基于贡献率模型的崩塌易发性评价——以广州市白云区为例

[目的] 根据地质灾害野外普查空间数据库,分析花岗岩风化残积土发育地区崩塌形成机理和破坏模式,探究不同环境孕灾因子对崩塌发育的贡献率,评估崩塌灾害空间易发性与分布规律,为中国东南沿海地质灾害多发区的灾害防治工作提供科学支持。[方法] 在分析广州市白云区花岗岩风化残积土崩塌发育特征的基础上,选取高程、坡度、坡向、地形起伏度、距地表水体距离、降雨量、地层岩性、土地利用类型共8个与崩塌灾害发育密切关联的致灾因子构建崩塌灾害易发性评价指标体系,叠加研究区内404个历史崩塌数据,依据贡献率模型计算统计各指标因子崩塌灾害敏感性和空间分布特征。采用各二级指标因子贡献率的修正样本差确定因子权重。[结果] ①研究区内坡度、高程和地形起伏度对崩塌易发性贡献程度较高,坡向、地层岩性、降雨量在崩塌灾害易发性评价中贡献程度较低。②极高易发区主要集中在丘陵西麓,崩塌易发性由山地线范围外层边缘向中心逐级降低。③崩塌极高易发区和高易发区崩塌比率占总崩塌比率超过85%,模型易发性评价成功率和预测率分别达到91.3%和92.6%。[结论] 斜坡地形地貌因子对崩塌发育影响较显著,基于贡献率的崩塌灾害易发性评价模型能够客观量化指标因子权重,模型预测评价结果精度较高,易发性区划符合实际崩塌发育空间分布特征。     

漓江流域2000—2020年土地利用和覆被变化时空分异特征

[目的]分析2000—2020年漓江流域土地利用和覆被变化时空分异规律,为协同人类活动及生态安全提供空间治理依据。[方法]基于遥感信息识别和GIS空间分析平台,应用扩张强度、转移矩阵及时空统计、空间自组织分析等方法,从多维时空尺度研究流域土地利用及景观结构变化规律。[结果](1)漓江流域以林地、耕地为主体景观,合占景观面积的比例超过90%,2000—2020年其面积变率小于0.37%,扩张强度小于年均3.59%,表明流域具有高质量的景观生态资源和建成国际旅游中心的生态资本,景观结构稳定,水生态良好;(2)建设用地增长最快,扩张显著,2000—2020年其面积增长了163.41%,其中临桂新区年均扩张37.79%,城镇化是流域景观类型及结构变化的主要驱动;(3)流域景观类型多样性丰富、分布均衡,多样性和均匀度指数在城镇及旅游中心形成高值中心,山地区则为低值连片;连通性或延展性较好,山区为高值中心,城镇为低值中心,人类活动对草地形态及城镇周边(中值区)的扰动较显著。[结论]流域景观指数结构受相似的发生环境和分异因素影响而具有空间集聚性分布特征,城镇扩张及旅游活动是漓江流域景观格局分异的主要...     

黄河流域水资源、能源与粮食生产的时空匹配及阻尼效应

水、能源与粮食是人类生活与可持续发展的重要保障,探究水资源、能源对粮食生产作用对于优化资源配置与保障粮食安全有着重要的意义。该研究运用洛伦兹曲线与基尼系数评估黄河流域上中下游水资源、能源与粮食生产之间的匹配度,并基于柯布-道格拉斯函数引入粮食增长阻尼模型测算出黄河流域水资源与能源对于粮食生产的制约程度。结果表明：1）黄河流域水资源、能源对粮食的基尼指数呈现出先减小后增大情形,黄河下游区域的匹配度要比上中游区域更为合理,2019年,下游区域水资源、能源对粮食都呈现出高度匹配状态情形。2）黄河流域水资源对于粮食生产的阻尼系数波动较大,阻尼系数变化范围为0.005～0.032,且水资源对粮食增长阻尼作用呈现出6 a一周期情形。能源对于粮食生产的阻尼作用呈现出稳步上升情形,且在2015后上增较快。在水资源与能源约束条件下,2019年黄河流域粮食产量增长要比上一年分别降低0.76%与5.28%。3）黄河流域水资源阻尼系数呈现出西部小东部大情形,能源阻尼效应呈中高约束状态集中在黄河上游东部区域与下游区域,低约束状态集中于黄河中游区域。另外,黄河流域水资源与能源阻尼系数具有典型的空间集聚特征,水资源阻尼效应高-高集聚区主要分布在黄河下游区域,能源阻尼效应低-低集聚区分布在中游北部区域。研究结论可为黄河流域粮食的稳定增长与资源有效配置提供科学依据。     

