重庆市巫山县土地利用格局及其生态系统服务价值的时空变化

巫山县位于重庆市东部, 地处三峡库区腹心, 属于长江中上游重要的生态屏障区, 也是实施河长制的重点区域, 生态保护的意义重大。因此以巫山县为研究区域, 基于1990—2015年间的六期遥感影像, 利用遥感与地理信息技术, 分别从时间和空间两个尺度分析土地利用类型的结构变化, 并对巫山县生态用地所提供的生态系统服务价值进行评估。在此基础上采用GeoDa软件分析了土地利用类型斑块面积与生态系统服务价值之间的空间相关性。结果表明: (1)2000—2015年间的土地利用综合动态度指数最高, 林地呈现出下降的趋势, 耕地、草地、水域以及建筑用地的面积均有不同程度的增加, 其中单一类型动态度最大的是建筑用地; (2)巫山县25年间的生态系统服务价值共增加了338.97×106元, 生态系统服务主要为调节服务, 其次是支持服务, 水资源供给、水文调节以及净化环境等生态系统服务改善较大; (3)生态系统服务价值与土地斑块面积之间的空间相关性以高-低和高-高类型区为主, 其中高-高类型区集中分布着林地, 表明林地斑块面积与生态系统服务价值之间呈现出正相关关系。     

赣西三市热环境时空演变特征及影响因素

以赣西三市为研究区域, 采用2002、2016年2个时段的TM/OLI/TIRS影像数据, 获得辐射亮度温度和土地利用/覆被分类数据, 借此分析热环境时空演变特征、热力景观格局指数变化以及影响热环境演变的因素, 旨在为改善赣西城市热环境问题提供科学的依据。结果表明: 随着城市化发展, 近15年(2002—2016年)来, 赣西三市热岛效应明显增强, 但不同区域发展程度有所不同, 热岛效应强度总体增加的趋势为: 萍乡 > 宜春 > 新余; 从热环境分布来看, 三市南部地区低温与次低温面积范围相对较多, 且呈现扩大趋势; 从热环境景观格局演变来看, 三市的中温区斑块优势度降低明显, 破碎化程度加强, 宜春和新余市区次低温与次高温斑块优势增多并且有形成大斑块的趋势; 从热环境贡献指数来看, 建设用地对热环境贡献最大, 水体和林地则对城市热岛效应有显著的抑制作用。     

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.     

长江口北支兴隆沙有孔虫组合与沉积环境分析

通过对长江口北支兴隆沙XL2孔25个沉积物样品的有孔虫定量分析,发现该孔自下而上有4个有孔虫组合带(含10个有孔虫组合亚带),有孔虫分异度偏低,丰度变化大,壳径偏小,含有壳径细小的浮游有孔虫,部分壳体有机械破坏现象,这些特点反映出埋葬群在形成过程中受潮流的搬运、机械分选和破坏作用.结合沉积物粒度分析和环境磁学分析,揭示了该孔沉积环境自下而上按潮流脊-潮汐水道-潮流脊-潮坪演变的模式,进而探讨了长江口北支沉积水动力和物源.     

南京城市扩展过程中聚落斑块的行为特征

城市化过程具体表现为聚落斑块在景观上的消涨过程.基于南京地区1988、1998和2003年的Landsat TM影像,将聚落斑块按演变形式分成新生、消亡、延展、收缩、融合、分裂和混合7种变化模式,分析了各类斑块沿城乡梯度带的分布格局.结果表明:1998-2003年研究区聚落斑块的总面积迅速增加,斑块数量、平均斑块面积和最大斑块指数等均保持同步增长趋势,新生型与混合型构成斑块演变的主体,但收缩和消亡斑块的负贡献率也持续上升;各演变类型斑块沿城乡梯度带的空间分布格局在2个时段上不尽相同;1988-1998年,混合型斑块在主城区表现为高密度扩张;1998-2003年则表现为低密度蔓延,主城区外各梯度带则没有明显的阶段性差异,新生斑块的城乡梯度格局在2个时段基本一致,其密度、面积比例在主城区较小,城市边缘区较高,向外则随离主城区距离的增加而递减;延展斑块前一时段在主城区与远郊存在2个高发区,但后一时段远郊的密度与面积比例均显著降低;收缩斑块和消亡斑块的高发区位于主城区及其边缘和远郊;比较各类斑块的城乡梯度格局发现,城市化程度高、速度快的区域,同时也存在相对快速的斑块收缩与消亡过程,主城区与城外各梯度带在扩展模式上存在阶段性差异.     

