大别山区生境质量时空特征及自然-人为因素驱动机制

大别山区是中国南北地理生态过渡带东延余脉,山地系统表现出高度的异质性和敏感易变性,识别山地生境质量的空间特征对揭示自然和人为因素的时空驱动机制及差异具有重要指示意义.基于PLUS-InVEST以及地理探测器方法,分析大别山区2000~2020年生境质量的时空动态变化及驱动机制,并对2030年土地利用和生境质量进行多情景模拟预测.2000~2020年,区内土地利用类型以耕地（50%~54%）和林地（42%~45%）为主,荒地（2%~4%）面积占比最低,大别山区耕地变化最大,面积减少2 311.45 km²,林地和建设用地次之,面积分别增加1 431.37 km²和924.52 km²,灌木和荒地的变化较小,面积分别减少7.72 km²和19.10 km²;大别山区的生境质量与海拔高度呈正相关,中东部生境质量较高,北部和南部生境质量较差;2000~2010年生境质量均值从0.594上升到0.608,到2020年下降到0.603,生境质量出现了先上升后下降的趋势.地理探测器结果表明,影响大别山区生境质量的主要驱动因素是地形起伏度、土地利用强度和海拔,NDVI的影响随着时间逐渐增强.2030年生境质量的预测结果显示,4种发展情景下,区域内整体生境质量仍然呈现下降的趋势,并且在生态保护情景下,依旧呈现降低的趋势,只是降低的速率减小.研究结果可为大别山区未来土地利用类型空间规划提供优化策略.     

1985 — 2015年洛川塬土地利用/ 覆被变化及人类活动影响——以陕西省洛川县为例

洛川塬是黄土高原第二大黄土塬面，也是黄土高原面积最大的苹果种植区。近几十年来，由于塬面高强度人类活动影响，洛川塬沟道侵蚀剧烈，塬面萎缩呈现逐年加剧的趋势，严重影响了塬区的生产、生活和生态安全。因此，清晰了解近几十年来洛川塬土地利用/覆被变化及人类活动影响，对于洛川塬的保护和水土流失治理至关重要。本文使用遥感、地理信息系统和数学方法，以洛川塬主体洛川县为例，对洛川县1985年、2000年和2015年的土地利用数据进行了解译，分别从土地利用变化速度、转移方向和土地利用程度三方面综合分析了洛川县近30 a土地利用时空变化的规律及人类活动影响。研究结果表明：（1）1985—2015年洛川县主要的土地利用类型为林地、草地和耕地，三者面积占比达91.29%；近30 a土地利用变化最大的特点为建设用地面积持续增加且增幅最大，共增加了117.16 km²，年均增加5.11%，其中1985—2000年建设用地面积增加了38.13 km²，2000—2015年增加了79.03 km²，建设用地面积的增加主要由耕地转入；（2）近30 a人类活动对洛川县土地利用变化的影响主要体现在林地、草地、耕地、建设用地之间的转换；前15 a（1985—2000年）林草地面积减少，耕地和建设用地面积增加；后15 a（2001—2015年）林草地和建设用地面积增加，耕地面积减少；（3）近30 a洛川县的综合土地利用动态度呈现增加趋势但增幅较小，前15 a（1985—2000年）综合土地利用动态指数小于后15 a（2001—2015年），表明后期人类活动对土地利用综合开发利用起到积极的影响。     

天津市滨海新区湿地景观格局变化及驱动力分析

湿地是生态系统的重要组成部分,是人类最重要的生存环境之一。天津滨海新区拥有丰富的湿地资源,但近年来随着经济的发展,人类活动的增强及相关政策的执行,湿地资源受到严重威胁。为全面掌握滨海新区近年来的湿地景观格局动态变化历程,本文以1986年、1996年、2006年和2016年TM遥感影像为主要数据源,运用遥感等技术手段,对滨海新区近30年来湿地景观格局时空演化进行动态分析、质心分析及指数分析,并简要讨论了湿地景观变化的主要驱动因子。结果表明：近30年间滨海新区湿地退化情况严重,累计退化面积达524.762 km²,其中2006?—?2016年湿地面积减幅最大,高达407.947 km²,减少区域集中分布在环渤海地带的淤泥质沙滩和浅海水域,转化后类型以建设用地为主。景观动态分析及质心分析结果表明：景观整体变化特征为破碎度逐渐增强、景观形状日趋复杂、景观生态功能日益减弱、景观分布向均衡化发展,整体湿地质心不断向内陆推移。驱动力分析结果显示：经济发展、人口增长和政策调控等人为因素是该时期景观格局变化的主要驱动因素。     

