黄河流域土地利用时空格局演变及驱动力

土地利用时空格局是人类与自然相互作用状况的重要表征。研究黄河流域土地利用时空格局及其驱动因素,厘清土地利用类型转换及粮食保障用地、生态保育用地、城乡建设用地的时空变化特征,可为黄河流域生态保护和高质量发展国家重大战略的规划制定与实施提供参考。本文基于土地利用类型转移矩阵和空间自相关,从城市群、省、市、县多尺度入手,利用7期土地利用数据对黄河流域1970—2015年土地利用状况及变化进行探究。结果表明：①黄河流域生态保育用地和耕地占比多年平均值分别为79.04%和18.64%,表明生态保护和粮食生产是其两大主体功能;②城乡建设用地占比逐年提高,城市群地区是建设用地扩张的主体空间;③黄河流域耕地、生态保育用地和城乡建设用地各节点年份Moran’s I均大于0.75,表明3种功能类型用地具有强空间正向集聚效应,呈现出“凹”字型分布格局;④城乡建设用地扩张以牺牲耕地为代价,同时部分农村居民点用地逐渐转化为城镇用地;⑤人口规模和经济发展是促进土地利用变化的核心因素,驱动力因素存在区域差异,在黄河下游的山东、河南,经济水平达到一定规模后,伴随经济再发展不会出现大规模城乡建设用地扩张。     

基于土地资源优化配置的国土整治修复潜在区域识别——以黄河流域为例

国土整治与生态修复（简称国土整治修复）区域的识别是实施国土整治修复的前提,土地资源优化格局的落实是土地资源优化配置的关键。立足于双重需求,本文提出了一种基于土地资源优化配置的国土整治修复潜在区域识别策略,并以黄河流域为研究区,借助Multi-Objective Linear Programming（MOLP）模型与Patch-generating Land Use Simulating（PLUS）模型,有效衔接了“理想状态”的土地资源优化格局与“实际行动”的国土整治修复。结果发现：①不同土地利用类型的发展概率具有显著差异,且同一土地类型发展概率的空间分异特征明显。②惯性发展格局下,流域建设用地将大规模扩张,草地缩减与耕地流失严峻;优化发展格局下,建设用地蔓延、耕地流失与草地面积缩减均得以控制,且实现了生态及经济效益的稳步提升。③识别出农地整理区、生态涵养区与后备资源区（Ⅰ型、Ⅱ型）4种非转型类潜在区域和农地开发区、生态退耕区、生态保育区和生态维护区4种转型类区域;相较于非转型类区域,转型类区域需要借助更多的国土整治与生态修复干预措施。建设用地的无序蔓延会导致大量草地及耕地损失,土地资源的优化配置能有效缓解城市蔓延与保护（半）自然空间,基于此识别出不同国土整治修复区域并采取差异化的措施不仅能保障受威胁的粮食与生态安全,还可促进流域生态及经济效益提升、生态系统恢复与土地利用稳定性提升。本文提出的方法不仅为国土整治修复区域划定提供了科学依据,同时为土地资源优化格局的落实提供了参考路径。     

黄河流域河源区土地利用变化及其影响研究综述

黄河流域河源区是国家生态屏障和“中华水塔”的重要组成部分,是生态保护优先的践行区。本文梳理了近40年来对黄河流域河源区土地利用格局和过程研究的相关文献,从土地利用现状、变化、效应及政策启示等方面进行了全面分析。研究发现：①黄河流域河源区土地利用格局相对稳定,草地面积占绝对优势。2000年是土地利用及其效应变化的重要转折点。2000年之前,草地、林地和湿地等生态用地减少,草地退化、沙化、土壤侵蚀等效应加剧。2000年之后,生态用地增加,植被指数增加,生态系统逐渐向良性方向转变,碳汇功能增强。②生态工程实施和气候变化使该区域土地利用及其效应极具复杂性。整体上土地退化面积有所减少,程度趋缓,草畜基本实现平衡。东部河湟谷地耕地面积减少,集约度提高,种植结构逐步优化;但局部恶化的态势依旧严峻,土壤侵蚀尤其高寒地带的冻融侵蚀加剧。建议应加强土地利用格局变化的影响因素、土地利用变化的生态效应以及生态保育区溢出价值与自然资产的评估研究,为黄河流域河源保护区可持续发展以供有力的科技支撑。     

