基于矩阵分析的水文调节服务供需关系时空分异研究——以嘉兴市为例

生态系统服务供需关系的识别、度量、空间化分析对自然资源合理配置有重要的意义。以嘉兴市为研究区,以2005年Landsat7 ETM+影像和2015年Landsat8 OLI传感器影像为数据源,采用生态系统服务供需关系矩阵法,分析嘉兴市水文调节服务供给能力与需求水平的时空分异特征。结果表明:(1)2005—2015年10年间,嘉兴市处于快速城市化阶段,土地利用变化明显,建设用地显著增加,水域、水田面积有所增加,旱地、园地、林地大量减少。(2)土地利用变化是影响水文调节服务供需关系的主要因素,研究发现嘉兴市大部分地区水文调节服务处于供不应求的状态。(3)随着建设用地的不断扩张,导致水文调节服务供需矛盾加剧,供不应求区域由中心城区向城市边缘区扩大。(4)水文调节服务需求区域的变化与人类活动密切相关,供给区域受制于自然环境的数量与质量,生态系统服务供给与需求存在错位,促进了生态系统服务流的产生,并需要政策引导。     

基于景观连接度的森林景观恢复研究——以巩义市为例

景观连接度是研究景观促进或阻碍生物体或某种生态过程在斑块间运动的程度。基于景观连接度原理,借用景观连接度指数,在地理信息系统支持下,探讨了巩义市丘陵和低山地区森林景观在不同景观距离阈值下连接度的变化,确定了分析森林景观连接度的合适距离阈值。在此基础上分析了要恢复为森林景观的农业斑块的重要值的大小,确定了对要恢复为森林景观的每一农业景观斑块对新形成的森林景观的连接度贡献大小,并结合区域地形特征,明确了森林恢复之初的重要斑块的选取及恢复的先后次序。结果显示,在不同的距离阈值下,低山地区森林景观的整体连通性指数值(IIC)都大于丘陵地区森林景观的IIC值;森林景观的适宜距离阈值,在丘陵地区可选择750 m,在低山地区可选择500 m,或者更小尺度;通过农业景观斑块重要值(dIIC)确定的对森林景观连接度作用起"非常高"和"高"的斑块的数量非常少,但对森林景观连接度的贡献作用却比较大。提出的基于景观连接来分析在森林恢复时重要斑块的选取的方法,具有一定的可操作性与实用性,对区域生态恢复和生态建设具有重要意义。     

基于能值分析的深圳市三个小型农业生态经济系统研究

应用能值分析方法,通过能值转换率,把深圳市3个农场生态经济系统的能量流、物质流、货币流和信息流转化为统一量纲———能值。在绘制能值系统概图和编制能值分析表的基础上,建立能值评价指标体系对3个系统的能值输入结构、生产效率、环境负载和可持续发展状况等进行分析和比较。此外,比较经济指标与能值分析结果,并采用情景分析对农场未来发展做出预测。能值分析方法不仅考虑环境及其服务功能对经济生产的贡献,同时能值交换率和能值产出率把系统经济流入和产出纳入分析过程,结合环境和经济评价,可用于综合分析农场生态效益和经济效益。研究结果表明:西丽果场是可持续发展能力最高的农场,碧岭现代农业科技园次之,而山海农场的可持续发展能力最低。都市农场应该大比例利用可更新资源,努力发展农业生产,并且积极提升农业的技术含量。在此基础上,控制规模合理地发展旅游经济,走高科技农业生态旅游之路。     

长沙城市斑块湿地资源的时空演变

利用GIS技术,对长沙市1955、1972和1990年地形图湿地数据及2007年长沙市湿地资源普查数据进行提取和分析,选取最具代表性的斑块湿地作为研究对象,从时间与空间、动态与静态、规模与填埋等视角,研究50年来城市斑块湿地生态系统各层次要素的时空演变过程和变化规律.结果表明:(1)时间层次上,长沙城市斑块湿地总面积呈现先增后减、总体增加的态势;斑块湿地面积变化幅度不断加大,速率逐步加快;(2)规模层次上,面积在32 hm2规模以下的斑块湿地呈增加态势,32 hm2规模以上斑块湿地呈减少态势;(3)动态空间层次上,被填埋斑块湿地的比例在建成区和郊区呈相反的演变结果;(4)静态空间层次上,斑块湿地密度在建成区范围和郊区范围演变结果相背.研究显示,伴随着城市化进程,不同时间尺度、不同规模尺度、不同空间属性、不同空间状态的城市斑块湿地常常呈现差异很大、甚至是截然相反的演变结果;无论是动态空间还是静态空间,建成区与郊区的空间分界线往往是城市斑块湿地演变态势的分水岭.     

