国内LUCC的研究进展及展望
小尺度土地利用空间模拟模型研究进展

小尺度土地利用空间模拟模型研究进展作者:董坤张雪梅李伟妙来源:《合作经济与科技》2013年第11期[提要] 土地利用变化是景观生态学重要的研究领域,通过模型模拟土地利用变化趋势是该领域的主要研究内容之一。
CLUE-S模型作为此模型中的一种可以较好地模拟小尺度范围内土地利用变化情景,已经在国内外多个地区的土地利用变化研究中得到广泛应用。
本文论述国内外学者对CLUE-S模型的应用情况,在此基础上详细分析CLUE-S模型的组成,并对该模型发展方向进行展望。
关键词:CLUE-S模型;土地利用/土地覆被变化;组成基金项目:河北师范大学汇华学院科学研究课题(课题编号:20120408)中图分类号:F301 文献标识码:A收录日期:2013年3月27日一、前言土地利用/土地覆被变化(LUCC)是当前研究全球变化的重要内容,而区域土地利用变化模拟和分析成为LUCC研究的核心内容之一。
区域土地利用变化是一个极其复杂的地理过程,建立土地利用变化模型是深入了解区域土地利用变化成因、过程,预测未来发展变化趋势的重要手段,也是LUCC及全球研究的重要方法。
在过去的20年里,不同学者针对LUCC开展了大量的研究。
近10年来,LUCC空间模型更是得到了飞速的发展。
这类模型借助于计算机技术、RS和GIS技术探索研究一定时空尺度LUCC的空间显性分布和格局特征,并分析研究自然、人类等驱动因子对LUCC影响的空间差异性。
CLUE-S模型是目前这类空间模型中较为成熟的一种。
二、CLUE–S模型应用进展CLUE-S模型是荷兰瓦赫宁根大学一个由P.H.Verburg等科学家组成的―土地利用变化和影响‖研究小组在较早的CLUE模型的基础上开发的一种模型。
通过多个案例的实证研究,该小组于2002年7月开始向全世界的同行推荐CLUE-S模型。
CLUE-S模型推出以来,国内外的许多学者利用此模型分别针对世界不同地区的土地利用情况做了大量的研究工作。
LUCC的研究方法主要指标及其应用

空间数据库技术
定义:空间数 据库技术是用 于存储和管理 空间数据的数
据库系统。
应用领域:广 泛应用于地理 信息系统、遥 感、全球定位 系统等领域。
技术特点:支 持空间数据的 存储、检索、 分析和可视化 等功能,能够 处理复杂地理
空间数据。
在LUCC研究方 法中的应用: 用于存储和管 理土地利用变 化数据,支持 LUCC研究的数 据分析和模型
LUCC研究的应用 还包括土地退化 评估,通过对土 地退化原因和过 程的研究,提出 相应的防治措施 和政策建议。
LUCC研究的应用 还可以应用于土 地生态修复,通 过研究土地生态 系统的结构和功 能,提出生态修 复方案和措施。
LUCC研究的应用 还可以为土地利 用规划和政策制 定提供科学依据, 通过对土地利用 变化的研究,预 测未来土地利用 趋势和影响,为 规划和政策制定 提供参考。
土地利用类型变化: 分析不同时期土地 利用类型的数量和 空间分布变化
土地覆盖变化:监 测土地覆盖物(如 植被、水体等)的 变化情况
土地利用强度变化: 评估土地利用的集 约程度和开发程度 的变化
土地利用变化驱动 力:分析影响土地 利用变化的主要因 素和机制
LUCC研究的应用
土地资源管理
LUCC研究的应用 之一是土地资源 管理,通过对土 地利用变化的研 究,为土地资源 规划、管理和保 护提供科学依据。
模拟。
空间分析方法
空间数据预处理:对遥感数 据进行校正、分类和格式转 换等处理
空间数据获取:通过遥感技 术获取土地利用变化数据
空间分析方法:包括空间叠 置分析、缓冲区分析、网络
分析等
空间分析应用:用于研究土 地利用变化的时空特征、驱
动因素和影响等
NanoLuc的发展及其在药物研发中的应用

NanoLuc的发展及其在药物研发中的应用
张志恒;刘建喜
【期刊名称】《中国医药生物技术》
【年(卷),期】2022(17)3
【摘要】生物发光是生物产生光的一种自然现象。
当小分子萤光素被萤光素酶催
化氧化,形成发光激发态时,就会出现生物发光的现象。
不同的萤光素-萤光素酶具有不同的发光波长,因此适用于不同的需求。
在过去十年左右的时间里,蛋白质工程、
合成化学和物理学取得了巨大的进步,使得萤光素和萤光素酶的应用得到不断拓展。
生物发光反应现在广泛用于基因分析、蛋白质-蛋白质相互作用的检测、药物发现
中的高通量筛选(HTS)、卫生控制、生态环境污染分析和小型哺乳动物的活体成像等。
【总页数】7页(P261-267)
【作者】张志恒;刘建喜
【作者单位】南通大学特种医学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】G63
【相关文献】
1.药物代谢动力学在药物研发中的意义及应用
2.药物重新定位在新抗癌药物研发中的应用进展
3.通过五味子中活性产物的合成与结构改造研发出双环醇和联苯双酯
创新药物的开拓者——记2007年度中国药学发展奖天士力创新药物奖特别贡献
奖获得者张纯贞研究员4.有机合成在药物研发中的发展和应用5.靶点介导的药物处置模型在单克隆抗体药物研发中应用的探讨
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基于文献计量学的流域土地利用研究热点与趋势

生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第18卷第2期2023年4月V ol.18,No.2Apr.2023㊀㊀基金项目:国家重点研发计划项目(2021YFC3200105);黄河流域生态保护和高质量发展联合研究(第一期)项目(2022-YRUC -01-0101);国家自然科学基金资助项目(41977364)㊀㊀第一作者:谢慧钰(1998 ),女,硕士研究生,研究方向为流域水生态完整性评估与诊断,E -mail:*******************㊀㊀*通信作者(Corresponding author ),E -mail:**************DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20220920003谢慧钰,贾世琪,王业耀,等.基于文献计量学的流域土地利用研究热点与趋势[J].生态毒理学报,2023,18(2):506-518Xie H Y ,Jia S Q,Wang Y Y ,et al.Status and trends of land use in watershed based on bibliometrics analysis [J].Asian Journal of Ecotoxicology,2023,18(2):506-518(in Chinese)基于文献计量学的流域土地利用研究热点与趋势谢慧钰1,2,贾世琪2,王业耀2,金小伟2,*1.中国环境科学研究院,北京1000122.