基于InVEST模型的横断山区产水量模拟

[目的]掌握横断山区产水量及水源分布空间。[方法]利用In VEST模型评估计算2005—2014年横断山区年均产水量,分析产水量的空间分布特征及其原因。[结果]横断山区年均产水量为1 723.3亿m3,与自然径流量较为接近;产水量的空间分布总体呈现出自西北向东南递增的趋势;年均产水量及其空间分布特征与研究区土地利用/覆被类型、土壤深度、地势等因素存在密切关系。[结论]该研究可为横断山区水文过程进一步研究提供基础资料,同时为区域水资源管理提供科学依据。     

基于InVEST模型的万年县生境质量时空演变与景观格局分析

【目的】生态文明建设背景下,开展区域生境质量研究对保护研究区生态环境和维持生物多样性具有重要意义,通过探究研究区生境质量的时空演变规律,揭示其变化的内在机理,并进一步分析生境质量与景观格局的相关性,为万年县生态环境保护以及国土空间规划提供一定的科学依据与实践思路。【方法】运用InVEST模型和GeoDa软件对研究区生境质量的时空演变进行分析,运用ArcGIS工具对处理后的数据进行可视化呈现,利用Fragstats软件计算出所选的十类景观格局指数,并通过SPSS平台将生境质量与景观格局指数进行相关性分析。【结果】（1）2000—2020年,研究区生境质量指数分别为0.700 7、0.637 1和0.698 2,总体来讲变化幅度不大,呈现出先上升后下降的规律,这表明研究区整体的生境质量良好且较为稳定;（2）通过空间自相关分析发现,研究区3个时期的生境质量指数在空间分布上均呈正相关,生境质量指数的集聚现象较为显著且集聚性随时间推移逐步增强,其中西北部、中部和东南部地区的生境质量具有较为显著的空间集聚性;（3）随时间变化,研究区内部的各个地类斑块形状趋于不规则,破碎化程度加深,其中,2000年...     

基于InVEST模型的佳木斯土壤侵蚀时空变化及驱动因素分析

东北黑土区是我国重要粮食生产基地,当前面临严重的土壤侵蚀和养分流失问题。以典型黑土区佳木斯为研究区,利用ArcGIS提取土壤侵蚀因子并结合InVEST模型,探究土壤侵蚀强度的空间分布特征及影响因素,为我国黑土区农业可持续发展和粮食安全等相关政策制定提供数据依据。结果表明2005—2010年佳木斯市土壤侵蚀量呈上升趋势,2010-2020年呈动态平稳趋势,侵蚀等级以轻度、微度侵蚀为主,空间上均呈四周高中部低的格局;土壤侵蚀影响因素按影响力从大到小依次为土地利用类型、坡度、土壤类型、年降雨量、植被覆盖度。其中,耕地、林地、未利用地为土壤侵蚀发生主要土地利用类型;坡度与土壤侵蚀强度呈正相关;多因子组合对土壤侵蚀的影响力大于单一因子,土地利用类型和坡度的交互作用影响最为显著。     

基于InVEST模型的太原市土地利用变化对生境质量的影响研究

土地利用变化引起的环境问题已逐渐成为生态学的重要内容,为了解太原市土地利用变化与生境质量的关系,本文基于InVEST模型对太原市2000年、2010年、2020年3期的土地利用变化进行研究,评估土地利用视角下的太原市生境质量变化。结果表明：太原市的主要土地利用类型为耕地、林地和草地,20a间建设用地、林地面积逐年增加,且建设用地扩张明显,转入地类以耕地和草地为主,其他地类面积逐年减少;太原市生境质量空间上呈现西部和东北部高、中部和南部低的趋势,西部和东北部生境质量指数在0.6以上,中部和南部生境质量指数处于0～0.4,中部处于0～0.2,生境质量最低;太原市生境质量整体处于一般水平,且有所下降,较低、一般和高生境质量等级约占总面积的90%左右,20a间较高生境质量和高生境质量变化比例不大,一般生境质量和较低生境质量分别减少了2.72%和4.34%,低生境质量变化比例最大,增加了5.01%。     

