西伯利亚是全球环境变化的重要敏感性区域,但以往缺乏该区域中高分辨率地表覆盖数据,对其地表覆盖的整体分布与变化缺乏深入的认识。本文利用中国新近研制的2000、2010年两期30 m分辨率地表覆盖数据产品GlobeLand30,对2000-2010年西伯利亚地表覆盖的空间分布格局、变化幅度、区域差异及主要地类的变化原因进行了综合分析。研究发现：①西伯利亚地表覆盖的空间分布现状具有明显的地带性特征。②10年间,西伯利亚地区地表覆盖整体变化幅度较大,其中林地及草地呈显著缩减、湿地呈较大幅度增加、耕地呈微弱减少、人造地表呈增加态势。③10年间,西伯利亚地表覆盖变化具有显著的区域差异性。变化最显著的为西西伯利亚地区,其中以湿地增加最明显,主要分布于鄂毕河—叶尼塞河流域,林地、草地及耕地减少集中于西伯利亚西南部。④人类活动和气候变暖是引发西伯利亚地表覆盖变化的主要原因。大规模林地砍伐导致林地减少;冰冻层消融,林地、草地和水体向湿地的转化是湿地增加的主要原因;耕地的人为废弃和撂荒导致耕地面积有所减少。

以农牧交错区的阿鲁科尔沁旗为例,选取7个典型村,运用参与式农村评估(PRA)、GIS与遥感技术相结合的方法,探讨农牧交错区农村居民点土地利用形态特征及其与农牧户生计的关系。结果表明：①半农半牧型农村居民点由纯牧型农村居民点演变而来。人口增加导致人地矛盾突出和草原开垦耕种,农牧户生计策略转为畜牧业和种植业结合,农村居民点向半农半牧型转变;②半农半牧型农村居民点内部用地类型逐渐多样化。从改革开放前居民点内部以农村宅基地占主导,到改革开放后居民点内部公共设施用地、商服用地、工矿仓储用地迅速扩大;③由于农牧户生计活动的多样化和非农化,农村宅基地内部不但包括居住用地(住房),还包括生产性用地和生产辅助性用地（如牲畜的棚圈、菜园和粮草仓库等）。研究认为,半农半牧型农村居民点人均居民点用地和户均宅基地都远大于国家规定的用地标准,是与半农半牧的生产方式和生计需求紧密相关的。

沿海淤泥质滩涂是中国重要的耕地后备资源之一,滩涂围垦新增的大量耕地资源的生产潜力能反映滩涂土壤粮食安全保障能力大小。本文以江苏省如东县滩涂围垦区为例,在现有的光温水气候生产潜力模型的基础上,引进基础地力贡献率和盐分限制因子作为土壤有效性系数,构建沿海地区土地生产潜力模型,并通过水稻和小麦产量对模型结果进行初步验证。研究表明：该模型具有一定可行性。滩涂围垦区水稻产量土壤基础地力贡献率为55%~59%;小麦基础地力贡献率为50%~80%。未脱盐的1982年滩涂围垦区水稻和小麦产量受到盐分阻碍的系数分别为0.73和1.00。2007年垦区由于盐分太高不能种植水稻,小麦产量受到盐分阻碍系数为0.35。未脱盐的1982年滩涂垦区土壤基础地力修正后的水稻和小麦土地生产潜力分别为12235.84和6502.23 kg/hm²;土壤盐分修正后的土地生产潜力分别为15677.42和10329.39 kg/hm²;土壤基础地力和盐分共同修正后的土地水稻和小麦生产潜力分别为8934.97和6502.23 kg/hm²。与实地调查的水稻产量(9750 kg/hm²)和小麦生产潜力(6000 kg/hm²)相比,目前土地生产力远小于盐分限制下的土地生产潜力,与基础地力和盐分双重限制下的土地生产潜力接近,改善土壤施肥技术可以进一步提高土地生产力。

青藏高原是全球气候变化研究关注的热点地区,也是中国生态保护的重点区域,其土地覆被变化研究对优化土地利用结构、改善土地覆被状况和生态环境具有重要意义。线性光谱分离技术是利用遥感手段监测土地覆被变化的有效方法。本文选取西藏乃东县为研究区,利用1988、2000和2010年三期Landsat TM、ETM遥感影像,采用线性光谱分离技术,定量提取了研究区三期影像中单个像元的植被、裸土、裸岩覆被率比例,同时将植被分量与NDVI结果进行对比分析。结果表明：①研究区山峦重叠,沟谷纵横,地表破碎,混合像元比例高,线性光谱分离技术可以很好地处理复杂地物的土地覆被变化;②1988-2010年间,研究区裸土面积下降幅度较大,植被覆盖率及裸岩覆盖率有所上升,说明本区植被得到一定的恢复,但同时石漠化也在进一步加剧;③通过对线性光谱分离的植被分量与NDVI结果比较,发现线性光谱分离技术对青藏高原土地覆被识别具有较好的适用性。

