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....     

天山北坡城市群城市景观时空扩张过程及多情景模拟

城市群是区域经济发展的重要空间载体,探究天山北坡城市群城市景观扩张变化对边疆城市群的区域经济发展、城市规划、生态安全等有重要意义。研究借助GIS、Fragstats、Dyna-CLUE等软件,基于1990、2000、2005、2010、2015年空间分辨率30 m土地利用数据,采用景观扩张指数（LEI）、扩展强度指数（UEⅡ）、重心转移、多情景模拟等方法揭示天山北坡城市群的景观扩张模式及演变规律。主要结论为：①从景观指数来看,近25年来天山北坡城市群城市景观变化表现为破碎度增大、异质性增强、斑块形状趋于复杂;②从扩张模式来看,1990-2015年,天山北坡城市群的城市扩张模式以飞地式为主,其次为边缘式扩张,不同时期内扩张模式占比有所差异;③从扩张轨迹来看,城市群城市扩张重心总体由城市群的中心-乌鲁木齐的西侧向东、南移动;④从多情景模拟来看,Dyna-CLUE模型能够较好地模拟不同情景状态下的城市扩张与土地利用变化特征,2025年城市群扩张模式将以飞地式、边缘式为主。研究结果可为天山北坡城市群城市的未来发展和布局规划提供参考,为国土空间的管理与调控、生态环境的布局优化等提供决策依据。     

长江中游城市群生态文明水平测度及时空演变

长江中游城市群在我国区域发展格局中占有重要地位,必须以生态文明为理念进行城市群的建设。使用熵权TOPSIS综合评价法测度长江中游城市群2009至2013年的生态文明水平;利用环境库兹涅茨曲线理论和障碍度模型解析城市群生态文明差异化格局的成因和重要影响因子;运用空间全局自相关方法分析城市群整体生态文明水平的空间聚集程度;借助Jenks自然最佳断裂点法对各地区生态文明状况进行聚类可视化分析。研究表现:(1)人均国内生产总值、人均居民社会消费品零售额、服务业增加值占GDP比重、人均水资源总量、城镇居民年人均可支配收入为5大影响长江中游城市群生态文明水平的重要因素。(2)武汉城市圈中武汉市生态文明水平颇佳,周边城市围绕武汉市呈圈层低值分布,"中心-外围"模式明显;环长株潭城市群展现长沙、株洲双核模式,一定程度上带动临近城市进行生态文明建设,但与相隔较远城市极化现象严重;环鄱阳湖城市群各地市间生态文明差异较小,5年来生态文明水平进步明显。(3)2009至2013年长江中游城市群生态文明聚类特征由微弱的负相关向微弱的正相关演变,并于2012年呈现出较强的集聚倾向。(4)襄阳市、宜昌市生态文明水平逐年下降,由生态文明库兹涅茨曲线的上方跌落至曲线下方,经济刺激对生态文明贡献偏低,九江市生态文明水平的保持与连续性较弱,波动性较大。     

干旱区绿洲城市群地表温度时空变化及其影响因素——以天山北坡城市群为例

基于2005—2019年的MYD11A2时间序列LST遥感数据,首先采用均值标准差法对LST进行分级,分析了天山北坡城市群的LST空间分布格局;其次利用Sen′s斜率分析法、Mann-Kendal趋势检验法和Hurst指数揭示了天山北坡城市群LST在2005—2019年和未来的变化趋势;最后借助地理探测器模型并综合考虑地表覆盖、气候、社会经济和地形因素分析了多空间尺度下LST的主要影响因素。结果表明：(1)天山北坡城市群的吐鲁番市是高温(HT)和极高温(EHT)的主要集聚地;白天和夜间的LST格局差异大,在绿洲区域表现为典型的“昼冷岛,夜热岛”特征。(2)LST在白天和夜间的变化率分别为0.04℃/a和0.03℃/a,白天的升温幅度强于夜间;在乌鲁木齐市、昌吉回族自治州、石河子市和五家渠市LST表现出显著的升高趋势,且在未来也具有相同的趋势。(3)在不同的空间尺度上,LST的主要影响因素不同;从整个天山北坡城市群来看气候因素和地形因素是LST的主要影响因素,而在在石河子市、五家渠市和奎屯市LST的主要影响因素是社会经济因素。     