基于InVEST和GeoSoS-FLUS模型的黄河源区碳储量时空变化特征及其对未来不同情景模式的响应

区域土地利用变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,预测未来土地利用变化对碳储量的影响对于碳储功能的可持续发展具有重要意义.近年来,在自然和人为因素的共同作用下,黄河源区土地利用变化显著,其碳储功能也相应发生改变.本研究结合InVEST和GeoSoS-FLUS模型,评估黄河源区2000~2020年以及不同情景下2020~2040年土地利用变化及其对碳储量的影响.结果表明：① 2000~2020年黄河源区碳储量整体呈上升趋势,共增加11.59×10⁶ t.② 20年间,黄河源区土地利用变化以低覆盖度草地、建设用地和湿地的面积增加和高覆盖度草地、中覆盖度草地和未利用地面积减少为主,未利用地大面积减少以及草地和湿地的面积增加是导致碳储量增加的主要原因.③ 2040年自然变化情景下黄河源区生态系统碳储量为871.34×10⁶ t,较2020年增加3.92×10⁶ t.生态保护情景下碳储量增幅明显,较2020年增加13.53×10⁶ t.该研究结果可以为黄河源区土地利用管理决策以及碳储功能的可持续发展提供科学参考.     

现代黄河三角洲生态环境的动态监测

 以配准后的4 期遥感影像数据为基础,采用遥感和地理信息系统技术并结合野外调查对现代黄河三角洲林地植被、草甸植被、湿地面积进行了动态监测.结果表明,在1977~2004 年间,植被覆盖面积逐年增加,年均增加3373.68 hm²;其中,柽柳、芦苇、碱蓬和农田植被面积分别增加了1066.14,314.19,1128.87,5811.71 hm²;刺槐林面积呈波动变化.初期湿地有河流、沼泽和滩涂3 种类型,后期又增加水库、水田、池塘等人工湿地类型.受黄河来水和人类活动的影响,河流、沼泽湿地面积呈减少趋势,而水库、水田、虾池、滩涂湿地面积明显增加.     

黄土高原国土整治中几个问题的探讨

本文讨论了四个问题。第一,黄土高原的面积为 39.1×10⁴km²,不是 56×10⁴或43×10⁴km²,其中黄河中游黄土高原的面积是 31.9×10⁴km²。第二,应将黄土高原的治理和开发紧密结合,在治理中搞开发,以开发促治理。片面地强调二者中之一,都是不正确的。第三,首先要努力防止水的流失以减少土的流失,保水的方法又主要是改土,提高土的蓄水能力。第四,1971年至1983年黄河泥沙较前减少了36％,其中水土保持的减沙量占48％,由此证明“水土保持是治黄基础”的观点是正确的。     

环渤海三角洲湿地资源研究

环渤海地区是中国北部沿海的黄金海岸,是我国滨海湿地分布最集中的地理区域。该区三角洲以辽河三角洲和黄河三角洲为主,湿地总面积为648284hm²。其中黄河三角洲(东营市)总湿地面积为333427hm²,占黄河三角洲总面积的42.7%;辽河三角洲(盘锦市)湿地总面积为314857hm²,占全市总面积的79.5%。两三角洲均以天然湿地占优势,具有独特的生态功能,在维护区域生态平衡,保护生物多样性及促进经济发展中发挥重要作用。由于辽河三角洲和黄河三角洲所处的地理位置不同,水文条件的差异,人类活动的影响程度不同,其湿地在空间分布结构、资源类型、生态功能等方面表现出不同特点。论文在系统研究湿地分类基础上,利用遥感和地理信息系统技术,对两三角洲湿地类型、资源现状进行研究,并结合前人科研成果对湿地资源动态变化及其生态功能特征等进行分析评价,最后提出区域资源开发与湿地保护及其可持续发展对策。     

