广东省1992-2015年土地覆被变化的时空差异及其成因

[目的] 从地形和社会经济两个因素出发探讨广东省土地覆被变化的时空差异及成因，为土地资源的可持续利用提供依据。[方法] 基于1992-2015年间广东省土地覆被数据，使用土地利用动态度、土地利用转移矩阵、灰色关联分析等方法量化土地覆被变化的时空特征与差异。[结果] 广东省土地覆被变化以2000年为节点可分为前期（1992-2000年）和后期（2000-2015年）两个阶段。前期耕地面积显著增加，建筑用地面积增速缓慢；后期耕地面积减小，建筑用地面积扩张迅速。地形因素造成土地覆被变化存在空间差异性。在高程低，坡度缓的区域土地覆被变化主要是耕地转化为建筑用地，而在坡度中等区域主要是林地转为耕地。社会经济因素造成土地覆被变化呈现较明显时间差异性，多种因子驱动广东省土地覆被发生变化。但对于不同的土地覆被类型，驱动因子前后期的关联度大小不同，土地覆被发生变化是多种因子驱动叠加的结果。[结论] 地形因素会造成土地覆被变化的空间差异，而社会经济因素导致土地覆被变化的时间差异。     

基于气候生产潜力的云南人粮关系及其未来变化

基于云南117个气象站1961?2015年观测实况及全球气候模式模拟的2016?2055年年平均气温、降水量数据,使用Thornthwaite Memorial模型计算并分析云南各地气候生产潜力（Tspv）的时空变化特征,构建并计算Tspv的人口承载力（Tspv-人口承载力）和气候承载力指数。结果表明：（1）云南Tspv呈现明显的纬向分布及垂直分布特征,总体表现为南部高于北部,低海拔地区高于高海拔地区,降水是云南Tspv主要限制因子;（2）1961-2015年全省Tspv仅滇西的部分地区显著增加,滇中局部等地显著减少,其余地区变化不显著,全省平均Tspv年际波动大,在2009年前后发生突变;（3）2006-2015年云南人均粮食供应稳定增长,接近或超过小康型粮食需求,耕地的人口承载力（耕地,人口承载力）逐年增加,但远低于Tspv-人口承载力,即使在极端减产年,Tspv-人口承载力水平仍能满足当前人口、耕地规模下富裕型粮食需求,人粮关系状态为盈余;（4）如果保持现有稳定的人口、耕地及生产力水平增幅,未来不同的排放情景下,云南Tspv及Tspv-人口承载力都将稳定增加,人粮关系状态以粮食盈余为主,且高排放情景下承载力和人粮关系状态水平均优于低排放情景。     

Conversion of a tropical forest into agroforest alters the fine root-related carbon flux to the soil

Large areas of remaining tropical forests are affected by anthropogenic disturbances of various intensities. These disturbances alter the structure of the forest ecosystem and consequently its carbon budget. We analysed the role of fine root dynamics in the soil carbon budget of tropical moist forests in South-east Asia along a gradient of increasing disturbance intensity. Fine root production, fine root turnover, and the associated carbon fluxes from the fine root system to the soil were estimated with three different approaches in five stands ranging from an old growth forest with negligible anthropogenic disturbance to a cacao agroforestry system with planted shade trees. Annual fine root production and mortality in three natural forest sites with increasing canopy openness decreased continuously with increasing forest disturbance, with a reduction of more than 45% between the undisturbed forest and the forest with large timber extraction. Cacao agroforestry stands had higher fine root production and mortality rates than forest with large timber extraction but less than undisturbed forest. The amount of carbon annually transferred to the soil carbon pool through fine root mortality was highest in the undisturbed forest and generally decreased with increasing forest use intensity. However, root-related C flux was also relatively high in the plantation with planted shading trees. In contrast, the relative importance of C transfer from root death in the total above- and below-ground C input to the soil increased with increasing forest use intensity and was even similar to the C input via leaf litter fall in the more intensively managed agroforest. We conclude that moderate to heavy disturbance in South-east Asian tropical moist forests has a profound impact on fine root turnover and the related carbon transfer to the soil.     

