哈尔滨市产水量时空变化及其驱动力

[目的]探讨2000—2020年黑龙江省哈尔滨市产水服务的时空变化特征,揭示哈尔滨市产水量时空分异特征的驱动机制,为该市水资源管理及可持续发展提供科学依据。[方法]选取中国典型的寒地城市哈尔滨市作为研究区,基于InVEST模型产水量模块对2000,2010和2020年的产水量时空变化特征进行分析,并利用参数最优地理探测器揭示哈尔滨市产水量时空演变的驱动因素。[结果](1)2000—2020年哈尔滨市产水量呈逐年增长趋势,产水量由2000年的9.68×10⁹ m³增长至2020年的2.23×10¹⁰ m³。不同年份产水量的空间分布格局基本相似,在空间上整体表现为“东高西低”的分布特征。(2)研究区产水量的分布存在显著的空间正相关,以“低—低聚集”和“高—高聚集”类型为主,2000—2020年,二者面积占全市总面积的比例呈下降趋势。(3)各驱动因素对产水量的影响具有明显的空间异质性,实际蒸散发量和土地利用类型是经济质量发展区的主要驱动因子,而在自然主导的生态屏障区,二者的综合驱动力远不及经济质量发展区。...     

基于InVEST模型的祁连山地区土壤保持功能时空演变及驱动因素分析

[目的] 探讨祁连山地区土壤保持服务时空变化特征及空间异质性影响因素,为该区生态保护与可持续发展提供科学参考。 [方法] 基于2005—2020年4期土地利用数据,结合地形、土壤和气象数据,运用InVEST模型及地理探测器方法,模拟土壤保持服务、探究土壤保持量时空变化特征及其价值,对其空间异质性进行归因分析。[结果] ①祁连山地区2005—2020年土壤保持量变化区间为5.02×10⁹～7.89×10⁹ t,呈下降趋势;土壤保持量在空间分布上表现为东南高西北低,高值区均集中在研究区青海湖东侧和祁连山脉区域。 ②不同土地利用类型中,草地土壤保持总量最大,林地土壤保持强度最大;土壤保持强度随海拔增加呈先增后减的单峰曲线,随坡度增加呈线性增大。 ③研究区年均土壤保持服务价值为3.912×10¹³元,以保持土壤肥力的价值E₁为主。 ④地理探测结果显示：坡度和土壤类型对土壤保持空间异质性的解释力最高,整体上以植被覆盖度和土壤类型交互作用解释力最高。 [结论] 坡度和土壤类型共同作用于植被覆盖度。植被覆盖度为影响土壤保持服务空间异质性的主导因子,应将部分耕地转为草地或林地,加大生态保护力度,提高植被覆盖度,减少水土流失,增加土壤保持能力,从而改善生态环境。     

基于InVEST模型的祁连山国家公园碳储量时空分布研究

[目的] 研究祁连山国家公园碳储量及其时空分布,分析土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响,为提升国家公园生态价值、调整生态工程及土地管理政策提供科学依据。[方法] 结合土地利用变化动态指数和土地转移矩阵分析国家公园生态破坏和生态恢复前后的土地利用变化,然后基于InVEST模型Carbon模块,以土地利用遥感影像和碳密度为模型运行数据,计算土地利用变化导致的碳储量变化。[结果] ①祁连山国家公园1980,1990,2000,2010,2018年的碳储量分别为9.07×10⁸,9.07×10⁸,9.07×10⁸,9.16×10⁸,9.17×10⁸ t,呈现“先减后增”的趋势,累计增加9.86×10⁶ t。②碳储量空间分布与土地利用类型有一定联系。碳储量较高的地区主要集中在公园东段和中段东侧,以林地为主;碳储量较低的地区主要集中公园西段和中段西侧,以未利用地为主。③1980—2018年生态正向演变下的土地利用变化（耕地、草地和未利用地转为林地,耕地和未利用地转为草地,未利用地转为水域）是国家公园碳储量增加的主要原因。[结论] 巩固实施生态工程,着重保护草地资源、调整土地管理政策等方式能够有效促进生态系统正向演变,优化土地利用结构,有利于祁连山国家公园陆地生态碳储量的增加。     

