河湟谷地不同时空尺度下土地利用及空间格局对水质的影响

基于青海省河湟谷地湟源县、互助土族自治县和民和回族土族自治县内湟水河各级支流平水期和丰水期实测水质数据,结合遥感技术和数理统计等方法,分析土地利用结构及其空间格局对区域季节性水质的影响.结果表明：①河湟谷地地表水中总氮、总磷浓度偏高,Ⅳ和Ⅴ类水质多集中于河流下游和各支流交汇处.②河湟谷地平水期土地利用对水质的解释率高于丰水期,平水期最优尺度为200 m缓冲区,耕地和城镇为主要的影响因子;丰水期最优尺度为5 km缓冲区尺度,主要的影响因子为林地.③平水期耕地面积占比与总氮、高锰酸盐指数浓度呈正相关,而与总磷浓度呈负相关;城镇面积占比与污染物浓度基本呈正相关;丰水期草地面积占比与河流高锰酸盐指数呈正相关;林地面积占比在两个时期均与污染物浓度呈负相关.耕地、草地和城镇是污染物"源"景观,但耕地在一定程度上也起到拦截污染物的作用;林地是污染物的"汇"景观.④平水期200 m缓冲区尺度下林地空间格局对水质的解释率较高,其中LPI （最大斑块占景观面积比例）和PD （斑块密度）等指标为主要的影响因子,与污染物浓度呈负相关.研究表明,合理规划居民用地和耕地面积占比,提高河岸带周边的林地覆盖率及聚集度,是净化河湟谷地地表水水质的重要措施.     

共存与交流——青藏高原东北部史前陶器来源地分析

全新世中期在青藏高原东北部存在马家窑文化区、宗日文化区和青海湖细石器文化区三大文化共存的地域格局。在研究区33个遗址搜集128枚史前文化陶片,采用X-射线荧光测定其化学元素与成分,分析表明:微量元素钍(Th)是判断本区陶器来源地重要标志,依据来源地大概可以分为宗日文化宗日组陶器与河湟组-宗日文化马家窑-细石器文化陶器两组,宗日组陶器有较河湟组等有较高Th含量;宗日文化中的马家窑陶器、细石器文化陶器与河湟谷地陶器源地较为一致,表明宗日文化马家窑陶器是从东部河湟谷地贸易交换而来,贸易路线主要沿湟水谷地与黄河谷地展开,贸易与交换主要发生两种文化交接地带,并存在具有"边贸口岸"功能的贸易交换集中地。说明三大文化在共存中交流,在交流中进步。     

我国主要河流水系硝态氮污染特征及定量源解析

准确定量污染来源组成是有效控制水体硝态氮污染的关键科学基础.采用荟萃分析的方法,收集了2000~2022年我国167条主要水系河流的硝态氮浓度和硝态氮的氮氧同位素等数据,分析了七大主要河流水系硝态氮污染的时空变异规律及其转化特征,定量识别了河流硝态氮的污染来源组成.结果表明,我国主要河流水系ρ（NO₃^--N）平均值为（4.54±3.99）mg·L^-1,其中9.6%的河流硝态氮浓度超过我国地表水环境质量标准（GB 3838-2002）规定的限值（10.0 mg·L^-1）,海河水系的硝态氮污染最为严重.东部地区河流水系的硝态氮浓度总体高于西部,各大河流水系支流的硝态氮浓度高于干流.除黄河水系以外,其他水系枯水期的硝态氮浓度总体高于丰水期.珠江水系、黄河水系中下游地区、辽河水系中游地区、松花江水系,以及海河水系河流水体存在显著的硝化作用,而长江水系、淮河水系和珠江水系下游地区存在显著的反硝化作用.污水/粪肥是长江水系、海河水系、辽河水系,以及东南诸河水系硝态氮的主要来源（> 50%）,土壤氮是松花江水系硝态氮的主要来源（56.4%）,化肥氮、土壤氮和污水/粪肥对珠江水系、淮河水系和黄河水系硝态氮的污染贡献为20%~40%.污水/粪肥对水系支流硝态氮贡献率总体大于干流的,土壤氮对干流硝态氮的贡献总体大于支流的.土壤氮、化肥氮和大气沉降氮对丰水期河流硝态氮的贡献率高于枯水期,而污水/粪肥对枯水期河流硝态氮的污染贡献率高于丰水期.因此,海河水系、长江水系、辽河水系、黄河水系支流与下游干流地区和珠江水系下游地区应重点控制生活和生产的污水排放等点源污染,而淮河水系、松花江水系、黄河水系中游干流地区和珠江水系中上游地区要重点控制化肥和土壤氮等流失造成的非点源污染.研究结果可为有效控制我国各河流水系硝态氮的污染提供科学依据.     