天山北坡生态经济的脆弱性

根据脆弱性的理论内涵,以土地利用变化引起的生态系统服务功能变化为影响力;从资源、经济与社会发展水平三方面选取了14个指标,利用层次分析法、模糊综合评价法确定了社会经济系统的适应能力.在此基础上,应用GIS等手段评价了天山北坡15个市、县生态经济的脆弱性.按级数越大,区域越具有脆弱性的原则,将研究区的生态经济脆弱性划分为5级：一级区为乌苏市和昌吉市;二级区包括呼图壁县、米泉县、阜康市、吉木萨尔县、奇台县和木垒县;三级区为克拉玛依市和乌鲁木齐市:四级区为奎屯市和沙湾县;五级区包括精河县、石河子市和玛纳斯县.生态经济系统脆弱性是区域生态环境变化与社会经济发展的综合反映,脆弱性评估是深化可持续发展理论研究的重要途径.各区域应以降低区域脆弱性为目标,从自身脆弱性影响因素入手制定生态经济协调发展策略,以促进区域的可持续发展.     

天山北坡绿洲土地退化的时空变异

以天山北坡三工河流域农业绿洲-阜北农场为例,运用遥感与GIS技术,结合地统计学理论,对研究区1983-2005年间景观结构与土壤表层（0～20cm）土地退化时空变异特征进行了研究．结果表明：人为活动增加了区域绿洲景观破碎化和多样性,区域景观改变的人为影响程度加剧是造成景观多样性和景观破碎化的主要动因;1983-2005年间,区域土地退化面积减少26．69％,土地退化程度较高的区域主要分布在北部靠近沙漠区,沿沙漠区向绿洲内部土地退化的程度降低．灰漠土退化程度明显高于盐土和潮土,并且土地质量差的区域,土地退化程度逐渐减轻,有65．38％的土地质量提高;而土地质量好的区域土地退化程度加重,有33．38％的土地发生退化．     

天山北坡经济带关键性生态空间评价

关键性生态空间在生态系统中所发挥的基础性和保障性功能尤为重要,其范围辨识及评价研究对于国土安全和区域可持续发展具有重要意义。以天山北坡经济带为研究区,构建适于西北寒旱区脆弱敏感环境的关键性生态空间评价体系,借助GIS和RS技术,从生态系统服务功能重要性和敏感性两方面对其空间范围进行辨识和分级评价,并进行土地利用生态安全冲突分析。研究结果表明:(1)底线型和危机型生态空间作为研究区的关键性生态空间,面积为45318km²,占比53%,主要分布于南部山区、农垦区西部及北部沙漠/荒漠区;(2)生态系统服务功能与植被显著相关,较重要、重要和极重要区域共占约20.9%,集中在南部山前草原及中部农垦区,生态系统服务功能整体较弱,主导因子为水源涵养和生物多样性保护功能;(3)研究区生态系统敏感性等级主要以中度敏感为主,敏感和极敏感区域面积占比37.7%,分布于高山区、荒漠戈壁区和低山与绿洲过渡区,主要体现为土地沙化和土地盐渍化。(4)全区土地利用生态安全冲突等级较高,有45%的城建用地与56.5%的耕地占用关键性生态空间。本研究可为区域国土空间布局和生态格局优化提供参考,并对相关理论和实证研究起到补充和借鉴作用。     

