榆林地區(qū)土地利用/覆蓋時(shí)空變化及其對(duì)生態(tài)脆弱性的影響

以汕頭市6區(qū)1縣為研究區(qū)域,以2003年區(qū)域變更調(diào)整數(shù)據(jù)和2007年現(xiàn)狀土地利用數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源,通過對(duì)能反映各區(qū)縣生態(tài)環(huán)境轉(zhuǎn)變的主要土地利用類型的變化情況進(jìn)行研究,說明汕頭市土地利用變化對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,汕頭市的耕地面積持續(xù)降低,建設(shè)用地?cái)U(kuò)張速度過快,尤其是居民點(diǎn)及工礦用地。汕頭市土地利用變化使得全市整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有改善的趨勢,但同時(shí)也存在個(gè)別區(qū)縣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量略有下降的現(xiàn)象。

土地利用/覆蓋變化(lucc)是全球環(huán)境變化研究的核心領(lǐng)域,lucc存在對(duì)大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、水環(huán)境等的關(guān)聯(lián)效應(yīng).從lucc與生態(tài)環(huán)境的關(guān)聯(lián)效應(yīng)研究取得的進(jìn)展,充分探討了lucc過程與生態(tài)環(huán)境的影響的研究方向.

對(duì)于土地利用方式方面的研究與對(duì)全球氣候變化、生物多樣性變化、生態(tài)環(huán)境的變化以及人與自然相互關(guān)系的研究存在著密切的相關(guān)聯(lián)系。以杭嘉湖平原地區(qū)2009年、2011年和2013年3個(gè)時(shí)期的土地的利用類型為參照因子,根據(jù)三年的土地利用類型的面積和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算方法,對(duì)所調(diào)查地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行研究。結(jié)果表明：2009~2013年杭嘉湖平原地區(qū)耕地面積一直居于首位,在土地利用方式的變化上,草地、林地和灘涂減少的面積相比較少,而水域和耕地減少的面積較多。從生態(tài)服務(wù)價(jià)值總量的角度看,在調(diào)查期間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值總量呈現(xiàn)出了先下降后上升的波動(dòng)。從敏感性分析的結(jié)果來看,2009~2013年所有土地利用類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)的敏感性指數(shù)結(jié)果趨向于0,這表明杭嘉湖平原地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)于系數(shù)的變化是彈性不足的,因此研究成果是具有研究意義的。

土地利用/覆蓋變化(lucc)作為全球變化的一個(gè)重要內(nèi)容,對(duì)全球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了巨大的影響.一方面通過影響氣候、土壤、水文以及地貌而對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生了深刻的影響;另一方面造成了生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性,物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)以及景觀的巨大變化,使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了改變.

綜合介紹了土地利用/土地覆蓋變化對(duì)大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)以及生態(tài)安全的影響。

隨著我們對(duì)全球生態(tài)環(huán)境的重視程度不斷提升,影響生態(tài)系統(tǒng)的因素也不斷映入大眾的眼簾,而土地利用變化會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生非常突出的影響,不但會(huì)導(dǎo)致地表結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,同時(shí)也會(huì)對(duì)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展有著明顯的作用.而關(guān)于土地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)二者間的關(guān)系也已經(jīng)引起國際生態(tài)學(xué)、地理學(xué)方面的機(jī)構(gòu)、專家重視.本文主要從土地利用變化及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響因素這兩個(gè)方面入手,著重研究二者間的具體關(guān)系,希望能夠我國的土地規(guī)劃工作提供一些參考借鑒.

采用福州市倉山區(qū)2000年、2010年土地利用數(shù)據(jù),運(yùn)用gis方法提取了10年間的倉山區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù).采用中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值測算方法對(duì)倉山區(qū)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理,測算了倉山區(qū)土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化.結(jié)果表明:2000~2010年,倉山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值呈明顯的下降趨勢,這與土地利用變化密切相關(guān).提出了控制建設(shè)用地的擴(kuò)張,保護(hù)水域、林地、耕地和園地等生態(tài)價(jià)值系數(shù)高的土地利用類型的建議,以提升倉山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能.