中国环境监测总站,北京100012收稿日期:2022-09-20㊀㊀录用日期:2022-10-27摘要:流域土地利用作为人类改变水生态系统的重要表现,其变化可预测流域生态系统中栖息地和生物群的退化状态㊂为深入了解流域土地利用领域的研究现状㊁热点和发展趋势,本研究基于Web of Science 核心合集Social Sciences Citation Index (SSCI)数据库和中国知网(CNKI)学术期刊数据库中1990 2022年6049篇英文文献和5019篇中文文献进行文献计量分析㊂结果表明,流域土地利用研究领域发文量逐年增长,尤其是中国科学院大学,发文量明显高于其他机构;多国之间存在紧密的学术交流,中国与美国㊁英国等国家或地区已形成较为成熟的合作体系;该研究方向多集中于环境科学与资源利用领域,发文量较多的期刊分别为Sustainability ㊁Landscape and Urban Planning 和Land ,而被引量较高的期刊分别为Landscape and UrbanPlanning ㊁Science 和Nature ;国内外研究主题较为相似,多以 景观格局 生态系统服务 影响效应 等展开;21世纪初,全球对流域土地利用的研究多集中于对其时空尺度的监测和评估方面,自2010年,国内逐渐以流域土地利用对各生态要素及生态系统管理的贡献程度为研究热点但大多集中于定性层面㊂未来应从流域生态系统保护和管理的角度出发,以分析流域土地利用与环境要素间的定量关系㊁作用机制及其与水生态的响应作为重点研究方向㊂关键词:流域土地利用;流域生态系统;文献计量学;可视化分析文章编号:1673-5897(2023)2-506-13㊀㊀中图分类号:X171.5㊀㊀文献标识码:AStatus and Trends of Land Use in Watershed Based on Bibliometrics A-nalysisXie Huiyu 1,2,Jia Shiqi 2,Wang Yeyao 2,Jin Xiaowei 2,*1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China2.China National Environmental Monitoring Centre,Beijing 100012,ChinaReceived 20September 2022㊀㊀accepted 27October 2022Abstract :Land use change in watersheds is an important expression of human interventions in aquatic ecosystems,which can provide predictions of habitat and biota degradation in aquatic ecosystems.To understand the current sta -tus,hotspots and trends of watershed land use research,we applied bibliometric methods and analyzed 6049arti -cles from the Web of Science Core Collection Social Sciences Citation Index (SSCI)database and 5019articles from the China National Knowledge Infrastructure (CNKI)academic journal database.The results show that the第2期谢慧钰等:基于文献计量学的流域土地利用研究热点与趋势507㊀number of research outputs in the field of land use in watersheds has increased between1990and2022,with the number of publications from the University of Chinese Academy of Sciences significantly higher than other institu-tions.In addition,countries communicate with each other frequently,and a more mature system of cooperation has developed between China,the United States,the United Kingdom and other countries or regions.The research di-rection of the department focuses primarily on environmental science and resource use,with the journals Sustain-ability,Landscape and Urban Planning and Land providing the majority contributes,and the journals with the high-est citation were Landscape and Urban Planning,Science and Nature,respectively.Research topics at in domestic and abroad are similar,and mostly based on landscape patterns,ecosystem services and impact effects.At the be-ginning of the21st Century,global research on land use in watersheds mainly focused on monitoring and evalua-ting their spatial and temporal scales,and since2010,domestic research has gradually focused on the contribution of land use in watersheds on various ecological factors and aquatic ecosystem management,but mostly at a qualita-tive level.In the future,mainly from the perspective of aquatic ecosystem management and conservation,the quan-titative relationship and mechanism of action between land use and ecological variables in the watershed,and the response relationship with aquatic ecology will be analyzed as