陇中黄土丘陵区乡村聚落空间分布特征及其基本类型分析——以甘肃省秦安县为例

以甘肃省秦安县为例,基于GIS与统计分析方法,分析了县域乡村聚落空间分布的基本特征与乡村聚落的基本类型。研究结果表明:①秦安县乡村聚落密度较高且聚落空间分布极为分散;②乡村聚落的空间分布与海拔、坡度、河流等自然地理条件密切相关,聚落斑块随高程和坡度变化呈明显的正态分布,空间分布差异显著;③秦安县复杂多样的乡村聚落类型,与聚落的空间分布特征密切相关且存在明显的对应关系,大中型、集聚型、商品经济型和半商品经济型乡村聚落主要分布在河谷川道地区,而小型、分散型、传统农业型和劳务输出型乡村聚落主要分布在黄土丘陵山区。     

欠发达地区聚落景观空间分布特征及其影响因子分析——以安徽省宿州地区为例

以欠发达地区——皖北宿州地区的聚落为研究对象,采用景观格局分析软件FRAGSTATS计算了5个景观格局指标。用ArcGIS软件计算了形状指数、景观类型空间邻接比例、最邻近指数、最近距离以及聚落的耕作半径,分析了该区聚落景观的空间格局特征及影响因子。结果表明:耕地是宿州地区的景观基质,聚落是宿州地区分布最广、斑块数目最多的景观类型;耕地是影响农村聚落分布格局的重要因子;农村聚落分布受中心城镇影响明显;用缓冲区的方法求取耕作半径在耕地分布均匀地区较为实用。     

山区县域聚落演化的空间分异特征及其影响因素——以豫西山地嵩县为例

综合运用GIS空间分析、地形起伏度和地形位指数等方法,分析了1975-2015年嵩县聚落演化的空间分异特征,进而运用因子分析、地理探测器和多元回归分析方法研究了影响因素及其变化。得出：① 40年间嵩县聚落数量减少了将近四分之一,而聚落总规模增加1.28倍,其数量减少量以1975-1995年阶段居多,规模扩张程度以1995-2015年阶段更为显著。② 受山区地形限制聚落在空间上多沿道路和河流呈条带状分布,沿县城和乡镇中心呈团状分布,且随时间变化具有很强的路径依赖性;聚落空间分布呈现明显的低地、小地形起伏、平缓坡度和小地形位指向性,且随时间趋于向丘陵、平起伏和微起伏、坡度<6°、地形位指数<0.4地区布局;此外,聚落区位的南坡指向性和聚落规模空间分布的南坡、东南坡和西南坡指向性趋于加强。③ 聚落区位主要受地形、生产条件以及道路、乡镇中心、县城中心和工矿企业的辐射影响,但随时间变化,地形影响在减弱,而道路和乡镇中心的辐射影响在增强。④ 聚落规模空间分布受自然、社会和经济等方面因子的解释作用均较为显著并随时间有所变化,其中,地形的影响相对较大,社会经济因子中乡镇和县城中心的影响次之;但随城镇化进程的不断加快,县城中心的影响逐渐增强,而乡镇中心和地形的影响逐渐减弱。基于以上研究为山区聚落未来选址及规划布局提出几点建议。     

江苏省县域非农化与乡村发展的耦合分析

从"要素—结构—功能"的视角构建多要素非农化指数和乡村多功能发展指数,分析2000—2015年江苏省县域非农化与乡村发展的时空格局及耦合关系。结果表明:江苏省县域非农化和乡村发展指数均呈现显著的空间集聚特征,非农化指数高值区为环太湖地区,乡村发展指数高值区为苏南沿江地区,而低值区均为苏北北部地区。2000—2015年全省县域非农化指数和乡村发展指数均普遍提高,但其年均变化率呈明显的南北区域差异,其中,苏北非农化进程最快,而乡村发展水平提高最快的为苏中地区。通过耦合分析发现,县域非农化与乡村发展之间的耦合关系不断增强,但存在比较明显的拐点。当非农化指数小于0.79时,两者之间呈现比较明显的正向耦合关系;当非农化指数大于0.79时,两者之间呈现负向耦合关系,且两者之间的相关性减弱。     

