土地利用变化的藉河流域生态服务价值

研究土地利用变化对区域生态系统服务价值的影响具有重要的意义。该文以怀柔水库流域5期土地利用数据为基础,探讨了流域内1990-2008年间土地利用变化及其所引起的生态系统服务价值的变化。结果表明:该流域林地是主要的土地利用类型,林地和水域面积呈逐期增加趋势,农田面积基本保持不变,而未利用地面积逐渐减少;研究期内生态系统服务价值总体呈上升趋势,与1990年相比,1995、2000、2005、和2008年生态服务总价值分别增加0.57%、1.58%、2.46%和2.88%。林地和水域是生态系统服务价值构成中贡献最大的土地类型,占到总生态系统服务价值的80%以上;各单项生态服务价值大小依次为:维持生物多样性>水文调节>气体调节>气候调节>土壤形成与保持>提供美学景观>原材料生产>废物处理和食物生产。

以洮河流域为研究区，基于swat模型模拟，从多年平均径流、典型年径流和径流波动性等3方面探讨土地利用变化对河川径流过程的影响．结果表明：1980s-2000s洮河流域土地利用变化背景下，上游甘南片区径流量减少、下游黄土片区径流量增加；土地利用变化对上游枯水年径流和下游丰、平水年影响较大；对洮河上游甘南片区径流波动有微弱抑制，使洮河下游黄土片区的径流波动有一定的增强．

以洮河流域为研究区，基于swat模型模拟，从多年平均径流、典型年径流和径流波动性等3方面探讨土地利用变化对河川径流过程的影响．结果表明：1980s-2000s洮河流域土地利用变化背景下，上游甘南片区径流量减少、下游黄土片区径流量增加；土地利用变化对上游枯水年径流和下游丰、平水年影响较大；对洮河上游甘南片区径流波动有微弱抑制，使洮河下游黄土片区的径流波动有一定的增强．

以永定河流域为研究对象,对1978～2009年间6期遥感图像的土地利用情况进行解译,运用景观格局指标,分析永定河流域景观格局动态变化.结果表明:32年来永定河流域以农、林、草业景观为主,耕地面积有下降趋势,林地面积2000年最低,后缓慢上升,水域面积近10年下降明显.景观破碎化程度呈不断上升的趋势,多样性指数逐步升高,景观类型均匀度总体有下降趋势,景观类型转移概率矩阵表明,林地最为稳定,干旱河道的变化最大.

科学认识流域土地利用变化及其特征可以为流域水文变化、水环境变化、气候变化等研究提供基础。以1970—2010年伊洛河流域5期遥感影像数据为基础,利用gis信息技术与空间分析技术,得到不同时期伊洛河流域土地利用/覆被特征,选取土地利用变化率指数、土地利用综合指数和土地利用动态度模型3个指标,分析了近40a来研究区的土地利用/覆被变化特征。结果表明,伊洛河流域土地利用以耕地为主,其次为林地。研究区土地利用处于发展期且土地利用变化处于快速变化水平,随着城镇化面积的逐年增加,流域耕地面积从1990年以后逐年减少,城镇工矿居民用地不断增加,其他如林地、草地和未利用面积变化基本保持不变。从不同的发展阶段来看,1970—1990年间,土地利用/覆被变化不太显著;1990—2000年流域土地利用变化以城镇工矿居民用地增加为主要特征;2000—2005年流域土地利用变化以耕地减少为主要特征;2005—2010年土地利用变化程度较2000—2005年有减缓趋势,但仍然呈现耕地减少、城镇工矿居民用地增加的特征。从不同的高程带来看,洼地和丘陵地带土地变化较剧烈,变化的主要特征为耕地减少、城镇工矿居民用地增加,而中山和高山地带,因为人类活动影响较小,土地利用情况变化很小。