key research direction.Keywords:watershed land use;aquatic ecosystem;bibliometrics;visually analysis㊀㊀流域土地利用是人类与流域生态环境紧密联系的重要纽带,也是人类改变水生态系统的重要表现[1-2]㊂受水资源的不合理利用及城市扩张加剧[3]等影响,流域健康遭到了极大的威胁,出现水质恶化[4-5]㊁生物完整性下降[6]㊁栖息地破坏[7-8]等一系列环境问题㊂20世纪末,国外学者便开始重视人类改变土地的覆盖情况[9],并将其与海岸带非点源污染[10]联系起来;但Turnner等[11]在1995年指出尽管人类意识到土地利用对河流完整性存在影响,但对水陆联合的影响效应仍知之甚少㊂因此,21世纪初,Gergel等[12]通过研究指出河流栖息地的景观格局能直观反映人类影响程度,并可与理化指标和生物变量结合对河流系统进行综合评估;Allan[13]指出流域土地利用变化也能作为流动生态系统中栖息地和生物群退化状态的预测因素㊂目前我国对流域土地利用的研究多集中于以典型流域[14-15]为研究尺度的土地利用变化规律[16-17]及驱动力[18-19]等,并对不同用地类型及变化程度造成的水生态要素改变[20-21]进行讨论㊂研究发现流域土地利用造成的物理生境变化可直接或间接影响流域化学条件,进而改变水生生物的物种及群落组成,是造成水生态系统结构和功能退化的一大因素[22]㊂因此,为实现流域生态可持续发展,开展流域土地利用的研究成为了热点方向㊂当前,国内外鲜有关于流域土地利用研究知识图谱分析,本文借助文献计量方法,依托Citespace6.1.R2和VOSviewer6.1.18这2款软件梳理归纳全球流域土地利用的研究现状,通过发文量分析研究趋势变化,并对研究机构㊁国家和期刊的合作关系进行可视化图谱展示,最后借助关键词共现㊁聚类和突现性分析对该领域的热点㊁知识演化等进行研究,以期方便读者整体把握流域土地利用的科研发展态势,对于土地资源的合理利用,水生态与环境的综合治理等具有重要意义㊂1㊀数据来源与研究方法(Data sources and analysis methods)1.1㊀数据来源以中国知网(CNKI)学术期刊数据库和Web of Science(WOS)核心合集数据库为文献源,检索 流域土地利用 相关研究文章㊂以CNKI数据库为数据源检索国内文献,检索式: 主题=(流域+河流+湖泊+溪流+湿地+水库+水塘)*(土地利用+土地覆被+景观格局) ,检索时间:1990年1月1日 2022年7月31日;来源类别:EI㊁核心期刊㊁CSSCI和CSCD;文献类型为论文和综述论文;人工方式剔除无关及重复文献后获取中文文献数量为5019篇㊂以WOS核心合集中的Social Sciences Citation Index(SSCI)为数据源检索国外文献,检索式:TS= ((riparian OR riverine OR aquatic OR fresh-water OR watershed OR river OR lake OR stream OR wetland OR pond OR reservoir)AND(land use OR landcover OR landscape)) ;检索时间:1990年1月1日 2022年7月31日,语种设置为English,文献类型为article和review;最终获得符合要求的英文文508㊀生态毒理学报第18卷献6049篇㊂1.2㊀研究方法文献计量学是一种定量分析和预测某学科领域研究现状和未来前景的重要统计手段,能够实现大规模文献的时空研究,现广泛应用于环境㊁生态等领域㊂CiteSpace [23]和VOSviewer [24]知识图谱是在文献计量学背景下发展起来的文献可视化分析工具,通过文本数据探索相关研究领域的整体状况及研究热点,并帮助预测未来研究趋势和前沿㊂本文主要借助Excel 2019对流域土地利用研究的论文发文量进行统计汇总,运用CiteSpace 6.1.R2和VOSviewer 6.1.18软件进行去重㊁分类统计㊁聚类和共现网络㊁共引网络等可视化分析,从而展示该研究领域的动态变化及发展趋势㊂2㊀结果与分析(Results and analysis )2.1㊀发文趋势分析自1990年1月 2022年7月,WOS 数据库和CNKI 数据库的年度和累计发文量呈持续上升趋势(图1),主要分为3个阶段㊂(1)萌芽阶段:1990 2000年,国内外学者对流域土地利用的研究起步,国内起步略晚,1992年起刊登文章㊂自1995年 土地利用和土地覆盖变化 (land use and cover change,LUCC)研究计划提出后,土地利用干扰对流域的影响进入大众视野;(2)发展阶段:2001 2010年,该领域研究呈 缓慢 快速 增长趋势,学者们多关注流域土地利用变化及其与水环境的关系;(3)爆发阶段:2011年至今,流域生态健康状况成为热门话题,土地利用作为体现人类活动干扰的重要胁迫因素,备受流域或区域规划管理的重视㊂ 十四五 期间,我国生态环境部将重点流域规划方向由 水污染防治 [25]调整为 水生态环境保护 [26]㊂因此,流域土地利用作为水生态保护修复的重要环节,将从流域生态空间建设角度出发开展深入研究㊂2.2㊀机构发文量和机构间合作网络关系所筛选的6049篇英文文献涉及到发文量ȡ5篇的机构有661家,全球发文数量前十的机构如图2(a)所示㊂其中,有3家机构发文量ȡ80篇,分别为中国科学院(300篇)㊁北京师范大学(101篇)和威斯康星大学(80篇)㊂同时,所筛选的5019篇中文文献涉及发文量ȡ5篇的机构有390家,发文量排名前十的机构如图2(c)所示,其中有6家均属于中国科学院系统㊂对文献发表机构合作网络进行可视化分析,将英文文献机构发文量最小值设置为8,见图2(b),共得到9组群集,形成以哈佛大学㊁明尼苏达大学㊁亚利桑那州立大学和中国科学院大学为中心的主要研究群体,且美国各大学之间联系较为密切㊂将中文文献机构发文量最小值设置为5,见图2(d),共得到26组群集,形成以中国科学院下属单位(如地理科学与资源研究所㊁水土保持研究所)与西北农林科技大学㊁北京师范大学等机构为主的合作网络关系㊂图1㊀流域土地利用研究年发文量及累计发文量Fig.1㊀Annual publications and accumulative publications in the field of watershed land use第2期谢慧钰等:基于文献计量学的流域土地利用研究热点与趋势509㊀图2㊀流域土地利用研究机构发文量图谱注:(a)㊁(c)机构发文量;(b)㊁(d)机构发文合作关系网;节点表示机构,节点越大表示机构发文量越多;节点连线表示机构同时出现在一篇或多篇文献中,节点连线越粗表示合作关系越密切;节点颜色相同表示同一聚类;下文共现图谱的表达类似㊂Fig.2㊀Atlas of organization publications of watershed land useNote:(a),(c)Number of institution publications;(b),(d)Cooperation