城市扩张过程中建设用地景观格局演变特征及其驱动力

剖析城市扩张过程中建设用地景观格局演变特征及其驱动力,不仅有助于城市生态环境问题的解决,而且为城市用地结构优化、城市景观规划等工作提供科学依据。以快速城市化的中型城市—扬州市为例,利用多期(1995、2000、2005、2010年和2015年)Landsat卫星影像、乡镇水平的扬州统计年鉴等数据,运用景观格局分析、增强回归树(Boosted regression trees)等方法,研究建设用地的扩张模式、形态及景观格局,定量探究地理、社会和经济因子对景观格局的影响机制,从而明晰景观格局演变特征及其驱动力。结果表明,1995—2015年,建设用地面积持续增加,填充式(Infilling)、边缘式(Edge-expansion)和跳跃式(Leapfrog)3种扩张模式在各时段均有出现,但其优势度随着城市发展而改变。建设用地的形态在城市扩张的过程中经历着"集聚"和"扩散"的交替变化过程,景观格局则出现了同质化倾向,景观破碎化下降、聚合度增加。地理因子(海拔和到县市中心的距离)对景观格局的综合影响虽然高于社会经济,但它的影响力却随着城市发展呈现出下降趋势,社会经济的作用则逐渐增强。海拔和人口...     

我国落叶松林生物量碳计量参数的初步研究

通过整理归纳落叶松(Larix)天然林和人工林的生物量文献数据,研究探讨了有关生物量碳计量参数,结果表明:1) 落叶松生物量转化与扩展因子(Biomass conversion and expansion factor, BCEF)的平均值为0.683 4 Mg·m^-3 (n=113, SD=0.355 1),其中天然林为0.555 1 Mg·m^-3 (n=56, SD=0.058 2),明显小于人工林的0.809 5 Mg·m^-3 (n=57, SD=0.465 0)(p<0.05);生物量扩展因子(Biomass expansion factor,BEF)的平均值为1.349 3 (n=134, SD=0.384 4),其中天然林为1.176 3 (n=63, SD=0.039 9),也明显小于人工林的1.502 9 (n=71, SD=0.478 0)(p<0.05)。天然林与人工林的BCEF和BEF随林龄(Stand age, A)、平均胸径(Diameter at breast height, DBH)和林分密度(Stand density, D)的增加呈现相反的变化趋势。天然林的BCEF和BEF随A和DBH的增加而增加,随D的增加而呈降低趋势。人工林随A和DBH的增加呈指数降低并趋于稳定值,随D的增加而呈增加趋势。2) 根茎比(Root∶shoot ratio,R)的平均值为0.245 6 (n=156, SD=0.092 6),其中天然林为0.237 6 (n=64, SD=0.061 8)),人工林为0.251 1 (n=92, SD=0.109 0),二者无明显差异(p<0.05)。天然林的R随A和DBH的增加分别呈明显的指数和幂函数增加,而随D的增加呈幂函数下降,而人工林的R与A、DBH和D没有显著相关性(p<0.05)。3) 群落生物量扩展因子(Community biomass expansion factor,CBEF)的平均值为1.079 2 (n=49, SD=0.100 5),其中天然林为1.103 9 (n=29, SD=0.114 9),明显大于人工林的1.043 4 (n=20, SD=0.061 4) (p<0.05)。由于天然林和人工林的某些碳计量参数(如BCEF、BEF、CBEF)间存在明显差异,在进行落叶松林生物量碳计量时需分别天然林和人工林计算,在使用有关参数时还需考虑A、DBH和D等因素,有利于降低计量中的不确定性。但是人工林的有些参数(如人工林BCEF和BEF与D的关系、天然林和人工林的CBEF等)尚需进一步研究。     

亚热带常绿阔叶林9个常见树种的生物量相对生长模型

生物量相对生长模型作为一种简便且有效的生物量估算方法,已得到广泛应用.国内偏重于针叶林或阔叶纯林的生物量相对生长模型研究,而在估算多树种阔叶林的生物量时,一般选用混合物种的生物量相对生长模型,这会导致估算结果产生较大误差.本文在亚热带常绿阔叶林典型分布区随机设置了33块样地,针对栲树、鹿角锥、钩锥、石栎、猴欢喜、虎皮楠、赤杨叶、乳源木莲和少叶黄杞9个常见的树种,构建了单物种及混合物种的生物量相对生长模型,并探讨了单物种模型及混合物种模型间估算误差的差异.结果表明:以D(胸径)和D2H(胸径的平方乘以树高)为自变量,分别构建混合物种模型,其中树枝、树叶、树根、地上和整株生物量是以D为自变量的模型为优,但树干生物量是以D2H为自变量的模型为优.将树高引入以D为自变量的单物种模型后,6个树种单物种模型的解释能力呈不同程度的下降趋势,最高下降5.6%(猴欢喜).与以D和D2H为自变量的混合物种模型相比,8个树种单物种模型的SEE(估计值的标准差)出现下降;对不同器官而言,其单物种模型的SEE不同程度地下降,最高达13.0%和20.3%(树枝).不考虑种间和模型形式间的差异,将会严重影响生物量碳库及其动态评估的准确性.因此,为提高生物量估算的准确性,应综合考虑种间和模型形式间的差异.     