陕西省榆林市能源效率与经济发展水平时空耦合分析

基于DEA模型、熵权TOPSIS法、耦合度模型及耦合协调指数,研究2005—2015年陕西省榆林市能源效率、经济发展水平及二者的耦合协调关系。结果表明:(1)2005—2015年,榆林市能源总体效率呈上升趋势。神木县、靖边县、定边县一直处于DEA有效,但DEA有效的县域数量少于规模报酬递增县域的数量。(2)榆林市经济发展综合指数均值呈现先回落后回升态势,且变化幅度较大;南六县的经济发展水平明显低于北六县的经济发展水平。(3)榆林市绝大部分县域能源效率与经济发展水平的综合耦合关系属于低协调分离阶段,但正在向高协调耦合阶段转移。(4)北六县的能源效率与经济发展水平的综合协调度明显高于南六县,呈现由南向北逐步递增的规律。     

云南省经济转型能力与发展质量耦合协调时空演变研究

以云南省16个州市为研究对象,基于2011年、2015年和2019年各州市的经济转型能力和经济发展质量指标,运用熵权法、耦合度协调模型、空间自相关与标准差椭圆模型分析各州市经济转型能力和经济发展质量之间的耦合关系及时空演变。结果显示：(1)2011-2019年全省的经济转型能力指数和经济发展质量指数总体呈“U”型模式增长,其中各州市经济转型能力指数呈现出空间波动变化。(2)2015-2019年经济发展质量指数增长明显,各州市指数均达到3.0以上,形成滇中城市群发展增长极。(3)耦合协调度空间分布Moran’s I指数由0.24升至0.37,空间差异连年增大,2019年出现低值聚集区,空间分布异质性增强,但各州市耦合协调度均摆脱濒临失调等级。     

环洱海地区耕地与农业劳动力空间分布特征及其耦合关系

运用区域重心、地理集中度及不一致指数等模型,对环洱海地区1988年~2012年耕地与农业劳动力的空间分布与耦合关系进行分析。得出以下结论:随时间演进,耕地重心呈向西北为主、东南为辅的变动态势,而农业劳动力重心的阶段性变动明显,整体向西南偏移;25年间,耕地与农业劳动力重心的空间重叠性与变动一致性均大幅提高,两重心耦合态势日趋明显。海西地区耕地与农业劳动力地理集中度均远高于海东,洱海西岸、S221及G214沿线分别为耕地与农业劳动力的主次要集聚轴;自1988年以来,耕地向海西中北部集聚,而农业劳动力呈现出由分散转为集中的布局态势,整体上两者呈高度正向相关性;随时间演进,村域耕地与农业劳动力空间分布的协调度明显下降,依据不一致指数,可分为耕地优势集聚型、农业劳动力分布滞后型、耕地—农业劳动力空间协调型、耕地分布滞后型及农业劳动力优势集聚型五类村庄。     

农业产业化典型区聚落空间演变及驱动机理——基于河南省鄢陵县的案例研究

聚焦农业产业化典型区聚落空间演变,以花木产业发展较突出的河南省鄢陵县为案例,利用大比例尺空间数据和实地调研数据,运用空间统计General G指数、核密度估计法、齐夫指数、多元回归模型,对鄢陵县聚落空间演变及驱动机理进行分析。结果表明:(1)1975—2017年鄢陵县聚落空间分布表现为“整体随机、局部集聚”的特征,在规模上表现为“低值集聚、高值分散”的分布特点,在数量上呈现出显著的南北空间分布差异;(2)在空间体系关系演变上,鄢陵县聚落体系的齐夫指数随花木产业发展和城镇化水平的提高逐渐趋近于齐夫定律(q=1);(3)自然禀赋、花木种植历史基础、花木产业发展、城镇化建设、村民人居环境改造意愿等是鄢陵县聚落空间演变的主要驱动因素。     

苏南地区乡村聚落空间格局及其驱动机制

基于苏南地区土地变更调查数据,通过空间分析方法,对苏南地区乡村聚落空间格局特征进行深入分析,并从市域和县域两个层面探讨了乡村聚落空间格局形成的驱动力,初步构建了驱动力机制。结果表明:苏南地区乡村聚落分布整体较为集聚,苏锡常地区村庄密度较高,宁镇地区呈稀疏化分布,村庄整体分布与地貌类型具有较高的相关性。规模面积整体呈现出明显的区域差异,各县域单元乡村聚落用地总体较低。在此基础上提炼总结了乡村聚落空间格局形成的影响因子,包括政府调控、城镇化、工业化和交通发展等,并基于社会发展角度构建了驱动力机制。     

