基于ArcGIS的下辽河平原地下水脆弱性评价及空间结构分析

以下辽河平原为研究区,通过选取1991、2000和2010年3个代表年的相关参数,在DRASTIC模型基础上构建评价指标体系进行地下水脆弱性评价,并以地下水中氮元素浓度为响应指标通过显著性检验,在此基础上借助GS+、Arc GIS和Geoda095i等软件的制图功能和空间统计分析功能,对下辽河平原地下水脆弱性的空间分布特征、变异规律以及空间关联格局进行研究分析,结果表明:11991—2010年下辽河平原地下水脆弱性总体上呈先增后减趋势,空间分布上以沈阳市为中心的地下水高脆弱区向南部沿海方向扩散;21991—2010年研究区地下水脆弱性Moran's I表现为较强正相关现象,且关联程度呈略微下降趋势;31991—2010年研究区地下水脆弱性局部空间自相关和显著性水平均发生了明显的变化;4研究区内地下水脆弱性受结构性因素和随机性因素共同作用,且随机性因素在3个时期内有逐步上升趋势。研究成果反映了研究区地下水脆弱性空间结构的变异规律及驱动机制,为决策者在未来地下水污染防治方面提供相关参考依据。     

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GIS的下辽河平原地下水生态敏感性评价

从地下水系统结构特征、区域自然条件、外界压力、资源与保护和生态环境5个方面考虑,构建了下辽河平原地下水生态敏感性评价指标体系.运用GIS空间分析技术,从水量和水质两方面对下辽河平原地下水生态敏感性进行评价.结果表明:在水量敏感性方面,主要以轻度与中度敏感区为主,占研究区总面积的65.14％;在水质敏感性方面,主要以轻度和中度敏感区为主,占研究区总面积的86.56％.综合水量和水质两方面,下辽河平原地下水生态敏感性在中度敏感以上的区域面积占研究区面积的59.62％,生态敏感性较高,容易受到破坏.从空间分布来看,不敏感和轻度敏感区分布在新民一辽中平原、东部山前冲洪积平原;中度敏感区域主要分布在中部平原及西部低山地区;高度敏感和极敏感区分布在辽阳和抚顺城区、平原周围山区.     

基于生态水位约束的下辽河平原地下水生态需水量估算

以我国北方典型的大型地下水盆地——下辽河平原为研究对象,在考虑地下水蒸发特点基础上,统筹考虑对地下水依赖程度较高的天然草地、天然湿地和河流生态系统对于地下水位的要求,综合水文和生态两方面因素确定地下水生态水位;利用Golden surfer软件的体积计算功能,计算出研究区内全年各月的地下水生态需水量;采用正态信息扩散模型,运用月保证率法得到不同保证率、不同恢复等级下的年地下水生态需水量.结果表明:下辽河平原不同月份的地下水缺水量41.83×108-60.07×108 m3、缺水区面积2.05× 104-2.34×104 km2、盈余水量2.73×108-6.68×108 m3、盈余区面积0.30×104-0.59×104 km2、地下水生态需水量35.15×108-57.33×108 m3;经月保证率法整合后的年地下水生态需水量变化规律为,随着保证率的降低,地下水生态需水量不断增加,而需水量等级越高,需水量增加幅度越大.     

滇东南喀斯特区域生态脆弱性的时空演变及其影响因素

由于自身的脆弱性和人类活动的扰动,喀斯特区域植被破坏、水土流失和石漠化等生态问题突出.综合分析喀斯特区域的生态脆弱性及其影响因素,可为区域生态修复、环境治理提供科学支持.本研究以滇东南典型喀斯特区域广南县为例,从自然和人为因素角度构建喀斯特区域生态脆弱性评价指标体系,运用SPCA对2000、2010和2018年的生态脆...     

