江西省农村居民点时空特征及其影响因素研究

利用2005、2010、2015年江西省农村居民点矢量数据,借助网格统计、样带分析及地理探测器等方法,结合网格和县域2种尺度,刻画了农村居民点数量及规模的时空格局特征;并利用地理探测器定量识别县域层面农村居民点用地面积的影响因素。研究表明,江西省农村居民点数量多、规模小,呈现出在大尺度空间离散而在局部区域集聚的特征,农村居民点数量和面积均具有北多南少的空间分异特征,城市周边、平原地区、中心村镇等是农村居民点高度集聚和扩张的主要区域。在乡村人口持续向城镇转移背景下,农村居民点斑块数量和面积不降反增,细碎化特征更为突出,空间变化上以围绕城镇与交通线的居民点扩张和土地整治及生态移民导致的居民点收缩并存。在农业发展及人口增长、县域经济发展及投资带动、地形制约3类因素综合作用下,形成了江西省农村居民点用地面积格局。     

近10年中国空气质量时空分布特征

空气污染是建设健康中国过程中亟待解决的难题。利用2005—2015年全国86个重点城市空气质量日报数据,综合运用全局自相关法、层次聚类法、空间插值法以及重心迁移模型,从年度、季节和月份3个时间尺度上探讨了近10年来中国空气质量的时空分布特征。结果表明,(1)全国空气质量表现出显著的时间变化规律。从年际变化上看,空气质量逐年好转趋势明显;从季节变化上看,夏季空气质量最好,春秋次之,冬季最差;从月份变化上看,空气质量呈现出显著的先降后升的"U"型变化规律。(2)全国空气质量呈现出显著的空间集聚和分异规律,表现为"北重南轻、东重西轻"的空间格局。其中,京津冀地区、西北地区以及山东、河南属于长期高污染区;以珠三角为核心的南部沿海地区、云贵高原和青藏高原地区属于常年优良区。近10年全国空气质量整体虽得到有效改善,但部分地区(河北、山东、河南和江苏)污染仍在加重,期间污染范围从整个华北地区、中部地区和西北地区向京津冀地区集中,空气污染分布模式从集中连片分布变成零星分布。(3)近10年全国空气质量重心以向东北方向移动为主,表明东部和北部地区部分省份的空气污染程度较全国其他省份严重。(4)研究结果揭示了近10年中国空气质量的时空分异规律,可为寻求污染治理办法提供理论参考。     

县域生物多样性重要性评估模型比较——以武夷山市为例

为深入了解不同评估方法在县域尺度上生物多样性评估的效果,选取净初级生产力(NPP)定量指标评估法(模型1)、NPP改进模型法(模型2)和综合评估法(模型3)3种生物多样性评估模型,对福建省武夷山市生物多样性重要性指数和空间格局特征予以比较分析.结果表明:3种评估模型计算得到的生物多样性重要性指数分别在0-93.7、0.54-63.06和38.56-86.31之间;模型1和模型2的评估获得的生物多样性指数空间分布破碎化明显,模型3聚集度较高;3种评估模型获得的各乡镇平均值分别为32.93-46.22、35.62-45.27和67.28-79.25;标准差分别处于17.12-25.63、6.81-12.85和3.84-7.33之间;模型1、2和3的更重要和最重要面积分别占研究区总面积32%、90.34%和77.93%;在约7 km尺度范围以内,自相关性表现为模型3模型2模型1;大于7 km则空间自相关系数模型3模型1和模型2.从空间分布规律、重要性等级面积、空间自相关来看,模型3在研究区评估效果最好,最符合武夷山现实情况,其次是模型2,最后为模型1.可见,评估模型的参数选择是评估结果不确定的主要来源之一且直接影响评估结果(图6表2参33).     

