1、土地利用/覆被變化是人類活動作用于自然環(huán)境的具體表現(xiàn)形式，是全球環(huán)境變化的重要組成部分和主要原因，是自然環(huán)境變化的主要驅動因素之一。人類活動通過土地利用/覆被變化改變自然環(huán)境的空間格局和過程，影響了自然環(huán)境形成與變化的復雜性。湖北武漢歷來有“九省通衢”之稱，隨著國家“中部崛起”戰(zhàn)略的逐漸推進，武漢城市圈“兩型”社會建設綜合配套改革試驗總體方案獲國家批準并實施，區(qū)域內(nèi)土地覆被格局將發(fā)生顯著的變化，對該區(qū)域的土壤環(huán)境、水環(huán)境和氣候環(huán)境等自然

2、環(huán)境要素也將產(chǎn)生深遠的影響。因此，開展土地利用/覆被變化及其對自然環(huán)境要素影響的研究對本區(qū)水土資源優(yōu)化配置、社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展及自然生態(tài)環(huán)境改善都有著十分重要的意義。
　　 本研究以80年代中期、90年代中期和21世紀初期的TM衛(wèi)星影像資料和相關的社會經(jīng)濟統(tǒng)計資料等為數(shù)據(jù)源，結合野外調(diào)查，運用3S集成技術，對各種數(shù)據(jù)和信息進行科學的校正和處理。通過室內(nèi)分析、模式識別、模型模擬、空間演算等多種手段，分析了湖北省過去二十年間土地利用

3、/覆被變化的動態(tài)過程、驅動因子，提出了典型性分區(qū)模式，針對11個典型縣市的土地利用覆被變化進行聚類分析，在此基礎上，對湖北省土地利用變化最活躍的耕地、林地和建設用地進行了預測分析。本研究結合湖北省土壤侵蝕遙感資料和土壤養(yǎng)分資料，探討了土地利用/覆被變化對土壤侵蝕和土壤質(zhì)量的影響；結合水文水質(zhì)資料，探討了土地利用/覆被變化對水文環(huán)境的影響；結合多年氣象氣候資料，探討了土地利用/覆被變化所產(chǎn)生的氣候效應。主要研究結果如下：
　　 （

4、1）在過去二十年間，湖北省土地利用/覆被發(fā)生了顯著的變化。從數(shù)量上來看，1985-1995年間變化幅度從大到小依次是：耕地、林地、水域、居民建設用地、未利用土地、草地；1996-2005年則為未利用地、水域、耕地、林地、交通設施及建設用地、園地、草地。二十年間土地利用/覆被變化的主要趨勢表現(xiàn)為耕地面積不斷減少，林地面積總體呈增加趨勢，建設用地呈逐年增加趨勢。
　　 （2）湖北省土地利用/覆被變化是多種因素交織在一起共同作用造成的

5、。人口增加、國民經(jīng)濟的發(fā)展、耕地效益比較低下及洪澇災害是耕地減少、以魚塘增加為主要特征的水域增加及建設用地擴張的主要原因。
　　 （3）根據(jù)社會-經(jīng)濟-生態(tài)現(xiàn)狀將湖北省劃分為四個一級區(qū)劃，14個二級區(qū)劃。通過對丹江口等11個典型縣市近五年的土地利用變化聚類分析發(fā)現(xiàn)以大冶為首的六個市（縣），建設用地增長顯著；洪湖市充分發(fā)揮其湖泊資源優(yōu)勢，水域面積增加較大：秭歸縣受大型水利工程影響，水域面積也大幅增加：丹江口等三個市（縣）耕地猛減，

6、林地劇增，兩者成此消彼長的趨勢。根據(jù)遙感解譯和統(tǒng)計資料顯示，湖北省土地利用變化最活躍的是耕、林、建三類用地。選用灰色預測GM（1，1）模型，預測湖北省至2010年的情況呈現(xiàn)：耕地下降曲線應該更為平穩(wěn)，林地面積將穩(wěn)步上升，建設用地也將不斷在增加。
　　 （4）湖北省土壤侵蝕總體呈下降趨勢，中度侵蝕和強度侵蝕面積下降變幅較大。土地利用類型改變，一定程度上影響了土壤侵蝕速度和侵蝕強度。從地類上看，耕地、林地的土壤侵蝕面積最大，占流域侵

