1996～2015年云贵川草地生态系统生产力的时空格局

云贵川草地是中国草地的重要组成部分，在我国生态文明建设和响应全球气候变化中具有重要的地位，分析其净初级生产力（NPP）变化格局具有重要意义。利用研究区的AVHRR、MODIS遥感影像等数据及周边地区的气象资料，结合改进的CASA模型，对云贵川地区草地1996～2015年20 a间的NPP及草地植被相关生态特征进行估算，并对其时空特征及影响因素进行分析。结果表明：（1）20 a间云贵川草地NDVI值变化规律性明显，97.18%的草地面积年平均NDVImax呈现增加趋势。（2）20 a间云贵川草地NPP总体上呈现出“西北低、西南高、东部居中”的空间格局，年均NPP值为420.85 gC·m-2。 （3）时间格局上，20 a间整个云贵川区域逐年平均NPP值虽然有一定的波动性，但仍以7.2322 gC·m-2·a-1的速率在增加。20 a间夏季NPP平均值最高，为160.25 gC·m-2；春季次之，NPP平均值为 109.10 gC·m-2；秋季与春季相比，NPP值稍低，为106.10 gC·m-2；冬季最低，为54.03 gC·m-2。     

2000～2015年江汉平原区域植被NPP时空特征及其对气候变化的响应

植被NPP对气候变化的响应是全球变化与陆地生态系统碳循环研究的重要核心内容之一。利用CASA模型估算了2000~2015年江汉平原植被NPP，并利用线性回归与逐像元相关性分析方法定量研究了江汉平原植被NPP的时空变化特征及其与气候因素的相关性。结果表明：（1）16年来江汉平原植被NPP的年总量在25.43~29.76 TgC之间，呈波动增加趋势；（2）江汉平原NPP的空间分布格局具有明显的不均匀特征，形成一系列的高值中心和低值中心，符合“丘陵-平原-河流-城市”的衰减趋势；（3）江汉平原NPP与年降水量、年均温的相关系数分别为0.183 7和0.498 5；经显著性检验可知，江汉平原NPP的产量与年降水量相关性较弱，而与年均温则呈较强的正相关关系；（4）植被NPP与年降水量、年均温呈正相关的像元面积分别占总面积的69.19%和83.41%，主要分布在江汉平原腹部的农耕区域，说明江汉平原农耕区NPP的产量对年降水量与年均温的依赖性较强。     

湖北省植被覆盖度时空变化特征与影响因素分析

湖北省植被结构变化受自然和人类活动因素的影响较大,揭示湖北省植被变化的空间特征对其生态环境改善具有重要意义.基于MOD13Q1 NDVI数据计算湖北省的植被覆盖度,结合气象、DEM数据分析湖北省2000～2020年植被覆盖度的时空变化及分布格局,并探讨了其对气候变化、人类活动的响应.结果 表明:(1)2000～2020年湖北省植被覆盖度总体呈现增加的趋势,增大区域集中在湖北省的西北部,十堰、神农架林区和随州周围;(2)局部地区存在植被退化现象,退化面积呈先减小后增加的趋势.2000～2005年植被恢复区域主要集中在西北部和西南部,退化区域分布在武汉、襄阳、仙桃和黄石等地区;2005～2010年湖北省整体植被覆盖状况相对较差,退化区域分布在西北部和东南部,十堰和武汉较为明显,改善区域集中湖北省中部、神农架林区、襄阳、随州和天门;2010～2015年湖北省植被退化面积减少,分布在东部和西北部;2015～2020年植被覆盖度整体呈现下降趋势;(3)湖北省的东北部、西南部以及襄阳等地区的植被覆盖度与气温、降水呈现正相关,随着海拔的升高,气温、降水及风速和植被覆盖度正相关和负相关所占比重逐渐减少;(4)人类因素对湖北省的生态环境有正影响,对植被恢复有促进作用;负影响主要集中在武汉周边城市、襄阳、荆州等区域.     

