武汉城市圈县域空间横向碳生态补偿研究——基于土地利用碳收支差异

认识和探讨区域土地利用碳收支并构建碳生态补偿模式,对于引导区域低碳协调发展、促进实现碳中和目标具有重要理论和现实意义。探究基于土地利用碳收支的碳生态补偿原理,并以武汉城市圈县域为实证研究对象,依据区域土地利用碳收支差异,在碳中和目标下估算城市圈各县(市、区)的碳生态补偿标准,明确碳生态补偿支付或受偿次序。结果表明：(1)研究期内城市圈各县(市、区)土地利用净碳排放空间差异显著。土地利用净碳排放呈现“西高东低,南北低中心高”的空间分布特点,且该空间分布特征逐渐强化;(2)武汉城市圈有14个碳生态补偿支付区,大多位于城市圈中部和西部地区,其中包括5个优先支付区、6个次级支付区、3个潜在支付区;(3)武汉城市圈有25个碳生态补偿受偿区,大多位于城市圈东部及外围地区,其中包括5个优先受偿区、9个次级受偿区、11个潜在受偿区,并针对不同类型支付和受偿区提出差别化的低碳发展对策建议。     

The influence of rapid urbanization and land use changes on terrestrial carbon sources/sinks in Guangzhou,China

Complex changes in carbon sources and sinks caused by rapid urbanization have been observed with extensive changes in the quantity, structure, and spatial pattern of land use types. Based on the modified Carnegie-Ames-Stanford Approach model and on gray relational analysis, we analyzed the influence of land use changes on carbon sinks and emissions in Guangzhou from 2000 to 2012. The aim was to identify suitable options for built-up land expansion that would allow for minimal carbon losses. The key results were as follows: (1) Built-up land increased by 118.91% in Guangzhou city over the study period, with this expansion taking the form of concentric circles extending around the old Yuexiu district. (2) Carbon emissions over the period of analysis significantly exceeded carbon sink capabilities. The total carbon sink decreased by 30.02%, from 535.40 × 10³ t to 374.6 × 10³ t. Total carbon emissions increased by 1.89 times, from 13.73 × 10⁶ t to 39.67 × 10⁶ t; 80% of carbon emissions were derived from energy consumption. (3) There were large differences in the extent of carbon sink losses at different scales of built-up land expansion and land use change. In Guangzhou, the loss of carbon sink is small when cultivated land (though not prime farmland) and water bodies are converted to built-up land on a small scale. The loss of carbon sink is much smaller when grasslands are converted to built-up land on a large scale. However, forested land, which has excellent carbon sink functions, should not be converted. (4) Changes in carbon sinks were mainly affected by natural factors and land urbanization. Changes in carbon emissions were mainly affected by population urbanization, economic urbanization, and land urbanization. (5) To achieve “economical and intensive use of land”, “urban growth boundary” and “ecological red lines” should be determined for government policies on land use management. These factors have great significance for “increasing carbon sinks and reducing carbon emissions” in urban ecological systems.     

2030年闽三角城市群土地利用变化对生态系统水源涵养服务的影响

生态系统水源涵养服务作为水资源得以持续的基础和保障,正持续遭受着人类活动的干扰和影响,土地利用变化作为主要的方式之一,对水源涵养的影响广泛而且深远。运用InVEST模型模拟了闽三角城市群2015年和2030年的水源涵养情景,发现到2030年闽三角城市群区域内水源涵养量总体会下降0.24×10⁸ m³;对比发现：土地利用变化对水源涵养的影响主要主要表现在变化面积、变化方向、作用强度以及面积补偿作用四个方面。首先面积变化方面,水源涵养量同用地类型的面积大小正相关,但二者的变化量并不正相关;其次变化方向方面,相比变化为城市生态系统和水域生态系统而言,变化为自然生态系统和农业生态系统的土地利用变化更有利于生态系统水源涵养;再次,土地利用变化对水源涵养产生作用的强度由强及弱以此为林地、其他土地、草地、农田、建设用地、水域及滩涂;最后,面积变化后的补偿作用方面,由于不同用地类型水源涵养能力和面积变化量的差异,由农田、林地、草地及其他土地面积下降导致的水源涵养量损失并不能通过建设用地、水域及滩涂用地类型面积的增加得以完全补偿。     

