黄河流域典型县域生境质量的时空分异特征及影响因素研究

通过探索黄河流域山东段县域生境质量时空分异特征与影响因素,以便从县域尺度为地方生态环境保护与社会经济高质量发展提供政策建议。基于2000、2010和2020年3期土地利用数据,采用InVEST模型解析生境质量的时空分布格局与演变特征,结合空间自相关模型对其空间分异特征进行探测,并采用地理加权回归(GWR)模型分析社会、经济与自然影响因素在空间维度上对生境质量的影响。结果表明：(1)2000—2020年,黄河流域山东段平均生境质量指数为0.448,空间上表现出中段、上段低和下段高的分布格局,生境质量整体呈先快速下降后缓慢下降趋势,中段生境质量下降趋势最为显著;(2)生境质量变化在空间分布上呈显著集聚性特征,会受到邻近区域的影响,且总体集聚态势不断增强,高-高型集聚区面积明显大于低-低型集聚区,在流域下段范围连片分布;(3)土地开发强度是影响生境质量时空分布的首要因素,城市化水平、人口密度和NDVI对生境质量有重要影响,社会、经济和自然因素共同影响生境质量时空变化,GWR回归分析结果表明生境质量具有空间差异性。识别这些时空差异对推动该区域生态高质量发展具有重要意义。     

江西省农村居民点时空特征及其影响因素研究

利用2005、2010、2015年江西省农村居民点矢量数据,借助网格统计、样带分析及地理探测器等方法,结合网格和县域2种尺度,刻画了农村居民点数量及规模的时空格局特征;并利用地理探测器定量识别县域层面农村居民点用地面积的影响因素。研究表明,江西省农村居民点数量多、规模小,呈现出在大尺度空间离散而在局部区域集聚的特征,农村居民点数量和面积均具有北多南少的空间分异特征,城市周边、平原地区、中心村镇等是农村居民点高度集聚和扩张的主要区域。在乡村人口持续向城镇转移背景下,农村居民点斑块数量和面积不降反增,细碎化特征更为突出,空间变化上以围绕城镇与交通线的居民点扩张和土地整治及生态移民导致的居民点收缩并存。在农业发展及人口增长、县域经济发展及投资带动、地形制约3类因素综合作用下,形成了江西省农村居民点用地面积格局。     

近10年中国空气质量时空分布特征

空气污染是建设健康中国过程中亟待解决的难题。利用2005—2015年全国86个重点城市空气质量日报数据,综合运用全局自相关法、层次聚类法、空间插值法以及重心迁移模型,从年度、季节和月份3个时间尺度上探讨了近10年来中国空气质量的时空分布特征。结果表明,(1)全国空气质量表现出显著的时间变化规律。从年际变化上看,空气质量逐年好转趋势明显;从季节变化上看,夏季空气质量最好,春秋次之,冬季最差;从月份变化上看,空气质量呈现出显著的先降后升的"U"型变化规律。(2)全国空气质量呈现出显著的空间集聚和分异规律,表现为"北重南轻、东重西轻"的空间格局。其中,京津冀地区、西北地区以及山东、河南属于长期高污染区;以珠三角为核心的南部沿海地区、云贵高原和青藏高原地区属于常年优良区。近10年全国空气质量整体虽得到有效改善,但部分地区(河北、山东、河南和江苏)污染仍在加重,期间污染范围从整个华北地区、中部地区和西北地区向京津冀地区集中,空气污染分布模式从集中连片分布变成零星分布。(3)近10年全国空气质量重心以向东北方向移动为主,表明东部和北部地区部分省份的空气污染程度较全国其他省份严重。(4)研究结果揭示了近10年中国空气质量的时空分异规律,可为寻求污染治理办法提供理论参考。     

