中國(guó)土地利用/覆被變化特征分析

為了研究坡度因素對(duì)土地利用/覆被分布及其動(dòng)態(tài)變化的影響,以陜西省西安市長(zhǎng)安區(qū)為研究區(qū),采用數(shù)字高程模型、遙感影像及相關(guān)輔助數(shù)據(jù),應(yīng)用gis手段提供的空間分析方法,將長(zhǎng)安區(qū)地形進(jìn)行坡度分級(jí),把兩個(gè)不同時(shí)期的遙感影像解譯結(jié)果與坡度分級(jí)圖進(jìn)行了空間疊加分析。研究結(jié)果表明,耕地、建筑用地、水域等分布在坡度較小范圍,林地、草地的坡度分布范圍近似于正態(tài)分布。不同年份各土地利用類(lèi)型在相同坡度所占面積比例基本不變;不同坡度范圍內(nèi)的土地利用變化不盡相同。其它土地類(lèi)型向耕地和建筑用地的轉(zhuǎn)化主要集中在低坡度范圍內(nèi),而其它土地類(lèi)型向林地和草地的轉(zhuǎn)化在整個(gè)坡度范圍上大體呈正態(tài)分布。因此,坡度因素是土地利用/土地覆被的重要影響因素,坡度因素對(duì)土地利用格局具有明顯的控制作用。

介紹了土地利用/覆被變化的主要形式,分析了土地利用/覆被變化對(duì)河流的水文情勢(shì)、水質(zhì)、泥沙、河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生物多樣性的影響,為生態(tài)保護(hù)提供技術(shù)指導(dǎo)。

準(zhǔn)確估計(jì)土地利用/覆被變化(lucc)對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支的影響已成為當(dāng)前全球變化和全球碳循環(huán)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。本文通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研和數(shù)據(jù)的整合分析方法總結(jié)討論了近年來(lái)中國(guó)區(qū)域lucc時(shí)空特征及其對(duì)陸地碳收支影響,為合理評(píng)價(jià)中國(guó)區(qū)域陸地碳平衡以及確定未來(lái)研究發(fā)展方向提供參考。已有大量研究對(duì)近年來(lái)中國(guó)區(qū)域lucc主要特征進(jìn)行了探討,并分別利用衛(wèi)星遙感方法和ipcc清單法對(duì)中國(guó)區(qū)域陸地碳源匯影響進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明,目前全國(guó)土地利用活動(dòng),特別是農(nóng)林活動(dòng)正對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支產(chǎn)生了比較顯著的積極作用,但基于以上兩種方法的研究結(jié)論之間差異很大,反映出中國(guó)lucc導(dǎo)致陸地碳收支變化的評(píng)估結(jié)果仍存在著較大的不確定性。通過(guò)分析認(rèn)為,中國(guó)未來(lái)的研究工作應(yīng)著重于發(fā)展和利用基于土地利用相互轉(zhuǎn)化面積的計(jì)量方法,以提高對(duì)中國(guó)區(qū)域lucc導(dǎo)致陸地碳收支變化評(píng)估的準(zhǔn)確性。

科學(xué)認(rèn)識(shí)流域土地利用變化及其特征可以為流域水文變化、水環(huán)境變化、氣候變化等研究提供基礎(chǔ)。以1970—2010年伊洛河流域5期遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用gis信息技術(shù)與空間分析技術(shù),得到不同時(shí)期伊洛河流域土地利用/覆被特征,選取土地利用變化率指數(shù)、土地利用綜合指數(shù)和土地利用動(dòng)態(tài)度模型3個(gè)指標(biāo),分析了近40a來(lái)研究區(qū)的土地利用/覆被變化特征。結(jié)果表明,伊洛河流域土地利用以耕地為主,其次為林地。研究區(qū)土地利用處于發(fā)展期且土地利用變化處于快速變化水平,隨著城鎮(zhèn)化面積的逐年增加,流域耕地面積從1990年以后逐年減少,城鎮(zhèn)工礦居民用地不斷增加,其他如林地、草地和未利用面積變化基本保持不變。從不同的發(fā)展階段來(lái)看,1970—1990年間,土地利用/覆被變化不太顯著;1990—2000年流域土地利用變化以城鎮(zhèn)工礦居民用地增加為主要特征;2000—2005年流域土地利用變化以耕地減少為主要特征;2005—2010年土地利用變化程度較2000—2005年有減緩趨勢(shì),但仍然呈現(xiàn)耕地減少、城鎮(zhèn)工礦居民用地增加的特征。從不同的高程帶來(lái)看,洼地和丘陵地帶土地變化較劇烈,變化的主要特征為耕地減少、城鎮(zhèn)工礦居民用地增加,而中山和高山地帶,因?yàn)槿祟?lèi)活動(dòng)影響較小,土地利用情況變化很小。

