耦合生态服务供需的县域农业空间生态保护修复分区——以宜兴市为例

开展县域尺度农业空间生态保护修复分区研究,差异化推进区域生态保护与修复,对协调人地耦合系统、促进自然—社会的可持续发展具有现实意义。以宜兴市农业空间为研究对象,耦合生态系统服务的供给格局与需求格局,构建供需综合安全格局进行生态保护修复分区。结果发现：（1）宜兴市农业空间各项生态系统服务需求格局在自然因素和人类活动共同作用下,空间差异较大。土壤保持服务需求呈现东北高、西南低的总体格局;食物供给服务需求整体较高,空间上与人口分布类似;碳固存服务需求格局表现为“北高南低”;水源涵养服务需求在空间分布上较为均匀;生境质量保持服务需求在空间上呈八块状分区。（2）宜兴市农业空间土壤保持、碳固存、水源涵养以及生境质量保持生态系统服务的供给格局均表现出“南强北弱”的特征,而食物供给服务的高值区位于研究区东北方向及西部腰线区域。（3）依据供需综合安全水平,宜兴市农业空间可分为农业生态重塑区、农业生态优化区、农业生态护养区以及农业生态保育区。结合各分区土地利用现状,分别提出全局治理与重点区域生态重塑、整体优化与关键区域生态修复、综合生态养护与局部生态整治、严格生态保护与控制开发强度等差异化生态保护修复措施...     

黑土丘陵区小流域土壤有机质空间变异及分布格局

土壤有机质的空间变异和分布格局是土壤科学领域研究的热点.在经典统计学和地统计学的基础上,结合"3S"技术,对黑土丘陵区海沟河小流域土壤表层(0~20 cm)中有机质的空间变异、分布特征及影响因子进行深入探讨.结果表明,海沟河小流域土壤有机质含量在黑土区处于较低水平,变异程度为中等变异,且存在空间自相关性;土壤有机质的空间变异受人类活动、耕作措施等随机因素影响很小,受结构性要素影响较大,空间上各向异性显著;土壤有机质含量从东向西逐步减小,以高程为协变量的协同克里格插值能够提高空间插值精度.土壤有机质空间分布受地形地貌等自然因素以及受其制约的土地利用的影响较大,受交通道路、居民点等要素的影响较小;采样点周边环境会增加有机质的空间变异和分布的不确定性.以流域为单元,进行SOM的空间变异、分布及影响因子研究具有重要意义和科学价值.     

北京耕作土壤重金属含量的空间自相关分析

以北京市耕作土壤中重金属元素为例,采用Moran's I统计量研究了土壤重金属含量的空间自相关关系、空间相关尺度以及空间分布规律.结果表明:北京市耕作土壤中8种重金属含量均存在空间自相关性.Cr、Ni、Zn、Hg、Cu、Pb、As、Cd的空间自相关尺度分别为57、75、57、55、55、65、74、37km.以cr和Hg为例,用区域空间自相关指标结合Moran散点图分析了重金属含量空间聚集区和空间孤立区在研究区内的分布规律.其中"高-高"空间聚集和"低-高"空间孤立区域存在潜在的污染风险,对土壤重金属环境质量评价和重金属污染防治有着重要的作用.     

基于ESDA的京津冀地区草地变化空间分异

论文以县域为基本研究空间单元,借助GIS软件与Geoda空间统计分析软件,利用ESDA方法,对京津冀地区县域草地资源数量变化的总体与局域空间差异进行了分析。结果表明:①1980-2000年京津冀地区草地动态变化系数的Global Moran’s I为0.184 4,α = 0.05时呈显著的空间正相关,草地变化呈现出较明显的空间集聚特征;②时段Ⅰ(1980-1995年)到时段Ⅱ(1995-2000年)的全局Moran指数有所增加,表明草地变化在空间分布上集聚的趋势在增强;③各县域Local Moran’s I的Grid图反映了京津冀地区草地变化在局域空间上的均质性,尤其是高值区域与低值区域的集聚特征十分显著;④LISA集聚4种类型中,正相关的"H-H"类型区、"L-L"类型区占主体部分,二者约占总数的70%以上,其中,在时段Ⅱ,"H-H"关联的县域主要聚集在西北部山区,而中部的平原区域则表现出明显的"L-L"关联特征。     