土地利用/土地覆被变化改变了地表生态系统组成结构,影响着生态系统功能,威胁着区域生态安全。本文以辽河流域的浑河-太子河流域为研究区,探讨了流域空间尺度上的lucc特征及其所带来的生态效应。研究表明,不同的生态指标对lucc的响应程度略有不同:(1)从景观生态格局角度看,反映生态系统斑块形状特征的景观指数对lucc的响应较弱,而对生态系统斑块之间关系的景观指数对lucc的响应较强。2007年与1992年相比,shdi呈现出变大的趋势,分别反映出各生态类斑块呈均衡化状态变好。contag呈现出变小的趋势,反映出优势生态景观类型的破碎化程度有所增加。(2)从生态功能效应角度看,2007年与1992年相比,lucc使得植被覆盖度、水土保持能力等单因子生态功能效应指标呈现出变好的特征;综合考虑生态系统供给、调节、文化与支持功能的综合生态功能效应呈现出持平的特征。

根据嘉陵江流域2000、2005和2015年3期土地利用遥感影像数据,将地理数学方法与gis相结合,研究了嘉陵江流域15年各种土地利用类型的面积变化、土地利用动态度等动态变化信息,并估算了各种土地利用类型的生态系统服务价值。结果表明,2000—2015年,嘉陵江流域耕地面积持续减少,而建设用地、草地、水域、林地和未利用地面积增加；嘉陵江流域生态系统服务价值由2000年的243109.36百万元减少到2015年的242805.95百万元；嘉陵江流域生态系统服务价值对价值系数缺乏弹性,反映耕地面积的变化对研究区生态系统服务价值的变化具有较大影响。

基于landsat遥感影像提取大凌河流域1986~2014年7期土地利用/覆被变化信息,并结合1986~2014年流域气候变化情况,发现大凌河流域土地利用变化对流域气候变化具有负面影响。研究表明:(1)近30a大凌河流域土地利用/覆被变化情况表现为:建设用地和农林用地的大幅度扩张,面积分别增加了322.30km2和1504.94km2,并伴随着水域和旱地及其他未利用地面积的显著减少,面积分别减少了102.42km2和1724.61km2;(2)大凌河流域近30a来土地利用变化导致流域平均年降水量、平均相对湿度及平均风速小幅度下降,分别减少了14.94mm、0.2%和0.04m/s,平均气温缓慢上升,增长了0.1℃;(3)退耕还林还草及成立凌河保护区等工作能提高流域植被覆盖面积、使流域水域面积得以回升,从而可以缓解城市热岛效应带来的温度升高,提高流域生态环境质量。

以长河流域2005年、2010年、2015年的遥感解译数据为基础,采用数学模型分析了土地利用变化特征,然后根据生态系统服务价值的估算模型,定量分析了长河流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响。结果表明:(1)2005—2015年,耕地逐渐减少,建设用地逐渐增加,林地、草地、水域先增后减;耕地主要向草地、建设用地转移,建设用地的增加主要来自耕地、草地的转移。(2)2005—2015年长河流域土地利用变化的生态服务总价值一直减少,其生态服务价值由2005年的3509万元减少到2015年的3485万元,减少了24万元;水源涵养、娱乐文化、原材料单项功能生态服务价值有所增加,其他6项单价功能生态服务价值减少;长河流域所采用的价值系数缺乏弹性,适合长河流域的实际情况,其生态服务价值估算结果可信。(3)2005—2015年长河流域土地利用类型变化带来的生态系统服务价值的持续减少,2005—2010年净减少了6.28万元,2010—2015年净减少了19.38万元。

以长河流域2005年、2010年、2015年的遥感解译数据为基础,采用数学模型分析了土地利用变化特征,然后根据生态系统服务价值的估算模型,定量分析了长河流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响.结果表明:(1)2005-2015年,耕地逐渐减少,建设用地逐渐增加,林地、草地、水域先增后减;耕地主要向草地、建设用地转移,建设用地的增加主要来自耕地、草地的转移.(2)20052015年长河流域土地利用变化的生态服务总价值一直减少,其生态服务价值由2005年的3509万元减少到2015年的3485万元,减少了24万元;水源涵养、娱乐文化、原材料单项功能生态服务价值有所增加,其他6项单价功能生态服务价值减少;长河流域所采用的价值系数缺乏弹性,适合长河流域的实际情况,其生态服务价值估算结果可信.(3)2005-2015年长河流域土地利用类型变化带来的生态系统服务价值的持续减少,2005-2010年净减少了6.28万元,2010-2015年净减少了19.38万元.

