“三生”空间视角下西北地区生态环境质量分异机制的地理探测

基于土地“三生”功能视角,采用生态环境质量指数测度2000—2020年西北地区土地利用转型的生态环境效应,并且综合运用热点分析工具、地理探测器等方法探讨生态环境质量的演变特征与分异机制。结果表明：（1）西北地区“三生”空间地域分异显著;“三生”空间结构演化呈生产、生活空间增加,生态空间缩减的变化趋势。（2）生态环境质量指数从2000年的0.22720升至2010年的0.22724后降至2020年的0.22699,生态环境质量整体保持相对稳定。（3）生态环境质量空间上呈“东南较高、西北次之,中部较低”的格局特征,生态环境质量格局演化的冷、热点区主要聚集于东南和西北部,与区域内人口、产业的空间分布具有趋同性。（4）生态用地结构、归一化植被指数和人类活动是生态环境质量空间分异的主导因素,自然因子内部以及自然因子与社会经济因子的交互协同作用共同影响了区域生态环境质量的空间分异效果。     

1992-2015年中国沙漠面积变化的遥感监测与气候影响分析

目前，关于中国全域年际分辨率长时间序列沙漠面积变化及影响机制的研究较少。利用1995-2015年全国土地利用数据对1992-2015年地表覆被数据中的裸地进行校正，并采用2000年和2002年腾格里沙漠遥感影像解译结果对校正后的沙漠面积的精度进行验证，同时分析不同大气环流区沙漠面积变化的气候变化影响机制。结果表明：1992-2015年中国沙漠面积减少了86 704 km²，东部季风区沙漠面积减少最明显，其次是青藏高寒区，西北干旱区减少最小，减少面积分别是46 109、23 470、17 125 km²。其中，东部季风区沙漠面积减少占比最为明显，达到18.13%。土壤湿度是影响西北干旱区和青藏高寒区沙漠面积年际变化的关键因素，降水、相对湿度和土壤湿度对东部季风区沙漠面积变化有直接影响，林业生态建设工程、退耕还林还草等措施也有一定关系。近20年来中国北方风力减小和人类保护可能是东部季风区沙漠面积减少的主要因素。     

干旱绿洲农业区土地利用转型生态环境效应及分异机制——基于三生空间主导功能判别视角

干旱绿洲农业区生态环境脆弱,开展土地利用转型生态环境效应研究能为该区国土空间优化和农业农村可持续发展提供参考依据。论文以张掖市甘州区为例,采用转移矩阵、生态环境质量指数、移动窗口法、生态贡献率及地理探测器模型,对干旱绿洲农业区土地利用转型生态环境效应及分异机制进行研究。结果表明：① 1990—2020年生产和生活空间持续扩张、生态空间总体减少,结构从“单一农业空间增加”向“转换类型多元化”转变,功能由“生态转生产为主”向“生产与生活、生态与生产多功能相互转换”演变。② 1990—2020年土地利用转型生态环境效应总体为正,耕地面积占比较大的村镇质量指数相对较高;其他生态空间向林草水生态、农业生产空间转型的生态正效应最大,林草水生态空间向其他生态、农业生产空间转型的生态负效应最大,2010—2020年农业生产空间过度扩张挤压林草水生态空间引起的生态环境负效应正在显现。③ 人口密度、地均GDP和植被覆盖度是生态环境质量分异的关键因子,降水量、土地开发强度、耕地面积占比和地均水资源量是核心因子;因子交互作用使农业生产空间增加和林草水生态空间压缩权衡博弈产生自适应稳态机制,从而形成了总体偏低的生态环境质量格局;村镇在面对干扰冲击时的自组织、适应性和转型能力不同,导致经济发展和土地利用方式不同,进而塑造了村镇分异的生态环境质量格局。     

