近150年来长江入海流量变化的趋势、阶段与多尺度周期

[目的]分析近150a来长江入海流量变化的长期趋势、阶段性、突变性以及多尺度周期变化过程,为揭示长江入海流量的长期变化特征提供理论支撑。[方法]基于长江汉口站长时间实测水文数据,利用现代汉口站和大通站流量一元回归模型,恢复以长江大通站为代表的1865—2014年长江入海流量序列。综合利用多种方法开展多尺度分析。[结果]长江近150a入海流量序列表明,平均值为29 432m~3/s,变异系数为14.72%。趋势分析表明,近150a来长江入海流量呈现下降趋势,变化速率为-23.7m~3/(s·a)(p0.01)。阶段性分析表明,长江入海流量变化具有一定的波动性特征,大体上以1955年为分界点,在1865—1955年为流量上升阶段,1955—2014年为流量下降阶段。突变性分析表明,长江入海流量在1940s发生了突变,由丰水期转变为枯水期。多尺度周期性分析表明,长江入海流量变化过程表现出明显的非线性和非平稳性,具有150和60a的长期趋势,以及34,22,3~7a的中高频振荡周期,其中22a周期最为明显,可以通过99%置信度检验。[结论]近150a来长江入海流量总体上呈下降趋势;其中自1955年以来长江入海流量处于一个显著的下降期;长江流域降水量变化是影响长江入海径流变化的重要因素。     

基于多源遥感数据的呼和浩特城市热岛调控优先区识别研究

伴随着城市化进程中地表不透水面覆盖增加和城市人口密度增大，城市热岛效应也逐渐加剧，对城市生活品质、城市生态服务系统等产生诸多影响。融合多源卫星遥感数据以及基础地理数据，构建基于“高温环境因子-地表覆盖因子-人口密度因子”模型，结合GIS空间叠加的城市热岛调控区识别方法，对呼和浩特市2020年城区热岛调控优先区进行识别与验证，分析城市地块尺度、社区尺度以及街道尺度上城市热岛优先区的合理性与形成因素。结果显示：呼和浩特市城市热岛调控优先区主要分布于以旧城高密度不透水为主的中心城区老商业圈，呈单中心向外逐渐减少趋势；三个识别因子空间分布特征各不相同，其中人口密度因子和高温环境因子与城市热岛调控优先区空间变化较为一致，是城市热岛调控优先区的主要识别因子，也是城市热岛效应最终形成的主要因素；地表覆盖因子呈西聚东散分布状态，人口脆弱因子呈现出中心聚集度大，向城市南部扩散的空间格局，与呼和浩特市城市发展方向一致。研究表明基于多源遥感数据的模型估算与空间叠加方法识别城市热岛调控区理论上是可行的，研究结果可对未来呼和浩特市城市更新中的城市热岛调节、城市生活品质提升具有一定的指导作用，并为城市热灾害风险管...     

无定河流域农田与草地生态承载力变化及其限制因素分析

随着自然资源有限性与人类需求无限性之间的矛盾日益加剧,如何实现生态环境与社会经济可持续发展、维护区域生态安全成为人类面临的重大挑战。本研究以无定河流域为研究区,基于食物营养供给与消耗、牧草供给与消耗估算了2000–2020年各县域农田与草地生态系统的承载力与承载状态指数,评估了流域生态承载状态及其变化,识别了关键生态承载限制类型,并基于水资源承载力进一步分析水资源供给的制约作用。结果表明,近20年无定河流域草地牧草供给与消耗均呈增长趋势;农田食物供给增长,而人均消耗略有下降;各县域草地与农田承载状态以转好为主。总体上流域生态承载状况明显转好,80%的县域综合生态承载指数减轻,而北部杭锦旗与东南部县域承载状态加重,牧草供给是其主要限制类型;鄂托克旗与鄂托克前旗水资源生态承载状态加重,水资源是北部县域农牧业生产主要限制性因素。未来发展中需重视生态保护与修护、合理安排种植业与畜牧业规模,减轻草地生态系统承载压力。     

