近期气候波动与LUCC过程对东北农田生产潜力的影响

利用1991~2000年逐日气象资料以及20世纪80年代末和90年代末土地利用数据,估算了东北地区气候波动和LUCC过程对农田生产潜力的影响。结果显示:90年代东北地区由于作物生长季内气候变暖和降水减少,生产潜力普遍降低6.45%,其中降水量变化的区域差异是导致生产潜力变化区域分异的主要原因。在LUCC过程的影响下,东北地区生产潜力总量净增加2402.79×104t。从气候波动和LUCC过程对生产潜力的影响程度看,气候波动要低于LUCC过程的作用,LUCC过程所导致的生产潜力的增长趋势抵消了气候波动所带来的降低趋势,10年间东北地区农田生产潜力总量净增加992.23×104t。

1980-2000年中国LUCC对气候变化的响应

基于中国1980-2000年气候数据及两期土地利用／土地覆盖(LUCC)数据,利用Holdridge植被生态分区模型、重心模型及土地利用程度模型,分析气候变化及人类活动对中国植被覆盖及土地利用的影响程度及变化趋势。1980-2000年间,中国大部分地区温度升高,降水增多。气候变化不仅影响了中国植被群落分区,更进一步影响了植被群落的生长状况;东北、华北、内蒙古高原等区域未利用土地型向草地和灌木生态类型转换,草地和灌木型生态类型向林地和耕地型转换;又因为1980-2000年间中国经济的发展,东部沿海区域城市乡村建设用地及交通用地的增多,使土地利用类型南农业耕地型向建设用地型发展,导致土地利用程度指数的升高。气候变化及经济发展的双重作用,导致中国土地利用程度重心20年来向东北方向移动了54km,东西方向土地利用程度偏移强度,气候占81％,人类活动占19％,南北方向土地利用程度偏移强度,气候占85％,人类活动占15％。

LUCC时空过程研究的方法进展

历经过去十多年的发展,LUCC时空过程研究的方法渐成体系,并不断完善.LUCC时空过程研究方法体系是以地理学为理论依据,以遥感和地理信息系统为技术依托,适应全球变化与人类可持续发展研究的科学需求而形成的学科领域.它涵盖LUCC时空过程探测、驱动机理分析、过程刻画与模拟及宏观生态效应评价等多个方面,促进了地理学、地球信息科学、宏观生态学的跨学科交叉,并推动了LUCC时空过程研究的不断深入.国内外的研究表明,LUCC遥感动态信息提取与分析技术的发展和LUCC时空过程模拟手段的创新,促进了LUCC时空过程研究方法体系的发展,并推动LUCC时空过程研究的日臻深入.综合利用遥感动态信息探测与分析技术,建立多源时空数据平台,实现海量数据的存储与集成,是支撑LUCC时空过程研究方法体系的重要能力建设之一.LUCC时空过程研究方法体系将为区域乃至全球尺度LUCC研究提供综合技术手段,并最终成为LUCC时空过程研究的重要方法论.

20世纪90年代LUCC过程对中国农田光温生产潜力的影响:基于气候观测与遥感土地利用动态观测数据

在20世纪90年代中国气候观测数据和遥感土地利用动态观测数据的支持下,计算了中国20世纪90年代农田光温生产潜力的变化.结果表明:20世纪90年代的LUCC过程直接导致了中国农田光温生产潜力总量和区域分布的变化,总体趋势是南减北增,总量净增加2622万吨;在各种土地利用类型之间的相互转变和转化过程中,耕地扩张和农田损失是导致全国农田光温生产潜力总量净变化的主要原因,耕地扩张使全国农田光温生产潜力总量净增加8335万吨,占全国农田光温生产潜力总量的3.50%,主要分布在东北、西北和华北等农林、农牧交错区和沙漠绿洲区,主要是由于该地区大面积的农田开垦所导致;农田损失使全国农田光温生产潜力总量净减少5713万吨,占全国农田光温生产潜力总量的2.40%,主要分布在黄淮海平原、长江三角洲、珠江三角洲、陇中、东南沿海、四川盆地东南部以及乌鲁木齐—石河子一带,主要是由于该区域经济发展较快,城市扩张明显,城乡建设用地大量侵占耕地的缘故.

