中国农业净碳汇空间集聚与分异

农业净碳汇空间集聚与分异特征,是当前中国农业现代化、生态化转型面临的重大问题。为了精准把握长时间尺度、微观空间单元下中国农业净碳汇空间集聚与分异特征,文章采用全国县域尺度农业数据,结合标准差椭圆方法、探索性空间分析方法等分析工具,对中国县域农业净碳汇空间格局分布规律进行详细探讨。研究表明,(1)从标准差椭圆方法揭示的空间分异格局来看,净碳汇空间分布中心整体存在向东北移动的趋势,空间分布范围存在明显的收缩态势,东北地区净碳汇对全国净碳汇空间格局的影响作用加强。(2)从全局空间自相关揭示的净碳汇空间集聚格局来看,全国净碳汇自1991─2011年经历了集聚—分散的过程。1991─2001年间,空间自相关程度在不断增强,农业生产方式和农业活动结构的相似性在空间上表现得较为明显。2001─2011年,空间自相关系数大幅下降,意味着净碳汇高值集聚区域在空间上逐渐呈现碎片化。(3)从局部空间自相关来看,农业净碳汇高值集聚区不断增多,低值集聚区不断减少,总体上反映了中国农业生产净碳汇在空间格局上呈现出的改善。已经形成了东南地区净碳汇、西北地区负碳汇为主的空间分布格局。     

基于LUCC的密云水库上游流域人为干扰动态变化

人类活动对地球表层的干扰所造成的影响和变化正日益增强,正确估计人为干扰对现在和未来环境变化影响的程度以及叠加在自然变化上的幅度具有重大意义。选择生态系统服务功能突出、人地关系矛盾剧烈的北京市密云水库上游流域为研究区,基于2005和2013年2期SPOT 5遥感影像数据,借助人为干扰度指数和GIS空间分析方法,从结构变化、类型变化、空间变化和人为干扰度4个角度,探讨密云水库上游流域人为干扰时空动态分异及变化特征。结果表明:(1)2005—2013年间,密云水库上游流域景观以林地-耕地-园地格局为主导,土地利用变化速度加快,人类活动对土地资源的集约利用强度增加。(2)农业结构调整、土地开发整理、经济发展、建设占用以及生态恢复工程是流域内土地利用与土地覆被变化的主要因素;旱地、园地、有林地、灌木林地面积减少,菜地、草地、疏林地、建设用地和滩地增加,森林生态系统质量呈退化趋势;工矿用地和未利用土地主要转为园地、林地和草地,生态恢复工程略显成效。(3)半干扰是流域内主导的干扰景观类型,全干扰和半干扰型景观面积增加,无干扰型景观面积减少,流域内景观的人为干扰强度呈现由深山区向浅山区逐渐增强的空间分异特征,交通道路沿线及人类活动活跃地区是人为干扰强度增加最显著的地区。     

基于生态保护格局的丘陵山区乡村聚落空间重构策略

从生态保护和建设的角度重构乡村聚落空间,是强化"山水林田湖草"生命共同体,实现生态宜居乡村建设的重要手段。以重庆市荣昌区为例,在分析其乡村聚落空间分异特征的基础上,结合景观生态学理论,运用最小累积阻力模型构建生态保护格局,根据乡村聚落现状布局对研究区生态保护的影响划分乡村聚落调整类型,并提出各类聚落的空间重构策略。结果表明:(1)研究区乡村聚落空间分异特征明显,总体上表现出布局散乱、数量多、规模小、沿河傍水等特征。(2)研究区乡村聚落空间布局现状不利于生态环境保护,将已有的乡村聚落划分为优先整治、限制扩张、适度建设、重点发展4种类型,结合乡村发展实际和区域生态功能定位,提出相应的重构策略。研究结果可为丘陵地区生态宜居乡村建设提供可靠的理论支撑和决策参考。     