黑土区小流域土壤氮素空间分布及主控因素研究

在经典统计学和地统计学的基础上,结合"3S"技术,对黑土区海沟河小流域土壤表层(0~20 cm)中全氮(TN)、碱解氮(AN)的空间变异、分布特征及主控因素进行深入探讨.结果表明:海沟河小流域土壤TN含量处于较高水平,AN含量为中等水平;TN和AN的变程分别为900 m和1282 m,其空间变异均受地形、成土母质等结构性要素影响较大,在东-西(E-W)方向的空间变异相对剧烈;TN含量与坡度等地形指标显著性相关,AN含量与高程等地形要素显著性相关;回归协同克里格插值结果显示,TN自东向西呈现"高-低"交替的带状格局,与土地利用方式在东西方向上的演替相近,AN的高值在东部山区,低值在中部旱地分布集中的区域,呈现"两边高,中间低"的特征;水系、居民点等环境要素对TN和AN的空间分布存在明显的作用距离,土地利用方式及坡位对TN和AN含量分布影响显著,且存在较大差异.     

济南市大气污染防治三区划定研究

根据《山东省区域性大气污染物综合排放标准》(DB37/2376-2013)实施要求,开展济南市市域范围大气污染防治三区划定。划定过程以地理信息系统空间分析技术为手段,根据各区域大气环境承载力、人口密度分布和生态环境敏感程度三个因素的空间分布差异,实现三区划分,形成划定初步方案。同时,结合相关规划和重点企业/工业园区空间布局状况,对初步划定方案进行调整,形成三区划定最终方案,并在此基础上提出各分区大气污染控制措施。     

塔里木盆地东南缘绿洲区土壤砷空间分布及农作物砷富集特征

以新疆塔里木盆地东南缘的巴音郭楞蒙古自治州的若羌县、且末县和和田地区的民丰县、于田县的绿洲区为研究区,采集表层土壤3487组、土壤剖面采样点35组,农产品及根系土壤采样点93组,综合采用数理统计方法、地统计学和GIS技术,研究土壤As的空间分布特征,探讨各类农产品对As富集的影响,比较空间自相关性显著区域和空间自相关性无显著区域内农产品和根系土壤中As的含量特征.结果表明土壤As含量较低,农用地和非农用地土壤As含量均值分别为9. 81mg·kg~(-1)和7. 94 mg·kg~(-1).表层土壤As含量超过新疆土壤背景值的采样点个数为568个,占总取样点数的16. 3%;超过风险筛选值的采样点个数为5个.土壤As空间自相关的莫兰指数均大于0,空间聚集类型主要以高-高型和低-低型为主,其中高-高型聚集区主要位于各县农用地范围内.GIS空间分布显示,土壤As含量高值区呈片状集中或岛状零散分布.标准差椭圆显示,若羌县土壤As含量变化趋势方向为南北方向,且末县和民丰县土壤As含量变化趋势方向为西南-东北方向,于田县土壤As含量变化趋势方向为西北-东南方向.若羌县农用地土壤垂向剖面上As含量从地表到深层存在波动,其余各县都相对稳定.研究区农作物对As的富集能力表现为:根茎类蔬菜核桃小麦玉米红枣,玉米和红枣的As含量与根系土的As含量在0. 05水平下呈现显著正相关.空间自相关性显著区和空间自相关无显著区的农产品中的As含量无显著性差异,而两个区域根系土壤的As含量存在显著性差异.     

浙江省县级单元建成区用地绩效评价及其地域差异研究

为评价浙江省县级单元建成区用地的绩效,并探讨其地域差异,论文采用AHP法、空间分析法,得到研究结果为:构建了基于经济、效益、效率和公平四个维度的土地绩效评价框架;经济绩效与效率绩效呈现较强的空间集聚特征;效益绩效与公平绩效的空间分布趋于离散;综合绩效呈现四种不同的空间模式;用地协调度并不与经济发展水平直接相关。由此得出结论:由于城市的规模报酬递增和工业化水平提高,子绩效中经济绩效与效率绩效呈现较强的空间集聚特征;而效益绩效与公平绩效则体现出相反的两极分化特征;在区域中心城市的产业梯度转移、辐射效应、周边地区的功能承接等机制影响下,H-H绩效和L-L绩效呈显著的空间集聚形态;产业结构升级提高了土地利用协调性,而欠发达地区的土地利用低水平自组织优化机制也可能具有较高的协调度。     

