基于多源数据的水神堂泉及周边湿地演化研究

湿地作为地球之肾,具有重要的社会、环境和经济价值。湿地退化往往引发一系列生态环境问题。为系统研究山西历史名泉——水神堂泉及其周边湿地的变化过程,基于历史开放卫星数据,使用支持向量机、随机森林、梯度提升树、最小距离、分类回归树算法和GEE深度神经网络对1984—2020年每隔5年的遥感影像数据进行湿地提取,分析水神堂泉周边湿地的历史变化趋势。采用多元统计方法研究水神堂泉水流量和湿地分布面积的关系,结果表明,1958年至今,区域内年降水量呈总体下降趋势,降幅为1.12 mm/a;泉水流量持续下降,全县湿地面积总体呈萎缩趋势,由1984年的59.82 km²衰减到2020年的14.11 km²,萎缩速率为1.27 km²/a。水神堂泉水与周边湿地呈现同存共生的关系,泉水流量和降水量是影响湿地面积的主要因素,泉水流量的减少是湿地面积衰减的最主要原因。     

天津典型湿地芦苇种群生产力和氮磷营养结构与环境因子的关系

天津芦苇(Phragmites australis)湿地是东亚—澳大利亚候鸟迁徙必经之地,具有重要的生态功能。近几十年来,随着城市化进程的快速发展和人口的增加,天津地区水体咸化、氮污染等问题严重。调查了天津典型湿地七里海、北大港和大黄堡湿地芦苇种群地上部生物量、形态特征及氮、磷营养状况,探讨其与环境氮、磷营养和含盐量的关系,结果表明:(1)天津典型湿地芦苇种群地上部最大生物量变化范围为978~1 263 g·m-2,并未随样地间含盐量和氮含量等环境因子的变化而显著改变;(2)在最大生物量时期(8月),北大港湿地芦苇地上部氮含量和氮储量明显低于七里海和大黄堡;8月北大港湿地芦苇叶片氮磷比为12.48,氮限制植物生长;七里海和大黄堡湿地芦苇叶片氮磷比分别为14.89和15.72,氮、磷共同限制植物生长;(3)当前环境压力显著影响了芦苇地上部氮、磷营养状况。底泥含盐量增加可降低芦苇叶片氮、磷含量;随着底泥氮营养的增加,芦苇茎氮含量呈线性增加;而随着底泥磷营养的增加,芦苇叶和茎磷含量并未增加。虽然天津地表水体氮污染严重,但是氮而非磷成为芦苇生长的主要限制因子,天津芦苇湿地仍然具有吸纳环境氮污染物的潜力。     

白洋淀湖泊湿地氧化亚氮的排放通量初探

湿地是温室气体氧化亚氮(N2O)的源或汇, 研究湿地N2O排放通量的时空变化特性对探究N2O的排放活跃区及减小温室效应有着重要的意义.采用静态箱-气相色谱法对白洋淀湖泊湿地N2O排放通量的时空变化特性及其影响因素进行了初步研究,结果表明白洋淀湖泊湿地N2O的排放呈现明显的时空变化特性,夏季N2O的排放量最大,且湖滨带是其排放的活跃区;白洋淀湖泊湿地优势植被芦苇的生长状况影响N2O的产生与排放,其鲜质量增加量与N2O的排放通量呈负相关性;土壤含水率的变化与N2O的排放通量有着较好的相关性,土壤含水率升高,N2O的排放通量增加;白洋淀湖泊湿地水中亚硝态氮质量浓度与N2O的产生和排放关系密切,随着亚硝态氮质量浓度的增加N2O的排放通量呈对数增长.     

大兴安岭生态功能区生态系统服务功能动态及权衡协同关系研究

大兴安岭水源涵养与生物多样性保护区是我国北方重要的生态屏障,定量分析其生态系统服务功能动态及内在关系,对于实现该区自然资源的合理利用与可持续发展具有重要的科学意义。基于多源数据和生态系统服务功能评估模型,实现了2000—2015年大兴安岭生态功能区水源供给、碳储存和生境质量服务功能的动态评估,并结合相关性分析和权衡协同度模型探讨各服务功能之间的权衡协同关系。结果表明：(1)林地是该区优势生态系统类型,占功能区总面积的67.80%,湿地和草地次之,3种类型面积之和占功能区总面积的92.35%。2000—2015年,林地面积增加2 080 km²,草地和湿地面积分别减少1 365和1 265 km²,其他类型面积变化较小。(2)2000—2015年研究区水源供给服务功能明显减弱,碳储存服务功能有所增强,生境质量改善显著。其中,水源供给量减少15.10亿m³,碳储量增加16.79 Tg,良好及以上生境面积增加5 746 km²,占生态功能区总面积的85.41%,生物栖息活动区生境质量显著提高。(3)在区域...     

