基于改进粒子群算法和元胞自动机的城市扩张模拟——以南京为例

为合理利用多智能体算法解决城市扩张动态模拟问题,基于地理学理论和社会学规律对粒子群算法进行有针对性的改进,提出分段式粒子群算法(SPSO),并结合元胞自动机模拟复杂时空过程的能力,构建出适用于城市扩张模拟的地理元胞自动机SPSO-CA。在SPSO-CA中我们利用多时像的土地利用数据、交通路网数据和地形数据,挖掘出1995~2000年南京城市扩张的土地转换规则。再由此规则实现1995~2008年的南京市城市扩张过程的动态模拟。最后对比SPSO-CA、PSOCA及NULL模型结果得:SPSO-CA总精度86.3%,Kappa系数为0.792,Moran’s I为0.078,PSO-CA总精度83.6%,Kappa系数为0.755,Moran’s I为0.054,NULL模型总精度81.9%,Kappa系数为0.741,真实的Moran’s I为0.072。这表明无论是总精度还是空间一致性,SPSO-CA都优于PSO-CA和NULL模型,即用SPSO-CA模拟城市扩张是可行的。     

三峡消落带沉积物-大气界面汞交换通量及其影响因素

应用动力通量箱(Dynamic Flux Chamber,DFC)与高时间分辨率的RA-915+自动汞分析仪联用技术,在消落带沉积物出露期,野外现场监测沉积物-大气界面汞交换通量,同时对其影响因素进行了分析。结果表明:三峡库区消落带沉积物-大气界面汞交换通量范围为-6.80±12.35~28.17±36.17 ng/(m2·h)晴天库区消落带沉积物-大气界面汞交换通量表现出相同的变化趋势,即从早晨开始沉积物-大气界面汞的交换通量逐渐增加,到正午左右达到峰值,之后交换通量逐渐减小,但阴天这一趋势不明显。暖季白天沉积物-大气界面汞交换通量都以释放为主,冷季白天则以沉降为主。暖季晴天,沉积物-大气汞交换通量与气温、沉积物温度、光照强度呈显著正相关关系,与相对湿度呈显著负相关关系。无论晴天还是阴天,大气汞浓度都与沉积物-大气汞交换通量呈负相关关系。白天,光照强度和大气汞浓度是影响消落带沉积物/大气界面汞交换通量的主要因素,而在夜间,沉积物温度和大气汞浓度是其主要影响因素。     

城镇化对工业能源消费的门槛效应研究——以长江经济带省份为例

高效能源利用是推动工业发展,进而促使城镇格局演化的重要催化剂,同时城镇化的高速发展对工业能源的消费结构和利用效率提出了进一步的要求,这必将影响到低碳城市建设和环境保护等生态责任目标的实现。选取2003—2012年长江经济带11个省份(直辖市)的相关数据,运用门槛模型对城镇化率、城镇居民人均总收入、能源工业投资、工业总产值、城市人口密度、产业结构等影响工业能源消费的因素进行分析,重点研究城镇化率和工业能源消费的非线性关系和相应的地区差异。结果表明:(1)长江经济带城镇化发展存在着明显的地区差异,上海、浙江等东部地区城镇化发展速度和水平明显优于云南、贵州等中西部地区。云南和贵州2012年的城镇化率远远低于2003年上海、浙江的城镇化率,显示出长江上游和下游之间存在着巨大的发展水平差距。(2)城镇化对工业能源消费存在显著的门槛效应,以城镇化率为门槛变量,存在两个结构变化点,分别为36.9%和48.3%。(3)在第一个门槛点前,城镇化对工业能源消费起抑制作用,前期城镇化的发展导致资源和人口的集聚效应明显,资源的利用效率和配置效率得到提升,从而抑制工业能源消费。在越过第二个门槛点后,城镇化对工业能源消费起正向作用,此时工业的发展和生活消费水准的提升对能源消费提出了更多的要求。最后为促进长江经济带城镇化和工业低碳化的协调发展,提出以下建议:加快长江经济带沿线各省份联动发展,缩小城镇化发展差异;针对城镇化率和工业能源消费的非线性关系,采取相应的措施引导和控制工业能源消费的变化趋势;协调城镇化进程和地区工业能源消耗,促进城镇化的健康发展。     

