基于InVEST模型定量评估湖北省2000-2020年耕地占补面积时空变化对陆地生态系统碳储量的影响,在县级行政单元尺度探究由耕地占补导致的碳储量变化量在空间上的集聚程度,并运用PLUS模型模拟区域未来四种发展情景下的土地利用格局及碳储量变化趋势.结果表明:(1)2000年至2020年,湖北省耕地面积净变化率为-3.89％,耕地面积略微下降,基本实现耕地占补数量平衡.(2)2000-2005年、2005-2010年、2010-2015年、2015-2020年耕地占用和补偿导致的碳储量变化值占该时段碳储量变化值的比例分别为68.45％、59.45％、57.86％、55.46％,二十年整体占比为61.38％.耕地碳储量的变化对陆地生态系统碳储量的影响巨大.碳固持的地块面积为1.29×105 hm2,碳损失的地块面积为3.88×105 hm2.(3)2000-2020年,湖北省耕地占补导致的碳储量变化值具有明显的空间集聚性,"高高聚集"区主要分布在西部和西南部山区,"低低聚集"区分布在中南部的江汉平原.(4)2020-2030年,湖北省陆地生态系统碳储量在自然发展情景下减少5.50×106 t,在耕地保护情景下减少1.22×106 t,在城镇开发情景下减少8.89×106 t,在生态保护情景下增加2.43×106t.与其他三种情景相比,生态保护情景是未来发展的最优情景.研究通过定量评估耕地占补平衡背景下湖北省耕地面积时空变化对区域碳储量的影响为未来的国土空间规划以及增汇政策的制定提供决策依据和科学参考,对于实现土地资源的可持续利用和生态环境保护具有重要意义.

基于1984、2000和2016年卫星遥感影像,分析了江苏省常熟市耕地占补时空变化特征;基于ArcGIS和土壤采样数据,利用隶属度函数综合法评价了1984和2000年耕地土壤肥力;采用叠加分析,揭示了1984-2000、2000-2016年间该地区占补耕地土壤肥力特征.结果表明:1984-2016年间,常熟市耕地面积减少了1/3,1984-2000年被水域和居民点工矿用地分别占用了51.7％和41.4％,2000-2016年只居民点工矿用地就占用了80.8％.1984-2000年间,常熟市耕地土壤肥力上升的面积占65.5％,仅3.9％下降;南部地区土壤肥力均高于其他地区.研究期间耕地数量和质量占补不平衡,前时段“占多补少、占优补劣”形势严峻,后时段“占多补少、占劣补劣”特征明显.耕地减少的趋势并未扭转,异地补充明显,耕地占补平衡应当关注异地补充耕地质量和土壤肥力时段性特点.

建设用地减量化管理国家战略的本质就是土地利用格局优化,具有重要理论价值和实践意义.以建设用地减量化为背景、快速城市化苏锡常地区为研究区,采用目标物种白鹭生境网络优化为减量化依据的方法,旨在回答“建设用地怎么减？减哪里？减多少？依据是什么？”的土地利用格局优化问题.结果表明:1)白鹭核心生境斑块距离人为干扰源较远,需减量化的建设用地数量较少,但多数核心生境斑块面积小于平均值,破碎化现象较严重;白鹭迁移廊道受人为干扰严重,需减量化的建设用地数量为6542.1 hm2,占减量化总面积的99％以上;生态核心区经过耕地占补平衡后,城乡建设用地二次减量213.7 hm2、新增水田208.7 hm2;研究区建设用地减量化总面积6755.8 hm2.2)通过增加核心生境斑块面积、提高迁移廊道通达安全性,白鹭生境网络优化了.同时完成了建设用地总量减量化,实现了区域土地利用格局优化的目的.

土地整治开发是中国实现耕地占补平衡的重要举措,陕北榆林毛乌素沙地的土地整治开发为陕西全省耕地总量动态平衡做出了贡献.但毛乌素沙地地处生态脆弱区,大规模的土地整治开发有可能导致严重的环境问题.通过对毛乌素沙地土地整治开发项目的调查,发现陕北榆林毛乌素沙地中土地开发面积近10000 hm2,这种大规模的土地整治开发导致了部分地区地下水位下降,地下水铵态氮、硝态氮和亚硝态氮超标;整治开发的土地缺乏防护林的保护和有效覆盖,有重新沙化的风险.针对陕北榆林毛乌素沙地的自然特点和土地整治开发现状,建议降低土地开发强度、加大土地整理力度.强化土地整治规划的环境影响评价,从规划层面了解该区域土地开发整理的潜力,从宏观上解决其存在的环境问题;对已开发的土地进行环境影响后评价,总结经验教训.在土地整治开发过程中,需要优化土地整治开发模式,提升区域生态系统整体服务功能;合理开采地下水,维护水文生态安全.