Impacts of LUCC processes on potential land productivity in China in the 1990s

Using meteorological data and RS dynamic land-use observation data set, the potential land productivity that is limited by solar radiation and temperature is estimated and the impacts of recent LUCC processes on it are analyzed in this paper. The results show that the influence of LUCC processes on potential land productivity change has extensive and unbalanced characteristics. It generally reduces the productivity in South China and increases it in North China, and the overall effect is increasing the total productivity by 26.22 million tons. The farmland reclamation and original farmlands losses are the primary causes that led potential land productivity to change. The reclamation mostly distributed in arable-pasture and arable-forest transitional zones and oasises in northwestern China has made total productivity increase by 83.35 million tons, accounting for 3.50% of the overall output. The losses of original farmlands driven by built-up areas invading and occupying arable land are mostly distributed in the regions which have rapid economic development, e.g. Huang-Huai-Hai plain, Yangtze River delta, Zhujiang delta, central part of Gansu, southeast coastal region, southeast of Sichuan Basin and Urumqi-Shihezi. It has led the total productivity to decrease 57.13 million tons, which is 2.40% of the overall output.

胶东半岛海岸带土地利用变化及其水文效应--以夹河流域为例

在归纳和总结国内外关于土地利用和土地覆被变化(LUCC)及其水文效应研究大量文献的基础上，以胶东半岛海岸带的夹河流域为案例，利用1979、1990、2000和2009年四个时相的遥感影像信息进行分类，得到土地利用分布数据，对夹河流域土地利用分布与变化、土地利用变化驱动力、土地利用变化的模拟、预测及其水文效应等问题等进行了较为系统的研究。研究表明：夹河流域的土地利用以耕地、林地和草地为主；土地利用分布受高程、坡度、到河流距离、到居民点距离和政策等因素的影响显著，而且自1979年以来，流域内土地利用发生了很大的变化，最显著的特点是受人口增长、经济发展和城市化的影响，城镇、农村居民点以及独立工矿等建设用地的面积大幅增加。应用LTM模型和CA-Markov模型对夹河流域土地利用变化进行模拟、预测，并分析和比较两个模型的特征与精度水平，结果表明：CA-Markov模型的原理与技术均较明确，模拟精度整体较高；LTM模型的灵活性、可扩展性和可探索性较强，但模拟精度受驱动力选择、数据制备方法等因素的影响，因而案例区模拟结果的精度略低。基于N-SPECT水文分析模型，利用土壤分布数据、多时相土地利用数据和过去10年（2000~2009年）的年降水数据，以年径流量指标为代表，对土地利用变化的水文效应进行模拟及未来情景分析，结果表明，未来20年夹河流域土地利用变化具有促使流域年径流量及河口入海通量持续增加的趋势。通过研究认为，为服务于海岸带区域可持续发展的框架目标，宜于强化流域综合管理和海岸带综合管理的集成与衔接，科学规划、合理配置夹河流域土地资源的结构特征和空间布局，促进经济、社会和生态环境的协调发展。

县南沟流域农业土地利用/ 覆被变化浅析

土地利用/ 覆被变化(LUCC) 一直是国内外研究的热点,而对其重要组成部分农用地进行研究更具有重要的现实意义。运用变化度、动态变化指数等方法对黄土丘陵区县南沟流域2001 - 2007 年的人口、土地面积、产业状况等调查数据的分析表明:7 a 来林地和果园分别增加488 hm2 和23. 34 hm2 、耕地和牧草地面积分别减少87 hm2 和25. 7 hm2 。引起这种变化的原因是:退耕还林政策的实施,大面积坡耕地和不适宜的荒草地转为林地;为适应市场经济发展的需要,部分耕地向园地过渡;同时科学技术与其它相关政策对其也有一定的促进、引导或制约作用。

