河北省草本植物物候特征及其对气候变暖的响应

以1981—2006年河北省8个国家农业气象观测站的草本植物物候观测资料和47个气象站的地面观测资料为基础,运用EOF和REOF等统计学方法,研究了河北省草本植物物候期的变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明:河北省草本植物展叶始期总体呈提前趋势,其中东部沿海平原提前趋势最大,中南部平原次之,西北部山区最小;黄枯始期主要表现出推迟趋势,生长季长度以延长趋势为主;春季气温对展叶始期的影响显著,河北省春季气温上升1℃,草本植物展叶始期提前4.1d;各站点生长季倾向率与年均温倾向率呈正相关,即年均温升幅大的站点,生长季延长的幅度也较大;草本植物物候变化特征及其对气候变暖的响应与木本植物基本一致,研究结果对丰富河北省物候与气候变化关系研究具有一定意义。     

城市用地扩展对生态风险影响的多情景模拟——以内蒙古呼和浩特市为例

城市用地扩展对生态环境的负面效应日益显著。以呼和浩特市为研究区,在分析城市用地扩展时空特征的基础上,调整优化CA模型,对近景年城市用地扩展进行多情景模拟。从城市扩展、生态景观、粮食安全、生态退化等角度构建生态风险压力评价体系,对各情景下城市用地扩展所致的生态风险压力进行评估,得到的主要结论有：1990-2017年,呼和浩特市城市扩展强度指数不断下降,扩展速率经历了"上升-下降"的波动阶段,空间扩展阶段性特征明显;运用CA模型预测2025年、2030年城市用地扩展,只有耕地保护型、生态经济型方案下建设用地扩展速率处于下降态势,扩展强度指数进一步下降;研究时段内,研究区城市扩建压力上升2.2%,景观生态压力增加1.9%,粮食储备压力提高1.4%,生态退化压力抬高11%,生态风险压力提升15%,生态风险预警达到中警水平;到2030年,趋势外推和耕地保护情景下生态风险压力等级由Ⅲ过渡到Ⅳ,城市化发展情景下生态风险压力等级由Ⅲ跃升至Ⅴ,只有生态经济情景下生态风险压力等级由Ⅲ回落到Ⅱ。     

上海市中心城区城市用地扩展的时空特征

利用1989、1994、2000和2005年高分辨率遥感数据解译的土地利用数据,采用城市扩展强度指数、梯度分析等方法,分析了快速城市化阶段上海市中心城区城市用地扩展的时空特征.结果表明: 研究期间,上海城市用地扩展迅速,城市扩展呈现“摊大饼”式的形态,城市用地扩展存在各向异性,城市的重心向西南方向移动了2.62 km.城市用地扩展强度成倍增长,扩展强度存在城乡梯度差异,城市扩展最激烈的地区位于城乡交错带,边缘型增长是上海城市用地扩展的主要方式,但城市用地在城市中心区域呈负增长.政府政策与决策支持、快速经济增长、社会固定资产投资总额、城市基础设施投资额、交通运输线路长度、城市非农业人口增加是城市扩展的主要驱动力.
     

城市扩展影响下生态系统服务的多情景模拟和预测——以天津市滨海地区为例

基于改进的Logistic-CA模型,以天津市滨海地区为例,在历史外推、内生发展、外生发展3种情景中,模拟预测2011—2020年城市扩展影响下生态系统服务功能的空间演化规律特征.结果表明:3种情境下,研究区最终的生态系统服务功能总量大体相当,生态系统服务功能最低的1级功能区空间格局基本一致,但3种生态系统服务功能的空间演化过程差异较大;低等级生态系统服务功能区呈组团状以十字型生长,十字型的中心片区位于塘沽城区,最终形成海河轴与沿海带的十字型片区.     