天山北坡城市群生态承载力演变与生态敏感性分析

经济的快速发展及人类活动的不断加剧,造成了各种生态环境问题,对可持续发展构成了严重威胁。探讨城市群土地利用变化、生态承载力演变特征及生态敏感性分析,是推动城市群生态环境优化,提升城市群土地利用管理方式的重要理论依据。以天山北坡城市群为研究区,基于土地利用数据对天山北坡城市群2000—2020年土地利用变化进行分析,采用生态足迹模型对研究区的生态足迹及生态承载力进行推算,并结合植被覆盖度、坡度、人口密度、土地利用类型、高程5个生态敏感性因子,对天山北坡城市群进行多因子综合生态敏感性评价。结果表明：2000—2020年天山北坡城市群内建设用地和耕地转入量较大,分别增长107.79%和46.45%,林地和水域面积逐步减少,反映了天山北坡城市群在研究期内处于快速城镇化阶段,城市建成区的不断扩大对部分生态生产用地构成一定的威胁。在快速城镇化的背景下,天山北坡城市群人均生态足迹总体呈现上升的趋势,生物资源生态赤字问题仍然存在,能源为主的其他资源的生态盈余呈现缩小趋势。生态敏感性高值区域主要分布在天山北坡城市群各城市的周边地区,中度敏感地区环绕在敏感高值区周围,分别占研究区面积的11.21%和35....     

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...     

关中平原城市群扩张对生态用地的多尺度影响

城市扩张与生态空间保护的矛盾是新型城镇化和国土空间规划过程中急需解决的问题之一。作为黄河流域生态保护与高质量发展的核心区域,关中平原城市群面临更加严峻的生态和资源胁迫。但相关研究主要对研究区整体的生态环境变化进行测度,少有研究分析城市群发展对生态用地的多尺度影响,且忽略了城市群中土地变化最剧烈,生态受胁迫最严重的城市边缘区。因此,基于土地利用数据,结合土地利用转移矩阵、景观指数、估算城市扩张间接影响的生态用地面积等方法,研究从城市群、重点城市和主要城市边缘区3个尺度分析1990-2018年城镇扩张对生态用地的直接和间接影响。结果表明：（1）关中平原城市群土地利用类型以半生态用地（耕地）为主,面积占比超过40%。而城市边缘区主要以半生态用地和建设用地为主。1990-2018年城市群建设用地面积比例由3.67%增长至5.93%,耕地面积共计减少3032.11 km²,自然生态用地的面积增加628.03 km²。受耕地占补、退耕还林等多重政策的影响,半生态用地和自然生态用地的变化呈现为"拉锯式"发展特征。（2）城市扩张对半生态用地的直接影响大于对自然生态用地的直接影响,各尺度土地利用转移变化大同小异,新增建设用地的主要来源均为耕地,其中城市边缘区的耕地受城镇扩张的挤占最为突出。（3）城市扩张对自然生态用地的间接影响大于直接影响,且不同城市建设用地对自然生态用地的间接影响因耕地补偿机制的不同而有所差异。因此,对关中平原城市群实施"一刀切"的耕地补偿政策实际上并不合理,应当因地制宜,考虑地区土地资源条件,适当调整发展和约束政策,更有利于城市群的可持续发展。     

京津冀城市群地区影响城镇化的关键要素识别及其交互作用

中国的城镇化率随经济快速发展而迅速提高,由此导致的生态环境问题不断涌现,城镇化对区域生态环境的胁迫作用日益增加,城市可持续发展受到严峻挑战。目前城镇化和生态环境交互关系的关键影响因子仍不明确,而基于关键影响因子描述城镇化与生态环境要素交互胁迫作用的研究也较少。以京津冀城市群为研究区,使用城镇化率描述城镇化发展过程,使用相关分析初步总结了生态环境要素与城镇化过程的相关性,基于灰色关联分析方法求取了生态环境要素与不同城市城镇化率的关联度,使用方差分析法得到影响城镇化与生态环境交互胁迫的关键要素,最后明确了城市和生态环境要素交互胁迫作用的显著性。结果表明,水资源要素和生态要素与城镇化率相关性较弱;居民用电与城镇化过程的关联度最大、生活用水关联度最小;方差稳定性排名显示建成区面积关联度在各城市间最稳定,常住人口最不稳定;同类别要素间关联度差异不明显,可以将10要素合并为6要素;关联度的稳定性对识别关键要素有重要作用;城市和生态环境要素同时对要素关联度分布具有影响,二者存在显著的交互作用。本研究对明确生态环境对城镇化过程的影响模式,分析生态环境对城市群发展的限制或支撑作用提供参考。     

