基于STIRPAT模型的陕西空气质量影响因素——兼论城市水土保持的重要作用和策略

以STIRPAT模型为理论分析工具,基于2013—2017年陕西十个地级市的相关统计数据,分析了影响陕西省空气质量的相关因素。结果表明:2013—2017年环境空气质量标准(GB3095—2012)的执行使得陕西空气质量得到一定的改善,PM_(2.5)值、PM_(10)值、大气SO_2含量、CO含量呈下降趋势,但AQI和大气中CO_2与O_3含量则呈上升趋势,该阶段陕西经济发展与环境质量之间的关系尚处于环境库兹涅茨倒U型曲线的初期阶段,即经济越发展空气质量较差的阶段,陕北和陕南地区空气质量整体高于关中地区。在当前陕西城市化发展的中期阶段,对陕西空气质量影响显著的因素是人口、财富、技术、交通等,但未来随着城市化水平的继续提升,水土保持(产业结构、园林绿化)因素对空气质量的影响将日益显著。为促进陕西省空气质量提升,近期应合理控制城市人口密度、以科技创新驱动产业结构调整、减少单位GDP能耗、继续实行交通限行政策、发展新能源公共交通工具。远期则应加强水土保持措施,进一步合理规划与利用城市土地、优化绿化林结构、增加绿化面积,利用财政支出的杠杆调节作用合理利用环保资金。     

洛阳市大气PM_(10),NO_2和SO_2浓度变化特征

洛阳是我国工业重地,长期受大气污染困扰。利用2014年1月—2016年12月的PM_(10),NO_2和SO_2监测数据,分析了洛阳市不同大气污染物的日均值变化、月均值变化、年均值以及各污染物浓度与气候因素的相关性分析。结果表明:洛阳市空气质量首要污染物为PM_(10),2014—2016年平均浓度分别为(119.4±64.5)μg/m~3,(124.4±68.1)μg/m~3和(129.0±91.2)μg/m~3,超过国家环境空气质量二级标准;NO_2次之,而SO_2并未超过国家环境空气质量二级标准。2014—2016年,三种污染物浓度的月变化趋势相同,呈现U型变化;PM_(10),NO_2及SO_2三种污染物冬季浓度最大,夏季浓度最低;PM_(10)和NO_2年均污染浓度有增加趋势,SO_2年均污染浓度逐年下降。各种气象要素与大气污染物的Pearson相关性分析显示,风速、气压、气温、水汽压的影响较为显著,而平均相对湿度的影响相对较弱。大气污染物浓度受到了各种气象因素综合影响。     

基于地理加权回归模型的长江中游地区人均耕地面积变化影响因素分析

[目的]利用GWR模型揭示长江中游地区人均耕地面积变化影响因素的空间异质性,为今后管理该区域耕地资源提供科学依据。[方法]在总结该地区人均耕地面积现状的基础上,分析人均耕地的Moran’s I指数,利用相关年份数据分析了最小二乘法(OLS)和地理加权回归方法(GWR)的差异,采用GWR模型对该区域各市人均耕地面积的影响因素进行分析。[结果](1)城镇化率对人均耕地的影响由正相关向负相关变化,影响程度增强,系数值空间差异较大;(2)人口增长率与人均耕地大部分地区呈负相关,局部地区呈正相关,影响程度减小,空间差异较大;(3)第一产业总产值比重与人均耕地大部分地区呈正相关,局部呈负相关,影响程度下降,空间差异较大;(4)粮食单产与人均耕地由负相关向正相关变化,影响程度增强。[结论]GWR比OLS更能反映影响因素的空间异质性,成功揭示了各因素对人均耕地的影响程度和区域差异。     