河南省耕地压力与经济发展耦合特征的时空分析

基于Arc GIS 10. 3软件,运用耕地压力指数和重心模型,分析1985—2018年河南省耕地压力指数的动态变化及空间分布趋势,探究耕地压力与经济发展的时空耦合关系。结果表明:1985—2018年河南省耕地压力指数呈逐渐下降趋势,由0. 957下降到0. 624;河南省耕地压力与经济发展联系密切,耕地压力指数与GDP、人均GDP的平均地理联系率在0. 79以上,且三者的重心移动轨迹大体保持一致;河南省耕地压力与经济发展空间关联性存在区域性差异,且耦合类型滞后期和磨合期居多。     

广西森林转型与森林扰动遥感监测研究

近20年来由于封山育林政策的实施和人工乔木林的大面积种植,广西森林面积大幅增加,正在经历深刻的森林转型,森林转型过程中农林交错带和森林内部的结构重组都给生态系统带来了不容忽视的扰动。本文基于2000—2016年MODIS-EVI影像数据、1∶100万地貌图和4期土地利用数据,采用变化矢量法和Sen+Mann-Kendall对广西进行森林转型背景下的森林转型路径和森林内部扰动特征分析。研究表明:自2000年以来广西森林的EVI变化强度以无变化和低变化类型为主,总体EVI上升趋势略大于下降趋势,EVI显著下降主要分布于十万大山、大瑶山、海洋山和越城岭等山地区域和桂西北的百色水利枢纽和龙滩水利枢纽周围,显著上升部分主要集中于桂中南的左江-邕江-郁江流域平原丘陵区、桂西南喀斯特区和桂东北山地区地势低平的河谷地带。广西森林面积增加的土地来源于耕地和草地,森林转型路径表现为"经济增长型"和"森林短缺型"两种路径并存,或者存在更为复杂的复合型路径。广西森林内部扰动的减少型和扰动型分布于桂西北喀斯特和桂东北山地起伏度较大的陡坡区域,增加型分布于桂中南的平原丘陵地区。由于山地陡坡区域和喀斯特地区的生态敏感性,应更多关注扰动型和减少型在桂西北和桂东北地区的集中分布问题。     

2000—2017年湖南省土地耕作适宜性、气候生产潜力与LUCC过程动态特征

定量分析土地耕作适宜性、气候生产潜力与土地利用/土地覆盖变化(LUCC)的动态特征是科学规划土地利用、有效保护耕地资源的基础。本文基于湖南省气候、土地覆被、地形等数据,采用气候生产潜力估算和趋势分析方法,以300 m×300 m栅格为计算单元,获得湖南省2000—2017年耕地气候生产潜力的变化趋势,并分析湖南省土地耕作适宜性、气候生产潜力与LUCC过程的关系。结果显示:湖南省最适宜耕作的土地主要分布在北部平原、中部和南部盆地、丘陵区,气候生产潜力为19 530~40 375 kg/ha,整体呈现东南部高西北部低。北纬28°以南的中部、中东部丘陵盆地区,是土地耕作适宜性和气候生产潜力组合最好的区域。86.5%的新增人造地表为最适宜耕作的耕地,说明新增人造地表主要以牺牲优良的耕地为代价。气候变化、气候生产潜力变化与LUCC过程密切相关,LUCC过程中流向耕地多为气候生产潜力增加区,而耕地转为林地等土地类型则属于气候生产潜力下降区,指示气候变化在驱动不同类型土地相互转变中的作用。上述结果可望为湖南省土地规划整治及山地资源开发等提供决策参考。     

