总量控制约束下区域用水结构调控策略及动态模拟

在既定水资源供给下,通过调控区域用水结构,提高用水效率与效益,使经济社会发展与用水总量限制的水资源约束相适应,是目前区域经济社会发展面临与亟待解答的关键科学问题。选择若干指标定量描述用水系统与社会经济系统耦合关系的基础上,以国民经济部门划分和用水主体划分相结合的方式,细化第一、二、三产业、生活和生态用水指标,建立了江苏省用水结构与产业结构、用水需求与经济社会发展指标互动反馈的模拟调控的系统动力学模型。在对当前发展模式下的江苏省用水总量发展趋势模拟预测分析基础上,选择对系统影响显著的参数作为调控变量,设计了5种对比情景,动态模拟水资源供求变化和用水结构变化情况,提出了江苏省用水总量控制下用水结构调控方案和对策,为区域落实最严格水资源管理制度提供决策依据。     

长江沿岸中心城市土地扩张时空演化特征——以宁汉渝3市为例

基于国家新型城镇化与"T"字型发展战略理论内涵,选取长江沿岸上、中、下游中心城市重庆、武汉和南京为实证研究对象,以1980、1990、2000、2010年4期遥感影像资料为基础数据源,通过RS、GIS和景观生态结合分析,分别对其城市扩张强度、城市扩张类型和城市建设用地扩张弹性进行对比分析,并采用景观指数进行了进一步分析和验证,从而系统分析了近30 a来3个城市建设用地扩张的时空特征与内在机理。结果表明:(1)30 a来,南京、武汉和重庆3市城市扩张强度均呈明显上升趋势,总体呈现南京市>武汉市>重庆市,但2000年是一个分水岭,之后重庆市城市扩张增速赶超武汉市,南京市反而增速最低;(2)对城市扩张类型分析表明,南京市始终以边缘式增长为主;武汉市在2000年之前以飞地式扩张主导,2000年之后呈现边缘式增长;重庆市以边缘式增长为主,但2000年之后飞地式增长迅速;(3)从城市建设用地扩张弹性分析表明,1980~2010年南京市土地扩张相比城市人口开始减缓,而武汉市和重庆市在2000年以后城市扩张速度远远超过城市人口增长速度;(4)景观指数验证分析结果显示,遥感分析、地理信息分析和景观生态分析的结合能够很好反映城市建设用地的扩张过程及演化特征。     

1985年以来江苏省土地利用变化对人类活动程度的响应

利用1985、1995、2005和2008年4期遥感影像解译获取的土地利用变化数据,从土地利用变化速度、转移方向和土地利用程度方面,借助GIS空间分析和图谱分析技术及Ucinet社会网络分析软件,全面定量分析江苏省1985年以来人类活动作用下土地利用时空变化规律。研究表明:(1)1985~1995、1995~2005、2005~2008年3个时段江苏省的土地利用综合动态分别为12.95%、17.17%、15.03%,反应了人类活动对江苏省土地利用变化的影响程度呈现出"缓慢影响—剧烈影响—影响减缓"的倒U型曲线规律;(2)1985年以来,耕地、建设用地和水域之间的空间转移是江苏省土地利用转移的关键,也是人类影响土地利用最主要的表现形式,3种地类的相互转移占所有土地转移流的80%以上,其中耕地转为建设用地所占比例最大,主要分布苏锡常及南京4市的市辖区,以及昆山、江阴等经济发达的县市及苏北的宿迁市、淮安市、徐州市;(3)1985年以来,追求净产出(利润)的增长是土地利用变化的内在动力,导致建设用地增加及耕地减少,使得全省土地利用程度整体水平不断升高;受可驱动的有效资本量控制,经济发达的苏南地区一直是人类活动影响土地利用最为剧烈的区域,而苏北地区随着经济实力的不断提升土地利用受人类活动影响的程度也在逐渐增强。     

基于知识与规则的土地利用信息分层提取研究——以南京市都市区为例

为了克服利用统一分类模型难以有效提高土地利用分类精度的问题,为土地利用/覆被定性、定量信息的提取提供一种高精度、高效率的提取方法,将分层信息提取法和基于知识规则的信息提取方法相结合,基于对南京市都市区的土地利用时空特点和研究区TM影像数据中各地类波谱信息的分析,结合了地类提取指数模型、DEM数据、城市建成区边界等,充分利用地学先验知识,设计了一套土地信息分层提取的流程,对土地利用信息进行了提取。利用该方法对2012年南京市都市区的土地利用/土地覆被信息提取的总体精度达到了88.67%,Kappa系数达到了0.85。实践证明,基于知识与规则的土地利用信息分层提取方法提取精度较高,适用性强,对其他地区的土地利用/覆被信息分类提取也有一定的借鉴意义。     