由于人口劇增,人類活動(dòng)的影響不斷加大,在過去100年全球土地利用/土地覆被發(fā)生了巨大的變化。最常見的土地利用變化是由森林轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)業(yè)用地。森林砍伐使森林生態(tài)系統(tǒng)地上部生物量大大減少,砍伐后作農(nóng)業(yè)用地,降低了植被生產(chǎn)力,減少了土壤有機(jī)質(zhì)的輸入,增強(qiáng)了腐殖質(zhì)的礦化作用,有機(jī)質(zhì)分解速率增加,有機(jī)碳貯量隨之降低,從而影響到森林生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán),使大量碳元素釋放到大氣中,引起溫室效應(yīng),導(dǎo)致全球變暖。另一個(gè)常見的土地利用變化是植樹造林和森林恢復(fù),這一過程可以增加森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量,從而減緩大氣co2體積分?jǐn)?shù)的上升。

以1991年、1998年和2006年3期遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、動(dòng)態(tài)度、利用度和生態(tài)環(huán)境效益指數(shù)模型,研究了漓江流域1991年以來的土地利用變化及其對(duì)生態(tài)環(huán)境效益的影響。結(jié)果表明,漓江流域土地利用/覆被于1991～2006年間發(fā)生了較大變化,變化的總體趨勢為林地、耕地、草地和水域面積減少,并轉(zhuǎn)化為園地、未利用地和建設(shè)用地;1991年以來,漓江流域未利用地、建設(shè)用地和園地的正向變化速度較大,而林地和草地的負(fù)向變化速度較大。漓江流域土地利用綜合變化速率呈現(xiàn)增加趨勢;土地利用度變化呈現(xiàn)波動(dòng)特征;漓江流域土地利用/覆被變化的主要人文驅(qū)動(dòng)力為經(jīng)濟(jì)因素、政策因素等方面;1991～2006年間土地利用變化降低了漓江流域的生態(tài)環(huán)境效益,林地向園地的轉(zhuǎn)化及耕地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)化是區(qū)域生態(tài)環(huán)境效益下降的主要原因。

為探討南方紅壤地區(qū)土地利用的時(shí)間和空間變化及其對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響,以長汀縣為典型研究區(qū)域,以2000、2010、2015年的landsattm遙感影像為基礎(chǔ),在envi5.0中對(duì)研究區(qū)進(jìn)行監(jiān)督分類,在此基礎(chǔ)上用fragstats4.2計(jì)算研究區(qū)各類景觀指數(shù),利用arcgis10.0地統(tǒng)計(jì)模塊中普通克里格法進(jìn)行空間插值,對(duì)長汀縣景觀格局生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及其時(shí)空變化進(jìn)行評(píng)估,結(jié)果表明:2000—2015年長汀縣景觀格局復(fù)雜化,主要表現(xiàn)為建筑用地、耕地和水域景觀類型面積增加迅速,草地面積減少明顯。研究期間,風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)有先增后減的階段性變化,較高和高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)主要在中部一帶延伸或縮?。?000—2010年研究區(qū)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)變大,低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和較低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)面積減少,中等風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)面積增加,占總面積的66%,區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)明顯升高,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降；2010—2015年景觀格局變化顯著,耕地、建筑用地、水域面積分別增加6033.72hm~2、3822.01hm~2、714.24hm~2,草地面積減少,高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)面積減少7%,而低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)面積增加7%,風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)明顯下降,生態(tài)環(huán)境問題明顯好轉(zhuǎn)。

東營市是新興的石油資源城市,土地利用/覆被變化劇烈且具有獨(dú)特的區(qū)域特征。探討該地區(qū)的土地利用變化及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此,基于rs和gis技術(shù),利用costanza提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估方法,研究了東營市1986—2008年間的土地利用變化及其引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值動(dòng)態(tài)變化。研究結(jié)果表明:(1)耕地是東營市主要的土地利用類型,面積有所減少;未利用地和次生鹽堿地所占比重較大,居民點(diǎn)及工礦用地大幅增加,油田生產(chǎn)建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)矛盾非常突出。(2)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少了6.68%。2008年東營市提供的生態(tài)服務(wù)仍然以維護(hù)原材料、氣體調(diào)節(jié)、食物生產(chǎn)、氣候等為主,而廢物處理、水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護(hù)、土壤形成與保護(hù)和娛樂文化功能是比較弱的。今后應(yīng)維護(hù)生物多樣性保護(hù)和水源涵養(yǎng)功能,防止土壤鹽漬化,提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能;(3)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)生態(tài)價(jià)值系數(shù)的敏感性指數(shù)均小于1,說明研究區(qū)內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值缺乏彈性,研究結(jié)果是可信的。

