人类活动影响下的四湖地区湿地景观格局分析

湿地景观空间结构研究是湿地生态研究的核心之一，景观功能性的性质和发挥，影响着湿地的物质流、信息流和能量流的特征，进而影响湿地区域的资源开发利用与保护。运用景观的空间格局指数，在遥感和GIS技术的支持下，结合江汉平原四湖地区的湿地农业的区域特点，确定了 四湖地区湿地景观分类系统，为了更好地定量分析四湖地区湿地景观格局的特点，我们选取了三类景观格局指数来定量描述于景观空间格局，即基本空间格局指标（多样性、均匀度及优势度）、景观空间构型指标（聚集工、破碎化）及斑块特征指标（斑块分维数），比较系统地分析四湖地区湿地景观空间格局。在此基础上探讨了人类干扰对四湖地区湿地同的结构和空间演替的影响。     

长江中下游湿地保护与流域生态管理

湿地是地球上具有多功能的、独特的生态系统,是人类最重要的生存环境之一。长江中下游湿地保护必须从流域管理角度进行规划和保护,应由过去主要是单块湿地保护向按流域系统保护的转变。具体可采取以下措施：在流域内建立统一协调机制,对流域湿地进行保护与合理利用,合理布局,统一规划;按湖泊流域和物种分布整合现有保护区,建立新的湿地保护区,解决目前管理上的制约问题;大力开展湿地修复重建;推进退耕还林、长江防护林等工程建设,发挥森林治理水土流失、涵养水源的作用;在保护的前提下科学合理地利用长江中下游湿地资源,开拓新的生产力;同时加强湿地科学研究。     

雅砻江流域湿地景观格局变化分析

应用ArcGIS软件,对雅砻江流域湿地1986和2000年遥感数据进行解译、矢量化处理,用Apack软件进行湿地景观格局指数计算,研究了近15 a雅砻江流域景观空间格局特征及其变化。结果表明：（1）近15 a雅砻江流域湿地景观面积减少,减少量为49404 hm2,占2000年湿地总面积的0506%;（2）两个时期内湿地斑块密度保持不变,湿地景观的聚集度都很高,均在099以上,湿地景观集中分布,破碎化水平低;（3）雅砻江流域湿地景观的多样性指数水平和均匀度水平较低,而且两指数在两个个时期内没有发生太大的变化,且各类湿地景观比例差异相对较大,沼泽湿地景观控制的程度较高;（4）雅砻江流域的5类湿地景观分布质心基本上未发生变化,但总体格局分布质心向南偏移001°,再向西偏移023°,整体上向西南方向偏移了2532 km     

三峡库区重庆段人类活动强度的景观格局梯度响应

基于三峡库区重庆段1995、2005、2015年土地利用图像,利用ArcGIS和FRAGSTATS软件,并结合夜间灯光数据构建人类活动强度带,分析了三峡库区重庆段在不同人类活动强度带3个时期的景观格局变化特征,并进一步研究了2015年研究区4种面积变化较大的景观类型格局特征随人类活动强度的梯度变化规律。研究结果表明：（1）人类活动的空间分布差异显著,强度由西向东逐渐递减,长江干线流域的人类活动强度相对周边区域更强;（2）在景观水平上,随着人类活动强度的增加,研究区景观斑块数大幅减少,多样性和均匀度指数先增加后减少,连通性有所下降;景观聚集度先减后增,破碎化程度有所增加,但在2015年得到一定改善;（3）在类型水平上,建设用地、水域、草地、低密度植被覆盖林地这4种景观类型能较好地反映景观格局变化特征,其中各景观类型的斑块密度、形状指数和分维数随人类活动强度的变化表现出较为明显的波动;除建设用地外其余景观类型的最大斑块指数和面积变化幅度较小,在人类活动强度最大时的建设用地面积占比和斑块指数分别达到71.2%、35.72%;（4）三峡工程、移民工程、城市化推进以及“退耕还林”等政策实施是三峡库区景观格局演变的重要驱动力。揭示了20a来三峡库区重庆段景观格局沿人类活动强度的梯度变化规律,可为研究区自然资源的合理开发及区域可持续发展提供参考。     