中国省际农业碳排放的时空分异特征及关联效应

文章选择1997-2015年数据测算了中国31个省(市、区)农业碳排放量,从时空2个纬度分析了其空间分布规律,利用探索性空间数据分析方法(ESDA)分析了农业碳排放的空间关联效应。结果显示:(1)中国农业碳排放总量波动的趋势呈现出"波动上升-快速下降-缓慢上升"3阶段特征,且波动幅度较大。(2)农业碳排放总量及其强度空间分布存在明显的非均衡性,有集聚的趋势,集聚的区域层次分明,有明显的地域特征。(3)农业碳排放呈现出较强的空间相关性,高-高型集聚区域为青藏高原地区,低-低型集聚区域是以河北和江苏为中心的2个集聚区域,但区域面积非常有限。据此,提出农业"碳减排"要实行差异化的政策;考虑邻近区域政策等要素的负溢出性,在高-高型集聚区域,要实行联防共治,避免农业碳排放的此消彼长,实现多赢。     

中国建筑业碳排放效率空间特征及其影响因素

基于中国30个省份2007—2016年的面板数据,利用考虑非期望产出的超效率SBM模型对建筑业碳排放效率进行估算,并结合空间自相关分析和空间杜宾面板计量模型,探讨了中国建筑业碳排放效率的时空分布特征及其主要影响因素。结果表明:建筑业碳排放效率在区域分布上呈现明显的空间聚集现象;其中,H-H聚集区主要集中在东部沿海地区,L-L聚集区主要分布在西部和北部地区。节能技术水平,城镇化水平,能源消费结构,资源禀赋均对中国建筑业碳排放效率的时空分布特征具有重要影响。     

基于产业结构视角的县域农业增长空间特征研究

基于产业结构视角,系统揭示区域农林牧渔业增长的空间特征,有助于制定科学的农业发展策略。研究借助Esteban-Marquillas拓展模型将县域农业增长分解为份额分量、产业结构分量、净竞争分量和资源配置分量,并借助ESDA方法系统分析2000—2014年京津冀地区县域农林牧渔业增长的空间特征。结果表明：1）2000—2014年,京津冀地区农林牧渔业总体呈现增长态势,且种植业和牧业是农业增长的主要产业。2）京津冀地区县域农业增长具有显著的同质集聚性,集聚效应表现为渔业＞牧业＞林业＞种植业。就产业各分量而言,份额分量和结构分量的集聚效应最强,表现为渔业＞牧业＞林业＞种植业;净竞争分量和资源配置分量仅有种植业和牧业的集聚效应通过统计性检验,并以种植业最强;各分量的显著高高（或低低）集聚县域表现出低重合度,京津冀地区县域农业生产格局尚待优化。3）农业资源配置流向相对合理的Ⅰ类型（竞争优势+专业化程度强）和Ⅳ类型（竞争劣势+专业化程度低）的县域数量不足50%（渔业除外）,表明县域农业资源配置的比较优势不突出,县域间分工协作意识不强。建议加强县域间的经济联系和产业合作,提升资源配置效率,加快实现农业结构升级和布局优化。     

淮河流域粮食生产与化肥消费时空变化及对水环境影响

以淮河流域172 个县为研究单元,基于1990、1995、2000、2005 和2010 年分县粮食、化肥及2010 年水环境数据,采用ESDA模型、重力模型、回归分析和GIS 空间技术方法,分别对流域粮食生产与化肥消费的空间集聚程度及重心进行测定,在此基础上分析了流域粮食生产与化肥消费的动态时空变化规律、耦合关系及其对流域水环境影响。结果表明：①粮食生产与化肥消费的“高-高”和“低-低”集聚区存在显著空间正相关,空间聚集特征明显,“高-高”类型区主要集中分布在流域下游的苏北平原和皖北平原,“低-低”类型区主要集中分布在流域上游的伏牛山、桐柏山和沂蒙等山区;②重心分析表明,20 a 来粮食生产和化肥消费的重心逐步由流域东北向西南方向移动,分别移动了29.51 km和34.97 km,两者重心之间距离呈现近似“W”的“先减后增再减再增”徘徊特点;③流域粮食生产与化肥消费的“高-高”和“低-低”集聚区在流域空间位置上高度耦合,呈现增减协同的时空演进格局,且两者重心时空演变轨迹具有同向性,空间耦合特征显著;④回归分析表明化肥消费是流域水环境污染的主要贡献因子和污染来源,也表明流域粮食生产过程中环境成本较大,呈外部不经济效应。     