广州市土地利用生态服务价值测算研究

定量研究经济发达地区土地利用与生态服务价值的变化情况,可为生态资源的合理定价与有效补偿,促进自然生态系统与社会经济系统的协调发展提供科学依据.利用单一土地利用动态度模型、土地利用程度综合指数和土地利用程度变化率分析了广州市土地利用的变化情况;参考Costanza及谢高地等人的生态服务价值系数,对广州市生态服务价值及其影响机制进行了定量研究;并应用相关性分析和敏感性分析方法探讨了生态服务价值与主要社会经济因子的关系.研究结果表明,广州市土地利用的生态系统服务价值总体呈逐年下降趋势,其中林地、水域和园地等地类的生态服务价值所占比例较大,土地利用结构和各类土地面积的变化直接影响到生态服务价值量的变化,广州市生态服务价值与总人口、GDP及城市化水平间均存在负相关关系,说明该市社会经济的发展是以生态服务价值的损失为代价的,生态系统服务价值的变化对人口、GDP和城市化水平总体上缺乏弹性.相对而言,对于人口的变动较为敏感,其次是城市化水平,对GDP变动的影响敏感性最弱.     

共和盆地近50年水资源的气候变化特征

利用青海省共和盆地2个站点1961-2007年的平均气温及降水量资料,分析了共和盆地水资源的气候变化特征。结果表明:年平均气温整体呈上升趋势,平均以0.38℃/10 a速率上升,气温偏高主要是在冬季,夏季变化幅度不大,1987年气温发生了由低到高的突变。近47 a来共和盆地的年降水量呈微弱的增加趋势,变化倾向率为1.9 mm/10 a。对共和盆地而言,尽管降水和气温都呈增加趋势,但由于降水增长引起的地表水资源的增加不足以抵消气温升高带来的影响,因而将导致可利用降水资源的总体降低趋势。     

降水变化对不同下垫面的水土流失之分异影响

提出了一种基于DEM的沟缘线和坡脚线的提取方法,该方法以沟缘线和坡脚线的形态特征为基础.沟缘线作为梁峁地和沟坡地的分界线位于凸坡上,沟缘线象素以下的坡度应大于某一坡度值;坡脚线作为沟坡地和沟底地的交界线位于凹坡上,坡脚线象素以上的坡度应大于某一坡度值;沟缘线和坡脚线上的象素都具有局部最大的坡度变化.利用这种特性进行沟缘线和坡脚线的提取,易于实现.处理的速度快、效率高,提取结果较准确.     

亚热带典型农林混合流域河岸带景观格局对河流磷输出的影响

为进一步明确流域河岸带景观尺度范围差异性及对河流磷(P)输出的影响,量化解析河岸带尺度下景观与河流P之间的关系。以亚热带典型农林混合流域为研究对象,基于长期水文、水质监测数据,利用冗余分析明确不同河岸带尺度景观格局特征与不同水文季节河流P浓度的关系,并采用变点分析量化导致丰水期、平枯水期河流P浓度突变的核心景观指数的阈值范围。结果表明:(1)河岸带景观格局对河流P浓度的影响具有显著的空间尺度性特征,300,400 m分别是影响丰水期和平枯水期河流磷浓度变化的关键临界尺度。(2)河岸带居民地斑块最大斑块面积指数(LPI_居)和农田斑块分散指数(SPLIT_农)分别是影响平枯水期和丰水期河流磷浓度的核心景观格局特征指数,当SPLIT_农＞15.76~23.83,LPI_居＜28.8%~36.5%时,能够降低河流P浓度的突变概率。研究结果可为以缓解P面源污染为目标的土地利用和景观规划提供重要理论依据。     