扬州城市建设用地扩张的时空演变特征及其驱动机制

建设用地扩张是城市土地利用变化中最剧烈、最直观的表现。探究其时空演变特征及其驱动力将有助于揭示城市空间扩张机理,促进城市用地调控的科学化。以快速城市化的中型城市——扬州市为例,基于多期Landsat遥感影像(1995、2000、2005、2010和2015年)、社会经济数据等资料,分析建设用地扩张的时空演变特征,进而利用增强回归树(boosted regression tree)方法,探讨城市化进程中地理空间、社会和经济因子对建设用地扩张的影响。研究发现,1995—2015年,建设用地面积从725.4 km~2持续增加到1076.5 km~2。随着城市化的推进,建设用地的空间形态趋于紧凑、形状变得规则,重心也随之转移,表现出市辖区的局部吸引和联动特征。在地理空间、社会和经济因子中,地理空间因子(如海拔、距县市核心区和建成区的距离)对建设用地扩张的影响最大,但其相对影响却从1995—2000年的73.9%逐渐下降到2010—2015年的60.2%;社会和经济因子的相对影响则呈增加的趋势,即1995—2000年的5.2%和20.9%分别增加到2010—2015年的7.9%和31.9%。地理空间因子(如距县市核心区和建成区的距离)对建设用地扩张的影响以抑制作用为主,但不同社会经济因子的作用呈现较大差异,例如,人口密度、人均GDP和财政收入能够促进建设用地的形成,人口数量表现为抑制作用,第二产业则为先抑制后促进的作用。     

杉木(Cunninghamia lanceolata)连栽地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用

收集了有关杉木连栽的地力退化和连栽杉阔混交林的对比研究文献,并进行分析表明,杉阔混交林土壤容重平均比杉木纯林降低5％;连栽杉木人工林随代数的增加呈现容重变大的趋势,2代比1代平均增加6％,3代比2代平均增加9％。这种容重的变化使看似具有可比性的对比样地之间失去了可比性,可能导致对杉木连栽人工林地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用的评价产生偏差。通过对这种容重变化产生的影响进行校正,对杉木连栽人工林地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用进行了重新评估。结果表明,采用固定深度采样的杉阔混交林与对照的杉木纯林、多代连栽杉木人工林不同代次问土壤有机碳和全氮贮量的相对变化均出现不同程度的低估现象。固定深度采样时,与对照的纯林相比,杉阔混交林对土壤的改良作用被低估,土壤有机碳和全氮贮量的相对变化平均低估6％和5％;杉木连栽引起的地力退化也被低估,土壤有机碳和全氮贮量从1代到2代分别低估5％和7％,从2代到3代分别低估7％和8％。经t-检验表明,杉阔混交林与对照的杉木纯林、多代连栽杉木人工林不同代次间土壤有机碳和全氮贮量的相对变化在土壤容重影响校正前后有明显差异（P=0．05）。     

关帝山林区退化灌木林转变为华北落叶松林对生态系统碳储量的影响

针对我国大量灌木林出现退化而宜林地又日益减少的现状,在适宜种植乔木的地区,将退化灌木林转变为乔木林被认为是一种可行的植被恢复方式。以关帝山林区退化灌木次生林转变而成的不同林龄（10、18、23、27年和35年）华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr.）林为研究对象,并以相邻的退化灌木次生林为对照,探究这种转变对生态系统碳储量及其组分的影响,将为我国开展造林/再造林、林业碳汇项目等工作提供科学依据和数据支撑。与灌木林相比,造林初期的生态系统碳储量及其组分均出现不同程度的下降。10年生华北落叶松林的生态系统碳储量相对于灌木林显著下降了32.9%（P < 0.05）,但并非所有组分的下降都显著（P < 0.05）。植被碳储量下降34.7%,其植被地上和地下碳储量分别下降5.4%和70.9%,但只有植被地下碳储量是显著减少的（P < 0.05）;凋落物碳储量下降42.8%,但并不显著（P=0.71）;土壤有机碳储量（0-50 cm）显著下降32.6%（P < 0.05）,其不同土层（0-10、10-30 cm和30-50 cm）的碳储量也都出现显著减少（P < 0.05）。林龄从10年到35年,华北落叶松林生态系统碳储量增加了1.6倍,植被及其组成（地上和地下）、凋落物、土壤有机碳及其不同土层（0-10、10-30 cm和30-50 cm）等的碳储量也随之不断增加,从而使得生态系统碳储量及其组分逐渐达到并全面超过灌木林。但是,不同组分要达到灌木林的碳储量水平,需要的时间存在较大差异：土壤有机碳库 > 植被地下碳库 > 植被地上碳库,其中深层土壤有机碳 > 表层土壤有机碳（0-10 cm）。