秦巴山区国土空间格局演变特征及驱动力分析

[目的] 科学认知秦巴山区城镇空间、农业空间和生态空间的时空演化过程与形成机理,是助力全国空间发展格局统筹协调和推动中西部崛起的关键,更是地区高质量转型发展的迫切需求。[方法] 基于空间转移矩阵、地形位分析和随机森林回归等方法,从"格局规模―地形位置"2个维度切入,研究2000—2020年间秦巴山区国土空间时空演化特征与驱动机制。[结果] (1)近20年秦巴山区城镇剧烈扩张、农业和生态空间持续缩减,占比58.33%的县区人口减少的同时城镇用地依然呈扩张态势,"人口总量―城镇规模"出现严重两极分化;(2)城镇、农业空间"上山爬坡"、生态空间"下谷"现象明显,新增城镇和农业空间平均上移1~2个地形位,下游丹江口水库坝体加高工程对山区整体国土空间分布梯度产生显著影响;(3)"农业空间―生态空间"动态调整置换是秦巴山区主导转换类型,财政支出的影响作用最为显著;农业空间是新增城镇的主要来源,同时秦巴山区城镇退化为农业、生态空间的规模显著;(4)国土开发政策、山地地形属性、交通区位条件和社会经济因素共同制约影响秦巴山区国土空间演化结果,各类型因素在不同转换方向上的作用强度和显著因子数量有明显差异。[结论] 推动新增城镇向重点开发区集中,科学引导农业和生态空间顺应地形梯度布局,慎重进行水利工程建设,整体谋划区域"三区三线"布局,将对秦巴山区国土空间格局优化起到积极影响。     

基于主体功能区划和FLUS-Markov模型的区域国土空间格局模拟--以福州都市圈为例

[目的] 模拟2030年福州都市圈不同主体功能区各土地利用/覆盖类型空间分布，预测研究区国土空间格局未来发展趋势。 [方法] 基于2010和2020年土地利用/覆盖现状遥感监测，OpenStreetMap(OSM)，digit elevation model(DEM)，夜间灯光及气象等多源数据，利用FLUS-Markov模型基于分区模拟和整体模拟方式分别预测研究区2030年的土地利用/覆盖空间结构并进行对比，探讨各主体功能区土地利用/覆盖时空变化强度差异特征。 [结果] ①2020年福州都市圈各主体功能区模拟精度kappa系数均在0.85以上，说明该模型关键参数的组合设置可以有效地模拟不同功能区的土地利用/覆盖空间分布格局； ②与整体模拟相比，分区模拟结果的单一土地利用动态度、综合土地利用动态度和土地利用程度等指标相对较优，故分区模拟更适用于区域未来土地利用/覆盖规划。 [结论] 基于分区模拟方式的福州都市圈2030年模拟结果与主体功能区划的发展目标更加吻合，因此，可以结合各功能区发展特点提出各区域经济发展和生态保护的重点方向。     

主体功能区视角下湖北省耕地利用转型时空分异特征

明晰不同主体功能区耕地利用转型时空分异特征对耕地资源可持续管理与利用具有重要意义。该研究在基于要素诱致性替代理论阐述耕地利用转型机理的基础上,以湖北省所有区（县）为研究对象,采用社会经济、自然地理、农业生产等数据对1995—2019年间不同主体功能区耕地利用转型时空分异特征进行研究。结果表明：1）湖北省耕地功能转型随时间主要呈“V”型变化特征,各主体功能区早中期主要发生负转型,后期主要发生正转型;空间上呈现鄂西山区及武汉城市圈少数地区转型程度较为剧烈,其余地区相对平缓;生态功能区转型最为剧烈,而重点发展区转型最缓和。2）湖北省耕地空间转型随时间呈“N”型变化特征,各主体功能区随时间正负转型交错;空间上呈现江汉平原及武汉城市圈的部分地区转型较剧烈而鄂西等山区转型较弱的特征,农产品主产区转型最剧烈,重点发展区次之,生态功能区最平缓;3）湖北省耕地利用总转型随时间呈M”型变化特征,各主体功能区早中期主要发生负转型,后期主要发生正转型;空间上表现为江汉平原及武汉城市圈的部分地区转型剧烈程度强于鄂西等地区,农产品主产区强于重点发展区和生态功能区。不同主体功能区在社会经济条件、耕地资源禀赋等方面异质性明显,应采取差异化的政策设计引导耕地利用转型,服务湖北省社会经济可持续发展需要。     