基于因子分析的中国西部土地利用程度分区

利用多元统计方法中的因子分析法,对我国西部地区县市级行政区的土地利用程度进行了综合评价。基于评价单元的含有结构性映射的综合得分值,以中国生态地理区域系统为宏观控制性框架,利用GIS技术对评价单元进行了归并,从而尝试了自上而下和自下而上区划方法的结合。研究结果将西部12个省、自治区和直辖市的所有县市级行政区归并成东部季风区、西北干旱区和青藏高寒区3个大区及30个小区。     

黄河源区土地利用/覆被变化及其生态环境效应

应用1989年TM影像和2005年ETM+影像提取黄河源区两期土地利用/覆被数据,并利用GIS的空间叠加分析对两期土地利用图进行土地利用动态信息的提取。在建立黄河源区土地利用数据库的基础上,采用生态环境质量指数模型建立各土地利用类型与生态环境质量之间的数量关系,定量的分析土地利用变化对生态环境质量的影响。结果表明:①黄河源区1989-2005年间,土地利用变化缓慢而匀速,存在着生态环境的恶化和改善两种相反的趋势。在大尺度范围内,生态环境质量相对稳定,有轻微的恶化,但是在研究区局部范围内,生态环境质量变化显著;②植被是影响黄河源区生态环境质量的主要因素,其中草地对环境质量的影响处于主导地位;③利用生态环境质量指数模型不仅可以从整体上了解研究区生态环境质量,也可以发现影响区域环境质量的主要驱动力。     

长江经济带景观格局动态演变及其景观生态环境效应

利用2000年、2010年、2020年3期土地利用遥感监测数据,通过景观格局指数、区域生态环境质量指数定量探究长江经济带土地景观格局的时空变化特征及其生态环境响应。研究表明：① 长江经济带上、中、下游区域的林地、草地等生态用地与人造地表的分布存在空间错位,生态用地主要转为耕地和人造地表;② 景观层级上,斑块的聚合度降低、破碎化程度加剧、多样性程度有所增加,类型层级上,耕地的破碎化程度增加,人造地表在空间上的连接度加强,趋于规模发展;③ 2000—2020年,经济带生态环境质量改善和恶化并存的特征弱化了整体生态质量的时间变异性,生态环境质量指数的低值区与长江经济带三大城市群的分布存在空间布局相似性;④区域土地资源供给与发展水平的空间错位、土地利用主导功能转型下的生态变化、人口虹吸效应、产业结构等影响长江经济带生态环境的空间分布。     

新丰江流域生态环境质量遥感评价

利用新丰江流域1988、1998和2011年3个时期的遥感、土地利用、气象和DEM等数据,建立了新丰江流域生态环境质量评价体系。在数据标准化处理的基础上,利用ArcGIS的空间主成分分析方法,综合评价了新丰江流域生态环境质量的时空分布格局和动态变化情况。结果表明：新丰江流域生态环境质量总体保持较好,主要受到水热气象因子、地形地貌因子和土地覆盖因子的影响;1988―2011年生态环境质量等级“优”占据了80%以上的面积,质量等级“差”占据的面积均低于5%;新丰江流域生态环境质量具有明显的区域特征,质量较差的区域是以建设用地和耕地为主的平原地带,主要分布在新丰江流域的西部和东部地区,表明其主要受人为因素的干扰,生态环境质量随着时间推移有轻微下降的趋势。研究表明利用遥感与地理信息系统技术对区域环境质量进行评价具有很好的应用前景,可以迅速准确地判定区域生态环境质量变化趋势。     

我国干旱(半干旱)地区的自然环境及其开发利用和改造途径

干旱(半干旱)地区在我国广泛分布,如以干燥度1.5等值线为界限,约占全国土地总面积的53%(图1)。*最近,为了编写“中国自然地理总论”一书,作者提出我国综合自然区划的一个新方案**,将全国划分为三大自然区(东部季风区、西北干旱区、青藏高寒区)以     