青藏高原高寒牧区聚落用地适宜性评价及其重构——以藏北那曲县为例

本文建立了适用于高寒牧区的聚落布局适宜性评价体系,利用自组织神经网络（SOFM）对青藏高原藏北地区那曲县展开聚落布局适宜性评价,并评估其现状聚落布局的合理性,在此基础上提出其聚落未来重构的思路。结果表明:（1）那曲县对于聚落布局的适宜性整体较低,适宜性水平高于一般适宜的区域零散分布在海拔较低、地势低缓的河谷地区,仅占全县面积的12%。其他适宜性较低的区域占全县面积的88%,分布相对集中。不同乡镇对于聚落布局的适宜性差异显著。（2）那曲县现有的聚落空间占全县总面积的0.47%,为7594 hm²,其中分布在一般适宜及以上等级区的面积占聚落总面积的86.47%,而较不适宜、不适宜和禁建区内的聚落占比高达13.53%。那曲县聚落空间布局倾向于较高级别的适宜区,聚落用地适宜性条件较好的乡镇其布局合理性越高。那曲县局部聚落布局不合理的原因包括:缺失空间布局指引、村级行政区划欠佳、藏民对神山的宗教信仰和历史遗存的地域环境认同。（3）聚落的空间重构可推动生态移民、适度“村庄化”等要素的整合来实现。聚落的经济重构要建设由特色产业为基础的村镇系统、充分利用“点—轴”结构的辐射效应等结构要素的重组来实现。聚落的社会重构需要通过合理安排基础设施、增强藏族社会关系组织程度、提倡藏区优秀文化传承等优化功能的措施来实现。     

基于地形位置指数的赤水河流域植被时空变化研究

地形因子和植被覆盖是区域灾害评价的关键指标,也是山区型村镇建设生态安全评估的重要内容.为探析山区型村镇建设的生态约束条件,以赤水河流域为研究对象,基于1998—2018年SPOT_VGT NDVI数据,利用地形位置指数（Topographic Position Index,TPI）和坡度位置指数方法,研究了赤水河流域植被生长季NDVI时空变化及地形分异特征.结果表明:①赤水河流域内,1998—2018年植被生长季平均NDVI呈缓慢上升趋势,斜率为0.004 7;NDVI>0.60的集中连片区域主要分布在古蔺县北部、赤水市大部和习水县西北部,占赤水河流域总面积的8.42%;Sen's slope在0.009~0.015区间时,赤水河流域植被生长增强趋势最明显,主要集中分布在赤水河中上游、二道河以及下游的大同河干流地区.②TPI在-39.4~34.3区间的面积最多,为6 221.63 km2,占赤水河流域总面积的34.05%;将赤水河流域坡度类型划分为山脊、上坡、中坡、平坡、下坡、山谷6个坡度位置类型,其中,中坡面积（7 792.02 km2）最大,占流域总面积的42.64%,表明TPI数值较小且坡度大于5°的区域是赤水河流域地形主体.③赤水河流域植被在山脊的平均NDVI最高,为0.747,且山脊平均Sen's slope最高,为0.007 2;山谷平均NDVI最低,为0.709.研究显示,赤水河流域植被分布在118.5~486.9的TPI区间或分布在山脊处时整体生长较好,且生长增强趋势最明显.      