祁连山国家公园生态旅游环境容量研究

科学制定生态旅游环境容量是旅游区可持续发展的重要保证。目前国家公园体制建设在我国才刚刚起步,对环境容量测算及监管方面的研究还较欠缺,存在方法不科学、指标不明确、管理不完善、数据不准确等问题。基于我国现行的相关规范、标准,从类型选择、可游览面积确定、指标体系确定、监测数据库构建、监管机制形成等方面,对祁连山国家公园的环境容量测算提出了合理的、可操作性较强的方法和理论,对于国家公园生态环境的保护、旅游公共安全管理等方面均具有重要的现实意义。     

祁连山国家公园植被覆盖变化地形分异效应

[目的]分析祁连山国家公园不同时间植被覆盖变化情况以及不同高程、坡度、坡向等地形条件下植被覆盖变化的空间分异性,为祁连山生态环境修复和保护提供参考依据和数据支撑.[方法]利用祁连山2006,2014,2019年3期遥感影像,采用像元二分模型估算植被覆盖度,结合趋势分析法和地形面积修正法,对不同地形条件下植被覆盖空间分异...     

基于InVEST模型的大连市产水量时空变化分析

[目的]研究大连市产水量的时空分布特征和影响因子,为该市水资源的开发与保护提供可视化的评估结果和依据。[方法]基于InVEST模型的产水量模块,探究1980—2015年大连市降雨、气温、潜在蒸散、实际蒸散及土地利用状况变化特征,定量研究1980—2015年大连市产水量的时空分布特征及其成因。[结果]①1980—2015年期间大连市年均降水和潜在蒸散发不显著下降,年均气温和干燥系数显著增加,年均实际蒸散量显著下降。②研究期间大连市耕地、林地面积有所减少。城市建设用地面积有所增加,主要由耕地转移而来。其他用地类型面积变化较小。③研究区平均产水量为226.36 mm,产水总量2.70×10~9 m~3。空间上由东北向西南递减。庄河市年均产水总量最大,达到1.10×10~9 m~3。[结论]研究区产水量的变化是气候变化和土地利用共同作用的结果。气候变化是影响产水量变化的主要驱动力,土地利用变化对产水量的增加有轻微影响。     

三江平原典型区水田时空变化及驱动因素分析

为阐明区域水田时空变化特征及其驱动因素,该文以三江平原典型地区富锦市为例,运用网格单元法和地理探测器模型分析不同时段(1989—2002年、2002—2015年)水田时空变化特征及驱动因素,探讨各驱动因子在水田时空变化中的作用及其相互关系。结果表明:1)1989—2015年富锦市水田扩张明显,新增水田34.99万hm~2,垦区水田化进程早于农区。1989—2002年,东部垦区水田扩张度较高,南部次之;2002—2015年,水田扩张度较高的地区主要分布在西南部农区与北部垦区。2)1989—2002年,水田扩张的主要驱动因素为政策因素和土壤类型,各因子间的交互作用大部分是双因子增强;2002—2015年,自然因素对水田变化影响减弱,水田扩张的主要驱动因素是到河流距离和到铁路距离,各因子间的交互作用大部分是非线性增强,水田化发展到成熟阶段。富锦市水田时空变化差异是由多种驱动因子共同作用的结果,研究结果可为三江平原耕地资源合理利用及水田规模科学管控提供借鉴和参考。     

龙川江流域近20年土壤侵蚀时空变化及驱动因素分析

[目的] 探究龙川江流域土壤侵蚀时空变化及其主控因子并掌握当地水土保持情况,有利于筑牢长江上游生态屏障。[方法] 采用通用土壤流失方程RUSLE,结合GIS和RS技术,研究龙川江流域2000—2020年的土壤侵蚀时空变化特征,同时利用最优参数地理探测器(OPGD)模型,量化驱动因子对龙川江流域土壤侵蚀时空动态变化的影响力和相互作用。[结果] (1)龙川江流域土壤侵蚀主要以微度和中度侵蚀为主,面积占比分别为2000年49.17%,2010年50.29%,2020年59.29%。2000—2010年土壤侵蚀变化较小,2010—2020年,共有9.01%的中度及以上侵蚀区域转为微度和轻度侵蚀。(2)最优参数地理探测器结果显示,在选取的影响因子中土地利用类型对研究区土壤侵蚀时空动态变化解释力最强,q值为0.18。土地利用类型与坡度的交互作用对龙川江流域土壤侵蚀解释力最强,q值达到0.45。[结论] 龙川江流域的土壤侵蚀主要以微度和轻度侵蚀为主,整体呈好转趋势,但元谋盆地土壤侵蚀仍较剧烈。土地利用类型对流域内土壤侵蚀的影响最强,而研究区最主要的土地利用类型为植被,占总面积的67.02%,因此未来需重点关注植被覆盖区域变化,继续推进生态保护政策,警惕地形复杂区域水土流失加剧风险。     