全球气候变化下中国亚热带地区柑桔气候适宜性

选取亚热带地区273个气象站1961—2008年逐日气象资料,结合IPCC SRES A2情景下未来亚热带地区温度、降水模拟数据,应用作物气候适宜度模型,对中国亚热带地区柑桔的气候适宜性变化进行了研究。结果表明:柑桔气候适宜度变化受到温度的主导,其空间分布趋势同温度适宜度变化基本一致;未来气候情景下柑桔气候适宜度变化大致呈纬度地带性分布,随着纬度的升高其气候适宜度变化由下降变为上升,可以分为强下降型(Ⅰ)、弱下降型(Ⅱ)、弱上升型(Ⅲ)和强上升型(Ⅳ)4种类型;基本上以温州-金华-浦城-乐平-英山-武汉-石门-吉首-武冈-通道-独山-望谟-广南-屏边-澜沧一线为界,其南气候适宜度有所下降,其北有所上升;亚热带西部柑桔气候适宜度上升较大。     

RCPs气候情景下挠力河流域耕地水土资源平衡效应模拟

气候变化背景下,如何耦合水土资源是当前土地资源利用亟待解决的关键问题之一.为揭示挠力河流域耕地水土资源平衡态势,本文以Landsat影像、数字高程模型(DEM)数据和气象台站数据为基本信息源,结合遥感和GIS技术,运用未来土地利用模拟模型定量模拟RCPs气候情景下耕地的水分盈亏状况.结果表明:挠力河流域耕地内部结构差异性变化导致水土资源呈现阶段性的平衡特征,1990年耕地水分盈亏状况良好,旱改水农业结构调整导致当地水田迅速扩张,2002年中度和重度缺水区大量增加,水分亏缺态势急剧恶化,至2014年耕地整体水分亏缺状况趋于缓和;通过对比不同空间分辨率及时间尺度下的模拟精度,确定最优模拟空间分辨率为200 m,最优模拟时间点为2038年;模拟结果显示,未来挠力河流域耕地整体呈现出明显的水分盈亏极化特征,即正常缺水、重度缺水和严重缺水区面积将进一步扩大,轻度缺水和中度缺水区呈现收缩态势,高水分盈亏程度指数区分布更加集中,局部高水分亏缺区面积进一步扩大.未来需针对该地区采取针对性的农田水分灌溉措施及耕地调整,以实现水土资源平衡利用.     

海湾型城市半城市化地区空间扩展演化——以厦门市为例

选择海湾型城市--厦门市半城市化地区为研究对象,基于研究区1987、1992、1997、2002和2007年5个时相的TM/ETM+遥感影像数据,在遥感与GIS技术支持下获取了近20a 来各期土地利用信息数据,采用景观格局转移矩阵、景观格局指数和分形理论等方法研究了厦门市半城市化地区城市化过程中的景观格局空间演变特征,详细分析了城市形态演变、城市围填海特征及政策影响.结果表明:20 a 年来厦门近郊建设用地从18.4 km2增加到108.4 km2,远郊则从35.7 km2增加到114.9 km2,分别增长为原来5.9倍和3.2倍;城市空间扩展过程通过不断侵蚀耕地、林地和大规模填海造地完成,其中耕地景观变化最大,城市扩展最高峰(2002～2007年)近郊与远郊被建设用地"蚕食"的耕地多达19.74 km2和33.11 km2;在城市空间不断扩展的过程中,近郊城市城市由不稳定形态逐步向稳定形态(填充增长)演化,但远郊形态格局尚处于以中心城市扩展为主体的时期;填海造地面积及其时空分布与政策因素密切相关,20 a来厦门半城市化地区海岸线缩短了14.3%,近郊与远郊海岸分维数分别从1.236和1.267降到1.191和1.262,岸线复杂性明显降低,逐步趋于平直;海湾型城市战略的提出对填海造地影响最为明显,2002～2007年期间填海进程明显加快,近郊与远郊分别填海13.32和9.15 km2,超越了前15 a 填海总面积.     