佛山市农田生态系统的生态损益

农田生态系统是一类半自然半人工生态系统,既具有产品提供、生态缓冲与调节等正效益,也具有水资源消耗、温室气体排放、环境污染等负效益。根据生态系统服务的内涵,运用环境经济学的相关理论,建立了佛山市农田生态系统生态损益评价指标体系,并利用市场价值法、影子工程法、机会成本法、替代市场法等,定量评价了佛山市2000—2009年间农田生态系统服务的生态损益。结果表明,佛山市农田生态系统的生态价值由2000年的58.77×108元上升到2009年73.09×108元,10年间上升了14.32×108元。根据研究期间农田生态系统的生态价值分析,产品提供功能受人类技术和管理的影响较大,具有较高的提升潜力,是佛山市农田生态系统最主要的服务功能之一。产品提供价值占正效益价值比例由2000年的30.47%上升到2009年的61.15%,占净效益价值的比例则从2000年的36.86%上升到2009年的69.33%。可见,除产品提供价值外,佛山市农田生态系统的其他服务功能在逐渐削弱,需引起各部门的高度重视。全市正效益远大于其负效益,且正效益与负效益的差距在逐年扩大,正负效益价值之比由2000年的5.77∶1上升为2009年的8.48∶1。水资源消耗以及温室气体排放是佛山市农田生态系统最突出的生态问题,二者所产生的环境成本在2000年占总环境成本的82.79%,在2009年仍占78.40%。因此,有必要采取有效措施减少农田生产的灌溉用水或改变农田耕作制度以减少其负面影响。佛山市农田生态系统的生态损益研究表明,农田生态系统具有多种正、负生态效益,应该重视对农田生态系统各项生态效益价值的评估,从而实现快速城市化地区自然、经济、社会生态系统的持续发展。     

干旱区胡杨叶片含水量和叶绿素含量特征

在阿拉干样区内,距河道不同距离选取40棵胡杨树(Populus euphratica)采样,使用相关分析方法探讨胡杨叶片相对含水量(fuel moisture content,FMC)、等效水厚度(equiv-alent water thickness,EWT)、叶绿素含量随距河道距离的空间差异,以及随地面温度的变化特征,并讨论了FMC、EWT和叶绿素含量之间的相关性。结果表明:FMC、EWT、叶绿素含量与河道距离有极显著的相关关系(P<0.01)。距河道越远,3项指标均随距河道距离的增加极显著的减少,其中EWT与距河道距离的相关性最大(-0.577)。温度变化对FMC和EWT均有极显著的影响(P<0.01),但对叶绿素含量影响不大(P>0.05)。因FMC、EWT的物理含义不同,它们的平均值在胡杨树个体尺度/水平上极显著相关,但在单片叶子尺度上FMC和EWT之间无显著相关(P>0.05),而胡杨树个体平均和单片叶子的EWT与叶绿素含量均极显著相关(P<0.01)。由于EWT与距河道距离和叶绿素含量的相关性极显著,而且对温度变化不敏感,因此,具有很好的开发应用潜力,建议将EWT作为干旱区河岸生态系统植被含水量遥感监测的一个指标。     

城镇用地扩张对城市热环境的影响

以快速城市化的典型区域广东省东莞市为例,以Landsat/TM、ETM~+为主要数据源,采用单窗算法反演地表温度,提出多时相数据标准化处理方法,构建相对热效应指数、热贡献指数、冷贡献指数,定量研究城镇用地扩张对城市热环境的影响.结果表明:1990-2005年,东莞市城镇用地扩张迅猛,高温区由岛状向带状再向面状扩张.城镇用地的相对热效应指数先增大后减小,1990年为0.6,2000年为1.0,2005年为0.6;热贡献指数持续增长,1990年为4.5%、2000年为38.4%,2005年为62.9%;冷贡献指数逐步增长,1990年为1.2%,2000年为1.8%,2005年为6.8%.

