基于GIS的陕西省耕地与人口空间变化分析

在地理信息系统(GIS)技术的支持下,根据陕西省各市、县的统计资料,分析了陕西省从上世纪50年代以来耕地和人口的相对变化率空间分布,并利用区域重心的概念及模型,计算出1953年至2005年主要年份的耕地重心及人口重心坐标,得到两者动态演变轨迹,对其变化趋势进行对比分析。结果显示,陕西省耕地和人口各自空间变化区域差异显著,但变化分布格局大致相同,陕南地区相对变化较小,陕北地区和关中地区中部部分区域相对变化较大。52年来耕地分布重心向东北方向移动11.67 km,人口分布重心向东北方向移动17.35 km,两者整体走势相似,两重心之间的距离推近了6.29 km。耕地面积与人口总数之间相关度不大,但耕地分布与人口分布呈高度正相关,人口重心的移动是导致耕地重心移动的主要原因之一。     

晋西黄土丘陵区植被生态需水研究

以水量平衡关系为理论基础,采用1961-2007年晋西黄土丘陵地区14个气象站的气象资料,在GIS技术支持下估算该地区的植被需水量,分析植被需水量的时空变化以及缺水量。研究结果表明:晋西黄土丘陵地区现有植被适宜需水量为40.759×108m3,最小生态需水量为24.784×108m3,从北到南呈递增趋势;适宜和最小亏缺水量分别为5.581×108m3和0.414×108m3,区域分布是中部最多,南部次之,北部最少;植被生态需水和缺水表现出不同的年变化和月变化趋势和空间分异规律。生态需水量与亏缺水量的计算结果为改善晋西黄土丘陵区生态环境,合理利用水资源和植被资源,提高生态、经济与社会效益提供参考依据。     

陕西省农业生态经济系统综合评估及空间聚集特征分析

基于陕西省农业生态经济统计数据,构建农业生态经济综合评估指标体系,采用熵权法确定权重系数,对陕西省各县(区)进行农业生态经济系统综合评估,在此基础上基于地理事物空间分布的自相关理论,进一步探索其在空间分布上的聚集特征。研究结果表明,近十年全省变化波动较大。2007年陕西省农业生态经济水平的空间差异呈现出由以西安市为中心的关中地区向陕北、陕南递减的态势。各县(区)的农业生态经济系统及其子系统间的相互关系也具较大差异,关中地区各县(区)各系统间协调得最好,陕北地区最差。2007年陕西省各县(区)的农业生态经济水平主要趋向于低低集聚,而表现为高高集聚的县(区)主要集中于西安市各县(区)及其临近区域,陕北和陕南地区的空间集聚主要表现为低低集聚。另外,关中地区边缘个别市、县表现为非集聚现象,且分布于高高集聚地区的外缘,其非集聚地区地理分布较为集中。     

渭干河—库车河三角洲绿洲植物气候生产力变化特征分析

收集位于渭干河-库车河三角洲绿洲区的库车气象站和沙雅气象站1961～2000年的气温和降水实测资料,应用Thamthwaite Memorial模型计算渭于河一库车河三角洲绿洲区近40 a来自然植被净第一性气候生产力,并以回归分析和趋势线分析方法分析了其年际变化特征.结果表明:①近40 a来渭干河-库车河三角洲绿洲区自然植被净第一性气候生产力呈现出明显的增长趋势,其变化倾向率为28.21 g/(m2·10a),在40 a中增加约为112.84 g/m2,近40 a来研究区自然植被净第一性气候生产力的变化趋势为自北向南显著增加.②由于研究区水热条件的不同,自然植被净第一性气候生产力有明显的区域差异,整个研究区近40 a的自然植被净第一性气候生产力平均值为123.35 g/(m2·a),北部库车县137.10 g/(m2·a),南部沙雅县110.16 g/(m2·a),即自然植被净第一性气候生产力的空间分布是北高南低.③研究区自然植被净第一性气候生产力与年降水量的相关性优于自然植被净第一性气候生产力与年均气温之闻的相关性,因为渭干河-库车河三角洲绿洲是个干旱区绿洲,气候干燥,水资源短缺,降水是自然植被净第一性气候生产力的主要限制因子.     

