基于夜间灯光数据的太湖流域城镇扩张对净初级生产力的影响研究

理解人类活动变化对生态环境的影响,识别生态环境变化区域及其成因,对制定差异化的区域生态保护政策具有重要意义。基于MODIS17A3和DMSP/OLS稳定夜间灯光数据,结合RS与GIS技术,构建城镇开发程度指数,采用一元线性趋势分析法对城镇开发程度进行分区,利用Pearson相关系数计算城镇开发程度与NPP的作用关系,并运用热点分析模型探讨土地利用转型对NPP变化的影响。结果表明:(1)2000—2010年,太湖流域年均NPP变化范围是388.79—452.54 gC m~(-2)a~(-1),NPP变化呈波动下降趋势;(2)城镇开发程度缓慢增加区对NPP变化影响较小,增加区与快速增加区对NPP变化影响较大;(3)太湖流域土地转型主要发生在耕地转建设用地、林地转建设用地和水域转建设用地,建设用地面积的快速扩张及由此导致的城镇开发程度的增加,是流域NPP降低的主要原因。     

基于夜间灯光数据的甘青宁城市扩展及其建成区植被变化特征

开展针对黄河上游甘青宁地区城市建成区空间发展模式及其植被变化特征的研究,可为构建科学合理的城市发展体系、维护区域生态安全屏障提供重要的参考依据。以DMSP/OLS和统计数据为基础,运用统计数据比较法提取了甘青宁地区21座地级市(州)的城市建成区边界,并从城市空间扩展特征、扩展速度、动态度、紧凑度和重心迁移5个方面对城市扩展特征进行分析;在此基础上,引入SPOT/VEGETATION NDVI数据,以年均NDVI作为表征城市建成区植被状况的指标,从NDVI总和、均值、比值及其变化量、年际变化率及其变化百分率和稳定性5个方面对研究区2002—2013年城市建成区的植被变化进行研究。结果表明：1)采用统计数据比较法提取获得的研究区城市建成区精度较高,误差率在6.7%以内;2)城市用地围绕河西走廊及黄河上游地区形成不连续的“几”字型空间形态,并具有点状、线状和面状3种不同的分布模式;3)城市扩展年均速及动态度大体呈上升趋势,且2010—2013年的城市扩展速度(4.53 km~2/a)是2006—2010年的2倍;4)除酒泉、海西、白银、天水、石嘴山和兰州外,其他城市建成区紧凑度指数均较高;5...     

城市夜间灯光对香樟生长的影响

为了解常绿乔木对城市夜间灯光的生长响应,以华东地区典型常绿行道树种香樟为对象,研究南京市一条典型道路上近灯处(路灯正下方)和远灯处(两相邻路灯中间位置)生长区位的夜间光照强度差异性对香樟生长性状的影响.结果表明:近灯处香樟的平均胸径为16.8 cm,当年生小枝总生产力为309.4 g·m^-2,当年生叶片生产力为241.5 g·m^-2,叶片相对叶绿素含量为34.6 SPAD.远灯处香樟的平均胸径为15.5 cm,当年生小枝总生产力为273.4 g·m^-2,当年生叶片生产力为212.8 g·m^-2,叶片相对叶绿素含量为33.1 SPAD.近灯处香樟的平均胸径、当年生小枝总生产力、当年生叶片生产力及叶片相对叶绿素含量均显著高于远灯处.两处树木间比叶面积没有显著差异.夜间灯光的补充照明促进了近灯处香樟的生长,并改变了树冠生长对阳光的响应特征.     