土地利用/土地覆被變化改變了地表生態(tài)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu),影響著生態(tài)系統(tǒng)功能,威脅著區(qū)域生態(tài)安全。本文以遼河流域的渾河-太子河流域?yàn)檠芯繀^(qū),探討了流域空間尺度上的lucc特征及其所帶來(lái)的生態(tài)效應(yīng)。研究表明,不同的生態(tài)指標(biāo)對(duì)lucc的響應(yīng)程度略有不同:(1)從景觀生態(tài)格局角度看,反映生態(tài)系統(tǒng)斑塊形狀特征的景觀指數(shù)對(duì)lucc的響應(yīng)較弱,而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)斑塊之間關(guān)系的景觀指數(shù)對(duì)lucc的響應(yīng)較強(qiáng)。2007年與1992年相比,shdi呈現(xiàn)出變大的趨勢(shì),分別反映出各生態(tài)類(lèi)斑塊呈均衡化狀態(tài)變好。contag呈現(xiàn)出變小的趨勢(shì),反映出優(yōu)勢(shì)生態(tài)景觀類(lèi)型的破碎化程度有所增加。(2)從生態(tài)功能效應(yīng)角度看,2007年與1992年相比,lucc使得植被覆蓋度、水土保持能力等單因子生態(tài)功能效應(yīng)指標(biāo)呈現(xiàn)出變好的特征;綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)供給、調(diào)節(jié)、文化與支持功能的綜合生態(tài)功能效應(yīng)呈現(xiàn)出持平的特征。

土地利用工程是緩解土地利用矛盾的重要支撐,標(biāo)準(zhǔn)化是聯(lián)系土地科學(xué)與工程實(shí)踐的橋梁;土地利用工程標(biāo)準(zhǔn)體系是標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ),是制定、修訂土地利用工程標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)圖。該文根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系及土地利用工程實(shí)踐活動(dòng)的特點(diǎn),初步闡述了中國(guó)土地利用工程及其標(biāo)準(zhǔn)體系的內(nèi)涵;運(yùn)用問(wèn)卷調(diào)查和半結(jié)構(gòu)訪談法,系統(tǒng)收集中國(guó)土地利用工程標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀及需求;在分析土地利用工程現(xiàn)狀需求的基礎(chǔ)上,采用系統(tǒng)工程方法,從標(biāo)準(zhǔn)層次(基礎(chǔ)、通用、專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn))、專(zhuān)業(yè)門(mén)類(lèi)(綜合整治、土地開(kāi)發(fā)、土地整理、土地復(fù)墾、土地保護(hù))、專(zhuān)業(yè)序列(綜合、調(diào)查、評(píng)價(jià)、規(guī)劃、建設(shè)、工程技術(shù)、材料與裝備、管理)3個(gè)維度初步構(gòu)建了中國(guó)土地利用工程標(biāo)準(zhǔn)體系框架,編制了涵蓋49項(xiàng)需求標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)體系表,為中國(guó)土地利用工程標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)提供參考。

本文以福建省山區(qū)為例,在對(duì)福建省水土保持實(shí)驗(yàn)站、建甌市?？育埶帘３衷囼?yàn)站長(zhǎng)期觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)資料深入分析對(duì)比的基礎(chǔ)之上,探討了土地利用/土地覆被變化對(duì)土壤侵蝕的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明,土地利用/土地覆被變化對(duì)徑流的產(chǎn)生和土壤侵蝕有重要影響,植被的覆蓋度的變化直接影響著徑流系數(shù)和土壤侵蝕模數(shù);植被的覆蓋度和徑流系數(shù)呈負(fù)線(xiàn)性關(guān)系,隨著覆蓋度的增加徑流系數(shù)逐漸減小;植被覆蓋度和土壤侵蝕模數(shù)為負(fù)指數(shù)關(guān)系,隨著植被覆蓋度的增大,土壤侵蝕模數(shù)急劇下降。