黄河河川基流量演化规律及其驱动因子探讨

河川基流量是指地下水补给河川径流的水量。论文首次对黄河河川基流量50年来的时空演化规律和驱动因子做了较为全面的分析。研究表明:黄河河川基流量约占黄河河川径流量的44%,黄河河川基流量对维持健康黄河具有重要意义。受自然变化和人类活动影响,黄河干支流河川基流量50年来总体呈下降趋势;支流基流量变化可划分为双峰型、单峰型、直线下降型3种类型,干流区间基流量主要减少在黄河中游地区。黄河河川基流量具有维持河川径流、维护河流生态、湖泊以及表生生态植被良性发展等多种功能,河川基流量衰减导致湖泊萎缩、表生植被退化、加剧黄河断流等一系列生态环境负效应。通过对驱动因子进一步分析表明,降水量是维持河川基流量的主要来源,其变化影响黄河河川基流量变化趋势。人类活动是黄河河川基流量驱动因子中最活跃的因子,基流量衰减最明显的地区也是人类活动频繁的地区。因此维持健康的黄河必须要对黄河基流量进行科学保护和合理开发利用。     

黄河流域(青海段)氮时空分布特征及其来源解析

青海省作为黄河发源区,其境内干支流水质对整个黄河流域和北方地区具有十分重要的战略意义.为深入了解黄河流域(青海段)氮污染特征,采集黄河干流流域、湟水河流域、大通河流域共30个断面不同水期的水样进行监测,系统分析氮时空分布特征,并采用氮氧稳定同位素技术解析了水体中氮的主要来源.结果表明：(1)该区域水体TN浓度在0.33～13.50 mg/L之间,平均值为3.40 mg/L,表现为湟水河流域>大通河流域>黄河干流流域,各形态氮浓度表现为NO₃^--N>TON>NH₄⁺-N>NO₂^--N.(2)各流域TN浓度最高均为丰水期,但枯水期和平水期各不相同,氮形态分布也不同,说明氮污染来源可能存在差异.(3)相关性分析显示,TN与TON、NO₃^--N具有较好的同源性;SIAR模型分析显示,各污染源对NO₃^--N的贡献率表现为土壤源>凋落物源>...     

黄河北徙与北宋城市适应方式探析

黄河变迁史上的第三次大改道导致黄河突发北徙,彻底改变了泛滥区城市的自然和人文环境,是开展复杂人地耦合系统研究的理想区域。利用水平横剖面法、数理统计与GIS手段相结合的方法,探索黄泛城市的数目、时空变化特征和适应性类型。结果表明：（1）黄河7个行河期的决溢泛滥,产生29座受灾城市;（2）受灾城市总体分布广泛,但又相对集中分布在黄河决口所形成的洪积扇顶部附近,地势低洼的冀中平原以及黄、御等河流交汇处;（3）黄泛城市主要呈现出避河患迁城、因河患省并、原址加固防御、直接湮废四种适应性类型,以避河患迁城型居多,占45%;（4）朝廷政策和城市规模是影响城市在黄河突发灾害下的空间分异和适应性举措的重要人文因素。黄泛区受灾城市具有重要的地方性保存和可持续发展演进模式。建议将其纳入“黄河流域生态保护和高质量发展”国家战略,作为讲好黄河故事的重要区域。     

香溪河流域水生态系统健康评价

随着人们环境保护意识的增强,河湖生态保护与修复成为社会关注的热点问题,科学的生态健康诊断则是有效进行河湖治理的前提.香溪河作为三峡水库典型支流,探究其水生态系统健康对于长江生态保护具有十分重要的意义.通过收集整理香溪河干支流的生物与生境数据,构建了涵盖水环境、水生生物、物理栖息地三方面共16项指标的水生态系统健康评价指标体系,综合运用专家判断法和熵权法确定评价因子权重,采用河流健康指数（RHI）表征香溪河流域水生态系统健康状况.结果表明:①2017年三峡水库蓄水期香溪河流域水生态系统整体健康水平为良好,优和良等级占比分别为12.5%和79.2%.②健康状况呈现出支流优于干流、非回水区优于回水区的空间分布特点,具体表现为支流南阳河>支流古夫河>支流高岚河>香溪河干流.干流水环境问题相对突出,而支流的河流连通性相对较差.③库湾健康状况的年内变化特征为冬季最好,春秋季次之,夏季最差.研究显示,该评价体系能准确地评估香溪河流域水生态健康状况,同时需重视三峡水库支流库湾的水环境治理.      