display chart issued by the organization;the nodes represent institutions,the larger the size of the node is,the more articles issued by the institution does;node linkage indicates that institutions had appeared in one or more articles at the same time,the bolder the node linkage is,the closer of the relationship would be;the same color of the node represents the same cluster;the expression of co -occurrence mapping below is similar.2.3㊀国家发文量和国家间合作网络关系所筛选的6049篇已发表英文文献共涉及142个国家或地区,发文量排名前二十的国家或地区见图3(a),其中美国发文量最高,为1999篇;中国次之,共发表了1191篇㊂国家合作网络关系见图3(b),中国与美国㊁英国㊁澳大利亚㊁荷兰㊁日本等40多个国家或地区有过合作,总联系强度达574;美国作为发文量第一的国家,合作范围更广,与各国合作的总联系强度可达1332㊂除此之外,中国与泰国㊁越南㊁新加坡等东南亚国家保持一定合作,表明中国在流域土地利用领域的成果产出与其他国家的合作有着密不可分的关系㊂2.4㊀被引文献及期刊发文量㊁期刊被引量分析所检索6049篇英文文献中,被引量>500次的文献共计10篇,如表1所示㊂2006年在BiologicalReviews 发表的 Freshwater biodiversity:Importance,threats,status and conservation challenges 是流域土地利用领域被引用次数最多的文献,其总被引次数高达3810次,年均被引用次数达224.94次㊂其次,2001年在Annual Review of Ecology and Systematics 上发表的 Streams in the urban landscape 总被引次数为1988次,年均被引用次数达90.41次,位居第510㊀生态毒理学报第18卷图3㊀流域土地利用研究国家/地区发文量图谱注:(a)国家/地区发文量;(b)国家/地区发文合作展示图㊂Fig.3㊀Atlas of national/regional publications of watershed land useNote:(a)Number of publications by countries/region;(b)Cooperation display chart issued by countries/region.表1㊀流域土地利用领域被引量>500次的文献信息Table 1㊀Literature information in the field of watershed land use that has been cited more than 500times标题Title期刊Journal出版年Year of publication引用次数Number of citationsFreshwater biodiversity:Importance,threats,status and conserva -tion challenges *Biological Reviews20063810Streams in the urban landscape *Annual Review of Ecology and Sys -tematics20011988Is it really just a social construction?The contribution of the physical environment to sense of placeSociety &Natural Resources 2003636Morphodynamics of Holocene salt marshes:A review sketch from the Atlantic and Southern North Sea coasts of Europe *Quaternary Science Reviews2000600Social -ecological transformation for ecosystem management:The development of adaptive co -management of a wetland landscape in southern SwedenEcology and Society 2004592From roadkill to road ecology:A review of the ecological effects of roads *Journal of Transport Geography 2007588The effects of urban patterns on ecosystem function *International Regional Science Re -view2005583Applying landscape ecological concepts and metrics in sustain -able landscape planningLandscape and Urban Planning 2002551The value of wetlands:Importance of scale and landscape setting Ecological Economics2000539Using choice experiments to value the environment Design is -sues,current experience and future prospectsEnvironmental &Resource Econom -ics1998517第2期谢慧钰等:基于文献计量学的流域土地利用研究热点与趋势511㊀二;其余8篇文章总被引次数均低于1000次,年均被引次数均在20~32次之间㊂这10篇文献的发表时间主要集中于20世纪末和21世纪初,处于该领域的迅速发展阶段㊂其中,5篇文章主要研究人为改变土地利用景观对流域生态系统的影响(标*),5篇文章主要对土地利用的评估和管理进行研究(未标*)㊂发文量和被引量前十期刊如表2所示,有5个期刊被引量与发文量均位列前十(标*)㊂其中,发文量>100的期刊由高到低分别为Sustainability㊁Landscape and Urban Planning㊁Land㊁Land Use Poli-cy㊁Ecological Indicators㊁Science of the Total Environ-ment和International