基于INVEST模型的资水流域产水量及其对环境响应的评估分析

资水流域属于亚热带湿润地区,植被覆盖度高,降水丰富,径流量大。通过对资水流域产水量定量化评估,有利于合理规划流域水资源,促进流域经济发展。基于INVEST模型的产水量模块（Water yield）,研究了2005年、2010年、2015年资水流域的产水量情况,并根据背景分析法,模拟了降水量和土地利用变化情况下对产水量的影响。结果表明,2005—2015年,产水总量先降低后升高,但变化幅度不大,2005年、2010年和2015年平均产水量分别为1 153.39、973.81、1 102.37 mm,产水总体积分别为332.17×10⁸、280.45×10⁸、317.48×10⁸m³;产水量的空间格局为北高南低,从娄底市以北到益阳市产水量较高,娄底市以南到邵阳市产水量相对较低。通过背景分析发现,2005—2010年、2005—2015年、2010—2015年,土地利用变化对产水量的贡献分别为为8.57%、38.80%、10.06%,降水量变化对产水量的贡献分别为91.43%、61.20%、89.94%,...     

1980—2018年江苏里下河平原景观格局时空变化及其热点分析

  目的  探讨景观格局时空变化及其冷热点,为区域生态安全与高质量发展提供科学依据。  方法  以江苏里下河平原1980、1990、2000、2010与2018年共5期景观类型数据为基础,采用景观格局指数、景观转移矩阵、景观综合动态度等方法,分析里下河平原近40 a景观格局的时空变化特征,基于热点分析探究景观变化的冷热点区域。  结果  研究区耕地、湖荡湿地和建设用地为优势景观类型,耕地是面积占比最多的景观,但整体上持续减少了1 000.67 km2,湖荡湿地和建设用地面积不断扩张,建设用地扩张面积达679.83 km2,草地和未利用地面积有所减少,林地面积有所增加。近40 a来,研究区各景观类型之间发生了复杂的相互转化,最显著的是耕地与湖荡湿地、建设用地之间的相互转化。研究期间格网景观综合动态度变化幅度为0~5.43%。里下河平原景观变化具有明显的方向性和聚集性,以“东南—西北”方向为主轴发生倾斜,兴化市、高邮市、盐都区及江都区是景观变化的热点区域。  结论  里下河平原景观格局变化显著,景观多样性增加、破碎化加剧,人类活动对景观格局的影响增强。自然湿地恢复政策的实施对研究区景观生态安全产生了积极影响。图4表4参32     

1998—2014年阿克苏河流域耕地景观时空变化研究

以新疆阿克苏河流域为研究对象,利用遥感和GIS解译了研究区1998年、2002年、2006年、2010年、2014年5个时相的Landsat TM/ETM/OLI遥感影像数据。针对耕地信息,分别从耕地面积动态变化、耕地重心空间迁移、耕地景观格局变化等分析阿克苏河流域耕地近16年的变化过程,并从人口增长、社会经济增长、水利设施建设等方面分析这些因素对该流域耕地变化的影响。结果表明：整个流域耕地面积持续增加,上、中、下游耕地面积增加幅度有所不同,下游耕地面积增幅最大,上游次之,中游最小;流域上、中、下游耕地重心坐标在不同时段内分别向不同方向迁移,但总体表现为上游向东迁移,中游向南迁移,下游向北迁移;流域内耕地间逐渐聚拢,空间上接连成片,斑块面积不断增大,景观异质性降低;阿克苏地区人口和社会经济的持续增长是流域耕地面积持续扩张的重要原因,水利设施的配套建设保证了不断增加的耕地的用水灌溉。     