基于景观结构和产出功能的东部县域耕地利用分区研究——以山东省平度市为例（英文）

[目的]利用聚类分析方法研究不同评价单元耕地利用的亲疏关系,进行耕地利用分区,可为县域耕地保护和合理利用提供科学依据。[方法]以山东省平度市为例,充分考虑耕地利用的主要因素,选取了反映耕地结构、产出、区域地理位置以及与它相关联的土地利用因子,构建了景观结构、产出和空间位置功能耕地利用指标,并进行聚类分析和耕地分区。[结果]平度市耕地利用分为四个类型区,其中一区和二区需要加强耕地,特别是优质耕地的保护,从而保障区域农作物的数量和质量;一区和三区的建设用地需要提高集中程度和利用率;四区应注重发展多样性的特色农业,避免盲目扩大种植业。[结论]在东部沿海农业区的城镇化过程和追求耕地高产出过程中,一要加强控制建设用地占用优质耕地,提高建设用地利用率,二要不断检测耕地集约利用过程中,特别是蔬菜种植过程中的农业面源污染问题,三要注重因地制宜保护土地利用的多样性,避免盲目扩大耕地,以利于整体耕地及其农产品环境条件的不断改善。     

1470-2014年鄱阳湖流域干湿变化与特征分析

根据1470年以来鄱阳湖流域各类旱涝史料,按照地形和流域分区重建的原则选取区域内11个代表站点进行干湿序列重建,通过面积加权法集成了1470~2014年鄱阳湖流域逐年干湿变化序列。相关性分析和配对样本T检验结果表明在0.01显著性水平下重建序列通过了可靠性检验。不同干湿等级发生频率的空间分析表明,鄱阳湖流域东北部为涝、偏涝中心分布区;中西部为旱、偏旱中心分布区;鄱阳湖区附近属于旱涝兼有分布类型。利用MK趋势检验、累积距平分析、MK突变检验、功率谱和小波分析等方法,诊断了鄱阳湖流域近545年来干湿变化的趋势性、阶段性、突变点和周期性。结果表明:干湿变化在长期尺度下有上升趋势,但并不显著。干湿序列主要体现为3个下降阶段、两个上升阶段;其中1470~1550年、1630~1730年、1890~2014年等时间段偏干;1550~1630年、1730~1890年等时间段偏湿。1570年、1660年等年份出现了年际干湿突变。功率谱和小波分析结果显示鄱阳湖流域近545年来的干湿变化具有多时间尺度、多周期特征,主要有2~3年、4~8年、8~13年、24~60年和100年以上的周期变化过程。     

中国食物消费随人口结构变化分析

中国目前正在经历快速的人口年龄结构调整,其必会对中国食物消费产生巨大的影响。该文利用中国健康与营养调查(China health and nutrition survey,CHNS)数据,对中国不同年龄居民的消费特征进行了分析,在此基础上,根据生命周期理论与Leslie人口模型,预测2030年前中国各年龄的人口规模,进而判断人口年龄结构变化对中国主要食物消费量的影响。研究结果显示:1)不同年龄段居民的不同类别的食物消费规律明显,大致可分为4种类型:倒"U"型曲线消费(口粮、水产品、白酒)、"U"型曲线消费(牛奶)、阶段性直线消费(肉类3阶段消费规律、禽类2阶段消费规律)、无差异消费(禽蛋)。2)人口年龄结构对中国食物消费总量产生了明显的影响,包括正向影响(口粮、水产品、白酒)、负向影响(肉类、禽类)、先负后正影响(牛奶)、无明显影响(禽蛋)。3)在影响程度上,中国人口年龄结构的演变对肉类、禽类消费量的负向影响最为明显,至2030年,分别达到4.9%与11.2%的程度,对白酒的正向影响也达到8.2%的程度。对口粮、水产品、牛奶的影响程度相对较小,而对禽蛋几乎没有影响。由此可见,人口年龄结构的变化会使中国居民肉类消费需求增长及由此带来的粮食需求压力趋缓。     