Journal of Environmental Re-search and Public Health,发文量依次为422㊁379㊁225㊁137㊁131㊁102和101篇,分别占发文总量的6.97%㊁6.26%㊁3.73%㊁2.26%㊁2.16%㊁1.68%和1.67%,且2021年JCR影响因子均在3.9以上㊂此外,在被引前十期刊中,各期刊被引用量均>1200次,引用量前三的期刊分别为Landscape and Urban Planning㊁Science和Nature,被引次数分别为2181㊁2170和1730次㊂2.5㊀关键词分析2.5.1㊀关键词词频分析经可视化分析,英文文献关键词合并后得到936个节点和4583条连线,中文文献得到845个节点和1977条连线,出现频次前二十位关键词见图4 (a)和4(c),经剪切形成的由节点和连线形成的共现图谱见图4(b)和4(d)㊂通过WOS数据库检索,关键词出现频次>500的有5个,依次为landscape(1124次)㊁management(731次)㊁conservation(622次)㊁im-pact(620次)和biodiversity(542次)㊂在关键词共现网络中(图4(b)),早期全球对流域土地利用的研究多关注土地利用类型本身,后在城市化㊁水体严重恶化等背景下,逐渐结合多环境要素间的作用关系进行深入,开始出现以 可持续发展 生态系统服务气候变化 动态监测 评估管理 等为主要关键词的研究网络㊂国内对流域土地利用的研究与国外较为相似(图4(c)),主要围绕 植被覆盖度 水文径流 气候 等变化对 湿地 湖泊 等水域生态环境造成的影响进行展开,以SWAT㊁InVEST等模型和遥感㊁GIS等手段对流域土地利用时空变化及流域生境质量进行模拟㊁评估和预测㊂通过阅读 生物多样性 生态系统 等关键词所在的文献,可以判断国外对水生境中的生物监测与评估早于国内研究,主要围绕浮游生物㊁底栖生物和着生藻类等,结合物理生境㊁理化指标进行水生态评估㊂现阶段(图4(d)),我表2㊀流域土地利用研究领域发文量Top10期刊和被引量Top10期刊Table2㊀Top10journals and cited journals in the field of watershed land use research512㊀生态毒理学报第18卷图4㊀流域土地利用研究关键词共现图谱注:(a)㊁(c)关键词词频次;(b)㊁(d)关键词展示图㊂Fig.4㊀Keywords co -occurrence map of watershed land useNote:(a),(c)Keyword frequency;(b),(d)Keyword display chart.国多借助3S 技术㊁数学统计方法及模型,以长江㊁黄河和太湖等流域研究对象,探索土地利用变化与水生态环境要素间的响应关系㊂2.5.2㊀关键词聚类分析对WOS 中流域土地利用领域的936个主要关键词进行聚类分析,共得到11个聚类群,多集中于历史背景㊁城市化㊁农业和社会政治文化等角度㊂选取每个聚类群中较重要的关键词进行展示,如表3所示㊂ #0全新世纪元 聚类群主要包括气候变化㊁花粉分析和青铜时代晚期等关键词,该类群的研究主要以历史背景展开,青铜时代晚期属前全球化时期(公元前12世纪),受人类扰动的影响巨大,Drake [27]通过检查花粉等记录来证实该时期发生过特大干旱等灾害㊂而后,青铜时代的骤然崩溃促使研究学者关注到农业㊁运河建设等对自然环境造成的重大影响㊂ #3生态系统服务 聚类群主要对人类干扰造成某区域的水质状况㊁生物完整性等进行研究,进而判断该区域生态环境问题的类型㊁形成机制及其对人类干扰的敏感程度㊂从全球聚焦到国内研究角度上,CNKI 数据库中845个关键词得到的12个聚类群(表4)多集中于区域性的景观㊁水域污染源及水文关系等,且各聚类群之间存在紧密联系㊂如 #8黄土高原 聚类群借助地理信息系统㊁水文模型等手段对该区域流域土地利用状况与降水㊁径流等进行分析㊂2010年左右,国内的关键词聚类群显著增加,多以 #0景观指数 #1湿地 #4面源污染 #5影响因素 #6水文响应 等研究开展㊂第2期谢慧钰等:基于文献计量学的流域土地利用研究热点与趋势513㊀表3㊀WOS中流域土地利用领域关键词的聚类信息Table3㊀Some important clustering information of keywords in watershed land use domain in WOS序号No.聚类标签Clustering tags规模Scale轮廓值Profile平均年Average year关键词Keywords#0Holocene全新世纪元1440.7452007Climate change;pollen analysis;Late Bronze Age气候变化;花粉分析;青铜时代晚期#1Urban expansion城市扩张1140.7192009Landscape metrics;residential land use fragmentation;urbanization gradient景观指数;住宅用地破碎化;城市化梯度#2Ecosystem services生态系统服务1060.712003Human well-being;sensitivity analysis;biotic integrity;water quality人类;敏感度分析;生物完整性;水质#3Social-ecological systems社会生态系统1000.6522014Biodiversity conservation;protected areas;emerging issues生物多样性保护;保护区;新兴议题#4Political ecology政治生态学910.7252010Watershed services;conservation finance;contingent valuation水文服务;养护筹资;条件价值评估#5Cultural ecosystem services文化生态系统服务880.6752012Land use changes;environmental services;tourism土地利用变化;环境服务;旅游业#6Landscape connectivity景观连接度680.7422011Ecological infrastructure;least-cost path method;landscape structure elements生态基础设施;最小路径法;景观结构元素#7InVEST modelInVEST模型350.8522018Urban heat island;land surface temperature;spatial heterogeneity城市热岛;陆面温度;空间异质性#8Agricultural intensification农业集约化280.8412015Cropland protection;water yield;cropland abandonment农田保护区;出水量;农田被遗弃#9Landscape