作物生长模型WOFOST在华北平原的适用性研究

 简要介绍了荷兰瓦赫宁根大学开发的WOFSOT模型,为了评价其在华北平原的适用性,2000～2001年在中国科学院禹城综合试验站进行了水分处理实验。水分池分为8个处理,分别是： ≥40%、≥50%、≥60%、≥70%、≥80%田间持水量及返青-拔节受旱、抽穗-灌浆受旱、灌浆-成熟受旱,每个处理重复1次,共16个实验小区。其中2001年的实验数据用于参数校正,到一套模型的参数值,2000年的实验数据用于模型的验证。主要结论如下：1) WOFOST模型适于描述作物的光合作物过程,对潜在生长的模拟较好,用于华北平原的作物生长与水分利用的研究是适宜的;2) 华北平原的光温生产潜力为8100kg·hm-2左右,目前冬小麦的产量仅相当于潜在产量的65%;3) WOFOST模型在一些细节问题上考虑较粗,比较适合于大面积、区域范围内的模拟;4) WOFOST存在不少需要改进的地方,如干物质分配系数考虑可能过于简单、未计算冬小麦发育后期茎叶干物质向籽粒的转移等。     

基于资源利用和灾害风险的京津冀地区环境地质敏感性区划

环境地质敏感性是区域生态功能的本底,也是构建生态安全格局和开展生态保护与修复的重要基础。因环境地质敏感性涉及因素众多、且多源异构数据较难融合,当前基于环境地质敏感性的大尺度区划研究较少。通过集成地质、地理和专题数据,在土地沙化、土壤盐渍化、崩塌-滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降、地下水地质环境功能、浅层地下水质量、地下水调蓄和地下水可持续利用11个单项环境地质敏感性评价的基础上,进一步将其归并为土地环境、地质灾害和地下水环境3个环境地质子系统并构建评价指标体系,完成综合环境地质敏感性评价。以地质地貌分区为主要依据,将研究区划分为3个一级环境地质敏感区和16个环境地质敏感性亚区。研究结果表明：环境地质区划与地质构造及分区、地质地貌和人类活动等自然与人为因素存在较强的空间重合;综合环境地质敏感性呈现出西北低、东南高的宏观格局;华北平原区主要受地面沉降和地下水环境敏感性影响,人类活动作用显著;华北山区主要受重力型地质灾害影响,内蒙古高原区主要受沙化和局地泥石流灾害影响,区域尺度以自然因素驱动为主,局部人类活动影响显著。针对综合环境地质敏感性区划结果,需要统筹全域国土空间规划,加强地貌...     

北方冬小麦产量灾损风险类型的地理分布

根据风险分析原理,利用北方各县市冬小麦近50年的实际单产资料和气象资料,进行冬小麦产量灾损风险评估和风险类型划分.以历年平均减产率、灾年减产率变异系数、不同减产率及其发生的概率和抗灾指数作为产量灾损风险评估指标.结果表明,产量灾损风险量化指标在北方冬麦区的分布具有明显的区域分异性和一定的连片性.在各风险评估指标的基础上构建了北方冬小麦产量灾损综合风险指数模式,提出了北方冬小麦产量灾损综合风险类型分类指标.根据分类指标将北方冬麦区划分为高、中、低3个风险类型,并进行了分类评述.分类结果表明,高风险类型主要分布在水土条件较差的陕、晋黄土高原地区和华北平原部分地区;中风险类型分布在华北平原东北部和河南南部以及太行山区;低风险类型主要分布在有灌溉条件和农业生产水平较好的华北平原的大部分地区和关中地区.     