黄淮海高标准农田建设项目综合效益评价及区域差异

为科学研判高标准农田建设项目实施成效,该文通过构建综合效益评价指标体系和综合评价模型,对黄淮海586个抽样项目区综合效益及区域差异进行了研究。结果表明,黄淮海区高标准农田建设项目实施后,经济、社会、生态及综合效益各指标均提升显著(P0.05)。平原项目区、高产田项目区、中产田项目区、优质农田项目区的综合效益分别高出全区平均水平的6.5%、6.8%、4.2%、14.2%。山地丘陵项目区、低产田项目区、非优质农田项目区综合效益分别低于全区平均水平8.3%、6.0%、5.3%。针对下一步高标准农田建设工作,本文提出3点建议:因地制宜,实行差别化规划布局;加强农田建设资金整合,统筹协调管理;强化科技支撑,深化农业科技体制改革。该研究对今后高标准农田建设工作和科学规划具有重要意义和参考价值。     

SWAT模型应用与不确定性综述

SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是对大尺度复杂流域进行长时期水文模拟的重要工具,在水文循环、土壤侵蚀、污染物负荷、气候变化与土地利用变化的影响等方面得到广泛应用。SWAT模型在国内外流域模拟中取得良好的模拟效果,但不确定性问题普遍存在。从模型使用者的视角,针对输入数据的准备、子流域划分和输入数据尺度转换、模型参数校准3个SWAT模型应用的重要步骤,讨论了其主要不确定性来源。模型输入数据精度不足以准确反映其空间差异,模拟单元划分粗略导致输入数据向模拟单元尺度转换时参数集总程度过高,模型参数校准过程中观测数据和评价指标的不合理选择以及异参同效现象。对此,总结提出了降低不确定性、提高模拟精度的主要措施:提高输入数据的分辨率和模拟单元划分精度至理想阈值,对模型的关键参数和部分计算方法进行本地化,采用多重评价指标、自动校准与人工校准相结合以及多要素、多站点的参数校准方法。把握模型应用主要步骤中可能的不确定性来源,并结合具体研究区特征和研究目标采取相应的措施降低不确定性,是提高SWAT模型模拟结果可信度的必要途径。     

太行山区不同坡度NDVI变化趋势差异分析

山区坡度对土壤侵蚀和植被生长有重要影响。分析不同坡度NDVI变化趋势的差异有助于理解植被对不同坡度的响应情况,加深对植被变化影响机制的理解。本文基于MODIS数据和DEM数据,以生长季NDVI均值为表征指标,采用基于像元的趋势分析方法以及基于坡度的回归分析法,分析了太行山地区2000—2015年间植被变化情况,并且对植被变化趋势与坡度关系的规律做了系统性分析。同时,本文采用土地利用转移矩阵来分析2000年和2010年两期不同坡度土地类型流转的面积及方向,探讨土地利用变化对不同坡度植被变化的影响状况。结果表明:(1)研究时段内太行山区植被总体上得到改善,植被改善区域占该区总面积的93.5%。(2)NDVI增加趋势在中西部地区(山西省境内)最为明显,东部和南部部分中低海拔区出现减少趋势,主要集中在东部邻接华北平原的低山丘陵区。(3)坡度较大的区域生长季平均NDVI较高。(4)植被变化趋势(y)与坡度(x)之间的关系为非线性关系,可用二次函数来表示,其表达式为:y=?0.311x2+8.098x+28.027。(5)当坡度在7°~15°,植被变好趋势最为明显,其次是坡度为15°~20°,坡度7°~20°NDVI变化趋势均值分别比20°区域和≤7°区域高15.8%和29.8%。(6)2000—2010年在低(0°~7°)、中(7°~20°)和高坡度(20°)区域,耕地、林地、草地总面积均减少,主要流向了建设用地和水域。然而,3个坡度范围NDVI变化趋势均为正,且增加最明显的为中坡度地区,然后依次是高坡度地区和低坡度地区。(7)NDVI变化趋势受到土地利用类型和面积的影响较小,主要受到自身生化条件、自然环境条件和人为扰动(土地利用强度等)的综合作用。基于以上结果,本文对太行山区不同坡度土地资源的合理利用和生态环境保护具有重要意义。