县域生物多样性重要性评估模型比较——以武夷山市为例

为深入了解不同评估方法在县域尺度上生物多样性评估的效果,选取净初级生产力(NPP)定量指标评估法(模型1)、NPP改进模型法(模型2)和综合评估法(模型3)3种生物多样性评估模型,对福建省武夷山市生物多样性重要性指数和空间格局特征予以比较分析.结果表明:3种评估模型计算得到的生物多样性重要性指数分别在0-93.7、0.54-63.06和38.56-86.31之间;模型1和模型2的评估获得的生物多样性指数空间分布破碎化明显,模型3聚集度较高;3种评估模型获得的各乡镇平均值分别为32.93-46.22、35.62-45.27和67.28-79.25;标准差分别处于17.12-25.63、6.81-12.85和3.84-7.33之间;模型1、2和3的更重要和最重要面积分别占研究区总面积32%、90.34%和77.93%;在约7 km尺度范围以内,自相关性表现为模型3模型2模型1;大于7 km则空间自相关系数模型3模型1和模型2.从空间分布规律、重要性等级面积、空间自相关来看,模型3在研究区评估效果最好,最符合武夷山现实情况,其次是模型2,最后为模型1.可见,评估模型的参数选择是评估结果不确定的主要来源之一且直接影响评估结果(图6表2参33).     

长三角地区乡村发展评价及时空分异特征

以长三角地区作为典型案例地,构建乡村发展评价指标体系,运用改进熵值法测度2000—2018年长三角地区乡村发展水平;综合运用GIS空间分析、ESDA模型等方法分析2000—2018年长三角地区乡村发展分异特征,并运用多元回归模型揭示研究期间长三角乡村发展时空分异的影响因素。结果表明:长三角地区乡村发展水平呈现出持续提升的演化态势,长三角乡村发展东—西向呈递减态势,南—北向呈倒"U"型空间形态。长三角乡村发展表现出"俱乐部趋同"的空间分布趋势;乡村发展局部热点区主要集聚在苏锡常沪、杭绍甬等地区,而冷点区主要分布在皖北地区,形成稳定的低值集聚塌陷格局。经济发展水平、农业现代化、城镇化及交通可达性是影响研究期间长三角乡村发展时空分异的驱动因子,政府政策因素对研究期间长三角乡村发展时空分异表现为宏观的导向效应。     

福建省县域森林损失时空演变特征及其影响因素分析

森林是陆地生物圈重要的生态资源,厘清区域长期森林损失状况及其影响因素,对森林资源保护和社会经济协调发展具有重要意义。基于全球森林变化(Global Forest Change)数据集,利用ArcGIS 10.8空间分析技术,对2001—2019年福建省58个县域森林损失的时空演变特征进行分析,并结合时空地理加权回归模型,探究县域森林损失的主要影响因素及其时空分异特征。结果表明：(1)2001—2019年福建省县域森林损失率呈波动上升的基本态势,森林损失面积累计达112.89万hm²,森林损失情况可划分为显著上升阶段、先降后升阶段和显著下降阶段。(2)整体上,福建省县域森林损失具有较强的空间正相关性和空间集聚性特征,相邻区域森林损失率的空间相关性显著,而其空间集聚效应呈现西北低、东南高的基本态势。(3)城镇化率、人均GDP、公路通车里程、人口密度和木材产量对福建省县域森林损失均具有一定的影响,但存在明显的时空异质性特征。该研究有效揭示了福建省县域森林损失时空动态特征及其影响因素,可为森林资源可持续经营提供理论依据。     

福建梅花山国家级自然保护区拟赤杨种群分布格局的分形分析

分形理论中的计盒维数、信息维数和关联维数能分别从空间占据程度、格局强度和个体空间关联的尺度变化角度,揭示种群分布格局的尺度变化特征.本文应用以上3个分形维数探讨了福建梅花山国家级自然保护区拟赤杨种群分布格局的多尺度分布规律,计算结果表明,拟赤杨种群的分布格局具有分形特征,其计盒维数为1.0298～1.2982,信息维数为0.9728～1.2464,关联维数为0.5089～0.8047.拟赤杨种群的计盒维数、信息维数较高,而关联维数较小,表明该种群的分布格局强度相对较高,结构相对复杂,具有集聚分布的趋势.     

