随着经济社会发展,由耕地利用类型结构、投入结构和种植结构决定的区域耕地利用功能究竟如何转型,至今悬而未决。通过分析诱致性生产替代与3种结构演变的内在联系,构建耕地利用功能转型综合解释框架及量化方法,选取广东省为典型地区,研究区域耕地利用功能转型。结果表明：① 广东省耕地利用功能处于从经济社会型转向生态经济型转型的过渡期,但区域差异明显。其中,珠江三角洲耕地利用功能实现了从经济社会型向生态经济型的转型,东翼、西翼、山区实现了从社会生态型向经济社会型的转型;② 广东省耕地利用功能转型的人文驱动机理表现为,经济—社会和社会—体制两方面的驱动力沿“城镇化发展—经济发展水平提高—诱致性生产替代—耕地利用结构演变—耕地利用功能形态转变”的级联驱动效应;③ 耕地利用结构演变分析是耕地利用功能转型研究的有效视角。随着经济社会从初级发展阶段经历中高级到高级阶段,在诱致性生产替代作用下,耕地利用类型结构、投入结构和种植结构演变将决定耕地利用功能从社会生态型向经济社会型、生态经济型转型;④ 对土地利用转型中“型”的内涵做出了新的阐释。在诱致性生产替代理论认知基础上,对耕地利用功能“型”之转变的深层机理进行了新的探索。这对缩小学术界与公众、决策层在耕地利用转型方面的认知鸿沟,以及推动土地利用转型深入研究具有重要意义。此外,提出了中国“旱改水”及耕地利用功能转型的社会生态效应管控建议。

小城镇镇区土地利用结构是小城镇社会经济发展的基本空间映射,是小城镇规划管理的关键问题之一,合理的空间结构能够促进小城镇功能的发挥和用地效益的提升。当前该领域的研究主要侧重某一区域或者某一类型的研究,全国层面的调查研究较少,造成当前理论研究结论的普适性和可推广性较低。采用2016年住房和城乡建设部全国121个镇的调查数据,对中国小城镇镇区土地利用结构特征进行深入分析并揭示其特征形成机制。研究发现：① 由于镇区人口少、规模差异小,不同人口规模小城镇之间的土地利用结构有差异,但是不突出。② 多数小城镇受镇区产业空心化影响,用地结构的居住服务功能较为显著。③ 小城镇镇区用地结构与区域经济发展水平、工业化发展水平密切相关,经济发展水平高的地区,工业用地占比高。④ 受大城市辐射和虹吸作用影响,近郊小城镇土地利用结构的城市化现象明显。⑤ 土地所有制与用地结构密切相关,国有土地占比高的镇,公共设施用地比例高。本研究对于丰富和完善中国小城镇理论研究具有重要的理论价值,对于指导小城镇规划建设具有重要的实践价值。

岩溶区土地石漠化已成为中国西部继沙漠化和水土流失后的第三大生态问题,近年来岩溶槽谷区石漠化表现出增加趋势。通过获取槽谷区石漠化、岩性、坡度、海拔、降雨量、土地利用、人口密度和第一产业生产总值等数据,利用GIS空间分析功能和地理探测器模型,探讨了岩溶槽谷区石漠化空间分布特征及驱动因子。主要结论为：① 岩溶槽谷区总石漠化面积为21323.7 km ²,占研究区土地面积的8.3%,其中轻度、中度和重度石漠化面积分别是11894.8 km ²、8615.8 km ²和813.1 km ²,分别占石漠化面积的55.8%、40.4%和3.8%;② 从石漠化的空间分布来看,槽谷区石漠化主要发生在连续性灰岩中,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的22.1%、22.4%和1.9%;槽谷区石漠化主要发生在15°~25°的坡度范围,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的27.1%、18.2%和2.3%;从海拔来看,主要分布于400~800 m范围内,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的24.9%、18.4%和0.2%;从土地利用类型来看,主要发生于山地旱地中;从人口密度来看,集中分布于100~200人/km ²中;从第一产业生产总值来看,集中分布于25亿~50亿元中;③ 地理探测器的因子探测器揭示了岩性（q = 0.58）、土地利用（q = 0.48）和坡度（q = 0.42）3个因子是槽谷区石漠化形成的主要驱动因子,交互式探测器进一步揭示了岩性与土地利用类型（q = 0.85）、坡度与土地利用类型的组合（q = 0.75）共同驱动槽谷区石漠化的形成。

