泛长三角地区碳生态效率的空间格局及影响因素

碳生态效率反映碳排放产出的经济社会价值高低,是衡量可持续发展水平的重要指标。以泛长三角各市为对象,以揭示碳排放的经济社会效益为目标,构建经济产出效率和人口承载效率评估指标,研究碳生态效率的空间格局和影响因素。结果表明：经济产出效率和人口承载效率呈现不同的变化趋势和空间格局,2000-2014年,经济产出效率增长97%,人口承载效率下降68%,前者空间集聚度高于后者;核心区及部分沿江城市的经济产出效率较高、增长较快,人口承载效率较低、下降较慢,碳生态效率高于其他城市;经济产出和人口承载效率的影响因素类似、作用强度和方向不同,前者主要受产业结构促进,后者的影响因素包括但不限于产业结构,但产业结构优化抑制了人口承载效率提升。研究认为,经济和社会视角的碳生态效率变化趋势及影响因素作用方向存在差异,为通过政策调控实现经济和社会效益同步提升增加了难度,在推动经济增长的同时,进一步加快人口集聚、优化产业结构和能源结构、提高能源利用效率等是政策制定的优选方向。     

鄱阳湖越冬雁类食源植被适宜取食时间窗口

雁类是长江中下游越冬水鸟的优势种群,以苔草(Carex spp)等湿生植被为主要食物来源。作为长江中下游仅存的通江湖泊之一,鄱阳湖显著受到水文波动的影响,湿地植被的生长发育与洲滩淹没和出露时间密切相关。雁类对食物资源具有高度的选择性,建立雁类取食植被的特征和苔草生长过程之间的关系,是刻画适宜栖息地时空分布范围,开展雁类及其食物资源保育的关键。选择鄱阳湖典型子湖泊常湖池作为研究区,对苔草春季生长期开展了原位观测试验,对4个高程梯度的苔草株高和生物量等关键生长因子进行了12次野外监测和采样。同时,结合遥感影像、气温数据及实地观测记录,确定了4个高程梯度洲滩的出露时间和苔草有效生长时间。在此基础上,建立了基于Logistic方程的苔草株高和生物量的生长过程曲线。并根据实地观测的雁类觅食苔草的特征,反推得到雁类适宜取食苔草的时间窗口。结果表明:苔草株高与地上生物量显著正相关,水文条件和气温是影响苔草生长的关键因素,而退水时间的推迟,会导致生长期缩短和低温限制下的有效生长时间减少,影响雁类食物资源的分布。苔草在秋季生长期出露达到12—28 d,而在春季生长期出露达到83—182 d时适宜雁类取食。研究提出了确定越冬雁类苔草适宜取食时间窗口的方法,证实洲滩退水时间推迟超过20 d,苔草生长节律将难以匹配雁类数量峰值期觅食的需要。本研究对鄱阳湖湿地水文调控和湿地资源管理具有重要意义。     

鄱阳湖围垦区藕塘越冬白鹤的时间分配与行为节律

2016年12月—2017年3月,采用瞬时扫描法研究了鄱阳湖围垦区藕塘生境中白鹤Grus leucogeranus越冬期的行为,共扫描2560次,23219只次,包括18031只次成鹤和5188只次幼鹤。结果表明,觅食(41.78%)、警戒(25.02%)、修整(15.00%)和休息(10.84%)是白鹤越冬期的主要行为。与自然生境相比,藕塘生境中白鹤主要采取多休息和修整的策略来节省能量支出。成鹤的觅食行为(35.29%)显著低于幼鹤(62.42%)(F_(1,12)=45.977,P0.01),警戒行为(28.66%)则显著高于幼鹤(10.26%)(F_(1,12)=38.975,P0.01)。家庭群成鹤觅食行为(43.96%)极显著高于非家庭群成鹤(27.04%)(F_(1,12)=60.169,P0.01)。家庭群成鹤需要喂食幼鹤,它们花费更多的时间觅食弥补能量的消耗。行为节律上,白鹤各时段觅食行为占总行为的比例均较高,11:00—11:59出现明显高峰,占总行为的48.64%。警戒行为无明显的低谷和高峰。成鹤在各时段的觅食行为比例均明显低于幼鹤,成鹤和幼鹤的觅食曲线变化趋势相似,即觅食比例的升高和降低比较同步。成鹤在各时段的警戒行为和修整行为比例均明显高于幼鹤,成幼鹤的休息行为比例在各时段差别不大,均在14:00—14:59有个明显的高峰。家庭群成鹤的觅食行为比例几乎在各时段均明显高于非家庭群,家庭群成鹤的修整行为和休息行为在大部分时段均低于非家庭群成鹤。因此家庭群成鹤采取多取食,少休息和修整的策略提高自身的适合度,同时保证对后代的抚育。     