长江三角洲区域发展差距时空演变驱动因素研究

基于人口经济增长弹性、重心、地理集中度和不一致指数等方法,在研究2000～2015年长江三角洲人口与经济协同演变规律基础上,从人口与经济协同演变的角度,采用空间计量方法探究不同时期区域发展差距驱动因素。研究发现:在发展环境与政策演变影响下,区域人口与经济集聚格局也发生了变化,二者重心距离的缩小表征了总体发展差距的缩小。城市对比发现,区域经济集中度呈现"Z"字形格局而人口集中度南北差异显著;人口与经济不一致指数呈现相对稳定的"核心-边缘"格局,2000～2015年演变表现为发达城市的增加和欠发达城市的下降;这些都表征了区域发展的显著差异和向均衡状态的演变趋势。不同时期区域发展差距影响因素存在一定差异,但总体呈现市场力量的趋强和政府影响的弱化;普通面板回归高估了多数影响因素的效应,空间溢出效应的下降也在一定程度上说明了区域发展向均衡状态的转变。     

1990～2015年长江流域县域粮食生产与粮食安全时空格局演变及影响因素分析

长江流域粮食生产与经济发展在全国均占据重要地位，研究近25年长江流域粮食生产与粮食安全时空格局演变及影响因素，可为我国粮食安全及流域可持续发展提供科学依据。基于1990、1995、2000、2005、2010和2015年长江流域县域粮食产量、户籍人口数据、农业化肥使用量和粮食播种面积（740个区县），运用粮食变化指数、探索性空间数据分析（ESDA）、重心转移模型和空间误差模型(SEM)研究其时空格局演变特征及影响因素。研究结果表明：（1）1990～2015年长江流域粮食产量总体呈增长趋势，东西差异显著，年均增长率为0.5%，上中下游依次为0.6%、0.8%和 -0.7%；上游为劣势区，中游为优势增长区，下游为减弱区。（2）粮食产量冷点聚类一直分布在上游地区，聚类格局在2000年左右由西南边界的“L”型转变为西北倒“L”型；下游江淮地区与太湖平原的热点集聚在2000年后消失，且长期处于减产状态；人均粮食占有量与粮食产量时空格局演变呈较高的空间相似性，2000年为流域粮食生产与粮食安全格局发生变化的转折点。（3）1990～2015年长江流域一般余粮县和重要余粮县重心呈现出“南下西移”态势，缺粮县和供需紧平衡县重心发生了“从南向北、从西向东”迁移变化。（4）粮食播种面积和农业化肥施用量对粮食生产均具显著性正向效益。     

甘肃省净初级生产力时空变化特征

本研究通过改进的光能利用率概念模型(Carnegie-Ames-Stanford Approach,CASA)和MODIS-NDVI数据估算了2000-2010年甘肃省净初级生产力(NPP)的空间分布格局,并结合气候因子,在不同空间和时间尺度上探讨森林生态区、草原生态区、农业生态区和荒漠生态区的NPP变化特征及与气候变化之间的关系。研究表明:①2000-2010年甘肃省NPP的空间分布差异比较显著,总体上呈现东南高西北低,即从东南向西北是逐渐递减的;其中,森林生态区、草原生态区、农业生态区和荒漠生态区的年均NPP分别为580.12 g·cm-2·a-1、380.12 g·cm-2·a-1、280.71 g·cm-2·a-1和83.27 g·cm-2·a-1。②2000-2010年甘肃省NPP显著增加和轻度增加的面积分别占总面积的6.00%和17.49%,NPP显著减少和轻度减少的面积分别占总面积的12.31%和27.07%,NPP有减少的趋势。③以年为尺度,森林生态区和草原生态区主要受温度影响,而降水量是荒漠生态区和农业生态区的主要控制因子;在月尺度上,气候因子对NPP的作用相当;草原生态区和农业生态区分别对月降水量和月均温存在时滞与累积效应,森林生态区和荒漠生态区对降水量或温度不存在时滞与累积效应。④本文认识和了解不同空间和时间尺度上NPP的变化规律,探讨NPP与气候变化之间的相互作用与机理,为生态系统调节起到重要的理论指导意义。     