基于不同土地利用的吉林省碳排放时空格局分析

利用吉林省2000—2013年的土地利用和能源消耗数据,运用基于碳排放系数的碳排放计算模型、K-均值聚类分析法和碳排放—GDP指标组合法,分析吉林省碳排放时空格局特征。研究结果表明:(1)2000—2013年吉林省净碳排放量迅速增加,由2000年的2 323.66×104t增加到2013年的6 258.79×104t。吉林省碳排放状况可划分为2个阶段,分别是经济低速增长碳排放快速增长阶段(2000—2006年)和经济快速增长碳排放缓慢增长阶段(2007—2013年)。(2)建设用地是主要碳排放源,对碳排放的贡献率超过84%,林地为主要碳吸收,但碳吸收量总体却在减少,平均每年减少1.44×104t。(3)吉林省净碳排放量区域差异显著,呈现出从东向西、从南向北(除白城)逐渐增加的趋势,以不同土地利用和净碳排放量为依据,各市州碳排放类型可以划分为4类。(4)分析吉林省各市州碳排放、GDP的变化,白城、辽源、白山和延边属于"低碳排放—低GDP型",松原、四平、长春和吉林属于"高碳排放—高GDP型",通化属于"中碳排放—中GDP型"。     

长三角城市群碳排放绩效与土地利用强度时空格局及协调发展特征

科学探索城市碳排放绩效与土地利用的协调发展特征,是在基础层面推动碳中和目标实现的必经之路。该研究在分析碳排放绩效与土地利用强度协调发展机理的基础上,以长三角城市群为例,利用超效率slacks-based measure（SBM）模型测度2003—2018年各市碳排放绩效,基于连续土地利用数据评估各市土地利用强度,并分析其时空演变格局;借助协调度模型揭示碳排放绩效与土地利用强度的协调发展特征与动态演化趋势。研究结果表明：1）长三角城市群碳排放绩效在时空上均呈现两阶段变化,2003－2013年区域碳排放绩效均值由0.63逐渐上升至0.77,高值区集中在浙江、江苏沿海地区,低值区零散分布在淮安、连云港,淮南等地。2013－2018年区域碳排放绩效均值小幅下降至0.68,高值区城市数量有所减少。2）区域土地利用强度均值由349.74逐渐上升至356.63,低值区主要集中在研究区南部的浙江部分城市,高值区主要分布在研究区北部,以江苏徐州、安徽淮北、毫州为代表。3）碳排放绩效与土地利用强度的协调度在16 a间波动上升,低值区主要分布在研究区西南部的浙江、安徽部分城市,高值区集中在江苏沿海城市如盐城、南通等以及上海市。长三角城市群在2003－2007年虽处于磨合过渡阶段,但年均增速较快,在2008－2018年逐渐迈入协调发展阶段,但受多种因素影响,增速有所减缓,区域土地利用低碳调整进入平台期。长三角城市群各市应根据其所属的协调发展类型,将土地利用强度与碳排放绩效的协调发展机制纳入土地利用规划范畴以实现城市低碳发展目标。     

2000-2020年黄河流域国土空间格局演变及生态响应

黄河流域国土空间格局变化将深刻影响生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)和功能，科学揭示其响应规律是构建高质量国土空间体系的应有之义。为此，从“三生空间”视角切入构建了两级衔接的国土空间分类体系，借助转移矩阵和修正的ESV评估模型，刻画了黄河流域2000–2020年间多级自然边界的国土空间格局及ESV演变特征，并采用图谱法揭示了ESV的时空响应规律。结果表明：1)2000–2020年间，一级空间中的生产空间持续减少，生活空间逐渐增加，生态空间较为稳定；二级空间中，除了农业生产空间和其他生态空间面积减少外，其他均呈上升态势。转化类型以草地生态空间与农业生产空间、其他生态空间以及林地生态空间的相互转换为主，集中分布在流域中上游地区。2)近20a间生态系统服务价值总体看涨，由2000年的10 976.59×10⁸元上升至2020年的11 210.96×10⁸元，草地生态空间、林地生态空间贡献最大。空间格局呈现“中部及西南部最高，东北部和东南部较高，西北部最低”的特征，显著增加的区域逐渐增多。3)生态增值区范围分布...     