基于夜间灯光数据的湖南省县域碳排放时空格局及影响因素研究

研究碳排放的时空格局演变及影响因素对指导制定差异化的碳减排政策具有重要意义。基于夜间灯光数据,在估算湖南省各县区碳排放量的基础上,结合空间统计、空间自相关、热点分析、地理加权回归、GIS等方法研究了湖南省县域碳排放的空间分异、时空格局特征与影响因素。研究结果表明:(1)2013—2017年,湖南省能源消费碳排放总体上呈现东高西低的空间格局,碳排放主要集中于区域的市辖区,县域碳排放最高点在长沙市市辖区;(2)湖南省能源消费碳排放存在较为显著的空间正相关,全省县域尺度能源消费碳排放全局Moran’sI指数整体呈现出逐年上升的趋势,各市的市辖区在中心相互辐射,表现出显著的集聚现象,并形成了碳排放“高-高型”分布特征;(3)湖南省能源消费碳排放量的冷热点格局表现出湘南地区冷点扩张,湘中地区热点扩张的演变趋势,从2013年到2017年,热点区与次热点区由11个升至13个,湘中地区与其他地区的冷热点差距在逐步拉大;(4)影响湖南省县域能源消费碳排放量的4个影响因素与碳排放均表现为正相关性,其影响程度依次为人口、人均GDP、第二产业比重与单位GDP能耗。     

基于SPOT-VEGETATION数据的神农架林区1998-2013年植被覆盖度格局变化

基于1998-2013年的SPOT-VEGETATION归一化植被指数（normalized differential vegetation index,NDVI）数据,利用二分模型法、相关性分析和空间分析的方法,结合同期降水量和平均温度数据,估算了神农架林区及神农架国家级自然保护区的植被覆盖度,并分析了空间格局及植被覆盖度变化的影响因素。结果表明,1998-2013年间,神农架林区平均植被覆盖度为66.8%,年最大植被覆盖度为93.8%,保护区内最大植被覆盖度显著高于保护区外;林区植被覆盖度变化率为1.45%,保护区植被覆盖度变化率为2.26%,植被整体呈增加的趋势,保护区保护效果较好。温度、降水量、年最低气温、距道路和居民地距离的远近是影响植被覆盖度变化的重要因子,而海拔对植被覆盖度变化无影响。     

1982-2003年贵州省植被覆盖变化及其对气候变化的响应

为了揭示贵州植被变化的基本特征及其对气候变化的响应,利用1982-2003年美国国家航天航空局(NASA)的全球植被指数变化研究数据(GIMMS NDVI)和相应的气候资料,通过对逐像元信息的提取和分析,运用回归和相关性分析的方法,研究了近22年来贵州植被覆盖变化及其与主要气候因子的关系.结果表明:1)研究区NDVI、温度和降水量均呈增加趋势,线性倾向率分别为0.001(10a)-1、0.302℃·10a-1、12.776 mm·10a-1;2)月平均植被NDVI随温度呈线性上升趋势;与月平均降水量呈显著的抛物线关系,降水量对植被NDVI的作用存在一个阚值;3)温度与NDVI的年际变化趋势较为相似,具有同步性,年降水量与NDVI的年际变化存在一定的滞后性;4)贵州省不同植被类型对气候变化有不同的响应特征,同时,气温变化较降水量变化对植被变化有更为显著的影响.     

基于NOAA／AVHRR数据的中国主要植被类型NDVI变化规律研究

在遥感（ＲＳ）、地理信息系统（ＧＩＳ）、全球定位系统（ＧＰＳ）———３Ｓ支持下,利用连续时间序列的１ｋｍ×１ｋｍ分辨率的ＮＯＡＡＡＶＨＲＲ数字影像,通过主分量分析和非监督分类,对中国植被进行了宏观分类。在多种基础图件的支持下,结合归一化植被指数（ＮＤＶＩ）年内季节变化规律,分出３５个植被类型,９个植被型组。通过重建不同植被类型ＮＤＶＩ特征值１０年的时间变化序列,划分出４个内部各类型ＮＤＶＩ变化过程具有相对一致性的区域（二级区域）,明显的呈现从东南到西北的带状分布。再逐级归并,产生两个变化的一级区域。区域的界线基本与我国三大自然区域的东部季风区西北部的界线相吻合。进而从ＮＤＶＩ动态变化的角度进行了区划,包括２个一级区域,９个二级区域,进一步阐明了中国植被ＮＤＶＩ动态变化的区域差异。     