甘肃省白龙江流域生态承载力的时空变化

[目的]从土地利用角度开展甘肃省白龙江流域生态承载力时空变化研究,为该流域生态环境治理和可持续发展提供科学依据。[方法]基于生态足迹理论,利用1990,2002,2010,2014年4期土地利用数据与GIS空间分析技术,对近25a来该流域生态承载力时空变化进行空间可视化表达和定量分析。[结果](1)时间尺度上,25a来流域生态承载力呈现"降—升—降"的波动变化趋势,各地类生态承载力变化趋势不同。(2)空间尺度上,流域生态承载力总体呈现西北与西南部高,东北部低,随海拔和坡度增加而递增的不均匀分布格局;随时间推移,流域不同区域和坡度范围的生态承载力变化趋势各异。(3)1990—2002年,2002—2010年,2010—2014年间流域各地类生态承载力转换频繁,转变趋势明显,导致近25a来流域生态承载力及其内部组成变化较大。[结论]近25a来流域生态承载力在波动中上升,流域生态质量有所改善;受地形地貌和土地利用/覆被变化的影响,流域生态承载力具有明显的空间异质性。退耕还林还草政策是流域生态承载力变化的主要影响因素之一。     

陇东黄土高原耕地变化趋势及驱动因子分析

利用1986—2002年陇东地区耕地统计资料,对该区耕地资源利用与变化的基本特征、耕地数量变化的基本过程、空间差异、耕地流向以及耕地数量变化的主要驱动机制进行了分析。结果表明:(1)16 a来陇东地区耕地数量呈明显的波动减少趋势,经历了缓慢减少—急剧减少—缓慢减少的变化过程。(2)耕地的主要流向是工矿用地、居民点和各类交通用地以及果园;耕地的增加主要是未利用土地的开垦。(3)经济发展、人口增长和政策是耕地面积减少的主要宏观驱动因子,耕地变化过程中的明显突变与国家宏观政策背景相关联,耕地快速减少在发生时间上与经济的快速增长基本同步,在空间分布上与地区经济发展速度水平的差异相一致。     

基于遥感和GIS的陕南地区近20年植被覆盖时空变化特征

植被覆盖是区域生态系统环境变化的重要指标。为了揭示陕南地区植被覆盖变化特征,基于遥感和GIS技术,以Landsat TM遥感影像为主要数据源,对陕南地区1995—2014年近20年间不同植被覆盖等级时间变化特征、空间分布特征和内部转移特征进行了分析。结果表明:(1)近20年的植被覆盖状况良好,整体上以高植被覆盖度(75%)为主,随时间变化高植被覆盖度所占面积呈增加趋势,其他植被覆盖度等级面积呈波动减少;(2)不同植被覆盖等级空间分布特征差异明显。水平方向上,表现为1995—2005年是以中高植被覆盖度(60%~75%)为主,主要分布在汉中市,2005年之后以高植被覆盖度(75%)为主,主要分布在安康市和汉中市。垂直方向上,表现为海拔1 000m的低中山区和高山区以高覆盖度(75%)为主,低山区(500~1 000m)以中等、中高覆盖度(45%~75%)为主,海拔500m的丘陵以低、中低和中等覆盖度(60%)为主,即随海拔升高植被覆盖等级随之增加;(3)近20年不同植被覆盖等级之间变化过程频繁,但植被覆盖整体上呈现"恢复—退化—恢复"的变化趋势,这与陕南地区社会经济发展、生态环境建设与保护以及人类活动等因素密切相关。     

黄土高原植被覆被时空动态及其影响因素

为探究黄土高原植被覆被时空分布与动态变化及其与气候和人类活动的响应机制,基于趋势分析、偏相关性分析和残差分析等方法,利用2000—2015年黄土高原MODND1T/NDVI植被遥感数据、同期气象数据及ESA CCI-LC植被覆被分类数据,根据气候和人为因素对植被覆盖变化的驱动贡献,(1)分析了黄土高原NDVI分布格局、变化趋势及其驱动因素。结果表明：(1)黄土高原NDVI由西北向东南呈递增趋势,具有明显空间异质性分布特征。16年间NDVI呈显著增加趋势,平均递增速率0.010 2/a,波动范围介于0.54～0.71。(2)黄土高原NDVI变化趋势与降水有较强相关性,两者偏相关系数为0.53。(3)黄土高原不同季节NDVI均呈整体增长趋势,春季NDVI与降水呈显著正相关关系,降水是决定春季所有植被类型覆盖变化的最直接因素。(4)残差分析表明,人类活动对黄土高原NDVI的波动影响较大,是黄土高原植被覆盖变化的重要驱动因素。综上,黄土高原16年间植被覆被明显增加,降雨是黄土高原植被生长发育的主要限制因素,人类活动通过退耕还林等生态修复措施对黄土高原植被覆被带来明显改善。     

