长江流域中上游植被NDVI时空变化及其地形分异效应

研究植被NDVI的时空演变及其地形分异效应,对于深入理解植被与人类活动的关系,揭示区域环境变迁,指导区域生态环境科学治理具有重要意义。以长江流域中上游作为研究区,基于1998～2015年SPOT-VEGETATION NDVI年度数据、DEM数据和基础地理信息数据,运用RS、GIS和数理统计分析等方法,探究了植被NDVI的时空演变特征及其地形分异效应,并对其影响原因进行了探讨。结果表明:(1)1998～2015年长江流域中上游地区生态环境得到极大改善,植被年均NDVI在时间上由1998年0.67增长至2015年0.75,年均增长率为0.57%。(2)植被NDVI在空间上的改善区域(48.58%)明显大于退化区域(11.1%),改善区域主要集中分布在研究区中东部地区。(3)植被NDVI在海拔500～1 000、1 000～1 500 m及坡度8°～15°、15°～25°区域改善趋势最大,在5 000 m和坡度0°～5°区域退化趋势最大;坡向对植被NDVI变化影响不显著。(4)18年间长江流域中上游地区植被NDVI变化可能是受天然林保护、退耕还林(草)等生态工程实施和人类社会经济活动共同作用的结果。该文能为长江流域中上游地区脆弱生态环境的治理和改善提供科学依据,进而筑牢长江中上游重要生态屏障,推进长江经济带绿色发展。     

格网尺度下延安市生态服务价值时空演变格局与分异特征——基于退耕还林工程的实施背景

在退耕还林工程背景下,以退耕还林实施后生态效果较显著的延安市为研究对象,基于解译的三期影像数据,通过土地利用转移矩阵,在2 km×2 km的格网尺度下测算延安市不同土地利用类型的生态服务价值（ESV）,并结合空间探索性数据分析,探讨ESV的不同土地利用类型转移的时间变化特征及空间转移的关联性和异质性。延安市的实证分析显示：（1）1990-2015年间,ESV的增减主要发生在耕地、林地和草地之间,林地和草地ESV合计转入21.29亿元,且转入量主要发生在退耕还林工程实施之后;（2）生态服务功能主要由林地和草地提供,ESV的时间变化经历了先下降后上升的过程,退耕还林工程的实施促进ESV的增长,2001-2015年间增长了5.34%;（3）空间探索性分析显示,ESV在格网尺度下呈现出显著的“南高北低”分布格局,并在空间上表现出正向的集聚性和依存性,ESV的高高集聚和低低集聚效果比较明显,并且高高集聚区与林地、草地的空间分布相吻合,低低集聚区与耕地、城乡建设用地的空间分布相吻合。整体而言,延安市土地利用类型转移和ESV的增减变化与推行退耕还林工程在时间上呼应、在空间上匹配,政府主导的退耕还林工程对生态环境恢复与保护起到显著的积极作用。因此,对于不同土地利用类型的生态服务功能,以耕地为主的北部地区应在基本农田保护制度基础上,注重农业生产与生态效益平衡,而林草资源丰富的南部地区则继续发挥生态屏障的调节作用。     

退耕还林还草工程对生态系统碳储存服务的影响——以黄土高原丘陵沟壑区子长县为例

陆地生态系统碳储量是表征生态系统碳储存服务的重要指标,与土地利用变化之间存在着密切的关系。退耕还林还草工程使区域土地利用格局发生巨大变化,并对生态系统碳储存服务造成了较大的影响。为了能简单快速的评估退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储存服务所带来的影响,以位于黄土高原丘陵沟壑区的子长县为例,运用InVEST模型评估了退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储量的影响,进一步耦合InVEST模型和FLUS模型,并设置四种不同的退耕还林还草实施情景,预测子长县2037年陆地生态系统碳储量变化和碳汇产生的经济价值。研究发现：（1）子长县退耕还林还草工程实施效果显著,17年间共有31627.98 hm²耕地退耕为林地和草地,境内的林草覆盖率由2000年的53.26%增长至2017年的64.20%;（2）退耕还林还草工程的实施显著提升了子长县陆地生态系统碳储存服务,碳储量由2000年的39.19×10⁶ t增长至2017年42.34×10⁶ t,增加量集中在工程实施主要阶段（2000—2008年）;（3）未来子长县若继续实施退耕还林还草工程,其生态系统碳储存服务会得到进一步提升,且会获得一定的碳汇经济价值。预计到2037年子长县在退耕还林还草工程实施A、B、C、D四种情景下的陆地生态系统碳储量将分别达到：43.78×10⁶ t、44.10×10⁶ t、44.32×10⁶ t和44.54×10⁶ t,并将由此获得碳汇经济价值净收益分别为1627.88万美元、1979.89万美元、2231.39万美元和2471.67万美元。耦合InVEST-FLUS模型,不但能利用InVEST模型简单快速的对陆地生态系统碳储量进行评估,而且还能基于FLUS模型对未来土地利用变化情景下的陆地生态系统碳储量和碳汇经济价值做出测算。     