江西省县域农业碳排放时空格局及影响因素分析

农业生产是碳排放的主要来源之一,在碳达峰碳中和的时代背景下,厘清区域农业碳排放现状并分析其时空变化和影响因素具有重要意义。江西省是农业大省,近几十年来农业的快速发展伴随着农业碳排放量的升高。因此基于本区域水稻种植、农资投入、土壤利用及畜禽养殖4类主要碳源,构建农业碳排放测算体系,评估2000－2020年农业碳排放量,分析县域农业碳排放空间格局及其驱动机制。结果表明：1）江西省农业碳排放量总量范围在1 098.32万～1 471.94万t;种植业碳排放强度整体呈下降趋势,范围在2.50～3.87 t/万元,畜牧业碳排放强度整体亦呈下降趋势,范围在0.76～2.03 t/万元;各碳源碳排放总量和其占农业碳排放总量的比例大小依次为：水稻种植（806.72万t,61.15%）、畜禽养殖（243.57万t,18.57%）、农资投入（237.39万t,18.02%）、农田土壤利用（29.60万t,2.26%）;2）江西省县域农业碳排放量空间特征明显,高碳排放区均集中于鄱阳湖平原地区以及吉泰盆地;农业碳排放强度空间分布由相对离散到集中在赣北地区;整体上江西省碳排放总量的重心向北移动;3）农业碳排放效率是影响农业碳排放的最重要的因素,各因素对农业碳排放减少量和其占总农业碳排放减少量的比例大小依次为：农业生产效率因素（1 828.13万t,56.57%）、地区产业结构因素（1 265.29万t,39.15%）、农业产业结构因素（86.12万t,2.66%）、农村总人口因素（52.12万t,1.62%）。整体上,各因素减少农业碳排放总量绝对值由大到小为：赣北、赣中、赣南。研究结果可为江西省乃至全国其他粮食主产区农业碳排放的测算以及农业碳减排政策的制定提供科学参考。     

重庆市土地利用碳排放效应时空格局分异

运用文献分析法、归纳总结法、统计分析法测算了重庆市12 a来不同土地利用类型的碳排放,分析了变化特征并对其时空差异类型进行了划分。结果表明:（1）重庆市碳汇大于碳源,碳排放总量表现为碳吸收,1997—2008年碳吸收能力在波动中呈下降趋势,到2008年重庆市总碳吸收量为14 570.85万t;（2）各类用地中,林地为主要的碳汇,建设用地为主要的碳源,建设用地碳排放增长幅度最快,年增长率为9.89%,应控制碳排放的快速增长;（3）地均建设用地碳排放和单位产值碳排放强度较高,碳排放强度与经济发展水平呈正相关关系;（4）土地利用碳排放效应受多种因素限制,能源消耗是碳排放主体;（5）40个区县的土地利用碳排放效应在空间分布上存在较大差异,应实施差别化的碳减排调控策略,引导城市低碳发展。     

浙北平原地区耕地非粮化时空演变特征及碳排放效应分析

掌握耕地非粮化的时空演变特征及其碳排放效应,对于保障粮食安全和发展低碳绿色农业具有重要意义。研究以东部浙江省平原县桐乡市为例,运用遥感技术和GIS空间分析探讨耕地非粮化类型和时空演变特征,并采用生命周期评价法评估不同耕地非粮化类型的碳排放效应。研究表明：1）桐乡市2005—2020年耕地非粮化率由1.56%提升至7.50%,非粮化面积净增加2 464.74 hm²,在空间上呈现团状集聚型格局,高值集聚区分布在西南远郊水网密布地区。2）耕地非粮化的坑塘养殖类型面积占比最大,其次为苗木种植和蔬菜大棚,2005—2020年耕地非粮化主导类型由苗木种植为主转变为多类型交错分布模式。3）2005—2020年桐乡市耕地非粮化导致的碳排放量由22 233.18t增长至98 853.27t,其中坑塘养殖对碳排放量的贡献最大,2020年达到83.7%;在空间上呈现西南远郊高值集聚、中部近郊低值环状分布的态势。在保障区域粮食安全的前提下,应结合不同非粮化类型的碳排放效应,分区域、分类别地实施耕地非粮化管控,实现耕地保护和低碳利用协同发展。     

科尔沁沙地景观空间格局及其生态环境效应分析

基于2000年的土地利用图形数据，选用生态意义较明确的景观特征指数，从区域和旗县2个尺度定量分析了科尔沁沙地的景观空间格局，并揭示了景观格局对区域生态环境的影响。结果表明：（1）草地景观是科尔沁沙地面积最大、分布最广、连续性最强的基质景观，其面积比例为47．6％，斑块个数比例为29．8％，平均斑块面积高达3．25km^2／个，斑块分离度仅为0．40；耕地和林地景观的面积比例也较大，分别为26．3％和10．2％，流动沙地和盐碱地的面积比例较小，分别为5．8％和3．1％。（2）位于西辽河下游干流或支流沿岸冲积平原上的旗、县，其区域景观格局基本呈现出耕地与草地、流动沙地景观类型镶嵌分布的特征。（3）相关分析发现，研究区景观斑块类型的平均斑块面积大小与生态环境指数间呈显著正相关，而景观破碎化指数与生态环境指数间呈显著负相关。     