耕地占补面积时空变化对碳储量的影响测度——以湖北省为例

基于InVEST模型定量评估湖北省2000-2020年耕地占补面积时空变化对陆地生态系统碳储量的影响,在县级行政单元尺度探究由耕地占补导致的碳储量变化量在空间上的集聚程度,并运用PLUS模型模拟区域未来四种发展情景下的土地利用格局及碳储量变化趋势。结果表明：（1）2000年至2020年,湖北省耕地面积净变化率为-3.89%,耕地面积略微下降,基本实现耕地占补数量平衡。（2）2000-2005年、2005-2010年、2010-2015年、2015-2020年耕地占用和补偿导致的碳储量变化值占该时段碳储量变化值的比例分别为68.45%、59.45%、57.86%、55.46%,二十年整体占比为61.38%。耕地碳储量的变化对陆地生态系统碳储量的影响巨大。碳固持的地块面积为1.29×10⁵ hm²,碳损失的地块面积为3.88×10⁵ hm²。（3）2000-2020年,湖北省耕地占补导致的碳储量变化值具有明显的空间集聚性,"高高聚集"区主要分布在西部和西南部山区,"低低聚集"区分布在中南部的江汉平原。（4）2020-2030年,湖北省陆地生态系统碳储量在自然发展情景下减少5.50×10⁶ t,在耕地保护情景下减少1.22×10⁶ t,在城镇开发情景下减少8.89×10⁶ t,在生态保护情景下增加2.43×10⁶ t。与其他三种情景相比,生态保护情景是未来发展的最优情景。研究通过定量评估耕地占补平衡背景下湖北省耕地面积时空变化对区域碳储量的影响为未来的国土空间规划以及增汇政策的制定提供决策依据和科学参考,对于实现土地资源的可持续利用和生态环境保护具有重要意义。     

京津冀城市群土地利用生态风险的时空变化分析

以京津冀城市群为研究区,基于1984、1990、2000、2005、2010和2015年土地利用数据,利用斑块密度、蔓延度和土地利用类型的主观权重构建土地利用生态风险指数,从而揭示京津冀城市群地区6个时间节点的土地利用生态风险空间分布特征。土地利用生态风险划分为5个等级:低风险区、较低风险区、中等风险区、较高风险区和高风险区,将较高风险区和高风险区定义为综合高风险区,然后计算其重心转移轨迹,从而探究土地利用生态综合高风险区的空间转移动态变化规律。结果表明在研究时段内:(1)研究区土地利用生态风险的总体分布规律为城市中心城区周边的土地利用生态风险逐渐加剧,非城市地区低于城市地区,且高风险区、较高风险区的面积呈增加趋势。(2)京津冀城市群13个地级市综合高风险区变化各不相同:北京市、天津市、唐山市和廊坊市的综合高风险区呈现出增加的趋势;承德市、张家口市、保定市、石家庄市、秦皇岛市、邯郸市和邢台市的综合高风险呈现出降低的趋势;而沧州市和衡水市几乎不变。(3)综合高风险区的重心转移方向基本分为三类:朝首都方向、朝东部海洋方向和自身发展方向,且重心转移方向与城市的规划、治理及发展方向联系密切。     

Biomonitoring of urban habitat quality by anatomical and chemical leaf characteristics