河北省县域农业绿色全要素生产率的空间特征

农业绿色全要素生产率的提升是生态文明建设的关键。以河北省142个县域作为研究对象,运用非径向非角度、基于松弛的(slacks-based measures,SBM)方向性距离函数和全局参比曼奎斯特卢恩伯格(global MalmquistLuenberger,GML)生产率指数测算2000—2016年河北省县域农业绿色全要素生产率,并采用空间自相关方法分析河北省县域农业绿色全要素生产率的全局和局部空间特征。结果表明:(1)2000—2016年河北省县域农业绿色全要素生产率年均增长5. 42%,主要依靠绿色前沿技术进步驱动,如考虑环境因素,或可实现农业"波特‘双赢’假说";(2)从地区分布来看,河北省县域农业绿色全要素生产率增长存在地区不平衡的现象,其中冀北地区增长水平高于全省平均水平,而冀中与冀南地区增长水平落后于全省平均水平;(3)河北省县域农业绿色全要素生产率增长存在显著空间相关性,但空间相关性呈减弱趋势;(4)河北省县域农业绿色全要素生产率增长呈明显地理集聚特征,热点区向冀中、冀东南地区扩张,冷点区由冀北"一翼"向冀北"两翼"转移。     

不同放牧强度下星毛委陵菜(Potentilla acaulis)种群小尺度空间格局

利用R ip ley’s K函数以及蒙特卡罗(Monte Carlo)随机模拟方法,定量分析了4种放牧强度———无牧、轻牧(1.33只羊/hm2)、中牧(4.00只羊/hm2)、重牧(6.67只羊/hm2)下星毛委陵菜(Potentilla acaulis)种群的小尺度空间格局及其随尺度的变化规律;研究了放牧对星毛委陵菜种群空间格局的影响;并以放牧条件下星毛委陵菜的生活史特征、生态适应对策以及群落内植物种间的相互作用为基础,探讨产生和维持这些格局的机理.研究表明:(1)放牧对星毛委陵菜种群空间格局有显著影响,同一放牧强度下星毛委陵菜种群在不同尺度上的空间格局存在显著差异.(2)无牧条件下,星毛委陵菜种群在0~96 cm尺度上表现为集聚分布,在96~100 cm尺度为随机分布;轻牧条件下,星毛委陵菜种群在0~92 cm尺度上表现为集聚分布,在92~100 cm尺度为随机分布;中牧条件下,星毛委陵菜种群在0~72cm尺度上表现为集聚分布,在72~100 cm尺度为随机分布;重牧条件下,星毛委陵菜在20~22 cm尺度上表现为集聚分布,在15~17 cm、23~28 cm和46~50 cm尺度为均匀分布,在0~15 cm、17~20 cm、22~23 cm、28~46 cm和50~100 cm上为随机分布.(3)同一放牧强度下,随着尺度的增大,星毛委陵菜种群由集聚分布趋向于随机分布;且转变为随机分布时的尺度随着放牧强度的增大而逐渐缩小.这与星毛委陵菜生物学特性和种群对放牧压力的生态适应对策密切相关.(4)在0~100 cm尺度上,星毛委陵菜种群的集聚强度随着放牧强度的增大而逐渐减小,即:无牧>轻牧>中牧>重牧.(5)放牧活动改变了决定群落结构的有关过程的相对重要性.这些研究结果将为在放牧活动干扰下草原群落的演替提供理论依据.图2参24     