基于植被信息季节变换的植被覆盖度变化——以福建省连江县为例

基于植被覆盖度的植被信息遥感变化检测已成为研究植被及其相关生态系统变化的主要途径,但由于云覆盖等天气条件的影响,很难获得不同年份同一季节覆盖整个研究区的光学遥感影像来进行植被变化检测,而采用季节差异的影像必然会影响植被变化检测的结果.为此,本研究利用中高分辨率遥感数据的空间分辨率优势和MODIS遥感数据的时间分辨率优势,基于二者关系的拟合,提出一种植被信息季节变换的方法,将不同季节影像的植被覆盖度变换到研究所需的季节上.结果表明: 将该方法应用到福建敖江流域连江片区发现,植被信息变换的效果较好,经过将覆盖研究区的2007年冬季和2013年春季的中高分辨率影像的植被信息统一变换到夏季后,2007年的植被覆盖度由66.5%上升到79.7%,2013年由58.6%上升到77.9%,有效消除了因季节差异而对植被覆盖度估算产生的误差,提高了结果的准确性.     

基于植被覆盖度的藏羚羊栖息地时空变化研究

植被的分布及动态变化在一定程度上反映了动物栖息地的分布与变化。基于植被遥感影像数据及GIS空间分析,对阿尔金山国家级自然保护区植被景观的变化进行分析,同时通过植被类型要素识别出适宜藏羚羊生存的主要区域,对其植被覆盖度的时空变化进行分析。结果表明:保护区的植被覆盖度处于较低水平,低覆盖度植被区域占总植被覆盖区的50%左右,且植被覆盖度高的区域均集中在卡尔墩检查站的东南部。植被覆盖度在2000年、2005年、2010年间的增长趋势表明保护区植被对于动物的承载能力不断增大,植被的分布表明藏羚羊的活动区域植被覆盖度较高,而产羔区域的植被覆盖度较低且海拔较高。对藏羚羊取食植被针茅草原植被覆盖度的变化分析表明,针茅草原植被覆盖度随时间而有所提高,藏羚羊栖息地的面积可能有所增大,覆盖度分布的变化表明藏羚羊栖息地有向保护区西南方向扩散的趋势。对植被覆盖度与海拔关系的分析表明,高海拔区域植被覆盖度较低,中度海拔区域植被覆盖度较高,但是两者并不存在显著地相关性。     

2001年以来宝鸡地区植被覆盖时空演变及驱动力分析

植被在全球变化中影响着地-气系统的能量平衡,是自然和人文因素对环境影响的敏感指标。分析地表植被的覆盖现状并探究影响植被变化的驱动力因素对区域生态恢复以及区域经济发展和区域生态文明建设都有促进作用。本研究基于中分辨率成像光谱仪-归一化植被指数（MODIS-NDVI）数据,结合宝鸡11个气象站的气温和降水量实测数据、净初级生产力（NPP）以及宝鸡统计年鉴数据,采用趋势分析方法、Pearson相关分析法、主成分分析方法对2001-2013年宝鸡地区植被覆盖的时空演化特征进行了分析,并对自然驱动因子和人为驱动因子双重影响下的宝鸡地区植被覆盖演化状况进行了综合评价。结果显示：（1）2001-2013年宝鸡地区年均NDVI以0.025/10a的速度上升,比三北防护林工程区1982-2006年植被覆盖的增速（0.007/10a）快,且2001-2002年、2003-2004年两个年份段为年均NDVI值的两次高恢复期;（2）植被覆盖以轻度改善为主,基本不变和中度改善次之,严重退化和中度退化最弱。植被覆盖恢复状况整体上呈稳中上升的趋势（个别地区除外）;（3）自然因素中的降水量和NPP是制约植被生长的主要因素。整体来看,人为因素相对于自然因素对宝鸡全区的植被覆盖影响较大,贡献率在90%左右,呈先减小后增加的趋势。     