城镇化、耕地集约利用与粮食生产——气候条件下有调节的中介效应北大核心CSCDCSSCI

将社会经济与自然气候条件相结合,构建了一个集城镇化、耕地集约利用、气候条件与粮食生产于一体的理论框架,实证评估城镇化对粮食生产的影响及路径。基于2000—2018年330个中国地级及以上城市的面板数据,运用一个有调节的中介效应模型考察了气温、降水量和日照时数等气候变量调节作用下耕地集约利用在城镇化影响粮食生产的中介效应,进一步分析了该中介效应的程度变化及区域异质性。研究发现:①城镇化对粮食生产存在显著的负向影响,耕地集约利用的中介效应能够削弱城镇化的负向影响。②气候条件能够在耕地集约利用的中介路径中发挥显著的调节作用,气温、降水量与日照时数均能够显著调节该中介作用的全路径,但在不同气候变量的调节下,耕地集约利用的中介作用表现出明显的区域异质性。③气温在胡焕庸线以东大部分地区、日照时数在长江流域以北大部分地区,耕地集约利用能够发挥正向中介效应,而降水量在高于800 mm等降水量线的大部分地区则部分削弱耕地集约利用的负向中介效应,即不同气候变量调节的共同作用能够弱化甚至完全抵消耕地集约利用的负向中介效应。总体上,耕地集约利用中介效应与气候条件调节效应的双重作用能够削弱城镇化的负向影响。文章在理论上有助于丰富中国城镇化对粮食生产影响的评估框架,在实践上也有助于为政府促进城镇化高质量发展与保障粮食安全均衡协调提供经验参考。     

中国城市工业化发展与PM2.5的关系:兼论EKC曲线形成的内在机制

选取2000、2005、2010及2015年4期的中国255个地级及以上城市数据,构建空间杜宾模型,研究中国工业化对PM_2.5浓度影响;同时引入以林草覆盖度为核心的环境治理工具,探讨EKC曲线的内在形成机制.结果表明：①工业化对PM_2.5浓度的影响呈现显著的倒"U"型,EKC假说得到验证.②EKC曲线的形成是外部因素作用的结果,并非经济增长内生机制所导致的,林草覆盖度在工业化发展与PM_2.5浓度的关系中起负向调节作用,即EKC的倒U型结构并非是经济增长自动调节,而是由于以林草覆盖度为主的环境治理工具作用的结果.③工业化发展对PM_2.5浓度的影响存在空间溢出效应,城市工业化发展不仅对本地区PM_2.5浓度有影响,对邻近地区PM_2.5浓度也有影响.     

基于土地利用变化的陕西省植被碳汇提质增效优先区识别

在“双碳”目标背景下,陆地植被生态系统碳汇是实现碳中和目标的重要方式。为有效识别植被碳汇服务功能提质增效的优先区,利用InVEST模型定量评估陕西省植被碳储量时空演变特征及分布格局,分析土地利用/覆被类型变化对碳储量变化的影响,研究林草生态建设碳汇增长空间差异,确定林草生态建设提质增效对象区域。结果表明：（1）陕西省土地利用类型主要以耕地、林地、草地为主,土地利用类型转移变化也主要发生在三者之间;（2）1980― 2020年陕西省生态系统碳储量总体增加91.88×10⁶ t,增幅3.16%,呈现出“总体上南高北低、局部地区明显过高或过低”的地带性分布特征;（3）退耕还林（草）工程对碳汇能力提升效果明显,存在全局空间相关性,表现为一定的空间趋同集聚现象;（4）陕北地区为生态保护修复工程极优先区和优先区,陕南地区为中等优先区,关中地区为一般优先区。研究基于不同区县生态系统碳汇年均增长率的差异,确定生态治理优先区域,可为实现生态修复工程主导模式的分区管理以及碳汇能力提质增效提供参考。