黄河中游地区年径流对土地利用变化时空响应分析

以黄河中游河龙区间为研究区,以水土流失综合治理及生态环境建设导致的土地利用/覆被变化为背景,采用非参数统计法,基于区内38个水文站20世纪50年代至2000年水文数据,分析流域年径流对土地利用/覆被变化响应的时空变异特征,估算影响因素贡献率。结果表明:其中29条流域年径流量呈显著减少趋势,变率为0.17~2.61 mm/a;28条流域年径流量具有显著跃变时间,无定河流域各水文站跃变时间多在1970—1973年间,其余则多为1978—1985年,最晚为1994年;在5%、50%和95%的发生频率上,跃变前后时段年径流量减少幅度以30%~60%普遍,最大分别为73.2%、63.5%和69.7%;河龙区间整体呈显著减少趋势,变率为0.79 mm/a,跃变时间发生在1979年,3个频率上的减少幅度分别为46.5%、42.4%和24.1%。估算的11条流域中有9条土地利用/覆被变化等人类活动对流域径流减少影响程度超过50%。水土保持措施面积的增加,尤其淤地坝等水利水保工程措施的持续修建,对区域地表径流变化具有明显影响。

基于RS和GIS的四川省土地利用/覆盖变化及可持续利用研究

LUCC是全球变化研究的核心主题之一，也是社会经济可持续发展的关键问题。改革开放后四川的社会经济发展非常快，在各种因素的驱动下，土地利用/覆盖发生了深刻变化。目前四川省缺乏基于实际调查数据的、全域性的、具有连续时间序列的LUCC和驱动力分析及土地可持续利用研究成果，这对我们从全局上把握全省土地利用现状、发展变化趋势，利用土地政策参与宏观调控，实现长期可持续发展目标，建设资源节约型、环境友好型社会极为不利。本研究针对这一问题，选取全川八大土地利用类型作为研究对象，研究了全省1996年到2006年的土地利用/覆盖格局和变化情况，分析了不同尺度的驱动因素，对全省农用地和建设用地的集约利用状况、潜力进行了分析评价，并提出相应的对策措施。 1．1996年-2006年10年来整个省域的土地利用/覆盖格局变化。 （1）1996年-2006年全省的土地利用/覆盖格局 1996年，全省是一个以农用地为主的土地利用/覆盖格局，林地和牧草地属于优势覆盖类型（合占69.17%），居民点及工矿用地和交通用地合占只有3%左右。 2000年的LUCC格局较为明显的特点是耕地所占比重下降0.4个百分点，水域和未利用土地所占比重有所下降，牧草地保持不变，其余地类所占比重有所上升。 与2000年相比，2004年林草地的优势格局进一步得到强化（合占比重达到70.23%）。耕地面积占幅员面积的比重下降0.83个百分点，略有下降的有未利用土地、水域和牧草地。值得关注的是在“退耕还林还草”的大背景下，牧草地占幅员面积的比重下降0.04个百分点。 到2006年，仍为林草地为主导优势的格局，二者合占上升0.15%。在城市化快速推进的背景下，居民点及工矿用地中的城市用地和建制镇用地占比重超过15%，农村居民点占比重降至76%。交通用地中农村道路占比重降至57.8%,公路用地占比重升至37.5%。五个地貌区的土地利用/覆盖格局与全省的变化基本一致。值得关注的是盆西平原区的交通用地上升幅度和盆地丘陵区的未利用土地的开发利用力度明显大于其它地貌区。 （2）1996-2006年10年间土地利用/覆盖格局的变化 1996-2000年4年间，耕地、水域和未利用地三个地类下降，年均减少0.75、0.19和0.32个百分点。其中耕地年均减少49229.0公顷，约一半流向林地，13.77%流向园地，约20%流向建设用地。另外5个地类面积增长，增长绝对量最大的是林地，年均增长40063.7公顷，交通用地增幅最大，4年年均增长达1.95%。 2001-2004年是西部大开发逐步推进、“退耕还林还草”项目全面展开和土地整理深入实施的关键期，LUCC更为深刻。耕地、未利用地、水域和牧草地四个地类面积下降，其余地类按增长幅度依次是园地、交通用地、居民点及工矿用地和林地。耕地加速下降，年均降幅达到1.59%，其减少去向主要是林地（占66.75%）和园地（占19.84%），其增加来源主要是未利用地、园地和水域。交通用地的增幅最大，为3.96%,其增加主要来源于耕地、未利用土地和林地，分别占49.96%、16.63%和13.09%。居民点及工矿用地增长幅度为3.12%。 从1996年到2006年的10年间，耕地、未利用地、水域和牧草地下降幅度分别为10.36%、3.61%、1.34%和0.26%。园地增幅达23.61%。绝对面积增长最大的则是林地，达630733.3公顷。交通用地和居民点及工矿用地增幅也较大，分别为15.00%和9.31%。 10年间年均总变化量为310326.6公顷，2000年-2004年之间变化最大（为356865.8公顷），高于平均变化量，而1996-2000年间和2004-2006年间都小于平均变化量。 （3）10年间不同地貌区的LUCC变化 盆西平原区的特点是园地大幅上升达77%，居民点及工矿用地和交通用地也大幅上升，耕地、未利用地下降幅度大，该区耕地、水域、未利用地的减少强度和园地、居民点及工矿用地、交通用地的上升强度均居五区第一；盆地丘陵区的特点是牧草地下降幅度大，为-36.89%,交通用地、园地和林地上升幅度较大，该区耕地减少、未利用地减少、林地增加、居民点及工矿用地和交通用地增加的变化强度均居五区相应地类增减的第二位；盆周山地区的特点是耕地减少较多，交通用地和园地增长较大，该区林地变化强度居各区第一位，牧草地和水域变化强度居各区第二位，耕地、居民点及工矿用地和未利用地居各区第三位；川西南山地区的特点是园地、耕地、交通用地和居民点及工矿用地变化幅度大，另外四个地类变化较小。该区减少的牧草地占全省牧草地减少的97.91%，变化强度居各个地貌区的第一位，园地相对变化强度居五区的第二位；川西北高山高原区的特点是耕地大幅下降、园地大幅上升，交通用地升幅也较大，其余地类变化不大。值得注意的是，该区牧草地和水域面积增加，与全省该地类的变化相反。其余地类的相对变化强度均是五个地貌区中最小的。 用变化强度分值考量变化强度，盆西平原区的变化强度最大，盆地丘陵区和盆周山地区的变化强度相当，川西北高山高原区的变化强度则要小得多。 （4）1996年及2006年全省土地利用/覆盖格局的景观生态学分析 全省是以自然景观占优势（占约70%）、农业景观为补充、建设用地景观居于从属地位的土地利用景观格局。景观多样性和均匀度不高。到2006年，全省总的景观格局并无大的改变。总体情况是随着时间的推移和人类活动的加强，区内景观优势度上升、多样性和均匀度变小。但斑块数减少，斑块面积和斑块孔隙度有所增大。斑块的形状指数和分维数均有所下降，表明受人为干扰有加剧的趋势。反映景观格局结构的破碎度指数有轻微下降。景观指数的变化表明全省土地利用有缓慢集中、规模聚集的趋势。 （5）三大生态建设工程对土地利用/覆盖变化的影响 1996-2006年间LUCC与三大生态建设工程实施的耦合分析，发现退耕工程对耕地、林地、牧草地等地类覆盖变化的影响最大，天保工程次之，长防工程最小。 2.四川省LUCC驱动力分析 （1）总体分析： 从整体上分析，人为因素对区域整体LUCC的影响从1996年的63.32%增加到2006年的66.99%，变得日益强烈。同时人为因素影响强度表现出明显的区域差异，地势平缓、经济区位条件好的区域其人为影响强度明显较高。 政策体制转变下的经济高速增长、快速的城市化、工业化过程和生态建设是四川省LUCC宏观尺度的驱动因素。区域的LUCC主要受到了由内向外(从城市到乡村)和由外向内(从山顶向平地)两种作用力的共同推动。局部尺度上，如距离交通线、水利线、中心城市的远近，地形凸起、大型独立项目落址、重污染项目的阻隔等，甚至一些乡规民俗等因素也会成为LUCC的驱动影响因素。在较小的尺度上,人类个体行为选择对LUCC的影响也是存在的。 　　根据驱动因子的特性作者将其划分为驱变、阻变、良性、惰性因子等类型。 （2）分地貌区的驱动因子分析 各地貌区都存在城市化、工业化、生态工程实施、自然灾害等驱动因子，但主次不一。对于盆西平原和盆地丘陵区，城市化、工业化是前两位的因子，而对另外三个地貌区，生态工程实施和产业结构调整则成为第第一、二位的驱动因子。 （3）分地类的驱动因子分析（以坡耕地为例） 分坡度的耕地变化分析发现，耕地减少主要集中在2°以下的平地、15°-25°和25°以上三个坡度级，是其它坡度级耕地减幅的三倍左右。这表明耕地减少受城市化进程和“退耕还林还草”工程驱动影响尤为巨大。 3.土地利用格局优化、集约利用评价和可持续利用及对策研究 （1）土地利用格局优化的战略选择及调整预测 土地利用格局调整的战略是农业生产用地、建设用地和生态及其他用地占幅员的比重分别稳定在13%、7%和80%左右，重点是三大类别内部二级和三级地类的合理调整。 （2）全省土地集约利用评价 全省农用地利用集约度为0.46，总体上集约度不高，处于较适度利用阶段。建设用地利用集约度为0.38，处于较适度利用阶段。集约利用提升空间较大。 农用地的潜力主要在于加强土地保育、完善利用制度、提高单产。城市建设用地的包括存量潜力、强度潜力、结构潜力，空间很大。农村居民点整理潜力可以逐步挖掘。 （3）新增建设用地集约利用的统筹安排 据测算，到2020年，四川省城市建设用地需求量在463850-492360hm2之间，城镇各业新增建设用地规模为361276.79hm2，占用耕地200565.94 hm2。2004-2020年间四川省农村居民点整理潜力33.86万hm2。农村居民点建设用地需求量为70.57万公顷。 （4）土地集约利用措施与坡耕地可持续利用战略 提出了土地集约利用的措施。在对坡耕地生态系统结构与功能分析的基础上，提出坡耕地可持续利用战略与生态恢复战略，并从技术和政策层面提出了坡耕地合理利用和生态退耕的措施和建议。 