干燥致密土壤在沙粒流冲击下的磨蚀规律

在土壤风蚀过程中,跃移颗粒对表土的冲击磨蚀是公认的一种重要起尘机制。磨蚀体现了跃移沙与土壤相互作用,受沙粒跃移运动参数和土壤力学性质共同控制。然而,现有风蚀模型尚未充分考虑土壤力学性质的地位与作用,缺少磨蚀速率计算公式,亟需从固体力学角度探讨土壤磨蚀规律。该研究借鉴岩石磨蚀模型,针对含水率小于1.5%、体密度大于1.60×103 kg/m3的干燥致密土壤,提出了代表单位时间内的碰撞次数、土壤抗压强度和杨氏模量、入射沙粒动能和密度等综合效应的磨蚀变量;通过标准压缩试验测得黏土、砂土、壤土、砂质黏土、壤质黏土共5种人工均质土壤的抗压强度和杨氏模量的范围分别为0.823～4.092 MPa和0.043～0.149 GPa;利用自行设计的冲击磨蚀试验得到了干燥致密土壤在沙漠沙颗粒流冲击作用下的磨蚀规律,即磨蚀速率是磨蚀变量的线性函数,其斜率与截距分别为3.27×104和-0.027 kg/s。研究结果有助于恰当描述风蚀模型中的土壤力学性质、准确计算风蚀速率,进而服务于农田防护和水土保持工程,并为中国西北干旱区天然地貌和人工建筑风蚀现象的研究提供理论依据与数据支撑。     

基于Sentinel-2A的棉花种植面积提取及产量预测

及时、准确预测棉花产量在棉田经营管理、农业决策制定等方面具有重要的价值和意义。为了提高棉花产量预测精度并确定估产的最佳生育时期,该研究利用谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）获取2020年Sentinel-2A的3个时间段影像,采用随机森林（Radom Forest, RF）、支持向量机（Support Vector Machine, SVM）、决策树（Classification and Regression Tree, CART）进行棉花种植区域提取,利用顺序向前选择（Sequential Forward Selection, SFS）和偏最小二乘算法（Partial Least Squares Regression, PLSR）确定棉花产量预测最佳生育时期,最终形成莫索湾垦区棉花产量预测分布图。结果表明,1）RF分类效果最佳,农田与非农田分类总体精度为0.94,Kappa 系数为0.89;棉田与非棉田分类总体精度为0.92,Kappa 系数为0.83。2）红边波段（B6）在3个生育时期中与产量相关性较好,相关系数随着生育时期的递进而增加,分别为0.37、0.47、0.53。3）基于PLSR构建的产量预测模型中,铃期预测效果最佳（决定系数R2=0.62,均方根误差RMSE=625.5 kg/hm2,相对误差RE=8.87%）,优于吐絮期（R2=0.51,RMSE=789.45 kg/hm2,RE=11.06%）和花期（R2=0.48,RMSE=686.4 kg/hm2,RE=9.86%）,铃期为棉花产量预测的最佳生育时期。该研究利用GEE和Sentinel-2A影像数据,为新疆莫索湾垦区棉花种植面积提取及产量预测提供一种新的思路,可为合理水肥配置、精准种植、农作物生长过程监测提供数据支撑。     

秦川牛腿骨油的脂质组成分析

为了实现畜禽骨副产物的有效利用,本研究采用超声波辅助溶剂浸出法提取秦川牛腿骨油,应用高效液相色谱(HPLC)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)法和基于多维质谱“鸟枪法”脂质组学技术(MDMS-SL)综合分析牛腿骨油的脂质组成,并对牛腿骨油的氧化稳定性、酸价和过氧化值等理化性质以及酚类化合物进行测定。结果表明,秦川牛腿骨油中含有丰富的甘油酯,其中甘油三酯(TAG)含量为93.85%,同时含有少量的甘油二酯(DAG)。在秦川牛腿骨油中共检测出24种脂肪酸,单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量分别为62.85%和2.18%;24种酰基肉碱,总含量为1.18 nmol·g^-1;17种鞘磷脂,总含量为35.36 nmol·g^-1;38种磷脂酰胆碱,总含量为22.16 nmol·g^-1。样品具有较强的氧化稳定性,酸价和过氧化值分别为16.43 mg KOH·g^-1和5.22 mmol·kg^-1,含有α-生育酚、α-三烯酚及γ-三烯酚3种酚类化合物。丰富的TAG、不饱和脂肪酸及鞘磷脂含量使秦川牛腿骨油在促进营养吸收、降血糖血脂及抗炎等方面具有较大的利用潜力。本研究为秦川牛腿骨油相关高附加值产品的开发提供了理论基础。     

Variability in pattern and hydrogen isotope composition (δ2H) of long-chain n-alkanes of surface soils and its relations to climate and vegetation characteristics: A meta-analysis