基于PLUS模型和InVEST模型的昆明市生境质量研究

城镇化发展导致的土地利用变化是影响生境质量的首要因素,而生境质量对生物多样性保护和生态环境修复具有重要意义。以昆明市为研究区,通过获取2000—2020年土地利用数据,利用PLUS模型模拟2030年土地利用变化情况,再结合InVEST模型对昆明市生境质量进行研究。结果如下：(1)昆明市主要地类为耕地、林地和草地。2000—2020年耕地、林地、水体面积分别减少926.18 km²、28.03 km²、30.05 km²,建设用地和草地分别增加了925.36 km²和95.24 km²。(2) 2000—2020年昆明市生境质量持续降低,处于中上水平且呈现两极化趋势。低生境分布在昆明市南部城市群;较低生境聚集在昆明市东部,与较高生境相互交错分布在整个研究区;高生境主要分布在西面的山区。同时,低生境面积不断增加,高生境面积逐渐减少。(3) PLUS模型模拟出来的2030年昆明市土地变化中,建设用地进一步扩张,耕地、林地、草地面积持续减少;模拟得到的平均生境质量相较于2020年整体下...     

近50年三江源地表湿润指数变化特征及其影响因素

基于三江源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith（P-M）模型计算了最大潜在蒸散量和地表湿润指数,分析其空间分布、年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明：1959—2008年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为5.316~13.047 mm.（10a）-1,春夏季增幅较大;最大潜在蒸散量呈增加趋势,年最大潜在蒸散量变化曲线线性拟合倾向率在5.073~10.712 mm.（10a）-1,夏季增幅最大;地表湿润指数变化也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率0.011~0.026（10a）-1,冬季增幅最大,在15年周期附近,出现了3~5个干湿交替期,1984年之后为偏湿期,在中高频区,1998—2006年有偏干振荡;影响三江源区地表湿润指数的主要因子是降水量、相对湿度和平均最高气温。     

基于景观生态风险评价的白洋淀流域景观格局优化研究

流域景观生态风险评价是景观格局优化的现实依据,景观格局优化是流域生态环境修复和维护的有效途径之一。以白洋淀流域为研究区,从自然、人类活动和景观因素3个方面选取11个指标,采用空间主成分分析法对流域景观生态风险进行评价,识别出面积大于0.001 km²的水体和面积大于0.005 km²的林地作为生态源地,基于最小累积阻力模型(MCR)和网络结构评价法对流域景观格局进行优化。结果表明：(1)植被覆盖度、径流量等自然因素对白洋淀流域景观生态风险的影响最强烈,景观因素对生态风险的影响最小。(2)白洋淀流域景观生态风险较大,高风险区域位于研究区东南部和西北部,低风险区域零星分布在西部林地中。提取的生态源地总面积为11 319.85 km²,占流域总面积的35%。(3)构建了由39条生态廊道和21个生态节点组成的生态网络格局,形成道路型廊道、河流型廊道、绿带型廊道,优化后景观格局网络闭合度、节点连接率、网络连接度较高,景观格局连通度得到明显提升。基于景观生态风险评价的景观格局优化研究,可为全面推进白洋淀流域生态环境维护和修复提供决策...     

桂林市典型园林绿地与水体的降温效应研究

随着城市化的快速发展,城市热岛现象也越来越突出。作为城市生态系统中两种重要的地物类型,园林绿地和水体对城市热岛均有明显的降温效应,因此对其进行定量研究具有重要意义。以桂林市建成区为研究对象,利用TM影像数据提取了区域的地表温度(LST)、植被覆盖度(FV)以及改进的归一化差异水体指数(MNDWI)等生物物理信息,同时借助空间统计和缓冲区分析方法,对区域典型园林绿地和水体地表温度的空间特征及其相关性进行了定量研究。结果表明:桂林市5城区的地表温度以低温区和中温区为主。高温区与极高温区也占有较大比例,两者占市区总面积27.8%,较全市平均地表温度高约2~4℃,整体上呈现显著的热岛效应。城市中园林绿地和水体的平均地表温度分别为26.76和24.86℃。相关性分析揭示,城市园林绿地和水体面积与其内部地表温度呈现极显著负相关关系(sig=0.001),园林绿地的FV、水体MNDWI则呈显著负相关关系(sig=0.015和sig=0.038),说明地表温度随着上述参数的增大而降低。除典型水体面积与地表温度的拟合曲线为对数函数之外,其他参数的最佳拟合效果均为线性。缓冲区分析说明,不论是城市园林绿地还是水体,都会对外围一定区域的热环境产生影响。伴随城市园林绿地与水体样区缓冲带距离的增大,外围区域的地表温度呈上升趋势,但这种趋势随距离变化在不断减弱,其有效影响范围在距样区边界120~240 m处。通过对比研究发现,城市中较大面积的公园绿地或水体其降温效应要比面积较小者显著,而水体对于周围热场的影响和敏感度要强于园林绿地。     

