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基于土地利用变化的陕北地区生境质量时空演变及其驱动因素

周德志 关颖慧 张冰彬 陈容 王秀茹

周德志, 关颖慧, 张冰彬, 陈容, 王秀茹. 基于土地利用变化的陕北地区生境质量时空演变及其驱动因素[J]. 北京林业大学学报. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210437
引用本文: 周德志, 关颖慧, 张冰彬, 陈容, 王秀茹. 基于土地利用变化的陕北地区生境质量时空演变及其驱动因素[J]. 北京林业大学学报. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210437
Zhou Dezhi, Guan Yinghui, Zhang Bingbin, Chen Rong, Wang Xiuru. Spatial-temporal evolution of habitat quality in northern Shaanxi Province of northwestern China based on land use change and its driving factors[J]. Journal of Beijing Forestry University. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210437
Citation: Zhou Dezhi, Guan Yinghui, Zhang Bingbin, Chen Rong, Wang Xiuru. Spatial-temporal evolution of habitat quality in northern Shaanxi Province of northwestern China based on land use change and its driving factors[J]. Journal of Beijing Forestry University. doi: 10.12171/j.1000-1522.20210437

基于土地利用变化的陕北地区生境质量时空演变及其驱动因素

doi: 10.12171/j.1000-1522.20210437
基金项目: 宁夏回族自治区重点研发计划(2021BEG02005)
详细信息
    作者简介:

    周德志。主要研究方向:水土保持工程。Email:953684693@qq.com 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学水土保持学院

    责任作者:

    关颖慧,博士,副教授。主要研究方向:气候变化与植被恢复。Email:gyhdem@bjfu.edu.cn 地址:同上

  • 中图分类号: F301.2

Spatial-temporal evolution of habitat quality in northern Shaanxi Province of northwestern China based on land use change and its driving factors

  • 摘要:   目的  揭示陕北地区生境质量时空变化特征及其驱动因素可为陕北地区生态建设提供科学指引。  方法  以1990、2000、2010和2020年4期土地利用数据为基础,基于InVEST模型评估1990—2020年生境质量的时空变化特征,并通过地理探测器单因子探测和交互探测分析其影响因素。  结果  (1)研究期间陕北地区土地利用结构发生了显著变化,耕地和未利用地面积分别减少3.83%和1.91%,草地、林地和建设用地分别增加3.02%、1.61%和1.10%;土地利用类型的转移呈现出明显的阶段性特征,1990—2000年和2000年以后分别以未利用地转变为草地以及耕地转变成草地和林地为主要特征。(2)1990—2020年,陕北地区生境质量指数平均值由0.636变为0.651,总体呈上升趋势;生境质量空间上呈“南部高,西北低”的分布格局,生境质量高值区主要分布在南部林地和草地区,低值区主要分布在西北部毛乌素沙地;生境质量等级上升的区域主要分布在研究区中部及西北部大部分区域。(3)土地利用是影响生境质量时空分布的第一因素,对生境质量空间分异的解释程度为0.433,在交互作用探测中,任意两种影响因素的交互作用大于单个因素的单独作用,自然因素与人文因素共同主导生境质量的时空变化。  结论  陕北地区生境质量时空变化与土地利用类型的分布密切相关,优化土地利用结构、减小人类活动的影响对提高陕北地区生境质量有重要意义。

     

  • 图  1  研究区位置图

    底图审图号为GS(2019)1822。下同。Base drawing review No. is GS(2019)1822. The same below.

    Figure  1.  Location of study area

    图  2  1990—2020陕北地区主要土地类型转移空间分布

    Figure  2.  Main spatial distribution of land transfer in northern Shaanxi Province from 1990 to 2020

    图  3  1990—2020年陕北地区生境质量指数空间分布

    Figure  3.  Spatial distribution of habitat quality index in northern Shaanxi Province from 1990 to 2020

    图  4  1990—2020年陕北地区主要生境质量等级变化

    Figure  4.  Habitat quality grade changes in northern Shaanxi Province from 1990 to 2020

    图  5  各个影响因素交互探测解释力

    *表示两两因子为双因子增强,**表示非线性增强。* means that the interaction between the two factors is a two-factor enhancement,and ** means a non-linear enhancement.

