近150年来长江入海流量变化的趋势、阶段与多尺度周期

[目的]分析近150a来长江入海流量变化的长期趋势、阶段性、突变性以及多尺度周期变化过程,为揭示长江入海流量的长期变化特征提供理论支撑。[方法]基于长江汉口站长时间实测水文数据,利用现代汉口站和大通站流量一元回归模型,恢复以长江大通站为代表的1865—2014年长江入海流量序列。综合利用多种方法开展多尺度分析。[结果]长江近150a入海流量序列表明,平均值为29 432m~3/s,变异系数为14.72%。趋势分析表明,近150a来长江入海流量呈现下降趋势,变化速率为-23.7m~3/(s·a)(p0.01)。阶段性分析表明,长江入海流量变化具有一定的波动性特征,大体上以1955年为分界点,在1865—1955年为流量上升阶段,1955—2014年为流量下降阶段。突变性分析表明,长江入海流量在1940s发生了突变,由丰水期转变为枯水期。多尺度周期性分析表明,长江入海流量变化过程表现出明显的非线性和非平稳性,具有150和60a的长期趋势,以及34,22,3~7a的中高频振荡周期,其中22a周期最为明显,可以通过99%置信度检验。[结论]近150a来长江入海流量总体上呈下降趋势;其中自1955年以来长江入海流量处于一个显著的下降期;长江流域降水量变化是影响长江入海径流变化的重要因素。     

基于多源遥感数据的呼和浩特城市热岛调控优先区识别研究

伴随着城市化进程中地表不透水面覆盖增加和城市人口密度增大，城市热岛效应也逐渐加剧，对城市生活品质、城市生态服务系统等产生诸多影响。融合多源卫星遥感数据以及基础地理数据，构建基于“高温环境因子-地表覆盖因子-人口密度因子”模型，结合GIS空间叠加的城市热岛调控区识别方法，对呼和浩特市2020年城区热岛调控优先区进行识别与验证，分析城市地块尺度、社区尺度以及街道尺度上城市热岛优先区的合理性与形成因素。结果显示：呼和浩特市城市热岛调控优先区主要分布于以旧城高密度不透水为主的中心城区老商业圈，呈单中心向外逐渐减少趋势；三个识别因子空间分布特征各不相同，其中人口密度因子和高温环境因子与城市热岛调控优先区空间变化较为一致，是城市热岛调控优先区的主要识别因子，也是城市热岛效应最终形成的主要因素；地表覆盖因子呈西聚东散分布状态，人口脆弱因子呈现出中心聚集度大，向城市南部扩散的空间格局，与呼和浩特市城市发展方向一致。研究表明基于多源遥感数据的模型估算与空间叠加方法识别城市热岛调控区理论上是可行的，研究结果可对未来呼和浩特市城市更新中的城市热岛调节、城市生活品质提升具有一定的指导作用，并为城市热灾害风险管...     

无定河流域农田与草地生态承载力变化及其限制因素分析

随着自然资源有限性与人类需求无限性之间的矛盾日益加剧,如何实现生态环境与社会经济可持续发展、维护区域生态安全成为人类面临的重大挑战。本研究以无定河流域为研究区,基于食物营养供给与消耗、牧草供给与消耗估算了2000–2020年各县域农田与草地生态系统的承载力与承载状态指数,评估了流域生态承载状态及其变化,识别了关键生态承载限制类型,并基于水资源承载力进一步分析水资源供给的制约作用。结果表明,近20年无定河流域草地牧草供给与消耗均呈增长趋势;农田食物供给增长,而人均消耗略有下降;各县域草地与农田承载状态以转好为主。总体上流域生态承载状况明显转好,80%的县域综合生态承载指数减轻,而北部杭锦旗与东南部县域承载状态加重,牧草供给是其主要限制类型;鄂托克旗与鄂托克前旗水资源生态承载状态加重,水资源是北部县域农牧业生产主要限制性因素。未来发展中需重视生态保护与修护、合理安排种植业与畜牧业规模,减轻草地生态系统承载压力。     