为研究海河流域径流对土地利用变化的响应,以阜平流域、匡门口流域和界河铺流域为研究区,利用1970—2011年的水文气象资料,分析了不同土地利用的时空转移特征,然后结合swat(soilandwaterassessmenttool)模型,设置4种土地利用情景,评价了土地利用变化对径流的影响。结果表明:模型能够较好地模拟全年及汛期月流量过程;多年径流量呈下降趋势,20世纪80年代到90年代中期呈波动性变化;不同的土地利用类型在时空上的转化呈现可逆性,主要是林地增加,草地减少,耕地略有增加;林地的增加和草地的减少会降低汛期径流量以及最大月径流量;汛期径流系数随着林地面积的增加而减小。合理地规划土地利用格局,对控制流域水文事件具有重要意义。

利用遥感图像、1980年和2000年landsattm影像数据,用分类统计方法、分段比重百分比指标法分析渭河流域土地利用及覆被变化空间分布和转移情况。以清源河小流域为研究实例,用分类水文模型对其进行了模拟。结果表明,黄土高原土地利用及覆被变化对流域年径流有显著影响,即:对径流的影响表现为季节性特征明显;对暴雨形成的洪水过程有延时效应。

为定量分析内陆河干旱区流域土地利用/覆被变化过程和流域水文循环二者的响应关系,选择新疆开都河流域为研究区,设置了多种土地利用/土地覆被的变化情景,并通过swat模型对流域地表径流进行了模拟,结果表明校准期模型的相对误差、纳什效率系数、线性拟合系数分别为-20.13%、0.78、0.82,验证期分别为-18.94%、0.81、0.85,均达到了建立模型所需的标准,模拟结果可信。假定气候条件不变,设定不同土地利用/覆被变化情景进行模拟,结果表明:(1)当流域草地及林地退化为裸地或人工表面时,开都河流域月均流量变化最大,且丰水期流量增大,枯水期流量减小,其中6月流量增大39.55%,10月减小55.35%；(2)当流域林地退化为草地时,流域月均流量整体变化不大,其中4月增加最多,增加1.46%,12月流量减小最多,减小1.05%；(3)当流域裸地及人工表面逐步恢复为草地与林地时,流域月均流量大多减小,其中2月减小最多,为8.00%,10月流量增大最多,为1.01%。

采用福州市仓山区2000年、2010年土地利用数据,运用gis方法提取了10年间的仓山区土地利用动态变化数据.采用中国陆地生态系统的服务价值测算方法对仓山区土地利用数据进行了分析处理,测算了仓山区土地利用变化引起的生态系统服务价值变化.结果表明:2000~2010年,仓山区生态系统服务价值呈明显的下降趋势,这与土地利用变化密切相关.提出了控制建设用地的扩张,保护水域、林地、耕地和园地等生态价值系数高的土地利用类型的建议,以提升仓山区生态系统服务功能.