长江经济带旅游-经济-生态系统脆弱性时空演变及趋势预测

基于2004—2018年的面板数据,借助脆弱性研究方法、冷热点分析法、空间变差模型和灰色预测模型探索长江经济带旅游-经济-生态系统的时空演变特征及趋势预测。研究表明:(1)2004—2018年长江经济带总体脆弱性指数在波动中上涨,各省市脆弱性指数洼地集中于东部地区且呈平稳发展态势;峰值集中于西部地区但下降趋势显著;总体可持续发展水平呈现"东部>中部>西部"的空间分布格局,但西部地区可持续发展水平可能将在未来超越中部地区。(2)长江经济带脆弱性指数集聚性在扩张,冷热点时空分布变化显著,冷点区域减少,热点区域增多,印证了总体区域的脆弱性数值在不断提升。(3)长江经济带脆弱性指数空间分异特征呈阶段性变化,"东散西集"的分异特征逐渐被打破,总体指数呈均衡化发展态势。(4)通过预测计算2019—2023年长江经济带各区域脆弱性指数,发现2019—2023年的脆弱性指数基本形成了对2014—2018年的全包围态势,长江经济带三系统脆弱性指数较高的发展隐患逐步成为现实问题。     

基于遥感及突变理论的生态环境脆弱性时空演变——以黄河三角洲垦利县为例

本文应用熵、突变论等非线性科学理论研究生态环境脆弱性问题,借助遥感手段,设置生态环境样方,对黄河三角洲垦利县典型生态脆弱区的生态环境脆弱性的时空演变进行了系统研究,建立了生态环境脆弱性的分析与判断方法.结果表明：在1987—2005年间,样方生态环境趋于恶化,其生态环境脆弱性在1997年和2004年发生了两次突变,前者主要源于风暴潮和黄河来水量的减少,主要表现为生境的变化和优势种的更替;后者主要源于黄河来水量的减少和蒸降比的升高及水库的大量修建、道路和人口密度的增加,生态环境脆弱性主要表现为植被类型和覆盖率的变化.在空间层面,从与黄河和海洋不同距离的两个方向上,分析了生态环境脆弱性的空间变化,证明了生态环境脆弱性空间上的渐变性.该研究对生态环境脆弱性的定量化研究是一个新的尝试,并提供了一种新的有效方法.     

基于三生空间质量的哈长城市群城市脆弱性时空演变格局及驱动力研究

高质量的三生空间是城市高品质空间布局、高效率功能体现的重要保障与载体。城市群作为城市三生空间矛盾的集中地,降低其城市脆弱性,是区域可持续发展的关键。因此,基于三生空间质量的哈长城市群城市脆弱性研究对国土空间协调与稳定发展具有重要意义。以哈长城市群11个地市为研究区域,基于生产空间质量、生活空间质量、生态空间质量构建城市脆弱性评价指标体系,运用熵权-TOPSIS评价模型、ArcGIS空间分析工具以及地理探测器对2010-2018年哈长城市群城市脆弱性的时空格局演变与驱动力进行分析。研究结果表明:①在时间变化上:整体来看,2010-2018年哈长城市群城市脆弱性呈下降的趋势,城市脆弱性空间上呈"先增强后减弱"的态势。城市脆弱性高等级地区数量呈现"先增强后减弱"的趋势,而城市脆弱性指数相似地区集中分布呈现"先减弱后增强"态势。②在空间布局上:形成了II、I级区"点状零散",V、IV级区的"边缘式"的空间分布格局。空间分布呈现"随机化",无明显集聚性。从其演化趋势类型特征上看,呈发散趋势的城市多于呈收敛趋势的城市,说明哈长城市群城市脆弱性空间差异呈逐渐增大态势。③基于三生空间质量哈长城市群城市脆弱性的空间分异主要是由城市生活空间质量脆弱性的差异引起,其次是城市生产空间质量脆弱性。其中,经济增长水平不高是城市生产空间质量脆弱性的首要因素;交通设施水平不完善、燃气资源供给力度不够、城乡差距偏大、教育水平程度偏低、信息化水平低下是城市生活空间质量脆弱性的关键因素;污水处理强度、城市绿化水平和生活垃圾无害化处理强度是影响哈长城市群城市生态空间质量脆弱性的基础要素。     