黄土丘陵区人工灌木林恢复过程中的土壤微生物生物量演变

采用时空互代法,以黄土丘陵区生态恢复过程中不同年限的人工柠条和沙棘林为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为对照,分析了植被恢复过程中土壤微生物生物量、呼吸强度、代谢商(qCO₂)及土壤理化性质的演变特征.结果表明：生态恢复过程中人工柠条林土壤理化性质得到明显改善,微生物生物量随恢复年限的增加变化显著,柠条栽植7 a后微生物生物量碳较坡耕地显著增加,随后每5～7 a的变化均达到显著水平;微生物生物量氮和微生物生物量磷在前13 a无显著变化,20~30 a处于基本稳定期,较坡耕地显著增加,但明显低于天然侧柏林;呼吸强度随恢复年限的增加逐渐升高,20~25 a达到最大值,随后开始下降,30 a时达到最低值;qCO₂在恢复初期较坡耕地显著升高,随后迅速降低,30 a后回落至坡耕地之下,但仍显著高于天然侧柏林;不同灌木林对土壤质量的改善作用不同,恢复年限相同的沙棘林土壤微生物生物量、呼吸强度明显高于柠条林,但qCO₂无显著差异.相关性分析显示,微生物生物量碳、氮、磷、qCO₂与土壤养分和恢复年限显著相关.黄土丘陵区人工灌木林可通过生物的自肥作用恢复土壤肥力和增加微生物生物量,但要恢复到破坏前该地区顶级群落时的土壤微生物生物量和理化指标,必须加强林地管理,促进植物群落的拓殖与更替,且此过程相对于生态破坏过程要漫长的多.     

2015—2020年间海南热带雨林国家公园景观格局变化

海南热带雨林国家公园森林资源富集，探究该地区景观格局时空演变特征，对维护海南岛生态安全屏障具有重要意义。该研究依托2015年和2020年海南热带雨林国家公园地表覆盖数据，建立景观分布格局体系，采用景观格局指数、单一景观动态度和景观转移矩阵的方法，分析海南热带雨林国家公园10类土地覆盖类型的景观格局变化特征，探究其变化的影响因素。结果表明：(1)2015—2020年，海南热带雨林国家公园整体景观破碎度呈现降低趋势，空间集聚性增加，综合动态度较小，景观类型整体较稳定。(2)雨林优势种常绿阔叶林面积不断增加，破碎度减小，呈正向增长态势；针叶林与灌木林面积减少；部分水体转化为湿地等，面积减小；其余景观类型面积占比较小，按自然演替方向发展变化。(3)景观格局演变主要以雨林自然演替为主，其次受政策、气候等因素综合影响。综上所述，自开展海南热带雨林国家公园体制试点以来，其景观格局趋于稳定。政策引导发挥着重要的正向作用，有针对性地开展热带雨林景观保护及修复工作，有助于海南热带雨林国家公园可持续发展。     

