罗霄山脉种子植物区系及其南北分化特征

本文基于野外调查和文献资料整理, 对罗霄山脉种子植物区系及其自北向南5条中型山脉之间的区系过渡性特征进行了系统分析。结果表明: (1)该区域内野生种子植物有179科1,107属4,314种; 区系表征科主要以亚热带山地为现代分布中心。科的区系组成为: 单型科25科, 寡种科61科, 单型属465属, 寡种属432属, 呈现出区系特征上的孑遗性, 也显示出本地区系成分与典型热带成分及典型温带成分间存在密切交流。(2)科的地理成分共分为10个类型, 以热带性成分占明显优势, 热带性科83科及温带性科40科分别占非世界性科总数的67.48%和32.52%; 属的地理成分包括15个分布区类型, 以温带成分占优势, 温带性属534属及热带性属484属分别占非世界性属总数的52.46%和47.54%。属分布区类型以泛热带分布、热带亚洲分布、北温带分布、东亚分布为主, 体现出本地区与古热带植物区系及温带第三纪植物区系的紧密联系。(3)罗霄山脉5条山脉间区系组成呈现出明显的南北分异特征, 自北向南热带属与温带属比值逐渐增大, 北段幕阜山脉温带性成分明显占优势, 与华中区系关联密切, 而南段万洋山脉、诸广山脉热带性属较占优势, 分布有丰富的华南区系成分。罗霄山脉地区是重要的区系交流通道, 历史时期的气候波动是本地区现代区系分布格局形成的主要原因。     

桂花树冠层气孔导度模型的优化及其参数分析

冠层气孔导度(g_c)是许多陆面过程模型中的重要参数,提高对冠层气孔导度的模拟精度非常重要。以环境因子阶乘的Jarvis形式的模型是气孔导度模型中的典型代表,但研究中不同的环境因子有不同的响应方程和参数。研究认为不同的响应方程有不同的模拟效果,并通过比较各环境因子的不同响应方程组合的模型的模拟效果来确定最优的g_c模型。以桂花树为例,测定了树干液流、茎水势和微气象环境,用Penman-Monteith(PM)方程反推计算冠层气孔导度并检验不同方程组合的16种模型。模型的参数用DiffeRential Evolution Adaptive Metropolis(DREAM)模型优化。结果表明这种方法能够有效地找到各环境因子最优的响应方程,从而最优化g_c模型。优化的g_c模型很好地模拟了桂花树冠层气孔导度的变化,尤其是对干旱的响应,模拟值与PM计算值的相关系数和均方根误差分别为0.803和0.000623 m/s。同时也证明了模型中温度函数f(T)1的现象并非个例,由于温度(T)和水汽压亏缺(D)常是高度相关的,建议在以后的g_c模型研究中应把T和D看成一个影响因子,但f(T)1的这种现象是否具有全球性还有待进一步研究证实。     

三峡水库蓄水对洞庭湖湿地生态系统服务价值的影响

通过实地调查与测定,获取相关数据,运用货币方法分别估算三峡水库蓄水前(1996年)后(2010年)洞庭湖湿地生态系统服务价值.结果表明:三峡水库蓄水后,湿地生态系统服务总价值由1996年的156.69×108元增加到2010年的177.11 ×108元;1996年湿地主要服务价值量排位为:调蓄洪水＞蓄水供水＞大气调节＞科研教育,2010年湿地主要服务价值量排位变为旅游休闲＞交通航运＞大气调节＞蓄水供水;在洞庭湖湿地生态系统服务总价值量中,与水体关联的直接价值量由1996年的110.85×108元减少到2010年的27.47×108元,减少了75.2％;尽管物质产品生产与供给方面的直接价值比重有所增加,但生态环境调节与维护、文化社会方面的间接价值却保持在总价值量的80％左右;除气候因素外,三峡水库蓄水、长江入湖水沙减少也是导致洞庭湖湿地生态系统服务价值变化的症结所在.     

洞庭湖区城镇化进程与水资源利用的关系

运用层次分析法与熵权法相结合的方法,构建洞庭湖区城镇化综合发展水平和水资源开发利用综合潜力评价指标体系和响应关系模型,分析2001-2010年洞庭湖区城镇化发展与水资源开发利用的主要影响因素、变化特征以及两者响应特征.结果表明:研究期间,洞庭湖区处于城镇化快速发展时期和规模扩张阶段,经济城镇化和社会城镇化水平滞后于人口城镇化和空间城镇化水平,城镇化发展质量和效益有待提升;伴随城镇化进程的推进,湖区用水负荷逐年增大,水资源利用效率和管理水平稳步提升,其中,水资源本底条件和开发利用程度受湖区水文条件的影响更显著.在2001、2002、2005、2006、2007、2009年,洞庭湖区城镇化的发展在一定程度上受到水资源系统的约束.目前,洞庭湖区将面临提高城镇化水平和质量的双重任务,必须改变传统的外延型扩张模式,提高水资源保障能力.     