基于景观结构和产出功能的东部县域耕地利用分区研究——以山东省平度市为例（英文）

[目的]利用聚类分析方法研究不同评价单元耕地利用的亲疏关系,进行耕地利用分区,可为县域耕地保护和合理利用提供科学依据。[方法]以山东省平度市为例,充分考虑耕地利用的主要因素,选取了反映耕地结构、产出、区域地理位置以及与它相关联的土地利用因子,构建了景观结构、产出和空间位置功能耕地利用指标,并进行聚类分析和耕地分区。[结果]平度市耕地利用分为四个类型区,其中一区和二区需要加强耕地,特别是优质耕地的保护,从而保障区域农作物的数量和质量;一区和三区的建设用地需要提高集中程度和利用率;四区应注重发展多样性的特色农业,避免盲目扩大种植业。[结论]在东部沿海农业区的城镇化过程和追求耕地高产出过程中,一要加强控制建设用地占用优质耕地,提高建设用地利用率,二要不断检测耕地集约利用过程中,特别是蔬菜种植过程中的农业面源污染问题,三要注重因地制宜保护土地利用的多样性,避免盲目扩大耕地,以利于整体耕地及其农产品环境条件的不断改善。     

京津风沙源治理工程不同恢复措施对草地恢复过程的差异性影响

中国北方草原区域作为我国北方重要的防沙治沙生态屏障,长期以来大规模投入实施了系列生态恢复工程。为了解不同恢复措施对草地恢复的影响异同,以京津风沙源治理工程的草原治理区域为研究对象,采用工程区内外对比法探索4种典型工程恢复措施及措施组合(围封禁牧、补播草种、小流域治理和基本草牧场建设)对草地群落物种组成、生产力构成和物种多样性的差异性影响。结果显示:1)各工程恢复措施均趋向增加群落的高度和盖度,其中围封禁牧草地的恢复最为明显;群落中禾本科、莎草科物种重要值增加,杂类草下降,群落建群种由克氏针茅、糙隐子草、百里香等较低矮物种转变为大针茅、羊草、羽茅等较高大的多年生禾草;2)各恢复措施均显著增加群落的地上生物量(P<0.05),但种植人工饲草的基本草牧场地下生物量显著下降,使得群落总生物量也显著减少(49%);只有围封禁牧措施使群落总生物量、地下生物量和地上生物量均显著增加;群落内C₃植物、多年生植物生物量比例趋向增加; 3)各工程恢复措施均未显著增加群落内物种丰富度,却均趋向减少群落物种均匀度,补播草种和基本草牧场建设区域Shannon-Wiener多样性指数下降达到显著水平。以上结果表明长期的恢复措施实施能明显恢复草地的植被覆盖和地上生产力水平,提高草地的饲草品质,有助于区域沙源固定、碳汇增加和饲草供应恢复,但长期的工程干预有可能对区域的植物群落物种多样性水平存在负面影响。     

玛多县大型野生食草动物种群数量对草畜平衡的影响研究

以黄河源区玛多县为研究区域,利用无人机遥感技术调查了县域内藏野驴、藏原羚、岩羊等大型野生食草动物和家畜的种群数量,利用降尺度算法生成了2016年玛多县30 m空间分辨率的产草量数据,在此基础上估算了包括野生动物和家畜在内的草畜平衡状况,分析了大型野生食草动物对玛多县草畜平衡的影响。结果表明:1)通过飞行样带内种群密度,推算了玛多县内大型食草动物种群数量,分别与统计数据、暖季调查结果对比验证,估算出2017年冷季藏野驴、藏原羚和岩羊分别为1.71、1.60和0.93万匹(只),家牦牛、藏羊和马分别为7.08、10.22、0.12万头(匹、只),大型野生食草动物和家畜总计47.5万羊单位,大型野生食草动物羊单位数量与家畜羊单位数量之比为1∶4.5;2)仅考虑饲养家畜,载畜压力指数为1.13,表明草地略微超载;在综合考虑饲养家畜和野生动物的情况下,载畜压力指数为1.38,表明草地中度超载;3)若没有将大型野生食草动物纳入草畜平衡核算体系内,载畜压力将被低估22%。超载过牧是造成玛多县草地退化一个主要驱动因素,需人工补饲7.90万t干草或减畜30%才能维持草畜平衡。     