基于孔隙率的延安黄土抗剪强度模型

孔隙率对黄土抗剪强度具有非常重要的影响,然而,孔隙率对黄土抗剪强度影响效果的认识并不充分。本文以陕西省延安黄土为研究对象,开展不同孔隙率的黄土直剪试验研究,探讨了孔隙率对粘聚力与内摩擦角的定量变化关系;并以此为基础,构建了基于孔隙率的延安黄土抗剪强度模型,并对其进行了验证。研究结果表明:(1)延安黄土粘聚力与孔隙率间呈幂函数变化关系;(2)延安不同孔隙率黄土内摩擦角取值呈现出两个区间,当孔隙率n≥0.4时,其内摩擦角在25±2.5°的范围内变动,而当孔隙率n<0.4时,其内摩擦角在29.5±2°的范围内变动;(3)通过分析得到了基于孔隙率的延安黄土抗剪强度模型,且该模型得到的黄土抗剪强度理论值与实测值间的误差较小,相对误差均在7%以内,具有较高的精确度。研究成果不仅能为延安黄土抗剪强度研究等提供技术支持,而且还能为该地区的工程建设等方面提供理论参考。     

红层盆地岩性差异对丹霞地貌发育的控制

陆相红层盆地的岩性在横向上和纵向上都有比较明显的变化,导致发育的丹霞地貌形态迥异。本文以赣东北信江盆地、粤北丹霞盆地、陕北地区为例,采用对比分析、数值模拟等研究手段,总结了红层盆地中常见的岩石及地貌类型,提出岩性在丹霞地貌坡面演化过程中的关键作用。在信江盆地中,龙虎山、龟峰等挺拔高耸的山峰主要发育在盆地南缘的河口组厚层砾岩中,而盆地中部贵溪、弋阳地区的近圆形山丘则产在塘边组大型交错层理风成砂岩中;与其类似,丹霞山的赤壁陡崖主要发育在丹霞组厚层砾岩夹风成砂岩中;相反,陕北地区波浪状地貌主要发育在洛河组风成砂岩中。利用河道-山坡综合地形演化(CHILD)地貌模拟软件,假设在同样的构造抬升和河流侵蚀作用下,分别模拟了细砂岩、细砾岩、中砾岩构成的山体坡面的演化过程。模拟结果显示,细砂岩山体易形成较为平缓的坡面,中砾岩易形成陡峻崖壁和巷谷,而介于二者之间的细砾岩则形成较为明显的沟壑系统。CHILD模拟结果与实地观测一致。因此,红层岩性差异在丹霞地貌演化过程中扮演了重要的角色,也是未来地貌定量模拟研究中需要考虑的关键因素。     

含水率对泥石流浆体力学特性影响实验研究

探讨含水率对泥石流浆体力学特性影响是泥石流运移过程研究的基础性内容。以成都龙泉区黏土为实验材料,配制11种不同含水率的泥浆,利用安东帕MCR301流变仪,对不同含水率泥浆开展两循环旋转剪切实验(每循环剪切过程分为增速剪切(0-30 s^-1)和减速剪切(30-0 s^-1)两阶段),分析含水率对泥浆剪切过程、剪应力变化过程、剪切应力峰值及灵敏度的影响。实验结果表明:①初剪应力峰值和复剪应力峰值与含水率呈幂律关系。②由于剪切过程的差异性导致含水率对泥浆的剪应力与剪切速率的影响也具有差异性:当含水率低于100%时,第一、第二循环各阶段剪切过程中剪切应力变化过程完全不重合,且初剪应力峰值和复剪应力峰值随含水率增大迅速降低,灵敏度随含水率的增加迅速减小到1;当含水率高于100%时,第一、第二循环各阶段剪应力变化过程基本一致,含水率对应力峰值和泥浆灵敏度的影响可以忽略不计。③影响成都黏土泥浆剪切过程、剪切应力变化、剪应力峰值和灵敏度的含水率阈值是100%。本文对成都区黏土泥浆开展了动态剪切试验,探讨了含水率对泥浆特性的影响,可为其他区域黏土特性的研究提供参考,具有重要的研究意义!     

