精河流域绿洲土地利用及生态系统服务价值时空变化研究

土地利用变化直接影响着生态系统服务功能及生态安全,在县域尺度上定量分析区域土地利用类型及生态环境效应变化,可为地处干旱生态脆弱区的精河流域绿洲水、土资源合理开发利用提供科学依据。利用1990、2000和2018年3期影像,采用梯次环方法对研究区各土地利用类型生态系统服务价值进行时空分析,并基于生态环境质量指数和生态贡献率对土地利用类型转变后的生态环境效应进行辨识。结果表明:(1)1990—2018年研究区土地利用变化明显,建设用地、耕地、水域和草地面积增加,林地和未利用地面积减少;(2)近28 a来,研究区生态系统服务价值整体变化较大,呈先降后增趋势,2018年生态系统服务价值优于1990和2000年。以城市为中心的梯次环方法分析结果显示,1990和2000年研究区南部地区生态系统服务价值整体高于北部地区,生态系统服务价值高值区出现在S5～S7梯次环;2018年北部地区生态系统服务价值高于南部地区,生态系统服务价值高值区出现在N6～N8梯次环;(3)1990、2000和2018研究区生态环境质量指数分别为0.147、0.120和0.194。研究区土地荒漠化以及林地、草地转为未利用地是在土地利用层面导致生态环境退化的主要原因,未利用地转为林地、草地以及艾比湖水面的恢复是促使研究区生态环境质量改善的主要原因。     

洱海流域水质时空变化特征

依据2009年洱海流域62个样点的水质调查数据,应用聚类分析对洱海流域水质时空变化特征进行分析,将样点在空间上分为4组,分别为无干扰的苍山林区源头溪流(A1)、受到一定程度人类干扰的流经农业区和城镇区溪流的中上游段及湖泊(A2)、干扰较严重的流经农业区和城镇区溪流的下游段(A3)以及干扰最为严重的洱海岸边带(A4),判别分析结果表明聚类准确率达95.2%。应用主成分分析方法得到影响洱海流域水质的4个主成分为:第1主成分,Alk、Ca2+、Mg2+、HS;第2主成分,TP;第3主成分,TN和NO3--N;第4主成分,DOC和TOC,这些主成分空间差异明显。在时间尺度上,Alk表现为丰水期高于枯水期;Ca2+表现为枯水期高于丰水期;TP没有表现出明显的季节性变化规律;TN在A1和A3组表现为丰水期高于枯水期。     

基于Landsat 8数据的亚热带小流域蒸散发估算及时空特征分析

以亚热带典型小流域——金井流域为研究对象,应用Landsat 8遥感数据基于SEBS模型估算了不同季节4个典型日的蒸散发(ET)值。结果表明,春季(5月12日)、夏季(7月31日)、秋季(9月17日)和冬季(次年1月23日)典型日的日ET均值及90%分位数上界分别为2.69和4.14、2.73和5.41、2.75和5.78、1.33和3.25 mm·d~(-1)。为研究ET在不同土地利用类型中的分布差异性,统计了研究区不同土地利用类型的日ET值,结果显示水体日ET值最高〔(4.21±2.63)mm·d~(-1)〕,稻田〔(2.67±1.49)mm·d~(-1)〕次之,再次是林地和茶园〔(2.06±1.35)mm·d~(-1)〕,公路和居民地最低〔(1.17±1.14)mm·d~(-1)〕。对所选4个典型日的ET和归一化植被指数(NDVI)进行相关分析,表明两者存在显著相关性(r值为0.34~0.63,P0.05)。将ET遥感估算值与Penman-Monteith公式经验值、涡度相关系统的野外观测值进行对比,3者结果较为一致,表明SEBS模型适用于研究区ET估算。     

近60年汉江流域侵蚀性降雨的时空变化特征

汉江流域是水土流失与洪涝灾害严重的地区。侵蚀性降雨是剧烈土壤水蚀的原动力,是洪涝灾害的直接致灾因子,因此对汉江流域侵蚀性降雨特征的研究具有重要的实践意义。利用汉江流域及其附近地区47个站点逐日降雨观测资料,采用常规统计学方法计算研究区逐年年降雨量、侵蚀性降雨量以及暴雨量平均值,进而得到降雨特征值逐年距平百分率及变异系数(Cv),分析了这3个将于特征值之间的相互关系,揭示了汉江流域降雨的时间变化特征。借助于地理信息系统技术,将汉江流域逐年降雨特征值在ARCGIS里采用Kriging方法进行空间插值,得到年均降雨特征值的空间分布,分析了研究区3个降雨特征值的空间分布特征。研究结果表明:1951-2012年汉江流域多年平均降雨量为886 mm,日降雨量≥12 mm的侵蚀性降雨量为614.1 mm,日降雨量≥50 mm的暴雨量为167.6 mm。研究期间内,3个降雨指标均在波动中下降,但下降趋势不显著,没有表现出显著的干湿趋势;年侵蚀性降雨量和年降雨量变化具有显著的一致性,但侵蚀性降雨的变化幅度大于降雨量的变化幅度;年暴雨量的变化特征与年降雨量的变化特征亦相似,但年暴雨量的波动幅度较年侵蚀性降雨量、年降雨量更大。1951-2012年汉江流域年均降雨量、侵蚀性降雨量及年暴雨量在空间上均从东南向西北递减,降雨的异常程度很高。研究结果可增进对汉江流域降雨变化规律的认识,为汉江上游植被生态恢复及中下游的防洪减灾提供参考意见。     