中国焦化场地近20年时空演变特征及驱动因素

落后的焦化工艺产生的粉尘、烟气和化学废气进入空气,可对场地周边及较远区域造成严重的大气污染;剩余氨水、粗苯分离水等废水排入水体或农田会造成区域水体与土壤污染;废水泄露和固体废物(如焦油渣)管理处置不当,污染物直接进入土壤也会造成场地土壤污染。文章通过国家企业信用信息公示系统、天眼查和文献数据库等共享数据平台收集中国存在较大潜在污染的焦化场地样本信息,采用空间单元统计、标准差椭圆、最邻近指数和核密度估算等空间分析方法研究了2000—2020年中国焦化场地时空格局与演变特征,采用多因素时空关联分析方法探讨了其驱动因素。结果显示,中国焦化场地总体分布极不均衡,主要分布在华北、西南和西北地区,东南地区分布较少;近20年来,在数量特征上总体呈现先快速增加(2000—2005)后缓慢增加(2005—2015)再缓慢减少(2015—2020)的变化趋势;在空间格局上,分布走向有从西南—东北方向往西—东方向变化的趋势,分布重心有向西北方向移动的趋势,集聚程度逐渐增强,呈现显著集聚性,形成了华北、西北新疆以及西南云贵等高集聚区。这种时空演变特征是自然地理因素、社会经济发展、国家行业政策及公众环保意识等多因素共同作用的结果,其中自然地理因素决定了中国焦化场地的基本空间格局,而社会经济发展、国家行业政策和公众环保意识是其空间格局随时间不断演变的主要推动因素。本研究结果可为中国土壤、水和大气环境的空间治理和生态环境建设的宏观战略决策提供科学依据,也可为焦化及相关产业的发展规划提供信息支持。     

长三角地区乡村发展评价及时空分异特征

以长三角地区作为典型案例地,构建乡村发展评价指标体系,运用改进熵值法测度2000—2018年长三角地区乡村发展水平;综合运用GIS空间分析、ESDA模型等方法分析2000—2018年长三角地区乡村发展分异特征,并运用多元回归模型揭示研究期间长三角乡村发展时空分异的影响因素。结果表明:长三角地区乡村发展水平呈现出持续提升的演化态势,长三角乡村发展东—西向呈递减态势,南—北向呈倒"U"型空间形态。长三角乡村发展表现出"俱乐部趋同"的空间分布趋势;乡村发展局部热点区主要集聚在苏锡常沪、杭绍甬等地区,而冷点区主要分布在皖北地区,形成稳定的低值集聚塌陷格局。经济发展水平、农业现代化、城镇化及交通可达性是影响研究期间长三角乡村发展时空分异的驱动因子,政府政策因素对研究期间长三角乡村发展时空分异表现为宏观的导向效应。     

福建梅花山国家级自然保护区拟赤杨种群分布格局的分形分析

分形理论中的计盒维数、信息维数和关联维数能分别从空间占据程度、格局强度和个体空间关联的尺度变化角度,揭示种群分布格局的尺度变化特征.本文应用以上3个分形维数探讨了福建梅花山国家级自然保护区拟赤杨种群分布格局的多尺度分布规律,计算结果表明,拟赤杨种群的分布格局具有分形特征,其计盒维数为1.0298～1.2982,信息维数为0.9728～1.2464,关联维数为0.5089～0.8047.拟赤杨种群的计盒维数、信息维数较高,而关联维数较小,表明该种群的分布格局强度相对较高,结构相对复杂,具有集聚分布的趋势.     

福建省县域森林损失时空演变特征及其影响因素分析

森林是陆地生物圈重要的生态资源,厘清区域长期森林损失状况及其影响因素,对森林资源保护和社会经济协调发展具有重要意义。基于全球森林变化(Global Forest Change)数据集,利用ArcGIS 10.8空间分析技术,对2001—2019年福建省58个县域森林损失的时空演变特征进行分析,并结合时空地理加权回归模型,探究县域森林损失的主要影响因素及其时空分异特征。结果表明：(1)2001—2019年福建省县域森林损失率呈波动上升的基本态势,森林损失面积累计达112.89万hm²,森林损失情况可划分为显著上升阶段、先降后升阶段和显著下降阶段。(2)整体上,福建省县域森林损失具有较强的空间正相关性和空间集聚性特征,相邻区域森林损失率的空间相关性显著,而其空间集聚效应呈现西北低、东南高的基本态势。(3)城镇化率、人均GDP、公路通车里程、人口密度和木材产量对福建省县域森林损失均具有一定的影响,但存在明显的时空异质性特征。该研究有效揭示了福建省县域森林损失时空动态特征及其影响因素,可为森林资源可持续经营提供理论依据。     