This study focused on the potential of specific leaf area, stomatal density and stomatal pore surface as easy-to-measure plant parameters in low cost biomonitoring of urban habitat quality with a high spatial resolution. The study area (81.5 km²) was the city of Gent, Belgium. In the study area 148 sampling locations were identified within 4 land use classes. Specific leaf area, stomatal density, stomatal pore surface, minimal stomatal resistance, chlorophyll a and b, C and N content, δ¹³C and δ¹⁵N in the leaf samples of a common herbaceous plant Taraxacum officinalis were measured. The stomatal pore surface and minimal stomatal resistance of T. officinalis varied significantly between land use classes. In the harbor and industry land use class and the urban land use class a 27% and 21% lower mean stomatal pore surface at the abaxial leaf surface, and a 29% and 27% lower mean stomatal pore surface at the adaxial leaf surface was observed compared to that in the pasture land use class. The minimal stomatal resistance at the abaxial leaf surface was significantly higher in the urban land use class and harbor and industry land use class by 28% and 29%, respectively compared to that in the pasture land use class. In addition, urbanized and industrial land use classes as the harbour and industry and the urban land use classes showed significantly lower δ¹³C values compared to pasture land use class. The specific leaf area, stomatal parameters and δ¹³C data were geostatistically analyzed to understand their spatial variation. The spatial distributions of stomatal pore surface and minimal stomatal resistance varied considerably across the study area, indicating a different habitat quality from the harbour area in the north, over the city centre in the middle and the industrial areas in the south, compared to off city areas. Spatial patterns of δ¹³C showed depleted δ¹³C levels in city areas indicating the diluted δ¹³C in the urban atmosphere by fuel combustion. We concluded that stomatal characteristics seem to be the most promising parameter for estimating urban habitat quality.     

基于FLUS与InVEST模型的北京市生态系统碳储量时空演变与预测

城市地区虽然只占世界陆地面积的2%,却产生了全球约75%的碳排放,而科学合理的土地利用和管理方式可以重新固定大约60%-70%已耗损的碳。因此基于土地利用类型核算碳储量并探究城市土地利用变化其对碳储量的影响,能够揭示碳储量时空变化规律,为双碳目标下国土空间规划提供科学依据。基于1990-2018年北京市土地利用数据,利用InVEST模型测算1990-2018年北京市碳储量变化,再利用FLUS模型,分别测算自然演变情景、人口疏解城市发展情景、绿色集约生态保护情景3个城市发展情景下的土地利用变化,接着采用InVEST模型预测2035年3种情景下的碳储量变化,最后借助空间自相关模型对其进行分区管理研究,并基于此提出北京市未来城市发展与低碳城市建设规划建议。基于研究得出以下结果：（1）2000-2010年是碳流失较严重时期,碳储量下降了4.3%,而2010年后碳流失相对缓和,且在2015年后得到明显改善,2010年至2018年碳储量提升了3.5%。（2）除自然演变情景外,两种情景下的未来碳储量预测值均会进一步增加,且绿色集约生态保护情景的碳储量预测值最高,为16.39×10⁶ t,比最低的自然演变情景高出7.5×10⁵ t。（3）局部空间自相关分析结果显示,3种情景下的碳储量值在空间分布上具有相似性,碳储量高值区域在城市北部、西北部及西部区域出现集聚,低值区域则在中心城区聚集。     

基于生态网络效用的城市碳代谢空间分析——以杭州为例

城市碳排放占全球碳排放总量的78%,通过模拟生物代谢来剖析城市碳代谢机理从而控制城市碳排放是缓解全球气候变暖危机的关键。为研究杭州城市化过程中土地利用变化对城市碳代谢的综合作用,以4个时间段(1995—2000,2000—2005,2005—2010,2010—2015)为例,建立了一个"碳流"模型来分析城市生态系统中自然和人工分室在城市碳代谢正负"碳流"产生中的作用,之后利用生态网络效用方法分析"碳流"产生的生态关系及其空间分布,同时利用互惠指数M综合评价土地利用变化对城市碳代谢的综合作用。结果显示(1)净"碳流"在研究期间持续呈现负值且在2000—2005年间达到峰值,负"碳流"主要源自耕地与工业用地之间的转换,正"碳流"主要源自工业用地与城市用地之间的转换。(2)1995—2000年互惠指数(M)呈现先增加后减少再增加的变化趋势,M平均值小于1,说明土地利用变化对城市碳代谢的综合作用是消极的。(3)竞争关系集聚在高负碳代谢密度分室,互惠共生关系主要集聚在高正碳代谢密度分室。(4)从1995—2000至2010—2015,以每5年为时间间隔,生态关系分布空间变化如下:掠夺限制生态关系呈现向西北、西南和南部方向蔓延—西北方向移动—东南方向移动的变化趋势,竞争生态关系呈现东南方向移动—南部和西北部方向蔓延—零星分布的变化趋势,互惠共生生态关系呈现向东南方向移动—暂时不存在—零星分布的变化趋势。研究结果为低碳城市发展提供了理论依据。     