    Figure  5.  Interactive detection explanatory power of various environmental factors

    表  1  威胁因子属性

    Table  1.   Threating factor attributes

    威胁因子
    Threating factor
    最大影响距离
    Max. influencing distance
    权重
    Weight
    空间衰退类型
    Spatial decay type
    耕地 Cultivated land 3.0 0.6 线性 Linear
    城镇用地 Urban land 7.0 1.0 指数 Exponential
    农村居民点 Rural residential land 6.0 0.8 指数 Exponential
    其他建设用地 Other construction land 4.0 0.7 指数 Exponential
    未利用地 Unused land 1.5 0.4 线性 Linear
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    表  2  不同土地利用类型对威胁因子的敏感度

    Table  2.   Sensitivity of the land use types to threating factors

    土地利用类型
    Land use type
    生境适宜度
    Habitat suitability
    威胁因子 Threating factor
    耕地
    Cultivated land
    城镇用地
    Urban land
    农村居民点
    Rural residential land
    其他建设用地
    Other construction land
    未利用地
    Unused land
    耕地
    Cultivated land
    0.45 0.30 0.45 0.35 0.30 0.35
    有林地
    Woodland
    1.00 0.70 0.85 0.75 0.60 0.50
    灌木林
    Shrub land
    0.90 0.60 0.70 0.60 0.55 0.40
    疏林地
    Sparse woodland
    0.80 0.65 0.65 0.60 0.50 0.65
    其他林地
    Other forest land
    0.70 0.80 0.80 0.80 0.70 0.45
    高覆盖度草地
    High coverage grassland
    0.85 0.60 0.70 0.50 0.30 0.50
    中覆盖度草地
    Moderate coverage grassland
    0.80 0.50 0.65 0.60 0.40 0.60
    低覆盖度草地
    Low coverage grassland
    0.75 0.50 0.70 0.50 0.30 0.70
    水域
    Water area
    0.85 0.70 0.80 0.75 0.55 0.60
    城镇用地
    Urban land
    0 0 0 0 0 0
    农村居民点
    Rural residential land
    0 0 0 0 0 0
    其他建设用地
    Other construction land
    0 0 0 0 0 0
    未利用地
    Unused land
    0.10 0.10 0.15 0.15 0.10 0.10
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    表  3  1990—2020年陕北地区各土地利用类型面积

    Table  3.   Area of land use types in northern Shaanxi Province from 1990 to 2020

    地类
    Land type
    1990 2000 2010 2020
    面积
    Area
    /km2
    比例
    Proportion/%
    面积
    Area
    /km2
    比例
    Proportion/%
    面积
    Area
    /km2
    比例
    Proportion/%
    面积
    Area
    /km2
    比例
    Proportion/%
    耕地
    Cultivated land
    28 189.05 35.27 28 460.54 35.61 25 367.38 31.73 25 129.47 31.44
    林地
    Forest land
    10 883.11 13.61 11 058.44 13.84 12 300.14 15.39 12 164.49 15.22
    草地
    Grassland
    34 007.99 42.55 34 784.81 43.52 36 601.11 45.79 36 420.93 45.57
    水域
    Water area
    695.21 0.87 682.53 0.85 638.75 0.80 701.86 0.88
    建设用地
    Construction land
    261.66 0.33 297.94 0.37 596.02 0.75 1 144.52 1.43
    未利用地
    Unused land
    5 892.81 7.37 4 645.57 5.81 4 426.43 5.54 4 368.56 5.46
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    表  4  1990—2020年陕北地区土地利用变化