選擇新疆于田縣為研究區(qū),從導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題的主要驅(qū)動(dòng)因素———土地利用/覆蓋變化(lucc)為出發(fā)點(diǎn),以遙感技術(shù)為依托,對(duì)3個(gè)時(shí)相的陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行了處理,利用得到的土地覆蓋差值圖像,定量分析評(píng)價(jià)了該區(qū)域1979—2001年的時(shí)空變化趨勢及其主要驅(qū)動(dòng)機(jī)制.結(jié)果表明:造成綠洲-荒漠交錯(cuò)帶生態(tài)環(huán)境變化的原因主要是綠洲人口數(shù)量的劇增以及過渡樵采等,不合理的水土資源利用導(dǎo)致綠洲荒漠化和交錯(cuò)帶地下水位下降.綠洲-荒漠交錯(cuò)帶普遍存在植被覆蓋度大面積下降現(xiàn)象,原先連續(xù)的過渡帶已有轉(zhuǎn)化成生態(tài)裂谷的趨勢,綠洲的屏障作用進(jìn)一步降低.在綠洲外圍風(fēng)沙前沿地帶,地表裸露、松散,在起沙風(fēng)的作用下,流沙侵入農(nóng)田,進(jìn)一步惡化了本已很貧瘠而又脆弱的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境.因此,現(xiàn)階段綠洲外圍生態(tài)環(huán)境較為惡劣,整體處于不穩(wěn)定狀況.

土地是各種陸地生態(tài)系統(tǒng)的載體,土地利用是人類生存與發(fā)展不可缺少的活動(dòng),是人與自然交叉最為密切的環(huán)節(jié),土地利用/覆蓋的變化必然影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。在constanza生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值理論基礎(chǔ)上,結(jié)合謝高地等對(duì)中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務(wù)價(jià)值表,計(jì)算了1996~2005年間廣州市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化。由于建設(shè)用地和養(yǎng)殖水面對(duì)耕地及其他農(nóng)用地面積的占用,以及水域生態(tài)價(jià)值系數(shù)較高,使得廣州市10年間的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(esv)變化不大,增加了1.08億元,但人均占有量(ave(esv)卻下降了30.11%。各種土地利用方式的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的敏感性指數(shù)(cs)均小于1,表明其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值變化是缺乏彈性的。耕地面積的變化主要影響廣州市的糧食安全問題,而水域的變化則對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化起放大作用。

農(nóng)業(yè)土地資源的利用對(duì)局部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境有著重要的影響,本文從蘭州新區(qū)建設(shè)過程中土地資源的變化進(jìn)行研究,分析了蘭州新區(qū)生態(tài)環(huán)境的變化情況。結(jié)論是蘭州新區(qū)生態(tài)環(huán)境受到土地資源利用方式轉(zhuǎn)變的影響較大,在不同區(qū)域間表現(xiàn)出正面和負(fù)面的影響。

日照是生物多樣性的地區(qū),生態(tài)環(huán)境較好,但近年來,隨著工業(yè)化、城市化的發(fā)展,土地利用結(jié)構(gòu)與布局發(fā)生了較大變化,土地生態(tài)環(huán)境總體上也在不斷惡化。該文通過分析日照市不同土地利用類型的變化,探討其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,對(duì)日照市土地利用結(jié)構(gòu)與布局調(diào)整具有指導(dǎo)意義。

利用豫西山區(qū)欒川縣2005年、2010年、2014年3期landsattm影像,運(yùn)用監(jiān)督分類與人機(jī)交互解譯的方法提取2005—2014年的土地利用變化數(shù)據(jù),并以謝高地等制定的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表為基礎(chǔ),結(jié)合欒川縣實(shí)際情況,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表進(jìn)行了修正,估算了欒川縣14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響及其變化情況。結(jié)果表明:(1)研究期間欒川縣的耕地、林地、草地變化不顯著,建設(shè)用地面積呈現(xiàn)不斷增加趨勢,水域面積則表現(xiàn)出先增加后減小的態(tài)勢;(2)2005—2010年欒川縣生態(tài)服務(wù)價(jià)值大幅度增加,到2014年生態(tài)服務(wù)價(jià)值總額則降回至2005年水平;(3)各地類生態(tài)服務(wù)總價(jià)值敏感系數(shù)均小于1,由大到小排序?yàn)榱值?、水域、草地、耕?林地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)率最高,耕地最低,生態(tài)服務(wù)價(jià)值對(duì)生態(tài)服務(wù)功能指數(shù)缺乏彈性,研究結(jié)果是可信的。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,不合理土地利用方式/土地覆蓋變化造成的非點(diǎn)源污染已成為長江流域水環(huán)境不斷惡化的重要原因之一。長江流域,特別是長江中上游地區(qū)是我國水土流失的重點(diǎn)地區(qū)之一。水土流失將泥沙和土壤中的營養(yǎng)元素、殘留的農(nóng)藥、化肥及動(dòng)植物殘?bào)w帶入水體,使水體懸浮物、化學(xué)需氧量、總磷、總氮等含量增加,水質(zhì)污染加重,這是造成長江干流汛期水質(zhì)變差的主要原因。雖然針對(duì)長江流域的研究很多,但土地利用/覆蓋變化對(duì)長江流域水質(zhì)的非點(diǎn)源污染卻一直沒有引起人們的足夠重視。在分析當(dāng)前長江流域非點(diǎn)源污染現(xiàn)狀和3s技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出建立基于土地利用/覆蓋變化的長江流域非點(diǎn)源污染模擬信息系統(tǒng),并結(jié)合3s技術(shù)勾畫出該系統(tǒng)的框架。該系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用,對(duì)維持流域生態(tài)平衡,采取合理的土地管理方式,保護(hù)長江水資源的可持續(xù)利用,特別是三峽庫區(qū)的生態(tài)安全具有重要意義。

