基于Budyko假设和分形理论的水沙变化归因识别——以北洛河流域为例

全球气候变化及人类活动深刻影响了区域水文过程,进行水沙变化归因识别对流域生态保护和高质量发展尤为重要。基于Budyko假设和分形理论,采用弹性系数法,对北洛河流域上（丘陵沟壑区）、中（土石山林—高塬沟壑区）、下游（渭北旱塬农区）3种不同地貌和植被类型区1959—2019年的水、沙通量变化进行归因分析。结果表明,北洛河上、中、下游径流量均显著减少,由20世纪60年代的35 mm、32 mm、34 mm,减少到21世纪10年代的19 mm、24 mm、6 mm,60 a减少率分别为0.3 mm a^-1、0.2 mm a^-1、0.4 mm a^-1。上游输沙量极显著减少,中游降低趋势不显著,下游显著减少,由20世纪60年代的99×10⁶ t、8×10⁶ t、3×10⁶ t,减少到21世纪10年代的10×10⁶ t、3×10⁶ t、0.3×10⁶ t,60 a减少率分别为1.5×10⁶ t a^-1、0.04×10⁶ t a^-1、0.1×10⁶ t a^-1。20世纪70年代以来,上游径流变化逐渐受人类活动影响,且影响程度逐渐增强,21世纪10年代人类活动贡献率达66.3%;气候变化是中游径流变化的主控因子,21世纪10年代降雨和潜在蒸散发的贡献率分别为77.0%和20.2%;下游径流减少主要为人类活动影响,21世纪10年代其贡献率为64.3%。对比20世纪60年代流域输沙量变化始终受人类活动主导,21世纪10年代人类活动对上、中、下游输沙量减少的贡献率分别为80.7%、59.2%和92.7%。上游人类活动对输沙量减少的贡献中,退耕还林等沟坡措施和沟道工程措施分别为39.0%、42.7%,中、下游人类活动贡献的估算结果反映出高植被覆盖区和农区汲水灌溉对区域水、沙的影响特征。     

基于格点数据的1961-2012年祁连山面雨量特征分析

基于国家气象信息中心发布的全国0.5°×0.5°逐日降水量数据集和气象站点日降水量实测资料,利用主成分分析（PCA）和回归分析,研究了1961-2012年祁连山面雨量年际变化以及面雨量距平与干旱累计强度的关系。结果表明,该套格点数据能够很好地反映出祁连山及其周边区域降水的时空分布格局,山区降水量大于平原区降水量,山区东段降水量大于西段降水量。1961-2012年祁连山面雨量的多年平均值为724.9×10⁸ m³,其中,春、夏、秋、冬的面雨量分别为118.9×10⁸ m³、469.4×10⁸ m³、122.5×10⁸ m³、14.1×10⁸ m³,夏季面雨量最大,占全年的64.76%。除春季外,其他季节面雨量都呈现逐年增加趋势,夏季增幅最大,平均每年增加1.7×10⁸ m³。山区面雨量与祁连山及其周边区域的干湿程度表现出较好的相关性,干旱累计强度与面雨量表现出负相关性,山区面雨量较多时这一地区的干旱强度也较弱。     

基于空间统计理论的新疆各地州经济林营养物质积累空间关系特征分析及应用

积累营养物质是森林生态服务功能中的重要组成部分,它反映了林木生长情况和生产投入情况。基于2014年新疆七种主要经济林木积累营养物质调查数据,核算了2014年全疆经济林木氮、磷和钾的物质积累总量,折合当年化肥价值3.14×10⁸元。并利用全局空间自相关模型和地理加权模型（GWR）对该结果进行了分析。结果表明：（1）全疆不同经济林品种积累营养物质价值量的空间分布符合空间集聚理论,呈现某种经济林木在某个地区具有高度集中的种植现象;（2）GWR模型分析结果表明经济林在南疆林业中占有重要地位;（3）南疆各地州经济林发展存在明显差异,其中克孜勒苏柯尔克孜自治州、和田地区和喀什地区处在经济林发展期;阿克苏地区和巴音郭楞蒙古自治州则处在经济林衰产期。上述结果表明通过深入挖掘新疆生态服务功能价值信息,能够提取对新疆经济林产业发展规划具有重要参考价值的信息。研究所使用的思路和方法对其他类似研究具有重要的借鉴意义。     