LUCC is one of the key questions of global change and sustainable development of society. After the opening and reform of China, the society and economy of Sichuan Province developed very fast ,the land-use/cover changed very strong droved by many factors .But nowadays we have no constant spatial-temporal study and driving force analysis about the whole province based on investigation. And it is lack of land sustainable utilization study based on correlative study. So we choose all the land resource in Sichuan, combine RS and GIS and field investigation, and take statistic-mathematic means and system analysis, to study the LUCC patterns and different scale driving force of different physiognomy regions, land cover types and periods; to analyze the current situation and potential of land resource intensive utilization, and gave out corresponding measurements. We found that forest and grassland are the dominant cover types of Sichuan provincial land –use/cover pattern, and becoming more and more stronger from 1996 to 2006,the natural landscape is the metric and occupy 70%,the diversity and evenness index are not high; the totally change quantity from 2000 to 2004 is the biggest; cultivated land especially steep cultivated land ,garden plot, forestry land ,settlement and industry land and traffic land changed relative stronger; among five physiognomy regions ,the changing intensity of PEN XI PING YUAN QU is the biggest, CHUAN XI BEI GAO SHAN GAO QU is smallest; under the background of policy system changing, the fast developing of economy, fast urbanization and industrialization and ecology construction are the macro-scale driving force of Sichuan provincial LUCC; to compare the impacts of “TUI GENG GONG CHENG” on LUCC especially to cultivated land ,forestry land and grassland is strongest, “TIAN BAO GONG CHENG ” is stronger,“ HANG FANG GONG CHENG” is smallest; the intensive utilization level of farmland and construction land of whole province is relative moderation, there is huge potential to excavate and fulfill the increasing demand of construction land；we must take synthetic measurements to accelerate the sustainable utilization of land resource, including administrative, economical ,technological and ecological policies.