将流域生态系统服务的经济价值纳入成本效益分析,是解决生态环境问题和实现流域生态资源可持续配置的关键。近年来随着价值评估文献量增加,评估的价值及其影响因素等研究结论由于存在诸多争议而难以应用于管理实践。首次应用Meta回归分析对中国内陆河流域生态系统服务的价值进行综合再评估,结果发现：在价值评估研究中研究对象、受访者、测度方法、撰写发表等4个环节的特征对评估价值均具有显著影响,其中,石羊河和塔里木河的评估价值显著高于黑河,上游的评估价值显著高于中游和下游,二分式条件价值评估法所评估的价值与选择实验法没有显著差异,但显著高于其他条件价值评估法;此外,时间对评估价值呈现显著“衰减效应”,每年下降2%~3%,且期刊文献的评估价值显著高于其他文献的评估价值;通过运用n-1数据分割技术,本文将Meta回归方程结果运用到样本外效益转移并对其进行评估,得到的中位数转移误差为27.12%。相较于现有研究,该结果处于可接受范围。因此,本文运用的Meta回归分析适用于中国内陆河流域效益转移政策地的生态系统服务价值评估。

利用2003-2017年MODIS地表温度数据,分别从数量、形状和结构角度揭示北京市不同季相和昼夜间地表热力景观时空分异特征,并进一步通过热力等级变化图谱及质心迁移轨迹揭示城市热力景观空间演变规律,探究热力景观等级转换生态过程。结论如下：① 城市地表热力景观季节和昼夜空间特征差异显著;② 中温区在城市热环境中占主导地位。白天中温区是最不稳定的热力景观等级;夜间次低温区和次高温区不稳定性增加;③ 地表热力景观等级变化以稳定型占主,反复变化型和前期变化型次之。地表热力景观等级通常呈现逐级递增或递减规律,山区呈现逐级降温趋势,北部城郊—山地交错地带表现出次低温和中温的反复转向,南部地区有一定的升温趋势;④ 2003-2017年高温区面积增大且质心向城市中心集中,低温区质心向城市外围扩散。生态涵养发展区对北京市地表热力景观质心迁移贡献率最高。热力景观时空分异特征及演变规律可为有效缓解城市热岛效应提供管理决策支持。

辨析区域主要生态环境问题及其空间异质性,划定生态功能区,对保障区域生态安全和国土开发优化具有重要指导意义。以往自下而上的分区研究多基于行政区或流域开展,难以体现行政区或流域内部的生态功能分异。以鄂尔多斯市为例,基于生态系统服务与生态敏感性构建区域生态功能分区指标体系,耦合自组织特征映射（SOFM）网络与支持向量机（SVM）划定鄂尔多斯市生态功能分区。结果表明,区域内各生态功能分区指标呈现明显的空间分异特征,通过SOFM网络基于栅格进行指标聚类,构建分类效果指数筛选最佳聚类方案,将区域分为7种不同的生态功能类型。最终,利用SVM识别最优分区界线,将鄂尔多斯市分为11个生态功能区。本文构建分类效果指数实现多分类方案优选,使用机器学习算法解决自下而上的自然分区容易弱化要素空间位置属性的问题,完成了从分类到分区的定量转换,有助于提升分区的空间精度与客观性,为生态功能分区与分区边界划定提供了新的方法途径。

本文利用Python程序抓取了中国土地市场网上的2010-2015年土地供应结果公告,采用空间分布重心、区位基尼系数、热点分析等方法探究了中国县域国有建设用地供应规模时空特征,并用面板数据模型解析了不同发展阶段的区域供地规模影响因素。研究发现：① 该期间供地规模总体经历了先增后减,县域供地规模空间集聚度、热点区和次热点区总体在扩散;② 受“西部大开发战略”“援疆”和“中部崛起战略”的实施,县域供地规模空间分布重心向西移动明显;③ 土地供应集中在城市群范围内,县域所在的城市行政等级与供地规模密切关联;④ 不同发展阶段的区域供地总规模变化和平均供地结构存在差异,高等级发展阶段的区域平均供地规模较大;⑤ 公共财政支出、固定资产投资、第二产业增长率、第三产业增长率、人口规模增长率和人均GDP对不同发展阶段的区域供地规模影响差异明显,投资建设对各个发展阶段的区域供地规模均有较强推动作用。