2000~2018年长三角土地利用变化对农田生态系统氨排放的影响

根据Landsat卫星遥感影像解译了2000~2018年长江三角洲（Yangtze River Delta,YRD）城市群历史土地利用变化,结合氮肥施用变化情况,研究了由于土地利用变化带来的农田生态系统氨（NH₃）排放变化.结果表明,伴随着快速的城市化进程,YRD耕地面积逐渐减少,耕地面积从2000年的276269 km²（占总面积的49%）减少到2018年的244001 km²（占总面积的44%）.土地利用变化和氮肥施用变化对农田生态系统NH₃排放的影响主要包括土壤本底和氮肥施用两部分.2000~2018年,YRD氮肥施用产生的NH₃排放量从690 kt·a^-1减少到541 kt·a^-1（减少22%）;土壤本底产生的NH₃排放量从32 kt·a^-1减少到29 kt·a^-1（减少9%）.结果表明,近20年来,YRD城镇化进程加快,耕地面积显著减少,进一步带来氮肥施用量降低,使得农田生态系统NH₃排放量减少.     

胶东半岛湖泊面积对气候变化的响应

湖泊是陆地水圈的重要组成部分,不仅参与自然界水循环,而且具有提供水源、调节洪水、维持生态环境健康等功能,研究湖泊面积的动态变化特征,探讨湖泊面积动态对气候变化的响应对水资源的合理利用及生态环境保护具有重要的现实意义。以胶东半岛为研究区,基于1985—2017年的Landsat遥感影像数据为数据源,提取了胶东半岛近33年的湖泊面积和数量信息,揭示了胶东半岛湖泊水体面积变化特征及其对气候变化的响应关系。结果显示：1985—2017年,胶东半岛湖泊面积和湖泊数量均呈波动减少趋势,分别减少100.02 km²和79个。[0.01, 0.1) km²等级的湖泊面积表现为波动增加趋势,其他等级的湖泊面积均表现为波动减少趋势,≥10 km²等级的湖泊面积下降最明显。胶东半岛湖泊面积与降水呈正相关,显著水平均在0.05以上;湖泊面积与气温呈负相关,未达显著水平。胶东半岛影响湖泊面积突变的降水量阈值为626.9 mm左右。低于626.9 mm,湖泊面积随降水量减少而急剧下降;高于626.9 mm,湖泊面积随降水量增加而稳定增长。“引黄济青”工程对大型湖泊面积变化具有重要影响,且极大地缓解了烟威地区的旱情,对胶东半岛自然生态环境和社会经济的可持续发展发挥了重要作用。     

基于CMIP5模式数据渭河流域近200年来径流变化

基于CMIP5模式输出的1850—2005年渭河流域17个站点的径流模数数据,采用线性回归、变差系数、小波分析及Mann-Kendall检验方法,分析了渭河流域径流时空变化特征,探讨了径流变化的原因。结果表明：渭河流域径流的空间分布为西南高东北低,最大值位于渭源、武山区域,最小值位于下游支流的洛河区域。年径流表现出波动变化,1850—1896年、1929—1939年、1968—1984年径流呈上升趋势,1896—1929年、1939—1968年、1984—2005年呈下降趋势,年平均径流趋势率为?0.004 L?(km²?s) ^?1?(10a) ^?1。春、夏、秋、冬径流趋势率分别为?0.002 L?(km²·s) ^?1?(10a) ^?1、0.022 L?(km²?s) ^?1?(10a) ^?1、?0.033 L?(km²?s) ^?1?(10a) ^?1、?0.004 L?(km²?s) ^?1?(10a) ^?1。渭河流域支流径流变率较大,干流变率较小,支流径流变率依次为北洛河＞石川河＞泾河＞漆水河＞千河＞葫芦河＞散渡河。年平均径流在1871年、1908年、1984年、1990年发生突变,而且具有4—6 a,8—10 a,15—20 a,25—35 a,85—95 a,110—120 a的显著周期。相关分析表明：气温、蒸发量与径流为反相关,降水与径流为正相关,土地利用及人类活动对径流也有一定影响。这些研究为认识过去长时期径流变化规律,以及渭河流域水生态环境管理提供了依据,对比较不同资料径流研究也提供了参考。     