沱江流域生态安全预警及其生态调控对策

从沱江流域生态安全预警入手,基于压力-状态-响应(pressure status response,PSR)模型构建生态安全评价指标体系,采用层次分析、时间序列预测、模糊综合评判、主成分分析方法对流域2010、2015、2020年的生态安全状态进行评价与预警研究.结果表明:(1)沱江流域各区段在2010、2015、2020年3个时段内,整体上呈现全流域生态安全跃升的趋势,生态安全状态逐步好转;(2)纵观2010-2020年期间流域内各区段的生态安全变化,上游区段的生态安全状态明显好于中下游区段,其次为中游区段,下游区段的生态安全状态最为令人担忧.因此,沱江下游是流域内生态安全建设的重点;(3)沱江流域2010-2020年生态安全预警分为3类:安全区域、持续危险区域和退化区域.安全区域包括沱江上、中、下游的21个市县区;持续危险区域涵盖了中、下游的8个县区;退化区域为中游的2个县;(4)沱江流域生态安全预警的主要预警因子可以归纳为植被覆盖与农业灾害因子、人口素质因子、土地承载力因子、景观格局因子、面源污染因子、水土流失因子6大类.针对沱江流域生态安全预警因子的分析结果,提出以下生态调控对策:(1)积极修复植被,改善生态环境;(2)增强农业的防灾减灾能力;(3)加强技能培训,提高人口素质;(4)合理利用土地资源,提高土地承载力;(5)优化土地利用结构,加大景观多样性;(6)提倡生物防治,控制面源污染;(7)大力进行水土保持建设.     

北部湾典型入海流域植被净初级生产力时空分布特征及其影响因素

北部湾入海流域处于典型河口-近海岸相互作用地带,是中国南亚热带地区典型的独流入海河流,对该地区的植被净初级生产力(NPP)进行定量化研究,可为中国南亚热带地区典型独流入海流域碳循环研究及其生态恢复提供科学依据。以北部湾典型入海流域为研究对象,基于CASA模型并结合Theil-Sen趋势、Hurst指数、偏相关分析等数理统计方法,定量化分析了流域2000—2017年NPP的时空变化特征、未来趋势及其影响因素。结果表明,时间尺度上,流域多年月均NPP介于8.50—95.86 g·m~(-2)(以C计,下同)之间,呈倒"V"型结构;年际变化上,多年NPP总体呈现波动上升趋势,增速为8.83 g·m~(-2)·a~(-1),快于广西壮族自治区(增速为0.001 g·m~(-2)·a~(-1))。空间尺度上,典型入海流域NPP呈明显地域分异规律,NPP高值区主要位于西南部的十万大山南麓,低值区散布钦江河道附近、南流江流域的上游以及下游的西南部地区。流域NPP总体上以改善为主,NPP增加区域是减少区域的3.05倍。流域NPP的Hurst指数范围介于0.209 73—1之间,总体上以持续序列为主,预示研究区NPP未来处于持续增加趋势。影响因素上,气温是影响NPP的主导因素,NPP与多年平均气温存在正相关关系,与降水存在负相关关系。NPP在不同覆被类型、海拔和坡度梯度上均呈现出显著的地域分异规律以及时空差异性特征。该研究表明北部湾入海典型流域NPP呈逐年增加趋势,气温是流域NPP的主导因素。     

生态视角下绿洲乡村聚落空间格局及优化研究:以新疆博乐市为例

基于GIS技术、计量统计方法和实地调查分析了博乐市乡村聚落空间格局特征,并构建生态安全保护格局,探讨聚落优化方向。结果表明:(1)博乐市乡村聚落空间分布、规模、形态分别呈现"南北疏、中间密""东部大、西部小"和"整体规则、局部复杂"的空间分异特征;(2)乡村聚落分为大规模-形状复杂-集中分布、中规模-形状复杂-集中分布、中规模-形状规则-离散分布和小规模-形状规则-离散分布4种组合类型;(3)构建以林地和水域为源地的生态安全保护格局,将乡村聚落划分为重点整治型、限制开发型、适度建设型和集中发展型4种优化类型。该研究旨在为生态文明建设和乡村振兴战略背景下绿洲乡村聚落的规划发展和脆弱生态环境的维护提供科学依据。     

秦淮河表层沉积物毒害微量元素分布特征及污染评价

在秦淮河流域采集河流表层沉积物样品,研究其毒害微量元素含量的空间分布和生态风险.流域沉积物中毒害微量元素的含量表现出明显的空间分异.Hg、Cd、Pb、Cu和Zn受流域城市化过程的影响最为显著,其富集主要集中在流域中、下游的老城区、新城区和城乡过渡区.As的分布除了与城市工业企业的排污有关外,还可能受农业活动的影响.毒害...     