perception景观感知250.9162015Land use planning;urban sustainability;ecosystem health土地利用规划;城市可持续发展;生态系统健康#10Plant food肥料;植物养分80.9881991Actualistic studies;foraging theory;Early Stone Age现实主义研究;觅食理论;旧石器时代注:规模表示该集群内涉及的关键词个数;轮廓值表示集群内部关键词的相似性,轮廓值越接近1,相似性越强;平均年表示集群内关键词的平均发表年份,用于判断与现在研究的时间距离㊂Note:Scale represents the number of keywords involved in the cluster;profile indicates the similarity of keywords within the cluster,the closer the profile value is to1,the stronger the similarity is;average year represents the average year of publication of keywords within the cluster,which is used to judge the time distance from the present study.表4㊀CNKI中流域土地利用领域关键词的聚类信息Table4㊀Some important clustering information of keywords in watershed land use domain in CNKI序号No.聚类标签Clustering tags规模Scale轮廓值Profile平均年Average year关键词Keywords#0景观指数910.7772010景观格局;动态变化;流域生态#1湿地670.8072010风险评估;遥感;人为干扰#2土地利用620.7952004浮游细菌群落;格局变化;三峡工程#3人类活动590.8582006土壤侵蚀;水土保持;生态环境需水#4面源污染510.7742010河流水质;输出系数模型;管控模式#5影响因素500.7932012土地利用类型;截留因子;产污因子#6水文响应460.7382011区域差异;径流模拟;情景分析#7景观460.812010重心模型;林果产业;人工绿洲#8黄土高原300.7622005地理信息;SCS模型;降雨-径流关系#9时空特征280.8522012径流变化;Budyko方程;气温#10径流模拟210.8722008ArcGIS;AnnAGNPS模型;暴雨径流#11生态环境150.912004持续发展;流域治理;效应514㊀生态毒理学报第18卷2.5.3㊀主题演变分析在WOS中,筛选各年具有代表性的爆发词,如表5所示㊂其中,突现强度表示关键词在开始至结束时间段内的研究热度,突现强度值越大,该关键词的研究热度越高㊂2000年前,国外多关注土地利用本身,即 农业 植被 等景观格局演化;随着国外逐渐意识到土地利用对生态影响的严重性,1994年 景观生态 的突现强度达23.32㊂21世纪初,研究学者开始借助大数据对流域土地利用变化情况进行分析,且爆发词开始逐渐增多,主要围绕 栖息地 生态系统 水环境管理 进行展开㊂与此同时,城镇化扩张情势在不断加剧,人们在获得流域水资源提供的生态服务的同时,也意识到土地利用适应性管理势在必行㊂2020年,以 随机森林 为代表的 机器学习 方法备受关注,学者们高度重视流域存在的污染风险及生态环境因素与污染现状的定量关系㊂从CNKI关键词中筛选出20个爆发词,如表6所示㊂1992年起,国内对小流域景观格局及水土保持问题关注较高;在2002 2010年的研究中 水文效应 干旱区 降雨 等主题备受重视;2012 2018年 水源涵养 生态风险 生境质量 等主题具有较高的研究热度;2020年, 黄河流域 的突现强度达20.48,探索流域时空变化特征及驱动因子的研究成为热点㊂3㊀讨论(Discussion)1990 2022年,以流域土地利用为主题的发文量总体呈上升趋势但国内外发展历程存在差异㊂国外对土地利用的研究起步早于我国国内,至20世纪90年代形成系统性研究㊂1992年,联合国制定的 21世纪议程 将土地利用研究推上日程;1995年国际地圈生物圈计划(International Geosphere-Bio-sphere Programme,IGBP)和国际人类纬度全球环境变化计划(International Human Dimensions Pro-gramme on Global Environmental Change,IHDP)提出 土地利用和土地覆盖变化(LUCC) 的研究计划[11,28]后,土地利用变化成为全球变化课题中的一个重要研究内容㊂此阶段,我国正处于大规模经济建设时期,重工业等开发建设活动造成水环境质量显著恶化,出现 有河皆污,有水皆脏 的现象[29-30]; 1996年,国务院正式批复针对重点流域水污染防治 九五 计划后,以流域尺度开展的土地利用研究开始为国内学者所关注㊂21世纪初,我国在该领域研究多以监测评估土地利用变化特征和开发潜力为主㊂ 十五 至 十一五 期间,国内流域土地利用研究处于 缓慢 快速 发展阶段,研究学者发现以土地利用为主的人类活动是影响河湖健康的主要原因[13,31];城市化进程加速推动了河湖水体富营养化和水生物多样性降低等现象[32-33]㊂自2011年, 十二五 治理工作开始向水生态保护修复和流域生态环境综合整治延伸,结合气候变化[34]㊁径流变化[35]和理化指标[36]等共同探讨相互作用机制;2019年,生态环境部印发的‘重点流域水生态环境保护 十四五 规划编制技术大纲“中提到保护河湖生态缓冲带和重视闸坝等生态空间建设问题,推动着流域土地利用研究朝着环境科学㊁农学㊁地理学㊁物理学和生物学等多学科交叉领域发展㊂从研究热点看,国内外在流域土地利用的研究方向较为相似但在研究尺度上有所差异㊂国外学者多从宏观尺度出发,结合全球气候变暖㊁水文响应和生物多样性等主题,综合评估流域水生态状况提出流域土地利用及生态系统的管理措施;而国内学者多从具体工作出发,对关注度较高的河流㊁污染程度较明显的湖泊和湿地进行健康评级,在指标选取上因地制宜,多结合土地利用状况㊁营养盐㊁温度㊁降雨量和生物指数等综合评估,较少能反映流域的管理机制㊂近年来,全球流域土地利用研究主要集中于探索流域土地利用变化对水环境[37-38]㊁水生生物[39-40]等生态要素的影响;利用3S手段[41-42]㊁数学统计模型等方法[43-44]监测㊁分析和预测流域环境要素的时空变化特征;面向多种环境因素提出管理和治理措施[45-46]这3个方面㊂从合作关系看,多国之间存在紧密的学术交流,中国与美国㊁英国等40多个国家或地区已形成较为成熟的合作体系㊂近15年来,中国在流域土地利用领域的贡献显著增加,以中国科学院系统为首的机构发文量在全球和国内均排名靠前㊂然而,国内的研究深度与发达国家仍存在一定差距,在全球还没有获得较为公认的基础理论体系㊂目前,全球关注淡水生态系统生物多样性时空分布的热度显著增高,并确认生境破碎化㊁水坝建设等人为干扰是造成水生生物多样性退化的主要因素[47-48]㊂同时,随着国家对流域水生态环境质量的关注转型,也促使流域土地利用研究与水生态监测评价紧密结合在一起㊂未来该领域研究方向主要在健全流域土地利用。