气候变化情景下物种适宜生境预测研究进展

气候变化能够引起物种分布范围、生物物候等一系列生态现象和过程的变化,进而加速物种灭绝的速率。气候变化被认为是21世纪全球生物多样性面临的最主要威胁之一,将给未来的生物多样性保护工作带来严峻的挑战。利用物种分布模型预测气候变化情景下物种适宜生境的变化正成为当前的研究热点。本研究总结目前气候变化情景下物种适宜生境预测的最新方法及取得的主要成果。在研究方法上,多物种分布模型、多气候情景基础上的集合预测方法正成为目前研究采用的主要手段;在研究结果上,未来气候变化将有可能导致物种适宜生境面积减少,范围向高纬度、高海拔地区移动。最后本研究指出目前气候变化情景下物种适宜生境预测研究中存在的主要不足及今后的发展方向。     

未来气候情景下中国东北森林生态系统碳收支变化

应用FGOALS模式输出的未来气候情景数据驱动中国森林生态系统碳循环模型FORCCHN,模拟了东北地区森林生态系统碳收支未来可能的时空变化。预测结果表明：未来平衡发展情景（A1B）气候变化情景下,2003—2049年东北森林生态系统净初级生产力（NPP）和土壤呼吸在达到饱和状态前均呈波动上升趋势,将分别增加10.84%、134.43%,且土壤呼吸的增加速率远远大于NPP的增加速率;2003—2049年,东北森林生态系统可能仍将具有明显碳汇功能,但强度呈下降趋势,将下降95.64%;未来47年东北森林虽然碳汇能力在减弱,但吸碳总量还在不断增加,说明未来47年东北森林对降低大气中温室气体浓度上升以及缓解气候变化将会起到积极作用。     

中国西南地区土地覆盖情景的时空模拟

气候植被类型的空间分布与土地覆盖类型的空间分布在时空层次上具有很好的相关性和一致性。在运用HLZ生态系统模型获得CMIP5的3种气候情景RCP26、RCP45、RCP85情景下西南地区未来90a(2011—2100年)HLZ生态系统时空分布情景数据的基础上,结合2010年土地覆盖现状数据,构建了土地覆盖情景的空间分析模型,并在此基础上,实现了西南地区未来90a土地覆盖情景的时空模拟分析。模拟结果表明:3种气候情景下,西南地区未来90a的落叶针叶林、落叶阔叶林、草地、耕地、冰雪、荒漠及裸岩石砾地等土地覆盖类型面积将呈逐渐减少趋势;常绿针叶林、常绿阔叶林、混交林、灌丛、湿地、建设用地、水体等土地覆盖类型面积则呈逐渐增加趋势。其中,湿地增加速度最快(平均每10a增加5.28%),荒漠及裸岩石砾地减少速度最快(平均每10a减少2.34%)。     

1980-2015年珠三角城市群城市扩张的时空特征分析

以珠三角城市群9座城市为研究对象,基于1980-2015年3期遥感影像提取的土地利用数据,通过扩张强度、扩张速率以及景观格局指数定量分析珠三角城市群尺度上城市扩张的时空变化特征。结果表明：（1）城市群扩张数量特征：1980-2015年珠三角城市群建设用地面积扩张约3倍,1980-2000和2000-2015期间分别扩张1513.1、3043.8 km²;扩张强度不断增强,扩张速率明显加快。（2）城市群扩张空间特征：珠三角城市群中扩张迅速的城市主要分布在研究区中部的城镇密集带及沿海地区;扩张较慢的城市主要分布在靠内陆的周边地带。（3）基于时间尺度发现珠三角城市群结构的演变呈现出由单核模式（广州,1980年）-双核模式（广州、深圳,2000年）-多中心、网络化模式演化的特征（东莞、中山等相邻城市,2015年）。（4）基于景观格局特征,珠三角区域扩张快速的城市形状复杂,结构趋于分散;扩张较慢的城市形状更规则,分布更聚集。（5）天然的人文联系与优越的地理位置、社会经济、政府政策以及基础设施的建设等因素共同驱动珠三角城市群的发展。该研究对提高城市群规划管理水平具有参考价值。     