浙江省环杭州湾产业带湿地时空动态

基于RS和GIS技术手段,采用土地利用动态变化的空间分析方法,对1990—2005年浙江省经济发展最活跃的环杭州湾产业带湿地的时空动态进行了研究.结果表明：研究期间,环杭州湾产业带内湿地与其他土地利用/覆被类型以及湿地内部地类之间的转化频繁,突出表现为湿地与农用地之间相互转化、建设用地占用湿地和杭州湾沿岸滩涂湿地转化为养殖水面;比较利益驱动和耕地占补平衡政策的双重影响,决定了环杭州湾产业带湿地时空动态的内在机制,即在水产养殖相对于传统农业的比较利益驱动下,大量内陆地区的农用地和杭州湾沿岸的滩涂湿地被开垦成养殖水面,而建设用地的迅速扩展、土地资源的紧张以及耕地占补平衡政策的实施导致湿地资源被侵占.     

杭州湾滨海湿地土壤有机碳含量及其分布格局

通过研究杭州湾自然潮滩湿地和围垦湿地土壤有机碳含量及其分布格局,揭示湿地植被演替、外来物种入侵和围垦活动对土壤有机碳分布的影响.结果表明:潮滩湿地土壤表层有机碳含量在4.41～8.58 g·kg-1,平均值6.45 g·kg-1.不同植被类型下表层土壤有机碳表现为:芦苇(8.56±0.04 g·kg-1)＞互花米草(7.31±0.08 g·kg-1)＞海三棱蔗草(5.48±0.29 g·kg-1)＞光滩(4.47±0.09 g·kg-1);围垦湿地表层土壤有机碳表现为:20世纪60年代(7.46±0.25 g·kg-1)＞2003年(5.12±0.16 g·kg-1)＞20世纪80年代(1.96±0.46 g·kg-1),即土壤有机碳含量随围垦时间延长表现为先降低后升高的趋势;土壤有机碳在垂直剖面上均表现为由表向下逐渐降低的趋势.潮滩湿地和围垦湿地的土壤有机碳与pH呈显著负相关,与总氮呈显著正相关,表明在土壤中氮主要以有机氮的形态存在.潮滩湿地有机碳与碳氮比相关性不明显,而围垦湿地具有显著正相关性,说明围垦利用对湿地土壤碳氮比产生了一定影响.研究表明,潮滩湿地土壤固碳能力随着植物群落演替逐步增强,而外来入侵种互花米草的大量入侵和扩散将有可能降低潮滩湿地生态系统土壤的储碳功能.围垦引起的土壤水分、颗粒组成的变化以及耕作、土地利用和利用历史是影响围垦湿地土壤有机碳分布的主要原因.     

曼谷城市扩张生态环境效应

利用1990、2000、2010和2015年4期Landsat数据和2000—2015年的MODIS NDVI数据,开展了泰国曼谷地区近25年来城市扩张分析,包括城市建设用地扩张时空变化和扩张模式分析、扩张的生态环境效应分析以及扩张驱动力分析。结果表明:(1)自1990年以来,曼谷城市建设用地面积持续增长,经历了先快后慢再快的增长过程。城市扩张主要沿东北方向,且在距离城市中心14—20km的范围内扩张最为明显,扩张模式以边缘式和填充式为主。(2)在城市化进程中,植被和热岛对城市扩张分别有不同的响应。植被绿度整体呈下降趋势,下降明显的地区位于距城市中心10—20km的范围内,即城市建设用地明显扩张的区域。热岛分布与城市建成区分布具有空间一致性,自1990s以来,热岛效应整体增强,但局部变异越来越不明显。(3)曼谷城市扩张受到自然地理条件、社会经济、城市布局等多重因素的影响。     

