1985—2015年中国不同生态系统NDVI时空变化及其对气候因子的响应

植被是陆地生态系统不可或缺的部分,气候是影响其动态变化的重要驱动因素。因此,探究植被的时空变化及其与气候因子的响应关系,有助于理解陆地生态系统的内在演化机制。目前,不同生态系统尺度下的植被动态变化与气候因子的时间响应关系仍未被完整剖析。因此,为了厘清过去30年不同生态系统植被生长对气候因子的响应关系,利用GIMMS NDVI3g数据和气候资料数据,通过Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验分析了1985—2015年中国陆地NDVI的时空变化特征,结合时间序列相关分析探究了NDVI变化与降水、温度和饱和水汽压差的内部关联,探讨了中国不同生态系统植被与气候因子间的时间响应机制。结果表明：(1) 1985—2015年中国陆地植被呈现改善趋势,年均NDVI先减小后增加,拐点时间在1995年左右,整体变化率为0.5×10^-3/a。农田、森林和草地生态系统的植被显著改善的程度最高,湿地生态系统的植被退化趋势最显著。(2)中国陆地植被NDVI与气候因子的相关性存在明显的空间异质性,且受不同生态系统分区影响。内蒙古高原中部草地生态系统NDVI与降水...     

基于VIC模型模拟的干旱区土壤水分及其时空变化特征

土壤水分在陆地水循环中起着十分重要的作用,大尺度、长时间及高精度的土壤水分监测是旱情预警、生态恢复与精准农业决策部署的重要指导依据,而陆面过程模式模拟在时空尺度上可获得更准确的土壤水分特征。以渭-库绿洲为目标靶区,结合VIC陆面过程模型和土地利用类型变化,探讨2009—2016年研究区年际间不同地类土壤水分时空变化规律,并用实测数据进行精度验证,结果表明:(1)东北区域土壤含水率模拟值较高,土壤含水量低值集中在研究区西部与南部区域。(2)盐渍土壤表层含水量高于耕地,每年雨季,灌丛土壤含水量高于其他3种地类,由于大量荒地转为耕地,绿洲荒地土壤含水量与耕地土壤相互接近,在28.784—53.741 mm之间。(3)渭-库绿洲近7年耕地与盐渍地面积大幅度增加,耕地与盐渍地面积增幅达35%以上,荒地面积相较2009年减少约46%,灌丛面积增幅约15%。(4)荒地土壤含水量伴随面积大幅度下降,土壤含水量数值集中在正态曲线28.6 mm以上区域。VIC模拟值与实测值均方根误差(RMSE)范围在1.4—2.80之间,RE范围在0.90—2.20之间,R~2范围在0.40—0.60之间,模拟效果较好。     

基于土地利用的粤港澳大湾区生态系统服务价值及承载力演变分析

研究粤港澳大湾区土地利用、生态系统服务价值及承载力的时空演变特征是优化大湾区生态系统管理、提升生态质量的重要依据。当前针对大湾区的土地利用变化过程、生态系统服务价值及生态承载力相结合的系统分析仍较少。系统研究了快速城市化背景下粤港澳大湾区的土地利用变化、生态系统服务价值及生态承载力变化。基于高分辨率遥感数据分析粤港澳大湾区1990-2015年土地利用变化及特征,采用当量法评估大湾区的生态系统服务价值,基于生态足迹法评估大湾区的生态承载力变化。结果表明：1990-2015年大湾区内建设用地增加,耕地、林地、湿地及未利用地面积逐渐减少;建设用地的增加主要来源于耕地、林地、水域及未利用地等的转化。伴随着剧烈的土地利用变化,大湾区的生态系统服务价值从1990年的6385.09亿元减少到2015年6183.89亿元,减少了3.15%。大湾区的生态承载力总体稳定,但由于消耗增加,整体呈现生态赤字,人均生态赤字达3.09 hm²。未来大湾区土地利用规划中,需加强自然资源保护,合理调整土地结构,实现经济和生态的可持续发展。     