生态重要性视角下东北林区县域生态安全格局研究——以呼伦贝尔市阿荣旗为例

县域生态安全格局构建对于保障我国生态安全、优化县域生态空间格局具有重要意义。基于内蒙古呼伦贝尔市阿荣旗生态系统服务功能重要性评价结果,利用景观形态空间格局分析 （MSPA）模型识别生态核心区作为生态源地,基于生态阻力因子与生态威胁因子构建阻力栅格,运用电路理论识别生态廊道、夹点以及改善区,构建阿荣旗综合生态安全格局。结果表明：（1） 阿荣旗生态极重要区面积4181.66 km²,占全旗面积的37.80%,生态重要区面积2174.50 km²,占全旗面积的19.80%,阿荣旗整体生态系统服务功能重要性较高。（2） 生态源地共有33块,占地面积1141.00 km²,主要分布于旗域北部区域,其中乔木林地是生态源地主要用地类型。（3） 构建生态廊道共73条,其中关键廊道62条,潜在廊道11条,总面积为1884.80 km²,生态廊道网络化结构完整,呈“北密南疏”分布状态。（4） 共识别夹点区面积71.25 km²,提取重要夹点38个,一级改善区面积176.65 km²,主要分布于旗域南部;二级改善区面积887.12 km²,主要分布于旗域南部与西北部。对各景观生态要素进行总体规划,宏观上形成“一屏两区,一网多点”的生态安全格局,为国土空间格局优化提供了现实路径和科学指引。     

山东埠西黄土剖面沉积特征及古气候环境意义

对山东济南章丘埠西黄土剖面进行了系统的野外调查,并对山东章丘埠西黄土剖面进行了粒度、磁化率以及光释光测年等指标研究分析,结果表明：① 根据粒度测量数据和粒度参数变化特征,并运用萨胡判别公式对其沉积环境进行判别,可知山东埠西剖面黄土沉积主要为风成沉积。通过粒级—标准偏差方法提取的环境敏感粒级分别为7.08~8.91 µm和39.81~50.12 µm;② 磁化率变化与不同粒级百分含量的变化之间具有明显的相关性,其中低频磁化率变化范围为32.38×10^-8~138.46×10^-8m³kg^-1,高频磁化率在 30.62×10^-8~123.31×10^-8m³kg^-1 之间变化,其变化特征一定程度上反映了埠西黄土剖面形成时的古气候环境信息;③ 结合光释光年代的测量数据与前人的研究成果,可将该黄土剖面划分为3个黄土层和3个古土壤层,该剖面记录了末次冰期以来该区域古气候环境的变化历史过程。     

黄河源区气候—植被—水文协同演变及成因辨析

全球变化下黄河源区水文过程的演变影响流域生态系统的水源涵养功能,流域植被改变也影响水循环。本文基于气候、植被信息和VIP分布式生态水文模型,开展黄河源区水碳循环要素变化的集成模拟,分析了气候—植被—水文要素的协同演变机制。结果表明,2000年以来黄河源区气候呈暖湿化趋势;植被绿度明显提高,2010—2019年比2000—2009年平均增加了4.5%;生长季延长了至少10 d;植被生产力（GPP）显著上升,倾向率为4.57 gC m^-2 a^-1;植被恢复措施对GPP变化的贡献约为23%,气候变化和大气CO₂升高的施肥效应的贡献为77%。源区植被蒸散量（ET）呈增加趋势,倾向率为2.54 mm a^-1,水分利用效率（WUE）亦提高,平均相对上升率为5.1% a^-1。GPP、ET和WUE年总量及其变化率在海拔4200 m以下随高度上升而减小,之后变化趋缓。源区植被绿度和径流系数与当年和前一年降水呈显著正相关,反映降水蓄存于植物根层土壤的遗留效应。蒸散增强在一定程度上有利于源区地表—大气之间的水分再循环,帮助缓解生态恢复引起的产水能力下降,促进降水—植被—径流之间的良性互馈关系的形成。揭示水文对气候变化和植被恢复的响应和互馈机制,可为生态恢复措施对源区水源涵养功能的影响及效应的定量评估提供科学依据。     