长江上游生态功能区划研究

生态功能区划对于保障区域生态安全、推动经济社会与生态环境保护的协调发展具有十分重要的意义。长江上游是中国关键生态区域和整个长江流域生态安全的重要屏障,开展长江上游生态功能区划显得至关重要。以长江上游为研究区域,运用GIS空间分析技术,在揭示研究区生态环境敏感性与生态系统服务功能重要性空间分异规律的基础上,以子流域为基本区划单元,采用两步聚类法进行长江上游生态功能区划。研究结果表明:(1)长江上游生态环境整体上处于中度、高度敏感的状态,其中土壤侵蚀敏感性最为突出;(2)长江上游生态系统服务功能总体上呈现较重要、极重要的态势,其中水源涵养和生物多样性保护的贡献较大;(3)长江上游地区可划分为青藏高原生态区、云贵高原生态区和四川盆地生态区3个生态区,进而可细分为7个生态亚区和15个生态功能区。     

基于SPOT-VGT的黄河流域植被覆盖时空演变

植被是土地覆盖中的最主要部分,是连接土壤、大气和生物等要素的自然"纽带"。植被覆盖动态变化对全球能量循环和物质循环具有重要影响,是全球变化研究的重要内容之一。黄河流域作为我国重要的粮食生产基地,其环境变化直接影响到流域经济的可持续发展。为了快速准确地提取地表植被状况,了解黄河流域生态环境,利用1998—2011年的SPOT-VGT遥感数据,结合地理信息技术,采用均值法和趋势分析法对黄河流域植被NDVI时空分布特征和变化趋势进行了动态监测。结果表明,(1)黄河流域14年NDVI均值的空间分布整体特征是东南部平原、盆地和西部山地植被状况要好于北部地区。其次,黄河流域属于干旱半干旱地区,植被发育主要依赖于水文条件,所以沿黄河干流和支流区域也具有较高的植被NDVI值。(2)黄河流域植被NDVI年均值近14年间整体呈缓慢增长趋势,1998—2000年呈现急剧减少态势,2001—2003年出现了较为快速的增长,2004—2011年又出现了较长时间的连续增长过程。(3)黄河流域植被NDVI基本不变的区域约占研究区总面积的71.13%;植被NDVI轻微改善的区域约占流域总面积的27.30%,且主要分布于流域东南部的盆地、平原和西部的山地、丘陵地区,植被NDVI退化的区域面积约占流域总面积的0.98%。黄河流域自1998年以来,植被NDVI整体在不断提高,生态环境在不断改善。     

兰州—西宁城市群城乡建设用地开发强度空间格局变化及影响因素分析

明确土地开发强度空间格局特征和演变规律,对城市发展边界、生态安全红线和耕地保护红线划定具有重要的指导意义。以1995、2005、2015和2018年兰州—西宁(兰西)城市群39个县级单元为研究区,运用趋势面分析、空间自相关和地理探测器等方法,分析兰西城市群城乡建设用地开发强度空间格局特征及其影响因素。结果表明:(1)兰西城市群城乡建设用地开发强度均值总体呈增长态势,由1995年的2.74%增长到2018年的4.45%,在空间上呈现兰州—西宁2个中心高、外围地区依次降低的"核心—外围"空间分布格局。(2)东西方向和南北方向空间差异较大,且呈现出扁平的倒"U"型曲线分布态势。(3)城乡建设用地开发强度空间上存在显著正相关性且集聚特征明显,冷热点区的空间分布具有相对稳定性。(4)1995—2018年城乡建设用地开发强度受人口集聚水平、经济发展水平、产业结构水平和海拔等要素综合影响。研究结果可为兰西城市群以及同类型地区城乡建设用地管控和高质量发展提供决策参考。     

基于SPSS的苏北地区可持续发展能力空间分异研究

以区域可持续发展能力建设为切入点,结合苏北地区的实际,建立适合该地区的可持续发展能力评价指标体系,然后运用SPSS软件的因子分析和聚类分析的方法,对苏北地区可持续发展能力进行综合评价。结果表明,区内各县市可持续发展能力差异较大,但其空间分异呈现出某些特征:经济可持续发展能力呈现由地区东南部向中间递减的“一”字型空间格局;资源环境可持续发展能力呈现由地区中部分别向东、向西递减的“凸”字型空间格局;社会可持续发展能力呈“M”字型空间格局;综合可持续发展能力呈“H”字型空间格局;以中心城市为核心,可持续发展能力向周边呈辐射状递减趋势。根据这些空间分异特征,提出了一些促进苏北地区可持续发展能力建设的建议。     