基于GIS的天山北坡城市群人居环境自然适宜性评价

以GIS为平台,使用5 km×5 km栅格单元为基本单位,选择土地覆被、地形起伏度、气候适宜度、水文条件以及土地沙化适宜度等自然因子结合社会经济数据,对天山北坡不同地区的人居环境适宜性进行探讨,揭示了天山北坡人居环境自然适宜性的空间分布格局,并进一步探讨其形成的原因。结果表明:天山北坡城市群的人居环境指数(HEI)介于10.72—80.19之间,地形起伏度、水文条件以及土地沙化适宜度为天山北坡城市群人居环境自然适宜性空间分布差异的主要限制因素,人居环境自然适宜性整体呈现“屋脊式”空间结构特征,具体表现为以乌鲁木齐市-奎屯市为中轴线逐渐向两侧递减的态势,并出现以石河子市、奎屯市为“双核心式”的空间差异特征。其中一般适宜区域分布面积最广,占天山北坡城市群总面积的39.79%;比较适宜区次之,占25.2%,分布着研究区43.87%的人口;然后是临界适宜区,占18%;不适宜区域占研究区总面积10.8%;高度适宜区最小,仅为研究区总面积的6.19%。     

闽三角城市群生产-生活-生态时空格局演化与功能测度

区域在发展过程中能否实现生产-生活-生态(简称三生)空间的协调,已成为推进生态文明建设进程中亟需解决的重大问题。基于"三生"空间评价体系,以闽三角城市群为研究区,同时构建"三生"空间功能性指数,探讨了近15年来闽三角城市群"三生"空间时空分异格局、功能性水平分异及其动因。结果表明:(1)2000—2015年,闽三角城市群生产、生活空间均集中分布于东部沿海地区且呈扩张趋势,生态空间则集中分布于西部山地、丘陵地区且整体呈缩减变化态势;(2)闽三角城市群"三生"空间功能性水平存在一定的空间集聚性且整体呈降低趋势,功能指数(PLESI)大致以闽三角城市群大都市区的核心-边缘分界线为界划分为东部功能水平较低区(均值为1.96)和西、南部功能水平较高区(均值为2.32);(3)闽三角城市群"三生"空间协调性较差,其竞合、冲突主要由自然和人为双重因素叠加所致。结果旨在能够为未来闽三角城市群"三生"空间竞合格局演变提供预判依据,并为推进"三生"空间协调发展提供决策参考。     

物种多维生态位宽度测度

经典的生态位宽度测度式基于物种在单一生态位维上各资源状态的分布比例量,而难以应用于物种在多维生态位空间的宽度测度,本文在Ｎ维生态位空间分割为分室的基础上,定义物种生态位宽度为物种在分室上分布与样本在分室的频率分布之间的吻合度,根据最小差别信息统计量,推导出一可基于物种分布比例量也可基于实测值的生态位宽测度式,并以华南鼎湖山自然保护区的厚壳桂群落中物种与土壤因子数据为例加以说明,结果表明优势树种具较     