基于SPEI指数的华北冬麦区干旱时空分布特征分析

气候变化的背景下,华北地区干旱化趋势不断加剧。利用华北冬麦区45个气象站1961—2010逐月温度与降水数据,选取标准化降水蒸散指数SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)作为区域干旱指数进行华北冬麦区近50年干旱时空特征分析。研究表明:(1)近50年来华北地区平均温度明显上升,研究区整体呈现干旱化加剧趋势。华北地区平均SPEI指数对于典型干旱年份的表征准确,与历史资料相符合。(2)华北不同区域之间增温率不同,导致干旱化趋势存在差异。通过对典型站点的分析,发现增温率越大的区域干旱化趋势越严重。(3)不同等级干旱发生的站次比能够较好地反映不同年型干旱的发生特点。对SPEI指数矩阵的EOF分析结果显示出华北地区典型的干旱时空分布特征,第一模态呈现全区旱涝变化一致型的分布形式,高值区包括山东西部、河南北部、河北南部地区,表明这些地区对干旱的反应最为敏感。时间系数序列未显示出明显的变化趋势;第二模态呈现南北相反的分布型,河北及山东的大部分地区空间系数均为正值,而河南大部分地区为负值。时间系数序列整体呈下降趋势,表明研究区北部干旱化趋势加剧,南部干旱化有所缓解;第三模态呈现东西相反的分布形式,这种分布特征的变化趋势不明显。     

华北平原土地利用/覆盖对CO空间分布的调控作用

CO不仅是中国主要的空气污染物之一,还是温室效应的贡献者。农业用地每年消耗了大量的CO通量,土地利用/覆盖格局对于调控CO空间分布发挥了较大的作用。针对土地利用/覆盖调控CO空间分布开展研究,以华北平原为例揭示人类活动对CO空间异质性的影响。研究发现2010至2020年华北平原CO排放量由4964×10⁴ t降低至2683×10⁴ t,大部分耕地CO浓度由90 t/km²下降至45 t/km²以下。CO浓度空间集聚程度呈现先降低后升高趋势,Moran′s I指数由0.25增加至0.41。经济发展迅速的地区CO污染较为严重,北京和周边城市形成了CO污染高-高集聚区,周口和淮北等城市则形成了低-低集聚区。总体来看,CO浓度呈低-低集聚分布的区域不断扩大,反映出CO减排措施已经初见效果。研究表明土地利用/覆盖在类型与结构方面的差异影响了CO的排放、扩散以及氧化消耗,增加了大气CO收支的不确定性,对CO空间分布具有一定的调控作用。通过分析土地利用/覆盖与CO空间分布的关联性,探究土地利用/覆盖及景观格局对区...     

基于土地利用变化的区域生态系统服务价值评价——以山东省德州市为

根据德州市2006-2014年土地利用变化数据,运用土地利用动态度指标分析土地利用变化情况,基于陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,结合德州市经济发展水平进行系数修正,对德州市2006-2014年间生态系统服务价值的时空变化进行分析。研究结果表明：德州市生态系统服务价值总体呈减少趋势,由2006年的460.92亿元减少至2014年的443.47亿元,价值变化率为-3.78%,林地和水域面积的减少是该区生态系统服务价值减少的主要原因;德州市各区县生态系统服务价值空间分异明显,其中齐河县生态系统服务价值最高,主要原因在于生态系统服务价值较高的林地和水域在齐河县广泛分布;德城区生态系统服务价值减少量最大,经济发展引起的土地利用结构变化是造成其服务价值大幅减少的主要原因;与生态系统服务总价值变化趋势相同,研究的时间跨度内德州市生态系统单项服务价值均呈现出不断减少的变化趋势。因此,在新一轮土地利用总体规划中,规划者应高度重视土地利用变化对生态系统服务价值的影响,优化调整土地利用结构,注重增加生态用地,稳步提升区域生态系统服务价值。     

GI引导下的采煤塌陷地生态恢复优先级评价

生态恢复优先级评价是恢复生态学研究的热点之一,而退化生态系统被恢复为何种类型是确定生态恢复优先级的前提和重点。以徐州市为研究区,将城市绿色基础设施(GI)作为塌陷地生态恢复的目标,在GIS技术支撑下,从塌陷斑块恢复为GI的适宜性及其对维持GI景观连接度的重要性两个方面,综合评价了采煤塌陷地生态恢复优先级。研究结果表明,徐州市超过半数的采煤塌陷斑块具有较高的GI生态适宜性,相对集中在5个片区;各塌陷斑块维持景观连接度的重要性分布不均匀,贾汪片区中部及北部塌陷斑块对维持景观连接度的作用非常显著;二者叠加后各塌陷斑块的综合适宜度具有明显差异,将其划分为5个生态恢复优先等级,较高优先等级分布于贾汪片区中部、董庄片区北部、庞庄西片区中部,建议将其纳入城市绿色基础设施予以优先恢复并立法保护。     