土地利用变化及其区域生态环境响应:以中国江苏省为例（英文）

以中国江苏省为例,利用1985、2008年的两期遥感影像解译获取的土地利用变化数据,按照"三生"土地利用主导功能分类,通过空间热/冷点布局的分析、区域生态环境质量指数、土地利用变化类型生态贡献率和完全分解法,定量研究近30年来江苏省土地利用变化特征及其苏南、苏中、苏北三大区域生态环境响应规律。研究表明:1)1985–2008年间江苏省土地利用变化主要表现为生产用地面积的减少,生态用地、生活用地面积的增加,苏南土地利用变化最为剧烈。2)1985年–2008苏南、苏中地区农业生产功能不断弱化,苏北的工矿生产功能比较优势明显,苏南城镇生活服务功能不断增加,苏北农村生活服务功能在弱化。3)1985–2008年间江苏省及其三大区域生态环境质量均稍有下降。苏南地区对全省生态环境变化的贡献率来的最大,苏中贡献率最小。苏南、苏中地区生态环境质量恶化主要是因为土地利用变化的驱动因子是城乡建设用地规模增加。苏北地区生态环境质量恶化主要是因为土地开发整理。三大区域农业生产用地(耕地)转换为水域生态用地(水库坑塘)是区域生态环境改善的主要因素。     

黄河三角洲“三生”用地转型的生态环境效应及其空间分异机制

“三生”用地转型的生态环境效应及其空间分异特征是指导区域国土空间开发与生态环境保护的重要依据。基于1998年、2008年和2018年3期土地利用遥感解译数据,构建黄河三角洲“三生”用地分类体系,通过土地利用转型图谱、生态环境质量指数、重心转移和地理探测器等方法定量分析研究区“三生”用地转型特征、生态环境效应及其空间分异性的主要影响因子。结果表明：① 1998—2018年黄河三角洲“三生”用地转型表现为生产用地占比大幅增加（+13.50%）,生态用地占比大幅减少（?17.19%）,生活用地占比小幅增长（+3.69%）。1998—2008年,“三生”用地转型以生态用地向生产用地转型为主。2008—2018年,无绝对优势转型类型,转型过程复杂化。② 1998—2018年,黄河三角洲生态环境质量整体向好,指数由0.390升至0.395,较高质量区与高质量区占主体地位。研究区中部及黄河入海口区域生态环境质量不断提升,东南及东北沿海地区生态环境质量有所降低。③ 植被覆盖度、微地貌类型、土壤类型是研究区生态环境质量空间分异的主导因子。区位因子与社会经济因子对生态环境质量空间分异的贡献率随生态环境质量的提升而降低,生态保护因子对生态环境质量空间分异的贡献率呈上升趋势。     

东亚土地覆盖动态与季风气候年际变化的关系

以东亚地区1982－1989年时间序列降水资料及AVHRR 8km NDVI数据为基本数据源，应用地理信息系统技术，分别研究了东亚地区夏季（5－9月）降水及土地覆盖的年际变化，并揭示了研究时间段内各自的变化规律。进一步用奇异值分解（SVD）模型方法分析了以降水变化为表征的东亚地区气候年际变化与土地覆盖年际变化之间的关系。     

中国土地覆盖动态变化幅度的区域分异规律

利用1983~1992年逐月的8 km空间分辨率NOAA/AVHRR归一化植被指数(NDVI)数字影象,建立中国土地覆盖动态变化幅度指数(D),研究了中国土地覆盖动态变化的区域分异规律。结果表明:西北内陆及青藏高原变化幅度较小,广大的东南部地区(东南、西南季风区)变化幅度较大。从东南到西北变化幅度呈递减趋势,且有明显地带状分布规律。对中国土地覆盖动态变化进行分区,分出9个一级区域,15个二级区域,表明中国土地覆盖动态变化的区域差异。     