生态建设工程对鄱阳湖区域土地利用/覆被变化的影响

生态建设工程可在很大程度上快速改变区域土地利用/覆被格局。本文以鄱阳湖区域三个典型村落为研究对象,利用遥感手段和实地调研获取研究区生态建设工程实施前(2000年)、后(2013年)土地利用信息,在此基础上,结合农户问卷调查,从土地利用程度综合指数(L_j)、土地利用重要性指数(C_i)、林草植被覆盖度(I)指数等方面,分析土地利用变化特征。结果表明:总体上,生态工程建设实施后,鄱阳湖典型村落土地利用程度均呈下降趋势,林草植被覆盖度呈上升趋势。这对于改善鄱阳湖区域生态环境质量具有重要的意义。不同生态建设工程对鄱阳湖区域典型村落土地利用变化影响差异明显。其中,退田还湖工程引起的土地利用变化的重要性指数相对较高,对综合土地利用程度和林草植被覆盖度影响最大;“一大四小”工程引起的土地利用变化的重要性指数也相对较高。单一的“一大四小”工程对土地利用程度和林草植被覆被度的影响较小,但“一大四小”工程与退田还湖工程重合部分使土地利用程度下降,林草植被覆盖度提升。退耕还林工程引起的土地利用变化的重要性指数相对较低,其对土地利用程度和林草植被覆盖度影响较大。     

基于土地利用冲突识别与协调的“三线”划定方法研究——以常州市金坛区为例

在经济发展新常态和建设“美丽中国”的要求下,科学合理地划定基本农田保护红线、城市开发边界和生态保护红线（“三线”）对统筹协调“生产-生活-生态”空间、高效配置土地资源、优化城市景观格局等具有积极意义。本文在对“三线”内涵解析的基础上,提出了“三线”协同划定的分析框架和协调策略,选取江苏省常州市金坛区为案例区,通过构建“生态-耕作-建设”三种利益导向的土地适宜性评价体系,分析了不同目标导向下各类土地利用适宜性程度,综合各适宜性评价结果识别土地利用冲突区,基于生态优先、集中紧凑、邻域和谐和空间识别的原则,对各类冲突区进行耦合协调,以期为“三线”划定提供新思路。研究结果表明：金坛区的生态保护红线范围主要包括西部的茅山片区、北部的天荒湖湿地以及钱资湖、长荡湖等区域,总面积260.63km²;基本农田主要分布在茅山片区及低山丘陵的东侧,中部冲积湖积圩田平原和东部的高亢平原,总面积303.57km²;城市开发边界圈定了中心城区可扩张的最大范围,总面积69.43km²。     

地缘合作背景下柬老越发展三角区农进林退动态特征

1990年代以来地缘政治向地缘经济转变,“发展三角”应运而生。成立于1999年的柬埔寨—老挝—越南发展三角区在中南半岛多个三国发展区中最为成熟且备受关注。随着越南主导下的地缘经济合作持续推进,该发展三角区覆盖省份持续扩充,并经历了以农进林退为主的土地利用/覆被变化。相较于传统地缘经济研究,有关地缘经济合作与边境土地利用的影响-响应互动研究明显不足。本文选取美国国家开发署SERVIR-Mekong项目1988—2018年共7期土地覆被产品,以5年为间隔,基于GIS空间分析定量刻画该三角区近30年农进林退的时空动态特征。结果表明：①森林、农田和种植园/果园为主要覆被类型,且农进林退是该发展三角区主要的土地利用/覆被变化方式。②农进林退现象先增强后减弱,以发展三角区成立前后（1998—2003年）最为剧烈,且其在越柬境内呈西向与东向趋边性特征,柬越边境最明显。③越南境内农进林退规模最大,但就保护区而言,柬埔寨境内保护区受农进林退影响最大,柬越边境保护区尤甚。④80%以上的农进林退分布在丘陵平原,且具有向高海拔地区发展的趋势;在道路两侧10 km以内呈现随距离衰减的特征,近70%的农进林退发生在道路两侧6 km范围内。本文可为探索地缘经济合作与边境土地利用交叉互动提供研究视角与研究方法上的启示。     