基于SLEUTH模型的阜新市城市扩展模拟

基于SLEUTH模型对1997—2013年阜新市城市扩展进行模拟.结果表明:阜新市转型进程中城市扩展最优系数分别为:扩散系数6、繁衍系数64、蔓延系数44、坡度阻抗系数52、道路引力系数90.阜新市主要表现为新中心增长(自发式增长产生的新城市中心)和边缘增长(新、老城市中心的进一步增长);阜新市转型进程中城市扩展受道路引力影响很大,其值达到90;阜新市作为资源枯竭型城市,矿区枯竭带来了滑坡、塌陷等一系列自然灾害,研究期间城市扩展受到坡度的阻抗是很大的.从城市规模角度看,道路引力对小城市的作用大于大城市;从新中心增长情况来看,小城市更容易出现新中心增长.阜新作为资源型城市,目前确定为资源枯竭型城市,经济转型是头等大事,引进的外资企业、新建的开发区、工业用地等在选址上更偏向道路交通便利区域,受道路影响较大,而且更容易出现飞地式发展.利用SLEUTH模型校正所得的最优参数,对阜新市城市范围进行模拟,其中,城市边缘增长的模拟效果较好,城市新中心即飞地增长的模拟效果较差,主要因为新中心增长受决策影响较大,元胞关系作用不大.2001、2006、2010、2013年的阜新市城市范围模拟精度较高.     

Trajectory modeling revealed a southwest-northeast migration corridor for fall armyworm Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) emerging from the North China Plain

The fall armyworm Spodoptera frugiperda, an invasive insect pest native to the Americas, has established populations throughout eastern China. The North China Plain—a key corn-producing area in East China with a unique topography—was invaded by fall armyworm in 2019 and is seriously threatened by this migratory pest. However, the spatiotemporal extent of the migratory movements of fall armyworm from the North China Plain remains poorly understood. Using an air transport-based trajectory modeling approach that incorporates flight behavior, we simulated the potential nocturnal migration trajectories of fall armyworm from the North China Plain based on historical meteorological data from June to October of 2015–2019, and examined the night-time atmospheric conditions associated with their possible flights. The emigration patterns showed monthly variation in the main landing area and common migration direction. The displacement of newly emerged moths from the North China Plain was concentrated in the Northeast China Plain (including Liaoning, Jilin and Heilongjiang provinces) before late summer, after which they were most likely to undertake return flights to the south (especially into Hubei, Anhui and Hunan provinces). This southwest-northeast aerial migration corridor follows the topography of East China and is affected by the East Asian monsoon. These topographic-atmospheric conditions have resulted in the North China Plain becoming a key stopover for fall armyworm populations engaging in multigenerational long-distance migration across East China. These findings contribute to our knowledge of fall armyworm migration and will aid in the implementation of management and control strategies against this highly migratory agricultural pest.     

Structure regulation of land use and landscape pattern changes based on matter element analysis in a small watershed in Sichuan,China