新疆生态脆弱性时空演变及驱动力分析

生态脆弱性评价是了解区域生态状况的重要途径,科学评估生态脆弱性等级及变化对区域生态保护与建设,实现区域可持续发展具有重要意义。研究利用SRP模型构建新疆生态脆弱性评价指标体系,结合空间主成分分析方法构建生态脆弱性指数评价模型,分析新疆生态脆弱性时空演变特征。结果表明:(1)2000—2018年,新疆生态敏感性整体为中度敏感,呈现东南高西北低,主要受景观破碎度和土壤侵蚀程度影响;生态恢复力受植被覆盖度影响较大,整体呈西北高、东南低,变化幅度小,恢复力较弱;生态压力大致呈南、北部的山区和中部绿洲区、山区高、东南低,主要影响因子是人均GDP、农业依赖度和人口密度。(2)2000—2018年新疆生态脆弱性整体处于中度脆弱到重度脆弱。南、北部植被覆盖度低的地区生态脆弱等级较高,中部高海拔林草丰富地区生态脆弱性等级相对较低;2000—2018年新疆生态脆弱性综合指数呈现先增长后降低趋势。(3)生态脆弱性主要驱动力方面,人为活动因子的农业依赖度、人口密度、土地垦殖率,自然环境因子的生境质量指数、景观破碎度、景观恢复力指数和年均降水量7个指标是新疆2000—2018年生态脆弱性变化的主要单因子;生境质量指数、景观恢复力指数、景观破碎度指数、植被覆盖率的变化与区域人类活动的相互作用是促使新疆生态脆弱性的主要驱动力。     

基于生态足迹模型的陕西省生态承载力定量评估

近年来国内外影响较大的生态足迹分析模型,通过对区域人口对自然利用程度的测度,确定区域的发展是否处于生态承载力范围之内。利用生态足迹理论,选择1999、2001及2003年为代表年份,对陕西省人均生态足迹和人均生态承载力进行实证计算和分析,揭示陕西省可持续发展制约因子;分析不同生物生产性土地类型足迹的变化对陕西省生态环境的影响效应,为区域环境生态和社会经济的协调发展提供参考。     

黄河流域水资源与区域发展时空耦合研究

基于城市、土地、人口和产业视角，构建黄河流域水资源与区域发展的评价体系，通过耦合协调度模型分析水资源与区域发展的相互关系，借助双变量空间自相关分析水资源与区域发展的时空相关性，引入时空地理加权回归模型探究区域发展对水资源的影响。研究表明：2010-2020年黄河流域水资源与区域发展的相互作用程度不断增强，空间上耦合协调关系呈“东部优于西部、南部优于北部”的格局。黄河流域局部地区水资源与周边地区的城市发展、人口规模和产业结构的空间集聚效应减弱；水资源与土地规模的空间集聚效应增强。黄河流域城市、土地、人口和产业发展对水资源的影响存在空间异质性，人—水矛盾是黄河流域高质量发展的主要障碍。     

基于GIMMS NDVI的中亚干旱区植被覆盖时空变化

选用1982—2013年GIMMS NDVI数据,运用变异系数法、Theil-Sen median趋势分析耦合Mann-Kendall检验以及Hurst指数法,研究了中亚干旱区植被覆盖的空间格局、不同维度的空间变异性、时间变化特征和未来趋势预测。同时,结合CRU降水、气温资料和MODIS土地覆盖数据,对植被覆盖时空格局及其变化的驱动因素进行分析。结果表明:1 1982—2013年中亚干旱区植被覆盖有较强的空间异质性,有植被覆盖的区域占总面积的85.32%,无植被覆盖的区域占14.68%。受降水量控制,植被覆盖呈山区高平原低、西部高东部低、北部高南部低的特点;受河流和人工灌溉的影响,绿洲区的植被覆盖高于荒漠区。2近32 a全区植被覆盖的波动变化较明显,各变异程度的面积比例:中等波动变化相对较高的波动变化高波动变化相对较低的波动变化低波动变化。受降水变率和人工种植的影响,植被覆盖的高波动变化主要在荒漠区和诸流域绿洲区;低波动变化主要在植被生长良好的区域。3 32 a间全区NDVI呈增长趋势,NDVI距平的变化率为0.01·(10a)~(-1)。基于像元尺度的分析也表明,全区植被覆盖变化趋势以增加为主,各类变化趋势的面积比例:轻微增加显著增加轻微减小显著减小无法确定。植被改善是区域气候增湿增暖和绿洲土地覆盖变迁所致。4全区NDVI的Hurst指数均值为0.63,Hurst指数大于0.5的范围所占比例为75.17%,即未来全区植被覆盖的变化趋势以持续性增加为主,其中25.23%的区域未来变化趋势无法确定。     