京津冀城市群城市用地扩张的空间特征及俱乐部收敛分析

我国已进入城市化快速发展阶段,城市群是未来我国城市化的重要载体。以城市群为单元研究城市用地扩张的空间特征及内部分异规律,是提高城市化质量、实现城市群协调可持续发展的关键。论文以京津冀城市群为研究对象,基于空间效应的视角,采用1990、2000、2005和2010年4期遥感影像解译数据和城市扩张相关指数,综合运用探索性空间数据分析方法和空间计量经济学方法,分析了研究区1990—2010年间城市用地扩张的空间格局、区域分异及空间俱乐部收敛等特征。结果表明：1）京津冀城市群城市用地扩张迅速,新增城市用地围绕各市中心和高速公路沿线呈圈层和轴线式扩张;2）城市群内部城市用地扩张具有明显的空间集中性与分异性,并呈现显著空间自相关;3）通过Moran’s I指数对研究区进行内生分组,利用空间面板模型估计,结果发现：L-L和L-H地区城市扩张存在明显的空间俱乐部收敛,H-H地区虽收敛,但结果不显著,H-L地区不收敛。这些研究结果为进一步研究京津冀城市群地区城市扩张动力机制、促进城市理性扩张和京津冀协调一体化相关规划提供科学参考。     

长江经济带乡村性的时空分异格局及驱动机制

乡村性是描述乡村地域特征的重要指标,其时空分异可以有效反映乡村发展及转型的基本面。聚焦我国重大国家战略发展区域“长江经济带”,采用乡村性指数测度模型及探索性空间数据分析探究2000年、2005年、2010年及2017年长江经济带县域乡村性的时空分异格局,并运用GWR模型重点分析影响因素的空间异质性。结果表明：（1）2000—2017年,长江经济带县域乡村性总体有所减弱,空间上呈现“东部低、中西部高”的特点;县域乡村性在城市群（圈）、省会及大城市附近呈现较低水平,向外围逐渐升高。（2）乡村性高高集聚主要分布在中西部的传统农区,随时间推移明显缩减;低低集聚则集中在长三角、武汉、长株潭等城市群（圈）地区,且整体格局较为稳定。（3）农业技术、政府支持、资本投入、市场调节因素能促进乡村发展及转型,其中,农业技术的作用最强。自然环境和区位条件则兼具促进和限制作用。这些影响因素对不同地区乡村发展及转型的影响存在差异性,未来制定区域乡村发展策略应针对不同地区分类精准施策。     

多源遥感数据支持下的县域尺度生态效率测算及稳健性检验——以长江中游城市群为例

生态效率是评价区域生态文明水平的重要依据,也是地理学与经济学开展资源环境综合研究的常用指标和变量,县域尺度生态效率测度的研究匮乏,制约了上述问题在县域层面上开展。在长江经济带生态优先和绿色发展国家战略下,以长江中游城市群为研究区域,依托多源遥感数据构建县域尺度生态效率测算指标体系,应用非合意产出超效率EBM模型测算2000-2015年县域生态效率,利用GIS空间分析工具揭示其时空分异规律和空间关联特征。并设计稳健性检验方案,对县域尺度生态效率测度路径科学性及稳健性进行检验。结果表明：（1）各年份长株潭城市群和环鄱阳湖城市群所辖县域的生态效率均优于武汉城市圈所辖县域;（2）研究期内生态效率维持高位区域包括武汉市辖区等12个县市,生态效率持续低值区域包括瑞昌市等7个县市;（3）县域生态效率H-H集聚区由衡阳市、株洲市及其周边至2015年成片消失,L-L集聚区则按照顺时针走向,逐步形成围绕武汉市的闭合环形区域;（4）基于市域生态效率排名对比的稳健性检验表明,县域生态效率测度路径和结果具有较高可信度。     