长三角乡村多功能时空演化特征与驱动机制

乡村多功能是乡村地域系统发展的重要特征,有效识别其时空格局特征与驱动机制,是促进乡村振兴发展的重要依据。该研究以长三角作为典型研究案例区,在界定乡村多功能内涵特征基础上,构建出乡村多功能评价指标体系,运用熵权TOPSIS法定量测度2000－2020年长三角乡村多功能水平;综合GIS空间分析、空间自相关模型及地理探测器模型等对研究期间长三角乡村多功能时空演化及驱动机制进行初探。结果表明：1）2000年以来长三角乡村多功能水平呈现提升态势,并表现出“南高北低”区域差异特征;分项功能水平差异表现为乡村生产功能>乡村生活功能>乡村生态功能。2）研究期间长三角乡村多功能全局上表现出显著的正自相关;局部上,长三角乡村生产功能H(High)-H(High)型主要集聚在皖北地区,乡村生活功能H-H型主要集聚在苏南地区,而乡村生态功能H-H型主要分布在浙西南地区。3）长三角乡村多功能形成和演化受到自然地理环境和经济社会发展因素综合影响,其中地区经济实力、城镇化水平及固定资产投资是影响长三角乡村多功能演化的主导因子,且与其他因子交互驱动力强于单因子作用,交互作用能够增强对长三角乡村多功能时空演化的解释。4）从乡村地域主导功能视角出发,结合各地域类型功能现状、资源环境特征及区域发展背景,因地制宜采取差异化的长三角乡村地域功能优化策略。研究结果可为长三角乡村地域功能定位和发展方向提供科学依据。     

长江三角洲地区地表水污染的模式与对策

On the basis of field investigations, observations and experimental data combined with environmental monitoring information, the status and the spatial and temporal patterns of surface water pollution over thepast ten years in the Yangtze River Delta have been assessed. The water quality of large rivers is still verygood but most of the medium-sized and small rivers have been very seriously polluted. The appearance of black and odorous conditions in rivers in the urban areas has increased due to serious pollution by organic matter with consequent high oxygen demand. Annual increases in N and P concentrations in lakes haveaccelerated eutrophication. The water quality of rivers in small towns is rapidly deteriorating. The mainsources of surface water pollution include industrial and domestic sewage, animal manures, chemical fertilizersin farmland, and polluted sediments in rivers and lakes.Counter measures against these sources of pollution are presented. Regional laws and regulations for protection of surface waters and their enforcement are urgently required. A regional water environmental management agency should be established. The construction of sewage treatment plants of varying capacity must be accelerated to increase the proportion of sewage treated and to improve the quality of treated effluent. Animal wastes must be recycled effectively and efficiently, and the application rates of fertilizers and manures must be balanced with crop nutrient requirements to prevent diffuse pollution from agriculture. The comprehensive rehabilitation of medium-sized and small rivers should be intensified, and the delimitation and protection of the areas used as sources of drinking water should be strengthened.     

长江三角洲地区城市污泥中多氯联苯和有机氯农药含量与组分研究

对我国长江三角洲地区15个主要城市的46个污泥中的多氯联苯(PCBs)和有机氯农药(OCPs)的含量与组分进行了较系统的分析,结果表明,该地区城市污泥中PCBs的含量在0~0.720mg/kg之间,平均为0.076mg/kg,大部分低于0.1mg/kg,仅2个样品中PCBs含量超过我国农用城市污泥的控制标准(0.2mg/kg)。污泥中PCBs组分以PCB44检出量最高,PCB180、PCB99、PCB52、PCB74、PCB77和PCB167次之;供试城市污泥中OCPs的含量在0~0.426mg/kg之间,平均为0.055mg/kg,大部分低于0.05mg/kg。OCPs以o,p’-DDT检出量最高,其次为p,p’-DDE、β-HCH、δ-HCH、α-HCH、γ-HCH、p,p’-DDD和p,p’-DDT。该地区城市污泥中PCBs和OCPs的含量、组分和分布与污泥类型、污水来源、污水处理工艺及化合物本身的理化性质等有关。     