The agricultural land suitability assessment based on the natural characteristics of land blocks is tra-ditionally the basis for agricultural and/or land use plan-ning.The assessment,however,is static and cannot be incorporated with potential land use changes.Recently,a dynamic approach,i.e.,matter element analysis,has been effectively applied for land use planning.In the pre-sent study,based on matter element analysis,we estab-lished a matter element analysis model for land use suitability assessment using the suitability grade of land use,evaluation indicators and their characteristic values as matter elements,and also using sutra field,controlled field,weight value and correlation degree from field sur-vey,as well as an expert system.This model was applied to the structure regulation of the land use in the small Yuejiagou watershed of the Langzhong Municipality in Sichuan Province,China.Results show that the propor-tion among agriculture,forestry and animal husbandry tended to rationalize land use.The economic and eco-logical indices of the lands were increased from 1529.8 to 1719.99 and from 1460.94 to 1758.21 after the regu-lation,respectively.The regulation also caused changes in landscape patterns as follows:The indices of diversity and evenness were increased from 1.3028 to 2.0920 and from 0.6108 to 0.8463,or by 60.58% and 38.56%,respect-ively.However,the indices of dominance and contagion were decreased from 0.6431 to 0.2106 and from 0.7467 to 0.7125,respectively.This indicated that the land use in the small watershed was rational.The spatial distribution of patches tended to be uniform.The patch congregation was gradually dispersed.This study verified that the mat-ter element analysis approach can not only overcome the factitious influences and improve the precision of land assessment,but also can be used for the structure regu-lation of specific patches.     

城市土地生态水平物元分析评价——以山东省滨州市为例

针对我国多数综合评价研究中存在信息屏蔽和主观性的问题,尝试采用物元分析法对我国城市土地生态水平进行评价,构建了评价指标体系,建立了城市土地生态水平评价的物元模型,并以滨州市为例进行了实证研究.研究结果显示:2002年和2005年,滨州城市土地生态水平都未达到第Ⅳ级(即"较差"水平),但是都具备向第Ⅳ级(即"较差"水平)转化的条件.2005年滨州城市土地生态水平比2002年部分有好转,向第Ⅱ级(即"良好"水平)转化的趋势更加强烈;城市废气和废水过度排放是滨州市城市土地生态水平提升的关键制约因素.研究结论表明:物元模型能够揭示单个评价指标的分异信息和综合评价结果的中间信息,适用于城市土地生态水平的评价.     

宁绍平原圩田景观解析

宁绍平原是中国最古老的圩田开垦地区之一。地质上底土的差异、水与田的动态变化以及人类的干预形成了宁绍平原丰富的圩田形式。文章以历史地图、传统舆图、历史照片等图像资料以及地方志为基础,结合现场调研,首先论述宁绍平原圩田景观演变的自然与文化的动力因素;然后从风景园林学科的角度,将宁绍平原的圩田景观分解为一个多层系统的叠加,包括反映出自然特征的水利系统、以水利和土地划分为基础的农业开垦系统以及以农田水利网络、开垦机制为特征的聚落系统;最后总结圩田景观对宁绍平原人居环境方面形成的巨大影响     

北京市土地利用生态分类方法

本文从国内外土地利用分类体系的现状分析入手,分析了当前土地利用分类体系与生态保护存在的矛盾,提出进行土地利用生态分类。首先,将北京市的土地利用现状类型分析归并为9个一级类15个二级类,确定各土地利用类型基准生态服务价值,然后提出各土地利用类型生态系统服务价值的区位修正方法,在对各种土地利用类型生态系统服务价值进行区位修正的基础上,划分出6个一级生态用地类型。其次,对北京市进行生态适宜性评价,生成生态适宜性分布图,将已生成的土地利用生态一级分类图与生态适宜性分布图进行叠加,对一级生态用地类型进行了二级划分,得到6个大类、18个亚类的北京市土地利用生态用地类型。最后,以北京市2007年的土地利用现状图为例,对北京市的土地利用生态分类方法进行应用,得到了2007年北京市土地利用生态分类图并分析了各土地利用生态用地类型的分布状况。     

全球气候变化背景下华北平原气候资源变化趋势

在全球气候变化的大背景下,过去几十年,华北平原气候资源也发生了相应的变化,这一变化对该区域的粮食生产将产生深刻的影响。利用华北平原1961-2007年逐日气候资料,探讨了不同年代际间该区域气候资源的空间分布特征。研究结果表明:气候变暖使华北平原热量资源更加丰富,全区≥0℃和≥10℃积温呈整体增加趋势,空间分布呈北移东扩的变化特征;且气候带移动特征明显,向北移动了3个纬度,约300多km。过去47a,华北区域年降水量呈下降趋势,平均下降速率为18mm/10a。夏、秋两季降水量呈减少趋势,速率在25-40mm/10a之间;春、冬两季降水量呈微弱增加趋势,但增加幅度小于夏、秋两季的减少幅度。年平均参考作物蒸散量呈整体下降趋势,减幅小于降水量的变化趋势。全区日照时数显著减少,纬向分布特征明显,以大中城市附近减少最为突出。     