湖北省耕地非农化压力的时空演变格局

耕地非农化压力及其区域差异是建设用地指标区际配置的基础。湖北省社会经济发展与城镇化水平存在显著的区域差异,耕地非农化压力区际差异明显。通过对比人均建设用地指标的理论值与实际值之间的差异开展湖北省耕地非农化压力的时空格局研究,结合重心迁移模型,采用Arc GIS空间分析方法揭示了湖北省耕地非农化压力的时空演化路径。结果表明:(1)湖北省耕地非农化压力存在显著的区域差异,西部地区中恩施市的耕地非农化压力较大,其他城市耕地非农化压力较小且相对变化较小;东部地区的耕地非农化压力较大且相对变化较大;(2)2000~2011年,湖北省耕地非农化压力的重心总体向东北方向迁移,表明湖北省东部一些城市的耕地非农化压力相对西部一些城市的增长较大。(3)重心迁移距离为17.37 km,相对较小,表明湖北省耕地非农化压力于2000~2011年整体变化相对稳定。     

基于敏感度分析的江苏省粮食生产与耕地数量变化动态响应研究

江苏省作为我国重要的粮食生产基地,其耕地资源变化不仅影响区域的可持续发展,更关系国家的粮食安全。以江苏省55个县域为研究单元,结合数理统计和GIS空间分析,研究2000～2015年江苏省耕地与粮食生产的时空演变及粮食生产对耕地资源变化的敏感程度。结果表明:(1)江苏省耕地总体呈减少趋势,其中耕地相对稀疏区主要分布在苏锡常地区,而集聚区主要分布在苏北;粮食生产的空间格局与耕地分布基本一致,但总量呈增加趋势,2015年江苏省粮食产量达到3561×10~4 t,为2000年的1.15倍。(2)耕地重心与粮食产量重心的移动方位大致相同,均表现为向北偏西方向移动。(3)对比2000～2009年和2009～2015年两个时期,江苏省粮食产量对耕地资源变化的敏感性逐渐减弱。随着农业技术的发展,区域粮食生产对耕地面积的依赖程度逐渐降低,保护耕地与保障粮食安全亟需因地制宜,针对不同敏感性地区合理布局粮食生产。     

全域旅游背景下中国省域旅游产业与区域发展时空耦合及驱动力

全域旅游是"十三五"期间中国旅游业发展的总体战略,也是促进区域发展的重要力量。基于耦合协调度模型、探索性空间数据分析方法和地理加权回归模型,本文尝试构建全域旅游背景下旅游产业与区域发展耦合协调评价指标体系,探讨了中国31个省区旅游产业与区域发展综合水平及耦合协调度时空分异特征,分析了影响耦合协调度变化的主要驱动力。结果发现:(1)2001—2015年各省区旅游产业和区域发展综合水平总体均呈现上升趋势,但二者阶段间及内部发展存在差异。旅游产业发展西部增速明显高于中东部地区,省际差异呈现先扩大后缩小趋势,并趋于均衡发展;区域发展速度整体低于旅游产业发展,省际差异呈扩大趋势,空间格局呈现"东-中-西"梯度分布。(2)旅游产业与区域发展耦合协调度呈不断上升态势,省际差异逐步缩小,总体从失调范围进入协调范围,其中东部沿海地区率先进入初级协调阶段。(3)耦合协调空间格局呈现全局正自相关特征,但波动变化明显,空间相关性不显著。局部空间格局演化特征明显,HH和LL区域处于持续集聚阶段,空间范围逐步扩大,HH区域重心逐渐向长三角、珠三角转移,LL区域趋于由西南向西北地区集中;HL和LH区域处于持续离散阶段,空间异质性明显,且范围逐步缩小。(4)影响旅游产业与区域发展耦合协调度的驱动力具有明显的地域差异,其驱动力作用强度按市场带动、投资拉动、环境倒逼和经济驱动依次递减。     