长江三角洲地区污泥中多环芳烃的污染研究

To ascertain the contaminated conditions of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in sludge and to evaluate the risk of application of this sludge for agricultural purposes, 44 sludge samples obtained from 15 cities in the Yangtze River Delta area of China were investigated using capillary gas chromatography/mass spectrometry （GC/MS） after ultrasonic extraction and silica gel cleanup. PAHs＇ contents ranged from 0.0167 to 15.4860 mg kg^-1 （dry weight, DW） and averaged 1.376 mg kg^-1, with most samples containing 〈 1.5 mg kg^-1. Pyrene （PY）, fluoranthene （FL）, benzo[b]fluoranthene （BbF）, indeno[1,2,3-cd]pyrene （IND）, benzo[a]pyrene （B[a]P）, and benzo[g,h,i]perylene （BghiP） were the most dominant compounds, ranging from 0.1582 to 0.2518 mg kg^-1. Single PAH, such as naphthalene （NAP, 2-benzene rings）, phenanthrene （PA, 3-benzene rings）, PY （4-benzene rings）, and FL （3-benzene rings）, had high detection rates （76.1%-93.5%）. The distribution patterns of PAHs were found to vary with the sludge samples; however, the patterns showed that a few compounds with 2- and 3-benzene rings were commonly found in the samples, whereas those with 4-, 5-, and 6-benzene rings were usually less commonly found. All the 44 sludge samples were within the B[a]P concentration limit for sludge applied to agricultural land in China （〈 3.0 rag kg^-1）. The probable sources of PAH contamination in the sludge samples were petroleum, petroleum products, and combustion of liquid and solid fuel. The concentrations and distributions of the 16 PAHs in sludge were related to sludge type, source, and treatment technology, together with the physicochemical properties.     

Surface water quality of factory-based and vegetable-based peri-urban areas in the Yangtze River Delta region,China

Detailed surveys of surface water in two contrasting peri-urban areas in the Yangtze River Delta region of China were conducted to determine the distribution of heavy metals, nitrogen (N) and phosphorus (P) as well as the speciation of N and P. A factory-based (FB) area was compared with a vegetable-based (VB) area during the dry season. The concentrations of heavy metals in the surface water in the FB area were higher than those in the VB area, suggesting modest contamination of surface water with Zn, Cu, Cr and Pb but not Cd, from discharge of factory effluent in the FB area but not the VB area. Although total N (TN) and total P (TP) levels in the surface water were high in both areas, the surface water in the VB area had significantly higher levels of nitrate N (NO₃–N), organic N (ON) and TN than those in the FB area. In both areas, the levels of water-soluble P (WP), organic P (OP) and TP were high in the river water that received municipal wastewater. The distribution of N and P species throughout the surface water system indicated that the NO₃–N and ON mainly came from vegetable fields, while ammonium N (NH₄–N), WP and OP were mainly from municipal wastewater. Treatment of municipal wastewater prior to discharge to reduce N and P by purification is recommended together with research and extension to develop more efficient use of N and P fertilizer by vegetable farmers.     

长江三角洲地区土地利用方式变化的特征及其过程

As one of the developing countries China has an arable land per capita far below the world‘s average level.With a high-density population an the quick development of economy and urbaniztion,the Yangtze River Delta shows the typical characteristics of land use in developed regions of China,which are:high land reclamation rate and low arable land per capita;intensive land use and high output value;and rapid increasing of construction land area and fast diminishing of arable land.The analysis indicates that the process of the arable land changes in the Yangtze River Delta could be divided into four different change stages over the past 50 years.     

基于MODIS数据的长江三角洲地区近地表气温遥感反演

近地表气温是一个重要的气候参数,为了给农业研究提供空间上连续的气温信息,以长江三角洲为研究区,根据MODIS地表温度和NDVI数据运用温度-植被指数方法反演了2005年全年的气温,并通过进一步去除温度-植被指数空间窗口的残余云和水体信息扩大了该方法的通用范围.最后利用气象站点观测气温数据对遥感反演值进行了精度验证,分析...     

长江三角洲地区土壤重金属污染的防治与调控

简要介绍了长江三角洲地区土壤重金属污染现状与特点及其成因,在此基础上提出了长江三角洲土壤重金属污染防范措施和2种不同类型的治理与调控措施。针对典型污染源引起的局部重度重金属污染土壤,宜使用工程修复与植物修复及其联用技术进行调控。针对农业和交通运输业引起的大面积轻度重金属污染土壤,宜从提高土壤自净能力的角度,运用环境矿物修复和农业生态措施进行调控。继而,进一步提出了今后长江三角洲地区土壤重金属污染防治与调控的主要研究方向。