咸水灌溉对冬小麦籽粒品质特性和产量的影响

为缓解农业用水供需矛盾,解决井灌区地下水超采问题,探究华北平原广泛分布的地下咸水灌溉对冬小麦品质和产量的影响,实现农业可持续发展,本研究在始于2006年的长期定位试验基础上,设置1、2、4、6、8 g·L^-1共5个灌溉水矿化度处理,其中1 g·L^-1灌溉水(取自当地地下水)为对照,研究咸水灌溉对冬小麦籽粒品质特性和产量性状的影响。结果表明: 与对照相比,当灌溉水矿化度≥4 g·L^-1时可显著增加籽粒吸水量、面团形成时间、沉淀值、湿面筋和粗蛋白含量,但显著降低出粉率、面团稳定时间和面筋指数;长期灌溉高矿化度咸水(4～8 g·L^-1)显著降低了冬小麦穗数(44.0%～60.7%)和籽粒产量(35.6%～64.7%)。在连续多年咸水灌溉条件下,与对照相比,2 g·L^-1灌水处理对籽粒产量及产量构成因素无显著影响,且能提高吸水量、面团形成时间、沉淀值、湿面筋和粗蛋白含量等籽粒品质。采用主成分分析法对冬小麦产量性状和品质特性进行综合性评价,得出2 g·L^-1灌水处理综合效果最优。本研究可为华北平原咸水资源高效利用提供理论支撑。     

下辽河平原景观格局脆弱性及空间关联格局

以东北三省开发强度最大的辽河中下游地区——下辽河平原为研究对象,根据景观格局脆弱性的概念及内涵,通过景观敏感度指数和景观适应度指数构建景观格局脆弱度指数,并借助地统计学和空间自相关模型分析的理论方法,对下辽河平原景观格局脆弱度的空间分布特征、变异规律以及空间关联格局进行探讨,结果表明:①1989—2010年下辽河平原景观格局脆弱度总体上呈递减趋势;②1989—2010年研究区景观格局脆弱度Moran's I表现为一定程度的正相关,且相关程度略微呈下降趋势;③1989—2010年研究区景观格局脆弱度局部空间自相关和显著性水平均发生了明显的变化;④研究区各时期景观格局脆弱度的空间相关性是受结构性因素和非结构性因素共同影响,C0所占的比例在3a期间有逐步上升趋势,表明非结构性因素对景观格局脆弱度演变的影响程度不断加深,但是结构性因素(地形地貌、水文、土壤植被类型等)仍然对本区景观格局脆弱度的空间分布起决定性作用。     

基于遥感和GIS的土地利用分类方法及其在土地退化程度分析中的应用——以陕西横山雷龙湾地区为例

基于陕西省横山县雷龙湾地区的遥感ETM＋影像,分别采用最大似然法和光谱角制图分类（SAM）方法进行了该区的土地利用类型分类。其中,光谱角制图分类利用最小噪声分离（MNF）及像元纯净指数（PPI）方法提取研究区的地类终端端元,在此基础上绘制土地利用类型图。最大似然法对水体及耕地的分类精度较高,而其它地类精度稍差,沙地有较大漏分;而基于像元纯净指数的光谱角制图法分类对沙地、水体分类效果较好,对建筑用地和非建筑用地区分度较高,但林地和草地有一定混分。根据研究区反照率影像、NDVI以及湿度图像构造了一个土地退化程度指数模型,并选择一定的系数对研究区的土地退化程度进行了分类,利用GIS软件成图输出。利用光谱角制图分类的纯净像元样本进行比较分析,发现土地退化程度指数与土地利用的相关性较强,表明该方法可以较好地反映当地的土地退化程度情况。     