青藏高原不同生态地理区生态恢复状况分析

为保护和修复青藏高原生态系统,我国在青藏高原实施了一系列政策与生态工程。全面掌握生态系统恢复状况对科学制定区域生态系统保护与恢复策略具有重大意义。本文选取植被净初级生产力、植被覆盖度、水源涵养、土壤保持和防风固沙5个指标,利用地面和遥感数据并结合生态系统服务和权衡的综合评估(Integrated valuation of ecosystem services and trade-offs, InVEST)模型、修正的通用水土流失方程(Revised universal soil loss equation, RUSLE)和修正风蚀方程(Revised wind erosion equation, RWEQ)等方法,评估2000—2019年青藏高原生态系统恢复程度与恢复潜力。结果表明：青藏高原生态系统功能逐步提升,但部分地区仍有退化趋势。其中,生态系统基本稳定的面积最大,占比为42.03%;青藏高原植被覆盖度恢复潜力指数为29.57%。其中,植被覆盖度恢复潜力指数较大的地区主要位于青藏高原中西部。政府未来应因地制宜,对水热环境较好且恢复潜力大的地区积极采取相关措施,对生态恢复潜力大但恢复...     

滴灌对干旱区春小麦田土壤CO2、N2O排放及综合增温潜势的影响

对比新疆干旱区滴灌和传统灌溉对春小麦田土壤CO_2和N_2O排放通量及综合增温潜势的影响差异,旨在为该区有利于农田温室气体减排的农业管理措施的制定提供科学依据。在春小麦田中,设置滴灌和漫灌两种灌溉方式(其中滴灌包含滴灌管间和滴灌管上2个不同的空间处理),利用静态暗箱-气相色谱法对两种灌溉方式下不同处理的土壤CO_2及N_2O排放通量及影响因素进行了测定和分析。结果表明:在春小麦生长季,滴灌方式下土壤CO_2排放通量均值比漫灌减少了35.76%。滴灌管间和滴灌管上两个处理的土壤CO_2排放通量无显著差异,均值分别为906.28、838.25 mg·m~(-2)·h~(-1),但均与漫灌处理有显著性差异(P0.05)。滴灌方式下土壤N2O排放通量达74.81μg·m~(-2)·h~(-1),比漫灌增加25.87%。滴灌管间和滴灌管上处理土壤N_2O平均排放通量均高于漫灌,分别为85.76、63.62μg·m~(-2)·h~(-1),3个处理间均无显著性差异(P0.05)。滴灌和漫灌方式下土壤CO_2累积排放量分别为2 188.68、3180.91 g·m~(-2),土壤N2O累积排放量分别为188.62、160.60 mg·m~(-2),滴灌方式下春小麦田土壤CO_2和N_2O的综合增温潜势比漫灌减少983.55 g CO~(-2)·m~2。相关性分析表明,滴灌管间处理土壤CO_2排放通量与大气温度及5、10 cm地温的相关性均达显著水平(P0.05),与10~20 cm层土壤微生物量碳呈极显著相关(P0.01);漫灌方式下,0~10 cm和10~20 cm层土壤水分显著影响土壤N_2O排放通量(P0.05);滴灌方式下滴灌管上处理的0~10 cm层土壤水分与土壤N_2O排放通量显著相关(P0.05),滴灌管间处理的10~20cm层土壤NH_4~+-N含量是影响N2O排放通量的显著因素(P0.05)。     

西藏一江两河地区耕地垦殖强度影响因子及其临界值确定

西藏"一江两河"地区耕地分布的空间面积狭小,限制性因素突出,识别和测度其耕地分布的影响因子,对今后区域农业发展和耕地利用具有现实意义。根据西藏"一江两河"耕地数据,应用GIS对其不同地貌类型、海拔高程的垦殖强度进行分析,在此基础上选择代表地形、气候、土壤、水文、可达性等12个因子作为自变量,1 km×1 km网格内耕地垦殖强度为因变量,运用偏最小二乘回归方法构建回归模型,并用变量投影重要性指标衡量各因子对变量的解释能力。测度结果表明:坡度是最重要的影响因子;太阳辐射、最暖月气温、海拔高度和降水等对耕地分布有重要影响,说明西藏"一江两河"地区耕地分布主要受地形、气候两大因素控制。