基于MODIS数据的珠三角地区NDVI时空变化特征及对气象因素的响应

珠江三角洲是广东省经济密度最大、人为活动最强烈的区域,随着工业化和城市化的迅速发展,该区域出现了各种生态环境问题。通过对2001-2017年覆盖珠三角地区的MODIS/NDVI数据进行月时间序列重构和年时间序列合成,利用趋势分析方法和空间自相关分析方法对珠三角地区NDVI的时间变化趋势和空间格局特征进行研究,同时结合气象站点观测资料,基于相关系数方法分析NDVI对气象因素的响应。结果表明,(1)在过去的17年中,珠三角地区NDVI在年际变化上呈现波动增长趋势,总体年平均增长速率为0.005 1。(2)在空间分布上,珠三角范围内有90.84%区域的植被呈增长趋势,而在珠三角核心地带的城市群集区域存在植被退化现象,占全区面积的9.16%。(3)珠三角地区NDVI具有高空间集聚特性,受地形和城区分布影响,低植被覆盖集聚区和高植被覆盖集聚区分布格局显著且变化稳定,在多年平均NDVI的局部空间自相关分析中分别占全区面积的28.77%和33.69%。(4)珠三角地区NDVI和气温、降水及日照时数在月变化上显著相关,NDVI对气温和降水的响应分别存在1个月和1-2个月的滞后效应,并且这种滞后效应在空间分布上也体现出"西南-东北"方向的区域差异,而NDVI对日照时数的响应不存在滞后。(5)在年尺度上,珠三角地区NDVI与气象因素之间的相关性不显著。研究结果对珠三角地区恢复植被和修复生态具有重要的参考价值和现实意义     

中国生态用地碳汇时空演进及综合分区研究

生态用地碳汇为从增汇角度实现“双碳”目标提供重要途径,综合分区优化对促进生态保护与经济高质量发展融合具有重要指导意义。在测算中国31省（市、区）各类生态用地碳汇总量及单位面积碳汇量的基础上,运用探索性空间数据分析、核密度估计,探究2000-2020年生态用地碳汇空间集聚特征和时空演进趋势,并基于碳汇与绿色GDP的脱钩关系和协调状态构建综合分区,结合重要生态功能区分布开展优化治理。研究表明,1）研究期内生态用地碳汇总量呈波动上升态势,年均增速为0.077%;在空间上呈显著的集聚效应,湖南、贵州、广西属于高-高集聚区,形成高值辐射中心,山东属于低-低类型,为低值塌陷区。2）生态用地碳汇总量空间差异明显,高碳汇区碳汇能力强于其他地区;核密度估计显示高碳汇区和低碳汇区碳汇呈增加趋势,中碳汇区保持相对稳定,且三者均存在区内集聚特征。3）单位国土面积生态用地碳汇与单位生态用地面积碳汇均以高-高集聚类型和低-低集聚类型为主,呈现出较强的空间集聚特征,尤其南部地区的省（市、区）具有单位面积生态用地碳汇优势和潜力。4）生态用地碳汇与绿色GDP两者以脱钩和多元协调状态为主,大部分省（市、区）单位面积生态用...     

黄河流域农业资源环境效率时空演化特征及影响因素

探讨农业资源环境效率对于推动黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。通过构建农业资源环境效率综合评价指标体系,采用超效率SBM模型和空间计量模型,对1990—2017年黄河流域9省(区)农业资源效率时空分异特征及其演变过程进行测度与刻画,并进一步探讨其影响因素。结果表明:(1)研究期间黄河流域9省(区)农业资源环境效率总体呈现缓慢波动上升趋势,且总体水平较低,山东和四川处于引领地位。(2)黄河流域农业资源环境效率总体呈现下游上游中游的空间分布格局。从空间格局演化来看,流域农业资源环境效率空间分异特征较为明显,呈现以山东和四川为核心的"双核"特征;从上、中、下游来看,则呈现"中心-外围"特征。(3)从影响因素结果分析来看,农业经济发展水平、农业生产技术水平和种植业结构对流域农业资源环境效率具有显著促进作用,而财政支农政策、工业化水平、环境规制和农业受灾率则具有一定阻碍作用。最后,提出了黄河流域强化农业科技支撑、农业生态环境保护和农业基础设施建设等方面的对策建议。     