基于微粒群-马尔科夫复合模型的生态空间预测模拟——以长株潭城市群为例

生态空间具有重要的生态功能,对生态空间进行科学预测模拟可为保护国土空间生态安全提供决策依据。利用Arc GIS及MATLAB软件,在生态空间风险评价的基础上构建了微粒群-马尔科夫复合模型,并以长株潭城市群为研究区,基于2013年土地利用现状数据,对2020年的生态空间进行了预测模拟,最后在此基础上提出了生态空间重构的基本思路。结果表明:1)微粒群-马尔科夫复合模型(PSO-Markov)构建的基本步骤为:第一步:粒子的选择与设计,以2000 m×2000 m的正方形单元作为基本粒子。第二步:粒子的初始化设定,根据生态空间风险由低到高的原则进行选择。第三步:适应度函数的建立,用生态空间的风险值来确定生态空间的空间格局。第四步:空间位置的更新,根据自身的历史最优值及粒子群的全局最优值进行速度和位置更新。2)微粒群-马尔科夫复合模型(PSO-Markov)是一种土地利用格局预测的新途径,生态空间的数量规模可以通过改进后的马尔科夫模型进行预测,生态空间的格局可以通过微粒群模型进行预测。3)微粒群-马尔科夫复合模型具有4个特点:第一、数量预测较为合理。第二、搜索范围大、较好地考虑到局部对全局的影响。第三、受问题维数变化影响小,在求解多目标问题时具有明显优势。第四、收敛时间短、运算速度快、易于实现。4)2020年,长株潭城市群的生态空间总体数量减少,其中林地和未利用地面积变化最明显,空间变化主要集中分布在西南部地区。生态空间总面积减小的主要原因是建设用地的扩张。因此,要控制城市群的人口密度,优化城市群生产—生活—生态的数量结构及空间布局,尤其要合理规划与利用城市建设用地,充分发挥水体与未利用地的生态价值,重点保护好生态源地、廊道及关键结点,构建结构合理、功能齐全的生态网络系统,提高系统的生态服务价值功能,要在规划的指导下合理调整城市群的城乡局部空间结构,保护生态环境,提高生境质量和景观多样性。这是今后一段时期面临的主要任务。     

基于产业链视角的京津冀区域碳排放影响因素研究

随着京津冀一体化程度不断加深,产业交叉现象严重,深入研究京津冀区域各产业链路径碳排放的影响因素,对区域协同减排具有重要意义。使用环境扩展投入产出分析对2002—2017年京津冀区域消费端碳排放进行核算;利用结构分解分析识别京津冀区域碳排放的驱动因素;通过结构路径分解进一步从微观产业链层面追溯引起京津冀区域碳排放变动的关键路径及其关键因素。研究结果表明：资本形成是构成京津冀区域消费端碳排放的主要需求类别;经济规模和人口是促进碳排放增加的重要因素,碳排放强度对碳排放起到显著抑制作用,区域内产业结构、消费结构对北京市、天津市和河北省的碳排放影响存在差异;从产业链路径来看,不同碳排放驱动因素对京津冀区域不同产业链路径的影响大小和方向不同,应聚焦具体路径,实施上下游综合治理。     

碳中和视角下福建省国土空间分区特征与优化策略

城市低碳转型发展背景下研究国土空间分区,可为国土空间开发保护格局优化和高质量发展提供参考依据.本研究以福建省79个县(市、区)为研究单元,分析县域土地利用碳排放量及空间分异特征,基于碳中和目标,结合碳排放经济贡献率、碳吸收生态承载系数和主体功能区划进行福建省国土空间分区划分,并提出差别化国土空间低碳优化策略.结果 表明...     