中国农村空心化综合测度与分区

随着城镇化进程加快,广大农村地区出现了以土地资源粗放利用、人口过疏化、经济发展动力不足为主要特征的农村空心化现象。论文基于农村土地利用、社会经济发展数据,采用子系统综合评价与层次逐级判断组合研究方法,综合评价了中国县域尺度的农村空心化程度,并进行了地域分区。研究表明:中国农村空心化地域分异特征明显,高值区集中于北方边境和东部沿海发达县域,两湖平原、中部传统农区空心化也较为突出;低值区集中在南疆地区、青藏高原、西南山区等落后山区。按照土地、人口、经济子系统的交互特征,可将全国划分为新疆经济平稳发展型空心化中低值区等10个农村空心化大区,以及北疆农村空心化出现区等47个亚区。研究结果可为有序、分区、分类推进中国农村空心化整治提供科学支撑。     

西北地区东部夏季水汽输送特征及其与降水的关系

采用ERA Interim 再分析资料和160 站逐月站点降水资料,运用经验正交函数（EOF）分析、合成分析等方法揭示了西北东部3 个分区的水汽输送的区域气候特征、与降水EOF气候模态相对应的整层水汽输送特征以及降水偏多（少）年的水汽输送异常特征。结果表明：西北地区东部夏季经向水汽输送的大值区处于900 hPa~800 hPa 高度上;纬向水汽输送大值位于700 hPa~500 hPa 高度上。对西北东部降水做EOF 分析,第一模态为全区一致型,与降水相对应的西风影响区主要盛行西风水汽输送,季风边缘区的南部盛行西南风水汽输送;第二模态为东南-西北型,东风、东北风水汽输送流入西北东部地区;第三模态为东北－西南型,西风和西北风水汽输送将水汽带到西风影响区内。     

近50年青藏高原东部降雪的时空演变

选用1967-2012年青藏高原东部60个站点的观测资料,分析了该地区降雪的时空演变特征,并结合降水和气温的变化,探讨了降雪与积雪的关系,结果表明：青藏高原东部年降雪量在1.3~152.5 mm范围内变化,空间分布差异显著;秋季降雪表现出中间多、周边少的特征,冬季降雪表现出由东南向西北递减的特征,春季降雪最多且空间分布与年降雪基本一致;降雪可划分为青南高原区、藏北高原区、柴达木盆地区、青藏高原东南缘区、川西高原西北部区、青藏高原南缘区、青海东北部区及藏南谷地区;就青藏高原整体而言,除秋季外,整年、冬季和春季降雪均表现出“少—多—少”的年代际变化特征,其中冬季降雪在1986年发生了由少到多的突变,整年、冬季和春季降雪均在1997年发生了由多到少的突变;不同区域降雪的时间变化规律各具特点;降雪与积雪的关系十分密切,春季降雪受气温的影响最为显著,秋季次之,冬季最弱;20世纪末,春季降雪受气温升高的影响表现出与降水变化相反的由多到少的气候突变特征。     

中国盐湖卤水主要成矿元素分布特征及其资源禀赋综合评价

我国350多个盐湖湖表卤水水化学成分综合研究表明,成矿元素K、Li、B主要分布在青藏高原地区,但新疆一些富K、B盐湖也具有较好的开发潜力。我国盐湖卤水中的Br、I、Rb、Cs呈现明显的区域分异,富Br和I盐湖主要分布在内蒙古的中东部,而Rb和Cs则主要分布在青藏高原地区。我国盐湖区按主要成矿元素禀赋情况可以分为3种类型,K+B+Li资源综合利用型;K+B(Li)资源综合利用型以及单一的K(B或Li)资源利用型。青藏高原地区的盐湖卤水矿床以前两者为主,新疆和内蒙的盐湖则以后两者为主。     

东亚土地覆盖环境背景数字地面模型研究

应用地理信息系统、遥感技术及数字地面模型方法,选取影响东亚土地覆盖环境背景的主要因素高程带、坡度、坡向、气温、降水量、最大可能蒸散量、湿润度及植被指数等指标,在统一的投影、统一的空间分辨率、统一的空间范围等前提下,对它们进行单要素的专题数字地面模型研究,并用主成份分析方法将各单项数字地面模型进行集成,生成包含各单项要素特征的综合性的数字地面模型,最后对综合性数字地面模型所反映的东亚土地覆盖环境背景特征作了分析     