流域气候变化和人类活动对长江径流量影响的辨识

利用1956~2011年的流域气温、降水量、径流量及有关文献所载蒸发量、水库修建、用水量、水土保持等资料,探讨气候变化和人类活动对长江径流量的影响。结果表明：（1）流域气温明显上升,且上升速率大于全球平均上升速率;（2）流域平均降水量下降了约1%,年降水量与年均气温之间无显著相关性;（3）年径流量随降水量频繁振荡,最大和最小值之比达19;（4）太阳净辐射量和风速下降导致流域自然蒸发作用减弱,而水库修建、耗水增多和水土保持等人类活动则使蒸发作用加强。两方面的影响相互削弱;入海年径流量下降1%;（5）流域内分区间存在差异,北域（岷江、嘉陵江和汉江）人类活动的影响居主导地位,径流量下降约15%;中域（金沙江以下干流两翼“未测区”）则以气候变化的影响占优,径流量上升约9%;西域（金沙江流域）径流量减少4%;南域（乌江、洞庭湖和鄱阳湖流域）径流量上升2%。推断今后几十年气候要素仍将主导径流量的年际波动,而南水北调、新建水库、耗水增多和水土保持加强将可能使径流量再下降约10%     

长江中下游流域滩地可持续利用研究

随着工业化、城市化进程的不断推进,长江中下游地区人地矛盾日趋尖锐,人均耕地已低于粮农组织规定的警戒线。而90余万hm2的滩地资源则因血吸虫病、产权与使用脱节以及管理困难等原因致使其大部分一直处于荒芜和半荒芜状态,亟待治理和开发。通过剖析长江中下游流域滩地特点及利用现状,分析其出现的生态环境问题及产生原因,提出滩地综合治理和可持续利用的原则及治理对策,认为开发利用滩地资源应与河道整治、经济建设、血防工作及湿地保护相结合,因地制宜、科学规划、分步实施,逐步建立一个集生产、防护与游憩于一体的多功能、多效益的综合体系,更好地发挥黄金水道对整个地区乃至整个国家国民经济建设的作用。     

人类活动影响下喀斯特区域景观格局梯度分析

在ARCGIS和景观结构分析软件FRAGSTATS 3.3的支持下,分析了喀斯特区域广西环江县不同人类活动强度样带1988年和2005年2个时期的景观格局变化特征,以及2005年研究区4种主要景观类型的格局特征随人类活动强度的梯度变化规律。研究结果表明,环江县景观分布不均匀,林地是研究区的基质景观类型;在景观水平上,随着人类活动强度的降低,样带景观的破碎化程度降低,形状复杂程度升高,景观斑块的分布趋于集中;在景观类型水平上,研究区4种主要的景观类型在梯度带中能够很好的反映出格局的变化特征,其中,各景观类型的面积比重、破碎度和分维数随人类活动强度的梯度变化趋势较为明显,聚集度和连通性的梯度变化幅度相对较小。研究揭示了景观格局沿人类活动强度的梯度变化规律,可为研究区自然资源的合理开发及可持续发展提供参考。     

长江中下游流域农村环境质量变化及影响因素研究

基于长江中下游流域6省17县市467家农户在2005~2010年期间关于农村环境对比变化的调查数据,构建了现代化进程中农村环境质量变化及影响因素的差分方程模型,并对近5年长江流域农村环境变化现状及其影响因素进行深入分析。结果表明,（1）我国长江中下游流域的农村环境质量下降变化出现了明显加快总趋势。其中长江中游流域地区农村环境质量下降变化明显比长江下游流域地区下降的变化幅度大,但长江中下游地区农业生产环境有显著好转。（2）长江中游和下游流域农村环境质量变化影响因素既有同质性也有差异性。其中同质性表现都对自然资源过度开发和人们环保意识弱。差异性体现长江中游地区影响环境变化的主要因素是城市化和农业现代化进程加快造成环境质量快速下降,而长江下游农村地区主要是人口压力大,工业化程度和城乡一体化程度高,农村地区面对生活排放和工业排放的叠加影响,从而造成环境质量的下降。研究结论对实现我国工业化、城市化和农业现代化同步发展的“十二·五”规划目标具有实际意义     