珠江三角洲城市群生态安全保障技术研究

近年来,在工业化、城镇化迅速推进和人口急剧增长的同时,珠三角城市群正面临严重的现代城市生态问题。生态安全问题已成为珠三角地区率先全面建成小康社会的重大制约瓶颈,对该地区经济社会的可持续发展构成了严重的威胁。"珠江三角洲城市群生态安全保障技术"项目将围绕脆弱生态修复与保护这一科技需求,对珠三角城市群复合生态系统进行综合研究。项目将针对内部互动复杂、空间组织紧凑、经济关联密切的城市群复合生态系统,开展城市群生态基底核算与健康诊断、城市群代谢模拟与生态风险预测预警技术、城市群生态安全格局网络设计及生态安全保障技术、城市群生态景观重建与生态空间修复技术、濒海城市群受损生境修复与生态安全保障技术以及城市群生态安全调控技术集成及协同监管平台构建与示范等六方面的研究。项目将为珠三角城市群生态问题的识别、评估与调控提供有效的理论基础、方法体系及技术示范,由之将为保障该城市群的生态安全提供科学支持,并带来显著的社会、经济与生态效益。     

珠三角地区四季草坪杂草群落组成及其生态位

利用倒置"W"九点取样法,对珠三角地区5个城市32个草坪样点进行了季节动态调查.结果表明:春季草坪杂草群落结构以水蜈蚣(KyUinga brevifolia)+三点金(Desmodium triflorum)+狗牙根(Cynodon dactylon)+积雪草(Asiatic pennywort)为主;夏季以水蜈蚣+三点金+香附子(Cypems rotundus)+伞房花耳草(Hedyotis corymbosa)为主;秋季以水蜈蚣+三点金+伞房花耳草+狗牙根为主;冬季以积雪草+水蜈蚣+天胡荽(Hydrocotyle sibthorpoioides)+三点金为主.运用改进的Levins生态位宽度指数和Pianka生态位重叠指数对四季优势杂草生态位进行分析,结果表明,大部分杂草生态位宽度在0.5以下,生态位宽度达到0.50的有水蜈蚣(四季均最高),三点金(秋季)、狗牙根(春季)、酢浆草(Oxalis pes-caprae)(春季).春季优势杂草的生态位重叠指数达到0.60的最多,冬季则最少.生态位重叠指数的最大值出现在夏季,分别是天胡荽和母草(Lindernia crustacea)、白花蛇舌草(Hedyotis diffusa)和瓶尔小草(Ophioglossum vulgatum)之间,可达0.85.     

珠三角城市群生态空间游憩利用扩展格局及影响因素

生态空间是城市群人居环境的重要保障,探析城市群生态空间游憩利用扩展的格局及影响因素,对于完善城市群功能、构建均衡共享的生态空间游憩服务体系具有重要意义。以珠三角城市群为研究区域,从数量和面积两方面分析其在1990-2017年间区域内生态空间游憩利用的动态扩展特征,并探究其影响因素。研究结果表明：（1）生态空间游憩利用的数量扩展方面具有"由少数点向内、外同时扩展→由外向内部分填充"的特征;（2）生态空间游憩利用规模扩展表现出"少数规模较大的孤点→边缘区和建成区内部同时扩展→中心填充"的空间特征;（3）生态空间游憩利用的空间扩展主要受人口增长、城镇化发展、休闲旅游需求变化、区域生态空间治理政策和城市群规划理念的综合影响。本研究总结了城市群生态空间游憩利用扩展规律和成因,启示城市群要通过生态空间治理政策与整体规划的优化推动全域生态空间游憩利用,并注重生态游憩空间配置与人口和城镇化发展、休闲旅游需求变化相协调。     