桂西北喀斯特地区石灰土养分空间变异特征

从区域尺度出发,将整个桂西北喀斯特地区作为研究区域,以大面积野外调查采样和室内分析数据为基础,采用经典统计学和地统计学方法,探索喀斯特区域内石灰土养分的空间异质性和分布格局。结果表明:桂西北喀斯特地区石灰土pH为弱变异,其他养分变异系数为30%—75%,变异程度中等。石灰土各养分的空间变异特征不同,土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的最佳拟合模型依次为球状模型、高斯模型和线性模型,pH、碱解氮(AN)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)的最佳拟合模型均为指数模型。SOM、AP、TN和TP表现为中等空间相关性,空间差异是由随机因素和结构性因素共同作用引起的;pH、AN、AK和TK呈弱空间相关性,空间变异主要受随机因素的控制;SOM和TN的空间变异尺度较大,pH、AN和TK的空间变异尺度最小。SOM、TN、TP和AP养分含量呈自西向东逐渐减少的趋势,pH、AN、AK和TK在区域尺度上的分布没有呈现一定的规律性。相关分析结果表明,在区域大尺度下,地形因子(如海拔、坡度和岩石裸露率等)和植被类型是影响桂西北喀斯特石灰土空间变异特征的重要因素。     

承灾脆弱性视角下的生态系统服务需求评估及供需空间匹配

生态系统服务供需空间分布格局及匹配关系是生态系统服务领域的热点问题。将生态系统服务聚焦于增强城市系统承受自然灾害的能力和恢复力功能上,引入承灾脆弱性表征生态系统服务需求。选择首批经济特区之一的珠海市为案例研究区,土壤保持服务为供需分析的对象,利用承灾脆弱性评价城市系统及居民的服务需求并刻画需求的空间异质性,采用基于"3S技术"的In VEST模型定量评估服务供给潜力,从流域与镇、街道两种尺度分析生态系统服务供需匹配状况,以期为市级土地利用管理、景观格局优化及城市经济建设提供建议。研究结果表明:根据供需空间匹配状况,珠海市包含高供给高需求、低供给高需求、低供给低需求与高供给低需求四种供需匹配类型。珠海市土壤保持服务供需空间错位状况较为严重,人口密集的城镇区域需求极高但供给严重缺乏,部分生态源地的高供给无法惠及周边区域人口;兼顾经济建设与生态保护的高供给高需求地区仅占全域面积的8.7%;以农业导向且经济发展缓慢的低供给低需求地区分布较广。是对生态系统服务供给与需求的空间异质性刻画及供需空间匹配的重要尝试,为城市建设和生态管理提供参考。     