杭州湾滨海湿地不同植被类型沉积物磷形态变化特征

研究了杭州湾滨海湿地不同植被类型下0-5 cm和10-20 cm沉积物总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)及其形态变化特征,揭示湿地植被演替对沉积物磷形态的影响.结果表明,沉积物TP,互花米草(MC)显著高于其他植被类型.在IP中,可溶性松散态磷(Soluble and loosely bound P,SL-Pi)含量光滩(CK)最小、MC最大;还原态可溶性磷(Reductant soluble P,RS-Pi)含量芦苇(LW)和MC显著高于CK和海三棱藤草(BC);钙磷(Ca-Pi)含量CK和BC显著大于LW和MC.在OP中,活性有机磷( Labile Po,L-Po)含量最低、中等活性有机磷(Moderately labile Po,ML-Po)含量最高、非活性有机磷(Nonlabile Po,NL-Po)处于中间水平.IP是磷素的主要形态、占TP的74％ -89％,而Ca-Pi又是IP的主要形态、于湿地沉积物淤积初期通过吸附沉淀作用存留.杭州湾湿地植被自然演替过程中不同植物生物量积累和营养物质循环过程的变化导致沉积物中磷形态的差异.植被演替初期,BC显著改变0-5 cm沉积物磷形态,对10-20 cm沉积物无显著影响;植物演替后期的LW和MC促使0-5 cm沉积物有机磷快速积累、10-20 cm沉积物有机磷小幅增加,同时促进Ca-Pi向可溶性、活性态磷转变.     

杭州湾内外海域秋季浮游动物群落的比较

本文比较了杭州湾湾外海域(122.10°-122.58° E, 30.54°-30.93° N)和湾内不同海域(北岸东侧: 121.67°- 121.87° E, 30.68°-30.83° N; 南岸东侧: 121.60°-121.85° E, 29.95°-30.24° N; 北岸西侧: 121.31°-121.56° E, 30.58°- 30.77° N)秋季浮游动物的群落组成、累积优势度曲线以及多样性指数(H')等群落结构特征, 并进行了差异性分析。结果表明: 湾外海域的群落组成与湾内海域的3个群落之间均有较大的差异。湾外海域的群落I是以中华假磷虾(Pseudeuphausia sinica)等近海种、背针胸刺水蚤(Centropages dorsispinatus)等沿岸低盐种为主, 其次是外海种。湾内南岸东侧海域的群落II主要以左突唇角水蚤(Labidocera sinilobata)等沿岸低盐种为主, 近海种次之。湾内北岸东侧海域的群落III是以真刺唇角水蚤(Labidocera euchaeta)等沿岸低盐种、虫肢歪水蚤(Tortanus vermiculus)等河口半咸水种组成的混合群落。湾内北岸西侧海域群落IV是以虫肢歪水蚤为代表的河口半咸水种为主的群落。总的说来, 这一水域向西和向北方向出现更低盐度适应性的群落。从累积优势度曲线来看, 湾外海域群落I与湾内北岸东侧群落III的累积优势度上升趋势均相对平缓, 但群落III的初始累积优势度略高于群落I; 而与群落I相比, 湾内南岸东侧的群落II与北岸西侧的群落IV的初始累积优势度均很高。湾外海域群落I的初始累积优势度较低, 显示出群落I的优势种较多, 而单一优势种优势度低于湾内3个群落。方差分析结果表明: 湾外海域的浮游动物多样性指数与湾内3个海域均有极显著差异(P < 0.01), 而湾内各海域之间均无显著性差异(P > 0.05)。说明湾外浮游动物群落的多样性高于湾内海域。湾内外海域浮游动物群落特征之间有较大差异, 其主要原因是影响各自群落的主导水团明显不同。     