长江中游大型通江湖泊湿地景观格局演变特征

鄱阳湖和洞庭湖湿地是长江中游仅有的两个天然通江湖泊湿地,具有不可替代自然和人文价值。近年来,尤其是三峡工程运行以后两湖湿地景观格局发生改变,对区域生态系统平衡和社会经济发展产生重要影响。以Landsat 7为数据源,通过决策树分类及高斯回归的方法定量评估了三峡工程运行前后两湖湿地景观格局的演变特征及其差异性,旨在正确认识大型水利工程的生态效应,为湿地保护与重建提供科学依据。结果表明:2000~2014年,洞庭湖枯水期水位变化不明显。从历史演变特征来看,虽然有少部分植被挤占泥滩和水体,但总体上3种湿地景观类型面积变化不大。相比之下,三峡工程运行后鄱阳湖枯水期水位显著下降,水体面积萎缩近14%,植被面积增加约8%。与2000年相比,2014年鄱阳湖植被分布高程下降了1 m多。不同程度的干旱胁迫是形成两湖湿地景观格局差异性演变特征的主要原因。     

近60年来气候变化和人类活动对长江中下游水文情势影响定量评价

为了定量评价长江中下游近60年来水文情势变化,运用Mann-Kendall非参数检验、均值差异T检验法对长江中下游宜昌、汉口和大通3个水文站1954～2016年径流量进行趋势和突变检验,采用累积量斜率变化率法,定量评估长江中下游气候变化和人类活动对径流量变化的影响,并运用RVA法对径流量突变前后32个水文指标改变度进行定量评价.研究结果表明:(1)长江中下游宜昌站和汉口站年径流量呈减少趋势,大通站年径流量总体呈增加趋势,总体变化趋势不显著,径流突变点分别发生在2002、2005和2006年,总体上与三峡水库蓄水时间相符;(2)三峡水库蓄水主要影响长江中下游径流年内变化,尤其是对年极值影响最大,且随着距离水库的增加,影响减弱;(3)宜昌、汉口和大通水文站水文改变度分别为55％、46％和32％,长江中下游河流水文情势总体上属于中高度改变;(4)气候变化占对中下游径流量改变贡献程度的70％左右,人类用水以及水库蓄水等人类活动贡献程度约占30％,气候变化是导致长江中下游年径流量发生改变的主导因素.     

夏季南亚高压年代际变化及其对长江中下游降水的影响

夏季南亚高压对我国长江中下游旱涝分布有重要影响,为深入认识长江中下游夏季降水年代际演变规律和机理,提高其短期气候预测水平,利用1960~2015年NCEP/NCAR再分析资料和地面气象站降水资料,分析夏季南亚高压年代际变化及其对长江中下游降水的影响。结果表明：夏季南亚高压强度、面积、南界、东伸脊点、西伸脊点和脊线均存在显著的年代际变化,长江中下游夏季降水也有明显年代际转折,南亚高压脊线与长江中下游夏季降水相关最好,呈显著负相关。夏季南亚高压脊线年代际偏南期,南亚高压偏大偏强,长江中下游高层气流强,且形成发散;副高增强西伸,印度有稳定低压存在,长江中下游处于副高西北侧和西风槽前,盛行西南风,与北方来的偏西气流汇合;低层风场有明显切变和辐合,从孟湾、南海输送来的水汽在长江中下游辐合上升,导致降水偏多。1990s初至2000s初,夏季南亚高压年代际减弱西撤,副高减弱东撤,但由于两个高压减弱程度较小,长江中下游夏季降水仍偏多。     