基于InVEST模型的安徽省金寨县生境质量对土地覆被变化的响应

选取大别山腹地的六安市金寨县作为研究区,以1995,2005和2015年土地覆被数据为基础,设置相应生态参数,在ArcGIS软件和InVEST模型的支撑下,系统分析了金寨县1995—2015年生境质量对土地覆被变化的响应。结果表明:虽金寨整体生境质量仍处于优良水平,但其生境质量持续单边下降;1995—2005年土地覆被变化幅度较小,2005—2015年受城镇化快速推进影响,县域建设用地面积增长了1倍以上。20年间,县城及周边林地和水域等适宜度较高的生境类型以及农田向建设用地转化,直接导致了梅山镇及其周边生境质量下降。县域大部山区仅镇区扩张和工程毁林引发了零星的生境质量下降,其余地区生境质量变化不大。今后金寨县需重点关注县城和镇区生态空间的有效配置以及山区退化生态系统的保护修复。     

松嫩平原中部农作物空间格局时空变化分析

【目的】在国家"玉米调减"、"粮豆轮作"、"大豆目标价格"等种植结构调整政策背景下,分析2011~2016年松嫩平原中部地区农作物空间格局变化,为黑龙江省西部地区种植结构调整提供数据参考和科学基础。【方法】选择克山县为研究区域,利用2016年黑龙江省主要农作物一张图、2011年黑龙江省水稻、玉米本底数据,采取遥感手段提取2011年大豆分布,生成2011和2016年作物空间分布图;选取水稻、玉米、大豆和其他作物为研究对象,分别对农场和县域进行5年内种植结构变化、耕地内部4类作物面积转换分析和景观格局指数评价。【结果】(1)克山县种植结构发生了巨大的改变,55%左右的耕地种植作物发生变化,目前均以玉米、大豆为主,主要变化方向为大豆改种玉米。(2)克山县县域总体景观MPS变大,CI减小,机械化和规模化程度总体提升,AWMSI降低,斑块形状更加规则。【结论】(1)克山县种植结构的发展趋势由相对效益较低的大豆向着相对效益较高的玉米、水稻方向发展,种植结构由2011年的大豆为主要作物,转变为玉米和大豆为主要种植作物,且2016年玉米种植规模超过大豆,成为种植规模最大的作物;水稻受到自然地理条件的制约较大,面积扩张集中在县域的流域附近。(2)大豆、玉米和水稻的规模化、机械化和破碎化程度正逐渐趋于一致,其他作物规模化和机械化程度明显低于3种作物,破碎化程度高于3种作物;大豆、水稻和其他作物分布逐渐离散,玉米区域集中且优势度明显高于其他3种作物。(3)利用景观格局指数,可以很好地量化反映作物种植格局空间分布变化情况,包括规模、空间分布、形状、异质性和相关性情况。     

南京市域绿地格局时空演变特征及其影响因素

  目的  市域绿地不仅是区域生态环境的重要组成部分,也是城郊游憩的重要承载空间和约束城市无限蔓延的结构性空间。南京是长江三角洲地区的特大城市,南京市域绿地对于长江三角洲地区的可持续发展具有重要作用。研究南京市域绿地动态景观变化及其影响因素有助于进一步实现南京绿地空间结构优化以及区域可持续发展。  方法  选取2000、2005、2010、2015、2020年5个时间节点的南京市土地覆盖数据,运用动态度计算和景观格局指数分析南京市域绿地格局时空演变规律,利用偏最小二乘回归方程(PLSR)模型探究社会经济因素和自然因素对绿地格局演变的影响作用。  结果  2000—2020年,南京市域绿地面积整体上呈先减后增的状态。2000—2005年,南京市域绿地斑块趋于整体化,绿地景观破碎度有所缓和。2005年后市域绿地规模有所增加,但破碎化趋势明显,整体景观连接度也持续降低。回归模型显示:社会经济因素中产业结构比例以及建成区绿化面积和市域绿地格局变化有较大关联性,自然因素作用力大小存在差异。  结论  南京市域绿地规模总体有所增加,格局破碎化趋势明显。社会经济影响因子是市域绿地空间格局演变的直接影响力,自然因素多对绿地格局呈限制作用,亟需加强针对区域绿地的系统性规划。图5表6参29     