中国南方地区水稻生产的变化对国家粮食安全具有重要影响。本文利用Landsat数据提取1990-2015年南方地区水稻种植制度分布及变化,并分析其对粮食产能的影响。结果表明：① 1990-2015年,水稻复种指数从148.3%下降到129.3%,双季稻改种单季稻（“双改单”）损失的播种面积为253.16万hm²,区域上以长江中下游地区变化最为突出。南方地区水稻种植制度整体呈现由北向南“双退单进”的变化格局;② 1990-2015年,“双改单”导致全国水稻产量减少6.1%,粮食产量减少2.6%。水稻主产区湖南省和江西省以及经济发展较好的浙江省因“双改单”水稻减产幅度较大,均超过13%;③ 充分利用“双改单”稻田的粮食产能相当于新增耕地223.3万hm²,为2001-2015年通过土地整治项目新增耕地总量的54%,是2016-2020年全国新增耕地规划目标的1.7倍,可节省约1674.4亿元新增耕地开垦费用。因此,与其追求低质量的“新”耕地,不如充分利用已有的高质量“旧”耕地,政府应转变耕地占补平衡的考核方式,将因提高复种指数增加的播种面积纳入补充指标。

主体功能区规划已上升为国家制度和战略,对中国长期空间发展格局优化与再组织将发挥积极的引导和约束作用。从地域性角度出发,探寻主体功能区发生性（形成与演化）和反馈性（识别与规划）时空机理与规律是地理学具有时代意义的重要科学问题。以重庆市为例,通过国土空间开发条件综合评价,识别了主体功能区划分的适宜性空间格局。基于对西南山区发展约束条件的基本认识,提出了地域主体功能空间分异的主导性约束假设,设定地形和区位为原生性主导因素,验证了其与区划指标系统的定量关联性,以此为基础解析了主导因素约束机理并提出了地域主体功能区的空间稳定性机制。研究发现：① 开发与保护适宜性识别结果的格局指向清晰。城市化适宜的区域主要集中于都市区和部分周边区县,区域副中心（万州和黔江）适宜性也相对较高。生态保护适宜的区域集中于渝东北秦巴山区及部分三峡库区区县,同时包括渝东南武陵山区所在区县。② 地形和区位因子在本区域对主体功能区的识别与形成具有主导约束作用。回归分析显示,主体功能区划指标与地形因子相关性水平达到显著的超过70%,区位因子超过40%;两者综合后与区划标志变量（A、B指数）的相线性相关拟合度R²均超过0.8;地理探测器发现,地形和区位因子对区划指标的约束性分别有9个和7个达到0.05显著性水平,对A、B指数的解释度分别约为70%和60%,两者叠加后,约束水平全部达到显著,对A、B指数的解释度在90%左右。③ 空间稳定性机制表现为两个方面,其一是基于主导因素约束的稳定性传递机制,称为客观稳定性;其二是基于指标体系的局域相对性和算法的内部抵消机制,称为主观稳定性。两种机制的协同性验证了区划技术系统的地域适应性和科学性。

植被蒸腾与蒸散的比值（transpiration/evapotranspiration, T/ET）表征了植被蒸腾对生态系统蒸散的贡献率,是准确量化生态系统水分利用效率的关键参数,对研究植被水分运移的生理生态机理以及碳水循环关系具有重要意义。基于站点数据验证PT-JPL模型（Priestly-Taylor Jet Propulsion Laboratory Model）模拟精度,集成遥感数据和气象栅格数据模拟中国东部南北样带森林生态系统2001-2010年T/ET,并分析其时空变化及影响因子。结果表明：① PT-JPL模型适用于中国东部森林生态系统蒸散及其组分模拟,具有较高的稳定性和可靠性;② 中国东部南北样带森林生态系统T/ET空间差异显著,整体呈南部低、北部高,主要由夏季T/ET空间格局主导;样带整体T/ET均值为0.69,2001-2010年呈显著缓慢上升趋势,增幅为0.007/yr（p < 0.01）;③ T/ET季节和年际变异的主控因子不同：温度和EVI是影响T/ET季节变异的关键因子,两者均可解释T/ET季节变异的90%左右（p < 0.01）;而T/ET的年际变异则主要受EVI影响,解释率为53%（p < 0.05）。