2017—2019年中天山北坡城市群大气污染及污染天气类型特征

利用2017—2019年中天山北坡城市群（乌鲁木齐市、昌吉市、石河子市、五家渠市）逐时大气污染物监测数据及气象数据,分析了大气污染物年内变化和污染天气类型特征。结果表明：（1） 中天山北坡4座城市6类大气污染物中PM_2.5超标日数最多（年均94~104 d）,年均浓度介于64~73 μg·m^-3,且五家渠市>乌鲁木齐市>石河子市>昌吉市。采暖期PM_2.5浓度在100~118 μg·m^-3之间,是非采暖期的4.00~5.00倍,靠近山前地带的城市PM_2.5浓度日变化大体呈现“双峰双谷型”。（2） 4座城市污染天气类型主要分为静稳型、沙尘型和特殊型,其中静稳型占86.2%~93.6%、沙尘型占5.8%~13.2%。静稳型污染天气多出现在冬季,沙尘型主要出现在春、秋季节。静稳型污染天气中Ⅴ-Ⅵ级污染级别占比45.8%~56.6%,沙尘型污染天气中Ⅴ-Ⅵ级污染级别占比14.9%~29.4%。（3） 静稳型和沙尘型污染天气下PM_2.5和PM₁₀浓度都存在显著的线性相关,前者PM₁₀浓度是PM_2.5的1.26倍,而后者达3.16倍,此倍数可以作为区分静稳型和沙尘型污染天气的判据。     

蒙古国中部草原地区风蚀沙漠化的风沙活动特征——以乔伊尔市为例

蒙古国是中蒙俄经济走廊的重要区段,但面临严重的荒漠化问题,区域经济社会发展受到严重威胁,而蒙古国中部草原地区是主要的荒漠化新扩展区,正经历强烈的草原风蚀沙漠化过程。以戈壁苏木贝尔省首府乔伊尔市为研究区,利用自建自动气象观测站（2019年5月—2020年7月）、集沙仪观测站（2019年8月—2020年8月）及当地气象站（1990—2018年）数据,对当地风蚀沙漠化的风动力条件、风沙流输沙及其他影响因素等基本特征进行了研究。结果表明：（1） 乔伊尔市具有强劲的风动力条件,年输沙势可达735.96 VU,合成输沙势为428.76 VU,合成输沙方向为SSW（195.06°）,风向变率指数为0.58,属高风能环境、中等变率双峰风况。（2） 临界起沙风速因受土壤水分和植被盖度的共同影响而随季节变化,夏季最高,冬季最低,春季与秋季居中,且相差较小。（3） 地表具有强烈的风沙活动,年风沙流输沙通量可达2.135 t·m^-1·a^-1,Owen最大输沙量模型适于该区风沙流模拟。研究结果对于蒙古国中部草原区防沙治沙和生态恢复具有重要参考价值。     

1966—2018年河西走廊春季寒潮频次及影响因子分析

基于甘肃河西走廊15个国家基准基本站点提供的1966年1月1日~2018年12月31日春季（3~5月）逐日最低气温值数据,利用线性回归分析方法、Spline空间插值法和Mann-Kendall趋势和突变检验法,探讨了河西走廊地区1966—2018年春季（3~5月）寒潮频次变化及其影响因子。研究表明：（1） 1966—2018年河西走廊地区春季（3~5月）单站寒潮频次总体呈现下降趋势〔–0.098次·（10 a）^–1〕,其中1980—2010年寒潮频次呈显著下降趋势,2010年之后下降趋势变缓,未通过显著性检验;区域寒潮53 a来频次总体呈缓慢下降趋势〔–0.015次·（10 a）^–1〕。（2） 近53 a河西走廊地区春季三个月中,单站寒潮总量4月>3月>5月,其中4月、5月寒潮频次下降不明显,3月频次下降显著。（3） 空间上,大致以北大河和黑河干流为界,两河中间区域春季寒潮频次低,而北大河以北和黑河干流以东区域则是寒潮高值区,走廊外围地区寒潮频次较高,且大多呈显著下降趋势,寒潮频次与气温距平存在明显负相关关系,内部地区变化趋势不明显。（4） 河西地区春季寒潮频次受气候变暖、地形和大气环流的影响,寒潮频次变化趋势存在地区差异。研究可提高对甘肃河西走廊寒潮演化过程的认知,为河西走廊气候变化的进一步研究奠定基础。     

