量呈现出西北低、东部高的空间分布格局;日蒸散量较少的区域主要分布于锡林浩特市的西部、北部以及最南部的部分区域,中部较少部分地区的蒸散量较低（接近于0）.     

喀斯特山区蒸散发的时空变异特征分析——以贵州省为例

掌握喀斯特山区蒸散发的时空变异特征,为水资源的合理规划和优化配置提供科学依据。利用MODIS16遥感数据,在数据精度验证的基础上,运用GIS统计法、变异系数法和线性趋势法,探讨2000—2014年贵州省蒸散发的空间格局、年际和年内变化规律及不同土地覆被类型下的蒸散发特征。结果表明:(1)2000—2014年,贵州省实际蒸散发(ET)多年平均值为850.36 mm,呈西低东高,南高北低态势;潜在蒸散发(PET)多年平均值为1 473.58 mm,呈东北向西南递增态势。不同土地覆被类型下ET最大的是林地,而林地的PET最小。(2)PET年际变化率为3.88 mm/a,呈弱增加趋势;ET年际变化率为0.39 mm/a,基本保持稳定,表明贵州省水资源呈减少趋势,具有干旱化倾向。ET空间上呈东、西部减少、中部增加趋势,PET呈东、南和西三面减少、北部增加趋势。(3)ET和PET均呈单峰型。ET在7月最大,PET在6月最大,二者均在12月最小。二者在3—6月差距最大,为贵州省春旱和夏旱时期。不同土地覆被类型下ET和PET均呈单峰型,植被生长季节ET差距大,林地增长速度最快,植被成熟期PET差距最大。(4)ET和PET具有较强的季节性。ET季节性空间差异非常显著,在于林地的植被蒸腾作用对全年ET贡献较大。     

永定河上游流域土地利用变化及生态环境效应研究

基于1980年、1990年、2000年及2010年4期土地利用数据,定量化计算永定河上游流域土地利用动态度、土地利用类型间的转移矩阵、生态环境质量指数等指标,对永定河上游流域的土地利用变化和生态环境效应进行了系统分析。结果表明:(1)过去30年期间,研究区土地利用类型的面积所占比例由大到小排列为耕地草地林地城乡、工矿、居民用地水域未利用土地;1980—1990年与1990—2000年,土地利用综合动态度分别为0.06%、0.19%,土地利用类型的转出率或转入率基本上均小于10%,土地利用变化较小;2000—2010年,土地利用综合动态度较大,达到了6%,土地利用类型的转出率或转入率均大于10%,土地利用变化较大。(2)2000—2010年间永定河上游流域生态环境质量指数从从0.4230上升到0.4290,生态环境质量略有好转;总体上维持着区域生态环境的动态稳定。该研究可为永定河上游流域土地利用格局优化及生态环境的改善提供技术支撑。     

Research progress on land-surface evapotranspiration in the Yangtze River Basin based on knowledge mappingEI北大核心CSCD

以CNKI和Web of Science数据库为数据源,将长江流域范围内地表蒸散研究与国内外地表蒸散研究利用CiteSpace信息可视化软件进行了计量比较分析。结果表明:1992—2020年,国内外共发表地表蒸散为主题的文章5 216篇,其中长江流域范围内179篇,2016年前中英文文章数量皆呈增加趋势;长江流域内地表蒸散研究中,南京信息工程大学、河海大学和中国科学院南京地理与湖泊研究所论文数量在研究机构中名列前三,这些研究机构主要依靠所属试验站提供实测蒸散数据和气象数据进行蒸散模拟与验证研究;研究内容以蒸散获取和数值模拟为重点,其次为地表蒸散变化机制与时空演变过程分析,而关于地表蒸散变化的生态环境效应研究相对较少;从高引用趋势可以发现,在地表蒸散估算精度不断提高的情况下,学者们也逐渐关注蒸散组分、变化机制的研究,环境因子对长江流域内地表蒸散的影响研究较多,而土地利用、地表覆被、植被类型等下垫面性质及变化对蒸散的影响研究较少;蒸散变化效应分析则主要集中在地表蒸散对水平衡、湿地处理以及作物产量的影响。     

