榆林地區(qū)土地利用/覆蓋時空變化及其對生態(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行研究,說明汕頭市土地利用變化對生態(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,建設用地擴張速度過快,尤其是居民點及工礦用地。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,但同時也存在個別區(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存在對大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、水環(huán)境等的關(guān)聯(lián)效應.從lucc與生態(tài)環(huán)境的關(guān)聯(lián)效應研究取得的進展,充分探討了lucc過程與生態(tài)環(huán)境的影響的研究方向.

對于土地利用方式方面的研究與對全球氣候變化、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個時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)服務價值計算方法,對所調(diào)查地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行研究。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)服務價值總量的角度看,在調(diào)查期間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務價值總量呈現(xiàn)出了先下降后上升的波動。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)服務價值系數(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)服務價值對于系數(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重要內(nèi)容,對全球生態(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,而土地利用變化會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生非常突出的影響,不但會導致地表結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,同時也會對生態(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)服務二者間的關(guān)系也已經(jīng)引起國際生態(tài)學、地理學方面的機構(gòu)、專家重視.本文主要從土地利用變化及生態(tài)系統(tǒng)服務影響因素這兩個方面入手,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),運用gis方法提取了10年間的倉山區(qū)土地利用動態(tài)變化數(shù)據(jù).采用中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的服務價值測算方法對倉山區(qū)土地利用數(shù)據(jù)進行了分析處理,測算了倉山區(qū)土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化.結(jié)果表明:2000~2010年,倉山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值呈明顯的下降趨勢,這與土地利用變化密切相關(guān).提出了控制建設用地的擴張,保護水域、林地、耕地和園地等生態(tài)價值系數(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)服務功能.

由于人口劇增,人類活動的影響不斷加大,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,減少了土壤有機質(zhì)的輸入,增強了腐殖質(zhì)的礦化作用,有機質(zhì)分解速率增加,有機碳貯量隨之降低,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,導致全球變暖。另一個常見的土地利用變化是植樹造林和森林恢復,這一過程可以增加森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量,從而減緩大氣co2體積分數(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,采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、動態(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、未利用地和建設用地;1991年以來,漓江流域未利用地、建設用地和園地的正向變化速度較大,而林地和草地的負向變化速度較大。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)波動特征;漓江流域土地利用/覆被變化的主要人文驅(qū)動力為經(jīng)濟因素、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)土地利用的時間和空間變化及其對景觀生態(tài)風險的影響,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,在envi5.0中對研究區(qū)進行監(jiān)督分類,在此基礎上用fragstats4.2計算研究區(qū)各類景觀指數(shù),利用arcgis10.0地統(tǒng)計模塊中普通克里格法進行空間插值,對長汀縣景觀格局生態(tài)風險及其時空變化進行評估,結(jié)果表明:2000—2015年長汀縣景觀格局復雜化,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,風險等級有先增后減的階段性變化,較高和高風險等級主要在中部一帶延伸或縮?。?000—2010年研究區(qū)風險指數(shù)變大,低風險等級和較低風險等級面積減少,中等風險等級和高風險等級面積增加,占總面積的66%,區(qū)域風險等級明顯升高,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,高風險等級面積減少7%,而低風險等級面積增加7%,風險等級明顯下降,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特的區(qū)域特征。探討該地區(qū)的土地利用變化及其對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的影響有著重要的現(xiàn)實意義。為此,基于rs和gis技術(shù),利用costanza提出的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估方法,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)服務價值動態(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,居民點及工礦用地大幅增加,油田生產(chǎn)建設和生態(tài)環(huán)境保護矛盾非常突出。(2)生態(tài)系統(tǒng)服務價值減少了6.68%。2008年東營市提供的生態(tài)服務仍然以維護原材料、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、土壤形成與保護和娛樂文化功能是比較弱的。今后應維護生物多樣性保護和水源涵養(yǎng)功能,防止土壤鹽漬化,提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務功能;(3)生態(tài)系統(tǒng)服務價值對生態(tài)價值系數(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)服務價值缺乏彈性,研究結(jié)果是可信的。