荒漠绿洲土壤抗生素抗性基因分布特征及驱动机制

荒漠绿洲农田生态系统是干旱区环境下人类活动显著的复合生态系统.土壤微生物抗生素抗性与人类健康和生态平衡关系密切.研究荒漠绿洲环境不同土地利用类型模式下土壤抗生素抗性基因的多样性、分布特征和影响因素,对于评估干旱区土壤环境健康风险,促进绿洲农业生态的发展具有重要意义.采用高通量测序和高通量定量PCR技术对荒漠绿洲土壤微生物的群落结构和抗生素抗性基因多样性开展了研究,旨在探究干旱区土壤抗性基因的分布特征及其驱动机制.结果表明,从沙漠边缘到绿洲,荒漠沙生植物土壤、棉花地土壤、玉米地土壤、芦苇地土壤和湖泊沉积物中抗生素抗性的种类和丰度显著增加,与土地利用变化关系密切,农田土壤是抗性基因的重要存储库;荒漠绿洲土壤微生物群落与抗生素抗性基因显著相关,硫杆菌属(Thiobacillus)、沙漠细菌属(Pontibacter)、诺卡氏菌属(Nocardioides)、耐盐微杆菌属(Salinimicrobium)、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)和链霉菌属(Streptomyces)等是各类抗性基因重要的潜在携带者;干旱区土壤中重(类)金属元素和可移动基因元件,与微生物群落共同塑造了抗生...     

气候变化和人类活动对我国典型草原区植被恢复的影响

草原区作为影响我国陆地生态系统碳水循环和生态安全的重点区域,对气候变化和人类活动极为敏感.然而,有关气候变化和人类活动对该区域植被恢复相对贡献的认识尚存分歧.以生态系统净初级生产力(NPP)为评价指标,通过对比MODIS观测的实际NPP和基于Thornthwaite Memorial模型估算的潜在NPP的趋势差异,量化了2000～2020年气候变化和人类活动对我国典型草原区(北方温性草原区和青藏高原高寒草原区)植被恢复的相对作用.结果表明,研究区内93%的草地植被呈恢复趋势,NPP平均增加速率达(以C计)2.12 g·(m²·a)^-1(P<0.01),其中,近一半植被恢复区受气候变化和人为活动共同控制,约36%和10%植被恢复区分别受气候变化和人类活动的独立控制;此外,不同草地类型气候变化主导植被恢复的面积占比差异大,主要表现为高寒草地明显高于温性草地,气候条件越干旱,气候主导面积占比越大.人类活动不是北方温性草原区和青藏高原高寒草原区植被恢复的主要原因,但在气候条件恶化地区,人类活动可降低甚至抵消气候变化对植被的负面影响.未来需加强长...     

土地利用对典型喀斯特河流溶解性有机质的直接和间接影响

土地利用可向河流直接输送陆源有机质直接影响河流溶解性有机质（DOM）丰度,也可通过增强河流营养负荷间接加强DOM的本地生产.研究基于紫外-可见光吸收光谱（UV-VIS）和三维荧光-平行因子分析（EEM-PARAFAC）技术研究雨季（7月）芙蓉江河流DOM组分特征和空间分布,并采用相关分析和偏最小二乘路径模型（PLS-PM）辨析和量化多尺度下土地利用对DOM的直接和间接影响.结果表明,土地利用对DOM的直接影响普遍强于间接影响.不同DOM组分对水体营养状况和土地利用的响应各异,溶解性有机碳（DOC）和有色溶解性有机质（CDOM）更易受水体营养状况影响,荧光溶解性有机质（FDOM）则对土地利用更为敏感.土地利用对DOC和CDOM的直接影响强度随空间尺度略有波动,但总影响强度无明显的空间尺度差异,对FDOM的直接影响强度在河段500 m缓冲区尺度最大,且随尺度增大而降低.旱地、城镇用地、其它建设用地、斑块密度（PD）、边缘密度（ED）和香农多样性指数（SHDI）为增加河流DOM丰度的典型土地利用指标,水田、灌木林、最大斑块指数（LPI）和聚合度指数（AI）为有效减少DOM丰度的典型土地利用指标.总氮（TN）、硝态氮（NO₃^--N）和溶解性总磷（DTP）与土地利用和DOM密切相关,即氮、磷元素在"土地利用-河流DOM"中有着重要的"中介"作用.FDOM可作为衡量近河段土地利用直接向河流输入陆源有机质强弱的指示参数.     

