基于空间计量分析安徽省冬小麦灾损风险的时空分布

安徽省是我国最重要的冬小麦生产省份之一,研究其灾损风险的时空变化对区域防灾减灾有着重要意义。依托74个区县1973—2014年冬小麦单产资料构建了气候减产率的逐年序列,采用空间计量分析与气候诊断探讨了灾损风险的时空分布特征。结果表明:(1)基于多年平均减产率,高灾损区域的空间分布呈现出明显的年代际变化,其中沿淮地区是安徽省冬小麦灾损的首要高风险区域;(2)基于重心迁移模型,1973—2014年灾损重心经度的年际变化呈现出强烈的短期振荡,而重心纬度则呈现出显著的减少趋势;(3)基于Mann-Kendall趋势检验与Hurst指数,1973—2014年安徽省北部的冬小麦灾损风险呈现出较强的下降趋势,而南部的灾损风险呈现出上升趋势,且未来短期仍将持续该趋势。总体而言,安徽省冬小麦灾损风险的时空演变呈现出显著的南北差异格局,其中南部将会是灾损的高风险区域。     

基于CASA模型的植被净初级生产力时空演变格局及其影响因素——以湖北省为例

为了揭示湖北省植被NPP的时空演变规律及驱动机制,基于CASA模型计算2000—2018年湖北省植被NPP,结合气象数据和土地利用数据,利用重心模型、相关性分析和贡献指数等方法分析植被NPP的时空变化及其影响因素。结果表明:(1)2000—2018年湖北省植被NPP年均值介于532.19～656.49 g C/(m²·a),整体呈波动上升趋势;(2)湖北省植被NPP在空间分布上表现为由西北向东南递减的趋势,植被NPP重心迁移轨迹呈M型,西北地区的增量和增速较大高于东南地区。(3)湖北省植被NPP与年均气温呈正相关的区域面积占全省总面积的54.49%,主要分布在荆门、荆州地区以及宜昌东南部地区; 年均NPP与年降水量呈正相关的面积高达87.65%,主要分布在随州、襄阳和孝感北部地区。(4)2000—2018年研究区域内NPP总量增加19.86×10^-2 Tg C,在土地利用变化引起的NPP损益中,主要由其他土地类型向林地、耕地和草地转换引起; 不同时期土地覆盖变化对NPP总量的贡献率有所差异,2000—2010年建设用地贡献率最高为53.81%,2010—2018年耕地贡献率最高为61.53%。     

人工藻结皮对河套平原盐碱土理化性质和酶活性的影响

土壤藻结皮主要由土壤中的藻类和土壤颗粒胶结而形成,具备水土保持、土壤改良、防风固沙等优良的生态功能。为了研究土壤藻结皮对盐碱土的改良效果,在河套平原盐碱地野外试验区分别接种了C. miniata HJ-01,C. miniata HJ-01和S. javanicum,C. miniata HJ-01和土著丝状混合藻,培植人工土壤藻结皮。结果表明:人工藻结皮发育45 d后,0—10 cm深度土壤中水分损失减弱,土壤pH值轻微下降,电导率降低57%(p<0.05),有效氮和有效磷增加(p<0.05); 0—5 cm深度土壤中脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性分别增加52.1%,20.7%,16.7%,41.7%(p<0.05)。因此,人工土壤藻结皮能有效改良盐碱地。     

基于SPI指数的白洋淀流域干旱演变特征分析

为探究白洋淀流域在气候变化背景下的干旱时空演变特征,基于1979—2018年0.1°分辨率降水格点数据,采用年尺度和季节尺度的标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI),结合Mann-Kendall趋势检验法研究了白洋淀流域干旱频次、干旱面积的时空演变特征。结果表明:(1)研究区发生轻旱的频次最高,中旱、重旱、特旱发生的频次依序减少,春季和夏季是干旱频次发生较高的季节,但特旱主要分布在秋季和冬季。(2)研究区年尺度下干旱程度呈不显著减缓趋势,干旱面积略有减少; 春季和夏季干旱程度呈不显著增加趋势,干旱面积略有增加; 秋季和冬季干旱程度呈显著减缓趋势,秋季干旱面积显著减少。(3)轻旱和中旱在整个流域内分布广泛,下游平原区的发生频率高于上游山区,大清河山区的北部和西部以及流域的东南边缘是重旱和特旱的高发地带。综上,白洋淀流域整体呈干旱缓和趋势,但春夏季干旱情况在未来可能会加重。     