青海湖流域草地退化时空分布特征

青海湖地区是我国青藏高原的生态脆弱区,草地退化状况是反映该流域生态环境状况的有效指标。在对青海湖流域退化草地进行分类的基础上,利用遥感手段获得流域退化草地的空间分布和空间动态。在草地退化重点区域选取8个样地来反映流域不同区域、不同类型草地的退化情况。结果表明,1977—2000年青海湖流域草地退化情况十分严重,流域内草地共减少206.68 km~2,其中,大部分草地转变为耕地和沙地。草地退化主要集中在湖区南岸、共和县的黑马河乡及布哈河口的鸟岛3个区域。2000年以后,流域内草地退化情况得到明显改善,草地总面积开始有所增加,主要原因是2000年之后温度升高和降水增加为草地的生长和改善提供了有利的自然条件,以及政府和相关部门在流域内实行了一系列草地保护政策。2004年是青海湖流域气候转折年,流域气温明显升高,降水明显增加,青海湖水位下降趋势有所缓解,流域草地退化现象明显好转。青海湖流域草地是该流域生态系统的重要指示植被,利用归一化植被指数(NDVI)可准确监测流域植被变化情况。     

骆马湖水质时空变化特征

于2014年1—12月对骆马湖10个样点水体理化指标开展周年监测,分析水质现状和水体营养状态,并结合聚类分析等多元统计分析方法识别水质时空变化特征。结果表明,方差分析显示透明度、电导率、溶解氧、氮、磷及叶绿素a等多项指标均呈现显著的月份变化,空间差异分析表明仅水深在各样点间差异显著,表明骆马湖水质空间差异较小。各月份总氮、总磷、高锰酸盐指数、叶绿素a质量浓度的样点均值分别为0.71~2.08 mg·L-1、23.82~71.78μg·L-1、1.87~5.09 mg·L-1、4.49~10.83μg·L-1,骆马湖水质为Ⅲ~劣Ⅴ类,总氮是现阶段的主要污染物,综合营养状态指数(TLI)表明骆马湖处于中营养~轻度富营养状态。聚类分析将12个月分为冬春季和夏秋季2个聚类组,冬春季透明度、溶解氧、总氮、硝态氮浓度显著高于夏秋季,而叶绿素a和总磷浓度则呈现相反的变化趋势。聚类分析将10个样点分为北部湖区和南部湖区2个聚类组,总氮、硝态氮浓度和电导率是导致湖区水质差异的主要指标,北部湖区上述指标显著高于南部湖区。     

浅析新疆巩乃斯河重金属时空分异特征

在对巩乃斯河进行水质监测的基础上,探讨了巩乃斯河水体中重金属的时空分布特征.结果表明,巩乃斯河重金属含量基本呈现丰水期>平水期>枯水期>春汛期的趋势,所测重金属Pb,Cd,Mn,Cr,Cu,Ni,Zn含量均符合国家地表水环境标准(GB3838-2002)的Ⅰ类水标准和生活饮用水卫生标准(GB5749-2006).由于地质条件和人类生产活动的影响,同一重金属元素在不同的水期沿程变化趋势不同;不同的重金属在相同的水期分布不同.通过多元统计分析发现,巩乃斯河水体中所测的7种重金属元素的来源可由2个主成分来反映,它们的贡献率分别为56.939%和26.166%.其中Pb,Cu和Mn主要受第一主成分控制,即矿物岩石的自然风化、侵蚀过程对河流重金属来源的影响;Cd主要受第二主成分控制,即人类工业活动对河流中重金属含量的影响;Zn则是受第一主成分和第二主成分共同支配.     

雅砻江流域生长季植被时空变化特征及对气象因子的响应分析

在全球气候变化背景下,开展植被变化对气象因子的响应研究对流域生态环境保护和水土资源合理利用具有重要的现实意义.以雅砻江流域为研究区,基于1982—2015年GIMMS NDVI数据,首先采用多种数理统计方法揭示生长季NDVI的时空变化特征,基于滞后相关系数法分析NDVI对气象因子的时滞效应,在此基础上建立各像元NDVI...     