為探析高原湖泊所集成的小尺度自然流域景觀空間變化及其對(duì)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響,以云南洱海流域3期(1995年、2005年和2015年)landsat遙感影像解譯數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用gis空間分析技術(shù)和fragstats軟件計(jì)算景觀格局指數(shù),并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),對(duì)洱海流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化及其演化機(jī)制進(jìn)行了分析.結(jié)果表明:1995-2015年,流域土地景觀類型面積變化表現(xiàn)為林、草地和水體面積減少,耕地和濕地面積先減少后增加,建設(shè)用地面積顯著增加的變化特點(diǎn);景觀指數(shù)定量分析表明,流域景觀空間異質(zhì)性下降,景觀類型分布趨于從集中向分散轉(zhuǎn)變,林地對(duì)流域景觀的控制作用減弱;20年來,流域生態(tài)趨于惡化,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均值由1995年的0.4998上升到2015年的0.5896,高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積所占的比重由1995年的34.0％上升到2015年的47.8％,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布由主要沿流域外沿分布轉(zhuǎn)變?yōu)橐原h(huán)洱海地帶為重心的多極分布;流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化與土地利用類型的演變及人類活動(dòng)關(guān)系密切,大規(guī)模旅游開發(fā)和城鄉(xiāng)發(fā)展機(jī)制上的差異是導(dǎo)致該區(qū)域高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域增多和轉(zhuǎn)移的重要原因.

本文應(yīng)用湖北省1996年~2006年的土地利用變化及2000年以來江河湖泊的水質(zhì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),分析10年來土地利用方變化強(qiáng)度、近年來長江、漢江、中小河流以及主要湖泊的水質(zhì)變化趨勢以及水質(zhì)惡化和湖泊富營養(yǎng)化的原因.分析結(jié)果表明:耕地和未利用地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化,土地利用變化強(qiáng)度最大的是耕地;近年來,江河湖泊的水質(zhì)都在明顯下降;湖北省水質(zhì)不能明顯改變的主要原因在于農(nóng)業(yè)土地利用,以及人類對(duì)江河湖泊的不合理養(yǎng)殖和改造;化肥農(nóng)藥等污染源直接導(dǎo)致水環(huán)境質(zhì)量惡化,而不合理的農(nóng)業(yè)土地利用方式使湖北省生態(tài)環(huán)境惡化,加劇水質(zhì)惡化;通過增加植被覆蓋、降低更低坡度以減少雨水對(duì)地表土的沖刷、控制農(nóng)藥化肥使用量、建農(nóng)村企業(yè)污水處理廠、走生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展道路改善水質(zhì).

利用1955—2006年寧夏氣溫、降水資料,計(jì)算了水分資源各分量,并結(jié)合1982—2003年植被指數(shù)(ndvi)值,分析寧夏水分資源各分量的變化及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。結(jié)果表明:寧夏水分資源各分量時(shí)空分布極不均勻,夏季最大,冬季最小,南部較北部水分資源相對(duì)豐富;50a來降水和可利用降水呈下降趨勢,蒸發(fā)呈上升趨勢,各分量大體經(jīng)歷了4個(gè)變化階段;四季中秋季可利用降水的突變特征最明顯,突變年在1978年,突變后各地區(qū)可利用降水明顯減少,中部干旱區(qū)最明顯;水分資源各分量有明顯的16a、8a和4a左右的周期變化。近20a寧夏植被覆蓋率整體得到提高,進(jìn)一步分析表明,寧夏大部ndvi值的變化與自然環(huán)境和水分資源密切相關(guān)。

城市化空間格局對(duì)土地利用覆蓋變化的影響分析

結(jié)合重慶歷年土地利用方式變化情況分析了土地利用方式變化對(duì)重慶生態(tài)環(huán)境的影響,結(jié)果表明土地利用方式的變化對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響明顯:產(chǎn)生了擁擠和熱島效應(yīng),城市的環(huán)境質(zhì)量也有所下降,大氣污染、水污染、固體廢棄物污染、噪音污染和城市災(zāi)害有所增加。農(nóng)用地和未利用地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)變對(duì)區(qū)域固體廢棄物、水環(huán)境影響最為明顯。