表流湿地不同植物配置对富营养化循环水体的净化效果

通过构建不同植物配置的表流湿地,研究了表流湿地不同植物配置对富营养化循环水体的净化效果。结果表明,在水力负荷为1.46 m.d-1、平均水力停留时间为24 h条件下,表流湿地整体对TP、TN、CODCr及TSS的单位面积去除速率分别为13.26、57.766、2.44、70.72 mg.m-2.d-1;凤眼莲(Eichhornia crassipes)对TP、TN的单位面积去除速率最高,分别为12.82和62.95 mg.m-2.d-1,荇菜(Nymphoides peltatum)和水芹(Oenanthe javanica)最低,不同植物配置条件下水体进、出水中TP、TN浓度呈指数相关;供试植物对CODCr的单位面积去除速率随时间延长呈整体下降趋势,荇菜对CODCr的单位面积去除速率最高(P<0.05),为67.14 mg.m-2.d-1,菖蒲(Acoruscalamus)最低(45.43 mg.m-2.d-1);大薸(Pistia stratiotes)和黑三棱(Sparganium stoloniferum)对TSS的单位面积去除速率最低(P<0.05),且不同时间变化幅度较小(22.96～33.95 ...     

近50年石羊河流域陆地表层干湿状况变化特征及其影响因素

基于石羊河流域区1961—2010年气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith(P-M)模型计算了最大潜在蒸散量和地表湿润指数,分析其空间分布、年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明:1961—2010年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为2.128-10.061 mm·(10a)-1,春夏季增幅较大;最大潜在蒸散量呈增加趋势,年最大潜在蒸散量变化曲线线性拟合倾向率在1.598-12.892 mm·(10a)-1,春夏季增幅最大;地表湿润指数变化也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率0.001-0.059(10a)-1,冬季增幅最大,在20 a周期附近,出现了2-4个干湿交替期,2002年之后为偏湿期,在高频区,2004—2005年有偏干振荡;影响石羊河流域区陆地表层湿润指数的主要因子是降水量、相对湿度。     

50年长江源区域植被净初级生产力及其影响因素变化特征

基于长江源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照时数等气候要素资料,应用修订的Thornthwaite Memorial模型计算了50年植被净初级生产力,分析其年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明：1959—2008年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率每10年为5.685~13.047 mm,春夏季增幅较大;年平均气温呈极显著上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率每10年在0.240~0.248℃之间,增温率以秋冬季最大;最大蒸散呈增加趋势,年最大蒸散变化曲线线性拟合倾向率每10年在5.073~5.366 mm,春季增幅最大;地表湿润指数也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率每10年为0.013~0.020,冬季增幅最大,在10年周期时间频率附近,出现了6~8个干湿交替期,20世纪90年代之后为偏湿期,在低频区,1998—2005年有偏干振荡;近50年年NPP变化呈显著上升趋势,NPP变化曲线线性拟合倾向率每10年在97.901~197.01 kg.hm-2之间,2001—2008年NPP较高。影响长江源区NPP变化的主要气候因子是降水量、最大蒸散量和平均最低气温。     

水体面积与微气候变化关系特征研究现状及进展

微气候是区别于大气候的小范围微型气候,能够对人类的生活、生产以及生态环境等带来重大影响,研究地表水体面积变化特征及其与气象因子变化特征的响应关系不仅能够掌握区域气候变化特征,对实现水资源的合理开发、灾害监测与评估等具有十分重要的作用,而且对于保障不同尺度经济社会和生态环境的可持续发展具有重要的指导意义.通过系统归纳典型...     