基于土地利用的三峡库区生态系统服务价值时空格局分析

生态服务价值评估是对生态功能的一种经济性量化评价。以三峡库区为研究区,结合净初级生产力(NPP)、土地利用/土地覆盖变化(LUCC)、遥感(RS)、气候、国家统计数据和GIS技术,采用替代花费法、影子工程法、碳税法、市场价值法和水量平衡法对三峡库区蓄水前后4个时期(2000、2005、2010和2015年)的生态系统服务价值进行量化评估,分析库区生态系统服务价值时空变异格局。结果显示:(1)从2000年到2015年,三峡库区生态服务总价值增加了269.37亿元,增长率为15.32%。(2)其中林地生态系统贡献较高,占48.14%,耕地次之,占44.04%。(3)林地生态系统服务价值随其面积的增长而增加。耕地生态系统面积减少了4.64%,但生态系统服务总价值却增加了14.54%,耕地存在不合理利用的现象。草地生态系统面积减少了16.57%,生态系统服务总价值减少了5.01%,应加强对草地生态系统的保护。总之,三峡工程的实施在整个研究区尺度上对库区生态系统服务功能的影响是利大于弊。在未来的发展中,应合理规划土地利用,制定区域发展和环境保护计划,确保三峡库区生态环境的改善和可持续发展。     

长江上游植被净初级生产力年际变化规律及其对气候的响应

在GIS系统支持下，利用遥感和气象资料，构建了基于光能利用率的植被净初级生产力（NPP）模型，估算了1981~2000年长江上游地区植被年NPP分布。分析了不同植被类型NPP的年际变化规律，基于像元空间尺度讨论了植被NPP对气候的响应关系。结果表明：除农作物外，各植被类型NPP均呈增长趋势，其中针叶林增幅最大。NPP出现较明显变化地区可能主要与人为因素作用有关。长江上游年降水量和年均温分布均与年NPP分布相似，从西北向东南逐步递增趋势。长江上游NPP与降水和均温的年际相关性整体不强。呈强正相关性（相关系数大于0.2）的区域，其面积均占据了总面积的近一半，其分布呈现互补关系。呈强负相关性（相关系数小于-0.2）的区域面积较小。随地理位置的不同，气候因子（降水、气温）对NPP的年际变化的驱动作用（强度、方向）不同.     

人工园林大面积种植区植被净初级生产力时空变化研究

云南西南地区自然资源丰富，近年来，随着社会经济的快速发展，橡胶、茶园和桉树等人工园林大规模种植主要占用了天然林和耕地，土地利用结构和空间布局发生了很大变化。为了探讨土地利用/覆被变化对植被净初级生产力（NPP）的影响，以人工园林大面积种植区西盟县为研究区，运用综合模型、CASA模型和MODIS产品（BIOME-BGC模型），对西盟县2000年、2005年、2010年和2015年各地类NPP的时间变化和空间分布特征进行分析。结果表明：（1）2000~2015年，CASA模型模拟的西盟县NPP呈先减少后增加的趋势，MODIS模型模拟的NPP值变化趋势与CASA模型一致，综合模型则呈现逐年增加的趋势；（2）西盟县NPP的空间分布形态从西至东均呈“低值-高值-低值-高值-低值”（“M”）变化，与西盟县水热资源的分布特征和土地利用/覆被变化有关，西盟县NPP空间变化主要集中于人工园林种植区；（3）3种模型中，CASA模型和MODIS产品（BIOME-BGC模型）比综合模型更适用于地形气候复杂多样的山区NPP的模拟计算，其中CASA模型空间精度更高。     