珠江三角洲城市森林建设问题探讨

过去10年间珠三角地区城市森林建设成效显著,但仍存在着森林网络体系不健全、森林覆盖率低、“绿积量”低以及林种树种结构不合理等问题。从建设生态化城市和建立珠江三角洲城市林业生态圈的高度来确立珠江三角洲城市森林建设的发展思路,体现创新性变革,立足区域整体,构建全区域的城市森林网络系统进行了探讨。建议规划和构建连接区域内各主要城市的贯通性森林生态廊道,重视区域植被特点和发挥地带性建群树种的作用,引进水网化、林网化的核心理念,同时要重视城市建成区的森林生态建设与改造。     

珠江三角洲地面风场的特征及其城市群风道的构建

利用珠三角20个观测站1964—1983年的风数据分析了珠三角城市群地面风场风向、风速分布与季节变化特征,并基于经验正交函数(EOF)进行了地面风场的空间分类。呈缺口盆地地形的珠三角风速较低,为3—2 m/s,整个区域风速南高北低;以伶仃洋为界,西岸高于东岸;西南部潭江谷地夏季多南风,冬季为北风,东岸东江谷底全年多东风,北江与西江河谷冬季盛行北风,夏季为东南风。综合风向与风速,结合地形,可将珠三角地面风场由南向北依次划分为较高风速区、中风速区和低风速区三类。根据空间尺度以及在区域中发挥的作用,珠三角城市群应构建多级风道,且风道还有常年与季节之别:伶仃洋(伶仃洋—虎门—狮子洋—广州水道)、西江(磨刀门—九江—三水)、潭江河谷应属于一级常年风道;北江(清远—三水)和东江(博罗—狮子洋)为一级季节风道。广州—三水段、黄埔—东莞段、中山—江门段以及伶仃洋段是影响整个珠三角大气环境质量风道的枢纽地段。城市群规划中对枢纽段超高建筑群进行风环境影响的评价,对枢纽段河道宽度、建筑物高度与密度的控制,将有助于提高珠三角城市群的空气质量,并防范下垫面粗糙度改变引起峡谷风的新风险。     

珠江三角洲地区森林生物量及其动态

利用生物量转换因子连续函数法,通过69组不同龄级的森林样地实测数据,拟合了珠江三角洲主要森林类型的生物量和蓄积量之间的回归方程,并结合3个时段森林清查资料,估算了区域森林生物量及其动态.结果表明：珠江三角洲的中幼林面积占森林总面积的80％以上,其林下植被生物量约占森林总生物量的33％,充分考虑林下植被生物量能提高区域森林生物量估算的精度.在1989—1993年、1994—1998年、1999—2003年3个研究时段,珠江三角洲森林生物量共增加了14.67×10⁶ t.其中,马尾松林、常绿阔叶林和针阔混交林的生物量约占区域总生物量的80％,是区域森林生物量的主体;而中、幼林的生物量所占比例达90％,但呈逐年下降趋势.珠江三角洲快速城市化和经济发展对区域森林生物量的积累并没有产生明显影响,区域森林面积基本保持不变,而区域森林生物量呈逐年增长趋势,年增长率为1.2％.随着珠江三角洲区域中、幼林不断发育成熟,区域森林的生物量将不断增加,其环境效应也将不断增强.     

珠三角城市群区域生态系统服务供需均衡关系

生态系统服务供需均衡关系分析为生态系统管理提供了详实的科学基础信息。基于土地利用、气象和社会经济等多源数据,采用遥感反演、水量平衡方程、修正的通用土壤流失方程和植被净生产力模型(CASA)等方法,分别评估了1990—2015年珠三角城市群粮食供给、产水服务、固碳释氧和土壤保持服务;采用相关社会经济指标核算了生态系统服务的需求量;进而揭示了栅格、县域和市域多尺度的生态系统服务供需均衡关系及其时空演变特征。研究发现：(1)除粮食供给外,产水服务、固碳释氧和土壤保持服务呈波动性增加的趋势,增幅分别为52.2%、21.8%和73.4%;在空间上表现为中部平原地区服务水平低,低山丘陵地带高的分布特征。(2)除土壤保持服务外,粮食供给、产水服务和固碳释氧服务需求量不断增加,增幅分别为10.1%、17.5%和769.4%;中部平原地区生态系统服务需求量大,低山丘陵地带小。(3)除土壤保持和产水服务外,粮食供给、固碳释氧及综合服务供需指数不断下降,其中,2015年粮食供给和固碳释氧供需指数分别为-0.47和-0.71。研究结果可为决策者了解区域的生态系统服务供需均衡匹配状况提供科学基础信息,直接服务并...     