土地利用结构与空间格局对鄱阳湖流域中小河流水质的影响

为揭示土地利用结构与空间格局对中小河流水质的影响机制,于2022年1月与2022年7月在鄱阳湖流域3条中小河流的25个采样点收集水样.采用Bioenv分析、Mantel检验与方差分解量化不同空间尺度的土地利用结构与空间格局对水质的影响,使用广义加性模型拟合水质与土地利用结构与空间格局的关系,广义线性模型构建分段回归模型,并基于逐步递归法计算阈值.结果表明：①土地利用结构与空间格局对河流水质的平均解释率在丰水期（59.72%）大于枯水期（48.95%）;子流域与河岸100 m是土地利用结构与空间格局影响中小河流水质的关键尺度,平均解释率分别为54.70%和64.88%;土地利用结构与空间格局的共同解释部分是驱动河流水质变化的重要因素,占总解释率的66.90%.②土地利用结构对中小河流水质的影响具有显著的阈值效应,当子流域尺度下建设用地占比低于2%、耕地占比低于8%和林地占比高于82%,河岸缓冲区尺度下建设用地占比低于12%、耕地占比低于41%和林地占比高于49%时,均能明显改善水质.③空间格局对中小河流水质的影响也具有阈值效应但弱于土地利用结构,当子流域尺度下斑块形状值大于28.77和斑块多样性大于0.69,河岸缓冲区尺度下斑块形状值大于2.99和斑块多样性大于1.02时,均能改善水质.以上结果表明,加强对子流域与河岸100 m尺度的土地利用的管理,合理规划土地利用结构与空间格局能够有效地防止水质恶化.     

基于价值—风险的黄河上游生态功能区生态分区建设

黄河上游地区生态环境脆弱,水土流失和土地退化等生态环境问题不断威胁着生态系统健康与人居环境质量。为探究黄河上游生态功能区生态环境安全状况,本文基于2000年、2010年和2018年的土地利用数据,借助生态系统服务模型、生态风险模型,定量分析了生态系统服务价值和生态风险指数的时空演变规律,并通过Z-score标准化的方法建设了四类生态分区。结果表明：（1）研究期内,各土地利用类型均发生不同程度变化,其中建设用地由于耕地和草地的转入增加最显著,增长面积为118 km²,增长率为46.36%。（2）研究区总体服务价值变化程度较小,生态系统服务以调节服务为主且草地提供价值最高。高服务价值区主要分布于临夏州西南部和卓尼县等植被覆盖度较高的地区。（3）研究区生态风险水平总体偏低,整体呈现“南北两端高、中间低”的分布特征,其中低、较低生态风险区占总面积的76%以上。（4）四类生态分区均发生了较小的变化,表明生态分区处于较为稳定的发展状态。不同生态分区的空间分布连续性差,其中以高生态系统服务价值—高生态风险区（I）最为典型。通过生态系统服务与生态风险（价值—风险）建设生态分区,可为协调区域人地关系与明确未来发展方向提供理论基础。     

基于格网的河西绿洲乡村聚落时空演变及其与水土资源的空间耦合关系

基于1 km×1 km格网,论文综合运用景观指数、分散度、核密度、空间耦合关联等方法,研究河西走廊山丹县1998—2015年乡村聚落景观格局分异及时空演变特征,探讨绿洲乡村聚落与水土资源的空间耦合关系,结果表明：1）乡村聚落用地总面积扩张较快、空间分散化趋势明显,斑块数和斑块密度增大、平均斑块面积减小,乡村聚落景观指数在1998—2008年间相比2008—2015年间变化剧烈,后期逐渐趋于稳定;2）3个年份乡村聚落核密度空间分布格局基本一致,主干道路、渠系等线状地物沿线密集,外围区域稀疏,并以线状地物为中心向外呈阶梯状递减;3）1998—2008年乡村聚落分散度呈增加趋势,2008年后趋于稳定,乡村聚落空间分布由相对集中走向零星分散,聚落“散、空、乱”现象普遍;4）乡村聚落与耕地和渠系空间分布关系密切,存在显著的“耕地指向性”和“渠系指向性”;K指数1998年以“人多地少型”为主,2008和2015年转向“人少地多型”和“人地协调型”;L指数总体表现为“渠系偏多型”和“聚落-渠系协调型”。水土资源是约束和限制绿洲人口和聚落存在和发展的主要因素,人-水-土系统存在着高度的相互依存性和共生性。     