天山北坡植物土壤生态化学计量特征的垂直地带性

生态化学计量工作专注于植物与土壤的元素比例关系及其环境解释等问题上,还需要分析在连续环境梯度上元素比例关系的变化规律以进一步加深已有的认识。受水热梯度的影响,植被与土壤在天山北坡均存在明显的垂直地带性,这为探讨植物土壤生态化学计量特征的垂直带谱提供了有利条件。在天山中段北坡海拔1000—3840m范围内,按海拔梯度对植物和土壤分别采样,测定其C、N、P含量。结果表明:(1)随海拔的升高,植物C、N、P含量及其计量比变化规律各不相同,C含量随海拔变化保持不变,仅山地针叶林显著低于亚高山灌丛草甸、高山垫状植被和山前灌木(P0.05);N含量、C∶P、N∶P随海拔先升高后降低,山地针叶林和亚高山灌丛草甸显著高于山地荒漠草原、山地草原、高山垫状植被(P0.05);P含量、C∶N则是随海拔先降低后升高,高山垫状植被显著高于其他植被类型,山地荒漠草原、山前灌木和高山草甸显著高于山地草原、针叶林和亚高山灌丛草甸(P0.05)。(2)从生活型角度,乔木、灌木和草本C、N含量、C∶N差异不显著,灌木P含量、C∶P、N∶P显著高于草本(P0.05);乔木和灌木更受P限制,草本更受N限制。(3)随海拔的升高,土壤C、N、P含量、C∶P、N∶P均先升高后降低,其中山地针叶林和亚高山灌丛草甸均显著高于山地荒漠草原和山地草原(P0.05),土壤C∶N表现为一直降低,山地荒漠草原显著高于其他植被类型(P0.05)。(4)植物C、N、P及计量比与土壤相关性分析中,仅植物C∶P与土壤C∶P相关性显著,且植物C、N、P含量与土壤相关系数小于植物C∶P、N∶P与土壤相关系数。在垂直地带性上,土壤主要通过生态化学计量比影响植物的生长。     

生态位分离的涵义与测度

 资源状态的实际参数,即资源状态沿着资源利用谱的位置,在经典的生态位重迭公式被忽略,其结果物种生态位重迭测定值将随着资源维分割数目的变化而变化。本文提出将资源状态的实际参数考虑为该资源状态到理论生态位中心点的距离,从而进一步推导出生态位分离的测度公式。以广东鼎湖山厚壳桂(Cryptocarya)群落为例,结果表明物种生态位分离随着维度增加而递增。     

天山北坡区域生态承载力与可持续发展——以阜康市为例

应用生态足迹法剖析位于天山北坡的新疆阜康市近20多年来承载力变化及对可持续发展的影响,结果表明:20世纪90年代以来市场对煤炭等本地优势资源需求和重新配置加速了本区域快速工业化进程,工业化的结果引导了能源消费迅速增加和城市化发展,生物资源消费快速增加,生态消费足迹逐年显著增加.20多年来,林地人均承载力提高而草地和农耕地人均承载力下降,土地总承载力略有下降.在工业迅速发展、城市化的带动和刺激下,能源和草地消费足迹急剧增加,生态由赢余转为赤字并呈现出赤字快速增加的趋势.草地需求旺盛导致了草地掠夺经营的现状愈演愈烈,生态风险逐渐向草地倾斜,已构成该区域可持续发展的最大障碍因素.天山北坡草地承载和可持续发展与牧业落后生产方式紧密联系,也与人们的认识观念有关,实现草地生态的逆转需要全社会的关注和支持.     

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。     

国家重点生态功能区城市与毗邻非生态功能区城市绿色发展水平测度与时空差异

以黑龙江省为主体的中国北方森林湿地生态功能区及毗邻地区作为实证研究区域,从绿色生产、绿色生活、绿色生态三个维度构建绿色发展水平测度指标体系,运用熵权-TOPSIS评价法、障碍度模型、趋势移动平均模型等方法,对2009—2018年期间长白山森林生态功能区、三江平原湿地生态功能区、大小兴安岭森林生态功能区及毗邻的非生态功能对照区绿色发展水平进行了动态测度和时空差异比较、评估了绿色转型发展速度、识别并分析了障碍因素作用,预测了绿色发展趋势水平。主要结论如下：(1)区域自然生态本底优质,但各功能区绿色发展水平相对较低,绿色指数均低于0.6;十年间各功能区绿色发展水平呈小幅上升趋势。城市间绿色发展整体水平的最大差距徘徊在0.16—0.17之间,呈微弱缩小态势。(2)从3个时间节点各功能区整体绿色发展空间格局上看,长白山森林生态功能区处于较高水平,三江平原湿地生态功能区水平偏低。大小兴安岭森林生态功能区绿色发展水平上升幅度较大,毗邻对照区则较小。高水平类型城市数量有所增加,由1个增加至3个,低水平地区数量下降,由4个下降至2个,并呈向高水平转变的趋势。(3)区域绿色转型效果总体不显著,转型速度缓慢...     