基于高分辨率遥感数据的港口开发对区域用地结构影响分析

港口的快速发展给中国海岸带生态环境带来影响,高分辨率遥感数据源为深入开展港口区域土地利用演变研究提供了可能。本文首先构建了能够反映区域港口开发及用地特点的土地利用高分辨率遥感分类体系,并以厦门市三个处于不同发展阶段的东渡港和海沧、嵩屿港为研究区,对2004-2014年区域港口开发及其带来的土地利用结构演变规律进行研究。结果表明：港口快速发展导致区域港口用地、工业用地、城镇居住用地、交通用地等大量增加,同时导致区域耕地、林地、滩涂、海域等自然、半自然用地大量减少,处于不同发展阶段的港口土地利用演变特点及成因不同,处于起步和快速扩张阶段的海沧、嵩屿港区域,土地利用演变以港口运输业发展驱动为主,港口及工业用地大规模扩张,城市化过程相对滞后;已完成快速扩张,处于发展后期的东渡港区域,土地利用演变受到城市发展和港口开发双重影响,城镇用地成为区域主导土地利用类型,但受港口开发影响,工业用地也有较大增幅。基于高分辨率遥感数据深入分析处于不同发展阶段的典型港区开发对区域用地结构的影响以及港城用地竞争矛盾和规律,对新时期中国“一带一路”战略实施背景下港口城市的发展和建设都具有重要科学指导和借鉴意义。     

1978-2011年重庆市种植业变化及其政策启示

在粮食连年增收的同时,粮食产销平衡区却成为中国粮食安全战略的软肋。本文以粮食产销平衡区重庆市为研究区,利用统计数据和半结构访谈信息,构建种植业变化影响因素灰色关联多维分析模型,研究了1978-2011年重庆市种植业的变化及其政策启示。结果表明,①1978-2011年重庆市种植业变化呈现粮食作物收缩、菜瓜果作物扩张的竞争态势,区域种植模式从“以粮为主”转变为“粮菜兼顾”,实现了转型增效;②重庆市种植业变化特征是各类因素综合作用的结果,是以农户经营自主权放开为起点、各类因素诱致的环境变化为条件、作物的不同特性为依据发展演化而致的;③划定粮食生产红线、转变粮食作物种植模式、加快菜瓜果作物生产机械化、设施化、专业化步伐,是重庆市缓解粮食作物与菜瓜果作物竞争态势,保障粮食自给率稳定和菜瓜果产量、品质持续提升的有效途径和办法。基于重庆的经验,研究认为,粮食产销平衡区的农业政策方向有必要从“一个专注”（专注于粮食生产）向“两个结合”过渡,将合理引导农业劳动力转移与推广节约劳动的资本化农业相结合、稳定粮食生产与促进农业资源优势发挥和多元化发展相结合作为着力点,推动耕地资源集约高效利用。     