河北省县域农业绿色全要素生产率的空间特征

农业绿色全要素生产率的提升是生态文明建设的关键。以河北省142个县域作为研究对象,运用非径向非角度、基于松弛的(slacks-based measures,SBM)方向性距离函数和全局参比曼奎斯特卢恩伯格(global MalmquistLuenberger,GML)生产率指数测算2000—2016年河北省县域农业绿色全要素生产率,并采用空间自相关方法分析河北省县域农业绿色全要素生产率的全局和局部空间特征。结果表明:(1)2000—2016年河北省县域农业绿色全要素生产率年均增长5. 42%,主要依靠绿色前沿技术进步驱动,如考虑环境因素,或可实现农业"波特‘双赢’假说";(2)从地区分布来看,河北省县域农业绿色全要素生产率增长存在地区不平衡的现象,其中冀北地区增长水平高于全省平均水平,而冀中与冀南地区增长水平落后于全省平均水平;(3)河北省县域农业绿色全要素生产率增长存在显著空间相关性,但空间相关性呈减弱趋势;(4)河北省县域农业绿色全要素生产率增长呈明显地理集聚特征,热点区向冀中、冀东南地区扩张,冷点区由冀北"一翼"向冀北"两翼"转移。     

不同放牧强度下星毛委陵菜(Potentilla acaulis)种群小尺度空间格局

利用R ip ley’s K函数以及蒙特卡罗(Monte Carlo)随机模拟方法,定量分析了4种放牧强度———无牧、轻牧(1.33只羊/hm2)、中牧(4.00只羊/hm2)、重牧(6.67只羊/hm2)下星毛委陵菜(Potentilla acaulis)种群的小尺度空间格局及其随尺度的变化规律;研究了放牧对星毛委陵菜种群空间格局的影响;并以放牧条件下星毛委陵菜的生活史特征、生态适应对策以及群落内植物种间的相互作用为基础,探讨产生和维持这些格局的机理.研究表明:(1)放牧对星毛委陵菜种群空间格局有显著影响,同一放牧强度下星毛委陵菜种群在不同尺度上的空间格局存在显著差异.(2)无牧条件下,星毛委陵菜种群在0~96 cm尺度上表现为集聚分布,在96~100 cm尺度为随机分布;轻牧条件下,星毛委陵菜种群在0~92 cm尺度上表现为集聚分布,在92~100 cm尺度为随机分布;中牧条件下,星毛委陵菜种群在0~72cm尺度上表现为集聚分布,在72~100 cm尺度为随机分布;重牧条件下,星毛委陵菜在20~22 cm尺度上表现为集聚分布,在15~17 cm、23~28 cm和46~50 cm尺度为均匀分布,在0~15 cm、17~20 cm、22~23 cm、28~46 cm和50~100 cm上为随机分布.(3)同一放牧强度下,随着尺度的增大,星毛委陵菜种群由集聚分布趋向于随机分布;且转变为随机分布时的尺度随着放牧强度的增大而逐渐缩小.这与星毛委陵菜生物学特性和种群对放牧压力的生态适应对策密切相关.(4)在0~100 cm尺度上,星毛委陵菜种群的集聚强度随着放牧强度的增大而逐渐减小,即:无牧>轻牧>中牧>重牧.(5)放牧活动改变了决定群落结构的有关过程的相对重要性.这些研究结果将为在放牧活动干扰下草原群落的演替提供理论依据.图2参24     