選擇新疆于田縣為研究區(qū),從導致區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題的主要驅(qū)動因素———土地利用/覆蓋變化(lucc)為出發(fā)點,以遙感技術(shù)為依托,對3個時相的陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)及相關(guān)統(tǒng)計資料進行了處理,利用得到的土地覆蓋差值圖像,定量分析評價了該區(qū)域1979—2001年的時空變化趨勢及其主要驅(qū)動機制.結(jié)果表明:造成綠洲-荒漠交錯帶生態(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致綠洲荒漠化和交錯帶地下水位下降.綠洲-荒漠交錯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,綠洲的屏障作用進一步降低.在綠洲外圍風沙前沿地帶,地表裸露、松散,在起沙風的作用下,流沙侵入農(nóng)田,進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,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)服務價值理論基礎上,結(jié)合謝高地等對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)單位面積生態(tài)服務價值表,計算了1996~2005年間廣州市生態(tài)系統(tǒng)服務價值的變化。由于建設用地和養(yǎng)殖水面對耕地及其他農(nóng)用地面積的占用,以及水域生態(tài)價值系數(shù)較高,使得廣州市10年間的生態(tài)系統(tǒng)服務價值(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)服務價值的敏感性指數(shù)(cs)均小于1,表明其對生態(tài)系統(tǒng)的價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,而水域的變化則對生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化起放大作用。

農(nóng)業(yè)土地資源的利用對局部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境有著重要的影響,本文從蘭州新區(qū)建設過程中土地資源的變化進行研究,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,探討其對生態(tài)環(huán)境的影響,對日照市土地利用結(jié)構(gòu)與布局調(diào)整具有指導意義。

利用豫西山區(qū)欒川縣2005年、2010年、2014年3期landsattm影像,運用監(jiān)督分類與人機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)服務價值當量表為基礎,結(jié)合欒川縣實際情況,對生態(tài)系統(tǒng)服務價值當量表進行了修正,估算了欒川縣14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務價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)服務價值大幅度增加,到2014年生態(tài)服務價值總額則降回至2005年水平;(3)各地類生態(tài)服務總價值敏感系數(shù)均小于1,由大到小排序為林地、水域、草地、耕地,林地對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的貢獻率最高,耕地最低,生態(tài)服務價值對生態(tài)服務功能指數(shù)缺乏彈性,研究結(jié)果是可信的。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,不合理土地利用方式/土地覆蓋變化造成的非點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、化肥及動植物殘體帶入水體,使水體懸浮物、化學需氧量、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。雖然針對長江流域的研究很多,但土地利用/覆蓋變化對長江流域水質(zhì)的非點源污染卻一直沒有引起人們的足夠重視。在分析當前長江流域非點源污染現(xiàn)狀和3s技術(shù)的基礎上,提出建立基于土地利用/覆蓋變化的長江流域非點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)的建設和應用,對維持流域生態(tài)平衡,采取合理的土地管理方式,保護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景觀生態(tài)風險的影響,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,利用gis空間分析技術(shù)和fragstats軟件計算景觀格局指數(shù),并在此基礎上構(gòu)建了景觀生態(tài)風險指數(shù),對洱海流域生態(tài)風險時空變化及其演化機制進行了分析.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,建設用地面積顯著增加的變化特點;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)風險指數(shù)均值由1995年的0.4998上升到2015年的0.5896,高生態(tài)風險面積所占的比重由1995年的34.0％上升到2015年的47.8％,生態(tài)風險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)風險時空變化與土地利用類型的演變及人類活動關(guān)系密切,大規(guī)模旅游開發(fā)和城鄉(xiāng)發(fā)展機制上的差異是導致該區(qū)域高生態(tài)風險等級區(qū)域增多和轉(zhuǎn)移的重要原因.

本文應用湖北省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)計數(shù)據(jù),分析10年來土地利用方變化強度、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用地轉(zhuǎn)化,土地利用變化強度最大的是耕地;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生態(tài)環(huán)境的影響。結(jié)果表明:寧夏水分資源各分量時空分布極不均勻,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區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響明顯:產(chǎn)生了擁擠和熱島效應,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、噪音污染和城市災害有所增加。農(nóng)用地和未利用地向建設用地的轉(zhuǎn)變對區(qū)域固體廢棄物、水環(huán)境影響最為明顯。