北京市植被指数变化与影响因素分析

利用MODIS归一化植被指数(NDVI)数据分析了北京市2001—2010年植被覆盖的时空变化特征,并从气候因子和人类活动两个方面分析影响植被覆盖变化的因素。北京市近10年的植被覆盖变化大致可分为两个阶段:2001—2003年植被覆盖小幅度下降时期;2004—2010年植被覆盖上升时期。空间上植被覆盖变化则存在显著差异:怀柔、密云北部和延庆东北部的林地和部分草地,以及西南地区即门头沟和房山地区的林地植被覆盖显著提高;植被覆盖显著下降地区分布较为特殊,昌平、延庆、顺义、大兴和房山的东部地区,以海淀、朝阳、城市中心为圆心的外围向四周延伸。研究表明,植被覆盖变化是气候因素和人类活动共同作用的结果。北京市近10年气温和降水量总体都呈现增加趋势,分别以每10年0409 ℃和每年156 mm的速度增加,植被覆盖与降水的关系更为密切,月际水平的相关程度明显高于年际水平的相关程度。人类活动也是影响植被覆盖变化的重要因素,土地利用类型的改变、农业生产水平的提高以及植被建设的管理对植被覆盖都有不同程度的影响。      

河南省生境质量时空演变特征及影响因素

为评估和分析河南省生境质量及其时空演变特征,基于1980—2018年5期土地利用数据,采用InVEST模型和Moran＇s I指数,并借助地理探测器模型揭示驱动生境质量时空分异的影响因素。结果表明：（1）河南省生境质量整体处于中等水平。1980—2018年平均生境质量由0.420 9下降为0.401 0,生境退化度从0.117 1上升至0.149 4,省域内生境质量整体呈下降趋势。（2）生境质量较高的区域集中于省域西南部山地丘陵区,空间上呈现“西高东低、南高北低”的分布特征,生境退化热点区集中于中东部城镇建设用地。（3）生境质量和生境退化Moran＇s I指数均表现出正空间自相关,但空间聚集性逐年下降。（4）土地利用类型是驱动生境质量变化的主导因素,解释力（q值）达96.87%。任意两个因子的交互作用对生境质量空间分异影响均大于单因子的作用,土地利用与NDVI、高程、降水、坡度、气温和夜晚灯光强度的交互作用结果均大于0.97。     

福建省年降水时空变化特征

基于1961-2010年福建省64个县域气象观测站的降水数据,采用趋势分析、回归分析、EOF分解和REOF分解等方法,分析了福建省年平均降水的时空变化特征．结果表明,1961—2010年,福建省年平均降水量呈增长趋势,趋势系数为0．178,回归系数为2．866mm·a-1．福建省的年降水从空间上主要可分为3个区,1区主要位于闽北和闺中地区,2区主要位于闽南和中南部沿海,3区主要位于闽东地区,其中1区的年降水量最大．     

中国西南地区饱和水汽压差的年际变化及其影响因素北大核心CSCD

厘清饱和水汽压差(VPD)的年际动态特征有助于深入理解大气干湿程度对气候变化的响应。本研究基于我国西南地区105个台站1982—2015年的气象观测资料,利用Mann-Kendall突变检验分析VPD的突变特征,基于统计分析探讨突变点前后的VPD变化趋势及影响因素。研究结果表明,西南地区1982—2015年VPD变化以2000年为突变年,增速由0.001 kPa/a变为0.005 kPa/a,并且VPD呈增加趋势的站点在2000年后增多。VPD在时间动态上出现变化的主要原因是在2000—2015年间相对湿度下降幅度增加,导致西南地区出现更干燥的气候特征。作为大气主要水汽来源的外来水汽通量和局地实际蒸散发在2000年后表现为增长趋势,但由于2000年后更高的空气温度引起饱和水汽压比实际水汽压增幅更大,即大气中实际水汽增加远低于饱和水汽容量增加,进而导致VPD增幅更大。本研究表明在突变点后西南地区VPD显著变化的原因主要是温度上升对相对湿度的影响,研究结果有助于深入理解中国西南地区的气候变化,明晰VPD变化背后的相关机制,为该地区的生态系统构建和未来气候变化应对提供参考。     