闽三角城市群生态系统服务权衡的时空动态与情景模拟

闽三角城市群由厦门、泉州和漳州3个城市组成,是我国沿海开放地区之一。21世纪以来,快速的城镇化过程严重影响了该区域的生态安全以及生态系统服务功能,制约了当地的经济社会可持续发展。因此,研究闽三角城市群的生态系统服务权衡协同关系,对该区域的生态安全协同联动管理以及社会经济可持续发展具有重要意义。估算了闽三角城市群的保水服务、保土服务、NPP和食物供给4种生态系统服务功能,使用空间分析和空间统计等方法分析其时空动态变化和相互之间的权衡协同关系,并在不同情景下模拟了2030年的生态系统服务空间分布和权衡关系。结果表明:2005—2015年来,闽三角城市群的保水服务、保土服务、NPP和食物供给四种生态系统服务功能均呈下降趋势;在2005—2015年间,闽三角城市群的保水、NPP与保土3种服务之间呈现协同关系,食物供给服务与其他三种服务均呈权衡关系,虽四种服务的权衡协同关系未变,但权衡协同程度发生了复杂的变化;在空间分布特征上,晋江流域的生态系统服务权衡协同程度均高于九龙江流域,闽三角3个城市的生态系统服务权衡协同关系统一呈现厦门市泉州市漳州市;在不同情境设置中,自然情景下4种生态系统服务出现大幅降低,协同关系主要呈降低趋势,而权衡关系加剧,与规划情景相比,保护情景下的协同关系更高,权衡关系更低。     

珠三角城市群生态空间分区方法与管控对策

生态空间管控是维护区域生态安全,解决区域生态供需矛盾的重要手段。生态空间分区一直是生态管控的热点问题,对促进城市群可持续发展具有重要意义。以珠三角城市群为例,基于政策目标、民众需求、专家知识等方面综合构建评价体系,开展了基于生态空间质量和生态系统健康评价的生态空间分区的探索研究。结果表明：珠三角城市群生态空间约占城市群面积的82.8%,生态空间质量好,但生态系统健康水平低。城市尺度肇庆市、深圳市生态空间质量较高,珠海市、中山市生态空间质量较低;惠州市、肇庆市生态系统健康水平较高,佛山市、中山市生态系统健康水平较低。综合生态空间质量和生态系统健康,区域尺度将城市群生态空间分为重点保护区、重点修复区、潜在修复区和生态保育区。重点保护区占生态空间总面积的10.1%,是区域生态源地,应实行最严格的环境保护制度,划定生态保护红线和自然保护地,加强生态建设和生物多样性保护,并加强生态连通性建设,提升区域整体生态系统服务;重点修复区占生态空间总面积的21.6%,以生态修复,实施生态治理工程,推进生态产业为主;潜在修复区占生态空间总面积的13.1%,以保护优先、自然恢复为主,对生态空间进行全面的养护,保护和提升品质,重点提升生态系统服务;生态保育区占生态空间总面积的55.2%,重点实施生态廊道建设,同时加强区域高标准农田建设,在保护生态空间的基础上合理开展生产建设活动。对生态空间分区管控的研究可方便决策者对生态修复空间和生态保护空间进行识别和分类管理,有效指导国土空间规划和区域生态环境管理体系的完善。