祁连山国家公园产水量时空变化及驱动因素分析

为准确表征祁连山国家公园产水量时空差异性，探究产水量影响因素和驱动机制。基于降水量、参考作物蒸散量、土壤深度、根系深度和土地利用类型等参数，利用InVEST模型可视化祁连山国家公园1990—2018年产水量时空格局，使用地理探测器并结合情景模拟方法，评估和量化气候、土地利用、植被、地形等因子对祁连山国家公园产水量空间异质性和产水量变化的影响。结果表明：(1)1990—2018年研究区产水量以0.56×10⁸ m³/a的速度显著增加，在空间上呈自西向东递增趋势；(2)耕地和林地产水深度最大，未利用土地和草地是研究区产水量的主要贡献者，且产水深度高值区位于3 200～4 600 m高海拔处；(3)降水量是产水量空间异质性的第一驱动因素，与实际蒸散量以及土地利用类型的交互作用占主导地位；(4)1990—2018年，气候变化是产水量变化的主要驱动因子，对总产水量影响为正向作用，其次为土地利用变化，主要影响产水量变化的空间分布，对总产水量影响不大。研究成果可进一步为祁连山国家公园水资源管理和可持续发展提供基础理论依据。     

基于MOD16的乌江流域地表蒸散发时空特征及影响因素

为探讨贵州省乌江流域地表蒸散发(ET)时空特征及其影响因素,运用MOD16A2/ET产品和气象站数据,通过趋势分析与相关分析法,探讨了乌江流域ET时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1) 2000—2014年乌江流域年际ET波动较大,年内ET呈周期性单峰变化趋势,ET季节变化表现为夏季(311.31 mm)春季(245.57 mm)秋季(138.10 mm)冬季(132.51 mm);(2)乌江流域ET空间异质性显著,呈西低东高的空间格局,平均ET值为605.43～1 208.26 mm;(3)各气候因子对ET的影响范围由大到小依次为降水量(30.67%)气温(29.56%)日照时数(23.84%),三者对ET均以正相关为主。乌江流域ET的时空分布特征虽受气候因子所控制,但各因子对ET的影响程度、范围却存在显著差异。     

基于主成分分析的长江经济带水资源承载力评价

[目的]综合评价长江经济带水资源承载力的时空变化特征,为长江经济带水资源的合理利用和区域的可持续发展提供决策参考。[方法]从社会经济、水资源量、用水量和废水排放量4个方面选取18项指标,建立长江经济带水资源承载力评价指标体系,运用主成分分析法对长江经济带9省2市水资源承载力的时空变化特征进行了综合评价。[结果]2004—2013年长江经济带水资源承载力呈现逐年上升的趋势,水资源赋存条件、人口的增加、经济的发展以及水污染治理水平的提高是水资源承载力上升的主要驱动因素;长江经济带水资源承载力的空间差异显著,东部和中部地区总体较好,西部地区除四川省外水资源承载力相对较差。[结论]长江经济带水资源承载力的时空变化主要受所在地区的水资源赋存条件和社会经济条件的影响。     