黄土高原生境质量时空演变及其驱动因素

[目的] 分析黄土高原生境质量的时空演变和影响因素，为黄土高原的生态治理和保障区域生态安全提供科学参考。 [方法] 运用InVEST模型评价了黄土高原生境质量，利用空间自相关分析法分析生境质量时空关联性，采用地理探测器分析了影响生境质量的驱动因子并进行单因子探测及交互探测。 [结果] ①2000-2020年，黄土高原20.5%的区域生境质量上升，7.18%的区域生境质量下降，区域生境质量呈稳定提升的趋势。 ②2000，2010和2020年黄土高原全局Moran’s I分别为0.714，0.706和0.694，生境质量在空间分布上呈现集聚现象并具有较高的空间正相关性，Moran’s I指数值降低说明空间集聚性小幅度下降，空间分布差异性渐趋均衡。 ③黄土高原生境质量因子影响程度大小顺序为：NDVI＞降水＞GDP＞坡度＞高程＞人口＞气温，研究期内各驱动因子对生境质量的决定力变化幅度不大且影响顺序未发生明显改变，说明各因子对生境质量的影响较稳定。 [结论] 应充分考虑黄土高原的实际情况，兼顾生态与经济两方面协同发展的目标，未来黄土高原可根据各生态区块的生境质量状况，制定更加具有针对性的管理措施，增强生态系统服务功能，并以其为基础寻求新型经济增长模式。     

福贡县土壤侵蚀时空变化及其影响因素分析

开展福贡县土壤侵蚀时空动态变化分析,对当地的水土流失防治和国土空间规划具有重要意义。研究基于降雨、土地利用、土壤和植被覆盖度等数据,采用GIS技术和RUSLE模型分析了福贡县2002年、2010年和2018年的土壤侵蚀时空变化和影响因素。结果表明:(1)福贡县土壤侵蚀强度主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主; 2002—2010—2018年平均土壤侵蚀模数不断下降,微度侵蚀面积不断增加,福贡县土壤侵蚀状况呈现改善趋势;(2)福贡县土壤侵蚀严重区主要分布在怒江两岸,近16 a福贡县74.73%以上的区域土壤侵蚀强度未发生改变,整体好转,表明退耕还林等工程实施对抑制土壤侵蚀强度有一定效果;(3)土地利用类型是福贡县土壤侵蚀的主要影响因子; 各因子解释力的大小依次为:土地利用类型、植被覆盖度、年均降雨量、海拔、坡度。海拔1 005～1 523 m、坡度>35°、年均降雨量1 482～1 671 mm、植被覆盖度<0.3、土地利用类型为未利用地的区域被识别为高风险侵蚀区。结合福贡县实际,坡耕地应为福贡县土壤侵蚀治理的重点区域。     

基于InVEST模型的南北盘江流域产水量时空变化研究

[目的]研究南北盘江流域产水量的时空变化特征以及不同土地利用类型、土壤类型和地形之间的产水功能差异,以期为流域内水资源有效管理和生态修复提供科学参考。[方法]基于InVEST模型定量评估了2005—2020年南北盘江流域产水量的时空变化特征、内部差异性及植被恢复对该地区产水功能的影响。[结果] 2005—2020年流域内的平均产水总量小幅波动,在空间上呈现东北部与中部高,西南部低的趋势,总体产水格局与降水量时空变化具有空间吻合性。在不考虑降雨量显著变化的情况下,耕地与草地面积减少是导致流域内产水总量呈现出小幅波动下降趋势的主要原因。各土地利用类型中产水能力最强的类型为建设用地,其次分别为裸地、耕地和草地。常绿针叶林与灌林地的产水能力较弱。流域内的产水能力随海拔升高而逐渐降低,土壤以产水能力较强的黄壤与红壤为主。该流域产水高值区主要集中于低、中海拔,以黄壤与红壤为主的东北部与中部区域;低值区主要集中于高、较高海拔,分布着大量石灰(岩)土和紫色土的西南部。[结论]该流域产水量空间格局有一定变化,其产水高值区有向东、东北偏移的趋势。土地利用类型、气象因子、土壤质地、地形等因素对产水功能空间异...     