基于landsat遙感影像解譯得到1986年和2011年深圳市土地利用/覆被數(shù)據(jù),采用中尺度氣候模式wrf/ucm,在較高分辨率的地形資料和城市冠層參數(shù)支持下,將兩個(gè)時(shí)期的土地利用/覆被作為模式強(qiáng)迫參量,分別進(jìn)行兩組數(shù)值模擬試驗(yàn).將模擬結(jié)果與自動(dòng)氣象站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)wrf模式能夠較準(zhǔn)確地反映深圳市月平均氣溫西高東低的空間分布特征.1986—2011年,深圳市在快速城市化進(jìn)程中發(fā)生大規(guī)模的土地利用/覆被變化,引起近地表氣溫整體上呈現(xiàn)增高趨勢(shì).其中,7月增溫幅度(0.91℃)普遍大于1月(0.42℃),各種自然植被覆蓋型用地轉(zhuǎn)變成城鎮(zhèn)建設(shè)用地的升溫幅度大多為0.70～1.57℃.主要原因是城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張導(dǎo)致地表反照率減小,凈輻射和感熱通量增加,潛熱交換變?nèi)?

基于landsat遙感影像解譯得到1986年和2011年深圳市土地利用/覆被數(shù)據(jù),采用中尺度氣候模式wrf/ucm,在較高分辨率的地形資料和城市冠層參數(shù)支持下,將兩個(gè)時(shí)期的土地利用/覆被作為模式強(qiáng)迫參量,分別進(jìn)行兩組數(shù)值模擬試驗(yàn)。將模擬結(jié)果與自動(dòng)氣象站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)wrf模式能夠較準(zhǔn)確地反映深圳市月平均氣溫西高東低的空間分布特征。1986—2011年,深圳市在快速城市化進(jìn)程中發(fā)生大規(guī)模的土地利用/覆被變化,引起近地表氣溫整體上呈現(xiàn)增高趨勢(shì)。其中,7月增溫幅度(0.91℃)普遍大于1月(0.42℃),各種自然植被覆蓋型用地轉(zhuǎn)變成城鎮(zhèn)建設(shè)用地的升溫幅度大多為0.70~1.57℃。主要原因是城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張導(dǎo)致地表反照率減小,凈輻射和感熱通量增加,潛熱交換變?nèi)酢?/p>

【目的】土地利用/覆被變化通過(guò)改變陸地植被覆蓋度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響,筆者估算1990—2015年三峽庫(kù)區(qū)不同土地利用類(lèi)型碳儲(chǔ)量的變化,及時(shí)有效地評(píng)估土地利用變化與區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的關(guān)系,了解三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量對(duì)土地利用變化的響應(yīng),為區(qū)域碳循環(huán)研究提供參考?！痉椒ā恳?990年、2000年、2015年landsat影像獲取三峽庫(kù)區(qū)土地利用/覆被變化數(shù)據(jù),應(yīng)用invest模型定量分析了土地利用/覆被變化對(duì)三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的影響?！窘Y(jié)果】1990—2015年三峽庫(kù)區(qū)土地利用格局和各類(lèi)土地面積發(fā)生了明顯變化,林地、水域、建設(shè)用地和未利用地面積均不斷增加,而耕地和草地面積減少；1990—2015年三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量呈持續(xù)增加趨勢(shì),凈增加量為90.43tg,增加率為24.47%,年增加率為0.98%；三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量空間分布不均,呈現(xiàn)出東高西低、南高北低的趨勢(shì)；耕地轉(zhuǎn)化為林地是庫(kù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量增加的主要原因,碳損失途徑主要源于林地開(kāi)墾為耕地、其他土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)為水域和建設(shè)用地?！窘Y(jié)論】三峽庫(kù)區(qū)土地利用類(lèi)型變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量時(shí)空分布格局發(fā)生了相應(yīng)變化,生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量隨林地面積的增加而增加。因此,在保障耕地安全的前提下,加大三峽庫(kù)區(qū)退耕還林力度,加強(qiáng)三峽庫(kù)區(qū)林地保護(hù),有助于增加庫(kù)區(qū)碳匯潛力并改善庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境。

土地利用及其覆被變化與區(qū)域生態(tài)環(huán)境息息相關(guān),分析研究lucc對(duì)區(qū)域水環(huán)境的影響,對(duì)調(diào)整和改善當(dāng)前土地利用現(xiàn)狀具有重要指導(dǎo)意義。本文通過(guò)闡述lucc對(duì)區(qū)域水環(huán)境的影響機(jī)理,分析不同土地利用現(xiàn)狀對(duì)水環(huán)境的影響,并對(duì)現(xiàn)階段區(qū)域水環(huán)境的研究方法,水文模型和研究成果等方面進(jìn)行總結(jié),論述lucc對(duì)區(qū)域水文水資源影響的研究進(jìn)展。