杭州湾北部安氏白虾的繁殖生物学特征

采用2017年4月至2018年3月张网逐月采样数据分析杭州湾北部安氏白虾（Palaemon annandalei）的繁殖生物学特征。结果显示,安氏白虾体平均体长（32.0 ± 5.4）mm（14 ~ 51 mm,n = 3 210）,抱卵群体平均体长（36.3 ± 3.4）mm（27 ~ 51 mm,n = 375）。体重分布范围为0.016 ~ 1.700 g,n = 3 210,平均体重（0.565 ± 0.282）g,抱卵群体体重分布范围为0.400 ~ 1.700 g,n = 375,平均体重（0.868 ± 0.225）g。雌、雄个体间平均体长和平均体重都具有显著性差异（P < 0.01）;雌雄性比为1.27︰1,雌性个体数显著多于雄性个体数（P < 0.01）。繁殖期从4月下旬一直持续至10月下旬,6月和8月为两个繁殖旺期,抱卵率（B）和性比（S）具有显著线性相关关系（P < 0.05）,关系式为B = 41.80S﹣21.06（R2 = 73.9）。绝对繁殖力为17 ~ 179粒,平均绝对繁殖力（60 ± 26）粒,平均相对繁殖力（70 ± 24）粒/g,n = 375。绝对繁殖力（FA,单位粒）与体长（L,单位mm）、体重（W,单位g）均呈二次函数显著相关（P < 0.01）,关系式分别为FA = 0.29L2﹣18.52L + 342.67（R2 = 76.8）和FA = 97.32W2 ﹣100.75W + 71.66（R2 = 94.5）。卵长径分布范围为1.090 ~ 2.688 mm,平均长径（1.599 ± 0.158）mm,短径分布范围0.807 ~ 1.992 mm,平均短径（1.141 ± 0.118）mm,n = 2 787。研究表明,与20世纪80年代相比,安氏白虾个体朝小型化方向发展,繁殖周期延长,繁殖旺期由单峰型变为双峰型,这可能是生态环境持续恶化和高强度捕捞压力所致。     

环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调关系及其影响因素

生态环境与社会经济之间的耦合协调关系是可持续发展关注的一个重点和热点。以环杭州湾城市群为研究对象,构建环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调度综合评价指标体系,借助ArcGIS软件,采用耦合协调度模型和Pearson相关分析,分析环杭州湾城市群在2000—2019年间生态环境、社会经济发展指数与耦合协调度的演变特征及其影响因素。结果表明：(1)2000—2019年间环杭州湾城市群的社会经济指数呈稳定上升趋势,生态环境指数呈先上下波动后逐年上升的变化趋势;(2)2000—2014年间环杭州湾城市群社会经济的发展速度大于生态环境的发展速度,2015—2019年间生态环境的发展速度大于社会经济发展速度;(3)2000—2019年,环杭州湾城市群生态环境和社会经济之间的耦合协调度从良好协调过度到了完美协调,其中,2000年上海和杭州的耦合协调度小于其它城市,2019年苏州是杭州湾城市群中唯一没有达到完美协调的城市;(4)人口密度、空气质量、工业废水排放量、工业固体废弃物是环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调度提高的主要阻碍因素。     

基于林业清查资料的桂西北植被碳空间分布及其变化特征

基于2005-2010年林业资源清查数据,采用材积源生物量法,运用地理信息系统技术,估算和分析了桂西北植被碳密度及其储量的空间分布及其变化。结果显示:(1) 研究区域从2005年到2010年呈现碳汇变化趋势,植被碳储量由4.19×10⁴t增加到4.27×10⁴t(增幅为1.84%),植被碳密度从29.04t/hm²增加到29.57 t/hm²。(2) 从治理措施、林种起源方式及林种类型来看,自然保护区的植被碳密度最大,超过40 t/hm²。2005-2010年,人工植苗、直播、飞播和萌生方式植被碳密度增加,退耕还林工程的植被碳密度均呈明显增长(增加3.00 t/hm²),所有林种碳密度都呈不同程度的增长。 (3)植被碳密度空间分布上,大致表现为西部高、中东部低,北部高、南部低。西部区植被碳密度均值超过40 t/hm²,中东部区植被碳密度均值低于25 t/hm²。植被碳密度变化在空间分布上表现为无论是非喀斯特区还是喀斯特区的植被碳密度都有增长趋势,其中有7个县市植被碳密度升级为更高等级。研究表明,随着退耕还林、生态移民等治理措施的实施,区域植被碳密度显著增加,生态环境好转。