江西武夷山中亚热带南方铁杉针阔混交林群落组成与结构

长期监测型固定样地是研究物种分布格局、群落动态和生物多样性维持机制等森林生态系统特征、过程与机理的重要平台。我国亚热带地区已建立的森林固定样地多为阔叶林类型,而针叶(阔叶混交)林类型十分有限。按照巴拿马Barro Colorado Island大型森林固定样地的建设规范,于2014年在江西武夷山国家级自然保护区内海拔1800 m左右的南方铁杉(Tsuga chinensis var. tchekiangensis)天然种群分布区域建立中亚热带针阔混交林6.4 hm~2固定样地。木本植物调查结果表明:(1)样地内胸径≥1 cm的木本植物共有29科53属89种,显著低于我国亚热带阔叶林样地平均水平,但显著高于温带针叶(阔叶混交)林样地平均水平;(2)在区系组成上,科以热带成分为主,而属以温带成分为主;(3)样地内独立个体数密度为2252株/hm~2,与温带针叶(阔叶混交)林平均水平相当,但显著低于亚热带阔叶林平均水平;(4)胸高断面积为37.89 m~2/hm~2,与亚热带阔叶林样地平均水平相当,但显著低于温带针叶(阔叶混交)林平均水平;(5)群落成层现象显著,优势种明显,多度排名前4位的物种的个体数占总个体数的55%,而排名后40的物种仅占1%;(6)群落总径级结构呈倒"J"型分布,其中胸径≤10 cm的小径木占总个体数的76.9%,而胸径30 cm的大径木仅占5.3%;(7)主要树种的径级结构有偏正态分布和"L"型分布等类型,但它们的种群在空间上均呈现显著的聚集分布特征;(8)南方铁杉虽然是群落现阶段最重要的优势种,但它的种群更新缓慢。研究结果充分显示该样地对中国森林多样性监测以及南方铁杉种群保育的重要意义。     

同域分布的珍稀野生动物对放牧的行为响应策略

保护区内放牧活动对野生动物保护存在负面影响,明确不同物种对放牧干扰的行为响应对制定更有针对性的保护管理政策具有重要意义。使用红外相机研究卧龙自然保护区放牧活动对多种珍稀野生动物的影响,分析放牧激励政策实施前后大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)及其同域分布的小熊猫(Ailurus fulgens)、川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)、水鹿(Rusa unicolor) 4种珍稀野生动物的照片数、空间分布以及活动模式的变化,探讨这4种动物对放牧的行为响应策略。结果表明:(1)一期(2012—2013),2012年10月实施了禁马政策,同年12月实施放牧(牛羊)激励政策)家畜照片数量很少,4种野生动物照片数相对较多。二期(2014—2015)家畜的照片数显著增加(P0.01),小熊猫(P0.05)与川金丝猴(P0.01)的照片数均显著减少,大熊猫、水鹿的照片数也呈减少趋势;到三期(2016—2017),大熊猫、小熊猫及水鹿3种关注野生动物的照片数基本回升到激励政策实施前的水平,无川金丝猴照片记录。(2)一期,4种野生动物在研究区域有较广的分布;二期,大熊猫、小熊猫的空间分布范围均缩小,无川金丝猴空间分布信息,而家畜、水鹿的空间分布范围有所增加;到三期,大熊猫、小熊猫的空间分布基本恢复到放牧激励政策实施前的区域,无川金丝猴的空间分布信息。(3)放牧激励政策实施前后,大熊猫、小熊猫及川金丝猴活动模式无明显变化,但水鹿的活动更加集中于傍晚,以避开人类与家畜的活动高峰。同域分布的不同的野生动物对人类活动(如放牧)的行为响应策略不同,各保护区在制定相关保护政策时应综合考虑人类干扰对多个物种的影响,增加决策的科学性与合理性。     