以福州市南臺(tái)島為例,研究了不同土地利用/覆被變化對(duì)土壤全碳、全氮含量的影響。結(jié)果表明:1)不同土地利用方式下土壤全碳(totalcarbon,tc)、全氮(totalnitrogen,tn)含量均存在顯著差異(p0.05)?？傮w而言,城市化地區(qū)的土壤具有較大的變異性,存在明顯的人為干擾痕跡。

以黃河三角洲為研究區(qū),基于1986年6月5日和2009年6月4日的landsattm影像進(jìn)行土地利用/覆被分類(lèi)及變化特征研究,同時(shí),基于sebal模型估算區(qū)域蒸發(fā)蒸騰量,進(jìn)而分析濕地蒸發(fā)蒸騰的數(shù)量特征、空間格局特征及其對(duì)土地利用/覆被變化的響應(yīng)特征。結(jié)果表明:23年間,58.74%的區(qū)域土地利用/覆蓋類(lèi)型發(fā)生了變化,未利用地大幅減少,水體和建設(shè)用地大幅增加,顯著的土地墾殖與耕地荒廢則同時(shí)存在;蒸發(fā)蒸騰強(qiáng)度大小按土地利用/覆被類(lèi)型排序依次為水體>灘涂>葦?shù)?gt;林草地>耕地>建設(shè)用地>未利用地,研究區(qū)未利用土地變?yōu)樗w和耕地是導(dǎo)致區(qū)域蒸發(fā)蒸騰整體提高的主導(dǎo)原因,而耕地流失則是導(dǎo)致區(qū)域蒸發(fā)蒸騰整體下降的主要原因,但23年間實(shí)際變化以前一種情形占優(yōu)勢(shì),因而區(qū)域蒸發(fā)蒸騰總體呈現(xiàn)為增加趨勢(shì)。研究結(jié)果對(duì)區(qū)域土地利用規(guī)劃和水資源管理有重要的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義。

在3s技術(shù)支持下,結(jié)合景觀格局定量分析方法,基于30m分辨率的土地利用/覆被數(shù)據(jù),對(duì)中國(guó)退牧還草工程區(qū)2000-2010年土地利用/覆被時(shí)空分布特征進(jìn)行研究。通過(guò)利用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和動(dòng)態(tài)度來(lái)判定土地利用變化的速度和區(qū)域差異,并在斑塊類(lèi)型和景觀水平上分析研究區(qū)景觀格局特征,探討土地利用格局變化的生態(tài)效應(yīng)。結(jié)果表明:1近10年來(lái),研究區(qū)土地利用/覆被類(lèi)型以草地和其他類(lèi)用地為主,整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定少動(dòng)。草地變化面積僅占2000年草地總面積的0.37%;林地、濕地、耕地和人工表面的面積均有所增加;其他類(lèi)用地面積有所減少。2全區(qū)土地綜合動(dòng)態(tài)度均小于0.1%,土地利用/覆被變幅較小,除人工表面較活躍外,其他各類(lèi)型變化相對(duì)緩慢,且各省土地利用區(qū)域差異較小。3研究區(qū)內(nèi)景觀基質(zhì)未發(fā)生改變,區(qū)域景觀破碎度遞減,景觀多樣性水平上升,景觀聚集度和連續(xù)性微弱下降,景觀整體保持較完整態(tài)勢(shì)。退牧還草工程的實(shí)施使土地利用/覆被結(jié)構(gòu)和景觀格局均得以?xún)?yōu)化。

以貴州省關(guān)嶺縣為例,利用1987和1999年兩個(gè)時(shí)段tm影象和相關(guān)資料,分析研究區(qū)12年間的土地利用/土地覆被變化及其土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)現(xiàn):(1)研究區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)變化較大,年均土地利用綜合動(dòng)態(tài)指數(shù)為1.36%;(2)旱地和草地互相轉(zhuǎn)化比例高,草地開(kāi)墾為旱地和旱地棄耕為草地的動(dòng)態(tài)變化幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)旱地和草地最終面積變化的幅度;(3)山區(qū)土地利用的空間變化主要體現(xiàn)在垂直方向;(4)研究區(qū)裸土面積下降,一部分被植被覆蓋,另一部分由于土壤流失殆盡,形成裸露基巖,故植被覆蓋率和基巖出露率上升;(5)石漠化程度加劇,其中旱地石漠化發(fā)展速度最快;(6)土壤侵蝕形勢(shì)嚴(yán)峻。