中国南方喀斯特石漠化演替过程中土壤理化性质的响应

以中国西南典型喀斯特石漠化生态系统土壤为研究对象,运用野外定点取样和实验室分析检测方法,研究不同等级石漠化环境土壤理化性质特征;运用空间代替时间方法,探讨石漠化演替过程中土壤理化性质的响应及其机制,旨在为中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建提供理论支撑。结果表明:1)不同等级石漠化环境土壤理化性质存在显著差异,土壤容重、毛管孔隙度、总孔隙度、田间含水量、毛管含水量、pH值、有机质、水解氮、有效磷和全钾均在不同等级石漠化环境间具有显著差异。但这些指标并不是随着石漠化程度增加而一直退化,而是一个先退化后改善的趋势;2)土壤有机质、氮素、毛管持水量、容重和孔隙度与土壤其它绝大多数理化因子具有明显的相关性,是土壤理化性质的关键因子,在改善土壤理化性质和促进养分循环方面起着关键作用;3)主成分分析也表明,土壤有机质、氮素、钾素、容重、持水状况、孔隙度等是基于土壤理化性质评价石漠化程度的关键指标。作者提出了强度石漠化环境裸岩对土壤养分的聚集效应学说和喀斯特石漠化演替过程中土壤理化性质的响应及其机制。研究结果对中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建具有重要的理论意义和实践指导价值。     

罗霄山区生态用地时空演变及其生态系统服务功能的响应——以井冈山为例

生态用地的可持续利用对人类生存至关重要,而山区生态用地变化及其引起的资源环境效应是山区地域人地关系变化的反映,认识和探讨山区生态用地时空分布和形成机理对维持区域生态平衡和引导经济社会可持续发展具有深远意义。运用土地利用空间分析模型和Meta分析方法,分析井冈山的生态用地变化空间格局及其生态服务价值损益;利用Logistic回归和地理探测器,诊断生态用地的空间指向特征和时间演化过程。结果表明:(1)1990—2015年,井冈山生态用地变化显著,呈不断减少趋势,其中近城区表现最明显;生态用地转移的主要对象为城乡建设用地。1990—2000年间,井冈山生态用地的总体转移速率远远大于2000—2015年间的转移速率;林地的转移面积及占比最大,转移部分大于新增部分,属于生态用地减少型地类,而草地和水域属于生态增加型用地,且转移速率较大,是井冈山市较"活跃"的生态用地类型。(2)生态用地的时间演化过程的主导驱动因素包括人口数量和产业结构,空间演变格局中的主导驱动因素为到河流的距离和到地域中心的距离。(3)1990—2015年,生态系统服务价值不断降低但减少速率逐渐放缓,1990—2000年的年均减少量大于2000—2015年的年均减少量。其中,林地对生态服务价值的贡献最大。山区乡村振兴应以生态系统服务价值目标导向,实现农民生计和生态安全的协同优化,利用山区地域资源优势,强化三产融合,推进山区"乡村振兴"。     

吉林省县域环境污染的时空演变特征与影响因素

基于2011年和2015年环境污染物排放和经济社会数据,选取4类污染物的工业源、农业源和城镇生活源排放总量指标,通过构建整体环境污染综合指数和分来源污染指数综合反映吉林省县域尺度单元污染状况,运用Moran I指数、时空跃迁分析和标准差椭圆分析定量研究吉林省环境污染的时空演变特征,并构建空间计量模型对环境污染的影响因素进行分析.结果表明:吉林省环境污染具有空间集聚特征,环境污染主要分布在长春、吉林等中部地区,分来源的环境污染空间分布存在明显的区域差异特征;吉林省县域单元整体环境污染和农业源污染均具有空间相关性,环境污染空间布局的关联结构稳定性高,环境污染具有路径锁定特征;环境污染的空间分布呈现西北-东南分布格局,且环境污染表现出由中心向四周扩散态势,环境污染的重心在43.65-43.66°N,125.83-125.84°E之间变动;地区经济发展水平、城市化水平和农业生产是吉林省县域环境污染和工业源污染的主要驱动因素,产业结构的调整优化改善了整体环境污染与工业源污染状况.化肥的过度使用增加了农业源污染,经济发展水平和城市化水平是城镇生活源污染排放的主要驱动因素.县域整体环境污染和农业源污染均具有空间扩散效应,各自污染状况分别与相邻地区整体环境污染和农业源污染状况密切相关.