基于Landsat 8遥感影像的黔中水利枢纽工程区土壤含水量反演分析

为了获取黔中水利工程区土壤含水量的变化情况,基于2013—2018年的Landsat 8地表温度产品数据(LST)和植被指数产品数据(NDVI),采用植被供水指数(VSWI)法,反演研究区不同年份土壤含水量,结合实测数据进行精度验证,探讨了研究区土壤含水量分布的时空异质性及主要影响因素。结果表明:(1)基于Landsat 8影像反演的土壤含水量和实测数据具有较好的正相关性,表明Landsat 8影像适于研究区土壤含水量反演;(2) 2013—2018年研究区土壤含水量在时间上表现出波动升高的趋势,年平均增速为0.91%,在空间上呈现出西南部高、东北部低的趋势,以湿润为主;(3) 6年来研究区平均土壤含水量类型发生明显的变化,其面积变化幅度以增加为主;(4)研究区土壤含水量与温度均呈中度负相关,而与降雨量在毕节等部分地区呈高度正相关,在其余地区则呈中度正相关。利用Landsat 8遥感影像数据和植被供水指数(VSWI)可以实现研究区的土壤含水量反演,研究结果可为该地区土壤含水量动态监测和改善区域生态环境提供科学依据。     

雾霾背景下的城市化与空气质量协调发展的空间分析——以中国283个城市为例

采用全国空气污染监测站点监测所得的污染物实际浓度和空气污染物排放量作为空气质量系统的衡量指标,重点构建了空气质量评价体系。同时,构建了经济发展和城市化的综合评价指标体系,运用耦合度和协调度模型评估了全国283个城市的耦合度与协调度,并对三系统的综合得分、耦合度和协调度得分的空间分布特征进行了分析和讨论。研究发现:城市之间的经济发展和城市化水平的综合得分差异很大,且在空间分布上存在显著的集聚效应,形成了明显的"中心—外围"的空间发展格局。从空气质量方面来看,我国雾霾问题较为严重的地区主要集中于东部和南部。从耦合度和协调度的空间分布来看,两者分布大致相同,低值区主要分布在我国西南地区和中部地区,如河南和川桂黔滇地区等。高值区主要集聚于省会城市和经济发达的东部沿海城市,如北京、上海和杭州等。     

主体功能区视角下长三角地区国土空间格局时空演变及其碳排放效应分析

基于主体功能区视角分析国土空间格局演变特征及其碳排放效应可为完善主体功能区制度和推动国土空间绿色低碳利用提供依据。该研究利用2000—2020年土地利用数据分析长三角地区主体功能区划实施前后国土空间格局时空演变规律，结合碳排放数据以及贡献率分析测度了国土空间转移导致的碳排放效应。结果表明：1)长三角地区城镇空间和生态空间持续增加、农业空间减少，主体功能区实施后国土空间变幅趋缓；2)各主体功能区内国土空间变化量的增减关系表现为负相关关系，空间上存在显著的异质性；3)研究期内长三角地区净碳排放量(以C计)减少了14 956.57 kg/(m²·a)，空间异质性特征显著，且主体功能区规划实施后栅格尺度上由碳排放转为碳汇的数量增多；4)农业生产空间转为林地生态空间以及农业生活空间转为农业生产空间是导致净碳排放量减少的主要原因，而农业空间转为城镇空间则是导致各主体功能区碳排放量增加的原因，主体功能区规划实施后造成碳排放量变化的国土空间类型趋于多样化。主体功能区规划的实施有助于国土空间减碳增汇，未来应进一步完善主体功能区制度，因地制宜编制低碳导向型国土空间规划。     

长江经济带农业绿色增长的时空格局及影响因素研究

加快发展方式转变,促进农业绿色增长是缓解农业污染、提高农业效率的重要举措。长江经济带是我国重要的农业生产区域和产粮基地,为科学分析长江经济带农业绿色经济增长水平及其影响因素,本文采用能值方法定量研究了2003—2017年长江经济带农业绿色生产总值。在此基础上,利用空间计量经济模型分析其时空格局与影响因素。结果表明:1) 2003—2017年长江经济带农业绿色生产总值总体稳定上升,且增幅小于农业传统生产总值,农业绿色生产总值占农业传统生产总值的比重呈下降趋势。2)长江经济带农业绿色生产总值的区域差异明显,其空间格局仍未改变传统经济增长东部高、西部低的空间分布特征。3)长江经济带农业绿色增长在全局上具有显著的空间集聚特征,但这种集聚效应呈逐步减弱趋势。4)经济发展水平、科技创新能力、基础设施投资、劳动力素质和农业政策五大因素对本地区农业绿色增长产生正向影响;科技创新能力、基础设施投资对周边地区农业绿色增长产生积极作用。总体上看,长江经济带农业绿色生产总值稳定上升,且呈现"东部高、西部低"的空间分布特征;经济发展水平、科技创新能力等5大因素综合驱动该时期农业绿色增长的时空变化。     