LUCC模型研究综述

Z NG ElJA i -J , U HA y ,I NG Xa b QI o
( . eat n f suc n ni n n c c, i unN r l ie i , hn d 10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 1D pr me t o re dE v o met i e Sc a oma Un r t C eg u6 0 6 ; o Re a r Se n h v sy
wa i d n h n lgmo e dt p r sl d d,n d r tmai n lsst h sa lh e tme tl yo h ao sdv e it t a ao d l id o e n a h a p a a e i mo a dm emo es e t a aye t etbi m n n ai ft a l g a s y c o e s t e n ro e,hn ig ta h ao d e ud cri I s lt n a d dmo t t n t n d lt ik n h tt a lg mo lc l ary O i ai e n r i LUCC i r uin a d c a g ,b tt p r i l e n o 1 mu o n sa o o ds i t h n e u h a pas tb o n e a mo e ud rf tt ec n rt i rp i id x o h UC dsr u o d c a g dlcl el h ceei o a hc n e fteL C i i t n a h n e,b t h d l a h o d a d b d p it e o c e o dg tb i n oh t emo e h dt eg o a onsr — s n
关键词 :U C 模拟模 型 ; LC ; 评价模型
浅析LUCC研究发展方向

土 地 利 用 与 土 地覆 盖 变化 研 究 的关 键 性 领 域 :
国外 L C U C研究 主要 包括北美流派 ,欧洲流派 和 识不 同时间 与空间 尺度 上土地利用与土地 覆盖的相互 日本流派. 们分别从宏 观模 型 、 他 福利分析 和数量模拟
LC U C环境效 应及 与可持 续发展 关 系等方面研 究的发 展方向 并指 出当前 国内 L CC研 究中存在的一 U 些问题 , 认为今后 L C研 究应加强 KS UC 信息与其他 来源信息的结合 、 完善 L CC模 型功能以履构建综 U
合的 L UCC 理 论 体 系
【 关键词 ] 土地利 用 / 覆盖 变化 ; 究; 研 发展 方向 ; 中国
维普资讯
…
—
—
—
—
圈
吴一 鸣
石 明 明
北 学技术 系
[ 摘
要] 土地利 用 / 土地覆盖 变化 (U C) L C 是全球环境 变化 的重要组成部分 和主要 原因之一 , 该文
综述了国 内外 L C研究在动态信息获取、土地利用 / UC 土地 覆盖分类与制图、驱动力撂讨 与模型建立、
感技术的发展。 L C 将 U C研究带到一个新 的高 度 8 0年 型地 区与不同 区域尺 度上 土地利用变化 的建模 ,探讨 代后 开始利用洲际范围 肉气象 卫星数据 进行土地覆盖 土地 利用与土地覆盖 变化的动力学机制 ,分析土地利 的研 究, 并取 得 了有 效成 果 9 0年代以来 , I B 在 G P和 用 与土地覆盖变 化的过程或 阶段性特征 。 H P D 等组织 的推动下, L C U C研究更进一 步向纵 深方 1 . 2 向发展 特别是 19 99年的( t C研究实施策略》  ̄: kC . 进一
国内土地利用与土地覆被变化研究进展

1 国 内土 地利 用 与 土 地 覆 被变 化 研 究 的 主要 领 域
自从 L C研究 计划 被提 出以来 , 内学者及 时跟踪 国际研究 动 向 , uC 国 积极 展开 L C研 究 , 在 国家 重 UC 如 点 基础 研究发 展 规划项 目“ 青藏 高原形 成 演化及 其 环境 资源 效应 ” 我 国生存 环境 演变 和北 方 干旱 化趋 势 和“ 预 测 研 究 ” , 把 L C 作 为 重 要 的 研 究 内容 _. 内其 他 的 研 究 机 构 和 学 者 也 分 别 从 L C状 况 、 中 都 UC 1国 ] uC L C 的驱动 力与驱 动机 制 、 UC UC L C生态 环境效 应 与作 用机 制 、 UC L C模 型模 拟 等方 面 展开 研究 , 且 已取 并
G o a E v o me tl h n e 简称 I lb l n i n na a g , r C HDP 于 1 9 年 联合 提 出的一个 涉及 自然 和社会科 学 交叉学科 的研 究 ) 95
计划 , 当今 国际科 学研 究 的前沿领 域 , 是我 国全球 变化研 究所 关注 的重 点领域 _ ]土地利用 与 土地覆 盖 是 也 2. 。 变化 是 所有 与 可持续 发 展 相关 的 问题 的核 心 , 以说 是 “ 持续 发 展 理论 ” 可 可 的开 拓 计划 , ] 开展 不 同 尺度 的
Vo. N . 16 o 3
S p. 2 0 et 07
20 0 7年 9月
国内土地利用与土地覆被变化研 究进展
贾宇平
( 原 师 范 学 院 城 市 与旅 游 学 院 , 太 山西 太 原 0 0 1 ) 30 2
土地利用/覆被变化(LUCC)对土壤养分的影响

土地利用/覆被变化(LUCC)对土壤养分的影响引言随着全球环境的不断恶化。
土地利用/覆被变化(LUCC)引起了国际上的普遍关注。
在土地利用的变化中,土壤性质的研究始终占有重要的位置。
因为土壤作为最大的碳库,其变化不仅影响小尺度的土壤肥力,同时也会影响大尺度的区域水土流失,气候变化等。
本文对土地利用/覆被变化对土壤养分的影响进行了综述,对土地利用方式和土地覆盖类型的变化引起的土壤养分的再分配等变化特征进行了总结,旨在为土壤的持续利用提供依据。
1土地利用/覆被变化“国际地圈与生物圈计划”(IGB P)和“全球环境变化的人文领域计划”(HDP)于1995年联合提出“土地利用/覆被变化(LUCC)”研究计划,土地利用变化研究成为全球变化研究的核心内容。
一些参与全球环境变化研究的国际组织和国家纷纷启动了各自的LUCC研究项目。
通过揭示地球表层LUCC空间特征、时间特征和生态环境效应,定量诊断其驱动因素并预测在环境、人口、经济、技术、社会及政治等因素变化情况下,未来LUCC的变化趋势和生态环境效应,从而进行土地利用的科学规划和合理配置,维护土地的可持续利用以及生态环境的改善,为区域的可持续发展决策提供服务。