Drainage increases CO2 and N2O emissions from tropical peat soils

Tropical peatlands are vital ecosystems that play an important role in global carbon storage and cycles. Current estimates of greenhouse gases from these peatlands are uncertain as emissions vary with environmental conditions. This study provides the first comprehensive analysis of managed and natural tropical peatland GHG fluxes: heterotrophic (i.e. soil respiration without roots), total CO₂ respiration rates, CH₄ and N₂O fluxes. The study documents studies that measure GHG fluxes from the soil (n = 372) from various land uses, groundwater levels and environmental conditions. We found that total soil respiration was larger in managed peat ecosystems (median = 52.3 Mg CO₂ ha^?1 year^?1) than in natural forest (median = 35.9 Mg CO₂ ha^?1 year^?1). Groundwater level had a stronger effect on soil CO₂ emission than land use. Every 100 mm drop of groundwater level caused an increase of 5.1 and 3.7 Mg CO₂ ha^?1 year^?1 for plantation and cropping land use, respectively. Where groundwater is deep (≥0.5 m), heterotrophic respiration constituted 84% of the total emissions. N₂O emissions were significantly larger at deeper groundwater levels, where every drop in 100 mm of groundwater level resulted in an exponential emission increase (exp(0.7) kg N ha^?1 year^?1). Deeper groundwater levels induced high N₂O emissions, which constitute about 15% of total GHG emissions. CH₄ emissions were large where groundwater is shallow; however, they were substantially smaller than other GHG emissions. When compared to temperate and boreal peatland soils, tropical peatlands had, on average, double the CO₂ emissions. Surprisingly, the CO₂ emission rates in tropical peatlands were in the same magnitude as tropical mineral soils. This comprehensive analysis provides a great understanding of the GHG dynamics within tropical peat soils that can be used as a guide for policymakers to create suitable programmes to manage the sustainability of peatlands effectively.     

呼包鄂榆城市群耦合空间碳排放生态网络构建

构建生态网络是维持景观连通性、提升包括固碳在内的生态系统服务功能的重要手段。为了更好地响应固碳增汇目标及其政策要求,有必要将空间碳排放因素纳入区域生态网络分析框架。选择高能耗、高碳排且生态脆弱的呼包鄂榆城市群作为研究区,采用生态系统服务和连通性分析识别生态源地,并结合电路理论和重力模型提取生态廊道,得到区域景观生态格局;通过获取夜间灯光数据模拟得到城市群栅格尺度碳排放空间格局,并与景观生态格局进行空间叠加,以此补充“生态-碳排”耦合节点和规划廊道,进而构建考虑区域碳排放空间格局的城市群生态网络。结果表明：1)仅考虑生态因素构建的区域生态网络东西两侧生态源地连通性不足,网络呈“中部阻断型”分布;2)区域碳排放存在明显空间特征,高值区出现在人为生态扰动显著的中部矿产资源开发区和主要城镇地区;3)通过耦合区域碳排放格局,补充了23个“生态-碳排”耦合节点和67条规划廊道,生态网络结构由树状转变为蜂巢状,网络闭合度、线点率和连接度分别提升了92%、30.48%和27.45%。因此,通过耦合空间碳排放因素改进的生态网络构建方法,对于提高生态网络的多功能性和稳定性,以及促进以增加碳汇能力为目标的生...     

Extent, properties, and landscape setting of geographically isolated wetlands in urban southern New England watersheds

