Characteristics of temporal and spatial variation in landscape ecological risk in Gansu Province based on land use and cover

doi:10.11686/cyxb2021298

Abstract

Abstract:

Gansu Province has rich and diverse landscape types， which play a key role in the ecological security of Western China， and also provide important material bases and ecological services for local development. Due to the impact of climate change and unsustainable human activities， the security and stability of the ecological environment in some areas of Gansu Province has become severely challenged. Based on the climate change initiative-land cover （CCI-LC） data of European Aviation Administration， this study analyzes the characteristics of land use and cover change in Gansu Province from 2005 to 2019， using a ‘dynamic degree and transfer matrix’ methodology. By constructing the landscape ecological risk index and using the spatial autocorrelation analysis method， this study analyzes the spatial distribution characteristics of landscape ecological risk. It was found that： 1） From 2005 to 2019， the area of bare land decreased the most， with a change over the 15-year study period of 1.88%， followed by cultivated land， with a decrease of 2.31%； grassland area increased the most， with a five-year change （an annual increase） of 1.83%， followed by construction land， with an increase of 191.08%. 2） Among all land use and cover categories， the extent of change for construction land was the highest， and the rate of change remained at a consistently high level throughout the study period. The period with the highest overall extent of change was 2010-2019. 3） The land use/cover transfer matrix was mainly comprised of the transfer in and transfer out of cultivated land， forest land， grassland and bare land， as well as the transfer in of other land types to construction land. 4） The overall ecological risk value in 2019 was significantly higher than in 2005. Among the risk categories， the ‘low-risk’ category had the largest area， and the most frequent occurrence of transformation. Areas designated ‘medium risk’ and ‘high risk’ were comparatively small， they all have exhibited different degrees of growth. 5） From 2005 to 2019， Moran’s I remained at a high level. This index was positively correlated with the spatial distribution of landscape ecological risk and had a strong aggregation effect. The purpose of this study is to provide a scientific basis for land use planning and ecological risk control in Northwest China.

Key words: land use/cover, landscape ecological risk, space and time change, remote sensing, CCI-LC, Gansu Province

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Figures/Tables 11

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新土地利用/覆盖类型New types of land use/cover	原土地利用/覆盖类型编号Original code of land use/cover
耕地Cultivated land	10，20，30
林地Woodland	12，40，50，60，61，62，70，71，72，80，81，82，90，100
草地Grassland	11，110，130，150，153
灌丛Shrubbery	120，121，122，152
湿地Wetland	160，170，180
水体Water body	210
建设用地Built-up land	190
裸地Naked land	200，201，202
常年冰雪Permanent ice and snow	220

新土地利用/覆盖类型New types of land use/cover	原土地利用/覆盖类型编号Original code of land use/cover
耕地Cultivated land	10，20，30
林地Woodland	12，40，50，60，61，62，70，71，72，80，81，82，90，100
草地Grassland	11，110，130，150，153
灌丛Shrubbery	120，121，122，152
湿地Wetland	160，170，180
水体Water body	210
建设用地Built-up land	190
裸地Naked land	200，201，202
常年冰雪Permanent ice and snow	220

土地利用/覆盖类型 Land use/cover types	2005		2010		2015		2019
土地利用/覆盖类型 Land use/cover types	面积 Area （km²）	占比 Proportion （%）	面积 Area （km²）	占比 Proportion （%）	面积 Area （km²）	占比 Proportion （%）	面积 Area （km²）	占比 Proportion （%）
耕地Cultivated land	64964.07	12.760	65220.57	12.810	64880.37	12.743	63460.80	12.465
林地Woodland	55452.24	10.892	55162.62	10.835	54878.94	10.779	54712.53	10.746
草地Grassland	223086.15	43.817	223763.94	43.950	225527.49	44.297	227158.02	44.617
灌丛Shrubbery	506.52	0.099	521.37	0.102	518.67	0.102	518.76	0.102
湿地Wetland	643.68	0.126	643.59	0.126	643.86	0.126	643.77	0.126
水体Water body	477.99	0.094	480.51	0.094	490.86	0.096	510.30	0.100
建设用地Built-up land	618.39	0.121	901.44	0.177	1282.86	0.252	1800.00	0.354
裸地Naked land	162165.96	31.852	161220.96	31.666	159691.95	31.366	159110.82	31.251
常年冰雪Permanent ice and snow	1210.10	0.238	1206.18	0.237	1206.18	0.237	1206.18	0.237

土地利用/覆盖类型 Land use/cover types	2005		2010		2015		2019
土地利用/覆盖类型 Land use/cover types	面积 Area （km²）	占比 Proportion （%）	面积 Area （km²）	占比 Proportion （%）	面积 Area （km²）	占比 Proportion （%）	面积 Area （km²）	占比 Proportion （%）
耕地Cultivated land	64964.07	12.760	65220.57	12.810	64880.37	12.743	63460.80	12.465
林地Woodland	55452.24	10.892	55162.62	10.835	54878.94	10.779	54712.53	10.746
草地Grassland	223086.15	43.817	223763.94	43.950	225527.49	44.297	227158.02	44.617
灌丛Shrubbery	506.52	0.099	521.37	0.102	518.67	0.102	518.76	0.102
湿地Wetland	643.68	0.126	643.59	0.126	643.86	0.126	643.77	0.126
水体Water body	477.99	0.094	480.51	0.094	490.86	0.096	510.30	0.100
建设用地Built-up land	618.39	0.121	901.44	0.177	1282.86	0.252	1800.00	0.354
裸地Naked land	162165.96	31.852	161220.96	31.666	159691.95	31.366	159110.82	31.251
常年冰雪Permanent ice and snow	1210.10	0.238	1206.18	0.237	1206.18	0.237	1206.18	0.237

土地利用/覆盖类型 Land use/cover types	2005-2010	2010-2015	2015-2019
综合动态度 Synthetic	0.05	0.09	0.09
耕地Cultivated land	0.08	-0.10	-0.44
林地Woodland	-0.10	-0.10	-0.06
草地Grassland	0.06	0.16	0.14
灌丛Shrubbery	0.59	-0.10	0.00
湿地Wetland	0.00	0.01	0.00
水体Water body	0.11	0.43	0.79
建设用地Built-up land	9.15	8.46	8.06
裸地Naked land	-0.12	-0.19	-0.07
常年冰雪Permanent ice and snow	-0.07	0.00	0.00