大庆地区不同土地利用下土壤空间异质性研究

为了解大庆地区土地利用对土壤理化性质的影响,通过对草甸、杨树林、农田三类典型样地进行野外采样、调查,利用经典统计学方法和地统计学方法分析三类样地土壤理化性质空间异质性。结果表明:三类样地土壤碱解氮、速效钾、有效磷、有机质、含水率变异系数(CV)波动区间为12.16%～45.12%,呈中等变异性,pH值、表层土壤温度、容重变异系数波动在1.31%～10.05%之间,呈弱变异性;球面模型对土壤理化指标空间异质性有较好的拟合效果,三类样地土壤理化性质空间异质性变化受随机性因子影响严重,空间异质性分布从杨树林、草甸到农田地依次呈现下降趋势。     

武汉城市圈土地利用碳排放时空演变及驱动因素

[目的]产业和人口的集中造成大量资源消耗和高额碳排放，开展城市圈尺度的碳排放研究可以为城市圈碳减排提供科学参考和借鉴。[方法]以遥感影像和经济社会数据为基础，构建碳排放测算模型及时空地理加权回归模型，探究武汉城市圈3期(2000年、2010年、2020年)土地利用碳源/碳汇时空演变规律及其影响因素的时空异质性。[结果](1)武汉城市圈土地利用碳排放由2000年的3 129.69万t增加到2020年的14 590.51万t,年均增长8.45%;(2)影响武汉城市圈碳排放的主要因素有产业结构，技术水平和建设用地占比；(3)武汉城市圈碳排放影响因素存在明显的空间异质性，各类因素对不同区域的碳排放影响存在较大差异。[结论]城市圈碳排放具有明显的时空异质性，不同城市资源水平及发展重心存在差异，从而导致碳排放水平产生变化。在进行区域碳减排政策制定和碳减排任务分配时，应充分考虑各地的经济水平及产业结构等因素。     

近10年中国耕地变化的区域特征及演变态势

随着工业化、城市化进程推进,中国耕地在数量和质量方面均发生了显著变化。通过分析2009-2018年中国耕地的时空变化,掌握中国耕地变化的区域特征与变化态势,有助于制定差别化的区域耕地保护政策与管理策略,为保障粮食安全提供科学依据。该研究基于2009-2018年土地调查格网数据,利用GIS空间分析、数学指数模型等方法,从耕地数量、空间以及立地条件等方面研究近10年来中国的耕地时空变化特征。研究表明:1)2009-2018年间中国耕地数量总体稳定,但是耕地数量变化的区域差异较大。全国耕地共减少39.37万hm2,减少幅度为0.29%。2)从市域尺度分析,呈现以"哈尔滨-郑州-昆明"带为中心的东-中-西分异特征,该中心带内耕地净减少面积与全国耕地净减少总量基本持平,而该中心带以东地区的耕地净减少量与中心带以西地区的耕地净增加量相近。3)耕地空间变化率在长江以北的长江中下游平原区、黄淮海平原区以及四川盆地及其周边地区相对较高,表明这些区域人为调整耕地空间布局的强度较大,但其市域内净增加耕地面积总量却不大。4)耕地减少主要分布在距离主要城市中心30 km以内的区域,而耕地增加主要发生在离城市中心40km以外区域,这进一步说明城市化发展仍然是当前耕地减少的主导因子。此外,石嘴山、延安、雅安、榆林、张家口、丽水和泉州等地的耕地平均海拔增加较大,说明这些地区耕地"上山"现象较为严重。因此,今后应根据耕地变化"热点地区"的动态识别,提升自然资源管理和督察的精准定位和因地施策的能力。     