基于Landsat的黄河三角洲湿地景观时空格局演变

为全面揭示黄河三角洲湿地景观的演变,利用1973~2016年9期Landsat卫星影像,构建黄河三角洲湿地景观空间数据库,分析区域湿地景观的组成及其变化,应用景观格局指数分析方法,研究湿地景观格局演变的趋势,并结合质心模型探讨湿地景观空间位置的变化.结果表明：（1）黄河三角洲咸水湿地多分布于海岸带附近,淡水湿地多分布于河流沿岸,人工湿地多分布于距离海岸线15km以内的沿海区域以及河流沿岸.（2）黄河三角洲湿地总面积呈下降趋势,是由芦苇沼泽、翅碱蓬柽柳沼泽以及芦苇柽柳沼泽为主的自然湿地向人工湿地和非湿地的转换变化导致.（3）黄河三角洲湿地景观整体呈破碎化的萎缩趋势,景观空间构型不断朝破碎化、多样化,形状简单化的人工化特征突出的方向发展.（4）1973~1985年间,受黄河由刁口河流路改道清水沟流路初期的影响,加上充沛的淡水水源,黄河三角洲湿地呈以淡水湿地的东北向扩张变化主导;1985年后,黄河处于改道清水沟流路中后期,后又改至清8汊流路,加上黄河径流量的减少,使得区域湿地景观整体呈咸水湿地主导的东南方向萎缩变化.     

基于多年遥感数据分析长江河口海岸带湿地变化及其驱动因子

研究河口海岸带湿地长时间演变对湿地保护管理和海岸带资源评估具有重要意义.本文获取长江口1979—2015年10景Landsat-MSS/TM/OLI影像和2015年13景GF1-PMS高空间分辨率数据,对比两个典型实验区分类算法,选用最优的决策树算法应用到长江口Landsat影像中,得到沿岸湿地要素近40年的面积变化情况.研究表明,2015年长江河口海岸带湿地总面积为4725 km2,自然湿地占63.5%,人工湿地占21.2%,湿地总面积相比1979年增加了662 km2,自然湿地面积减少了163 km2,而人工湿地面积增加了766 km2.长江口自然湿地面积在1979—2000年减少幅度较大,2000年后由于保护管理加强而减少幅度变小;人工湿地和建筑面积增加较为明显,主要是由于大型水库的修建和人工鱼塘开发及港口建设.湿地总的变化趋势为河口区不断淤积,自然湿地转变为人工湿地,人工湿地转变为建筑用地等非湿地;其中,滩涂面积减少283 km2,水库、养殖鱼塘和水稻田面积分别增加了92、355和319 km2,主要发生在崇明东滩和启东沿岸;非湿地中建筑用地面积增加154 km2,灌木草场面积减少147 km2,主要发生在上海和启东沿岸.同时比较分析长江口3个区域湿地驱动因子发现,北岸启东沿岸和南岸南汇东滩湿地因经济快速发展和港口水利工程修建,以及过度开垦滩涂等自然湿地使人工湿地增加明显;而长江上游径流量、区域降水和海平面上涨等自然因素控制着中支河道区(如崇明东滩)自然湿地的变化.     

人类活动对40年间黄河三角洲湿地景观类型变化的影响

为了解人类活动对黄河三角洲湿地景观类型变化的影响以及判别主导的人为因素,本文采用Landsat系列1976、1986、1996、2006、2016年卫星数据,利用景观转移矩阵、人类活动强度模型等方法对40 a人类活动影响下黄河三角洲湿地景观类型变化进行定量监测并对研究区内人类活动影响大小进行分区评估,研究结果如下:（1）受人类干扰影响较大的三种主要转换:自然湿地向人工和非湿地转移量最多、非湿地向人工湿地转移其次、人工湿地向非湿地转移最小。（2）40 a人类活动影响比率由前10 a的16.77%到后10 a达到了52.93%。1976~2006年农田开垦是影响景观类型变化的主要因素,2006~2016年间由各种人类活动影响导致的自然湿地面积变化转移分布较为均衡,向库塘转移比例较大占34%。1976~2016年整体上以农田开垦为主。（3）人类活动强度模型适用于黄河三角洲湿地人类活动强度的评估计算,从结果可以看出1976~2016年,重度干扰主要集中于沿海区域,未干扰和干扰减弱区主要集中于自然保护区内,与实际野外调查结果较为贴合。该研究结果可为有关部门对黄河三角洲湿地保护和管理、修复提供有利参考。     