环鄱阳湖区城市化格局的空间分异分析

建立了城市化格局的单指标和复合指标测度体系,运用主成分分析法对环鄱阳湖区人口、经济、生活、基础设施和综合城市化格局的空间分异进行了分析。研究发现:1)人口和基础设施城市化率呈现环湖边缘区最大,核心区其次,外围区最小的倒U形式的规律;经济城市化率则呈现边缘区最高,外围区次之,核心区最低的规律;而生活城市化水平呈现核心区最高,边缘区其次,外围区最低的格局。2)随着距鄱阳湖体距离的增加,城市化复合水平呈现依次下降的规律。该结果表明鄱阳湖作为一个特殊地理事物,它的存在对该区城市经济发展的空间分异具有一定程度的影响。     

西南天然林保护工程区生态成效评估

随着大尺度生态保护和恢复工程的开展和不断深化,工程有效性评估逐渐成为备受关注的热点问题。开展大尺度生态保护和恢复的成效评估对于相应的宏观决策与管理具有重要科学意义。基于年均植被覆盖度、景观格局指数和人类威胁因子评估指标体系,对西南4省市天然林保护工程区的生态保护成效进行定量评估。结果表明:研究区生态保护成效总体上明显改善,地类景观斑块分布更加合理规整,连通性提高,人类干扰强度逐步减小,尤其是4省市交界林区以及重庆与湖北、四川与陕西、四川与三江源地区的交界区域生态成效显著提高;而汶川周边林区、横断山脉部分林区以及云南文山林区生态保护成效较弱。因此,在天然林保护工程的进一步实施过程中有必要在分析保护成效空间分异特征的基础上采取保护和恢复并重的策略,将植被、景观格局和生境质量与人类活动的干扰和压力综合起来,以促进大尺度生态保护和恢复的可持续有效管理。     

西北地区村镇建设与资源环境主要矛盾及协调路径

基于统计数据、文献研究与调研数据,分析西北地区村镇建设与资源环境总体概况,总结典型区村镇建设对资源环境的胁迫特征及主要矛盾,并提出村镇建设与资源环境协调路径。结果表明:(1)从区域总体概况和发展趋势来看,西北地区人口以减少为主,农产品产量总体增加,村镇环保设施建设水平低于全国平均;人均水资源量偏低且农业用水量趋紧,优质耕地大幅减少而化肥、地膜和农药使用量增加。(2)从地区胁迫特征和主要矛盾来看,灌溉农业区水资源瓶颈和土壤盐渍化程度加剧,村镇资源环境承载力总体较弱,农用地后备资源不足;高寒牧区极端气候造成草地减产、草畜间物流失衡,过度放牧导致草场严重退化、草畜矛盾突出,村镇产业结构性问题凸显,地域功能整体弱化;秦岭生态保护区矿山过度开采致使水土环境污染严重,村镇环境保护意识薄弱,环保设施建设滞后。(3)从协调路径来看,灌溉农业区应创新技术提高资源利用效率,因地制宜发展节水农业;高寒牧区应转变方式调整产业结构,合理规划缓解草畜矛盾;矿山开采区应加强管控重视生态修复,制定清单倒逼产业转型;地方政府应建立机制强化源头治理,多方投入控制村镇面源污染。     

资源枯竭型城市生态保护修复关键区识别研究：以江西省大余县为例

依据"生态安全格局-关键区-保护修复策略"思路,以江西省大余县为研究区,识别生态源地、生态"夹点"、障碍点、断裂点和破碎生态空间等关键区数量及空间分布,提出生态保护修复类型区及其相应措施。研究结果表明:(1)大余县生态源地共147.36 km~2,涉及林地、水域和草地,生态廊道69条,呈现出两横五纵的空间特征。研究识别生态"夹点"12处,生态障碍点13处,生态断裂点23处,破碎生态空间57.46 km~2。(2)生态保护修复类型区包括矿山修复区、山水治理区、农田整治区、农村建设用地整治区和交通用地优化区,建议分别采取矿山复绿、山体治理和水污染防控、农用地整理和耕地污染防控、居民点整合和农村道路复垦、建立野生动物通道和沿线植被恢复等策略。(3)基于生态安全格局构建,从区域整体视角识别生态保护修复关键区,依据关键区所覆盖土地利用类型划分生态保护修复类型区,并以此为基础提出系统性的保护修复策略。研究结果有助于资源枯竭型城市生态系统从关键点、线、面的修复工程向山水林田湖草系统修复推进。     