基于巴江河和石林公園的協(xié)同保護(hù)利用,采用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)分析了2014年、1992年、1984年云南石林縣巴江河岸1000m范圍的影像或土地利用/土地覆被變化.30年來(lái),巴江河岸土地利用/土地覆被結(jié)構(gòu)顯著變化,耕地面積保持56％以上,林地面積減少了54％、草地面積減少了95％.但住宅倉(cāng)儲(chǔ)工礦用地增加106倍,園地面積增加7.6倍、石礫地裸地面積增加1.7倍,土地利用結(jié)構(gòu)嚴(yán)重碎化.這種變化的直接動(dòng)力是居民用地和倉(cāng)儲(chǔ)用地等向河岸帶集中.石林公園列為世界地質(zhì)公園/世界自然遺產(chǎn)地提升了巴江河作為其緩沖區(qū)河流的地位,但并沒(méi)有帶來(lái)巴江河岸土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化.作為石林世界地質(zhì)公園組成部分和石林縣重要的景觀河保育,以2014年土地利用結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),應(yīng)調(diào)整河岸土地利用結(jié)構(gòu),河岸帶林地可增加77％,分別來(lái)自減少的57％裸地石漠化地,10％的耕地調(diào)整以及住宅和園地增加的10％綠化.由此可知,巴江河上游地段土地利用結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先調(diào)整.

基于landsat遙感影像提取大凌河流域1986~2014年7期土地利用/覆被變化信息,并結(jié)合1986~2014年流域氣候變化情況,發(fā)現(xiàn)大凌河流域土地利用變化對(duì)流域氣候變化具有負(fù)面影響。研究表明:(1)近30a大凌河流域土地利用/覆被變化情況表現(xiàn)為:建設(shè)用地和農(nóng)林用地的大幅度擴(kuò)張,面積分別增加了322.30km2和1504.94km2,并伴隨著水域和旱地及其他未利用地面積的顯著減少,面積分別減少了102.42km2和1724.61km2;(2)大凌河流域近30a來(lái)土地利用變化導(dǎo)致流域平均年降水量、平均相對(duì)濕度及平均風(fēng)速小幅度下降,分別減少了14.94mm、0.2%和0.04m/s,平均氣溫緩慢上升,增長(zhǎng)了0.1℃;(3)退耕還林還草及成立凌河保護(hù)區(qū)等工作能提高流域植被覆蓋面積、使流域水域面積得以回升,從而可以緩解城市熱島效應(yīng)帶來(lái)的溫度升高,提高流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

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(lái)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(shì)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(lái),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(shì);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。

通過(guò)選擇3個(gè)具有不同地質(zhì)背景、氣候條件等環(huán)境特征的山西汾陽(yáng)馬跑-郭莊巖溶泉域、湖南湘西大龍洞地下河流域、廣西桂江流域,對(duì)流域內(nèi)具有代表性的不同土地利用方式和覆被類(lèi)型下墊面土壤20～50cm深處co2濃度進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果顯示,土地利用方式和覆被變化對(duì)3個(gè)流域巖溶土壤中20cm、30cm、40cm和50cm深處co2濃度具有明顯的影響作用:湖南湘西大龍洞地下河流域多數(shù)樣地土壤co2表現(xiàn)為隨土層的加深先增加后降低的雙向梯度;山西馬跑-郭莊泉域玉米地的土壤co2濃度比種植馬鈴薯的高,且隨著覆被條件由草地→灌叢→林地的改善,土壤的擾動(dòng)性變小,co2濃度差趨于減少,變幅趨于穩(wěn)定。各個(gè)流域相同覆被類(lèi)型,群落結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)種變化越小,土壤co2濃度變幅越小。