流溪河流域地下水水化学时空特征及源辨析

流溪河承担了广州市白云区供水的重任,流域内的地下水作为应急水源具有重要的战略意义和生态维持作用.为合理开发利用流溪河流域地下水,了解地下水的形成及其离子的迁移和转化规律,分别于2015年8月和12月共采集90个地下水水样,通过分析地下水化学特征、稳定同位素D和18O分布规律,并利用Gibbs分布图和相关性分析揭示旱季和雨季的地下水化学时空分布特征、地下水及离子来源.结果表明,研究区地下水主要受降水补给.空间上,上游区受人类活动影响比中下游区小,从上游到下游区,水化学类型总体从Ca-HCO_3型和Ca-Na-HCO_3型向Ca-Na-HCO_3-Cl型、Ca-Na-Cl-HCO_3型和Na-Ca-Cl-HCO_3型转变,地层的岩性对于地下水类型影响较大;时间上,水化学特征季节性差异不显著.流域内主离子的来源主要为岩石风化,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+与HCO_3~-的来源以碳酸盐岩和硅酸盐岩风化为主,其中,碳酸盐岩的风化占主导地位;NO_3~-和Cl~-主要来自人类生活污染的输入,NH_4~+与TP主要来源于面源污染.     

洞庭湖区地表温度反演及其时空变化特征

洞庭湖是我国第二大的淡水湖,对区域气候的调节起着极其关键的作用,然而受全球变暖及其他因素的影响,洞庭湖区范围内对气候变化的响应并不一致。为了更好地认识洞庭湖区的地表温度变化及其对全球变暖的响应情况,同时为准确的判断该区温度未来的变化趋势奠定基础,利用1995年、2004年和2013年12景冬季Landsat TM/ETM＋遥感影像的热红外波段数据反演了洞庭湖区地表温度,并对反演的地表温度值进行标准化处理,采用标准差分类法得到地表温度等级图。通过三时相温度等级图的面积统计与直观对比,分析了洞庭湖区在三峡蓄水前后的温度时空变化特征;并结合归一化植被指数（NDVI）、降雨资料、DEM、坡度等数据对洞庭湖区的温度变化影响因素进行了统计分析。结果表明,（1）洞庭湖区各温度等级面积成正态分布,主要以中温区、较高温区和较低温区为主。从空间分布上来看,低温区主要分布在水体,而高温区则没有明显的分布特征。（2）受雨雪天气影响,2004年的高温范围减少,减少情况为西洞庭湖区〉南洞庭湖区〉东洞庭湖区,面积变化比例分别是5.38%、2.12%、0.71%,表明冷气流对西洞庭湖区的温度变化影响最强,而东洞庭湖区最弱。（3）2013年高温范围增加,且变化强度呈现出西洞庭湖区〈南洞庭湖区〈东洞庭湖区的空间特征,面积变化比例分别是2.21%、2.38%、2.68%,表明在三峡水库蓄水之后,东洞庭湖区的地表温度受到较大影响。（4）植被的覆盖情况与温度相关性不明显,而坡度、海拔与温度呈正相关关系,这表明坡度可以有效的减少冷气流对温度的影响,地势较高地区与阳坡出现高温情况则表明地表温度受太阳辐射影响较大。     

上海市宝山区大气降尘污染时空变化特征

为了探讨上海市宝山区大气尘降污染的时空变化特征,对上海市宝山区冬、春、秋季3个时段的大气降尘采样和分析,利用单因子指数法和空气污染指数法对宝山区降尘污染进行评价.结果表明,宝山区降尘通量为3.4-52.5 g·m~(-2)·month~(-1),各个季节的降尘总量上,春季高于冬季,秋季最低;从区域受污染范围大小看,春季>冬季>秋季,其中春季48.7%的区域受到污染;冬季最高降尘污染等级是三个季节中最高的,达到重污染水平;工业区的降尘通量和降尘污染等级都显著高于其他功能区,是宝山最主要的降尘污染源.     

太湖湖区敏感水域水质时空变化特征

于2010年1-10月在太湖主要湖口区与饮用水源地共10个湖区采集80个水样,分析水体NH3-N、TN、TP和CODMn含量的时空变化特征,并进行水质评价.结果表明,随时间变化,敏感水域NH3-N浓度较为稳定,TN浓度表现为4月较高,TP浓度表现为7月最高,CODMn浓度在1和3月(2月未测)明显高于其余月份.太湖西北部敏感水域NH3-N、TN、TP和CODMn浓度明显高于其余敏感水域.水质评价结果显示,太湖湖区部分敏感水域出现NH3-N、TN、TP和CODMn超标现象,其中TN和TP超标较为严重,超标率分别为91.7％和82.5％.各样点中以大浦港入湖口湖区污染最为严重,NH3-N、TN、TP和CODMn单项污染指数平均值分别为2.20、14.73、6.85和1.33.     