土壤养分的分布格局主要依赖于土地利用与覆被之间的差异,对土地从采用不同的土地利用方式将对土壤养分产生不同程度的影响,土地利用作为人类利用土地各种活动的综合反映,和土壤养分有着密切的联系。
土地利用变化可以影响植被凋落物和残余量,影响土壤微生物的活动。
这些都会引起养分在土壤系统的再分配。
2国内外研究现状Correll D.L.等对N、P、c流失分析发现,自然植被即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也有类似的结果。
Thomas A.D.等研究发现持续种植紫花苜蓿、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N和有效P分别为0.15 kg/hm2、66.10 kg/hm2、20.70 kg/hm2、0.01 kg/hm2和0.05 kg/hm2、0.10 kg/hm2、0.08 kg/hm2、0.02 kg/hm2,土壤侵蚀带走的全N和全P分别为12.7 kg/hm2、148.8 kg/hm2、38.3 kg/hm2、18.6 kg/hm2和0.16 kg/hm2、2.55 kg/hm2、1.04 kg/hm2、0.24 kg/hm2。
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土地覆被 : “ 国际地 圈一 一生 物 圈 计划 ( I G B P ) ”和 “ 全 球 环 境 变 化 人类 因素计 划 ( 简称 I H D P ) ”将 土 地 覆 被定 义 为 “ 地 球 陆 地 表层 和 近地 面 层 的 自然 状 态 , 是 自然 过程 和 人 类活 动 共
关键 词 L U C C;理论体 系 ; 驱动力 ; 驱动机 制 ; 模型
中图分类 号 : P 2 0 8
文献 标识 码 : A
文章 编号 :1 6 7 卜7 5 9 7( 2 0 1 3 )1 5 ~ 0 1 7 5 — 0 1
L UC C( 1 a n d u s e — c o v e r c h a n g e )即土 地 利用 及覆 被变 化 , L U C C涉 及 到 大气 、 水 、土 壤 等 诸 多 因素 , 关于 L UC C 的研 究 得 到 了越 来 越 多 的重 视 , 逐 渐 成 为 了近 几 年 来 的研 究 热 点。 国 内外的 L U C C研 究 者们 试 图通 过 对 人类 活 动 、土地 利 用及 覆 被
同作用 的结 果 ”。
二者 关 系 : 土 地 利 用 是 土 地 覆 被 变 化 最 重 要 的 影 响 因素 , 土地 覆 被 的变化 反过 来又 作 用于 土地 利用 。 1 . 2 L UC C的 研究意 义
L U C C 的作用 : 纽带。
观 特征来 建立 模 型 。 1 . 7 L U CC环境 效应 的研 究
然 科 学工 作者 更 倾 向于 L UC C的 研究进 展
1 . 1 关于 L U C C 的基 本定 义
L U C C: 土地 利用 及覆 被 变化 。
土地 利 用 : 土 地 利 用 是指 人 类对 土 地 的 利 用方 式 和 利用 状
区域 , 收集 R S数 据 、当地 气象局 数 据 、环保 部 门数据 等 , 其中
以R S 数 据为 主体 。然 后对 遥感 影像 进 行校 正 、配 准后 进行 遥感
影 像分 类 , 将 原始 遥感 影像 分 割几 个 不 同土地 利用 类 型 的部 分 。 确 定影 响土 地 利用 及 覆 被变 化 的 驱动 力 , 研 究其 驱动 机 制 , 建 立 模型 , 最后 将变 化 区域 动态表 示 。
以及 未来 的研 究方 向做 出综 述 。
L U C C研 究 需要 一 定 精确 数 据 源 ,数据 的质 量 直接 影 响 着
L U C C研 究结果 的准 确性 。 土地 利 用 及 覆被 变 化研 究中 , 使用 的数 据主 要 是 遥感 影 像
数 据 和各 个相 关部 门统 计数据 其 中 , 遥感 影像 数据 占主体 。 1 . 5 L U C C驱 动 力及 驱动机 制研 究 对于 L u c c驱 动 力 及驱 动机 制 的研 究 主 要为 了揭 示 L uc C 的影 响 因子 , 相 互作 用 过程 及 其机 理 , 使 人们 充 分 了解 土 地 利 用 及 覆被 变 化 的 原 因 , 进而 对 土地 利 用 现 状进 行 改善 , 对 于 未 来 的变 化趋 势进 行 预 测 并进 行 人 为 调控 。L UC C 的主 要 影 响 因 子 包括 三大 部分 : 土壤、 水分 、 气候 。这三 大部 分折射 到 社会 中 , 可 以映射为 人 口状 况 、经济发 展 情况 、政 府政 策 、价值观 念 等 。 1 . 6 L U C C模 型 的建 立 在L U C C研 究领 域 , 科 学 的 分 支及 其 相应 的 传统 使 得 不 同 学 者 从 不 同的 视 角来 建 立模 型 。例 如 , 社会 学 家主 要 运 用 一 些 定 性 或定 量 的微观 经 济 学和 社 会 心 理学 的方法 来 建模 , 但是自
土地利用 / 土 地 覆 被 变化 影 响 着 能 量 交 换 、水 分 循 环 、 土 壤 侵 蚀与 堆 积 、生 物地 球 化 学循 环 和 作物 生 产等 陆 地 主 要生 态 过 程 的结 构 和 功 能 , 主要 分 为 四 部分 :大气 环 境 效应 , 土壤 环
2 0 1 3 年第 l 5 期总第 1 3 5 期
SI LI C0 N VALLEY
国
国 内L UCC的研 究进展 及展 望
赵 云霞
( 长安 大学 地 质工程 与测 绘 学院 , 陕 西西 安
7 1 0 0 6 4 )
摘 要 L U C C是 近 几年 来的研 究 热点 问题 之一 , 它是 全 球 环境 变化 的主要 原 因之一 , 对于 它的研 究有 利于 了解 全球 环 境 变化 的机 制 , 促 进全 球 环境 朝 着有 利 于人 类健 康 的方 向发展 。本 文通 过探 讨 L U C C的研 究意 义 ,L U C C的驱动 力 和驱 动机 制 及其模 型 建 立 ,L U C C的生 态环 境 效应 , 指 出了 目前的 L U C C研 究 中存 在 的 问题 并进行 了初 步展 望 , 认 为今后 应 该加 强 L U C C 理 论体 系研 究 、数 据 来 源研 究以及 驱动 力和 驱动 机 制的研 究 。
1 . 4 信息 的获 取
变化 、环 境 变 化 以及环 境 对 人 类 的反 作 用 的 研 究 , 了解 人 类 活 动对 L U C C 的影 响 因子 、影 响 途 径 、影 响 方 式 、 以及环 境对 人 类 的反作 用 , 预 测土地 利 用及 覆 被变化 的趋 势 并进 行 人为干 预 , 使 其 朝 着 对 人 类有 利 的方 向发 展 , 对 目前存 在 的 土地 利 用及 覆 被 问题 进 行 改善 , 促 进 人 与环 境 的和 谐 发展 , 促 进人 类 的可 持 续 发 展 。 本文 将对 近 年 来 国 内 L U C C的 研 究 进展 、存 在 的 问题