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。     

生态位理论及其在城市竞争研究中的作用——以中原城市群为例

城市生态位作为生态学重要理论之一,可用于分析城市群内部不同城市间竞争、演化等现象。以中原城市群9个省辖市为基本单元,运用生态位理论模型,进行多指标的综合加权和聚类分析,得出如下结论:(1)就中原城市群整体而言,城市生态位偏低且呈现明显的层次分异;(2)中原城市群城市生态位空间分异表现复杂。综合城市生态位、自然生态位及人口生态位空间分异并不明显,而经济生态位和社会生态位空间分异却十分显著,其中经济生态位最为显著;(3)中原城市群缺少4个子系统都具有优势特征的城市,只有郑州独具2项优势特征,但其自然生态位较低,自然生态位是郑州城市生态位的限制性因子。     

基于GIS和能值分析的黑龙江省农业生态经济格局综合评价

采用能值分析方法和GIS空间分析技术,基于黑龙江省77个县(市、区)的社会经济统计数据,从时空动态视角评价了黑龙江省域及各县域的农业生态经济格局及其综合发展水平。结果表明,1996—2012年间,黑龙江省农业生态经济系统的能值投入与产出均呈明显的增长趋势,林产品产出能值增长幅度较大。1996—2012年研究区的环境承受压力增大,环境负载率由6.61增加到10.21,净能值产出率由5.37减少到4.79,可持续发展指数由7.47下降到5.43,说明该系统的可持续发展性能正在逐年弱化。在空间格局上,黑龙江省南部地区经济发展水平显著优于北部地区,但其农业生态环境水平和系统可持续能力低于北部地区。为了增加黑龙江省农业生态系统的可持续发展能力,未来需进一步调整农业结构,优化资源配置的投入,提高资源利用效率,降低环境负载率,使农业生态经济系统逐渐步入健康可持续发展轨道。     

西南岩溶山区景观生态特征与景观生态建设

探讨了西南岩溶山区景观生态结构与功能以及景观生态过程的不同于其他区域的基本特征，尝试从景观角度认识西南岩溶区生态空间特性与演化过程。受地质地貌和土地利用的影响。西南岩溶山区景观基质脆弱、景观格局分异明显，具破碎化与景观结构粗粒化、景观动态变化范围大且速度快、整体退化明显的特点，以石漠化为特征的景观演化削弱了岩溶生态系统的生态服务功能。岩溶山区的景观生态建设须充分认识岩溶山区资源环境优势，充分利用当地的适生植物资源，协调生态效应和水文效应，促进水土资源的有效保持向高效利用发展，形成新的高效、和谐的人工自然景观。今后应把景观格局与生态过程结合起来、与人文因子和地学背景结合起来，加强小尺度的景观变化研究。     

静乐县生态脆弱性时空演变与分区研究

生态脆弱性研究是区域生态环境恢复与治理的重要依据。基于人为-自然因素综合作用体系,选取表征人类活动、社会经济、植被、气象、土壤和地形地貌等14个因子构建静乐县生态脆弱性评价指标体系。运用空间主成分分析法,结合遥感数据和地理信息系统技术,对山西省静乐县2007和2017年生态脆弱性进行定量评价和分区,揭示区域生态脆弱性时空演变特征。结果表明:(1)通过主成分特征分析发现,地形起伏度、土壤侵蚀程度、人均耕地面积、年均降水量和人均GDP是影响研究区生态脆弱性的主要因素。(2)静乐县生态脆弱性类型主要由微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱和重度脆弱4类组成。2007年以轻度脆弱和中度脆弱为主,2017年以中度脆弱和重度脆弱为主。空间上均呈现"中部高-两边低"的格局。(3)研究期内,各类生态脆弱性等级相互转移的总面积为662.84 km~2,以轻度和中度脆弱转移为主。轻度脆弱主要转向中度脆弱,转移面积为472.90 km~2;中度脆弱主要转向重度脆弱,转移面积为187.65 km~2。研究区空间上基本呈现"轻度向中度演变、中度向重度演变"的趋势,生态形势严峻。(4)根据时空演变特征将研究区划分为生态修复区、生态持平区和生态退化区。研究成果可为静乐县及同类型地区开展生态修复治理工作提供科学支撑和研究思路。