基于 RS 和 GIS 的淮河流域老王坡蓄滞洪区 土地利用/ 覆被变化

动态监测蓄滞洪区土地利用/ 覆被变化状况, 全面掌握蓄滞洪区的土地利用结构和程度, 对蓄滞洪区科学合理 运用和发展具有重要意义。采用老王坡蓄滞洪区 2000 年、 2005 年和 2010 年三期 LandsatTM 遥感数据, 分析计算 老王坡蓄滞洪区 2000 年- 2010 年土地利用/ 覆被变化状况、 单一土地利用动态度、 土地利用/ 覆被变化转移矩阵, 计算蓄滞洪区土地利用程度变化指标。研究表明, 11 年来老王坡蓄滞洪区土地利用结构和强度都发生显著变化, 且仍处于发展变化期。     

基于互补相关的乌江流域实际蒸散量分布式模拟

为了提高气候变化下估算乌江流域陆面实际蒸散量的精度,利用乌江流域气象和水文数据,在蒸散互补原理基础上建立用常规气象资料估算流域实际蒸散量的模型。模拟结果显示:该模型能将乌江流域多年平均实际蒸散量的相对误差控制在5%以内;在充分考虑地形起伏等下垫面不均匀的条件下,将估算模型中各分量的分布式模拟结果与估算模型耦合,实现了乌江流域实际蒸散量的分布式模拟;该模型更加精细地表现了流域实际蒸散量的空间变化情况,发现其在空间分布上呈显著的西高东低的分布趋势;在时间变化上,1961-2010年间乌江流域实际蒸散量在总体上表现为下降趋势,降幅为5.08 mm/(10 a),但是2000年以后实际蒸散量有较为明显的上升趋势;日照时数及相对湿度的上升是造成实际蒸散量产生以上变化的主要原因。研究结果可为水资源评价、农业气候区划制定等提供参考。     

基于SWAT模型的诺敏河流域径流对土地利用/覆被变化的响应模拟研究

土地利用/覆被变化直接反映了人类活动的影响程度,对于流域水文循环过程影响显著。本文以诺敏河流域为研究区,基于1976和2000年两期土地利用数据,结合SWAT模型定量评价了径流对土地利用/覆被变化的响应。研究结果表明:SWAT模型可以较好地模拟诺敏河流域的月径流变化过程,在研究区具有一定的适用性;相对于1976年的土地利用条件,2000年土地利用变化主要表现为林地和草地面积减小,耕地面积增加。1976-2000年间诺敏河流域土地利用变化导致年均地表径流增加了17.78%,且空间差异显著,尤其是下游的莫力达瓦达斡尔族自治旗和阿荣旗等地地表径流增加趋势更为明显,增加幅度超过20 mm。模拟研究对于诺敏河流域合理规划土地利用格局具有重要意义。     

Impact of Land Use Change on Hydrologic Processes in a Large Plain Irrigation District

Land use is the main factor that influences catchment hydrologic processes, and a better understanding of its effect is important for future land use planning and water resource management. By applying the Soil and Water Assessment Tool (SWAT), we assessed the effects of land use changes on major hydrologic processes (evapotranspiration (ET), discharge, river) on a large plain irrigation district, the Hetao Irrigation District (HID), China. The results indicated that SWAT was a useful tool for simulating the effects of land use changes on regional hydrologic processes. Human activities were the main factors that directly influenced land use in the HID. Land use changes had important impacts on the hydrologic processes of the HID. During 1995–2010, the land use changed greatly in the HID, leading to the changes in ET and discharge. The peak value of ET coincided with the exuberant crop growth period in the maximized sown crop area. In 1995s, wheat maximized the sown area and ET peaked in June; when sunflower and corn maximized the sown area in 2010s, ET peaked in July and August. The increased ET reduced discharge in the same period in the HID. Land use change affected the period and quantity of water diversion in the irrigation district. The quantity of water diverted in 1995 was greater than that in 2010, indicating that land use change significantly impacted the water quantity of the river, which was the water source of the irrigation district. This study will be a reference for future land use planning and water resource management in the irrigation district.