中国中东部农田作物水分利用效率时空分布及影响因子分析

为研究中国中东部地区农田生态系统水分利用效率时空分布特征,该文利用遥感数据、气象数据以及国家分省区农业统计数据,基于农作物种植结构所划分的地区,通过趋势分析方法,分析了2003-2012年10 a间农田水分利用效率的时空分布特征。结果发现:华北地区农田多年平均水分利用效率(water use efficiency,WUE)高于南方水田区,山东半岛、辽东半岛以及江苏沿海地区农田WUE最高,多年农田WUE均值高达2.0 g/kg,而东北平原及东南丘陵地区农田WUE多年均值则较低,平均在1.5 g/kg以下。中国中东部农田WUE总体上呈上升趋势。其中,华北平原以及松嫩平原农田WUE增加趋势明显,最大年均增幅达0.02 g/(kg·a),而东南丘陵、江淮以及三江平原等地,农田WUE则呈减小趋势,最大年均降幅达-0.007 g/(kg·a)。整体上看,北方地区农田WUE的涨幅高于南方。考虑气候变化后,灌溉和施肥对中国中东部农田WUE的影响较小。气候变化则是影响中东部农田WUE的主要因素。在北方地区,对农田WUE变化有显著影响的因子为年降水量,而在南方地区,年均温的影响则更显著。相比于在中东部北方地区农田WUE年际变化主要受到年降水量对农田蒸散发(evapotranspiration,ET)的影响,在南方地区,农田WUE年际变化则主要受到年均温对农作物总初级生产力(gross primary productivity,GPP)的影响。该研究可为农田区水资源合理利用以及中东部农田生态环境持续发展提供参考。     

鞍山市城区热岛效应变化分析

以钢铁工业城市鞍山市为研究样区,利用2001和2006年两个年度的TM卫星影像数据,利用相对亮温作为衡量指标,对其城市热岛状况空间分布和变化进行了数量化分析。结果表明:鞍山市城市热岛的空间分布基本上与其城市建城区的轮廓相一致,主要集中在灵山工业区、鞍钢集团、铁东区、立山区南部,其中西部区的热岛强度明显要高于东部区,极强热岛仅出现在鞍钢集团内部。不同年度的热岛变化表明,热岛面积在增加,5a净增7421.33hm2;但热岛强度却在减弱,其中极强和强热岛面积在减少,而中等热岛和弱热岛面积在增加。另外,整个研究区域内绿岛面积出现了大幅度的减少,5a面积减少达11.67%。     

北京市第二道绿化隔离区林木树冠覆盖特征与景观格局变化

【目的】第二道绿化隔离区是北京城市重要的生态屏障,利用城市森林的理念和3S技术手段,开展其生态变化动态监测,一方面可对其生态建设成效作出评估,另一方面也揭示其景观生态格局变化的过程、趋势与动因,进而为该区域进一步的生态建设和生态基础设施维护提供借鉴。【方法】利用0.5 m分辨率的2002年航片和2013年的worldview2卫片信息,以国际上森林城市通用的城市林木树冠覆盖(UTC)指标为核心,在eCongnition遥感解译技术平台下,利用景观格局指数、转移概率矩阵、斑块尺度、土地利用动态度、缓冲区分析等景观生态学分析方法,对第二道绿化隔离区内的UTC格局特征与变化原因进行分析。【结果】第二道绿化隔离区的林木树冠覆盖(UTC)从2002年的28 839.84 hm~2增加到了2013年的63 709.95 hm~2,同期的林木树冠覆盖率增加了21.4%,不透水地表与草地占比同期分别仅增加了8.89%和7.8%,而耕地、水域和裸土地则呈现了面积下降的变化; 2002年景观基质为农田斑块与不透水地表斑块, 2013年为UTC斑块与不透水地表斑块,表明该区域生态化过程对区域的控制作用在逐步增强;从景观斑块的稳定性看,最稳定的景观斑块类型为不透水地表和UTC斑块,其保持自身不变的面积比例分别为64.59%和60.34%,而裸土地斑块类型95%以上的面积都发生了变化;从总体景观格局变化看, 2013年总斑块数量比2002年减少了176 979个,而斑块的分维数和斑块形状指数分别降低了0.052和0.128,景观斑块水平的多样性指数与均匀度指数也分别降低了0.136和0.076;从UTC斑块的变化来看,斑块数目净减少154 437个,而总的斑块面积增加了34 860.79 hm~2,斑块平均面积也净增了2 528.3 m~2;小、中、大和特大型UTG斑块数目与面积均呈现减少的动态过程。【结论】整个二道绿化隔离区景观的破碎化程度、斑块的复杂性与空间分布的不均匀程度都在降低,研究区域内景观斑块的自然化程度在提高; UTC斑块的变化趋势表明,第二道绿化隔离区UTC面积在快速扩大,其在城市生物多样性保护中的潜在作用也越来越大。从变化动因看,二道绿化隔离区规划的实施、城市总体规划、新农村建设政策、永定河与温榆河等大型河道生态治理和百万亩平原大造林等工程的实施都是最重要驱动因素。     