黄土区不同地类坡面水沙动态过程及其发生机理的模拟实验研究

利用模拟降雨在降雨性质上的可控性优势,分析了在黄土丘陵区具有代表性的几种坡面土地利用方式(林灌地、封禁荒草地、弃耕农地)的产流产沙动态过程及发生机制。结果表明,在降雨条件相近时,不同类型坡面状况的初始产流时间差异明显。次降雨过程中各地类小区产沙和产流动态变化不完全一致,产沙量较产流量增加趋势更为显著。在降雨和土壤条件相对一致的条件下,不同地类小区的侵蚀产沙过程差异显著,其中林地和草灌地与坡耕农地相比可增加入渗,减水效益明显,减沙效益更为显著,表明实施林草植被建设,包括退耕封禁等措施在内的生态治理减蚀效益明显,能够有效地减少坡面的来水来沙;并提出了可反映土壤抗蚀能力的量化指标——单位冲刷强度,为在实验流域对包括退耕还林草、封禁措施在内的生态恢复重建过程的流域水沙变化及其效应评估提供量化指标。

干旱区绿洲土地利用与覆被变化过程

应用遥感和GIS技术及数理统计学方法,以新疆三工河流域冲洪积扇-冲积平原型绿洲为研究区,利用1978年、1987年和1998年的遥感数据,深入研究了70年代中后期以来干旱区绿洲LUCC的过程和趋势。结果表明:(1)遥感和GIS在绿洲土地利用与覆被变化数据获取和空间分析方面是一种非常强大而有效的技术手段;(2)通过建立绿洲LUCC的幅度、速度、区域差异和变化趋势数学模型,可以较好的研究绿洲土地LUCC的过程和趋势,如变化的双向性、单向性、正向性和反向性,变化的涨势或落势等,在三工河流域绿洲应用取得良好效果;

偏最小二乘回归方法在土地利用结构研究中的应用

针对当前LUCC研究中存在的数据间多重相关性和样本量不足的问题,论文将一种新型的多元统计数据分析方法———偏最小二乘回归引入到研究中。该方法可以有效地克服上述缺陷,并能实现多种数据分析方法的综合应用。为检验方法的功能及实用性,论文以苏锡常地区为例,对区域的土地利用结构及其影响因子进行了定量分析。结果表明,偏最小二乘回归是进行土地利用结构研究的一种十分有效的工具,在地学领域有广阔的应用前景。

Industrial development and land use/cover change and their effects on local environment: a case study of Changshu in eastern coastal China

The interactions among industrial development, land use/cover change (LUCC), and environmental effects in Changshu in the eastern coastal China were analyzed using high-resolution Landsat TM data in 1990, 1995, 2000, and 2006, socio-economic data and water environmental quality monitoring data from research institutes and governmental departments. Three phases of industrial development in Changshu were examined (i.e., the three periods of 1990 to 1995, 1995 to 2000, and 2000 to 2006). Besides industrial development and rapid urbanization, land use/cover in Changshu had changed drastically from 1990 to 2006. This change was characterized by major replacements of farmland by urban and rural settlements, artificial ponds, forested and constructed land. Industrialization, urbanization, agricultural structure adjustment, and rural housing construction were the major socio-economic driving forces of LUCC in Changshu. In addition, the annual value of ecosystem services in Changshu decreased slightly during 1990-2000, but increased significantly during 2000-2006. Nevertheless, the local environmental quality in Changshu, especially in rural areas, has not yet been improved significantly. Thus, this paper suggests an increased attention to fully realize the role of land supply in adjustment of environment-friendly industrial structure and urban-rural spatial restructuring, and translating the land management and environmental protection policies into an optimized industrial distribution and land-use pattern.