近30a雅鲁藏布江流域高寒湿地动态变化及其对气候变化的响应

利用1980、1990、2000和2010年4期Landsat、环境一号卫星遥感影像提取雅鲁藏布江(以下简称"雅江")流域湿地面积动态变化信息,并结合实地调查和近30 a气象、水文、积雪数据研究湿地动态变化对气候变化的响应特征。结果表明,2010年雅江流域高寒湿地面积占流域总面积的3.73%,其中以沼泽湿地面积最大(59.46%),其次为河流(30.19%)、湖泊(10.13%)和人工湿地(0.23%);近30 a间雅江流域湖泊湿地和河流湿地面积总体上呈增加趋势,而沼泽湿地面积呈降低趋势;近30 a来雅江流域年均温、年均最高温和年均最低温均呈显著增加趋势,降水量波动较大,呈轻微增加趋势但不显著,平均相对湿度呈不显著下降趋势。年均气温和年均最高气温这2个因素与雅江流域湖泊面积变化相关性显著,河流湿地面积、雅江5大支流干流河长的增长分别与年均温、年均最高温、年均最低温相关性显著,沼泽湿地面积与该区域气温以及平均相对湿度相关性显著,开发大坝、水库等国家建设战略是雅江流域人工湿地面积增加的主要驱动力。     

京津冀地区近20年NDVI时空变化特征

健康稳定的自然生态系统是保障城市发展的重要基础.了解京津冀城镇快速发展过程中自然生态系统的变化,有助于该区域城镇绿色协调可持续发展.植被指数NDVI时空变化特征可反映地区自然生态系统状况及其演变规律.基于MOD13Q1和Landsat遥感影像数据,利用一元线性回归趋势分析法分析近20年(2000—2019年)京津冀地区...     

滇池水体磷的时空变化与藻类生长的关系

水体磷的时空变化与藻类生长的关系对研究水体富营养化具有十分重要的作用。采用GPS定位,对滇池海埂、斗南、罗家村、新街、昆阳等5个代表性位点监测断面水体总磷、可溶性磷及叶绿素a含量进行了为期1年（2003年5月至2004年5月）的动态研究,并在滇池海埂位点进行了日变化试验,全面分析了滇池不同区域、不同层次、不同时期水体总磷和可溶性磷的年变化、日变化及水体氮/磷比对藻类生长的影响。结果表明,滇池水体磷与藻类生长呈现显著的年变化和日变化特征,显示了滇池全湖水体总磷与叶绿素a周年变化呈显著正相关,水体可溶性磷与叶绿素a呈正相关趋势;海埂位点水体总磷与叶绿素a日变化呈显著正相关,水体可溶性磷与叶绿素a日变化呈显著的负相关,水体氮磷比与叶绿素a呈显著正相关。表明水体磷负荷对藻类生长影响呈现显著的水体区域性和水层差异性和季节性,藻类生长主要吸收水体中的可溶性磷,暗示了滇池水体磷是藻类生长的主要限制因子之一。     

扎龙湿地土地利用/覆盖类型时空演变及其气候响应

基于Landsat和HJ星数据,采用决策树、面向对象分类、GIS空间分析、线性拟合、相关分析等方法研究了2000—2017年扎龙湿地土地利用/覆盖时空格局变化及其对气候因子的响应,为湿地生态气象综合监测评估提供数据及方法支撑。结果表明,(1)草甸一直是扎龙湿地的主要土地利用/覆盖类型,面积在1 326.70～1 513.87 km2之间变化,平均占该湿地总土地面积的65.15%,2001年以来面积以7.21km2?a-1的速度显著下降。核心区90%以上为草甸,缓冲区和试验区的草甸所占比例依次降低,不同类型的草甸年际间相互转换频繁,总体上呈现此消彼长的现象。(2)农田面积在281.80～364.65km2之间变化,平均占总土地面积的14.24%,以4.15 km2?a-1的速度呈极显著上升趋势,绝大多数农田分布在试验区内。(3)水体和农田的地理中心有明显向东北方向转移的趋势,其他土地利用/覆盖类型的地理中心虽然在部分年份有较大波动,但总体上未见有明显聚集或转移趋势。(4)气象因子年际变化幅度小将更有利于扎龙湿地明水体和草甸的维持和发展,有地表水覆盖的草甸景观格局变化的主要驱动因子为温度,无地表水草甸变化的主要驱动因子为水分。     