旅游生态安全约束下张家界市土地利用优化

土地利用多以经济、社会和生态效益最大化为目标进行数量结构优化,很少对旅游生态安全约束下的土地利用进行空间结构优化,鉴于此,为提高旅游城市土地利用综合效益和改善生态环境,在旅游生态安全约束下,不仅对土地利用数量结构进行优化,而且实现了土地利用空间结构优化。以典型旅游城市张家界为例,构建旅游生态安全评价指标体系,运用灰色线性规划法中的Lingo模型求取旅游生态安全约束下的最优土地利用结构,并根据分布规则把优化后的数量结构配置在空间上,借助CLUE-S模型进行土地利用空间优化。结果表明:(1)2015年旅游生态安全综合指数为0.7394,旅游环境状况和旅游人文社会响应的安全度均比旅游资源环境压力低。(2)在数量结构优化下,林地、水域、建设用地面积增幅明显,耕地、草地和未利用地的面积有所减少,2025年旅游生态安全综合指数为0.8196,比2015年提高了0.0802,处于安全的状态。(3)在空间结构优化下,林地主要分布在桑植县和慈利县的山地丘陵区、武陵源区以及永定区南部;建设用地主要集中在慈利县、桑植县及永定区城区;草地主要位于桑植县和慈利县的山区以及武陵源区;耕地主要分布在慈利县和永定区的平原和丘陵地区;未利用地零星分布在慈利县、桑植县及永定区。研究结果可为张家界市土地资源永续利用和旅游生态安全建设提供规划指导和技术借鉴。     

基于微粒群-马尔科夫复合模型的生态空间预测模拟——以长株潭城市群为例

生态空间具有重要的生态功能,对生态空间进行科学预测模拟可为保护国土空间生态安全提供决策依据。利用Arc GIS及MATLAB软件,在生态空间风险评价的基础上构建了微粒群-马尔科夫复合模型,并以长株潭城市群为研究区,基于2013年土地利用现状数据,对2020年的生态空间进行了预测模拟,最后在此基础上提出了生态空间重构的基本思路。结果表明:1)微粒群-马尔科夫复合模型(PSO-Markov)构建的基本步骤为:第一步:粒子的选择与设计,以2000 m×2000 m的正方形单元作为基本粒子。第二步:粒子的初始化设定,根据生态空间风险由低到高的原则进行选择。第三步:适应度函数的建立,用生态空间的风险值来确定生态空间的空间格局。第四步:空间位置的更新,根据自身的历史最优值及粒子群的全局最优值进行速度和位置更新。2)微粒群-马尔科夫复合模型(PSO-Markov)是一种土地利用格局预测的新途径,生态空间的数量规模可以通过改进后的马尔科夫模型进行预测,生态空间的格局可以通过微粒群模型进行预测。3)微粒群-马尔科夫复合模型具有4个特点:第一、数量预测较为合理。第二、搜索范围大、较好地考虑到局部对全局的影响。第三、受问题维数变化影响小,在求解多目标问题时具有明显优势。第四、收敛时间短、运算速度快、易于实现。4)2020年,长株潭城市群的生态空间总体数量减少,其中林地和未利用地面积变化最明显,空间变化主要集中分布在西南部地区。生态空间总面积减小的主要原因是建设用地的扩张。因此,要控制城市群的人口密度,优化城市群生产—生活—生态的数量结构及空间布局,尤其要合理规划与利用城市建设用地,充分发挥水体与未利用地的生态价值,重点保护好生态源地、廊道及关键结点,构建结构合理、功能齐全的生态网络系统,提高系统的生态服务价值功能,要在规划的指导下合理调整城市群的城乡局部空间结构,保护生态环境,提高生境质量和景观多样性。这是今后一段时期面临的主要任务。     