祁连山典型灌丛植物根系化学计量特征及其与土壤理化因子的关系

为了揭示植物根系养分含量及其化学计量特征与土壤因子之间的关系,选择祁连山大野口流域的甘青锦鸡儿(Caragana tangutica)、鲜黄小檗(Berberis diaphana)、金露梅(Potentilla fruticosa)、鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)和吉拉柳(Salix gilashani...     

近20年延河流域生长季产水系数时空变化特征及影响因素

[目的]流域产水系数的变化反映了降雨和下垫面变化的综合影响,研究产水系数的变化特征对流域水资源合理调控具有重要意义。[方法]以延河流域为研究区,采用一元线性回归和Mann-Kendall方法分析生长季产水系数的变化趋势,结合NDVI、降雨量、暴雨日数和无雨日数4种产水系数影响因素进行空间聚类分析,并探究其时空变化特征。[结果]2001—2017年延河流域生长季的产水系数呈现波动增加趋势,但增加趋势不显著,且大部分区域变化幅度相对较小,倾向率介于-0.017～0.031/10 a,延河流域生长季平均产水系数空间上呈北向南、西向东逐渐增大,大部分区域存在不显著的上升趋势,西北部区域产水系数呈不显著的下降趋势,中部部分区域呈现显著的上升趋势。[结论]就变化率而言,产水系数与降雨量、暴雨日数呈正相关,与无雨日数和NDVI呈负相关。就多年平均值而言,平均产水系数与平均降雨量、暴雨日数和NDVI均呈现正相关关系,与无雨日数呈负相关关系。延河流域产水系数时空变化特征及影响因素分析可为干旱半干旱区流域水资源管理和规划提供理论支撑。     

基于生态足迹的广西壮族自治区水资源生态特征时空变化规律及其驱动因素分析

[目的] 分析近10 a来广西壮族自治区水资源生态特征的时空变化规律,探讨水资源生态足迹变化的驱动因素,为该区或同类区域的水资源合理开发与利用管理提供参考依据。[方法] 基于生态足迹模型中的水资源生态足迹、水资源生态承载力及水资源生态容量指标分析2008-2017年广西壮族自治区水资源生态特征的时空变化规律,并采用LMDI模型分析生态足迹变化的驱动因素及各地级市在关键驱动因素上的贡献比例。[结果] ①广西壮族自治区人均水资源生态足迹整体呈下降趋势,平均下降速率为-0.017 4 hm²/（人·a）,人均水资源生态承载力和生态容量整体呈波动上升趋势,平均上升速率分别为0.324 6 hm²/（人·a）,0.342 1 hm²/（人·a）,三者在空间上均呈一定的差异性和不均衡性;②经济效应、人口效应是拉动该区水资源生态足迹增长的第一、第二因素,贡献效率分别为191.8%,25.38%,技术效应、结构效应是抑制水资源生态足迹增长的第一、第二因素,贡献效率分别为-238.0%,-79.18%;③南宁市、桂林市在结构效应和技术效应上对减少水资源生态足迹的空间贡献比例最大。[结论] 广西壮族自治区水资源生态容量处于生态盈余状态,该区的水资源利用效率逐渐提高,水资源开发局势整体向好。但城市发展与规划存在较大差异,需因地制宜地采取对策。     