当前,18亿亩耕地“红线”的划定对中国耕地数量保护成效显著,但要实现保障粮食安全、促进农民增收的战略目标,更多的研究仍需聚焦在既定资源数量下的耕地利用隐性形态转型上。耕地利用隐性形态包含涉及不同学科的多重属性,其转型规律的刻画需建立在多学科综合研究框架基础之上。为此,研究结合中国耕地资源管理实践,分析了1949年以来耕地利用隐性形态转型历程,梳理了分散于管理学、经济学和社会学中的相关研究进展。结果表明,当前研究在区域性、综合性、多尺度性方面表现不足,这些不足不仅影响分析结果的准确性,也弱化了研究结论在耕地管理实践中的可推广性和可操作性。因此,本文提出在现有研究基础上引入地理学的研究理念和分析方法,通过开展多学科的综合研究弥补以上不足,并进而从概念框架、具体设计、实践运用三个层次,逐步深入和细化,提出了中国耕地利用隐性形态转型研究的多学科综合研究框架,阐述了这一框架的具体应用思路。

如何以最小的城市土地资源投入获得最大的社会经济效益是区域生态文明建设关注的重点之一。以长江经济带110个地级市为研究对象,基于2005-2014年的市级投入产出面板数据,引入随机前沿模型（Stochastic Frontier Analysis,SFA）测度城市土地利用效率,并对其空间关联特征进行分析。结果表明：① 2005-2014年长江经济带城市土地利用效率由0.344升至0.53,累计提升率为54.07%,呈现明显的增长趋势,上游效率增长速率快于中游和下游,全域土地利用效率仍有较大上升潜力;② 城市土地利用效率呈现“条块状”分布特征,从东向西逐步递减,不仅省内、省际差异显著,上中下游的差异也较大,下游地区土地利用效率最高、中游次之、上游最低;③ 10年间城市土地利用效率Moran's I均大于0且逐年上升,说明城市土地利用效率存在空间正相关性且集聚特征逐年增强,LISA空间形态呈现“小集聚大分散”特征,H-H集聚区沿浙江、上海向外扩散,L-L集聚区集中于皖北、川北等地。研究框架和结果对区域土地资源可持续利用和统筹协调发展具有重要意义。

利用MODIS土地覆盖数据,分析了2002-2013年中国14个连片特困地区森林转型的特点,探明了连片特困地区林地变化的趋势及其空间异质性。在此基础上,选择空间变量,建立线性回归模型探究林地面积变化的影响因素,得出连片特困地区森林转型所遵循的路径。结果表明,2002-2013年间,中国14个连片特困地区林地面积净增加106554.75 km²,增长率为11.93%,森林进入转型后期,即森林面积净增加阶段;秦巴山区、武陵山区、西藏地区东南部、四省藏区东部、燕山—太行山区东部是林地增长的热点区域,而林地增长冷点区域则主要分布在800 mm等降水量线以北的广大区域、大别山区和滇桂黔石漠化区东部;非农人口的增加以及林业工程的实施都对林地面积的增加有显著的促进作用,中国14个连片特困地区的森林转型主要遵循着经济发展路径和国家森林政策路径。在连片特困地区,应加快小城镇建设的步伐,同时依托其丰富的自然资源,因地制宜地发展乡村生态旅游业;国家森林政策方面,应将连片特困地区作为生态建设重点区域,切实保护中国的森林资源。