塔里木河源流和干流胡杨年轮生长的差异性

借助树木年轮学的方法和技术手段,通过对阿克苏河、叶尔羌河和塔里木河干流不同河段胡杨年轮样本采集,分析了塔里木河两源流与干流不同河段胡杨年轮生长特征;采用单因素方差分析方法和Kendall协同系数(W)研究了塔里木河两源流和干流不同河段胡杨年轮指数的差异性;利用突变检验和小波分析方法探讨了塔河两源流、塔河干流不同河段胡杨径向生长的周期和突变性。研究结果表明:(1)1980—2010年期间,塔里木河两源流和干流不同河段年轮宽度和年轮指数均呈下降趋势。在阿克苏河、肖夹克、沙子河口3个断面胡杨年轮宽度和年轮指数下降趋势明显,而叶尔羌河和新渠满断面的胡杨年轮宽度和年轮指数下降趋势不明显。(2)塔里木河两源流和干流不同河段的胡杨年轮生长在空间上不具有一致性(W0.5),阿克苏河断面与肖夹克、沙子河口断面,叶尔羌河与肖夹克、沙子河口断面,肖夹克与新渠满断面,新渠满与沙子河口断面之间胡杨年轮指数均具有显著的差异性(P0.05)。(3)塔里木河两源流胡杨年轮指数的突变时间与河道径流量突变时间相同或者滞后,这可能与地表水转化为地下水过程有关。(4)塔里木河两源流和干流不同河段的胡杨年轮指数变化的周期均小于其地表径流变化的周期,这可能与胡杨自身的生理特点和当地气温、水分对胡杨生长综合影响有关。本研究有助于深入了解干旱区内陆河流域胡杨生长特征变化规律,同时可为该流域胡杨资源生态保育提供参考。     

基于多源数据的城市住区生态宜居性评价——以深圳市为例

作为反映城市生态环境的重要指标,城市生态宜居性受到学术界越来越多的关注。结合遥感与兴趣点（POI）数据生成分类特征,利用文档主题生成模型进行特征重表达,采用随机森林模型提取住区,为后续的生态宜居性评价提供基本单元;随后,依据多源数据生成多个生态宜居性评价指标,使用基于熵权的TOPSIS方法构建生态宜居评价模型,得出每个住区综合得分;以深圳市为实验区对研究提出的方法进行了验证,并对深圳市的住区生态宜居性进行了空间分析。结果表明：（1）机器学习方法与多源数据结合可得到精细的城市功能分区图,总体精度可达82.1%;（2）基于TOPSIS方法构建的生态宜居评价框架能够对住区生态宜居性进行有效量化,综合得分高的住区多为片区绿化率高、空气质量好、建筑密度较小的住宅区,而得分较低的住区主要集中在城中村等生态环境较差的区域,结果符合客观事实;（3）深圳市内的住区及其评价得分呈现出明显的空间分异,南山、福田、罗湖区域的住宅小区较多;宝安、龙华、龙岗区内部同时包含较多的住宅小区与城中村,导致三个区内部各评价单元的得分差异较为明显;因住区数量少、绿地面积大、空气质量高等客观条件,坪山、盐田和大鹏区生态宜居得分情况较好。以上结果展示了研究方法的有效性,可为城市生态宜居建设及城市规划等提供案例参考和数据支撑。     

南方红壤侵蚀区不同植被恢复年限下芒萁叶功能性状对土壤因子的响应

目前关于我国南方红壤侵蚀区生态恢复植被—芒萁(Dicranopteris dichotoma)功能性状(Functional Traits)的研究鲜有报道。以该区域不同植被恢复年限下(包含0年未恢复地、6年、12年、18年、36年以及80年的次生林地)芒萁叶功能性状为研究对象,结合不同植被恢复年限下土壤因子的变化,采用样方调查分析法,探讨随植被恢复年限的增长芒萁叶功能性状的变化规律及其相互关系,以及芒萁叶功能性状对土壤因子的响应。结果表明,芒萁叶功能性状各指标随着植被恢复年限的增加变化差异明显(P0.05),并随植被恢复年限的增长表现出胁迫型、扩展型、竞争型不同功能性状组合;芒萁叶功能性状间的相关性也表现出显著的特征(P0.01);主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)表明叶全氮含量、比叶面积和叶全磷含量主成分贡献排名高,可作为芒萁叶功能性状评价的主要指标。通过冗余分析(Redundancy Analysis, RDA)发现,土壤全碳含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量对芒萁叶功能性状各项指标影响显著(P0.01)。芒萁伴随着植被恢复年限的增长,叶功能性状表现出不同的组合状况,且受土壤因子变化表现出相应的适应策略,反映了芒萁叶片随土壤因子变化形态可塑性强,作为重要的生态恢复植被有利于南方红壤侵蚀区植被的有效建植与恢复。