Vegetation dynamics and climate change on the Loess Plateau,China: 1982–2011

Monitoring the dynamics of vegetation growth and its response to climate change is important to understand the mechanisms underlying ecosystem behaviors. This study investigated the relationship between vegetation growth and climate change during the growing seasons on the Loess Plateau in China by analyzing the normalized difference vegetation index (NDVI) derived from the Land Long Term Data Record dataset from 1982 to 2011. Results showed that growing-season NDVI had increased at an annual rate of 0.0028, particularly in the semi-arid and semi-humid regions. By contrast, the NDVI first increased from 1982 to 1994 (0.0013 year^?1, P < 0.05) and then decreased from 1994 to 2011 (0.0016 year^?1, P < 0.05) in the arid region. Temperature had a positive effect on NDVI in most periods within and across seasons in the semi-humid region but had no significant effect in the arid region. Precipitation had a positive effect on NDVI in the arid region in summer and in the semi-arid region in autumn. Summer precipitation was important for autumn vegetation growth in the arid region, whereas summer temperature increased autumn vegetation growth in the semi-arid and semi-humid regions. Further analyses supported the lag-time effects of climate change on vegetation growth on the Loess Plateau. Precipitation shifts had 15- to 18-month time lag effects on vegetation growth in the three climate regions. Vegetation NDVI had a 17-month lag response to temperature in the semi-arid region. Human activities should not be neglected in analyzing the relationship between vegetation growth and climate change on the Loess Plateau.     

2000～2015年川西高原植被EVI海拔梯度变化及其对气候变化的响应

川西高原植被系统受地形因子影响在垂直方向上空间特征差异明显。以MODIS EVI遥感数据作为植被动态监测指数,结合高程数据分析2000～2015年川西高原植被EVI沿海拔梯度的变化规律,然后根据川西高原内部及附近39个气象站点的气温和降水资料开展川西高原植被EVI变化对气候变化的响应研究。结果表明:(1)川西高原近16年生长季植被EVI以0.8%/10 a的速率波动增加,沿海拔梯度具有先升高后降低的特点,垂直分布特征差异显著;(2)川西高原植被EVI变化趋势整体处于稳定状态,改善面积多于退化面积。在1 000 m的低海拔区域,由于人类活动的干扰,植被退化严重;中等海拔范围内水热条件充足,利于植被生长,植被逐渐得到改善,局部地区有轻微退化现象;在4 000 m的高海拔地带,植被EVI波动幅度较低并趋于稳定;(3)不同高程区间内植被EVI变化受气候影响不同,川西高原高海拔地区植被生长主要受气温控制,而中等海拔地区受降水影响较大。(4)在0.05显著性水平下,川西高原植被EVI变化受非气候因子驱动的面积分布较广,约84.22%;受气候因子驱动的面积占比为15.78%,气温对植被生长和分布的驱动作用强于降水驱动作用。     

中国植被覆盖度时空特征及其影响因素分析

植被覆盖度是衡量植被生长状况和描述生态系统环境的重要指标,以2001～2018年MODIS NDVI数据集为基础,采用混合像元二分模型,计算中国植被覆盖度(FVC),分析中国年FVC的时空变化特征,探讨FVC对气候和人类活动干扰的响应机制,以及人类活动对FVC影响的未来变化特征。结果表明:(1)中国FVC整体呈上升趋势;西北的年均FVC明显低于东南的年均FVC;除青藏高原FVC为下降趋势外,其余均呈上升趋势,且该趋势具有一定持续性。(2)各植被类型中,混交林的年均FVC最高,草原的年均FVC最低;而农作物变化率最大,混交林变化率最小,且未来将由改善转为退化趋势,其余均表现为持续性改善。(3)中国FVC与气温呈负相关、与降水呈正相关,且降水对FVC的影响强于气温,表明降水是影响FVC变化的主要因素。(4)中国人类活动对FVC的影响程度整体表现为增强趋势,未来人类活动影响力以反向持续性为主。表明未来18a中国FVC受人类活动的影响有所下降。     