在3S技术支持下,结合景观格局定量分析方法,基于30 m分辨率的土地利用/覆被数据,对中国退牧还草工程区2000-2010年土地利用/覆被时空分布特征进行研究。通过利用土地利用转移矩阵和动态度来判定土地利用变化的速度和区域差异,并在斑块类型和景观水平上分析研究区景观格局特征,探讨土地利用格局变化的生态效应。结果表明：①近10年来,研究区土地利用/覆被类型以草地和其他类用地为主,整体内部结构稳定少动。草地变化面积仅占2000年草地总面积的0.37%;林地、湿地、耕地和人工表面的面积均有所增加;其他类用地面积有所减少。②全区土地综合动态度均小于0.1%,土地利用/覆被变幅较小,除人工表面较活跃外,其他各类型变化相对缓慢,且各省土地利用区域差异较小。③研究区内景观基质未发生改变,区域景观破碎度递减,景观多样性水平上升,景观聚集度和连续性微弱下降,景观整体保持较完整态势。退牧还草工程的实施使土地利用/覆被结构和景观格局均得以优化。

卫星遥感是耕地资源调查的一种重要技术手段,利用遥感时间序列数据进行耕地提取具有很强的实践意义。光学遥感成像过程易受光照和大气条件影响,在云雨多发地区所能获取的可用数据十分有限;合成孔径雷达(SAR)能够全天时、全天气进行对地观测,但受斑点噪声影响,少见利用其构建时间序列进行信息提取的研究。本文研究了SAR影像时间序列在耕地提取中的适用性,利用江苏省徐州市2009年12月-2010年12月共11景ENVISAT ASAR 影像构建时间序列,目视选取30个5像元×5像元大小的耕地样区,分别统计样区内(相邻位置)与样区间(不同位置)耕地时域后向散射特征的一致性(变异系数);然后利用欧氏距离法、相关系数法以及动态时间弯曲法(DTW)进行研究区的耕地提取。结果显示：相邻位置耕地像元后向散射特性较为一致,平均变异系数为9.96%;不同位置耕地像元后向散射特性一致性也较好,平均变异系数为15.27%。在所选的3种方法中,相关系数法耕地提取精度最高,正确率与完整率分别为86.25%与80.70%;欧氏距离法精度次之,正确率与完整率分别为76.40%与71.93%;DTW效果较差,正确率和完整率分别为62.15%和77.78%。SAR影像时间序列作为一种新的数据组织形式,可用于耕地的有效提取。

快速城镇化地区面临建设用地扩张和耕地资源保护的矛盾,农村土地流转已成为农业规模化、产业化和集约化发展、解决当前快速城镇化地区用地矛盾的重要举措。但由于土地权属不清、土地功能发生转变、流转各方利益冲突与保障措施等问题未能得到有效解决,土地流转推进受到阻碍。本文运用产权理论,以快速城镇化地区湖北省潜江市熊口镇为研究对象,通过访谈、问卷调查等方式研究不同土地流转模式中土地性质、运作机制、产权关系、流转收益变化等,并运用主成分分析法对问卷进行统计分析,定量评价土地流转各方满意度及满意要素需求。研究表明:熊口镇现存的4 种土地流转模式中,“农户+政府+企业”模式由于流转规模大、推进速度快、各方收益得到保障等而成为比较容易接受的流转模式;满意度评价中,涉及农户流转满意要素重要性远远高于政府与企业的满意要素,但其满意度均比较低;在总共15 个要素中,农户对土地流转的整体评价、企业对土地流转中风险控制、土地流转对地方经济带动等因素获得满意度最高。最后对推进农村土地流转制度建设提出了建议。