西南岔河为汤旺河一级支流,随着人类活动对下垫面的影响,河道内的悬移质泥沙含量逐年增多。本文应用swat(soilandwaterassessmenttool)分布式水文模型构建了流域水沙模型,研究分析了西南岔河流域1995—2015年土地利用空间变化对土壤侵蚀的影响,模拟分析了绿化对减轻水土流失的作用,为当地水土保持选择灌木品种和种植规模提供依据。

土地利用/土地覆被变化及其环境效应研究成为当前土地变化科学研究的热点领域。我国西南喀斯特山区山高坡陡,地形破碎,土壤侵蚀严重,不合理的土地利用方式是造成喀斯特山区土壤侵蚀的主要人文因素。本文采用\"3s\"技术和rusle模型,分析了近30年来贵州省猫跳河流域土地利用/覆被变化的时空特征,模拟了不同土地利用空间格局下的土壤侵蚀状况,探讨了土地利用变化对土壤侵蚀的影响。结果表明:近30年来流域内土地利用/覆被发生了显著变化,1973年~1990年,水田、灌木林、其他林地、灌草地均在减少,旱地、有林地、水域、建设用地、裸岩地均在增加;1990年~2002年,水田、有林地、灌木林、灌草地、水域、城镇农村居民点建设用地均明显增加,旱地和裸岩地均大幅度减少。流域土壤侵蚀模数由1973年的30.88t/(hm2.年)上升到1990年的35.08t/(hm2.年),2002年下降到28.16t/(hm2.年)。旱地和灌草地是流域发生土壤侵蚀的主要土地利用类型。封山育林、植树造林和退耕还林,减少陡坡旱地,是流域进行水土流失治理的有效措施。

【目的】查清延河流域土地利用/覆盖格局,为该区域土地资源合理利用、改善水土保持措施提供理论依据。【方法】利用envi4.0软件对2006年延河流域遥感图像进行处理,结合野外考察,在arcgis9.0平台下获得延河流域土地利用现状分布图;从景观格局的角度,根据国标2007《土地利用现状分类》的二级分类体系,将研究区土地利用现状划分为住宅用地(城镇住宅用地、农村宅基地)、耕地(水浇地、旱地)、园地(果园)、林地(有林地、灌木林地)、草地(天然牧草地、其他草地)、水域及水利设施用地(内陆滩地、湖泊水面、水库水面、河流水面)和其他土地(裸地、沙地、沼泽地、设施农用地)共7个大类17个二级类,分析了土地利用的数量结构和景观形态结构特征。【结果】延河流域土地利用类型中旱地的面积比最大,约为37%,其次是天然牧草地、裸地和有林地,分别为22.17%,23.6%和14.4%,其他类型面积均较小;旱地、有林地、天然牧草地和裸地频率比相对于其他土地利用方式较高;所有土地利用类型中,沼泽地平均面积指数最大,其次是裸地和天然牧草地;旱地、有林地、天然牧草地、裸地等图斑形状简单且各形状的图斑数呈正态分布;耕地为主要的土地利用方式,耕地、林地、草地和水域及水利设施用地的优势度较大。【结论】延河流域土地资源开发的重点是开展土地整理和规模经营,减少土地利用地块数量,降低形状指数,增加水域、人工草地和林地等生态用地面积,提高土地利用集约度和促进土地利用的多样化、均匀化;今后土地利用结构调整的方向是:增加生态系统稳定性和提高生态系统服务功能的经济价值。

土地利用/覆被变化是导致流域水资源发生变化的重要原因.以中国西北地区的洮河流域为研究区,构建适宜于洮河流域的分布式水文模型(swat),在综合考虑流域1985-2000年间土地利用/覆被变化特征的基础上建立多种土地利用/覆被情景,并对不同情景下的水文过程进行模拟,得到以下结论:(1)经校准后的swat模型,其验证期的相关系数r~2、相对误差r_e和效率系数e_(ns)分别为0.83、-8%和0.68,说明swat模型在洮河流域径流量模拟中具有较高的适用性.(2)草地、林地和耕地是洮河流域的主要土地利用类型.林地的壤中流、土壤湿度和产水量最大,耕地的地表径流和蒸散量最大.与1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下地表径流增加了1.72%,地下径流和产水量降低了0.8%和0.4%;耕地扩张和城镇建设用地情景下流域地表径流明显增加,生态恢复情景下流域地表径流和产水量均有所降低.(3)从月径流量来看,林草地可以减小最大与最小流量的变幅,而耕地的作用正好相反.与1985年相比,2000年土地利用/覆被情景下汛期地表径流增加1.67%,地下径流减少0.83%,产水量减少0.36%;非汛期地表径流增加1.86%,地下径流减少0.63%,产水量减少0.46%.说明林草地减少对非汛期的影响更大.