产流是生态系统水源涵养服务的重要内容,也是保水固土等服务的关键驱动。脆弱的喀斯特生态系统叠加人类活动的影响引起生态退化,在此背景下亟需深刻理解喀斯特地区产流服务空间格局及其影响因子。选择典型的喀斯特峰丛洼地流域,基于率定校准的SWAT水文模型,对喀斯特流域产流服务（包括地表、地下以及总径流量）进行模拟,并结合空间梯度分析和局部回归模型,剖析不同服务变量的空间变异特征。结果表明：研究区产流量空间分异规律明显,总径流系数约为70.0%;地表径流整体处于较低水平,地下径流量丰富（约为地表径流量的2~3倍）。地形因子对喀斯特流域产流服务具有宏观控制作用,随海拔和坡度升高,总径流量、地下径流量显著增加;植被分布特征对地表径流有重要影响,在上游林地和下游园地分布区存在空间差异,在植被因素的影响下随坡度的增加呈现转折性的变化趋势。此外,空间叠加分析表明林地总径流及地下径流最大：一方面是由于森林生态系统更强的土壤水分涵养能力以及水分快速入渗的地质背景特征;另一方面反映了地表覆盖与地形特征的复合效应,即林地大多分布在相对海拔和坡度较大之处。本文有助于推进喀斯特生态系统服务研究领域的发展与创新,并为生态恢复建设提供科技支撑。

土地利用/覆被变化是人类活动对地球表层及全球变化影响研究的重要内容。本文基于Landsat 8 OLI、GF-2等遥感图像和人机交互解译方法,获取的土地利用数据实现了中国2010-2015年土地利用变化遥感动态监测。应用土地利用动态度、年变化率等指标,从全国和分区角度揭示了2010-2015年中国土地利用变化的时空特征。结果表明：2010-2015年中国建设用地面积共增加24.6×10³ km²,耕地面积共减少4.9×10³ km²,林草用地面积共减少16.4×10³ km²。2010-2015年与2000-2010年相比,中国土地利用变化的区域空间格局基本一致,但分区变化呈现新的特征。东部建设用地持续扩张和耕地面积减少,变化速率有所下降;中部建设用地扩张和耕地面积减少速度增加;西部建设用地扩张明显加速,耕地面积增速进一步加快,林草面积减少速率增加;东北地区建设用地扩展持续缓慢,耕地面积稳中有升,水旱田转换突出,林草面积略有下降。从“十二五”期间国家实施的主体功能区布局来看,东部地区的土地利用变化特征与优化和重点开发区的国土空间格局管控要求基本吻合;中部和西部地区则面临对重点生态功能区和农产品主产区相关土地利用类型实现有效保护的严峻挑战,必须进一步加大对国土空间开发格局的有效管控。

耕地利用边际化是当前中国山区土地利用主要变化趋势。利用《全国农产品成本收益资料汇编》资料,本文首先分析2003年以来农业劳动力价格快速上涨的背景下,中国农业生产成本的结构变化以及农户的响应,并对比平原和山区农户对劳动力成本上升的响应方式及程度的差异,发现平原地区能够通过大规模的农业机械替代减少劳动投入,进而有效减少劳动力价格上升所带来的影响,而山区因地形条件限制,劳动生产率提升相对缓慢,并与平原地区的差距不断扩大,导致农业劳动力成本占比不断上涨。随着劳动力成本的快速上涨,中国山区耕地边际化特征明显,以玉米为代表的种植业净利润在2013年普遍降至零以下。2000年以来,中国山区土地利用和植被变化表现为耕地面积减少、森林面积增加、NDVI指数增强,而且在省级层次上,山区县范围NDVI变化率与耕地和森林面积变化率分别具有很强的负相关（r = -0.70）和正相关（r = 0.91）,证实了中国山区耕地当前边际化的发展态势。基于以上分析,本文最后对务农机会成本上升、农业劳动力快速析出背景下的山区耕地利用边际化机理进行了总结。这一研究有助于深入认识山区耕地撂荒和森林转型的发展过程。

建设用地开发强度是区域建设用地开发利用程度及其对区域人口和经济社会承载强度的综合反映。本文以东北地区179个县域空间为基本研究单元,应用冷热点、空间变差函数、GWR模型等定量方法对建设用地开发强度的时空分异格局演变及分异机制进行了探讨,得出以下结论：① 2000-2015年东北地区建设用地开发强度总体呈现出增长态势,但空间分异显著,各单元间建设用地开发强度高低的相互作用及联动效应较为明显,但建设用地开发强度的空间分布逐渐趋于非均衡,建设用地开发强度的冷热点分布格局与全局分异变化及空间异质性态势基本吻合;② 2000年东北地区开发强度格局分异由政府财政投入力度、用地投资强度和产业结构水平共同影响,到2005-2015年发展演化为政府财政投入力度、用地投资强度、经济发展水平和产业结构水平共同影响;③ 2000-2015年政府财政投入力度、用地投资强度、经济发展水平和产业结构水平与东北地区建设用地开发强度格局分布态势具有一定的关联性,但在不同区域呈现出影响程度的差异性。