本文利用长时间序列数据,对中、美、巴、印四国过去300 年耕地时空变化特征及驱动因素进行了比较分析。结果表明:①四国耕地总量在过去300 年均呈持续增长态势。中国和印度土地垦殖历史悠久,其中,中国在1700-1980s 耕地面积增加了68.21×10⁴ km²,印度在1700-2000 年增加了131.28×10⁴ km²,为中国的1.92 倍;美国和巴西虽然农业起步较晚,但发展迅猛,其中,美国在1700-1950 年的250 年间耕地面积增长了190.87×10⁴ km²,分别是中国、印度增量的2.80 倍和1.46 倍;巴西在1700-2000 年增加了64.57×10⁴ km²,其中近百年的增量为62.82×10⁴ km²,超过了同期其他三国的增加量。②从空间格局变化特征看,近300 年来,中国和印度均是在已有耕地分布格局的基础上向高原及山地丘陵地区扩展;而美国在“西进运动”的影响下,耕地大规模向中西部拓殖;巴西随着向北西部开发的推进,北部、西部地区的耕地急剧增加。③过去300 年推动四国土地垦殖发展最直接的驱动因素是国家政策,但就根本驱动因素而言,中国和印度是人口,而美国和巴西则是国家财政;在农技发展取向方面,中国和印度选择了精耕细作以提高土地生产率;而美国和巴西则选择了机械化以提高劳动生产率。

土地利用/覆盖变化(LUCC)是全球变化研究的热点问题之一。本文采用人机交互方法基于2005 年基准年的Landsat TM/ETM遥感影像修正欧空局GlobalCover 2005 年土地利用数据,进而采用逆时相目视解译法从1980年基准年的Landsat MSS/TM遥感影像数据提取1980-2005 年土地利用/覆盖变化信息,分析其变化的时空格局及驱动因素。结果表明:1980-2005年的25年间,巴西土地利用/覆盖变化面积达79.43万km²,占土地总面积的9.33%。其中,单纯耕地像元面积增加了20.18 万km²;耕地/自然植被镶嵌混合像元区面积增加了10.70 万km²;林地面积减少了53.12 万km²;灌丛与草地净增加21.10 万km²;水体面积增加0.46 万km²;城乡建设用地面积增加7573.87 km²。由此导致热带和亚热带湿润阔叶林生态地理区、热带和亚热带干旱阔叶林生态地理区、热带及亚热带草原生态地理区、草原和沼泽湿地生态地理区、沙漠和旱生植物生态地理区以及红树林生态地理区内分别呈现不同的土地利用/覆盖变化特征。近25 年间,地形地貌、气候、植被等自然地理条件深刻影响着土地利用的宏观格局,而土地利用政策调控、经济及对外贸易发展、人口增加及空间迁移、道路修建等是导致巴西土地利用变化的主要原因。

格点化区域历史土地利用数据是进行历史土地利用/土地覆被变化环境效应模拟的基础。本文基于苏皖地区耕地垦殖倾向,分别采用清代中期苏皖地区省域及县域耕地数据进行网格化降尺度处理,分配至10 km×10 km的网格中,并将两种分配结果进行对比评估来定量探讨数据的空间范围大小对格点化数据的精度影响。得到以下结果:①用苏皖省域耕地数据和县域耕地数据模拟的网格化结果之间存在差异,平均差异率为16.61%。相对差异率较小(-10%~10%)的网格有24.55%,较大(>70%或<-70%)的网格有13.3%,主要存在于洪泽湖流域及苏北北部沿江平原(黄河改道前入海口处)。②苏皖地区清代中期耕地的空间分布具有一定的地域差异。耕地垦殖率较高的地区主要集中于苏南平原地区的太仓市和昆山市北部,苏皖西北部的砀山县、丰县和沛县,垦殖率均在80%以上;而苏北北部旧黄河入海口、洪泽湖流域、太湖流域及安徽南部山区丘陵地区垦殖率较低,多在10%左右。③1735 年耕地主要分布于海拔高度≤100 m,坡度≤2°的地区。到1980s 时,不同坡度下的垦殖率有较大增加。

针对中国国家尺度层面耕地历史数据集的缺乏,提出了分区建模的方案.首先,将中国定性划分为四大区域,即传统农区、东北地区、西北地区、青藏地区;在此基础上,分别量化地形、人口要素与耕地分布之间的关系,构建空间格网化模型.利用该方案,重建了中国1913、1933、1950、1970、1990 和2000 年6 个时间断面空间分辨率为10 km的格网化耕地数据.对比1990 年的重建结果与遥感解译结果,发现无论是县域尺度,还是栅格尺度,数据集的准确性都较高.对重建的耕地数据集进行分析发现,近百年来中国的耕地面积出现先增后减的趋势,拐点大体在20 世纪后期,不仅是耕地总量的先增后减,而且垦殖强度也是先增后减,但区域之间并不一致,其中变化较大的是东北和西北地区.