“绿水青山就是金山银山”实践创新基地碳汇量核算及碳排放影响因素研究：以浙江省宁海县为例

如何科学评估“绿水青山就是金山银山”(以下简称“两山”)实践创新基地碳源碳汇的变化趋势、时空分布、影响因子,对指导新时期生态文明建设具有重要作用。以浙江省宁海县为例,基于IPCC碳排放清单,测度宁海县碳汇量与碳排放量,分析区域碳汇的空间分布规律,并基于方差分解分析探究宁海县碳排放的影响因素。结果表明,宁海县碳汇量呈现逐年增加的趋势,2003—2018年从43.91万上升至49.40万t,其中,森林碳汇量占比为88.21%～91.12%;碳源量呈现平稳—急剧上升—波动下降—保持稳定的变化趋势,由2003年的154.17万变化至2018年的508.87万t。从碳汇量的空间分布来看,宁海县县域碳汇大致呈现西部>东南部>北部>中部的西高东低格局;宁海县碳排放可被社会因素、经济因素和“两山”建设驱动因素共同解释,3个因素对碳排放的共有解释度为60.86%,各因子的解释度表现为经济因素>“两山”建设驱动因素>社会因素。该研究为国家“两山”实践创新基地的碳源碳汇量核算提供了新思路,可为下一步政策制定和县域绿色发展提供参考。     

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。     

珠三角地区PM_(2.5)浓度空间自相关分析

PM_(2.5)空间变异规律是揭示污染机制的重要基础。研究获取珠三角地区共57个监测点2013年全年PM_(2.5)小时均值监测数据,汇总后得到监测点季度均值和年均值,采用空间自相关分析理论研究不同季节PM_(2.5)浓度空间自相关性的强弱与集聚模式。结果显示,珠三角地区PM_(2.5)污染季节差异显著,冬季PM_(2.5)浓度均值是夏季的3倍。空间自相关分析表明,90 km范围内,珠三角PM_(2.5)浓度均存在正空间自相关性且尺度效应明显,空间自相关性存在城市尺度和区域尺度2次递减;春、夏、秋、冬季PM_(2.5)浓度全局Moran's I指数分别为0.542、0.752、0.602和0.628,空间自相关性由高到低依次为夏、冬、秋和春季;珠三角PM_(2.5)浓度集聚模式明显,深圳等沿海地区表现为PM_(2.5)浓度低-低集聚(L-L),而离海岸稍远的广州等地区为高-高集聚(H-H)区域。     

河谷型城市城乡结合部景观格局空间尺度效应分析——以兰州市西固区土地利用格局为例

以兰州市西固区土地利用格局为例,利用2005年SPOT5遥感影像和正射航空影像数据,选取14个常用的景观指数,从景观水平和类型水平2个方面分析景观指数随尺度变化的基本规律,采用200m×200m正方形将研究区土地利用数据切分成规则格网,计算每个格网的多样性指数,通过半方差分析研究西固区多样性空间结构特征。结果表明:10m是西固区土地利用景观的本征观测尺度;研究区景观类型和景观格局特征随尺度增大变化显著,体现出一定的尺度依赖性;各乡(镇、街道)的景观指数呈现出城市中心—城乡交错带—乡村的分异特征,梯度变化明显;西固区多样性空间分布属于中等强度空间相关,高值区主要分布于黄河沿岸。     

基于投入视角的黄淮海平原农业碳排放与经济发展脱钩研究

农业增长对资源依赖的变化趋势以及农业发展与环境的互动关系日益引起学术界的关注.运用脱钩理论,以2000-2005和2005-2010年为时间尺度,以县域为空间尺度,探讨黄淮海平原农业碳排放与经济增长之间的脱钩关系,揭示两者脱钩发展的时间和空间演变趋势及转移特征,并尝试分析脱钩的内在机理.结果表明:(1)脱钩类型的数量结构和空间格局均发生明显变化,黄淮海平原农业正处于由资源依赖向技术依赖的过渡时期.2000-2005年农业碳排放与经济增长以强复钩和扩张性复钩为主,脱钩空间格局较为分散;2005-2010年以强脱钩和弱脱钩为主,脱钩区域呈现空间集聚态势;若考虑因技术进步带来的碳排放系数变化因素,脱钩趋势将会更加明显.造成这种空间格局的原因主要是经济增长与环境的关系较为复杂,经济发展、技术进步和制度创新等因素通过互动机制共同作用于农业生产经营主体.(2)脱钩类型的转换呈跳跃性,转换方式以强复钩、扩张性复钩转换为强脱钩、弱脱钩为主,且脱钩状态不稳定,持续脱钩难度较大.脱钩状况受到经济效应、技术效应和政策效应等因素的共同作用,3者作用的两面性是持续脱钩难的重要原因.     