基于主成分分析的巴州耕地变化趋势与驱动力

土地利用与覆盖变化是全球变化研究的重要组成部分,干旱区土地利用与覆盖变化的机制与其驱动力又是干旱地区相关问题研究的核心。巴州地区作为新疆的农业大区,随着人口规模的扩张对耕地的需求不断增加,因此研究其耕地的变化具有重要的现实意义。利用1978-2009年的统计数据,分析了30年间巴州耕地变化的总体趋势、运用定性、定量相结合的方法对耕地数量变化的驱动力进行分析,最终建立耕地变化多元回归模型。结果表明:30年之间巴州地区耕地呈持续增长趋势,耕地变化除具有以全区总体变化为代表的普遍特征外,还有明显的区域差异;耕地变化主要与经济因素有关,并与总人口、粮食总产、机械总动力等人口和农业生产因素显著相关。     

宁夏近25年植被指数变化及其与气候的关系

宁夏地处半干旱区向干旱区的过渡带,大部分地区植被生长长期处于缺水状态。利用1982-2006年长时间序列的GIMMS-NDVI数据和气候资料,分析探讨了宁夏植被指数的变化及其与气候因子的关系。结果表明：1）宁夏全区总体植被指数不高,但是植被状况整体略有好转。北部与全区的变化趋势基本相似,中部有变差的趋势,而南部地区表现...     

陕南秦巴山区人口承载力研究

位于陕西南部的陕南秦巴山区,随着经济、社会的发展,以及人口的增多,人口与资源、环境问题日益加剧,生态环境恶化,已严重影响和阻碍了陕南秦巴山区经济建设的持续发展。本文分析了陕南秦巴山区的人口承载力,以及以陕西省和全国为参照区,分析了陕南秦巴山区的相对人口承载力,均表明陕南秦巴山区人口处于超载状态,说明持续增长的人口、发展迟滞的经济状况和有限的资源环境容量成为制约陕南秦巴山区经济社会可持续发展的重要因素。     

GIS支持下的陕西省粮食生产时空变异研究

综合应用变异系数、重心迁移模型、比较优势模型以及统计学和GIS分析方法,探讨了1980-2009年陕西省粮食生产时空格局演进过程。结果表明:陕西省粮食生产总体变化显著,粮食产量呈波动增长趋势,但粮食种植面积不断减少将危及区域粮食安全;根据粮食产量高低和生产稳定性特征,将陕西省分为高产低变型(宝鸡、咸阳、渭南、汉中)、低产低变型(安康、商洛)、高产高变型(西安)、低产高变型(榆林、延安、铜川)四个粮食类型区;各地区人均粮食产量差异较大,铜川、西安和商洛粮食紧缺,宝鸡、咸阳、渭南和榆林粮有盈余,延安、汉中和安康粮食基本自给;粮食生产总体分布不均衡,南北差异较大,重心移动的阶段性明显,总体呈"北上东进"的移动趋势;各类粮食作物具有比较优势的区域分布具有一定规律,小麦、玉米和大豆、稻谷生产具有优势的地区分别在关中、陕北、陕南。研究结果以期为粮食安全背景下的区域粮食生产宏观布局与优化以及农业的结构调整提供较为科学的决策依据。     

