土地利用及其格局变化对生态环境的影响

地理国情监测

　　土地利用及其格局变化对大气环境的影响
　　土地利用格局变化是影响大气中COZ、CH、、N:0、CO及光化学烟雾含量的重要因素。Stuive:M.等研究表明,19世纪土地利用变化对全球大气中C02含量增加的影响因子仅次于化石燃料对大气中Cq含量的贡献程度,目前土地利用变化释放的CO:约占其总释放量的21%。据估计6()%的co、5%的502来源于土地利用变化,且其引起的空气污染和酸雨危害严重。Mo(JneyH.A.认为NZO主要来自土壤施肥及生物燃烧等。因城市用地和工业用地的不断扩展,光化学烟雾对环境的负面影响日趋严重,影响了大气质量,并通过分散和吸收太阳辐射改变地表接收的各种辐射,对人类生存环境造成一定影响。
　　地表格局的变化对气候的影响一是地表格局的变化改变了地表反射率并影响大气温度和湿度。ShuklaJ.研究指出人类土地利用变化倾向于增加地表反射率,使更多的能量返回大气,增加上对流层温度,增强大气稳定性,减少对流雨。UhlC.等发现森林向牧场的转变增加了地表反射率和植被盖度,在小范围内增加温度并降低湿度,影响森林再生潜力。二是地表物理性质的时空变化导致大气能量时空分布的差异并影响气候的变化,城市热岛效应是居民地扩展对局地气候影响的典型例证,UhlC.等研究表明热带雨林在水分
　　再循环中占有重要位置,森林开采将大大减少当地降水量并升高气温。张耀存等研究认为经济发展改变了陆地下垫面,并导致区域性气候的变化。Turne:M.G.等、研究景观尺度土地利用变化与气候的关系,Henderson一sellersA.等孰”一利用区域水平模型预测森林开采可能因改变地表反射率而影响全球气温。
　　土地利用及其格局变化对水环境的影响
　　20世纪以来全球工农业迅猛发展且工农业用地格局发生巨大变化,全世界用水量剧增,水资源问题日益严重,60%的亚洲地区、85%的非洲地区缺水,而某些地表水较贫乏和过度开采地区人类已利用不可更新的地下水甚至化石水。农业用地扩张和城市化发展也导致非点源污染为主要途径的世界性水污染,土壤侵蚀是规模最大、危害程度最严重的1种非点源污染,农业为全美河流污染的首要污染源,化肥、农药的使用均使农田污水灌溉成为非点源污染的重要来源。森林采伐破坏地表植被,引起森林附近流域河流沉积物增加,破坏河底水生生物的生境,城镇地表径流携带N、P、有毒物质和杂物进人河流或湖泊污染地表水和地下水。
　　20世纪以来不断扩张的城市居民区、商业区和工业区等对水分的需求日趋增大;城市化过程中树木植被的减少降低了蒸发量和截流量,增加了河流沉积量,房屋、街道的建设降低了地表渗透和地下水位,增加了地表径流量和下游潜在洪水的威胁。森林砍伐可影响地表粗糙度、反射率和水分能量平衡,在集水区大量种植牧草代替森林能提高集水区水量,不当的草地管理和过度放牧将引起植被减少和土壤板结,使地下水减少,严重影响靠地下水补给的河流水量甚至区域气候。大多学者认为大面积农业灌溉一定程度增加了地表大气中的水分并降低反射率和日温,有利于降雨的形成。
　　土地利用及其格局变化对土壤环境的影响