河北省耕地数量减少原因及对策研究

论文在分析河北省近50年来耕地数量动态变化的基础上,对1988～1995年间河北省耕地资源数量下降的状况及其构成进行了详尽的剖析,探讨了河北省耕地减少的原因,并提出了减缓耕地减少的对策。农业结构调整占地(占耕地总减少量的47%)是河北省耕地减少的主要原因;其次是非农建设占地和灾害毁地,分别占总减少量的22%和30%;在新增加的耕地类型中,开荒和复垦的比例分别占耕地总增加量的49%和44%,是耕地增加的主要来源。     

基于关键指标的黄河流域近20年生态系统质量的时空变化

黄河流域生态系统质量直接关系到国家中长期生态安全和高质量发展,研究黄河流域生态系统质量时空变化,可为黄河流域的生态保护和高质量发展提供参考. 基于长时间序列MODIS数据,提取能够反映生态系统质量的归一化植被指数(NDVI)、叶面积指数(LAI)、表层水分含量指数(SWCI)和陆地表面温度(LST)4个关键指标构建遥感生态指数(remote sensing ecological index, RSEI),结合Sen+Mann-Kendall检验和Hurst指数,分析黄河流域2000—2018年生态系统质量变化情况及变化趋势. 结果表明:2000年、2010年、2018年3个年份RSEI与各指标的平均相关系数为0.856,均高于各指标之间的平均相关系数,RSEI能够综合反映黄河流域生态系统质量. 近20年黄河流域生态系统质量存在局部改善与退化并存的现象,其中改善面积占52.84%,主要分布在湟水谷地、黄土高原、鄂尔多斯高原、河套平原和宁夏平原;退化面积占18.48%,主要分布在黄河源区、陕西关中盆地和黄河下游. Hurst指数分析表明,黄河源区生态系统质量未来呈改善趋势,黄土高原持续性改善和未来退化趋势并存,鄂尔多斯高原、阴山南麓、子午岭以未来变化不确定为主,陕西关中盆地以持续性退化为主,生态系统质量未来变化趋势不确定和持续性退化的区域仍需要持续关注. 研究显示,基于关键指标的遥感生态指数能够综合反映黄河流域生态系统质量状况,近20年黄河流域生态系统质量改善面积占52.84%,远高于退化面积(18.48%),且黄河源区生态系统质量未来以改善为主.      

黄河流域人居环境的地方性与适应性：挑战和机遇

黄河流域由于自然环境、地理区位的特殊性,其人居环境处于不断变化的复杂过程中,并且始终面临着严峻挑战。而人居环境空间与自然、社会各要素的耦合过程,源于人地关系变化进程中呈现出的动态、综合、系统性的适应机制。因而揭示系统适应性机制是解决黄河流域人居环境困境的关键。为此,本文以“地方性与适应性”为视角,邀请来自黄河流域青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等省区的专家学者,从自然地理、社会经济、城乡发展、遗产保护等视角解读黄河流域的人居环境特征,并为适应中国新型城镇化路径寻找可持续策略。核心观点如下：总体而言,黄河流域的人居环境适应性具有多尺度空间关联性和历史地理依赖性;黄河流域承担着重要的生态功能,但不同区段的自然环境面临着土地盐碱化、水土流失、环境污染等问题,需要推动人地耦合关系的绿色化;黄河流域特别是上游沿线聚落具有鲜明的开放性、民族文化多样性和交融性特色,多民族协同共荣发展是必由之路;黄河中上游因复杂的自然环境形成了窑洞等特殊的聚落空间,在快速城镇化进程中面临着转变和消失,留住传统聚落的文化基因,亟需分级分类推进其演化进程;黄河流域城市群的内外辐射带动是流域全境高质量发展的基础,城市结构的优化提升是推动高质量发展的重要途径,实现可持续发展还需要科技创新和产业结构转型升级。     