陕北长城沿线地区土地利用驱动力分析

本文以陕北长城沿线风沙过渡区为研究范围,分析了土地利用变化现状、特点以及对其驱动力作了定量分析,结果表明:耕地、水域和未利用土地呈减少趋势,其它土地都有所增加,其中园地和交通用地的增长幅度最大。本区未利用土地所占面积较大,其中以沙地为主,土地沙化现象存在,并且有向东南呈条带状推进的趋势。退耕还林还草政策的实施,大量耕地转为林地和牧草地,同时,由于经济利益的驱动,耕地转变为园地,在近10年有12518.98hm2耕地转换为园地;建设用地占去一定的耕地、林地和牧草地;各类土地利用类型都有不同程度的沙化现象,尤其是牧草地沙化最为明显。国家对该地区的政策是耕地变化的主要驱动力,同时人口因素也是一个重要的驱动因素;未利用土地的变化是在自然环境背景下,深受经济和政策因素的影响,在自然因素中,风对未利用土地的影响是一个客观条件,但在尊重客观规律的前提下,通过政策宣传和经济鼓励等措施,以植树造林、退耕还林还牧为措施,加大地表覆盖度减少扬尘、风沙等危害,最终达到改善生态环境,实现区域可持续发展的目标。     

陕北地区水资源安全及需求预测分析

在社会经济系统中,水资源是基本生活和生产资料,正日益成为地区社会经济进一步发展的限制因子。陕北地区是我国黄土高原的主体部分,水资源短缺是其面临的主要问题。本文通过计算陕北地区水贫困指数(WPI)、水资源压力指数(WSI),对该区的水资源安全状况作出初步分析;预测了陕北地区在2010、2020年的生活、生产和生态环境需水量,结合2010、2020年陕北地区水资源可利用量,得到预测年内地区水资源承载力供需平衡指数(IWSD),其值分别为-0.13、-0.16,说明陕北地区在现状水资源开发利用条件下,2010、2020年水资源对应的社会经济系统是不可承载的,应提高水资源开发利用程度和效率,增加可利用水资源量,保证水资源足以支撑地区社会经济系统。     

陕西省20 a相对资源承载力时空动态分析

运用并改进相对资源承载力的研究思路和计算方法,计算分析：①以全国为参照区,陕西省20a的相对资源承载力及其演化过程;②以东、西部地区为参照区,陕西省2002年相对资源承载力;③以全省为参照区,陕北地区、关中地区、陕南地区2002年相对资源承载力及其区域问差异。结果表明：①陕西省自然资源承载力对综合资源承载力的贡献远远大于经济资源承载力的贡献,综合资源承载力的增长整体上低于全省人口的增长;②以东、西部地区作为参照区,陕西省综合资源承载力处于超载状态,但原因并不相同;③以全省作为参照区,陕北、关中和陕南地区的资源承载力差异十分显著。     

陕西省耕地变化驱动力区域差异分析

根据陕西省以及11地市(区)1997-2006年耕地变化和社会经济数据,采用主成分分析法探讨陕西省各地市(区)耕地面积变化的驱动力及其差异。结果表明:陕西省省域耕地面积变化第一驱动力为社会经济因素,第二驱动力为退耕还林政策;根据驱动因子内容划分,咸阳、宝鸡、渭南、榆林、商洛属于产业拉动型,铜川和延安属于投资推动型;西安、汉中和安康属于社会经济综合驱动型;10个地级市均受到退耕还林政策的驱动,杨凌示范区则由于特定的发展时期受到固定资产投资的驱动影响。陕西省11地市(区)耕地变化的第一驱动力存在区域上的差异,第二驱动力差异较小。     

1983～2004年陕西粮食产量与主要投入要素的灰色关联分析

采用灰色关联分析法,对陕西省1983～2004年粮食年产量与粮食播种面积、农机总动力、化肥施用量、有效灌溉面积、成灾面积、农业劳动力数量等6项投入要素的关联情况进行了相关分析,以了解近22年产投结构变化情况及影响粮食产量的主要限制和推动因素.结果表明:农业劳动力数、有效灌溉面积、粮食播种面积始终是影响陕西粮食产量前三位的投入要素,化肥施用量、农机总动力、成灾面积三种投入要素对粮食产量的影响经历了由弱到强的变化.稳定耕地面积,增加有效灌溉面积,提高农村劳动力生产率,优化资源配置,是增加陕西粮食产量的主要途径.     