以大通河流域为研究区域,利用1985年和2005年土地利用数据,结合swat分布式水文模型定量评估了流域土地利用/覆被变化的水文效应.结果表明:1985-2005年大通河流域的土地利用变化主要表现为草地向耕地、居工地转变,草地所占比例由46.7％骤降至20.9％,而耕地面积由1985年的1065.8km2增加到2005年的3243km2;相较于1985年的土地利用情景,2005年土地利用情景下的模拟的多年平均径流增加了1.92×108m3,由于上中下游主要的土地利用/覆被变化不同,导致流域径流变化增加程度由西北至东南逐渐增大;大通河流域年径流的增加主要表现为汛期径流增加,讯期月平均径流增幅达到了0.40×108m3·mon-1;非汛期径流则呈不明显减小趋势,平均降幅为0.024×108m3·mon-1.合理规划大通河流域土地利用方式,提高水源区涵养能力,对流域水资源可持续发展具有重要意义.

介绍了土地利用/覆被变化的主要形式,分析了土地利用/覆被变化对河流的水文情势、水质、泥沙、河流生态系统的结构、功能和生物多样性的影响,为生态保护提供技术指导。

对于土地利用方式方面的研究与对全球气候变化、生物多样性变化、生态环境的变化以及人与自然相互关系的研究存在着密切的相关联系。以杭嘉湖平原地区2009年、2011年和2013年3个时期的土地的利用类型为参照因子,根据三年的土地利用类型的面积和生态系统服务价值计算方法,对所调查地区的生态系统服务价值进行研究。结果表明：2009~2013年杭嘉湖平原地区耕地面积一直居于首位,在土地利用方式的变化上,草地、林地和滩涂减少的面积相比较少,而水域和耕地减少的面积较多。从生态服务价值总量的角度看,在调查期间内生态系统服务价值总量呈现出了先下降后上升的波动。从敏感性分析的结果来看,2009~2013年所有土地利用类型生态系统服务价值系数的敏感性指数结果趋向于0,这表明杭嘉湖平原地区生态系统服务价值对于系数的变化是弹性不足的,因此研究成果是具有研究意义的。

[目的]为揭示流域土地利用方式与气候变化的响应机制,并制定气候变化的适应策略。[方法]以2000和2015年金钱河流域的遥感影像为数据源,利用遥感影像处理方法对影像进行分类,采用叠置分析得到2000和2015年的土地利用方式转移矩阵；利用fragstats软件在景观格局分析中采用了景观格局数量分析方法,在类型水平和景观水平上分别选取不同景观指数,系统分析了金钱河流域土地利用方式景观格局变化的时空特征。[结果]近15年来金钱河流域的土地利用类型均发生明显变化,草地、林地、建设用地的面积增加,分别增加了620.33、386.58、45.32km~2,而水域、未利用地和耕地面积分别减少了555.34、452.71、44.17km~2。景观格局分析结果表明,林地和水域面积始终占据优势,耕地和建设用地面积明显增加且破碎程度降低,分布呈现集中化,水域周边的景观要素增多。[结论]流域内水域面积减少明显,其主要原因是降水变化以及人为活动的影响；草地面积增多,主要转入类型为水域,多为断流的河流以及变小的河道；林地面积的增多以及耕地面积的基本平衡与政府施行的退耕还林、林地耕地保护政策有很大关系,因此短时间内政府政策的导向是土地利用变化的主要驱动因素。在景观格局的数量分析上研究区的破碎程度降低,景观呈均衡化趋势发展。