现代黄河三角洲上部冲积平原降水入渗补给量研究

大气降水是黄河三角洲地区浅层地下水的主要补给来源。确定降水入渗补给量是地下水资源可持续利用的基础。论文选择现代黄河三角洲上部冲积平原的典型地貌单元安装自记水位计,获得了2004年30 min一次的浅层地下水水位动态数据。结合日降水量资料,应用地下水位动态法,在Matlab中编程计算了2004年次降水入渗补给系数和年平均降水入渗补给系数,探讨了该系数时空变化的特点和主要影响因素,估算了降水补给浅层地下水的水量。主要结论如下:①研究区域内浅层地下水埋深主要在2 m以内变动,属于浅埋类型。②降雨特征决定了该区域次降水入渗补给系数的大小,地表渗透性决定该区域次降水入渗补给系数的时空变异。次降水入渗补给系数随着雨前地下水埋深的增加显示出增大的趋势。③研究区域平均年降水入渗补给系数为0.186。2004年降水补给浅层地下水总量为7.4×108m3,占当年黄河径流量的3.7%。     

黄河三角洲湿地不同植被类型下土壤营养元素空间分布及其生态化学计量学特征

选取黄河三角洲芦苇湿地、柽柳湿地、盐地碱蓬湿地和光滩这4种典型自然湿地及农垦地棉花田作为研究对象,阐明不同植被类型自然湿地土壤营养元素分布特征和生态化学计量学特征,并进行农垦地同自然湿地的对比研究.结果表明,自然湿地内土壤总有机碳（TOC）和总氮（TN）含量总体表现为：芦苇湿地、柽柳湿地>盐地碱蓬湿地>光滩,TOC和TN含量同土壤电导率值（EC）和pH值呈显著负相关（P<0.05）;棉花田TOC、 TN和全磷（TP）含量显著高于自然湿地（P<0.05）,其中硝态氮（NO^-₃-N）含量为自然湿地的9.4～11.4倍,但棉花田碳、氮和磷含量同EC值和pH值无显著相关性（P>0.05）.相关分析表明,自然湿地土壤碳氮比（C/N）主要受控于TN含量（P<0.05）,棉花田土壤C/N显著低于自然湿地（P<0.05）.自然湿地及棉花田土壤碳磷比（C/P）和氮磷比（N/P）均值较低,且与土壤TOC和TN含量变化趋势一致.对比分析发现,整体上棉花田土壤营养元素含量、 C/N、 C/P和N/P差异显著（P<0.0...     

淮河流域湿地变化的特征、热点及其影响因素

利用Landsat遥感数据定量研究了淮河流域1995—2007年间各湿地类型的规模变化,分析了其变化特征,辨识了湿地消长的热点区域,并研究湿地变化热点空间分异的影响因子。结果表明,研究期间流域内水田、库塘等人工湿地大幅增加(净增量分别占1995年湿地总面积的16.81%、4.57%);湖泊、沼泽等自然湿地则明显减少(净减少量分别占1995年湿地总面积的1.06%、2.79%),且多转为人工湿地。湿地变化热点多分布于流域东部及南部;人工湿地变化热点分布连续而集中,自然湿地变化热点则稀少而分散。高程和气温对人工湿地增长热点及自然湿地减少热点的发生影响强度相对较高;社会经济与可达性因素对热点的发生具有显著作用,但其影响强度相对较弱。整个淮河流域,湿地变化热点的发生受多种要素的耦合作用,但湿地变化热点空间分异的首要因素是流域自然地理等背景条件的约束作用。     