Spatial-temporal characteristics of drought detected from meteorological data with high resolution in Shaanxi Province,China

The spatial pattern of meteorological factors cannot be accurately simulated by using observations from meteorological stations (OMS) that are distributed sparsely in complex terrain. It is expected that the spatial-temporal characteristics of drought in regions with complex terrain can be better represented by meteorological data with the high spatial-temporal resolution and accuracy. In this study, Standard Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) calculated with meteorological factors extracted from ITPCAS (China Meteorological Forcing Dataset produced by the Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences) was applied to identify the spatial-temporal characteristics of drought in Shaanxi Province of China, during the period of 1979-2016. Drought areas detected by SPEI calculated with data from ITPCAS (SPEI-ITPCAS) on the seasonal scale were validated by historical drought records from the Chinese Meteorological Disaster Canon-Shaanxi, and compared with drought areas detected by SPEI calculated with data from OMS (SPEI-OMS). Drought intensity, trend and temporal ranges for mutations of SPEI-ITPCAS were analyzed by using the cumulative drought intensity (CDI) index and the Mann-Kendall test. The results indicated that drought areas detected from SPEI-ITPCAS were closer to the historical drought records than those detected from SPEI-OMS. Severe and exceptional drought events with SPEI-ITPCAS lower than -1.0 occurred most frequently in summer, followed by spring. There was a general drying trend in spring and summer in Shaanxi Province and a significant wetting trend in autumn and winter in northern Shaanxi Province. On seasonal and annual scales, the regional and temporal ranges for mutations of SPEI-ITPCAS were different and most mutations occurred before the year 1990 in most regions of Shaanxi Province. The results reflect the response of different regions of Shaanxi Province to climate change, which will help to manage regional water resources.     

陕西省景观生态脆弱性时空演变及其影响因素

以陕西省为研究区,基于景观格局和景观功能2个方面构建景观生态脆弱性模型,分析省域及内部自然单元分区2个层面景观生态脆弱性时空演变,并运用地理探测器方法探究景观生态脆弱性多尺度驱动机制。结果表明:①2000-2015年陕西省景观格局脆弱性指数分别是0.477 3和0.409 7,降低了6.76%,在空间上高值区分布于北部及中部,低值区分布于中部两侧;景观功能脆弱性指数分别是0.492 6和0.417 4,降低了7.52%,高值区集中于北部和中部,低值区呈零星分布的空间布局。②研究期间陕西省景观生态脆弱性指数分别为0.427 5和0.369 7,减少了5.78%,呈现出南北方向高低交错的空间布局,且内部分区之间有明显分区过渡表现。其中,黄土高原区脆弱性降低8.55%;关中盆地区脆弱性降低3.81%;秦巴山地区脆弱性降低1.20%。③全省及内部分区生态脆弱性的影响因素因地理尺度的差异而不同,自然环境因素对脆弱性变化起重要作用,而社会经济因素呈不断增强态势。本文提出的景观生态脆弱性评价方法可为生态脆弱性评估提供方法参考。     

基于Theil指数的陕西入境旅游经济区域时空差异研究

运用Theil系数,从时间和空间的视角对陕西省入境旅游经济差异进行研究。结果表明:陕西省入境旅游经济区域差异呈波动上升趋势。2001～2007年,区域差异较大,且平稳上升;2008～2010年,区域差异较小,且增速减缓。入境旅游经济空间分布的不平衡性体现在西安市与其他地市、关中与陕北陕南地区之间两个层面上。这与关中城市发展较早,具有资源、交通、经济发展优势密切相关。2008年后,由于政策的支持和交通的改善等原因,陕北和陕南入境旅游发展增速,使得区域差异减小。