基于遥感的中国植被蒸散比时空分布及其对气候因素的响应

为研究中国植被生态系统蒸散比(evaporative fraction,EF)的时空分布及其与气候因素之间的关系,该文利用遥感数据、气象数据以及地面涡度相关站点观测数据,通过植被指数-地表温度所围成的特征空间,估算且验证了了2003-2009年间中国植被生态系统逐月EF,并对月均EF的时空分布及其对气候因素的响应进行了分析。结果发现:中国植被生态系统月均EF呈现出明显的季节变化特征,四季中,华南地区月均EF普遍高于中国其他地区。春季开始后,长江以南以及四川盆地月均EF开始升高,进入夏季后月均EF高值区向北扩张至华北、东北等地。中国植被生态系统月均EF与气候因素之间的关系存在季节差异。春、秋两季,月均EF与太阳辐射月总量、月均温及月降水量均有显著关系(P0.01);冬季,温度则成为植被月均EF空间分布的主要影响因子(P0.01);夏季,气候因素则与植被月均EF空间分布无显著关系(P0.05)。中国植被生态系统月均EF的季节变化与气候因素之间的关系也有明显的地区差异。中国北方、内陆地区月均EF季节变化对降水量更为敏感;而中国南方、沿海地区月均EF则对温度和太阳辐射更为敏感。中国各典型植被中,农田月均EF对降水量、温度及太阳辐射的敏感度高于其他植被类型(P0.05);多数森林植被EF的季节变化受到降水量的影响小于农田、草地和灌木(P0.05);森林植被中,太阳辐射则较易影响阔叶植被月均EF的季节变化,而相较于针叶林,阔叶林月均EF对温度的敏感度较高(P0.05)。该研究结果为中国地表水分状况评估提供科学依据。     

洛阳市1995-2005年生态足迹变化分析

以洛阳市1990、2000和2005年1∶10万土地利用/土地覆盖数据为信息源,参考1995、2000、2005统计资料,结合其地貌区域划分结果,对洛阳市生态足迹、全市生态承载力以及3大区域生态承载力进行了计算。结果表明:①洛阳市1995—2005年人均生态足迹逐渐增加,人均可用生态供给力逐渐下降,人均生态赤字从1995年的1.1555hm2/人上升到2005年的3.0602hm2/人,说明洛阳市人口对自然资源利用程度逐渐增加,目前已超出了生态承载力的范围,人地关系十分紧张;②各类土地生态足迹中,耕地生态足迹最大,其次为化石能源地和草地,反映出洛阳市经济的发展很大程度上依赖自然资源的消耗;③人均生态供给力以耕地减少最大,人均水域供给和人均建设用地供给变化相对较小,但水域人均承载力增加到2005年,也仅有0.0013hm2/人,表明洛阳市自然水环境的自然容量不高,在水资源丰富的表象下,人均占有水资源量的不足;④快速发展的平原区人均生态容量低,突显其人地关系的紧张,生态压力巨大。     

基于生态足迹模型的西昌市可持续发展

应用生态足迹模型对西昌市1985—2005年的生态足迹进行计算,结合土地利用转移矩阵,剖析了西昌市20a生态足迹动态变化的空间表现,以及生态承载力变化和对可持续发展的影响。结果表明:1985—2005年人均生态足迹总平均从1.1753hm2.人-1增加到5.2479hm2.人-1;除建设用地人均承载力上升,耕地、林地、草地、水域人均承载力均下降,总人均生态承载力从1985年的1.0372hm2.人-1下降至2005年的0.7769hm2.人-1;人均生态赤字呈现显著上升,生态足迹的供需矛盾十分突出,处于不可持续的状态;万元GD,P生态足迹呈下降趋势。     

陕西省植被水分利用效率及与气候因素的关系

水分利用效率是反映生态系统碳水循环的重要变量。利用MODIS的总初级生产力以及蒸散发数据产品,结合气象数据,对2002—2012年陕西省水分利用效率进行研究。结果发现,陕西省中部平原区年均WUE较高,北部年均WUE较低;在各植被类型中,耕地的年均WUE最高,达1.59 g/（m²·mm）,而灌草地年均WUE则较低。在不同年降水量及年均温区域,WUE与气候因子的关系有所差别:在年降水量低于627 mm的地区,WUE随着降水量增加而增加;在年均温低于11℃的地区,WUE随着年均温的增加而增加。2002—2012年陕西省各植被类型WUE呈增加趋势,其中林地WUE增加趋势不显著。不同的植被类型,其WUE与气候因子关系也不同,其中降水量对WUE产生显著影响的地区主要集中在耕地和草地,而温度对WUE产生显著影响的地区主要集中在林地。     

唐山市植被分布及其变化分析

在全球变化和城市化日益发展的背景下,区域植被受到剧烈影响,但植被又具有多种生态服务功能,这使其成为生态学的研究热点。植被指数是指卫星探测数据的线性或非线性组合,是反映植被的存在、数量、质量、状态及时空分布特点的指数。目