西南地区页岩气开采区生态系统时空变化特征研究

页岩气的勘探开发将极大地缓解我国天然气需求压力,优化调整我国的能源格局,保障国家安全.然而页岩气开发会对生态环境产生影响.通过研究2000、2010和2020年我国页岩气重点建产区中长宁、威远和涪陵3个片区生态系统格局及水淹频度时空变化特征,对重点建产区内开采前、开采初期及规模开采后生态环境变化的整体性和差异性进行研究...     

基于修正遗传算法的夏玉米作物系数及蒸散发估算

农田蒸散量是作物蒸腾量和土壤蒸发量的总和,准确估算农田蒸散量对制定合理的灌溉计划至关重要,进而对农作物的增产保收具有重要的意义.研究作物系数及蒸散量估算模型已成为一个热点科学问题.淮河流域是中国主要的农业生产基地,而夏玉米是淮河流域最主要的粮食作物之一.为研究夏玉米全生育期蒸散估算模型,反映夏玉米逐日作物系数及蒸散量的...     

山西省近50年日照时数时空变化特征研究

根据山西省62个地面气象站50a（1959—2008）的月日照时数系列数据,对全省13照时数的时空变化特征进行了较系统分析。结果表明,（1）近50a山西省年平均日照时数呈显著减少趋势（-65．40h-（10a^-1）,且最近26a减少更为明显。（2）春夏秋冬4季日照时数均呈减少趋势,其中夏秋冬3季日照时数显著减少,尤以夏季和冬季减少最为突出（分别为-28．06h·（10a）^-1和-23．45h·（10a）^-1）;（3）除4月日照时数略有增加之外,其余11个月的日照时数均呈减少趋势,其中7个月（即1月、6月、7月、8月、9月、10月和12月）日照时数呈显著减少趋势,且以6月减少最为突出（-14．40h·（10a）^-1）。（4）在全省17个综合治理规划地区中,16个地区的日照时数呈显著减少趋势,主要以忻定盆地、太原盆地、临汾盆地和运城盆地（即第6、第7和第8地区）减少最为明显。     

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...     

雷州半岛地表水体非点源污染物时空变化特征研究

以雷州半岛为研究区，利用2000-2003年问南渡河与九洲江，以及赤坎水库与鹤地水库的4年常规监测数据，结合实地调查，利用数理统计分析，对雷州半岛地表水体非点源污染物及其时空变化规律进行了初步研究。研究发现，河流与水库的水质均是以氮污染为主，水体有富营养化现象发生，同时，两河流在雨季都不同程度受到了非点源污染的影响，而只有赤坎水库明显受到了非点源污染的影响。究其原因，主要是由于土地利用方式的不同在一定程度上决定了雷州半岛地表水体非点源污染物质量浓度的时空变化特征。因此，只有合理调整流域和库区的土地利用方式、加强区域的水土流失治理工作，才能有效降低非点源污染所带来的地表水体环境污染问题。     

草海湿地区域景观生态脆弱性时空变化特征

生态脆弱性作为生态学研究的热点和重要方向,对区域环境保护、土地利用规划及可持续发展具有重要指导意义。利用3S技术,基于景观生态学理论和方法构建景观脆弱度指数,从整体上对贵州草海湿地区域的景观类型及景观脆弱度变化特征进行分析。以研究区53个行政村作为评价单元,从较小尺度和可控单元出发,研究草海区域景观生态脆弱性变化及其时空分异特征。结果表明:(1)1995—2015年间草海湿地区域林地、草地面积减少较多,建设用地和水域面积持续增加;研究区景观脆弱度指数范围逐渐变大,但各景观类型脆弱度指数排序不变,由大到小依次为草地、林地、耕地、建设用地和水域。(2)1995—2015年间处于重度脆弱区、中度脆弱区的行政村主要集中在研究区四周,且数量有所减少;处于一般脆弱区和潜在脆弱区的行政村集中在研究区中部区域,数量有所增加。(3)各行政村的景观生态脆弱性水平呈现显著自相关,但景观生态脆弱性接近的行政村在空间上表现出的聚集性有所降低。(4)研究区行政村的景观生态脆弱性空间分布由低-低聚集类型转为高-高聚集类型,大部分行政村的空间自相关属于"不显著"类型,并没有出现低-高聚集区。