2000—2019年黄土高原地区土壤保持时空变化及影响因素分析

为揭示全球气候变化背景下黄土高原的生态建设成效,以土壤保持量为评估指标,应用美国修正通用土壤流失方程,评估了黄土高原土壤保持服务功能以及植被、气象等因素对其影响,分析了2000年以来植被和气候变化影响下黄土高原土壤保持量时空动态变化特征。结果表明:2000—2019年黄土高原土壤保持量平均值为109.5 t/hm²,并呈增加趋势,平均每年增加2.0 t/hm²,空间分布黄土高原中部和东部土壤保持量增加较明显。2000年以来黄土高原地区植被NPP呈增加趋势,年平均值为330.5 gC/m²,且平均每年增加7.2 gC/m²; 2000年以来植被覆盖度年平均值为29.2%,且以平均每年0.52%的趋势增加。黄土高原地区2000年以来气温和降水量均显著增加,平均年降水量为469.1 mm,且呈增加趋势,平均每年增加3.1 mm,年平均气温为10.2℃,平均每年增加0.03℃。黄土高原生态恢复措施加强,加之区域“暖湿化”有利气候条件,促进了区域生态建设成效显现,成为黄土高原生态恢复、功能提升的重要因素之一。     

生态系统服务价值时空变化和权衡及其与人类活动强度关联性分析——以慈利县为例

为了探究以林业为主的县域生态系统服务价值时空变化与权衡特征,分析生态服务价值与人类活动强度的关联性,为今后林业县域生态保护和恢复政策的制定和实施以及生态文明建设的推进提供依据。应用修正的生态系统服务价值估算模型、相关性分析法和双变量空间自相关分析法,评估及分析了慈利县长时间序列下生态系统服务价值时空变化以及生态系统服务内部和生态系统服务与人类活动强度之间的权衡协同关系。结果表明:(1)慈利县生态系统服务价值总量呈增长趋势,林地对于生态系统服务价值的贡献相对较高。(2)生态系统服务价值较高的区域主要集中在慈利县的东部、中部、西北部和南部,价值较低的地区主要集中于中东部; 中部、南部和西北部区域价值上升较为明显。(3)协同关系在慈利县生态系统服务权衡协同关系中占主导地位。生态系统服务价值和人类活动强度呈负相关关系。综上,近40年来慈利县实现了经济发展与生态保护的双赢局面,未来应将生态保护重心放在林地的生态质量上。     

山区产业生态系统适应性与资源环境承载力的时空耦合协调关系——以秦巴山区81个区县为例

为了揭示秦巴山区产业生态系统适应性与资源环境承载力之间的耦合协调关系,基于P-S-R模型、熵权-TOPSIS模型、Pearson相关性指数及耦合协调度模型分析秦巴山区县域2010—2019年产业生态系统适应性及资源环境承载力的时空格局特征,并对两者的相关性及耦合协调关系进行了时空分析。结果表明:(1)山区产业生态系统适应性随时间呈现出先增后降的波动趋势,空间上为整体均匀分布,高值区散点迸发、局部锐减,低值区部分集聚。(2)山区资源环境承载力在时间尺度上先急速上升后缓步下降,在空间尺度上呈现出较为明显的“凹”字型空间结构。(3)山区产业生态系统适应性与资源环境承载力存在较高的相关性但随时间下降; 二者的耦合协调度逐渐提升,空间上表现为“散点初级协调”到“边缘初级协调”的西北向“口袋”型分布态势。秦巴山区产业经济发展初期整体偏低,此时的产业生态系统适应性与资源环境承载力耦合性协调性较弱; 发展后期,交通通达、人口集聚、产业规模逐步提升,资源环境承载力韧性进一步提升,耦合协调性增强。     