1980年至2000年胶州湾地区土地利用变化及其对区域可持续发展的影响

胶州湾以其独特的环境特征与自然属性为周边地区提供了发展的优越条件,但其有限的土地资源和发展空间也成为区域可持续发展的制约务件.研究胶州湾地区1980年～2000年近20年以来的土地利用变化特征并分析其对区域可持续发展的影响,对区域未来发展有较强现实意义.研究表明:①1980年～1995年,该地区土地利用类型变化的主要特征是耕地绝对数量减少,城乡建设用地等其他土地利用类型绝对数量增加,耕地主要向城乡建设用地和牧草地等转换;1995年～2000年,土地利用类型变化的主要特征是城乡建设用地大幅增长,耕地少量增加,其它土地利用类型都在减少,其中牧草地减少最多;②其土地利用变化对区域可持续发展的影响可以从对粮食安全、生态环境以及社会经济发展的影响等方面反映出来.今后需要进一步探索可持续发展的土地利用模式,最终实档现社会经济与生态环境双赢的区域可持续发展.     

西双版纳土地利用/土地覆被变化时空格局分析

西双版纳土地利用/土地覆被变化对于区域土地资源合理利用和生态环境保护以及边境安全保障具有重要意义。基于Landsat TM/ETM遥感数据,采用决策树分类方法,获得西双版纳1990年、2000年和2010年3期的土地利用/土地覆被分类数据;从结构变化、类型变化、空间变化3个角度,系统分析1990-2010年间西双版纳的土地利用/土地覆被时空变化规律,并对轮歇地、茶园和橡胶园3个典型地类进行了重点讨论。研究表明:①西双版纳土地利用/土地覆被呈现以"林地-园地-耕地"为主导的地域结构特征,有林地是最为重要的土地覆被类型,橡胶园是最为主要的土地利用类型;②1990-2010年间,土地利用/土地覆被变化速度呈加快趋势,土地利用强度呈增加趋势,近10年来则更为显著;③1990-2010年间,土地利用/土地覆被变化的主要特征是有林地不断减少,橡胶园、旱地和茶园不断增加;有林地为面积减少最多的地类,橡胶园为面积增加最多的地类,轮歇地为增速最快的地类,灌木林地为减速最快的地类;④1990-2010年间,土地利用/土地覆被类型发生转化的地类主要是轮歇地、灌木林地和有林地,主要的转化方向是轮歇地向有林地和灌木林地转化,橡胶园和茶园的主要来源是有林地和灌木林;⑤1990-2010年间,土地利用/土地覆被空间变化较显著的地类是有林地、灌木林地、橡胶园、茶园和轮歇地;有林地呈以减少为主要特征的"南退北进"的空间变化特征,灌木林地呈先增加后减少为主要特征的"西退东进、南退北进"的空间变化特征,橡胶园呈以增加为主要特征的"以景洪市区为中心,北上南进,西拓东扩"的空间变化特征。     

内蒙古森林草原交错带土地利用变化的区域差异特征分析

本文基于20世纪80年代中后期和2000年两期共10景Landsat TM/ETM⁺影像,通过解译,生成土地利用图,对内蒙古森林草原交错带各旗市的近15年土地利用变化进行了分析。对比结果表明：土地利用结构变化表现出耕地明显增加,草地和林地呈减少趋势,反映出研究区开垦和砍伐现象严重;土地利用变化的区域差异明显,林地转为草地主要在新巴尔虎左旗,草地转化为耕地主要发生在鄂温克自治区,在生态环境保护和管理上要区别对待;土地利用变化导致研究区内景观破碎度增加,内部生境更容易遭受外部的侵袭干扰;生境质量下降。两期土地利用变化结果总体上以耕地增加,各种土地类型流向耕地为主,土地利用变化的主要趋动力为人口总数的增加。     

陕西省耕地转移对生态系统服务价值的影响

基于效用最大化理论构建土地利用转移的经济学分析框架,利用1990—2015年4期的遥感数据,探讨在生态修复工程以及城镇扩张双重背景下陕西省耕地转移对生态系统服务价值的影响机制。研究发现：陕西省耕地主要向经济刺激下的城乡建设用地和生态修复政策驱动下的生态用地转化。城镇扩张对生态系统服务价值具有显著的负向影响,但其边际效应是林草覆盖率的函数;随着退耕还林工程的实施,林草覆盖率的增加可弥补城镇扩张带来的生态系统服务价值损失;当林草覆盖率达到83.7%时,城镇扩张不会对生态系统服务产生影响,此时为退耕还林工程实施的临界水平。2017年陕西省林草覆盖率为68.83%,在保证基本农田不减少的条件下,今后仍需进一步扩大退耕还林规模,以保证区域生态安全并满足生态文明建设的需要。     