7、蝕總面積的95.9％；從地域分布上看西部山區(qū)最為嚴重，中南部次之。土壤侵蝕主要分布在15°以上的陡坡地。
　　 （5）土地利用類型的改變嚴重影響了土壤質(zhì)量要素的空間異質(zhì)性。不同土壤質(zhì)量要素在不同深度的差異較大，0-20 cm的高低順序依次為：有效磷、速效鉀、TP、水解性氮、TN、有機質(zhì)、TK、pH值：20-100 cm的高低順序是：有效磷、有機質(zhì)、速效鉀、TP、水解性氮、TN、TK、pH值；表層土壤pH均值為6.23，深層土壤均

8、值為6.83，全區(qū)域呈弱酸性；全省有機質(zhì)平均含量較高，表層達1.926％。說明湖北農(nóng)業(yè)基礎條件較好，種植業(yè)比較發(fā)達。從塊金值與基臺值之比來看，表層土壤的pH值最小，為19.8％，其他的土壤要素都沒有大于50％，說明影響pH值分布的結構性因素控制導致樣點之間的空間自相關作用強，而其他各土壤要素為中等強度的空間自相關。
　　 （6）湖北水資源相當豐富，但城市化使湖泊河塘面積劇減，尤其是經(jīng)濟發(fā)展較快地區(qū)，水資源利用形勢嚴峻。通過計算，

9、21世紀初湖北省以武漢市為首的鄂東一帶和以襄樊為首的鄂北地區(qū)存在較為嚴重的水量緊張狀態(tài)和安全問題；21世紀前50年生產(chǎn)生活用水增加101.6億m3，增長幅度非常明顯，而后50年僅增長10.4億m3，且增長趨勢漸緩。土地利用/覆被的變化是湖北水災的主要誘因之一，城市化使地表徑流系數(shù)增大，使洪水的洪峰變窄，峰線提前；城市現(xiàn)有排水方式造成雨水資源的浪費和污染等；城市化使江河近岸、湖泊富營養(yǎng)化污染嚴重；農(nóng)業(yè)土地利用對水質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在化肥、農(nóng)

10、藥污染，畜禽養(yǎng)殖、居民生活垃圾污染等多方面。
　　 （7）湖北省近45年年平均氣溫為15.9℃，上升了0.54℃，上升速率為0.12℃/10a。上世紀80年代以來極端最高氣溫呈現(xiàn)較明顯的上升趨勢。武漢市最近23年城市熱島增溫強度在不同季節(jié)均有所增加；近45年平均降水量為1145.8mm，年降雨量增加速率為6.9mm/10a，呈現(xiàn)出明顯的年際和年代際變化；年平均日照時數(shù)為1749.9h，呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，其下降速率為-68.6h

11、/10a；近年來的強降水的增加直接導致了洪澇災害的增加。
　　 （8）江漢平原濕地的退化與恢復導致局地氣候變化。江漢平原自1958年后年平均氣溫呈上升趨勢，氣溫增加為0.246℃/10a，但1998年之后氣溫出現(xiàn)了明顯下降趨勢，年平均氣溫從1998年的17.92℃下降到現(xiàn)在的16.96℃，平均為0.4℃/a：在降水量的變化方面，20世紀90年代以來年降水量以平均4.9mm/a的速率增加，并以夏、冬季降水增加為主。
　　

12、（9）城市化所帶來的土地利用變化對城市氣候產(chǎn)生了較大影響，城市環(huán)境溫度與下墊面溫度、下墊面結構、水體、植被等因素密切相關。隨著城市化進程加快，武漢市城市熱島效應愈強。1961-2000年的平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫增溫速率的季節(jié)差異明顯，冬季增溫速率非常顯著；對同一季節(jié)，最低氣溫的增溫速率最大，最高氣溫的增溫速率最小，平均氣溫居中，非對稱性明顯；近20年無論是城區(qū)還是郊區(qū)，3項氣溫的增溫速率在不同的季節(jié)都得以加強；近20年熱島增溫速率