基于MODIS数据的珠三角地区NDVI时空变化特征及对气象因素的响应

珠江三角洲是广东省经济密度最大、人为活动最强烈的区域,随着工业化和城市化的迅速发展,该区域出现了各种生态环境问题。通过对2001-2017年覆盖珠三角地区的MODIS/NDVI数据进行月时间序列重构和年时间序列合成,利用趋势分析方法和空间自相关分析方法对珠三角地区NDVI的时间变化趋势和空间格局特征进行研究,同时结合气象站点观测资料,基于相关系数方法分析NDVI对气象因素的响应。结果表明,(1)在过去的17年中,珠三角地区NDVI在年际变化上呈现波动增长趋势,总体年平均增长速率为0.005 1。(2)在空间分布上,珠三角范围内有90.84%区域的植被呈增长趋势,而在珠三角核心地带的城市群集区域存在植被退化现象,占全区面积的9.16%。(3)珠三角地区NDVI具有高空间集聚特性,受地形和城区分布影响,低植被覆盖集聚区和高植被覆盖集聚区分布格局显著且变化稳定,在多年平均NDVI的局部空间自相关分析中分别占全区面积的28.77%和33.69%。(4)珠三角地区NDVI和气温、降水及日照时数在月变化上显著相关,NDVI对气温和降水的响应分别存在1个月和1-2个月的滞后效应,并且这种滞后效应在空间分布上也体现出"西南-东北"方向的区域差异,而NDVI对日照时数的响应不存在滞后。(5)在年尺度上,珠三角地区NDVI与气象因素之间的相关性不显著。研究结果对珠三角地区恢复植被和修复生态具有重要的参考价值和现实意义     

黄河流域农业资源环境效率时空演化特征及影响因素

探讨农业资源环境效率对于推动黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。通过构建农业资源环境效率综合评价指标体系,采用超效率SBM模型和空间计量模型,对1990—2017年黄河流域9省(区)农业资源效率时空分异特征及其演变过程进行测度与刻画,并进一步探讨其影响因素。结果表明:(1)研究期间黄河流域9省(区)农业资源环境效率总体呈现缓慢波动上升趋势,且总体水平较低,山东和四川处于引领地位。(2)黄河流域农业资源环境效率总体呈现下游上游中游的空间分布格局。从空间格局演化来看,流域农业资源环境效率空间分异特征较为明显,呈现以山东和四川为核心的"双核"特征;从上、中、下游来看,则呈现"中心-外围"特征。(3)从影响因素结果分析来看,农业经济发展水平、农业生产技术水平和种植业结构对流域农业资源环境效率具有显著促进作用,而财政支农政策、工业化水平、环境规制和农业受灾率则具有一定阻碍作用。最后,提出了黄河流域强化农业科技支撑、农业生态环境保护和农业基础设施建设等方面的对策建议。     

基于最佳尺度的景观生态风险时空变化研究：以重庆市江津区为例

探究景观生态风险的时空变化规律,合理评估生态风险状况,有利于维护区域生态安全和经济社会可持续发展。以2000、2009和2018年3期遥感影像为基础,综合运用景观格局指数、空间自相关分析和地理探测器工具,探究最佳尺度下江津区景观生态风险时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1)景观指数随粒度和幅度的改变而呈现不同的变化规律,90 m栅格和3 km网格尺寸能更好地体现景观格局空间异质性特征;(2)2000—2018年研究区景观生态风险空间格局变化较大,景观生态风险威胁程度整体有所上升,中风险区逐渐成为区域主导类型;(3)研究区各时期景观生态风险空间集聚特征显著,景观生态风险指数空间分布以高-高集聚和低-低集聚为主;(4)人类活动对于区域景观格局和生态系统的影响愈发强烈,人口密度和GDP是影响景观生态风险时空分布的重要驱动因素。研究结果可为长江上游重要生态屏障建设提供决策参考。     

珠三角地区PM_(2.5)浓度空间自相关分析

PM_(2.5)空间变异规律是揭示污染机制的重要基础。研究获取珠三角地区共57个监测点2013年全年PM_(2.5)小时均值监测数据,汇总后得到监测点季度均值和年均值,采用空间自相关分析理论研究不同季节PM_(2.5)浓度空间自相关性的强弱与集聚模式。结果显示,珠三角地区PM_(2.5)污染季节差异显著,冬季PM_(2.5)浓度均值是夏季的3倍。空间自相关分析表明,90 km范围内,珠三角PM_(2.5)浓度均存在正空间自相关性且尺度效应明显,空间自相关性存在城市尺度和区域尺度2次递减;春、夏、秋、冬季PM_(2.5)浓度全局Moran's I指数分别为0.542、0.752、0.602和0.628,空间自相关性由高到低依次为夏、冬、秋和春季;珠三角PM_(2.5)浓度集聚模式明显,深圳等沿海地区表现为PM_(2.5)浓度低-低集聚(L-L),而离海岸稍远的广州等地区为高-高集聚(H-H)区域。     