近30年来高邮湖(含邵伯湖)自然水域面积变化及其影响因素

湖泊水域面积变化特征反映气候与人类活动对湖泊生态系统结构与功能的影响,对湖泊健康评价与水生态修复有重要指导价值.以1988-2015年8期Landsat TM/ETM+遥感影像为数据源,综合运用目视解译法与比值阈值法提取了研究区高邮湖（含邵伯湖）及其围网养殖区的边界信息,分析了研究区水域面积变化特征及其影响因素.结果表明:①1988-2015年研究区自然水域面积呈现前期持续缩小、近期部分恢复的阶段性变化趋势.其中,1988-2000年自然水域面积缓慢缩减,平均减小速率为4.08 km2/a;2000-2011年迅速缩减,平均减小速率为12 km2/a;2011-2015年迅速增长,自然水域面积增加108 km2;1988年自然水域面积最大（716 km2）,2011年最小（535 km2）,2015年部分恢复（643 km2）.②1988-2015年流域内年均降水量先减后增,年均气温逐渐升高.年均气温升高与自然水域面积变化具有相关性（R2=0.472）;年均降水量则与自然水域面积变化无明显关联（R2=0.118）.③1988年和1992年研究区内未见明显的围网养殖,2000年围网养殖区面积仅为45 km2,2011年最大,达199 km2.2000-2009年和2009-2015年围网养殖区面积平均增长速率分别为15.56和9.00 km2/a;北部湖区围网养殖集中,自然水域面积变化最为显著,东西湖区次之.研究显示,1988年以来,年均气温和围网养殖对高邮湖自然水域产生了显著影响,湖区北部湿地侵占严重,湿地生态屏障功能下降.      

围垦对海滨地区景观演变及其质心移动的影响——以盐城保护区部分区域为例

将盐城国家级自然保护区(新洋港-四卯酉河段)划分为未围区和围垦区,根据1984-2013 年6 个时相的景观资料,运用RS、GIS 技术和景观生态学方法,分析围垦活动影响下海滨湿地景观格局演变差异。结果如下:①未围区始终保持以自然景观为主,2013 年面积比例占84.6%;1984-2013 年,芦苇和互花米草湿地面积分别增长了4 770.6 和4 202.8 hm²,而碱蓬湿地面积减少了2 656.7 hm²。围垦区大致以2000 年为界,景观结构由自然景观占主导转为人工景观为主;除互花米草外自然植被面积呈下降趋势,而人工景观中水产养殖塘面积不断上升,2013 年比例达60.5%。②未围区景观破碎度自1995 年以后变幅较小,且保持在较低水平,维持在0.27~0.28,斑块形状趋于复杂、自然,景观多样性呈上升趋势,1984-2013 年上升了0.19。围垦区破碎化程度上升明显,1984-2013 年上升了0.27,整体景观趋于简单规则,景观多样性呈下降趋势,1984-2013 年下降了0.26。③未围区景观演变驱动力以自然因素为主,景观类型质心移动具有距离较为连续、方向相对单一的特征。而围垦区由于人类活动介入,围垦区景观类型质心移动更多地表现出无序多变、错综复杂的特征。     

天目湖流域湿地对氮磷输出影响研究

选择太湖地区天目湖饮用水源地的平桥河流域与中田河流域,综合利用遥感、GIS技术和野外水质监测、实验室分析等方法,对流域湿地与河流水质关系进行研究.结果表明:①平桥河流域与中田河流域湿地数量多,斑块密度分别为7.5个.km-2与7.1个.km-2.平桥流域湿地上下游分布广泛,多位于距离河流500 m范围之外,中田河流域湿地则相对集中于下游河段500 m范围内.②湿地对流域氮磷营养盐输出具有显著的截留效果.中田流域湿地对氮具有较强的截留效果,氮素浓度自上游至下游降低明显,而对磷的截留效果表现不明显.从季节响应来看,中田流域湿地在春季和冬季表现出TN和DTN浓度与流域湿地面积百分比明显的负相关关系,平桥流域湿地则在秋季对氮输出具有显著影响,表明湿地对氮磷的截留功效具有强烈的季节效应.③合理恢复一定数量的湿地面积,特别是增加河道附近湿地面积和数量,对河流水质具有改善作用.但氮磷营养盐在流域内的输移过程复杂,湿地的面积、位置、密度、生态系统结构等因素以及流域空间尺度、地形坡度、采样时间间隔及其它土地利用类型等因素都对物质输移过程产生影响,相关理论与实践研究有待于深入展开.