大规模城际人员流动的负向效应与城市群的安全

依托移动互联网定位大数据,测度中国城际出行人员的流动特征,探讨大规模城际人员流动的“负向效应”。基于春运与平日两个时段百度迁徙数据,运用流动规模、广度两项流动性指标,使用局部空间自相关测度全国城际人员流动空间特征;借重大突发公共卫生事件,使用线性回归模型测算城际人员流动给不同类型城市、城市群带来负向效应的差异。结果发现：我国长三角、珠三角、京津冀三大城市群是流动性最强城市的高值聚集区,城市群、超大城市的超强流动性伴随着更大的负向效应风险。表现为：第一,以超大城市为中心的城市群受到城际人员流动负向效应冲击时,会产生更大的负向影响;第二,该类城市群会通过城际人员流动极大地扩散负向效应。提出城市群安全应首要保证流动性的安全,城市群安全应体现在城际流动网络的韧性上。新型城镇化进程中,推动城市群发展战略需要从国土空间安全的视角审视城市群流动性与城市群的安全。     

中国城市群臭氧时空分布特征分析

为揭示我国主要城市群近地面臭氧的时空分布规律,使用空气质量监测网站发布的2019年243个城市共计1215个站点的臭氧浓度数据对中国正在稳步建设的19个城市群的臭氧时空分布特征进行分析,结果表明:臭氧污染高发期主要集中在夏季6、7月份,春末秋初次之,冬季基本不发生污染.城市群100μg/m³以上的臭氧浓度占比变化趋势大致表现为不规则的“V”和“W”两大类.2019年我国19个城市群可明显提取出北部和南部两个浓度分布高值中心,分别出现在夏季和秋季,夏季根据污染严重程度又可将高值中心划分为两个层级.城市群臭氧浓度分布具有空间自相关特性,夏季热点区域与北部高值中心重合,秋季则与南部高值中心位置一致,此时冷点区域面积达到最大.由于臭氧污染成因的复杂性,不能简单以现有城市群等级划分结果对其进行分级管理,需要根据实际分布情况对不同城市群制定相应污染防控措施.     

Soil temperature and moisture sensitivities of soil CO2 e ux before and after tillage in a wheat field of Loess Plateau, China

As a conventional farming practice, tillage has lasted for thousands of years in Loess Plateau, China. Although recent studies show that tillage is a prominent culprit to soil carbon loss in croplands, few studies have investigated the influences of tillage on the responses of soil CO2 e ux (SCE) to soil temperature and moisture. Using a multi-channel automated CO2 e ux chamber system, we measured SCE in situ continuously before and after the conventional tillage in a rain fed wheat field of Loess Plateau, China. The changes in soil temperature and moisture sensitivities of SCE, denoted by the Q10 value and linear regression slope respectively, were compared in the same range of soil temperature and moisture before and after the tillage. The results showed that, after the tillage, SCE increased by 1.2–2.2 times; the soil temperature sensitivity increased by 36.1%–37.5%; and the soil moisture sensitivity increased by 140%–166%. Thus, the tillage-induced increase in SCE might partially be attributed to the increases in temperature and moisture sensitivity of SCE.     

东北地区产业结构优化与城市土地集约利用协调性

精准识别产业结构优化与城市土地集约利用的协调状况,对于推动东北地区产业结构转型升级、协调国土空间规划及产业布局具有重要现实意义。运用耦合协调度模型及探索性空间数据分析法,深入探究了2009—2018年东北地区产业结构优化与城市土地集约利用的耦合协调水平及其空间相关性。结果表明：（1）东北地区城市产业结构合理化水平逐年降低,且区域差异程度较大;产业结构高级化水平小幅上升,但不存在明显的空间分异特征。（2）城市土地集约利用水平呈现出先上升后下降的倒“U”型演变特征,并沿着哈大交通经济带的中心城市向两侧梯度递减。（3）产业结构合理化、产业结构高级化与城市土地集约利用协调度分别呈现先上升后下降及稳步上升的演变态势。两协调度均以大连、哈尔滨等城市为中心向外辐射,呈现“多中心多圈层”的空间分布特征。（4）城市两系统协调度存在显著的空间正相关,但显著性逐年减弱,其中高—高聚集类型主要集中在辽中南城市群,低—低聚集类型集中在黑龙江东部城市群。