基于MODIS GPP/NPP数据的三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量时空变化研究

陆地生态系统碳循环研究是全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,准确地评估陆地生态系统碳储量和碳汇量是估算未来大气 CO2浓度,预测气候变化及其对陆地生态系统影响的关键。已有相关研究多集中于对区域生态系统碳储量和碳汇量的量的估算,而缺乏针对时间尺度上的变化过程的分析,以及对变化特征空间差异性的分析。本研究基于MODIS NPP数据,结合土地利用数据及土壤有机碳密度分布数据,对三江源地区2000─2010年草地生态系统碳储量时空变化特征进行了分析,同时,基于MODIS GPP数据及China FLUX和America FLUX数据,建立草地生态系统呼吸估算模型,对其碳汇量的时空变化特征进行了分析,以期明确该地区的碳储存能力及其变化过程,为该区域草地生态系统保护和管理提供科学依据。研究结果表明：（1）三江源地区草地生态系统总碳储量为53.38×108 t,平均碳密度为14.94 kg·m-2（以C计）。土壤和植被碳储量分别为53.07×108 t和0.31×108 t,平均碳密度分别为14.85 kg·m-2和86.77 g·m-2。（2）近10多年来,三江源地区草地生态系统多年平均碳汇量为0.4×108 t,单位面积平均碳汇量为86.80 g·m-2·a-1（以C计）,表明该地区草地生态体统是一个碳汇。（3）2000年以来,三江源地区草地生态系统总碳储量及总碳汇量均呈波动增加趋势,碳汇功能有所增强。（4）三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量的空间分布格局及其变化趋势的空间分布均呈现明显的空间差异性。（5）MODIS GPP/NPP数据能够支撑较大尺度草地生态系统碳储量及碳汇量格局与变化趋势分析,较传统方法更为便捷高效。     

玄武湖菹草种群空间格局分析及其环境效应

大型水生植物的分布格局与空间尺度有着密切关系,传统的分析方法只能分析一种尺度下的格局。引入点格局分析,以种群空间分布坐标点图为基础,分析各种尺度下的种群格局。运用点格局分析对玄武湖菹草种群的空间分布格局进行研究,并结合N、P等水质指标探讨其环境效应。结果表明,玄武湖菹草种群分布集群特征明显,且在尺度232~344m内聚集最为明显。从水质监测结果看,菹草种群有利于改善水体环境,无种群区的TN、TP和NO3-N浓度明显高于有种群区;溶解氧(DO)则表现为有种群区高于无种群区。菹草在空间分布上的明显规律性,会进一步导致水质参数的空间异质性。     

干旱区农业绿洲景观格局研究

将地理信息系统 (GIS)与景观格局分析软件FRAGSTATS相结合 ,选取了 9个斑块类型指标和 13个景观指标 ,从区域和绿洲 2个尺度分析了金塔县及其境内的金塔农业绿洲和鼎新农业绿洲的景观格局。结果显示 ,区域尺度的景观格局体现了绿洲与戈壁等基质类型景观的镶嵌特征 ;金塔农业绿洲体现出冲、洪积三角洲的特征 ,即耕地从扇顶呈放射状与盐碱地相间分布 ;鼎新农业绿洲显示了沿河绿洲的特点 ,即景观类型以河道为轴对称分布。指出划定绿洲界限和提高数据分辨率是揭示绿洲景观格局与过程相互作用机制的关键