基于遥感与GIS的黄河三角洲绿色空间生态服务价值评估

基于黄河三角洲1987、1997和2007年的TM遥感影像解译数据和野外调查结果,得到研究区三个年度的土地利用空间分布图。然后从土地利用的角度重新审视绿色空间的概念和内涵,建立基于土地利用类型的绿色空间生态评估体系,分析黄河三角洲地区的绿色空间生态服务价值及其变化情况。研究结果表明,1987—2007年间黄河三角洲地区绿色空间土地利用变化显著,其中,水体面积增加明显,农田、林地面积略有增加,湿地和草地面积显著减少,未利用地面积略有减少。土地利用面积的变化直接影响到其生态服务价值的变化,研究期间湿地生态服务价值减少了77.72亿元,草地减少9.00亿元,未利用地减少0.16亿元;水体的生态服务价值增加54.54亿元,农田和林地共增加3.41亿元。研究区绿色空间生态服务价值呈逐年减少的趋势,20年间研究区生态服务价值减少了28.94亿元。通过对绿色空间单项生态服务价值功能重要性进行评价,研究表明黄河三角洲地区单项生态服务价值以湿地、农田和水体占主要地位,这与各单项生态系统的面积及其单位生态服务价值量有关。     

大庆典型区域湿地水体污染物迁移变化特征研究

目前对于天然湿地水体污染物迁移变化规律的研究还不全面。大庆区域湿地面积较大,但石油开采所产生的含油废水以及其他生产和生活的废水进入湿地,对该区域湿地水环境产生了较大的影响。对大庆区域湿地水体自净效果及变化状况进行研究,对揭示该湿地生态系统健康状况变化有着重要意义。为此,按不同季节对湿地系统不同典型位置(进水处、出水处、中间部位),采集水样、湿地植物芦苇(Phragmiteshirsuta)与湿地土壤,考察了大庆湿地不同时空条件下的湿地水质情况以及湿地植物芦苇、土壤的变化情况。结果表明:湿地系统夏季污染最严重,污染程度从高到低依次为夏、秋、春,春季综合污染指数最低为13.11。TN的综合污染指数最高为14.05,5项水质指标综合污染指数从高到低顺序依次为TN、COD、含油量、NH4+-N、BOD5。湿地对水体污染物去除主要发生在湿地前部区域。在监测期间,湿地前部区域去除的TN的量占整个湿地区域去除TN量的71.86%,湿地前部区域去除的COD的量占整个湿地区域去除COD量的77.51%,湿地前部区域去除的NH4+-N的量占整个湿地区域去除NH4+-N量的56.46%,湿地前部区域去除的含油量占整个湿地区域去除含油量的79.91%,湿地前部区域去除的BOD5的量占整个湿地区域去除BOD5量的53.57%。湿地系统对湿地水体污染物的降解是沿湿地水流方向逐渐降低的,湿地自净效果明显。植物通过吸收直接去除部分氮、磷,而且在生长季节作用更明显。在湿地前部区域植物生长效果略好于后部,对氮、磷吸收也略高于后部,这正与湿地系统对污染物的降解是沿湿地水流方向逐渐降低相吻合。另外,湿地土壤能够吸附水中一些污染物质,湿地植物与土壤都对水中污染物的去除发挥重要作用。     

2015—2021年京津冀地区空气污染物的时空变化特征

自改革开放以来,中国经济持续快速发展,与此同时环境也面临着挑战。在过去一段时间,全国城市普遍受到空气污染的严重影响,尤其是颗粒物(particulate matter,PM)污染和近期的臭氧(O₃)污染。京津冀地区作为中国发展的关键板块,其环境问题更是引起了广泛的关注。在本文中,我们系统地研究了京津冀地区六种空气污染物(CO、NO₂、O₃、PM₁₀、PM_2.5和SO₂)的时空变化特征。在2015—2021年,京津冀地区的CO、PM₁₀、PM_2.5和SO₂年浓度整体呈下降趋势,平均浓度分别降低0.11 mg/m³、7.7 mg/m³、5.4 mg/m³和4.2 mg/m³,而NO₂和O_3-8h年平均浓度呈现先增后减的趋势。其中京津冀中南部地区SO₂     

基于Ward系统聚类的京津冀城市群空气质量时空变化特征与成因分析

京津冀城市群是中国空气污染最严重的区域之一,探明该地区空气质量的时空变化特征和影响因素对空气污染防治具有重要意义.利用2014—2018年空气实时监测数据,运用系统聚类与空间分析方法,研究京津冀城市群空气质量的时空变化特征和关键影响因素,结果表明:2014—2018年京津冀城市群空气质量改善趋势明显,SO2、PM2.5...