The average chain length (ACL), carbon preference index (CPI), and hydrogen isotope composition (δ²H) of long-chain n-alkanes in sediments have been used to retrieve information about the paleoclimate. Despite their importance as in-between media from leaves to sediments, n-alkanes of surface soils have not been systematically analyzed at large scale. Such an investigation of the spatial variation of n-alkane properties in soil and their dependence on climatic and botanic (e.g., vegetation type) factors could provide a rationale for a better estimation of the past environment. We synthesized the patterns and δ²H of long-chain n-alkanes in soil (δ²H^n-alkanes) with regard to vegetation types (cropland, grassland, shrubland, and woodland) and environmental factors using data from peer-reviewed papers. Our results showed that the ACL and CPI of soil C₂₇–C₃₃ n-alkanes were not suitable indicators for differentiating vegetation types at large scale; instead, ACL significantly correlated with water conditions such as mean annual precipitation (MAP) and Palmer drought severity index (PDSI), and CPI significantly correlated with temperature without significant influence of vegetation type. The variation (i.e., standard deviation) of fractionation between the δ²H values in annual precipitation and in soil n-alkanes (ε_rain-soil) was smaller than that reported in leaves; therefore, soils were better suited to quantifying the general growing conditions of plants at a certain site. The fractionation ε_rain-soil correlated with climatic conditions as described by the PDSI and relative humidity (RH). This correlation agreed with the change in leaf water enrichment with changing RH taken from the literature and was independent of the vegetation type at large scale. This meta-analysis may provide useful information for the variations of the patterns and δ²H_n-alkanes values in surface soils.     

黄土丘陵沟壑区耕地细碎化评价与土地整治工程分区——以吴起县为例

为研究黄土丘陵沟壑区耕地细碎化的特征,提高农业机械化水平,以延安市吴起县为研究区,以行政村为单元,基于ArcGIS与Fragstats软件,运用景观指数、地理探测器等方法评价了吴起县的耕地细碎化程度,分析影响因素,并划分土地整治工程分区。结果表明:(1)吴起县耕地综合细碎化程度总体较高,各程度细碎化的行政村数量排序为中度细碎>重度细碎>轻度破碎。轻度细碎化集中分布于吴起县北部,重度细碎化主要分布在中部、南部、西南部,中部地区的重度细碎化呈现出西北—东南走向的条带状。吴起县耕地细碎化的主要类型为面积细碎化,形状细碎化与分布细碎化程度相对较低。(2)吴起县耕地综合细碎化的主要影响因素为高程、坡度、距河流的距离、距农村居民点的距离,影响力大小排序为距河流的距离>坡度>高程>距农村居民点的距离。坡度、距河流距离分别与距农村道路距离、距农村居民点距离有很强的交互作用。(3)基于耕地细碎化评价与影响因素分析结果,划分土地权属调整区、土地平整工程主导区、农田水利工程主导区、农村道路工程主导区、土地工程综合整治区共5个整治工程分区,为吴起县耕地细碎化整治提供方向性引导。可见,吴起县耕地细碎化水平较高,空间异质性较强,主要受地形、水源、耕作便利性等多因素影响,需要以权属调整、土地整治等手段改善。     

耦合MOP-FLUS模型的滇中城市群“三生”空间格局优化

生产空间、生活空间、生态空间之间联系紧密,决定国土空间的最高演化目标,为了协调区域经济社会的发展,通过构建符合城市群发展实际的“三生”空间分类体系划定国土空间; 基于目标条件与情景设定,通过MOP模型实现“三生”空间综合效益最大化; 利用FLUS模型优化“三生”空间布局,并采用景观格局指数对其优化结果进行了分析评价。结果表明:优先满足生产和生活空间发展情景的生态效益最低,城镇化进程加快的同时生态空间发展受到抑制,生态环境脆弱; 优先满足生态空间发展情景的经济效益最低,生态环境虽然得到良好保护,但同时生产与生活空间面积占比较小,分布破碎,不利于区域经济发展; “三生”空间均衡协调发展情景的经济效益提高4.46%,生态效益提高1.87%,空间布局均衡统一。因此该情景能够合理平衡生态建设与经济发展,在丰富生态过程和格局结构上具有优越性,可为滇中城市群国土空间资源配置、“三生”空间优化等决策提供一定的参考和借鉴。     

树轮宽度记录的1861年以来松潘地区秋雨指数变化特征及其形成机理

为了分析气候变暖背景下松潘地区秋雨的时空变化特征及其形成机理,利用采自四川省松潘县二道海的冷杉树轮样本建立了树轮宽度标准年表,并重建了松潘地区过去150 a秋雨指数,回归方程的误差缩减值(RE=0.19)、乘积平均数(t=3.46)和F检验值(16.4)都达到了0.01的显著性水平,重建方程稳定可靠。研究结果表明:(1)过去150 a松潘秋雨没有明显的线性变化趋势,但是年代际波动显著,先后出现了3个偏强时段和4个偏弱时段。(2)从秋雨指数突变检验来看,松潘秋雨可以分为3个时期,1861—1910年、1961—2010年为明显波动期,1911—1960年为相对平稳期。(3)不同时期松潘秋雨的形成机理存在显著差异,其中1861—1910年松潘秋雨的强弱主要由北方冷空气的强弱主导,1911—1960年则主要受夏季风系统控制,1961—2010年松潘秋雨受冷暖空气同步异常的影响。总体来说,1861—2010年松潘秋雨主要呈现出年代际波动的变化特征,这种年代际差异主要是由于北方冷空气和夏季风系统对松潘秋雨影响程度的差异造成的。