城市空间形态紧凑度模型构建方法研究

我国城市空间形态的急剧变化给经济、社会、城市建设等带来诸多问题,使相对脆弱的城市生态环境承受巨大的压力,对城市可持续发展构成了一定的影响。深入了解城市景观的格局演变过程和机理,并构建适宜的城市空间形态定量化评价模型对于推进我国城市可持续发展、合理利用和保护区域生态环境具有重要的现实意义,也是我国城市发展的紧迫需求。在Thinh等提出的城市紧凑度算法的基础上,构建了一种城市空间形态定量化评价指标,即标准化紧凑度指数(normalized compactness index, NCI)。NCI将圆形区域作为标准度量单位,实现测算结果的标准化,在一定程度上避免了城市面积因素对评价结果所带来的影响,因而便于城市之间或同一城市不同时段间的城市空间形态紧凑程度的比较分析,为城市空间形态紧凑程度的定量评价提供了一种新的技术方法。     

Structure regulation of land use and landscape pattern changes based on matter element analysis in a small watershed in Sichuan, China

The agricultural land suitability assessment based on the natural characteristics of land blocks is traditionally the basis for agricultural and/or land use planning. The assessment, however, is static and cannot be incorporated with potential land use changes. Recently, a dynamic approach, i.e., matter element analysis, has been effectively applied for land use planning. In the present study, based on matter element analysis, we established a matter element analysis model for land use suitability assessment using the suitability grade of land use, evaluation indicators and their characteristic values as matter elements, and also using sutra field, controlled field, weight value and correlation degree from field survey, as well as an expert system. This model was applied to the structure regulation of the land use in the small Yuejiagou watershed of the Langzhong Municipality in Sichuan Province, China. Results show that the proportion among agriculture, forestry and animal husbandry tended to rationalize land use. The economic and ecological indices of the lands were increased from 1529.8 to 1719.99 and from 1460.94 to 1758.21 after the regulation, respectively. The regulation also caused changes in landscape patterns as follows: The indices of diversity and evenness were increased from 1.3028 to 2.0920 and from 0.6108 to 0.8463, or by 60.58% and 38.56%, respectively. However, the indices of dominance and contagion were decreased from 0.6431 to 0.2106 and from 0.7467 to 0.7125, respectively. This indicated that the land use in the small watershed was rational. The spatial distribution of patches tended to be uniform. The patch congregation was gradually dispersed. This study verified that the matter element analysis approach can not only overcome the factitious influences and improve the precision of land assessment, but also can be used for the structure regulation of specific patches. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(7): 2093–2100 [译自: 生态学报]     

华北平原农区土地利用变化对生态系统服务的影响——以河南省商丘市为例

快速城市化背景下,定量评估土地利用/覆被变化对生态系统服务的影响对区域生态环境建设具有重大意义.本文以典型华北平原农区商丘市1990—2015年3期土地利用分类图为基础,对商丘市土地利用和生态系统服务进行时空动态变化分析,并通过构建影响程度评估模型将各类型土地利用变化对生态系统服务的影响进行定量研究.结果表明: 1990—2015年,耕地和建设用地面积占研究区总面积的95%以上,变化量最大,分别为-104.38和201.59 km²;林地、草地和水域面积变化幅度最大,分别是79.3%、-73.7%和-24.2%;生态系统服务总价值持续下降10.05亿元,其中,水文调节服务价值下降最多,生态系统服务价值(ESV)在空间上呈现出“西增东减”的趋势和以市区为中心东西向延伸的“高-低-高”分布格局;耕地和水域对生态系统服务总价值贡献率达95%以上,对生态系统服务的影响最大;商丘市土地利用和ESV变化的主要驱动力是人口压力、经济增长、区域政策和城市规划.在未来的城乡发展规划中,需更加重视自然资源保护,合理调整土地利用结构,实现经济社会与生态环境的可持续发展.