Abstract：

Taking the rapidly urbanized Dongguan City of Guangdong as a ease, and by using Landsat/TM and ETM~+ data, the land surface temperature (LST) was retrieved via mono-win-dow algorithm. A standardized method for treating the LST was proposed, and three thermal envi-ronment indices (relative thermal effect index, heat contribution index, and cold contribution in-dex) were built to quantitatively study the effects of urban land expansion on urban thermal envi-ronment. In 1990-2005, the urban land area in Dongguan had a rapid expansion, and the high temperature zone expanded from island-shape to belt-shape and then to lamina-shape. The rela-tive thermal effect index of urban land decreased after an initial increase, being 0. 6 in 1990,1.0 in 2000, and 0. 6 in 2005. The heat contribution index increased persistently, which was 4. 5% in 1990, 38.4% in 2000, and 62.9% in 2005, and the cold contribution index increased gradually, which was 1.2% in 1990, 1.8% in 2000, and 6. 8% in 2005.     

武汉市绿色廊道景观格局

绿色廊道作为城市关键的景观结构要素,在维持城市生物多样性,改善城市生态环境,调节小气候等方面发挥着重要的作用.以武汉市建成区为例,探讨城市绿色廊道景观格局定量研究的方法,使其充分发挥生态功能,从而指导城市绿色廊道的规划与建设.利用GIS处理基础资料,对城市廊道系统进行提取与分类,生成拓扑关系图,并计算景观格局指标参数.从廊道景观的构成和绿色廊道的网络结构两方面详细分析了武汉市建成区各行政区内各类型绿色廊道的景观格局.结果表明：在武汉市建成区内,灰色廊道最长,占廊道总长的63.53﹪;绿色廊道极其缺乏,总密度仅为2.63 km/km^2;在绿色廊道中,绿色道路廊道最长,占绿色廊道总长的60.29﹪.绿色廊道普遍较窄,绿带的长度不到其它类型绿色廊道总长的1/3;绿色道路廊道最窄,少数达20 m.绿色铁路廊道面积较小,为1.68 km^2,其它类型的绿色廊道面积相当,各占总面积的30﹪左右;3个行政区中,武昌的绿色廊道长度最长,面积最大.绿色廊道网络线点率、环通度及连通度均不高,网络结构简单,不利于城市生物多样性的维持.绿色道路廊道网络结构相对最复杂;绿带的网络连通性最差,没有回路存在;武昌的绿色河流廊道、绿带以及绿色铁路廊道网络结构最复杂,绿色道路廊道网络最复杂的是汉口.武汉市绿色廊道的建设,应注重长度和宽度的增加,提高绿带的比例;重视各类型绿色廊道及其在各行政区间的均匀分布;减少绿色廊道的断开区,增加网络连通性;使其走向与城市主导风向一致,兼顾通风走廊的功能.     

商丘市浅层地下水位下降对区域气候的影响

地下水包括浅层地下水和深层地下水,是陆地水循环的重要组成部分,其中浅层地下水受气候条件和植被地形及人类活动的影响大。浅层地下水埋深对气候变化的响应研究是气候变化影响研究的前沿和热点之一,对于水资源管理及其相关研究与应用具有重要意义。商丘市所在的黄淮平原是我国第一大地下水富集区,由于气候变化和人类活动的影响,地下水资源量与1984年相比下降了20%以上。地下水作为黄淮平原重要的水资源,研究气候变化和人类活动的影响与地下水的相应关系有着重要的现实意义。以几个典型城市的气温与地下水位的变化情况为基础,全面分析讨论了商丘市浅层地下水对水温、蒸发量和气温的影响关系,为商丘市以及黄淮平原地下水资源变化提供科学的依据。