地方政府土地出让策略互动行为的检验及其影响分析

本文以山东省设区市地方政府土地出让行为作为研究对象,通过构建空间面板模型,从价格和数量两个维度,全面检验了地方政府商服、住宅、工业用地出让的策略互动行为,并利用空间计量工具,分析了地方政府土地出让策略互动行为的影响。研究发现:(1)山东省内地方政府商服、住宅、工业用地出让价格以及工业用地出让量存在显著的策略互动,地方政府的商服、住宅、工业用地出让价格以及工业用地出让量,不仅会受城市自身情况的约束,还会受邻近地区地方政府土地出让行为的影响,外在表现为你涨我跌、你增我减的反向变动格局;(2)由于未考虑策略互动,传统计量经济学非空间面板模型对地方政府土地出让行为影响因素的估计普遍存在偏误。对于商服用地出让价格,第三产业比重、人口密度的影响分别被低估了33.33%、13.08%;对于住宅用地出让价格,人口城镇化率、人均可支配收入的影响分别被低估了20.00%、9.98%,人口密度的影响被高估了32.34%;对于工业用地出让价格,人均外商直接投资的影响被高估了3.68%;对于工业用地出让量,第二产业比重、地均工业产值的影响分别被高估了13.95%、31.36%;(3)地方政府土地出让行为的影响因素普遍存在明显的空间溢出效应。对于商服用地出让价格,具有空间溢出效应的影响因素为人口密度;对于住宅用地出让价格,具有空间溢出效应的影响因素为人口城镇化率、人口密度、人均可支配收入;对于工业用地出让价格,具有空间溢出效应的影响因素为人均外商直接投资、地均固定资产投资;对于工业用地出让量,具有空间溢出效应的影响因素为第二产业比重、地均固定资产投资。     

以水鸟保育为目标的水稻田构建技术及效果评估

海岸带自然湿地具有重要的水鸟保育价值。近年来,大规模的海岸带围垦造成了海岸带自然湿地的消失和质量退化,导致水鸟栖息地面积和质量的急剧下降,严重降低了水鸟的保育效果。海岸带自然湿地围垦后,部分转化为水鸟保育效果较差的工业模式水稻田。提升水稻田的水鸟保育效果,关键在于改善水稻田的构建技术。根据海岸带水稻田的种植管理模式和水鸟的生境选择特点,提出了一种以水鸟保育为目标的水稻田构建技术,以生态工程手段提升水稻田的水鸟保育效果。该技术的核心内容为在水稻田中构建水池单元,并设置生境小岛等功能组件,建立水稻田复合生态系统,实现多种种植和养殖。在满足水稻田生产管理需要的同时,为水鸟提供丰富的食物和适宜的多样性栖息场所。为验证该技术的水鸟保育效果,2013年夏季在崇明东滩依此技术构建了10 hm~2水稻试验田。2013年秋季至2014年春季,对比工业模式水稻田,各选取总面积10 hm~2的调查样方,开展一个完整年度的水鸟群落调查,每个季度调查5次,共计15次水鸟调查。水稻试验田共记录到水鸟34种,平均密度为41.87±6.62只/hm~2;工业模式水稻田共记录到水鸟12种,平均密度为2.08±0.45只/hm~2,水稻试验田的水鸟种类和密度均显著高于工业模式水稻田。结果表明,水稻田构建技术能够显著增加水稻田的水鸟种类和数量,提升水稻田的水鸟保育效果,从而弥补海岸带自然湿地缺失对水鸟造成的影响。水稻田构建技术可以为海岸带水稻田的水鸟保育工作提供了科学依据,同时为海岸带受损湿地的修复和水鸟栖息地的优化改造提供了参考案例。     

鄱阳湖克氏原螯虾的分布现状及其群体外部形态聚类分析

克氏原螯虾(Procambarus clarkii)作为外来入侵物种,对淡水水生生物的多样性已构成严重威胁为国内外学者所共识。有鉴于此,本项目通过对环鄱阳湖湖盆地域9县（市）计12个调查点进行样本采集,并对其多个形态学指标进行测量和数据聚类分析,以探讨克氏原螯虾在该地域的地理分布现状。研究结果表明,克氏原螯虾在鄱阳湖湖盆地域已占据一定的生态地位,并呈现全湖广泛分布及泛滥孳生趋势,已形成对其他水生生物多样性和生态系统稳定的潜在威胁;聚类分析结果显示,鄱阳湖克氏原螯虾群体外部形态上分为两个类群,即星子县、永修县、共青城市群体为一类,鄱阳县、新建县、余干县群体聚成一类,两类群似不存在地域上的交叉,但尚不能说明这两类群为完全不同的群体。同时,提出了防控克氏原螯虾的可行性建议     