作為我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地和淡水濕地集中分布區(qū),三江平原對(duì)于保障國(guó)家糧食安全和區(qū)域生態(tài)安全具有舉足輕重的地位。由于人類(lèi)活動(dòng)的劇烈影響,過(guò)去50年期間,三江平原土地利用/覆被發(fā)生了顯著變化。本文在分析1954年~2005年三江平原土地利用/覆被變化過(guò)程的基礎(chǔ)上,深入探索了土壤類(lèi)型對(duì)土地利用/覆被變化過(guò)程的影響。結(jié)果表明,過(guò)去50余年中,三江平原土地利用/覆被變化劇烈,其中耕地增加了2.25倍,增加面積為385.55×104hm2。與耕地面積相對(duì)應(yīng)的是濕地、林地和草地的大幅度減少,減少面積分別為256.72×104hm2、66.92×104hm2和57.65×104hm2。草甸土、白漿土、沼澤土、暗棕壤和黑土為土地利用變化最為劇烈的幾種土壤類(lèi)型,農(nóng)業(yè)開(kāi)墾活動(dòng)和耕地面積的增加是研究區(qū)土地利用變化的主要特征和主導(dǎo)因素,濕地、林地和草地減少區(qū)域的土壤類(lèi)型與耕地增加區(qū)域的主要土壤類(lèi)型一致。三江平原耕地開(kāi)墾對(duì)土壤類(lèi)型的選擇順序?yàn)?草甸土、白漿土→沼澤土→暗棕壤。這一現(xiàn)象表明耕地開(kāi)墾首先從自然條件相對(duì)優(yōu)良的土壤資源-草甸土、白漿土進(jìn)行開(kāi)發(fā);隨著草甸土和白漿土面積的迅速減少,沼澤土于1986年~1995年和1995年~2000年期間成為耕地開(kāi)發(fā)最多的土壤類(lèi)型;隨著以上3種土壤類(lèi)型中可開(kāi)墾的土地資源減少,暗棕壤于2000年~2005年期間成為耕地開(kāi)發(fā)最多的土壤類(lèi)型。

以生態(tài)綠當(dāng)量作為土地利用變化環(huán)境影響評(píng)價(jià)的度量指標(biāo),引用生態(tài)綠當(dāng)量數(shù)學(xué)模型,以固原市上黃試區(qū)為例,利用1982年、2000年及2010年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù),測(cè)算上黃試區(qū)不同時(shí)期各種用地類(lèi)型的綠當(dāng)量和總綠當(dāng)量,用以衡量生態(tài)環(huán)境狀況。結(jié)果表明:1982年,上黃試區(qū)生態(tài)綠當(dāng)量為0.88,說(shuō)明該時(shí)段生態(tài)服務(wù)功能差,沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的生態(tài)標(biāo)準(zhǔn);1982—2000年,這時(shí)期為治理期,經(jīng)過(guò)近20a的生態(tài)綜合治理,到2000年該試區(qū)生態(tài)綠當(dāng)量達(dá)到1.266,說(shuō)明該試區(qū)生態(tài)環(huán)境達(dá)標(biāo),生態(tài)服務(wù)功能良好;2000—2010年,在國(guó)家退耕還林還草政策條件下,坡耕地進(jìn)行了深度地退耕,至2010年,該試區(qū)生態(tài)綠當(dāng)量達(dá)到1.479,說(shuō)明生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)一步加強(qiáng)。生態(tài)綠當(dāng)量作為評(píng)價(jià)區(qū)域生態(tài)環(huán)境指標(biāo)具有涵義明確、計(jì)算方便等優(yōu)點(diǎn)。

土地利用/覆蓋變化(lucc)是全球變化研究的重要內(nèi)容,lucc驅(qū)動(dòng)力的研究是探索lucc驅(qū)動(dòng)機(jī)制的核心問(wèn)題。本研究以地統(tǒng)計(jì)為研究方法,構(gòu)建土地利用/覆被人為影響指數(shù),以福建省1985年tm和2002年aster遙感影像解譯結(jié)果為數(shù)據(jù)源,編制土地利用/覆被人為影響指數(shù)圖層和土地利用/覆被人為影響指數(shù)變化圖層,分別計(jì)算其時(shí)空變異特征。結(jié)果表明:2002年福建土地利用/覆被人為影響指數(shù)具有方向性,5個(gè)一級(jí)地類(lèi)和整個(gè)區(qū)域所有地類(lèi)的橢圓長(zhǎng)軸都大致呈北北東-南南西走向,分布方向與地形和海岸線(xiàn)較為一致。結(jié)構(gòu)方差所占比例為88.92%,空間相關(guān)性較強(qiáng),結(jié)構(gòu)性因子以地形等自然要素為主,在土地利用/覆被空間分布格局中起主導(dǎo)作用;1985年~2002年土地利用/覆被人為影響指數(shù)變化的分布趨勢(shì)與地形和海岸線(xiàn)有偏差,結(jié)構(gòu)方差所占比例為18.07%,空間相關(guān)性較弱,隨機(jī)性因子占主導(dǎo)地位,表明地形等自然要素對(duì)人為影響指數(shù)變化不起決定性作用,人為活動(dòng)成為主導(dǎo)因素。