河谷型城市城乡结合部景观格局空间尺度效应分析——以兰州市西固区土地利用格局为例

以兰州市西固区土地利用格局为例,利用2005年SPOT5遥感影像和正射航空影像数据,选取14个常用的景观指数,从景观水平和类型水平2个方面分析景观指数随尺度变化的基本规律,采用200m×200m正方形将研究区土地利用数据切分成规则格网,计算每个格网的多样性指数,通过半方差分析研究西固区多样性空间结构特征。结果表明:10m是西固区土地利用景观的本征观测尺度;研究区景观类型和景观格局特征随尺度增大变化显著,体现出一定的尺度依赖性;各乡(镇、街道)的景观指数呈现出城市中心—城乡交错带—乡村的分异特征,梯度变化明显;西固区多样性空间分布属于中等强度空间相关,高值区主要分布于黄河沿岸。     

基于投入视角的黄淮海平原农业碳排放与经济发展脱钩研究

农业增长对资源依赖的变化趋势以及农业发展与环境的互动关系日益引起学术界的关注.运用脱钩理论,以2000-2005和2005-2010年为时间尺度,以县域为空间尺度,探讨黄淮海平原农业碳排放与经济增长之间的脱钩关系,揭示两者脱钩发展的时间和空间演变趋势及转移特征,并尝试分析脱钩的内在机理.结果表明:(1)脱钩类型的数量结构和空间格局均发生明显变化,黄淮海平原农业正处于由资源依赖向技术依赖的过渡时期.2000-2005年农业碳排放与经济增长以强复钩和扩张性复钩为主,脱钩空间格局较为分散;2005-2010年以强脱钩和弱脱钩为主,脱钩区域呈现空间集聚态势;若考虑因技术进步带来的碳排放系数变化因素,脱钩趋势将会更加明显.造成这种空间格局的原因主要是经济增长与环境的关系较为复杂,经济发展、技术进步和制度创新等因素通过互动机制共同作用于农业生产经营主体.(2)脱钩类型的转换呈跳跃性,转换方式以强复钩、扩张性复钩转换为强脱钩、弱脱钩为主,且脱钩状态不稳定,持续脱钩难度较大.脱钩状况受到经济效应、技术效应和政策效应等因素的共同作用,3者作用的两面性是持续脱钩难的重要原因.     

基于MODIS GPP/NPP数据的三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量时空变化研究

陆地生态系统碳循环研究是全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,准确地评估陆地生态系统碳储量和碳汇量是估算未来大气 CO2浓度,预测气候变化及其对陆地生态系统影响的关键。已有相关研究多集中于对区域生态系统碳储量和碳汇量的量的估算,而缺乏针对时间尺度上的变化过程的分析,以及对变化特征空间差异性的分析。本研究基于MODIS NPP数据,结合土地利用数据及土壤有机碳密度分布数据,对三江源地区2000─2010年草地生态系统碳储量时空变化特征进行了分析,同时,基于MODIS GPP数据及China FLUX和America FLUX数据,建立草地生态系统呼吸估算模型,对其碳汇量的时空变化特征进行了分析,以期明确该地区的碳储存能力及其变化过程,为该区域草地生态系统保护和管理提供科学依据。研究结果表明：（1）三江源地区草地生态系统总碳储量为53.38×108 t,平均碳密度为14.94 kg·m-2（以C计）。土壤和植被碳储量分别为53.07×108 t和0.31×108 t,平均碳密度分别为14.85 kg·m-2和86.77 g·m-2。（2）近10多年来,三江源地区草地生态系统多年平均碳汇量为0.4×108 t,单位面积平均碳汇量为86.80 g·m-2·a-1（以C计）,表明该地区草地生态体统是一个碳汇。（3）2000年以来,三江源地区草地生态系统总碳储量及总碳汇量均呈波动增加趋势,碳汇功能有所增强。（4）三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量的空间分布格局及其变化趋势的空间分布均呈现明显的空间差异性。（5）MODIS GPP/NPP数据能够支撑较大尺度草地生态系统碳储量及碳汇量格局与变化趋势分析,较传统方法更为便捷高效。     