　　秦明周等研究河南开封城乡结合部pH值、全N、有机质等7个养分因子,运用修改的内梅罗公式评价不同土地利用方式及其变化下的土壤总体质量表明,菜地>水浇地>水田>园地>旱地,且土地利用方式调整不同亦土壤质量变化不同,旱地改为园地、水浇地或水田改为水浇地后土壤质量有所改善,菜地改为园地后土壤质量明显下降。王效举等;研究发现水田、橘园、牧草地、草丛地土壤质量明显改善,草被稀疏的荒草地和裸地土壤质量明显降低,人工针叶林地土壤质量变化不明显。许明详等研究表明地表随机糙度因土地利用方式不同而异,多年生林地随机糙度较小而果园及农耕地则较大。不同利用方式下土壤抗剪力差异显著,其中荒地>刺槐林和柠条林>果园和农地。农耕地、荒地、果园和柠条林土壤团粒稳定性差异不显著,但均与刺槐林地差异显著,土壤团粒稳定性农耕地<荒地和柠条林<果园和刺槐林。
　　不同土地利用方式对土壤水分的影响集中体现在地表植被覆盖差异所造成的土壤水分时空分异,荒坡等植被稀疏地区土壤水分储量因降水及太阳辐射等气候因素影响呈下降趋势,植被覆盖丰富地区则反之。
　　邱扬等研究发现土地利用对土壤水分垂直分布影响最显著,林地与灌木地土壤水分垂直变化表现为降低型,农耕地与休闲地表现为增长型,果园表现为波动型。王军等研究陕西省安塞县大南沟流域典型土地利用结构和类型对土壤水分时空分布的影响结果表明,土壤水分年内季节变化呈3峰3谷形状,林地和间作地对土壤水分有滞后作用,其垂直梯度变化为增长型、降低型和波动型。
　　土地利用通过改变土壤养分环境条件引起土壤养分的加剧或减少,CorrellD.L.等对N、P、C流失分析发现,自然植被及其土壤系统的营养循环能力远高于玉米地,N在林地中的循环远高于耕地,P也有类似结果。ThomaSA.D.等研究发现持续种植紫花首蓓、传统耕作方式、保护耕作方式和森林4种土地利用方式中,径流带走的有效氮和有效磷分别为o.15kg/hmZ、66.lokg/hm,、lo.7okg/hmZ、o.01kg/hm,和o.oskg瓜mZ、o.lokg/hm,、o.oskg/hm,、o.oZkg/hmZ,土壤侵蚀带走的全N和全P分别为12.7kg/hmZ、148.skg/hm,、38.3kg/hm,、18.6kg/hm,和o.16kg/hmZ、2.55kg/h时、i.o4kg/hmZ、o.24kg/hm,。陈欣等研究发现坡地不同利用方式P素流失差异明显,流失程度依次为竹园>旱地作物和新建果园>幼龄茶园>林地和未开发利用荒草地。李忠佩等研究表明土地利用方式不同土壤有机质含量变化亦不同,水田、菜地、牧草地分别增加2.049/kg、4.019压g和7.329压g,而旱地、杉树林地、荒草地分别减少4.939压g、2.989/kg和3.689/kg。不同地形部位土壤类型分布及利用特点各异,土壤有机质储量明显不同。张兴昌等研究发现植被覆盖有效减少流域土壤侵蚀和全N流失,但增加土壤矿质氮的流失,坡地退耕还林草可显著减少流域土壤N素流失。傅伯杰等研究表明,陕北黄土丘陵区坡耕地一草地一林地与梯田一草地一林地有较好土壤养分保持能力和水土保持效果,是黄土丘陵沟壑区梁赤坡地较好的土地利用类型。WilliamsR.D.与NicksA.D.
　　应用cREAMs模型和wEPP模型研究植被过滤带对营养元素的迁移和土壤侵蚀作用时发现,植被过滤带的宽度、长度、组成植被类型不同,营养元素的截流和土壤侵蚀量也不同,平均可减少56%沉积量和50%随沉积损失的营养物质,是防止河流非点源污染较好的管理措施之一。本文摘自《土地利用及其格局变化的环境生态效应研究进展》更多文献及空间地理信息数据请咨询地理国情监测云平台，电话：010-84896208转898，QQ：863548516。