顾及时滞效应的西南地区植被NPP变化归因分析

随着社会经济的不断发展,近年来西南地区部分区域生态环境日益脆弱。研究气候变化和人类活动影响下植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）时空演变特征,可为监测区域植被生长状况及其对驱动因素的响应机制提供理论依据。该研究以2000－2020年MOIDS NPP数据为基础,结合气象、人口密度、夜间灯光和土地利用类型等数据,使用Theil-Sen Median趋势分析、多重共线性检验、多元回归分析、残差分析和偏相关分析等研究方法,分析2000－2020年西南地区及各地貌单元植被NPP时空变化特征及对气候变化和人类活动的响应特征。结果表明：1）2000－2020年,除青藏高原植被NPP、气候影响下的植被NPP预测值（Predicted Net Primary Productivity,NPPPre,）和人类活动影响下的植被NPP残差值（Residual Net Primary Productivity,NPPRes）呈微弱波动下降外,其余地貌单元植被NPP、NPPPre和NPPRes均呈较明显的波动上升趋势,其中,四川盆地植被NPP、NPPPre和NPPRes波动上升趋势尤为显著,上升斜率分别为7.14、3.72和3.44 g/(m2·a)。2）研究时段内西南地区气候变化对植被NPP上升的影响整体强于人类活动。气候变化影响下,西南地区约45.18%的区域植被NPP呈显著和极显著上升趋势,而人类活动影响下,该占比仅为18.55%。地貌单元上,气候变化和人类活动影响下,四川盆地植被NPP呈极显著上升和显著上升的比例最高,分别为69.42%和50.75%。3）西南地区整体及各地貌单元植被NPP变化主要受温度类因子的主导,相对湿度和大气压强对西南地区植被生长整体具有抑制作用。4）耕地转化为城镇用地是植被NPP下降的重要原因,而非耕地转化为耕地和非林地转化为林地是植被NPP上升的重要原因。整体上,西南地区植被NPP与人口密度和夜间灯光呈不显著相关关系。地貌单元上,四川盆地植被NPP与人口密度和夜间灯光的相关性最高,即四川盆地植被生长受人为活动的影响强于其他地貌单元。研究结果可为区域植被生长监测、生态环境质量评价和林业生态工程效益评估提供理论依据。     

基于CSLE的湖北省土壤侵蚀时空变化特征

以湖北省为研究区,利用CSLE模型计算1990—2015年的土壤侵蚀模数,借助GIS空间分析方法揭示多时期土壤侵蚀的时空变化特征。结果表明：（1）湖北省主要为微度侵蚀,其次为轻度侵蚀,中度侵蚀及以上等级侵蚀所占面积较小,轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积25年间分别减少11 267.0,497.6,176.9,307.7,313.7 km²,减幅分别为27.39%,13.85%,11.79%,24.88%和56.04%。（2）总侵蚀面积先减再增后持续减少,其中极剧烈和剧烈侵蚀面积下降明显。侵蚀强度在不同时期的变化呈现空间异质性。1990—1995年、2000—2005年和2010—2015年土壤侵蚀以好转为主,土壤侵蚀强度降低区域1990—1995年集中在恩施、咸宁,1995—2000年集中在恩施、十堰,2000—2005年集中在神农架林区、宜昌市和秭归县周边,2005—2010年集中在黄冈和黄石市,2010—2015年集中在神农架林区和宜昌市;其中旱地与裸地好转情况最为明显。在1995—2000年和2005—2010年土壤侵蚀加剧,土壤侵蚀强度加剧区域1990—2000年集中在神农架局部地区,2000—2005年集中在十堰市,2005—2010年集中在竹溪县;2010—2015年集中在恩施市、宣恩县和鹤峰县,其中林地与旱地表现最为明显。土壤侵蚀主要变化区域表现在25年间,坡度<8°区域轻度以上等级侵蚀面积逐年增加,这与人类活动对地表负面扰动（生产建设项目、坡耕地农业生产、其他人类活动导致的土地利用类型转换）等主要集中在地形较为平缓的区域有很大关系。坡度在8°~35°区域轻度以上等级侵蚀面积明显减少,主要表现在退耕还林和水保工程治理的实施取得成效明显。     

昆嵛山国家级自然保护区生态系统服务价值演变

昆嵛山国家级自然保护区位于山东省东部沿海,是胶东半岛重要的生态屏障区,研究该区土地利用类型和生态系统服务价值的动态变化,为进一步明确该区域主体服务功能,完善昆嵛山自然保护地体系构建提供科学依据。通过解译2008—2018年的遥感影像数据,分析不同土地利用类型动态变化,运用当量因子法估算昆嵛山国家级自然保护区生态系统服务价值。结果表明2008—2018年昆嵛山国家级自然保护区土地利用类型变化主要是裸地及其他、耕地和林地之间的转移,面积增加最多的土地利用类型是林地,面积减少较大的土地利用类型是耕地、裸地及其他。2008—2018年,昆嵛山国家级自然保护区生态系统服务价值由3.36亿元增长至3.68亿元,食物生产功能价值呈减少趋势,原料生产、水资源供给、气体调节、气候调节、净化环境、水文调节、土壤保持、维持养分循环、生物多样性、美学景观功能价值均呈不同程度的增长趋势,其中气候调节和水文调节功能价值增长显著。生态功能是昆嵛山的主要服务功能,其中调节服务是昆嵛山的主要生态功能。不同土地利用类型中,林地的生态服务能力较高,也是维持昆嵛山生态系统服务的主体,昆嵛山自然保护区土地利用结构向着增强其生态功能的方向发展。