公主岭市土地利用变化的生态效应研究

不同的景观结构组成和空间配置具有不同的生态效应，因此土地利用/土地覆被变化会影响生物多样性和生态系统功能的发挥。本文选取1975年Landsat/MSS影像数据和1986年、1996年和2000年Landsat/TM标准假彩色合成影像作为基本信息源，借助GIS空间分析和地统计分析功能，从景观生态学角度提出了景观生态指数来反映LUCC变化所带来的生态效应。研究发现，近30年来公主岭市土地利用/土地覆被变化显著。1975年～1986年间各类土地利用类型的变化尤为明显，到1996年～2000年间土地利用变化的速度明显减慢。从土地资源分布重心可以看出，土地利用分布空间变化主要是由耕地的变化引起的。景观生态指数计算结果表明，公主岭市1975年～1986年间由于土地利用/土地覆被变化造成的生态风险不断增加，随后逐渐减小，这种变化与该地区土地利用类型的变化，特别是耕地、林地和草地的变化趋势呈高度相关，说明该地区土地利用/土地覆被变化对生物多样性及生态安全具有重要影响。     

武汉都市区绿地破碎化格局对城市扩张的时空响应

基于武汉都市区1989年、2001年和2013年三期Landsat影像,选取景观格局指标反映绿地破碎化程度;利用梯度分析刻画绿地破碎度的空间格局及其对城市扩张的时空响应。景观格局指标总体特征表明：在城市扩张压力下,都市区绿地面积比例由82%减少为62%,绿地景观破碎度明显上升。梯度分析表明：1989-2013年,各缓冲带上建设用地比例逐年上升,而绿地面积比呈下降趋势;主城区建设用地破碎度下降,高破碎区向三环线外转移;耕地破碎度在各缓冲带上逐年上升,且随着与城市中心距离的增加,耕地破碎度降低;而林地破碎度略微下降,城市扩张对主城区外土地利用景观影响加剧。关联分析表明：城市扩张强度向主城区外推移加速,耕地破碎度变化强的区域向三环线外转移,而林地破碎度变化强度呈显著的时空分异特征;城市扩张在数量、格局及强度方面与绿地破碎化格局显著关联。研究结果可为研究区的城市规划和生态环境保护提供决策依据。     

陕北农牧交错带土地利用变化及驱动机制分析

利用1986年、1993年及2003年3期Landsat TM遥感影像,借助遥感和GIS技术及回归分析方法,对陕北农牧交错带1986年～2003年土地利用变化及驱动机制进行了分析。结果表明,陕北农牧交错带土地利用综合程度总体较高,2003年达到36.5%,且土地利用正处于发展期;1986年～2003年土地利用变化以林地和建设用地大幅度增加和耕地、水域、未利用土地与沙地面积不断减少为主要特征。其中林地面积增加了44.18×10⁴hm²,主要由耕地、草地和未利用土地转化而来;建设用地面积以近0.27×10⁴hm²/年的速度增加,主要由耕地、草地、未利用土地和沙地转化而来;耕地面积减少了10.52×10⁴hm²,减少的面积主要转化为林地和草地;沙地面积减少了20.67×10⁴hm²。在空间上土地利用变化以南部和东南部黄土丘陵区沟壑区和毛乌素沙漠边缘地带最为明显。自然、人文和社会经济因素共同影响了土地利用变化,其中气候因素是驱动土地利用变化的重要自然因素,人口增长及社会投资的增加,工、农业产业化的发展直接驱动了土地利用变化。     