长江中下游极端降水时空演变特征研究

以长江中下游为研究对象,基于131个气象站点1961～2017年的逐日降水资料,选取9种极端降水指数,利用Mann-Kendall趋势分析和交叉小波变换深入研究了长江中下游流域极端降水时空分布特征及其与太阳黑子和大气环流异常因子之间的关系.研究结果表明:(1)1961～2017年间,长江中下游流域极端降水指数除持续干燥指数(CWD)和持续湿润指数(CDD)外,其余7种降水指数均呈现上升趋势,其中年降水总量(PRCPTOT)达16.59 mm/10年;(2)除CDD、CWD外,其余极端降水指数均呈现由流域东南部向三面递减的半环状变化趋势,多数极端降水指数在洞庭湖流域、长江下游及太湖流域上升趋势显著;(3)设计重现期为50年时,除CDD、CWD外,其余极端降水指数空间分布由东南部向西北部递减,两处异常分布可能与地形因素有关;(4)太阳黑子和大气环流异常因子对极端降水的变化有较强的影响,其中太阳黑子的影响最大,EN-SO次之,PDO最弱.该研究结果可为极端降水事件驱动力的深入探究奠定基础,进而为防灾减灾工作提供依据和支撑.     

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。     

长江中下游地区畜禽承载力评估与预警分析

为评估长江中下游地区畜禽养殖的环境风险和承载潜力,以《畜禽养殖业产污系数与排污系数手册》和《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》中的相关参数为基础,采用2016年的统计数据,测算了长江中下游地区的畜禽粪便总量、耕地畜禽粪污氮磷负荷和耕地畜禽养殖环境容量。结果表明：（1）2015年长江中下游地区畜禽粪便总量为44 784.09万t,单位耕地畜禽粪污氮、磷负荷分别为71.18、12.71 kg/hm2,畜禽养殖环境容量76 561.60万头猪当量（N）、106 208.50万头猪当量（P）,环境风险指数为0.68（N）、0.84（P）,养殖风险中等,具有一定发展潜力,增量规模分别为实际养殖总量的47%（N）、19%（P）;（2）分省域来看,畜禽粪便资源丰富程度由高到低依次为湖南、湖北、安徽、江西、江苏、浙江和上海;耕地氮负荷由大到小依次为湖南、湖北、江西、安徽、江苏、上海和浙江;耕地磷负荷由大到小依次为湖南、湖北、江西、江苏、安徽、上海和浙江;上海、江苏、浙江、安徽、湖北和湖南畜禽养殖环境风险中等,具有发展潜力,可适当增加养殖数量;江西畜禽养殖环境风险较严重,不具有发展潜力,需要进行总量控制;（3）分市域来看,约59%的市畜禽养殖环境风险中等,约28%的市畜禽养殖环境风险较严重,约10%的市畜禽养殖环境风险较小,仅3%的市畜禽养殖环境风险严重。需按照重点调控区、约束发展区、适度发展区、潜力增长区和重点发展区进行优化,并根据区域种植业结构进行动态调整。     

长江中下游流域降水分区及其气象干旱时间变化特征

基于1961~2015年逐月降水格点数据,首先通过系统聚类法对长江中下游流域进行降水分区,然后以标准化降水指数为指标,结合小波分析方法,探讨了长江中下游流域各亚区气象干旱的时间演变规律及周期变化特征。结果表明：（1）空间上,可将长江中下游流域分为6个降水亚区,即：大巴山地农业区（Ⅰ）、湘鄂贵渝山地农业区（Ⅱ）、鄂中东平原农业区（Ⅲ）、湘赣平原丘陵农业区（Ⅳ）、鄱阳湖平原农业区（Ⅴ）和长江三角洲平原农业区（Ⅵ）。（2）不同降水亚区干湿事件交替过程存在差异,Ⅵ区与其它亚区差异较大,Ⅱ区、Ⅳ区和Ⅴ区的干湿事件具有相似的时间演变模式;除Ⅵ区外,2000年后其它降水亚区干旱发生频率增加明显。（3）不同降水亚区气象干旱的第一主周期存在差异,北部（Ⅰ区、Ⅲ区、Ⅵ区）和南部（Ⅱ区、Ⅳ区、Ⅴ区）具有明显的区域分化特征,但各气候亚区大都显示出3.5年左右的显著周期。研究结果可为长江中下游流域各亚区气象干旱驱动因素的解释、干旱监测计划的制定、水资源的管理和旱灾的防治提供参考依据。     