准格尔盆地南缘不同生态功能区夏季空气负离子浓度特征

[目的]对准格尔盆地南缘不同生态功能区夏季空气负离子浓度进行监测和分析,为不同地区空气质量评价提供参考依据。[方法]分别就不同生态功能区(水体、林区、停车场、聚集区)进行空气负离子浓度监测及评价,通过AIC-1000型空气离子测量仪进行数据采集并运用SPSS 17.0软件进行统计分析。[结果](1)不同区域生态功能区空气负离子浓度变化由高到低依次为:精河天池哈密巴尔鲁克,且精河、天池与哈密、巴尔鲁克之间差异显著(p0.05);(2)不同生态功能区中水体和林区空气负离子浓度含量较高,且空气负离子浓度随时间的变化出现早、晚较高,中午较低的动态变化趋势;(3)空气质量等级指标:天池(A级,1.28±0.42ind/cm3)精河(A级,1.16±0.08ind/cm3)哈密(D级,0.33±0.14ind/cm3)巴尔鲁克(D级,0.32±0.03ind/cm3);(4)不同天气状况对空气负离子浓度影响较大,主要表现为:雨天(699ind/cm3)沙尘(507ind/cm3)晴天(428ind/cm3)阴天(395ind/cm3)。[结论]不同生态功能区空气质量变化与空气负离子浓度变化基本一致,空气质量沿准格尔盆地南缘由东到西呈现劣—优—劣的分布规律。     

基于MODIS-EVI指数的四川省植被指数时空演变特征及驱动力

四川省地形地貌复杂,是长江流域生态屏障的战略要地,探究该区域植被覆盖时空演变规律,以此检验各项水土保持工程的完成度、生态环境建设举措的实施度具有重要意义。研究基于MODIS的增强型植被指数(EVI)数据,运用趋势线分析、莫兰指数分析、热点分析等方法,分析了2001—2018年四川省EVI植被指数的时空变化及其影响因素。结果表明:(1)四川省EVI植被指数空间上明显呈东高西低分布规律,空间异质性显著;(2) 2001—2018年EVI指数以0.22%/a的速率波动上升,13.6%研究区域的年际EVI变化率为负值,86.4%为正值。高值集中分布在四川东部广元、达州、宜宾、泸州、乐山、眉山和广安等地市,负值集中分布在甘孜、阿坝州以及成都市;2001—2018年四川省整体植被改善程度良好,但川西北高原和川西南山地地区的改善度明显低于川东四川盆地;(3) 2001—2018年四川省EVI植被指数增长明显,EVI指数变化与气象因子关联度低,与人工生态工程相关性高。生态工程建设是其变化的主要驱动力。     

长江经济带城镇化与生态环境耦合协调关系的时空分析

[目的]探究长江经济带2005—2014年城镇化与生态环境耦合协调关系,为统筹谋划整个区域健康发展提供理论基础。[方法]以长江经济带9省2市为研究区域,建立长江经济带城镇化与生态环境协调发展评价体系,采用变异系数法和耦合测度模型,从时间、空间两个维度分析长江经济带城镇化与生态环境耦合协调关系。[结果](1)从时间序列上看,2005—2014年长江经济带城镇化与生态环境耦合协调度呈持续上升趋势,但城镇化指数增长速度快于生态环境指数。(2)从空间格局上看,长江经济带城镇化与生态环境协调发展水平呈现与经济发展格局相一致的地势阶梯特征,即上游地区中游地区下游地区,而从省域视角分析,长江经济带城镇化与生态环境协调发展水平空间差异明显,在空间上呈现"东北—西南"格局,具体表现为东北高、西南低。[结论]长江经济带城镇化与生态环境耦合协调发展水平表现出东北高、西南低的空间格局,具有明显的空间差异,今后应注意整个区域的协调发展。