北方农牧交错带土地利用/覆被变化分析——以西辽河流域为例

以地处北方农牧交错带的西辽河流域为案例区,利用ArcGIS9.2软件平台,对1995年和2005年两期L andsat TM、MSS遥感影像进行目视解译,获取了西辽河流域10年间隔的土地利用/覆被遥感资料,分析了西辽河流域主要土地利用类型的数量及空间转移规律。研究结果显示:①1995年和2005年,西辽河流域土地覆被以草地和耕地为主,二者面积分别占全区的2/5和3/10,10年间土地利用整体特征并未发生重大改变;②西辽河流域绝大部分土地利用变化发生在耕地、草地和未利用土地3个地类,三者的变化绝对值约占全区的93.77%;③10年间北方农牧交错带各种土地类型之间发生了复杂的转移变化,其中草地是变化最剧烈的地类,共有7900.57km2草地转出和5417.20km2其它地类转入草地;④政策和人口增长可能是西辽河流域近年来土地利用变化的主要驱动力。     

青藏高原景观生态风险的时空特征

以1992、2001、2008和2015年4期青藏高原土地覆被数据为基础,运用ArcGIS10.5和 Fragstats4.2 等软件,构建基于景观格局和景观脆弱度的生态风险指数,借助地统计分析和空间自相关分析方法,开展青藏高原生态风险评价研究,分析景观生态风险的时空特征,为青藏高原土地利用生态风险防范提供科学依据。结果显示：①青藏高原景观生态风险分布具有聚集效应,总体呈西北高东南低的梯度分布规律,这与青藏高原的自然地带性关系密切;②1992—2015年间,青藏高原景观生态风险总体呈下降趋势,主要表现为高风险区与较高风险区面积减少,以及低风险区与较低风险区面积扩大。变化的主要动因是20世纪90年代以来青藏高原气候暖湿化过程和生态建设对青藏高原土地覆被结构的影响;③青藏高原各地类景观生态风险值较高的区域主要集中在不同地类相接的边缘地带。低生态风险等级在林地中占比最大,高生态风险等级在裸地和冰川与雪被中占比较大。裸地和草地高生态风险等级面积下降率最大,反映出裸地和草地变化对青藏高原景观生态风险影响最为显著,在青藏高原的生态风险管理过程中应重点关注裸地和草地的结构和质量变化。     

鄂尔多斯主体功能区划分及其土地可持续利用模式分析

主体功能区划分和土地可持续利用模式设计,对解决我国经济快速发展过程中社会经济和生态环境之间出现的矛盾具有重要的意义。选取位于我国北方农牧交错带的鄂尔多斯市为研究区,以全市52个乡（镇、苏木）作为基本研究单元,采用研究区2008年数据,基于资源环境承载力、现有开发密度和区域发展潜力,从土地资源、水资源、矿产资源、生态安全度、土地利用强度、水资源开发强度、矿产资源开发强度、区位优势、科技潜力和经济活力等构建了主体功能区划分的指标体系,并运用变异系数法确定各指标权重,最终采用聚类分析与三维魔方图相结合的方法,将鄂尔多斯主体功能区划分为优化开发区、I级重点开发区、Ⅱ级重点开发区、限制开发区和禁止开发区,提出了五类主体功能区的协调发展机制和各功能区未来发展定位。分别选择各主体功能区内部的典型乡镇,优化开发区的达拉特旗树林召镇、I级重点开发区的伊金霍洛旗乌兰木伦镇、Ⅱ级重点开发区的乌审旗苏力德苏木和限制开发区的鄂托克旗阿尔巴斯苏木,基于1978年、1988年、2000年和2008年土地覆被数据,通过近30年来的土地利用变化和景观格局的分析,结合主体功能区的总体定位提出了土地可持续利用模式。结果对推进当地生态重建和促进土地可持续利用提供科学的支撑。