广西农业生产效率空间分布特征及其影响因素分析

[目的]研究广西农业生产效率空间分布特点及其影响因素,以提高广西农业生产效率.[方法]利用DEA模型对2004～2013年广西14个地市的农业生产效率进行测算,采用Moran's I和LISA指数对其空间分布情况进行分析,并利用Tobit模型对其影响因素进行研究.[结果]总体上来看,从2007年开始广西农业生产效率呈逐渐下降趋势,只有北海市农业生产效率一直保持有效值;规模效率下降是广西农业生产效率下降的主要原因,除梧州市和防城港市外,其他地市农业规模效率均呈不变或递减状态;区域农业生产效率发展极不平衡,呈从南向北、东向西递减空间分布格局;2012和2013年广西农业生产效率逐渐开始出现集群效应,并以北海市为中心,发生了从低—低聚集到高—高聚集效应的变化.单位农机投入、单位化肥施用强度、政府投入、教育扶持力度对广西农业生产效率有显著负向影响,而农业科技对广西农业生产效率有显著正向影响.[建议]应强化政府引导、促进经济与农业同步协调发展、实现资源互补、发展优势产业、增强北部湾经济区的辐射作用、发挥区位优势、强化空间溢出效应、提高农业资源利用效率、加大农民培训力度等,以实现广西农业又好又快发展.     

基于MCE-CA-Markov和InVEST模型的伊犁谷地碳储量时空演变及预测

陆地生态系统碳源与碳汇的变化与土地利用/覆被变化（LUCC）的演变密切相关,为探讨土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响机制,基于1980—2020年LUCC数据集,通过多评价准则（Multi-criteria evaluation,MCE）的元胞自动机（Cell automata,CA）和马尔科夫链（Markov chain）模型,模拟伊犁谷地2030年的LUCC时空动态,耦合InVEST模型探讨土地利用变化下伊犁谷地1980—2030年陆地生态系统碳储量的时空演变格局。结果表明,MCE-CA-Markov模型预测LUCC数据集与2000、2010年和2020年实际LUCC精度检验的Kappa系数分别为0.929 1、0.875 5和0.929 7,模型模拟普适性较高,可对后续碳储量时空演变格局进行精准评估。利用InVEST模型估算的伊犁谷地1980年总碳储量约为1 114.95 Tg,预计至2030年总碳储量呈逐期下降趋势,累计净减少65.94 Tg,其中林草地面积的退缩是致使碳储量下降的主导因素。伊犁谷地碳储量空间分布总体上表现为高值区域环绕低值区域,呈嵌套分布。碳密度的高值区域分布在南部和北部山区林草地,而低值区域仅集中在中部河谷平原附近。研究土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响可为研究区碳库管理提供数据支持,为制定碳固存和环境保护政策提供理论参考。     

枣棉间作条件下棉田土壤水分时空变化及对棉花产量的影响

新疆枣树发展规模逐渐扩大,但早期幼龄枣园,产出低,经济效益不理想,探索棉田土壤水分时空变化及棉花产量的影响,助力推动新时代下农户脱贫致富,在此背景下开展试验。选取新疆阿拉尔塔里木大学园艺试验站为试验点,在2019年春季平伐枣树,分别距离枣树1.45m、1m、0.5m处种植新陆中82品种,设置为M1、M2、M3、CK（棉花单作）、J（红枣单作）,分析不同模式下经济产值、土壤水分变化以及土壤容重变化差异。研究表明间作条件下M3、M2种植模式下产生的经济效益优于CK、M1、J模式,枣棉间作模式下土壤容重CK模式显然最明显。     