近40年气候变化对江西自然植被净第一性生产力的影响

根据全球气候变化的趋势,采用植被净第一性生产力模型,对江西省南昌、吉安、赣州3地近40年气候变化对自然植被净第一性生产力（NPP）的影响进行研究,并模拟了3地自然植被NPP在未来气候3种水热条件下的变化趋势。此外还以1980年江西全省自然植被NPP为例分析了自然植被NPP的区域分布特征,结果表明：3地近40年自然植被NPP平均值分别为1319 、1311和1320 t/hm2〖DK1〗·a,总体上都呈上升的趋势。 当年均气温增加2℃且降水量增加20%时,NPP值增加了149%~1585%;随着年均气温增加2℃且降水量减少20%,NPP减少了477%~516%;当年均气温增加2℃且降水量不变时,NPP增加了530%~569%。江西自然植被NPP区域分布特征由东、南、西3个方向向北呈放射状分布,随着地形由高山向丘陵、平原的方向变化而减小。     

The ecological implications of land use change in the Source Regions of the Yangtze and Yellow Rivers, China

The alpine ecosystems in permafrost regions are extremely sensitive to climate change. The headwater regions of Yangtze River and Yellow River of the Qinghai-Tibet Plateau are on the permafrost area. Aerial photos of the Source Regions of the Yangtze and Yellow River taken in 1968 and three phases of TM images acquired from 1986, 2000, and 2008 were used to analyze the spatial alterations of the land cover and corresponding effects on the environment guided by landscape ecology theory. Firstly, land cover types were divided into three classes and 11 subclasses. Analysis results revealed the trends and magnitude of the eco-environmental changes in the regions over the past four decades and showed a continuous degradation of grasslands and the extension of desertification and salinization. Secondly, five landscape pattern indices (i.e., NP, MPS, PR, SHEI, CONTAG) commonly used in landscape ecological studies were calculated, and results showed that this region had become more centralized and diversified. Finally, the factors causing the degradation of alpine grasslands were analyzed. The regional climate exhibited a tendency toward significant warming and desiccation with the air temperature increased by 0.03 °C per year and relative stable precipitation over the last 40 years. And the temperature of permafrost in 0–20 cm soil layer obviously raised by 0.2–0.3 °C in the last 40 years. The combined effects of climate warming and permafrost variation were the major drivers for the changes of landscape in alpine ecosystems.     

Estimating the effect of nitrogen fertilizer on the greenhouse gas balance of soils in Wales under current and future climate

The Welsh Government is committed to reduce greenhouse gas (GHG) emissions from agricultural systems and combat the effects of future climate change. In this study, the ECOSSE model was applied spatially to estimate GHG and soil organic carbon (SOC) fluxes from three major land uses (grass, arable and forest) in Wales. The aims of the simulations were: (1) to estimate the annual net GHG balance for Wales; (2) to investigate the efficiency of the reduced nitrogen (N) fertilizer goal of the sustainable land management scheme (Glastir), through which the Welsh Government offers financial support to farmers and land managers on GHG flux reduction; and (3) to investigate the effects of future climate change on the emissions of GHG and plant net primary production (NPP). Three climate scenarios were studied: baseline (1961–1990) and low and high emission climate scenarios (2015–2050). Results reveal that grassland and cropland are the major nitrous oxide (N₂O) emitters and consequently emit more GHG to the atmosphere than forests. The overall average simulated annual net GHG balance for Wales under baseline climate (1961–1990) is equivalent to 0.2 t CO₂e ha^?1 y^?1 which gives an estimate of total annual net flux for Wales of 0.34 Mt CO₂e y^?1. Reducing N fertilizer by 20 and 40 % could reduce annual net GHG fluxes by 7 and 25 %, respectively. If the current N fertilizer application rate continues, predicted climate change by the year 2050 would not significantly affect GHG emissions or NPP from soils in Wales.