旅游干扰对鄱阳湖国家湿地公园土壤酶活性及水质的影响

采用野外采样调查与实验室分析相结合的方法,对不同旅游干扰强度（High Disturbance,HD;Middle Disturbance,MD;Lower Disturbance,LD）下的湿地公园土壤酶活性及水质进行了研究。结果表明:随旅游干扰强度的增加,土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和磷酸酶活性均明显降低,MD,HD与对照达到显著差异水平（p < 0.05）,而LD与对照未达到显著差异水平（p > 0.05）,即轻度旅游干扰对土壤酶活性影响并不大;土壤酶活性垂直分布均表现出明显的“表聚性”,而旅游干扰导致土壤酶活性的“表聚性”趋于消失,并且旅游干扰并没有影响深层（40—60 cm）土壤酶活性;从土壤酶活性的变化幅度来看,土壤蔗糖酶活性和脲酶活性可以作为鄱阳湖湿地公园土壤健康状况的指示指标;随旅游干扰强度的增加,TN,TP,NH₄⁺-N,BOD₅,COD_Cr和高锰酸钾指数均明显增加,TP,NH₄⁺-N增加幅度较大,对旅游干扰表现较为敏感,其中MD,HD水质中TN,TP,NH₄⁺-N,BOD₅,COD_Cr和高锰酸钾指数与对照达到显著差异水平（p < 0.05）,表明了旅游干扰降低了鄱阳湖国家湿地公园水质状况,导致其水质出现轻微的富营养化,但轻度旅游干扰对鄱阳湖水质影响并不大。相关分析结果显示鄱阳湖国家湿地公园土壤酶活性与水质状况呈显著或极显著正相关,由此表明旅游干扰条件下,土壤水质状况更大程度上依赖于土壤酶活性。     

祁连山放牧草原土壤呼吸及影响因子分析

在海拔2 500,2 700,2 850,3 000 m的草原上利用Li-6400-09土壤呼吸叶室测定仪测定一个生长季节祁连山排露沟流域放牧草原土壤呼吸速率,分析不同环境条件下土壤CO2释放速率对气候和土地利用的反馈作用。辅助测定地面温度(0 cm、最低温度和最高温度)、地下温度(5,10,15,20 cm)、空气温度、土壤含水量。通过2003-2006年的观测结果表明:(1)土壤呼吸速率有明显日变化规律,7:00-14:00逐渐升高,14:00达到最大值,其值为8.92μmol/(m2.s);之后开始逐渐下降,5:00-6:00达最小值,其值为0.37μmol/(m2.s);(2)土壤呼吸速率有显著的季节变化趋势,呈单峰曲线,与温度的季节动态相吻合,出现"低-高-低"变化趋势。(3)放牧直接影响土壤含水量,放牧程度与土壤含水量呈负相关,土壤含水量与土壤呼吸速率呈正相关。重度放牧区土壤含水量>过度放牧区土壤含水量>极度放牧区土壤含水量,且重度放牧区土壤呼吸速率>过度放牧区土壤呼吸速率>极度放牧区土壤呼吸速率。(4)温度是影响土壤呼吸的主要因子,温度与土壤呼吸速率呈正相关,呼吸速率最大值出现在一年温度最高月6-7月,值为8.92μmol/(m2.s);最小值出现在5月,值为0.37μmol/(m2.s),继续降温呼吸速率基本停止。     

三江源国家公园土壤侵蚀及其分布特征

[目的] 三江源是“中华水塔”和中国重要生态安全屏障。探讨三江源国家公园土壤侵蚀分布规律,为实施生态保护政策及三江源国家公园水土保持与生态文明建设提供依据。[方法] 利用中国土壤流失方程(CSLE)、风力侵蚀模型和冻融侵蚀强度评价模型,采用叠加分析的方法,分析三江源国家公园土壤侵蚀状况及其在不同空间和下垫面的分布特征。[结果] 2020年公园土壤侵蚀面积2.64×10⁴ km²,黄河源园区是土壤侵蚀分布最广泛的园区,而长江源园区土壤侵蚀相对严重;70%的水力侵蚀面积分布在地下冰发育带(海拔4 900 m以上),85%的风力侵蚀面积分布在地下冰发育带以下区域(海拔4 900 m以下),不同海拔高度区域土壤侵蚀及其分布差异显著;坡度5°及以下区域风力侵蚀面积比例达60%,是风力侵蚀相对集中分布区;水力侵蚀相对集中分布在8°～25°区域,水力侵蚀面积比例达75%,均是水土流失综合防治的重点区域;草地面积比例近80%,低覆盖、中低覆盖草地土壤侵蚀相对集中分布,沙地、裸土地的土壤侵蚀问题相对严重,值得重点关注。[结论] 三江源国家公园水力侵蚀主要分布在海拔4 900 m以上地下冰发育带,8°～35°的中低覆盖以下草地,占水力侵蚀面积的2/3左右;风力侵蚀主要集中分布在4 200~4 900 m,≤5°的中覆盖度以下草地。