长江中游滨岸带水体氨氮循环速率及影响因素

氨氮(NH_4~+)是大多数浮游生物优先利用的氮源,其在水体中的再生过程(REG)和潜在吸收过程(U_(pot))影响水体初级生产力和生物群落的生长。以长江为研究对象,采用同位素稀释法对长江中游滨岸带水体的NH_4~+循环速率进行研究。结果显示:长江中游滨岸带水体NH_4~+再生速率为0.12～1.62μmol/(L·h),潜在吸收速率为0.21～2.35μmol/(L·h),生物群落NH_4~+需求(CBAD)为0.08～0.75μmol/(L·h)。NH_4~+再生速率、潜在吸收速率和生物群落NH_4~+需求均随水流方向自宜昌至鄱阳湖湖口呈现显著的下降趋势(p0.05)。统计分析表明,化学需氧量(COD)(p0.01)和悬浮物浓度(SS)(p0.05)是影响长江中游水体NH_4~+循环速率的主要因素。长江中游水体NH_4~+再生速率占潜在吸收速率的43.1%～76.0%,均值为58.5±8.5%,表明NH_4~+再生是长江中游水体中生物群落NH_4~+吸收过程的主要NH_4~+来源。估算得到的NH_4~+再生量是长江中游水体TN负荷的2倍,表明水体NH_4~+再生在支持水体初级生产力和维持氮素内循环方面具有重要作用。     

城市化进程对长江下游平原河网水系格局演变的影响

以长江下游典型平原河网地区苏州市为例,基于1970s、1990s、2010s的遥感影像以及1960s、1980s、2010s水系数据,构建水系结构参数指标,重点探讨不同城市扩张方式对不同等级水系的干扰程度,以揭示城市空间扩展与水系结构演变的关系。结果表明:(1)城市扩展具有阶段性、趋向性,且受到自然环境和社会经济的影响与制约。(2)河网水系的改造和演化在不同城市化进程下表现出区域差异:近年来快速城市化区域的河网密度、水面率等水系结构指标变幅较大;80年代城市化区域变幅次之;进入高度城市化阶段的老城区,变化最小且稍有增加,其中近50年来河网密度在上述3个区域总体变幅为-21.06%、-16.23%以及1.88%。(3)河流结构发育受城市化进程显著影响,自然状态下河流长度与面积之比较大,河流结构更为稳定,而进入城市化阶段后,河流结构稳定性随之降低。该研究为城市化地区河流水系保护、城市规划及防洪减灾提供参考与理论支撑。     

长江中游城市群城市创新效率的时空格局及其驱动因素

创新效率是城市创新竞争力的核心要素。基于DEA和Malmquist指数模型对长江中游城市群2006～2016年城市创新效率的时空演化规律进行实证分析,并借助GMM估计方法揭示其驱动因子作用的空间异质性。结果发现:(1)创新综合技术效率上,创新效率由2006年的0.731增长至2016年的0.807,以2011年为拐点,呈现平稳发展期和波动变化期两段式特征。"东弱西强"梯度分异格局显著,二元格局差异逐渐弱化;(2)城市创新活动的全要素生产率上,Malmquist指数由2006年的6.2%提高至2016年的18.4%,增长态势相对稳健。空间分异总体上不明显,具有"发散-收敛-发散"的三段式演化特征;(3)GMM回归结果显示,驱动因子对长江中游城市群整体和三大次级城市群作用存在空间异质性,信息化进程、经济基础、外商活跃度有助于激励城市创新效率提升,金融规模阻滞作用显著,而第三产业规模、创新平台、政府支持力度则异质性作用明显。