湖南省A 级旅游区景观生态系统格局测度及其特征

以景观生态学的视角去系统地分析旅游景观的功能与尺度、格局与过程以及功能是旅游地理学研究新的延展。通过旅游景观和旅游景观生态系统内涵解析, 分析了旅游景观生态系统的格局构成和特征, 并基于湖南省A 级旅游景区的核心景观展开实证研究。研究发现: (1)旅游景观生态系统是一种具有旅游功能的地域综合体, 景观整体格局特征分析是认识与理解旅游景观生态系统空间异质性的关键。(2)旅游景观生态系统空间单元可划分为斑块、廊道和基质, 旅游景观分布特征、多样性与异质性、和其空间关系三者相互影响, 共同决定了旅游景观生态系统格局。(3)通过对湖南省A 级旅游区景观格局的测度, 湖南省旅游景观整体呈现出“西边一片, 东边一线”格局, 旅游景观综合密度则呈现湘西、湘东北较大, 湘中南较小的特征; 从旅游景观多样性与异质性来看, 湖南省旅游景观类型丰富, 以六大景类为主, 且整个旅游景观生态系统可分为十二个功能区, 异质性较强; 从旅游景观间的空间关系来看, 湘东“一条线”上的旅游景观相互连通性较好, 湘中的旅游景观连通性则最差, 其它斑块的旅游景观连通性比较一般, 相互差异也不大。据此文章提出了对湖南省旅游景观生态系统优化策略的探讨。     

基于形态结构特征的洞庭湖湖泊健康评价

湖泊形态结构特征与湖泊健康水平密切相关,是评价湖泊生态系统、服务功能是否健康的基础。以历史文献、图件及1986—2010年水沙实测数据等资料为依据,选取洲滩出露频率、水动力条件和几何形态等3类共8个湖泊形态结构特征指标,采用突变级数法对典型年洞庭湖湖泊健康状况进行评价。结果表明:(1)东洞庭湖湖泊健康状况相对较好(隶属度平均值为0.7486),但波动较大(0.6775—0.7965);南洞庭湖次之(0.7311);西洞庭湖最差(0.7269),其健康相对隶属度波动最小(0.7026—0.7487);(2)近20a来,洞庭湖湖泊健康状况呈现"先恶化、后改善"的趋势。1998年其健康隶属度最低(0.6912),2004年值最高(0.7711),其余典型年的值介于二者之间。这充分说明"4350"工程实施、三峡水库蓄水运行等有效地改善了洞庭湖湖泊形态结构,使其朝健康方向发展。     

三峡水库运行对长江荆南三口水文和生态的影响

基于1990—2014年荆南三口五站实测原型日流量水文序列,采用Mann-Kendall法、累积距平法检验分析其水文特征与变化趋势,并应用生态水文变化指标体系和变化范围法评估分析了三峡水库运行对荆南三口河流33项生态水文指标变化的影响.结果表明:1990—2014年,三口年平均流量呈现显著减少趋势(P<0.05),减小率为19%,拐点年份出现在2003年,2003年前荆南三口年平均流量为1981.1 m³·s^-1,2003年以后的年平均流量为1603.25m³·s^-1,前后相差377.85 m³·s^-1.1—4月的平均流量明显增加,偏离度分别为1.58、1.86、0.83、0.62 ;5月下旬至6月上旬明显增加;7、8月有较小程度的减少,偏离度分别为-0.12、-0.10;蓄水期(10月)显著减少,偏离度达-0.40.年极小值流量均有较高程度的改变,年极大值流量中仅1、3 d年均极大值流量有中等程度改变,其他年极大值流量改变程度低.低流量过程改变程度高,而高流量过程改变程度低.     

喀斯特流域径流对植被和气候变化的多尺度响应

植被覆盖和气候变化对径流的影响可能具有尺度依赖性,而在生态环境脆弱和地质结构复杂的西南喀斯特区开展研究较少。为此,以喀斯特地貌广泛发育的西江流域为研究区,选取郁江、红水河、浔江和梧州4个流域,利用Mann-Kendall趋势检验对4个流域年径流深、NDVI、降水量、潜在蒸散发和气温(1982—2015)的变化趋势进行了分析,运用多元经验模态分解(MEMD)量化了流域径流深与植被和气候因子在不同尺度上的相关性,并预测了年径流深,旨在研究喀斯特流域径流对植被和气候变化的多尺度响应。结果表明,径流深仅有红水河流域呈显著下降趋势(P0.05)。其中郁江流域径流深主要表征尺度为3年和5年,红水河流域径流深主要表征尺度为10年和22年,浔江和梧州流域径流深主要表征尺度为3年和22年。径流深与植被和气候因子的关系具有尺度依赖性,在不同尺度下,4个流域径流深与降水量和潜在蒸散发始终呈显著相关性(P0.05),而径流深与NDVI和气温的多尺度关系在某些表征尺度上并不显著。利用MEMD法对径流深的预测效果(R~2=0.81—0.86)要优于基于原始数据的多元逐步回归方法(R~2=0.69—0.78)。本研究可以为合理利用喀斯特流域水资源,促进流域社会经济可持续发展和生态环境保护提供科学依据。