恩施地区生态足迹和生态承载力评价

以恩施地区2010年统计数据为依据,对其2010年的生态足迹、生态承载力、生态盈余进行计算和分析,并将生态足迹、生态承载力、生态盈余和万元GDP生态足迹分别与恩施地区贫困村分布密度进行空间耦合。研究表明：（1）恩施地区人均生态盈余为0467 hm2,人均生态承载力为0947 1 hm2,人均生态足迹为048 hm2;（2）贫困村分布密度最高的来凤县、建始县人均生态盈余很少,而贫困村分布密度最低的利川市、咸丰县、宣恩县、鹤峰县,人均生态足迹最高和最低的县分别是咸丰县、宣恩县,鹤峰县的生态承载力最高,人均生态盈余最高的是宣恩县、鹤峰县,万元GDP生态足迹最高和最低的分别是利川市,巴东县;（3）通过生态足迹的研究,提出了恩施贫困地区需放大生态比较优势,〖JP2〗因地制宜,努力将生态盈余转化为直接的经济增长,使之能够有效的帮助贫困地区脱贫致富     

灌溉和降雨条件下生态沟渠氮、磷输出特征研究

为了研究长沙县金井河流域农业源头生态沟渠氮和磷的输出特征,对灌溉和降雨条件下及不同季节生态沟渠水体氮、磷的变化特征进行监测研究。研究结果表明：灌溉和降雨期间,生态沟渠中总氮的输出最大值为270 mg/L,其输出的主要形态为氨态氮和硝态氮,总磷的最大值达032 mg/L。灌溉后,生态沟渠氮、磷的输出均呈单调递减变化,在灌溉初期均最高。降雨后,总氮、总磷沿程变化趋势均呈递减变化;生态沟渠对水体总氮、总磷去除率分别达64%、70%;各断面氮、磷的输出随着时间的增加呈先增加后降低的趋势,其中总氮、氨态氮含量在雨后第3 d达到最高,总磷含量在雨后第2 d达到最高。在不同季节中水体氮、磷的变化以冬季总氮、氨态氮和磷浓度最高     

棉花耐涝相关种质资源遗传多样性分析

为了解棉花耐涝相关种质资源的遗传多样性,选用均匀分布于棉花全基因组的145对引物,从中筛选出44对SSR引物对48份涝相关种质资源进行遗传多样性分析。结果表明,44对SSR引物在48份材料中共检测出170个等位基因变异,平均每个位点有386个。其中耐涝材料的位点多态信息含量(PIC)、每个位点的有效等位基因数(Ne)、基因型多样性(H′)分别为0632、1710 4和0393 7,涝敏感材料的PIC、Ne、H′分别为0628、1721 6和0399 4。耐涝材料和涝敏感材料的Jaccard相似性系数分别在0462~0925和0398~0845之间,遗传相似性系数总体平均值接近,但耐涝材料的变化幅度更大。用类平均法(UPGMA)聚类将48份材料分成2个类群。其中,第Ⅰ类包含39个品种,第Ⅱ类包含9个品种。大多数材料之间的遗传相似性系数较高,表明陆地棉耐涝相关种质资源遗传基础狭窄。本结果可为棉花耐涝育种亲本选配和相关机理研究提供基础资料     

肖四海不同渔业发展阶段的水环境特征分析

2006～2008年,对长江中游的一个浅水湖泊--肖四海进行了水质和水生植被研究,并结合历史资料分析了肖四海1987～2008年不同渔业发展阶段的水环境特征。研究结果表明：1987～2008年期间,该湖营养状况经历了中营养→富营养→中营养→富营养→中营养的变化过程,沉水植被经历了消亡→恢复→旺盛→衰退的演替过程,这种变化主要受不同阶段的渔业方式的影响。草食性鱼类和河蟹的过量放养、化肥的大量使用以及饵料的大量投放等不合理的渔业方式导致了水生植被的消亡和水体的富营养化,而合理的渔业方式不会对水体环境产生消极影响,并据此提出了长江中下游湖泊渔业可持续发展的建议