上海宝山快速城市化进程对河网演变影响分析

以我国快速城市化区域——上海宝山区为例,基于近20 a经济发展和河系水网变化相关数据,探讨区域河网水系的时空变化规律,不同功能区的河网变化分异特征及其驱动因子。分析结果表明:(1)宝山区的河网水系数量变化经历了基本稳定(1994-2003年)、快速消亡(2003-2006年)、缓慢回升(2006-2008年)3个阶段,这与其城市化发展进程有较好的对应关系;(2)不同功能区域河网数量和水环境质量变化具有分异性,其中水面率大小关系为Ⅲ区>Ⅰ区>Ⅱ区,有机污染综合指数和总磷为Ⅱ区7Ⅰ区7Ⅲ区;(3)不同功能区的河网水系数量和水环境质量对城市化响应具有明显差异,居住用地、工业用地和设施用地的增加是各功能区河网水系变化的主要驱动因素。在此基础上,对于区域防洪除涝问题提出建议,即在城市化进程中,不仅应重视河道数量,更应重视河道长宽度的保护,才能改善河网水质和水生态环境。     

土地利用结构与空间格局对鄱阳湖流域中小河流水质的影响

为揭示土地利用结构与空间格局对中小河流水质的影响机制,于2022年1月与2022年7月在鄱阳湖流域3条中小河流的25个采样点收集水样.采用Bioenv分析、Mantel检验与方差分解量化不同空间尺度的土地利用结构与空间格局对水质的影响,使用广义加性模型拟合水质与土地利用结构与空间格局的关系,广义线性模型构建分段回归模型,并基于逐步递归法计算阈值.结果表明：①土地利用结构与空间格局对河流水质的平均解释率在丰水期（59.72%）大于枯水期（48.95%）;子流域与河岸100 m是土地利用结构与空间格局影响中小河流水质的关键尺度,平均解释率分别为54.70%和64.88%;土地利用结构与空间格局的共同解释部分是驱动河流水质变化的重要因素,占总解释率的66.90%.②土地利用结构对中小河流水质的影响具有显著的阈值效应,当子流域尺度下建设用地占比低于2%、耕地占比低于8%和林地占比高于82%,河岸缓冲区尺度下建设用地占比低于12%、耕地占比低于41%和林地占比高于49%时,均能明显改善水质.③空间格局对中小河流水质的影响也具有阈值效应但弱于土地利用结构,当子流域尺度下斑块形状值大于28.77和斑块多样性大于0.69,河岸缓冲区尺度下斑块形状值大于2.99和斑块多样性大于1.02时,均能改善水质.以上结果表明,加强对子流域与河岸100 m尺度的土地利用的管理,合理规划土地利用结构与空间格局能够有效地防止水质恶化.     

中国八大经济区GPP变化及影响因子协同机制

以中国和八大综合经济区为研究区,全面分析人文因子、土地利用类型、气候因子和地形因子对植被总初级生产力(GPP)空间分异的影响差异.利用MODIS GPP数据、气象数据、土地利用类型、DEM数据、夜间灯光和人口密度数据等,基于Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和地理探测器模型,在全国和经济区尺度上分析2000～2020年植被GPP时空变化特征,探测植被空间分异的影响因子及影响因子间的协同机制.结果表明,2000～2020年中国及八大经济区植被GPP整体呈波动上升趋势,呈上升趋势的区域占总面积的84.46%,其中,呈极显著上升区域占19.86%,主要分布在黄河中游综合经济区中部和大西北综合经济区东部.影响因子探测结果表明,湿度、日照时数、降水和土地利用类型是中国植被GPP空间分异的主要影响因子,其中,湿度的影响力最高,q值为0.64.经济区尺度上,湿度、日照时数、降水是影响东北、黄河中游、大西南和大西北综合经济区植被GPP空间分异的主导因子,而人文因子对东部和南部沿海综合经济区植被空间分异的影响较大.交互作用探测结果表明,中国植被GPP空间分异主要...