塔里木河流域土地开发的生态响应研究

60 a来塔里木河流域耕地面积净增100×10⁴ hm²,在流域内部形成众多生态环境安全问题。通过选取水资源生态环境指数、社会生态环境指数和生态环境压力指数,运用ESDA空间分析方法和GWR模型对塔里木河流域35 a间土地开发与生态时空演变特征和空间响应关系进行研究,构建"土地开发-生态风险预警"模型,得出以下结论：1980-2015年克孜勒苏州和喀什地区生态等级正向转移比例较大,有84.86%的比例由较低等级（I）正向转移为低等级（Ⅱ）;和田地区的克里雅河流域,阿克苏北部区域以及塔里木河末端且末县等级退化严重,负向转移比例23.46%。和田、阿克苏、喀什地区每增加1.0×10⁴ hm²未利用地开垦规模,综合生态环境分值下降0.60到0.35,而克孜勒苏州则上升1.3~2.1;上游喀什与中游阿克苏两地区每1.0×10⁴ hm²生态退耕,每年将分别化解32.06×10⁴ t和15.60×10⁴ t化肥污染压力。阿克苏地区与巴音郭楞州土地开发生态风险达到环境资源承载力指数的75%以上,预警程度超过Ⅱ级,而克孜勒苏州土地开发处于生态安全范围。每1.0×10⁴ hm²未利用土地开发,全流域风险指数增长均值为0.003 4,下游巴音郭楞州在增加15×10⁴~20×10⁴ hm²耕地后,生态风险将逼近并超过环境预警界限,上游克孜勒苏州将在15 a之后进入中度警告阶段。     

Ecosystem Service Value Assessment for National Key Eco-function Zones for Water and Soil Conservation

National key eco-function zones for water and soil conservation are exceptionally fragile areas in terms of their eco-environments and are also severely affected by water and soil loss. They have been a focus of attention from all sectors of society. This research assesses important ecosystem service functions and their values using such indexes as NPP, soil conservation quantity and water conservation quantity. The result indicates that the ecosystem services of China’s eco-function zones for water and soil conservation are worth 3268.90×10⁸ CNY in total, of which organic matter production accounts for 530.96×10⁸ CNY, nutrient substance circulation and storage 301.91×10⁸ CNY, carbon fixation and oxygen release 1616.16×10⁸ CNY, soil conservation 442.70×10⁸ CNY and water source conservation 816.20×10⁸ CNY. Of the four functional zones, the Guangxi-Guizhou-Yunnan Area registers the highest value of 1551.30×10⁸ CNY, and the Three Gorges Reservoir Area the lowest value of 448.15×10⁸ CNY. In terms of ecosystem service value per unit of area, the Guangxi-Guizhou-Yunnan Area takes the first place, followed by Three Gorges Reservoir Area and the Dabie Mountain Area, which are roughly equivalent, and finally the Loess Plateau Area is at the bottom.     

新疆三大区域经济差异现状与动态分析

区域经济差异是区域经济学研究的核心内容之一。采用定量分析方法,从经济发展水平差异和居民收入差异两方面对新疆三大区域经济差异现状和改革开放以来的动态变化进行了分析与评价,得出了一些基本结论和启示：(1)北疆和东疆基本处于同一一发展水平．而南疆与它们则有较大的差距;(2)在三大区域之间,农村居民的人均收入差异要远大于城镇居民货币工资收入差异;从全部居民人均消费较大的相对差异中可以透视出．居民人均实际收入的相对差异也较大;(3)北疆、东疆与南疆之间的经济发展绝对差异和相对差异呈现不断扩大的趋势;(4)北疆、东疆与南疆之间居民收入的绝对和相对差异在20世纪90年代后基本呈扩大态势：(5)区域经济差异的存在及其过大,会对经济、社会、政治、民族等各方面产生诸多消极影响．必须给予高度重视。     