为加强区域生态资产管理和实现生态环境的可持续发展,以长江经济带为研究区,综合运用格网、供需平衡模型和空间自相关分析长江经济带2000—2015年生态系统服务供需时空分异及平衡格局,并进行空间依赖性检验.结果发现:(1)研究期内长江经济带生态系统服务供给总体呈先增加后减少的变化趋势,共缩减115.34亿元,下降0.15％,其中,耕地的生态系统服务供给减少幅度最大,达338亿元.(2)2000—2015年生态系统服务供给的年际变化不太显著,但需求呈现阶段性增长,且两者都存在显著的空间异质性.高供给主要分布在长江中下游的湖泊湿地、京杭运河沿线及长江入海口;低供给主要分布在贵州中西部、四川盆地、川西北及川北、长江中下游平原及河流入海口附近.高需求主要分布在长三角、江汉平原、长株潭地区、鄱阳湖平原、成都平原,空间上具有明显"核心—边缘"的特点.低需求主要分布在各县市的建成区,空间上呈离散点状.(3)时间变化上,生态系统服务供需平衡格局总体变化不大,但也存在个别年份的明显变动.空间分布上,生态服务供需平衡格局主要以较高盈余区、一般盈余区、供需平衡区和一般赤字区这四种类型区为主.(4)15年间生态服务供需平衡关系始终存在显著的空间正相关,空间集聚显著,且集聚变化具有阶段性.2000—2010年莫兰指数逐年增加,空间集聚愈加显著;2010年之后莫兰指数大幅减小,空间集聚减弱.LISA聚类占比反映出生态服务供需平衡格局具有明显的空间不平衡性.因此,从生态赤字区、平衡区和盈余区三方面提出了相应的发展建议,为长江经济带的生态补偿与生态建设提供参考.

地表蒸散发量是影响湿地水热平衡的主要因素,也是水分损失的主要途径,对湿地生态需水量的合理确定和水资源的有效管理具有重要意义.借助遥感和GIS技术,利用2002、2010、2016年34景Landsat影像,基于时序NDVI数据对湿地下垫面物候特征的定量表征,准确获取了扎龙湿地保护区3个时期土地利用/覆被的动态变化信息.选用物理基础较好且应用广泛的SEBAL模型,估算了湿地的瞬时蒸散发量,并结合站点气象数据,实现了湿地蒸散发量在时间尺度上的扩展,分别得到日、月、年尺度的湿地蒸散发量,深入探究了扎龙湿地蒸散发的时空分布特征;最后从湿地湖泡需水量、植物需水量及生物栖息地需水量3个方面,定量估算出扎龙湿地3个时期的现状生态需水量.研究发现:扎龙湿地的土地覆被类型主要以芦苇沼泽、草地和耕地为主,其中芦苇沼泽分布占绝对优势,且2002-2016年持续增加了205.82 km2;草地、耕地呈持续减少态势,分别减少了119.35 km2和95.96km2,表明2002-2016年扎龙湿地生态系统呈恢复态势;湿地保护区蒸散发量年内均大致呈单峰型分布,符合夏季＞春季＞秋季＞冬季的规律,在年际上呈现明显的递增趋势,年蒸散发量由2002年的518.87mm增加到2016年的625.98mm,增加了20.64％.为满足湿地内的生态消耗,总体上2002-2016年湿地的生态需水量也相应的增加,保护区适宜生态需水量的变动范围为5.40亿-7.08亿m3,可以维持湿地湖泊、植被、动植物栖息地的健康态势.维持核心区健康状态的最小生态需水量变化范围为2.71亿-3.32亿m3.随着遥感数据时空分辨率的提高,基于蒸散发量反演的湿地生态需水量估算将更加实用和准确,为湿地保护区制定科学合理的补水方案提供有效的技术支撑.

营口沿海产业基地是"兴辽计划"和振兴东北的重要支点,其经济发展与海岸带变迁的耦合机制亟需海岸带土地利用和景观格局的变化足迹,以便深入理解海岸城市与经济发展协同演进过程.以面向对象的分类器为主辅以人工解译,提取营口海岸带1984—2018年间30m土地利用信息,采用土地转移矩阵和景观格局指数分析土地利用和景观格局变化趋势,通过主成分分析法探讨诱发变化的关键驱动因素.结果表明:(1)土地利用类型1984—1992年以耕地和盐田变化为主发展到1993—2006年建设用地激增的趋势,具有从农耕为主到城市化的鲜明时代特征;(2)土地利用类型间的逐年转化程度各不相同,其中1993—1995年、2006—2007年、2011—2015年耕地和低效盐田向建设用地的转入最为突出;(3)景观格局总体上斑块趋于分散,2004年后破碎化加剧,并呈现以建设用地和耕地为区域基质,其他景观周围分布的模式;(4)人口和经济政策因素在营口市海岸带土地利用方式转变过程中具有明显驱动效应.尤其"以港兴市"、耕地占补平衡、沿海产业基地建设等政策驱动当地土地利用倾向性的变化方向.合理调整土地利用结构,优化景观布局,充分利用沿海地理优势的同时更应着眼于可持续发展,致力经济、社会和生态效益相统一.