玄武湖菹草种群空间格局分析及其环境效应

大型水生植物的分布格局与空间尺度有着密切关系,传统的分析方法只能分析一种尺度下的格局。引入点格局分析,以种群空间分布坐标点图为基础,分析各种尺度下的种群格局。运用点格局分析对玄武湖菹草种群的空间分布格局进行研究,并结合N、P等水质指标探讨其环境效应。结果表明,玄武湖菹草种群分布集群特征明显,且在尺度232~344m内聚集最为明显。从水质监测结果看,菹草种群有利于改善水体环境,无种群区的TN、TP和NO3-N浓度明显高于有种群区;溶解氧(DO)则表现为有种群区高于无种群区。菹草在空间分布上的明显规律性,会进一步导致水质参数的空间异质性。     

干旱区农业绿洲景观格局研究

将地理信息系统 (GIS)与景观格局分析软件FRAGSTATS相结合 ,选取了 9个斑块类型指标和 13个景观指标 ,从区域和绿洲 2个尺度分析了金塔县及其境内的金塔农业绿洲和鼎新农业绿洲的景观格局。结果显示 ,区域尺度的景观格局体现了绿洲与戈壁等基质类型景观的镶嵌特征 ;金塔农业绿洲体现出冲、洪积三角洲的特征 ,即耕地从扇顶呈放射状与盐碱地相间分布 ;鼎新农业绿洲显示了沿河绿洲的特点 ,即景观类型以河道为轴对称分布。指出划定绿洲界限和提高数据分辨率是揭示绿洲景观格局与过程相互作用机制的关键     

广西红树林净生态系统碳交换变化特征及影响因子研究

为了研究广西红树林CO_2通量变化特征及其调控机制,利用2019年北海红树林生态观测试验站涡度相关系统观测的红树林碳通量和气象观测数据,分析红树林净生态系统碳交换变化特征及其与气象因子的响应关系。结果表明,广西红树林净生态系统碳交换的平均日变化曲线呈"U"型分布;在月尺度上,碳汇峰值出现在2月,最小值出现在6月;在季尺度上,不同季节碳汇峰值呈秋季春季冬季夏季的趋势;净生态系统碳交换月累积最大值为11月(-45.23 g·m~(-2)·月~(-1)),最小值为7月(-16.95 g·m~(-2)·月~(-1));广西红树林净生态系统碳交换、总呼吸和总初级生产力年累积量分别为-386.68、862.49和-1 249.18 g·m~(-2)·a~(-1),3者均低于福建和广东红树林;光合有效辐射是对净生态系统碳交换产生直接影响的主导因子,饱和水气压差是对净生态系统碳交换产生间接影响的主导因子,降水量是净生态系统碳交换的限制因子。     

基于地理探测器的中国陆地生态系统土壤有机碳空间异质性影响因子分析

中国陆地生态系统土壤有机碳库对全球生态系统碳平衡具有显著影响。为揭示土壤碳库空间分布的潜在主控因子并为今后建立碳库空间分布模型提供依据,利用地理探测器对中国陆地生态系统表层土壤(0—20 cm)有机碳密度的影响因子(气温、降水量、DEM、NDVI、陆地生态系统类型、人口密度)进行空间分异性探测和定量归因。结果表明:自然因素是全国和区域尺度陆地生态系统表层土壤有机碳密度的主要因素,而人为因素影响较小。全国尺度各影响因子按解释程度大小排序分别为:温度(0.22)>NDVI(0.16)>DEM(0.12)>陆地生态系统类型(0.09)>降水量(0.06)>人口密度(0.04);自然因素中的气候因素是中国陆地生态系统表层土壤有机碳密度空间分异性的主要影响因子,温度与降水量交互作用的解释程度为0.37,其中温度的作用尤为重要;气温因子与土壤有机碳密度在相对寒冷的地区(均温<15℃)呈负相关,但在更热的地区则呈正相关,意味着生态系统碳平衡对未来气候变暖可能表现出异质性的响应特征;强烈的因子互作效应表明,中国陆地生态系统表层土壤有机碳空间分异性是由多种因子共同作用影响而非单一因素决定;中国六大分区(东北、华北、华东、西北、中南、西南)陆地生态系统表层土壤有机碳密度的各影响因子解释程度存在差异,体现出土壤有机碳密度的主控因子的空间异质性。