中国内陆区湖泊沉积所反映的全新世干湿变化

湖泊沉积记录的环境演变是全球变化的重要研究领域之一,通过对中国内陆区中30 个湖泊研究成果的总结和梳理,探讨了全新世以来该地区干湿变化的规律和区域分异。通过降水量结合传统分区方法将中国内陆区分为西北干旱区、东亚季风边缘区和青藏高原区。对每个湖泊样点以500 年为时间间隔,以孢粉为主要干湿指标,综合氧同位素、有机质及碳酸盐等,将湖泊干湿状况划分3 个干湿等级（干旱,半湿润,湿润）,建立区域干湿指数。结果表明,中国内陆不同区域全新世可能经历了不同的干湿变化过程：①西北干旱区基本上是早中全新世干旱,中晚全新世相对湿润,但区域差异明显;②东亚季风边缘区早全新世早期干旱,早全新世晚期和中全新世相对湿润,晚全新世干旱;③青藏高原区的湿润时期主要发生在早中全新世,但是不同地区有所不同。对比分析显示：西北干旱区的干湿变化可能受西风环流控制,但在时间和强度上区域内部差异较明显;东亚季风边缘区可能主要受东亚季风控制;青藏高原地区早中全新世的湿润可能与印度季风的增强相关。     

基于MODIS的2006-2016年西藏生态质量综合评价及其时空变化

针对缺少基于遥感数据产品的西藏地区植被生态参数筛选及综合评价的研究现状,以2006年和2016年西藏地区MODIS卫星遥感产品反演得到的植被覆盖度、叶面积指数、植被总初级生产力、区域热度与改进的湿度5项指标为基础,提出了基于主成分分析法的西藏植被生态环境质量评价方法,并探索了其时空变化规律及机理。结果表明：① 西藏地区植被生态质量整体较为脆弱,且区域差异明显,呈现东南优、西北差的分布格局。② 2006-2016年间西藏地区植被生态质量总体呈现变好的趋势。在时间序列上,2006-2016年间改善、退化的区域占比分别为31.88%和4.13%;在空间分布上,变好的区域分布在西北、中部和东部,变差的区域集中在东南部。③ 水热状况改善特别是降水量的增加和人为保护政策使得研究区西部和中部地区生态质量有所提高。社会经济活动加强是研究区东南部生态质量变差的主要原因。     

基于GIS 的中国人居环境指数模型的建立与应用

以1km×1km 栅格为基本单元, 选取地形、气候、水文、植被等自然因子, 构建了基 于人居环境指数的中国人居环境自然适宜性评价模型, 运用GIS 技术, 定量评价了中国不同 地区的人居环境自然适宜性, 揭示了中国人居环境的自然格局与地域特征。研究表明： 中国 人居环境指数整体呈现由东南沿海向西北内陆递减的趋势; 人居环境指数与人口密度显著相 关, 二者的对数曲线拟合度R² 值高达0.87, 人居环境指数可以综合反映区域人居环境的自然 适宜程度。中国人居环境自然适宜性评价结果显示, 中国人居环境适宜地区430.47×10⁴ km² , 接近国土面积的45%, 相应人口占全国的96.56%, 其中3/4 以上的人口集聚在约占1/4 人居 环境高度适宜和比较适宜地区; 中国人居环境临界适宜地区225.11×10⁴ km² , 占国土面积的 23.45%, 相应人口4112 万, 占全国的3.24%, 人口密度每平方公里18 人, 是中国人居环境 适宜与否的过渡地区; 中国人居环境不适宜地区304.42×10⁴ km², 人口249 万, 不到全国的 0.2%, 人口密度每平方公里不足1 人, 大片地区沦为“无人区”。