下辽河平原稻田非生长季碳排放观测研究

应用静态箱 /气相色谱法对下辽河平原稻田非生长季碳排放动态变化规律进行了测定。结果表明 ,非生长季 (10月至翌年 4月 )稻田CH4、CO2 和N2 O排放总体上随气温变化而发生变化。在冻融期 (3月中下旬 )CO2 和N2 O有明显的排放。非生长季节的稻田是大气CO2 和N2 O的源 ,作为大气CH4的源或汇的作用不明显。     

气候变化背景下贵州省倒春寒灾害时空演变特征

基于1959-2007年贵州省19个气象台站的逐日平均气温资料,结合倒春寒强度指数指标和灾害等级划分标准,从倒春寒发生频率、站次比、年代际变化、气候突变、周期变化等方面,分析了贵州省倒春寒的时空演变特征.结果表明:1959--2007年,研究区无倒春寒发生的频率最大,其次为重级以上倒春寒,中级和轻级倒春寒的发生频率接近;在全球变暖背景下,研究期间贵州省发生中级倒春寒的站次比变化最明显,其气候倾向率达1.4%·(10a)-1,而无倒春寒、轻级和重级以上倒春寒的站次比则略微减少;贵州省倒春寒强度在20世纪90年代最强,20世纪80年代次强,2000-2007年最弱,20世纪70年代次弱,20世纪60年代居中;研究期间贵州省西部和西北部高海拔地区、中部和北部地区的倒春寒强度呈增强趋势,而东部、南部地区的倒春寒强度呈略微降低的趋势;贵州省西部、西北部、中部和北部地区的倒春寒强度在1975年发生由低值向高值的突变;贵州省倒春寒存在明显的周期波动特征,年际周期以2～4年为主,年代际周期以13～15年和27～29年为主.     

基于ArcView-WOE的下辽河平原地下水生态系统健康评价

地下水生态系统是生态系统的重要类型,随着社会经济的发展,地下水资源与环境压力日益增大,地下水生态系统健康问题已经成为人类重点关注的环境问题之一。以ArcView为平台,以下辽河平原硝酸盐氮浓度为响应因子,并从地下水系统结构特征、区域自然条件、外界压力、资源与保护和生态环境5个方面建立证据因子的图层数据库,利用证据权重法(WOE)对下辽河平原地下水生态系统健康进行评价,得到硝酸盐氮后验概率分布图。结果表明:下辽河平原的西北、东北部、东南部及抚顺和辽阳地区地下水生态系统健康处于相对高和较高概率区,东部山前冲洪积平原及下辽河平原的周边地区处于中等概率区,下辽河平原的中部平原、南部滨海平原地区处于相对低和较低概率区。将地下水水质监测点硝酸盐氮含量与后验概率分布图进行对比分析,发现二者对应性较好,这说明WOE可以用于地下水生态系统健康评价,其概率表现形式能够有效的弥补传统生态系统健康评价结果是一个具体值(或等级)而无法反映生态系统健康不确定性的不足。     

下辽河平原降雨中氮素的动态变化

为了了解降雨中氮对农田生态系统的影响,分析了2004-2006年下辽河平原连续3年定位收集的降雨观测资料与历史资料.结果表明:降雨中氮输入量季节变化显著,夏季最高,这主要与降雨量及空气中NH4 -N浓度变化有关;降雨中DON量与NO3--N含量相当,均接近24%,是雨水中氮的重要组分;与1985年相比,近3年降雨输入到该地区农田生态系统的年氮通量已有较大提高,降雨较多的2005年输入的无机氮量更是20年前的2倍以上;2004-2006年随降雨输入农田生态系统的氮平均占可利用肥料氮的28.3%,对农田生态系统有着重要影响.     