在全球变化研究中,如何快速、准确获取土地覆被信息对该项研究有着至关重要的作用.随着遥感科学的不断发展和应用领域的深入,研究者可以利用遥感影像进行土地覆被分类研究,并且具有准确、快速、自动化等优点.本文利用MODIS数据具有的多光谱、多时相特点,以京津冀地区为例,选取2013 年全年16-day 的MOD13Q1/EVI时间序列数据、2013 年5 月份一期的MOD09Q1(1、2 波段)和MOD09A1(3-7 波段)产品,并运用时间序列谐波分析法对全年MOD13Q1/EVI 时间序列数据进行去云、去噪的平滑重建处理,使其数据更能反映物候周期性变化规律.选择谐波分析后的全年MOD13Q1/EVI 时间序列数据、MODIS数据的1-7 波段地表反射率和NDWI(归一化差异水体指数)、MNDWI(改进归一化差异水体指数)和NDSI(土壤亮度指数),构建了3 种特征变量组合方案的CART决策树,分别进行京津冀地区的土地覆被分类研究.结果表明:方案一(全年EVI 的23 个时相)、方案二(方案一+MOD09 的1-7 波段地表反射率)和方案三(方案二+MNDWI+NDSI+NDWI)的总体分类精度分别达到86.70%、89.98%、91.34%,Kappa系数分别为84.94%、88.66%、90.20%.研究表明,仅利用MODIS遥感影像自身多种分类特征和决策树方法对宏观土地覆被分类就可达到较高精度,显示了本文分类方法在实践中的可行性及MODIS数据在区域尺度土地覆被分类研究方面的优势与潜力.

耕地流转有利于缓解耕地撂荒和闲置问题,促进土地规模化经营,但已有山区的研究侧重耕地转出,且未深入分析农户耕地转入的特征.本文运用重庆市“两翼”地区12 个典型村的1015 份农户调查问卷,从地块尺度详细分析了农户耕地转入的特征,并通过Tobit 模型,定量分析了农户转入耕地面积的影响因素.结果表明:①农户多无偿转入耕地,但仍主要转入质量好、坡度小、离家近的地块;因受地形影响,转入地块又多为旱地,且难灌溉、面积小,并存在“去粮化”和粗放化经营.②农户特征方面,转入耕地的农户多为普通农户,经营耕地规模小、效益低,且地块细碎化程度高.③影响因素方面,农业劳动力比例、农业收入、农具数量和耕作面积对农户转入耕地面积有显著正向影响,而户主年龄、地块平均面积和地区哑变量则武隆县有显著负向影响.

近年来, 耕地多功能管理引起了国内外的广泛关注。针对耕地需求无序竞争、耕地边际化与耕地生态系统退化三大现实问题, 建立了以土地单功能利用为症结的综合分析框架, 认为中国耕地保护须向耕地多功能管理转型。然而, 目前尚缺乏耕地多功能的内涵解释框架。本文通过梳理耕地多功能的相关研究, 从实证与规范、供给与需求及其相互关系角度, 建立了耕地多功能内涵的综合解释框架。最后, 本文提出耕地保护转型可同时注重构建以主体功能差异化为前提的耕地多功能空间融合模式、拓展耕地价值的提升途径并建立耕地多功能统筹利用保障机制。

此次研究以中国东部地区87 个城市的建设用地为研究对象, 分析2000-2008 年城市建设用地变化的规律及变化的原因, 并对城市建设用地开展利用效益分类与判定研究。在研究的过程中, 主要应用了聚类分析法和判别分析法, 并利用ArcGIS 9.2, 将建设用地变化情况及影响因子空间化。研究结果表明:①城市建设用地总量增长非常大, 增长速度非常快;②城市建设用地的增长速度呈降低的趋势, 不同阶段差异明显;③城市建设用地变化在省域和区域经济圈内差异明显;④城市建设用地与国内生产总值和固定资产投资的相关性最高, 经济投入的增加与人口的增长推动了东部地区城市建设用地的变化;⑤将城市建设用地利用效益分为5 类, 并且第3 类城市的总数为488 个, 占到样本总体的62.32%, 地均建设用地第二产值对聚类结果的影响最大;⑥对5 类城市建设用地效益进行了判别, 确定了各类别的判别式, 并达到检验的要求。