天山北坡中段草地植物资源构成及垂直分布

通过野外考察数据和现有文献资料,分析了天山北坡地区草地植物物种资源的组成特征。结果表明。复杂的生态地理环境条件造就了天山北坡中段草地植物种类非常丰富;在山地草地垂直分布带上,山地草甸的物种丰富度最大;8多样性指数可以直观地反映垂直带间物种组成的差异性或不同地段的生境多样性;垂直带间的植物物种资源的特征是生境特征和环境演变对该地区植物分布共同作用的结果。在垂直方向上对天山北坡中段草地植物的空间变化进行分析,揭示了植物物种资源在北坡的垂直变化规律,为该地区的生物多样性资源保护提供科学依据。     

内蒙古阿拉善荒漠主要啮齿动物生态位测度比较

用3种不同的生态位宽度和生态位重叠测度方法,对内蒙古阿拉善荒漠11种主要啮齿动物的生态位进行了比较研究。结果表明,子午沙鼠的生态位宽度指数最高,3种方法计算结果分别为0．842、0．723、0．516。该种在7种生境中均有分布,且以人工草地和农田的数量最高,天然草地的数量最低,对7种资源等级的利用具有一定的选择性。五趾跳鼠的次之,分别为0．751、0．722、0．513。该种在7种生境中均有分布且数量差异不大,对7种资源等级的利用具有一定的普遍性。比较3种生态位宽度指数测度方法,以Shannon．WienerIndex对荒漠区啮齿动物较为适宜。生态位重叠指数最高的啮齿动物因计算方法的不同有1-9个种对,生态位重叠指数最低的有10～11个种对。分析比较3种生态位重叠指数测度方法,以Pianka Index更适合于荒漠区啮齿动物的生态位重叠测度。     

水稻纹枯病时空生态位施药干扰研究

以施药作为干扰因子,研究干扰条件下水稻纹枯病菌的时间和空间生态位变化.结果表明,各施药处理与对照纹枯病菌的空间生态位存在差异,其中孕穗期施药+齐穗期施药和孕穗期施药+灌浆期施药两处理的空间生态位宽度指数分别为0.520、0.572,与对照的空间生态位宽度指数0.8563相差最大;分蘖盛期一次施药处理的空间生态位宽度指数为0.8577,与对照相差最小.各施药处理和对照的时间生态位宽度无显著差异,表明施药对纹枯病菌的时间生态位宽度影响不大.空间生态位宽度指数、病叶(鞘)率、病情指数及防治效果等计测结果表明,两次施药对病害的控制好于一次施药,其中两次施药中以孕穗期施药+齐穗期施药和孕穗期施药+灌浆期施药对病害的控制作用最强.施药不但压缩了水稻纹枯病菌的空间生态位宽度,限制了其在产量形成较为重要的上部叶位的扩张,而且压缩了水稻纹枯病菌的时间生态位宽度,限制了其在水稻产量形成时期的扩张.但施药只改变了病菌生态位的分布,调整压缩了水稻产量形成期的病害生态位,病菌生态位势的总和不变.     

天山北坡中段自然生态系统服务功能价值研究

以位于阜康市的天山北坡中段自然生态系统为研究对象,采用市场价格法、影子价格法、成本核算法、收益损失法等多种生态系统服务功能价值的研究方法,从直接使用价值和就间接使用价值两方面,对这里的生态系统服务功能价值进行了估算.结果表明,这里生态系统服务功能价值达6.32×108元人民币.其中有机物生产4.3016×1012元,涵养水源2.406×108元,观光旅游8.000×108元,土壤保护7.334×108元,调节大气成分4.951×108元,净化空气6.7152×108元,旅游收入8.0×108元,山地草甸1.38×108元.