基于历史文献资料重建区域历史时期土地利用/覆被变化,对深入研究区域生态环境效应、充实全球历史土地利用数据集等均具有重要意义。本文通过对元代（1271-1368年）屯田与屯户、垦田与户口等册载数据及相关史料的梳理与分析,提出了户均屯田数与户均垦田数的转换关系,构建了元代省域耕地面积估算方法,重建了至元二十七年（1290年）研究区省域耕地面积。结果表明：① 元代户均屯田数和户均垦田数均具有明显北高南低的特征,这种区域差异性是南北方地区自然条件和种植制度等差异的客观反映,而地域一致性则是户均屯田数配拨以该地户均垦田数为参照的具体表征。② 在省域尺度上,户均屯田数与户均垦田数存有一定偏差,其南北方地区的修订系数分别为1.23和0.65。③ 元代至元二十七年研究区耕地总量为535.4×10⁶今亩,垦殖率为6.8%,人均耕地面积为6.7今亩;其中,境内北方地区耕地面积约占57.8%,垦殖率为6.6%,人均耕地面积为15.6今亩;南方地区约占42.2%,垦殖率为7.1%,人均耕地面积为4.1今亩。④ 黄河中下游的腹里地区、淮河流域的河南行省、长江中下游地区的江浙、江西及湖广行省和西南地区的云南行省是元代至元年间耕地的主要分布区。

在快速城市化过程中,高强度人为活动对生态系统结构和服务功能造成极大扰动,进而产生一定生态风险。近年来,景观生态风险评价的兴起为景观格局—生态过程互馈研究提供了新的视角,可有效支持生态系统管理。本文在探讨生态风险、区域生态风险与景观生态风险联系与区别的基础上,重点评述了景观指数法和风险“源—汇”法等主要景观生态风险评价方法,归纳了基于生态系统服务的景观生态风险研究进展。进一步地,以生态系统服务退化为损失表征,从地形、人为胁迫、生态恢复力、景观脆弱性等维度构建概率表征指标体系,提出了基于生态系统服务的景观生态风险评价（ESRISK）框架,以期为景观生态风险研究提供一个更为完善、综合的评价方法参考,并辅助支持风险减缓策略制定和有限资源的高效分配。最后,从生态系统服务权衡与协同关系、评价结果不确定性分析、景观生态风险与景观格局多尺度关联关系、脆弱性研究深化等方面做出展望。

山岳冰川是干旱区生态环境和社会经济可持续发展的物质基础和特色文化基础,具有独特且无法替代的生态服务功能,而目前对冰川调节生态环境和提供人类福祉等方面服务功能和价值估算研究很少。本文基于第一、二次冰川编目数据,分析中国天山冰川面积和冰储量变化特征;梳理并构建山岳冰川生态服务功能体系,结合单位面积服务功能价格法和当量因子法,评估中国天山冰川年生态服务价值。结果显示：① 1970-2010年间,中国天山冰川面积减少1274 km²,退缩了13.9%,年平均冰川储量减少约4.08×10⁹ m³。高海拔区（> 5200 m）冰川面积出现增加,可能是由于该区域降水增加对冰川积累的作用大于气温上升对冰川消融作用造成的。② 中国天山冰川年生态服务价值为602亿元,气候调节、水文调节和淡水资源供给价值分别占总价值的66.4%、21.6%和9.3%,水力发电的年均生态服务价值约为3.5亿元,其他类型的调节和服务功能价值约12.8亿元。③ 比较分析冰川、森林、草地和湿地生态系统不同服务价值所占总价值比例发现,淡水资源供给/实物生产和生态调节功能在生态系统中均占比例较大,冰川单位面积生态服务价值高于其他类生态系统。本文以期能提高冰川对人类福祉和维持生态环境等方面的认知,服务于冰冻圈生态安全、环境保护以及资源的可持续利用规划与管理。