权衡城市扩张、耕地保护与生态效益的京津冀城市群土地利用优化配置情景分析

京津冀城市群作为影响我国经济发展的重要区域,具有多重战略意义。然而,快速的城市扩张在提高社会、经济水平的同时,伴随着资源供求矛盾加深、耕地被侵占、生态退化,以及水、大气环境污染等众多突出问题,如何优化调整城市空间结构与布局,实现社会、经济发展与生态环境保护等多目标的协同优化是京津冀规划管理与决策的关键。从土地覆盖/利用数量和空间布局两个重点方面出发,通过多目标优化模型和CLUE-S模型的构建,提出了多目标权衡下的土地扩张优化情景预案,以期为京津冀城市群扩张布局与土地利用优化配置规划与管理提供科学参考。结果表明:一方面,利用多目标遗传算法(MOGA)可以很好地实现对京津冀土地利用结构优化配置及其与社会、经济及生态效益等多目标的定量化求解,为决策人提供满足不同权衡目标的多种选择,并通过与CLUE-S模型相结合,实现京津冀城市群土地利用格局的空间优化配置情景模拟;另一方面,研究结果表明,综合考虑了社会、经济和生态效益的优化方案中,林地的增加可以相对满足政策要求,增幅较大,耕地较未优化方案减幅放缓,符合耕地保有量的要求,同时,也从空间上减少了对重要生态用地的侵占。本研究的方法与结果可为京津冀城市群土地利用规划与生态安全格局建设提供理论与应用参考。     

西南山区人口空间重组及其对植被的影响——以河流沿线为例

随着城市化的快速推进,山区人口迁出及空间重组成为影响中国山区人地关系的重要因素,这可能对山区植被恢复和生态改善产生巨大影响。基于人口空间数据、河流分布数据和MODIS数据,本文分析了河流沿线人口空间重组情况,以生长季EVI值为表征植被绿度的指标,采用基于像元的趋势分析方法和基于样本的相关分析模型,对2000—2010年间中国西南山区不同级别河流沿线的人口空间变化和植被变化作了系统性分析,并定量研究了人口空间重组与植被变化之间的关系。结果表明:(1)三级及以上河流出现人口往河流沿线聚集的趋势,人口在河流的影响区聚集程度大于对比区。其中,一级和二级河流沿线影响区人口密度增加量比对比区分别高75.9%和42.1%。(2)三级及以上各河流沿线影响区和对比区EVI均呈现出增加的趋势,且影响区增加趋势低于对比区。(3)植被EVI变化趋势与人口密度变化呈负相关关系,河流沿线人口密度增加不利于植被的恢复;河流级别越高,植被EVI变化趋势与人口密度变化的相关性越强。     

褐梗天牛幼虫和成虫空间分布的地统计学研究

褐梗天牛(Arhopalus rusticus Linnaeus)是一种对松、杉、柏等林木危害非常严重的蛀干害虫,主要危害针叶树的衰弱木以及火灾后的枯立木,是继松褐天牛之后携带拟松材线虫能力最强的蛀干害虫。为了更好地控制其危害,深入地研究其种群空间格局,运用地统计学方法分析了3块受害程度不同的油松林内褐梗天牛幼虫和成虫的空间分布特性。结果表明:3种受害程度不同的林分内,褐梗天牛的危害具有显著差异,轻度受害林分内有虫株率为30.8%,中度受害林分内有虫株率为44.3%,而重度受害林分内高达78.3%。根据变异函数曲线图分析得知:轻度受害林、中度受害林和重度受害林内褐梗天牛幼虫种群空间分布最优拟合模型分别为高斯模型、高斯模型和指数模型,成虫的种群空间分布最优拟合模型均为线性模型。在3种林分中褐梗天牛幼虫数量具有明显的空间依赖性,轻度受害林、中度受害林和重度受害林内幼虫数量的空间依赖范围分别是19.10、11.97、61.98m,其空间连续性强度分别是0.646、0.784和0.500;成虫的空间依赖范围分别是43.08、43.23、44.17m,其空间连续性强度分别是0.044、0.021和0.171,但其成虫的数量在空间呈随机分布,没有表现出空间依赖性。根据垂直分布图分析得出:褐梗天牛幼虫和成虫在油松上主要集中聚集在某个高,然后随着高度增加密度降低,随着高度接近地面密度也降低。用Kriging插值法生成的空间分布图显示幼虫在空间分布上具有明显的聚集性,其聚集中心主要集中在林地中心,由林地中心株向整个林地扩散,而成虫则表现为随机分布。