We assessed the extent and characteristics of geographically isolated wetlands (i.e., wetlands completely surrounded by upland) in a series of watersheds in the urban northeast US. We applied a previously developed index of urbanization to a sample of 10 watersheds selected at random from a set of 30 watersheds whose boundaries lay within the borders of Rhode Island, USA. The index of urbanization in our sample watersheds ranged over more than an order of magnitude and increased with increasing amount of urban land use in the watersheds (r ² = 0.51, F = 8.22, P = 0.02). The density of isolated wetlands in the watersheds averaged 1.93 ± 0.21 wetlands km⁻² and comprised 38.2 ± 1.77% of all wetlands. Isolated wetlands were smaller than those connected to other waters (non-isolated), and accounted for 6.01–16.5% of the total wetland area in the watersheds. The area of isolated wetlands as a percent of all wetland area significantly increased with increasing watershed urbanization (r ² = 0.62, F = 12.9, P = 0.007). Isolated wetlands were predominantly deciduous forested wetlands, and urban land cover in the 50 m buffer surrounding isolated wetlands was significantly higher than in the 50 m surrounding non-isolated wetlands. The proportion of urban land cover was greater in a 150 than a 50 m buffer surrounding the wetlands. Our results suggest that an increase in the index of urbanization of 50 will result in 7% of the watershed’s wetlands being lost from federal protection. These findings indicate that the process of urbanization, along with accompanying habitat fragmentation, may result in an increase in the vulnerability of wetlands to loss and degradation and therefore has implications for the management and conservation of geographically isolated wetlands.     

长三角城市群碳排放与城市用地增长及形态的关系

城市是一种重要的碳源,城市扩张过程中的用地面积增长和空间特征变化均会影响城市碳排放。分析1995—2015年长三角城市群碳排放重心转移,查明碳排放和城市用地增长的脱钩状态时空变化,并通过构建面板数据模型探究城市形态对碳排放的影响,得出以下结论:(1) 1995—2015年长三角城市群碳排放重心经历了西南向-西北向-东南向-西北向的转移过程,这种转移过程与其相应时期内部分城市的工业发展与产业结构调整有关;(2) 1995—2015年,长三角城市群碳排放与城市用地增长的脱钩状态存在着显著的时空异质性。研究区由以扩张负脱钩为主变化为以弱脱钩为主,2005年以后,区域之间的脱钩差异开始缩小,总体来看研究区脱钩状态趋向于同质。至2015年,近70%的城市已达到了脱钩,其中上海等城市实现了强脱钩;(3)连续完整的地块在区域内的主导程度会对城市碳排放产生负向的影响,而城市用地斑块的破碎化程度和聚集程度对碳排放有着正向的影响,且相对而言,聚集程度的正向影响更为显著。     

京津冀城市群土地利用变化对地表径流的影响

城市化的显著特征之一是地表景观格局被人为改变,大量硬化地表覆盖、取代了原本自然或半自然的土地覆盖类型,极大地干扰了区域水文循环过程。其中,最直接的体现是对地表径流过程的影响。城市群作为当前我国城市化的重要模式,其聚集连片的扩张模式,对区域地表径流过程的干扰尤为严重。以京津冀特大城市群为研究区域,应用长期水文影响评价模型(L-THIA),以1980、1990、2000、2010、2015年5期土地利用数据、土壤数据以及1950—2015年逐日降雨数据为输入,模拟计算了不同土地利用/覆被格局对多年平均地表径流量的影响。结果表明,(1)经过率定的L-THIA模型能够较为准确地模拟京津冀城市群地区的地表径流分布特征,模型模拟误差在±10%内;(2)1980—2015年,京津冀城市群地区不透水地表面积急剧增加,其净增长值为12690.14 km~2。北京与天津等超大城市不透水地表面积增加最明显;(3)随着土地利用格局的变化,京津冀地区地表径流量呈逐年增长趋势。1980—2015年,京津冀城市群地区地表径流量的绝对增长值为17.84亿m~3,增幅11.83%。其中,1990—2000年及2010—2015年期间地表径流年均增长率较大,分别为0.36%与0.46%。对地表径流贡献较大的土地利用类型为耕地和不透水地表,其5期土地利用情景下的平均产流占比分别为35.38%、22.71%;(4)城市尺度上,不同城市的标准化年均径流深(NAARD)存在较大差异。天津、石家庄的产流能力较强,承德、衡水等城市的产流能力较弱,北京市的标准化年均径流深处于中等水平。另一方面,不同城市标准化年均径流深增长规律也存在较大差异。1980—2015年,天津市的NAARD增长最多,承德市增长最少,北京市的NAARD增长处于中等水平。本文对于京津冀城市群水文过程的时空演变研究以及国土空间优化指导具有参考意义。