下辽河平原典型农田融化期氧化亚氮和甲烷排放通量研究

应用静态箱／气相色谱法对下辽河平原典型农田（大豆地、玉米地、水稻田）土壤融化期N2O和CH4排放通量进行了研究。结果表明,在融化期间,3种农田N20排放量均较大,这段时期的农田是大气N2O的一个重要源;3种农田CH4排放不明显,成为大气CH4的汇。在融化期间,农田N2O排放量,旱田CH4排放量与箱内温度间均无显著相关性。而水稻田CH4排放量与箱内温度呈显著负相关,相对于生长季来说,这是土壤融化期间的特定现象。     

塔里木河下游不同地下水位下土壤种子库特征

选取塔里木河下游不同地下水位的25个天然植物群落样地,进行土壤种子库取样,通过萌发试验分析不同地下水位条件下土壤种子库的密度、物种多样性、生活型比例及土壤种子库与植物群落的相似性等特征.结果表明,在干旱地区,地下水位的高低不仅影响植物群落的种类和组成,而且也影响土壤种子库的密度和组成.随着地下水位的逐渐下降,植物群落退化程度的加重也反映到种子库上,表现为种子库密度减少、物种多样性下降、生活型逐渐单一,同时植物群落与土壤种子库的相似性系数也逐渐降低.该研究有助于丰富干旱区土壤种子库的理论和指导塔里木河下游的生态恢复实践.     

西辽河上游生境质量时空演变特征与影响机制

西辽河上游是我国辽河流域的重要水源地,其生境质量的好坏关系到下游流域生态安全和人类福祉。然而针对西辽河上游生境质量及其影响机制的研究还有待深入。基于ArcGIS软件、InVEST模型,定量分析了西辽河上游1980—2018年土地利用和生境质量的时空演变特征;并进一步探究了西辽河上游生境质量变化的主要驱动因子。结果表明：(1)1980—2018年,西辽河上游草地面积较1980年下降了21.93%,其中大部分转化为林地(7719.09 km²)、耕地(6014.90 km²)和裸地等(3025.71 km²)等,各斑块的空间分布异质性增加;尽管研究期内,林地面积较基期大幅度提升了48.67%,但全区域平均生境质量指数由0.74下降到0.72。(2)该地区无论在区域本底环境和区域社会经济发展水平上,均对于西辽河上游的生境质量改善产生了积极作用,年均气温(0.218)、降水(0.229)、地区生产总值(0.850)和受教育程度(0.132)与生境质量指数呈现较为明显的正相关关系;然而,本地区城镇化速率(-1.137)、景观分离度...     

新疆塔里木河下游灌丛地上生物量及其空间分布

对塔里木河下游断流河道2004年7个地下水监测断面和19个植被样地的实测监测资料分析得出灌木生物量在空间分布的变化特征。在分析中分别选取了3个指标：灌木总生物量、多枝柽柳和刚毛柽柳的生物量。研究发现在纵向和横向上3项指标均呈现先增加后减小的单峰形式变化。在纵向上分别对3项指标在距离河道0～200m和200—400m范围内的分布情况进行比较,发现灌木在距离河道200～400m样地内分布占到总量近70％;横向上灌木生物量的最大值出现在距离河道450m的样地内。总体来看,对于两个优势物种,由于两个物种生理生态特性的差异对于异质性环境的适应能力也不同,导致分布状况也各异。多枝柽柳有较广的生态适应性,因此广泛分布于塔里木河下游的各个环境梯度上,而刚毛柽柳对水盐条件的要求较高,仅分布在其中个别断面。影响灌木生物量变化的主要因子是地下水埋深,当地下水埋深小于5m时,柽柳处于良好生长状态;当地下水埋深大于6m后,柽柳的生长受到抑制,开始朝衰败方向发展。浅层土壤含水对于植物吸收利用水分而言意义不大,同时由于优势种柽柳具有独特的抗盐和适盐机制,该区的盐分对柽柳的生长也不构成威胁。本文旨在通过分析塔里木河下游灌木生物量变化特征及其影响因子,为干旱、半干旱地区植被的恢复和保护提供了理论依据。