基于EMD的河北省粮食产量波动的结构特征及其成因的分析

在分析河北省粮食产量变化的时间序列总体特征的基础之上,对河北粮食产量波动结构特征及其成因进行研究,旨在为指导河北省粮食安全生产提供科学的理论依据.综合运用EMD法、剩余法和方差分析法,对河北粮食产量波动结构特征及其成因进行研究.结果表明:在品种上,小麦和玉米两大主要粮食作物产量比重呈现递增趋势,两者之和达到了89.91%,其变动对粮食总产的变动起着举足轻重的作用;杂粮作物和稻谷所占比例较小,且呈逐年缩减趋势;小麦、玉米产量波动的方差贡献率分别为64.36%和31.72%,是河北省粮食总产波动的第一和第二主控作物;稻谷和杂粮作物由于其粮食产量基数较小对河北粮食总产波动的影响较小.在空间上,河北省粮食产量的波动值分布在0～0.35之间的地区比例约为90%,表明其强度主要处于中等水平;燕山太行山山前平原区和冀鲁豫低洼平原区粮食产量波动的方差贡献率分别为22.05%和17.82%,是河北省粮食总产波动的第一和第二主控区;辽吉西蒙东南冀北山地和后山坝上高原区的粮食产量波动对河北省粮食总产波动影响较小.研究表明综合运用EMD法、剩余法和方差分析法,对河北粮食产量波动结构特征及其成因进行研究是可行的.利用这种综合方法,提高了单独使用一种方法进行波动性分析的精度,为分析波动问题提供了新的科学的理论和方法.     

青藏高原高寒草原根系动态对氮添加的响应及其调控因素

本研究于2015—2016年进行野外控制试验,分析了不同施氮(N)水平(0、1、2、4、8、16 g N·m^-2·a^-1)对青藏高原高寒草原根系生产、周转速率和现存量的影响及其调控因素。结果表明: 随着施N量的增加,根系生产量和现存量呈线性或指数下降的趋势。与对照相比,16 g N·m^-2·a^-1处理根系生产量和现存量2年平均下降43.0%和45.7%。根系周转速率呈先上升后下降的趋势,2015年和2016年分别在2和4 g N·m^-2·a^-1处理达到峰值。线性混合模型结果显示,根系淀粉含量是调控根系生产量和周转速率的主要因素,分别解释二者变异的21.7%和25.4%;而根系现存量则受根系蛋白含量的影响,其解释率为20.8%。N富集对根系生产和现存量表现出抑制作用,低N促进而高N抑制根系周转速率,根系碳氮代谢指标是调控根系动态对N添加响应的主要因素。     

基于生态足迹的土地资源可持续发展容量与潜在转换关系

耕地保护和建设用地扩张之间的矛盾愈来愈严重,严重威胁着社会经济的可持续发展。基于生态足迹理论,测算了卢龙县耕地和建设用地可持续发展容量和负荷系数,用以表征区域经济可持续发展所能容纳的耕地和建设用地规模,并以可供转用量为基准探讨了卢龙县耕地与建设用地潜在转换关系,结果表明:(1)1997—2008年卢龙县人均生态足迹、承载力和生态赤字分别为1.7667、0.5381hm2和1.2285hm2,平均每年增长3.40%、1.73%和4.29%;(2)耕地与建设用地足迹1997—2008年都处于增加趋势,耕地足迹多年平均为0.4621hm2/人,占总足迹的26.16%,建设用地足迹为0.0134hm2/人,其需求量较耕地明显下降。耕地承载力为0.3831hm2/人,占总承载力的71.20%;建设用地承载力0.1447hm2/人,占总承载力的26.89%,平均每年增长0.63%;(3)耕地可持续发展容量逐渐小于现有实际耕地面积,出现耕地利用负荷现象,不再满足可持续发展要求;建设用地可持续容量具有一定的波动性,负荷系数多年平均大于2.20。(4)1997—2003年,耕地需求未曾超出可持续发展的要求,可供转用量锐减到1889.46hm2;2004—2005年,耕地维持可供转用量已出现负值,建设用地整理供应满足耕地可持续发展要求;2006—2008年,即使将所有建设用地超额全部整理为耕地也不能满足其需求。     

基于多模型结合的土地利用结构多情景优化模拟

土地生态服务功能的重要性越来越受到人们的重视,以河北省卢龙县为案例区,以土地生态服务功能和经济功能提升为目标,基于100 m×100 m尺度的遥感解译图像,分别利用CLUE-S及基于MOP和CLUE-S整合模型对研究区土地利用结构进行数量及空间优化模拟。结果表明:到2020年,单模型模拟的土地经济功能有所提升,但生态服务功能却减退;基于MOP和CLUE-S优化整合模型模拟的生态服务功能和经济功能分别比2013年提升8.40%及8.20%。耕地、建设用地、林地面积都有所增加,其它用地减少较多。研究表明,MOP和CLUE-S整合模型与单模型相比,到2020年土地两项功能值之和有所增加,特别是生态功能增加幅度较大,MOP和CLUE-S模型结合的优化方案优于CLUE-S单模型优化方案。     

基于遥感生态指数的雄安新区生态质量评估

城镇化建设的持续推进给生态环境带来的压力日益增加,多方位、客观、准确、快速测算区域生态环境质量是生态学研究的一个重点.本研究从绿度、湿度、热度、干度4方面分别提取了归一化植被指数(NDVI)、湿度指数(WET)、地表温度(LST)、归一化建筑-土壤指数(NDBSI)4个分量指标,采用基于ENVI平台的主成分分析技术集成所选指标,基于新型遥感生态指数(RSEI)对1995—2015年雄安新区生态质量进行评估.结果表明: 1995、2004和2015年,雄安新区的RSEI均值分别为0.724、0.710、0.682,生态质量总体呈下降趋势;1995—2015年间,研究区RSEI主要由4、5级向1、2、3级转变,生态质量改善和恶化的面积分别占总面积的8.9%和20.9%,生态改善区域主要位于雄县东部和南部,主要原因在于该区域大面积的林地和园地受到当地政府的高度重视和严格保护,生态质量恶化区域主要位于城镇外围以及白洋淀周边,原因在于白洋淀水域面积的锐减和城市化的不断推进;RSEI与各分量指标的平均相关系数为0.804,均高于各分量指标间的平均相关系数,表明RSEI能较好地综合各分量指标信息,全面准确反映研究区生态质量状况.