遵义市雷暴气候要素时空变化特征

认识雷暴气候要素活动的时空分布特征是雷电灾害防御的基础。利用遵义市所辖13个县(区、市)地面气象站1960—2018年的资料,对遵义市整体区域、各县(区、市)的年、春季、夏季、3—8月等时间尺度的雷暴气候要素(雷暴日数、雷暴初日、雷暴终日、雷暴期)进行长期变化趋势分析和突变检验。结果表明:遵义整体区域属于多雷区,13个县(区、市)中9个属于多雷区、4个属于中雷区。遵义整体区域年雷暴日每10年减少4 d,春季雷暴日每10年减少1.6 d,夏季雷暴日每10年减少1.8 d,3—8月各月雷暴日均呈不同程度减少趋势;13个县(区、市)年雷暴日每10年减少3～6 d,春季、夏季雷暴日均呈不同程度减少趋势。遵义整体区域初雷暴日有向后推迟的趋势,12个县(区、市)呈不同程度向后推迟趋势,1个县有提前趋势;遵义整体区域终雷暴日有明显提前的趋势。遵义整体区域雷暴期每10年缩短6.58 d,13个县(区、市)雷暴期均呈不同程度缩短趋势;年雷暴日在1988年左右发生一次减少突变;雷暴初日在2008年发生推迟突变;雷暴终日在2011年有一次提前突变;雷暴期在2009年发生一次缩短突变。     

2009—2017年中国耕地资源与粮食产量时空变化特征

基于2009—2017年全国各省的耕地资源和粮食生产统计数据,通过构建重心模型、粮耕敏感度模型等,得出中国2009—2017年的耕地面积重心与粮食产量重心的移动轨迹,以及各省的粮耕敏感度,并使用ArcGIS 10.2软件实现结果数据的空间表达。结果表明,中国耕地面积总体呈减少趋势,东部地区持续减少,西部地区波动增加;粮食产量总体呈增长趋势,北方地区粮食产量占比逐年提高,南方则呈下降趋势;耕地重心表现为“西移北上”,粮食产量重心表现为“北上东移”,耕地重心移动距离年变化波动要小于粮食产量重心;全国粮耕敏感度总体呈下降趋势,粮耕敏感度较大的省份主要分布在自然条件相对较差以及耕地系统较为脆弱的地区,且有向中部和一些经济发达省份转移的趋势。基于以上结果,应及时调整农业政策,以更好地保护耕地资源与保障粮食安全。     

我国作物秸秆资源时空变化特征及其影响因素分析

厘清农作物秸秆的时空变化特征,对秸秆资源高效利用和国家种植结构调整的宏观决策具有重要参考意义。本研究基于国家统计年鉴资料,整理了我国近20年(1999—2018)31个省(直辖市、自治区)的作物产量及草谷比,分析了农作物播种面积和秸秆资源量的时空分布特征,探讨其关键影响因素。结果表明,我国水稻、小麦、玉米和大豆的秸秆量占全国秸秆资源总量的82.3%~88.3%,而谷子、油料作物、经济作物等其它作物的秸秆资源占比11.7%~17.7%。不同秸秆资源的主要分布区域差异较大,水稻、小麦和大豆秸秆资源分别主要分布在长江中下游、华北和东北地区;玉米秸秆资源主要分布在华北和东北地区。近20年来水稻播种面积占比基本稳定在25%左右;小麦播种面积从1999年的23.1%降低到2018年的18.7%,但玉米播种面积从1999年的20.8%增加到2018年的32.5%。水稻、玉米和大豆的秸秆资源量主要受播种面积的影响,但小麦秸秆资源量变化受其影响较小。因此,在优化秸秆资源高效利用时,应该充分考虑东北、华北和长江中下游地区种植结构调整与秸秆资源利用技术推广。