基于GIS 与RS技术, 以贵州省喀斯特山区坡度大于25°的区域为研究对象, 利用1960 年1:50000 地形图、1990 年Landsat TM遥感影像以及2010 年的环境减灾卫星(HJ-1A/1B)影像, 解译获取1960、1990、2010 年3 个时间点的土地利用数据, 并结合贵州省水文地质图、坡度图进行陡坡土地利用变化分析。结果表明:①1960-1990 年的30 年间, 有林地、灌木林、水体呈减少趋势, 其中灌木林减少的最多, 其次是有林地;而草地、建设用地、裸岩和耕地呈持续增长趋势, 其中草地增加的最多, 其次是耕地。②1990-2010 年的20 年间, 灌木林、裸岩、耕地呈减少趋势, 其中耕地减少的最多;而有林地、疏林地、草地、水体呈增长趋势, 其中疏林地增加的最多。③随坡度增加覆盖比例呈降低趋势的土地利用类型为有林地、疏林地、水体、建设用地和耕地;随坡度增加覆盖比例呈增加趋势的土地利用为灌木林、草地和裸岩。

土地利用变化对土地生产力的影响是土地利用/覆被变化(LUCC)效应研究的重要内容之一。本文基于对土地利用变化和土地生产力概念的辨析, 着重从土地利用变化对土地生产潜力、粮食生产能力和土壤质量3 个方面的影响, 总结梳理了当前的主要研究内容和方法, 探讨了研究的影响尺度特征。最后指出今后的研究应加强土地利用结构、方式和强度变化对小尺度范围内耕地生产力的影响, 强化不同尺度的综合以及空间分析和动态评估方法的应用。

半城市化地区是在快速城市化进程中产生的一种过渡地域类型, 其土地利用特征表现为土地利用竞争和矛盾剧烈, 土地利用变化迅速的特征。土地利用/覆被的变化改变生态系统的结构与功能, 是对生态系统服务产生胁迫的主要驱动力之一。本文以厦门市集美半城市化地区为例, 分析半城市化地区生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应, 基于对2007 年中国陆地生态系统服务价值当量修正的方法, 对半城市化地区生态系统服务价值(ESV)变化作出评估, 并通过土地系统和生态系统二者的耦合变化关系探讨生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应过程。结果表明:①近20 年来, 集美半城市化地区生态系统服务价值总量随着土地利用强度增加呈现波动性变化, 总体上呈现负相关关系。②调节服务和文化服务是最主要的生态系统服务类型;土地利用强度与调节服务和支持服务呈现显著的负相关关系。③随着半城市化地区的快速城市化发展, 土地利用类型急剧转化, 城市建设用地大量增加, 预计集美半城市化地区未来ESV将继续降低, 可采取生态综合整治措施减缓ESV降低趋势。

本文以土地类型生态属性为依据, 以黄土高原正宁县为案例区, 开展土地生态适宜性与生态系统耦合关系研究。研究结果表明, 土地类型与生态系统间有良好耦合关系, 是进行土地生态评价, 构建区域合理生态系统结构的主要依据。文章最后以构建正宁县土地合理生态系统结构与发挥生态综合功能为目标, 提出了该县生态建设战略和对策措施, 对指导黄土高原地区生态建设具有普遍意义。

利用卫星遥感技术对生态调水及湿地恢复进行实时动态监测, 不仅可以及时掌握宏观地表的快速变化, 还可以为长期的区域生态效应评价提供支持。基于国产自主环境一号小卫星遥感数据, 对2010 年黄河三角洲生态调水暨刁口河流路恢复过水试验进行动态监测和初步评价。研究表明, 刁口河流路恢复过水后, 原废弃河道过流条件得到提高, 部分被开发利用的河滩地得到恢复, 水文条件好转, 河流水面面积总体上增加了526 hm², 有利于河道生态条件的改善。通过对湿地引水修复, 自然保护区试验区块共有437 hm²的退化湿地得到了较大程度的改善。同时, 湿地景观多样性提高, 对维持区域景观多样性、改善鸟类栖息地质量具有重要意义。研究结果表明, 国产环境一号卫星遥感数据能提供丰富的地面信息, 其数据具有较高的时间分辨率, 可以作为中国湿地调查和监测的重要数据源。考虑到大尺度调水和湿地恢复对区域生态环境的影响是一个长期的过程, 今后应进一步挖掘环境一号卫星现有波段的光谱信息, 对湿地恢复进行长期跟踪监测, 为湿地恢复生态效应综合评估提供技术支撑。