新时期沿黄省会城市商业空间结构及其空间服务能力

在“黄河战略”和推动供给侧结构性改革的双重背景下,考察沿黄城市商业空间格局对推动黄河流域城市经济高质量发展意义重大。以沿黄省会城市为例,通过核密度估计、标准差椭圆方法分析其商业空间结构,进而通过叠加分析方法探讨等级商业空间服务能力。结果表明：（1）市区人均社会消费品零售总额自黄河上游到下游总体呈现递增趋势,济南是典型的积极消费型城市;（2）沿黄省会城市商业空间格局呈现出串珠型、单核心型、基础网络型、成熟网络型;（3）城市商业空间结构越成熟,空间服务能力越强,济南市等级商业空间服务能力显著,郑州市最差。研究结果能够为新时期黄河流域高质量发展与国土空间规划提供科学参考。     

近10年来长江下游地区耕地动态变化特征

基于遥感资料和GIS分析,对1988～1998年长江下游地区耕地与其他土地利用类型之间相互转变数量特征,以及耕地变化强度、耕地流失强度的区域分异特征进行了分析和描述,对耕地变化导致的环境效应进行了初步探讨。研究结果表明:①1988～1998年,耕地与林地、灌丛、水体之间的转变,对其数量动态变化起着主要作用,在上述转变过程中,耕地总体表现出数量明显减少、质量降低的趋势;②农田向城镇的单向转移,体现了区域快速城市化对耕地的侵占过程,从空间分布看,该过程主要体现于上海、苏锡常地区、南京、杭州等城市化过程最为剧烈的地区;③长江下游地区1988～1998年耕地年均流失率为0.77%,流失的主体部分是位于长江三角洲和巢湖平原自然条件优越、水利灌溉配套设施完善的传统优质耕地,新形成的部分则主要来自于滩涂湿地开垦及低山丘陵地区毁林开荒。总体而言,长江下游地区耕地流失体现在数量锐减、质量下降两个方面,并伴随着一系列生态破坏问题的出现。     

黄河流域县域尺度生态系统服务供给和需求核算及时空变异

在核算黄河流域生态系统服务供给、需求及供需均衡度的基础上,分析国土空间格局演变与供需均衡度时空变化的共变趋势,采用相关分析和分位数回归方法测度各类国土空间对均衡度的影响及区域异质性。结果表明：（1）黄河流域国土空间格局及生态系统服务供需时空差异明显。下游和中上游沿河县域生活生产用地密集分布且2000—2015年增幅明显,生态系统服务供给增加与耕地和林地的分布一致,需求增加与人口密度和建设用地分布一致。（2）均衡度的时空变异受到国土空间格局演变的影响。不同均衡度水平下国土空间对均衡度的影响程度不同,且区域差异显著。（3）根据对均衡度产生影响的国土空间不同,不同区域应合理布局用地和发展政策以促进生态系统有效管理。     

基于水资源分区和地貌特征的新疆耕地资源变化分析

以新疆1995、 2000、 2005及2008年4个时期的土地利用数据为基础,结合水资源分区、 SRTM-DEM和数字地貌等数据,分析了基于水资源分区和地貌特征的新疆耕地资源的变化特征,结果表明:①总体上,不同时段各水资源分区耕地空间分布稍有变化,但总体格局保持不变。不同时段各水资源分区的耕地面积有增有减,但增加量远超过减少量,耕地总体呈现出持续增长的趋势,从1995年到2008年,共增加126.39×10⁴ hm²。②对比4个时期26个水资源分区的耕地数值、 变化和升降形式差异,可将耕地变化形式归纳为上升、 先降后升、 先升后降和升降波动四大类。③新疆耕地空间变化存在分区差异。1995至2008年期间,耕地增加值最大者为叶尔羌河流域,为17.36×10⁴ hm²;而额敏河流域耕地面积缩减量最大,减少3.15×10⁴ hm²。④新疆耕地资源主要分布在2 000 m以下的低海拔和中海拔区域,其中以500~2 000 m区域分布最广;耕地资源主要分布于地势相对低缓的平原和丘陵区,以开发流水地貌类型的山前平原地带为主。新疆耕地变化具有很强的空间差异性,与水资源量及利用状况的空间分异密切相关。