黄河上游生态脆弱区绿洲开发模式下生态系统服务价值损益分析——以宁夏红寺堡区为例

为了探究黄河上游绿洲灌溉区的开发模式对生态系统服务价值(ESV)的影响,选取宁夏红寺堡区为研究区域,基于Landsat TM和GF-2遥感影像数据源,通过修订生态系统服务当量因子,对其生态系统服务价值损益进行了定量分析。结果表明:(1)自1998年底第一批宁夏南部山区的移民迁入红寺堡区开启绿洲开发模式以来,红寺堡灌区面积持续扩张,至2018年已达5.17×10⁴ hm²,形成了“蝴蝶型”的荒漠绿洲分布格局。(2)绿洲开发使得红寺堡区的土地利用结构发生显著变化,旱地、其他草地和未利用地大幅减少,水浇地、林地和建设用地大幅增加,基本形成以绿洲为主的生活空间和生产空间、周边为生态空间的“三生”空间格局。(3)1990—2018年红寺堡区的ESV由1.151×10⁹元提升为2.267×10⁹元,这主要得益于林草地、水体等生态用地的扩张,各单项服务价值呈上升趋势,生态建设成效显著。(4)红寺堡区的ESV总量变化呈现明显的阶段性特征,其中,1990—2000年轻度降低,此后持续增长。1990—2000年,旱地扩张,导致林草地失衡,生态退化,ESV损失2.9×10⁷元; 2000—2018年ESV增加1.116×10⁹元,其中,城镇建设用地快速扩张是ESV损失的主因,林草地和水域的扩张是ESV增加的主因。综上,红寺堡区在绿洲开发进程中生态建设成效显著,但也存在因为开发导致ESV损失的情况。今后发展中,需要进一步提升社会-经济-生态三者的协同发展能力。     

基于高能水分特性法的土壤团聚体结构稳定性研究进展

土壤团聚体稳定性是影响土壤质量、入渗、抗侵蚀能力及根系生长的重要土壤物理性质,同时也是判断土壤是否退化的重要指标。目前国内外关于团聚体稳定性的研究以分析团聚体水稳性为主,团聚体结构稳定性相关研究较少,而使用高能水分特性法(HEMC)测定团聚体结构稳定性重现性高,可检测不同处理间微小差异且试验及计算过程精准可控,在国外已有较多研究。研究通过HEMC法分析了土壤改良剂、土地利用与土壤管理和不同土壤理化性质下团聚体结构稳定性的特征及影响因子,结果表明不同处理间土壤团聚体结构稳定性差异较明显,且有机质与黏粒含量是影响团聚体结构稳定性的主要因素,而国内还鲜有相关报道。该研究就HEMC方法的原理、测定过程、数据处理、指标计算及相关研究进展进行了总结,并结合我国大力提倡保护耕地资源、修复退化土壤及实施植被恢复的大背景,对利用该方法进行土壤结构、土壤质量、土壤抗蚀性等方面的研究提出了一些建议,期望能够推广利用该方法,为土壤质量演变、构建和评价健康土壤提供基础数据支持。     

纳米材料在缓控释肥中的应用研究进展

缓控释肥料是采用物理、化学或物理化学的方法对速效性化肥进行改性,从而实现养分缓慢释放或控制释放的新型肥料,不仅能满足植物整个生长期的养分需求,还可以提高肥料利用率、降低环境风险,是农业绿色发展的重要保障。纳米材料具有尺寸小、表面积大以及界面效应显著等特性,其在缓控释肥中的应用已成为当前缓控释肥料领域的研究热点。本文分别综述了纳米氧化物、纳米纤维素、纳米碳和纳米粘土等主要纳米材料在缓控释肥中的添加技术和应用效果。物理共混、化学接枝、浸渍吸附等是纳米材料改性缓控释肥的常用技术手段,纳米材料发挥的最重要功能是疏水性、吸附性、保水性、环境响应性和自修复性。纳米材料表面丰富的官能团、物理交联点或微纳米凸起的形成等是提高缓控释效果的关键因素。拓展天然有机纳米材料、探寻简单高效的改性方法、明确相应缓控释肥的养分释放及性能调控机制是今后研究的重要方向。