丘陵区典型小流域地下水化学特征与补给来源分析

川中紫色土丘陵区频发的季节性干旱严重制约区域农村经济和社会可持续发展。地下水是丘陵区农村居民饮用和灌溉的主要水源,但迄今该区域地下水补给循环过程的相关研究报道极少。本研究选取盐亭大兴小流域(480 hm 2)为典型小流域进行综合水文观测与取样,比较了小流域内浅层地下水(2口泉水、14口井水)在不同覆被条件下雨季和旱季的水化学特征(包括D、 18 O)及水岩作用过程,并通过氯离子平衡法和二元混合模型法对比分析区域降水补给地下水规律。结果表明:(1)研究区内浅层地下水水化学类型为HCO 3 ·SO 4-Ca,主要控制因素为岩石风化水解;(2)由地下水同位素峰值响应特征可知该区域浅层地下水对雨季降水补给响应时间约为50~ 85 d;雨季浅层地下水交换作用比旱季强烈;(3)氯离子平衡法受人为干扰较大,计算结果可能偏小,二元混合模型法未包含更多水源,计算结果可能偏大;(4)优化估算结果表明浅层地下水全年接受降水补给率在12%~38%间变化,雨季单次降水补给地下水比例在4.3%~58.0%间变化。本研究通过揭示丘陵区浅层地下水水化学性质变化规律,初步估算了浅层地下水补给来源及比例,可为区域地下水资源评估提供科学基础。     

Residents&rsquo|perspectives and responses to environmental degradation in the upper Dadu River, eastern Tibetan Plateau?

1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China; 2. College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400716, China; 3. Institute of Tibetan Plateau Research, CAS, Beijing 100085, China)     

不同苔藓斑块对亚高山针叶林土壤呼吸和有机碳累积的影响

苔藓植物作为森林生态系统最常见的地被植物之一,对生态过程起着重要调控作用。为探明不同苔藓植物对亚高山生态系统碳循环过程的影响,本文以封闭式动态气室法,对川西贡嘎山东坡峨眉冷杉生态系统赤茎藓(Pleuroziu schreberi)和星塔藓(Hylocomiastrum pyrenaicum)两种苔藓斑块土壤以及裸地斑块土壤CO_2排放速率进行了定位观测,同时探讨了不同苔藓斑块对土壤有机碳累积的影响及潜在途径。结果显示:(1)苔藓植物显著改变了亚高山针叶林土壤CO_2排放速率及其季节变化特征,但不同苔藓植物的影响程度具有差异:赤茎藓和星塔藓作用下土壤CO_2排放速率分别增加了28.5%和46.8%,星塔藓与赤茎藓相比其对土壤CO_2排放的促进作用更显著;(2)苔藓斑块对土壤有机碳(SOC)和溶解性有机碳(DOC)的影响具有物种特异性,两种苔藓中,赤茎藓能够显著促进SOC和DOC累积,但星塔藓的影响不显著。该结果反映了亚高山生态系统不同苔藓物种在促进生态系统碳循环方面的生态功能的差异,由此,在开展亚高山生态系统碳循环以及土壤有机碳储量研究时,应充分考虑苔藓物种对土壤碳过程/碳平衡的作用机制和生态功能差别。     

崩岗侵蚀沟的时空侵蚀特征及预测

崩岗是水力和重力复合的土壤侵蚀类型,严重危害我国南方地区的农业生产和生态环境。侵蚀沟对崩岗的侵蚀过程以及地貌变化起着关键作用。本研究以福建省安溪县龙门镇一处崩岗为研究区,以无人机获取的正射影像和高程数据为基础,通过采点重构坡面提取出侵蚀沟,然后对其进行时空动态分析,得到侵蚀沟的时空侵蚀特征;然后将其侵蚀特征与CA-Markov模型耦合,通过修正转移概率矩阵以及制定空间分配规则,构建崩岗侵蚀沟模拟模型。研究结果表明:降雨量与侵蚀沟的侵蚀强度呈正相关,强降雨利于侵蚀沟的下切侵蚀,弱降雨则有利于沟沿的重力崩塌;坡度对侵蚀沟的侧切和下切具有促进作用,沟道距离和坡面高度则对下切和堆积具有抑制作用;由面积差异率0.18和Kappa系数0.81验证了崩岗侵蚀沟模拟模型的精度;在对该崩岗侵蚀沟2018-12-02空间分布预测的基础上,得到其年侵蚀量和侵蚀模数,分别为653.9 m^3和340 606 t·km^-2·a^-1。研究结果为探索崩岗侵蚀过程提供了新思路,并为崩岗侵蚀的防治工作提供了参考。