    Table  4.   Land use change of northern Shaanxi Province from 2000 to 2020 km2

    时段
    Period
    土地利用类型
    Land use type
    耕地
    Cultivated land
    林地
    Forest land
    草地
    Grassland
    水域
    Water area
    建设用地
    Construction land
    未利用地
    Unused land
    1990—2000 耕地 Cultivated land 28 056.50 36.01 31.13 1.62 28.89 34.90
    林地 Forest land 19.66 10 746.25 114.51 0.00 0.74 1.95
    草地 Grassland 347.46 239.81 33 336.57 3.28 3.90 76.97
    水域 Water area 5.13 0.32 9.93 676.97 0.01 2.85
    建设用地 Construction land 0.04 0.00 0.01 0.00 261.61 0.00
    未利用地 Unused land 31.75 36.05 1 292.66 0.66 2.79 4 528.90
    2000—2010 耕地 Cultivated land 24 256.31 990.39 3 047.65 10.26 143.73 12.20
    林地 Forest land 99.40 10 847.19 78.72 1.62 12.28 19.23
    草地 Grassland 889.08 454.35 33 240.93 14.58 111.21 74.66
    水域 Water area 26.55 2.20 38.01 606.20 7.04 2.53
    建设用地 Construction land 28.36 0.83 5.42 1.03 262.26 0.04
    未利用地 Unused land 67.68 5.18 190.38 5.06 59.50 4 317.77
    2010—2020 耕地 Cultivated land 24 299.51 111.92 717.30 31.45 155.95 51.25
    林地 Forest land 85.99 11 901.41 255.91 3.47 30.11 23.25
    草地 Grassland 572.16 138.25 35 338.42 48.93 355.04 148.31
    水域 Water area 10.14 1.57 11.46 605.15 7.88 2.55
    建设用地 Construction land 55.30 7.34 56.54 5.40 450.46 20.98
    未利用地 Unused land 106.37 4.00 41.30 7.46 145.08 4 122.22
    1990—2020 耕地 Cultivated land 23 524.15 1 049.19 3 267.14 28.38 265.90 54.29
    林地 Forest land 119.05 10 329.38 363.65 3.15 31.72 36.16
    草地 Grassland 1 265.22 738.35 31 488.22 26.47 342.93 146.80
    水域 Water area 25.89 2.32 19.57 635.04 9.51 2.88
    建设用地 Construction land 8.80 0.67 3.70 0.64 247.74 0.11
    未利用地 Unused land 186.36 44.58 1 278.65 8.18 246.72 4 128.32
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    表  5  1990—2020陕北地区各个等级生境质量面积及比例

    Table  5.   Proportion area and proportion of habitat quality grades in northern Shaanxi Province from 1990 to 2020

    生境等级
    Habitat quality grade
    1990 2000 2010 2020
    面积
    Area/km2
    所占比例
    Proportion/%
    面积
    Area/km2
    所占比例
    Proportion/%
    面积
    Area/km2
    所占比例
    Proportion/%
    面积
    Area/km2
    所占比例
    Proportion/%
    低 Low (Ⅰ) 5 811.39 7.27 4 679.75 5.85 4 837.09 6.05 5 459.49 6.83
    较低 Medium low (Ⅱ) 342.92 0.43 263.77 0.33 185.35 0.23 62.50 0.08
    中等 Medium (Ⅲ) 28 189.12 35.27 28 460.46 35.61 25 367.33 31.74 25 128.56 31.44
    较高 Medium high (Ⅳ) 34 225.07 42.82 35 226.03 44.07 37 316.97 46.69 37 257.90 46.61
    高 High (Ⅴ) 11 361.33 14.21 11 299.82 14.14 12 223.09 15.29 12 021.38 15.04
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    表  6  1990—2020年陕北地区生境质量等级面积百分比的转移矩阵

    Table  6.   Transition matrix for area proportion in habitat quality grade of northern Shaanxi Province in 1990−2020 %

    年份
    Year
    生境质量等级
    Habitat quality grade
    2020

    Low
    较低
    Medium low
    中等
    Medium
    较高
    Medium high

    High
    总计
    Total
    1990 低 Low 5.46 0.00 0.23 1.53 0.05 7.27
    较低 Medium low 0.24 0.08 0.02 0.08 0.01 0.43
    中等 Medium 0.40 0.00 29.43 4.71 0.73 35.27
    较高 Medium high 0.64 0.00 1.55 39.90 0.73 42.82
    高 High 0.09 0.00 0.21 0.39 13.52 14.21
    总计 Total 6.83 0.08 31.44 46.61 15.04 100.00
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    表  7  生境质量空间分异的各影响因素q

    Table  7.   q values of influencing factors on spatial differentiation of habitat quality

    因子 FactorX1X2X3X4X5X6X7X8
    q0.1180.0130.1630.0840.0160.4330.0120.029
    注:X1.降水;X2.气温;X3.归一化植被指数;X4.坡度;X5.海拔;X6.土地利用类型;X7.国内生产总值;X8.人口密度。 Notes: X1, precipitation; X2, air temperature; X3, NDVI; X4, slope degree; X5, altitude; X6, land use type; X7, GDP; X8, population density.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-03
  • 修回日期:  2022-01-15
  • 网络出版日期:  2022-06-11

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