基于土地利用和RWEQ模型的内蒙古防风固沙服务评价（英文）

内蒙古是我国北方重要的生态屏障区,在区域生态系统防风固沙中发挥了重要的作用。本研究基于RWEQ模型模拟了内蒙古2010年和2015年生态系统防风固沙物质量,通过恢复成本法估算了其价值量,分析了内蒙古各盟市以及各生态系统防风固沙物质量和价值量变化的空间格局。结果表明2015年内蒙古防风固沙物质量和价值量总量分别为73.87亿t和738.66亿元,相比于2010年共减少了4.61亿t和46.16亿元。在各盟市中,锡林郭勒盟防风固沙总量最高,2015年达18.65亿t,乌海市最少,呼伦贝尔市防风固沙总量增长幅度最大,达4.37亿t;在各生态系统中草地生态系统防风固沙总量最高,占比在55%以上,但总量降低了1.05亿t,森林生态系统防风固沙增长量最高,达0.19亿t。结合生态系统变化及造林实施情况分析,发现造林等工程的投入实施通过增加森林面积、提升森林质量等有效增加了防风固沙物质量,但不合理的土地利用导致沙漠化土地的增加造成了内蒙古防风固沙量的显著降低。     

Areas Benefiting from Water Conservation in Key Ecological Function Areas in China

Ecosystem services are transferred from the service-providing area to the service-benefiting area to satisfy human needs through some substance, energy or information. Most studies focus on the provision of ecosystem services and few focus on the demands on ecosystem services and their spatial distribution. Here, on the basis of the flow of water conservation services from the providing area to the benefiting area, the benefits produced by water conservation service are investigated and the benefiting areas are identified. The results indicate that in 2010 the water conservation service of key ecological function areas provided irrigation water for 1.67×105 km² of paddy fields and 1.01×10⁵ km² irrigated fields, domestic water to urban residents and industrial water to factories, mines and enterprises of 2.64×10⁴ km² urban construction land and domestic water to rural residents across 3.73×10⁴ km² of rural settlements and formed 6.64×10⁴ km² of inland water which can be used for freshwater aquaculture, downstream regions comprise 1.31×10⁴ km of navigable river, which can be used for inland shipping. The benefit areas of the key function areas located in the upper and middle reaches of the Yangtze River are greater and more influential benefit areas. To protect these key function areas, more attention should be paid to the maintenance and improvement of water conservation. Some benefit areas have access to the benefits produced by water conservation of nine key ecological function areas and cover 17% of the overall benefit area and the length of their channels benefited accounts for 7%. Multiple key ecological function areas should be taken into account equally in the formulation of ecological compensation policies. These research findings can serve as a scientific basis for the compensated use of and ecological compensation for ecosystem services provided by key ecological function areas.     

基于物质量评估的贵州南部地区生态系统服务及其县域差异比较

以贵州南部地区为例,对涵养水源、固碳释氧、净化大气环境、保育土壤和生物多样性保护5个功能类别共14项指标的生态系统服务物质量进行了区域尺度和县域尺度上的估算。结果表明：① 贵州南部地区林草生态系统年调节水量145.41×10⁸m³,年固碳量和年释氧量分别为819.96×10⁴t和1 538.48×10⁴t,年提供负离子达2.32×10²⁵个,年吸收二氧化硫(SO₂)、氟化物(F)、氮氧化物(NO_X)分别达到58.07×10⁴t、1.29×10⁴t和7.76×10⁴t,年滞尘量1.04×10⁸t,年固土总量9.07×10⁸t,年保育N、P、K以及有机质量分别为184.81×10⁴t、59.26×10⁴t、1 138.80×10⁴t以及4 045.85×10⁴t,平均生物多样性综合评价指数为54.87;② 各类生态系统服务物质量均表现出明显的空间分布趋势,整体表现为东高西低,南高北低;③ 县域尺度上,黎平县、榕江县、从江县和望谟县提供的生态系统服务物质量最多,普定县、三穗县、长顺县和丹寨县则最少;就生态系统服务供给能力而言,雷山县、望谟县、榕江县和从江县最强,兴仁县、普定县、长顺县和贞丰县则最弱。     

黑河下游绿洲植被优势种生物量空间分布及蒸腾耗水估算

基于典型样点试验,建立了研究区植被优势种柽柳、胡杨与苦豆子地上生物量与其生态参数关系模型;利用高分辨率遥感影像Geoeye-1对植被优势种进行分类得到生态参数,实现了其地上部分生物量空间分布估算;最后利用生物量与蒸腾系数关系,估算植被优势种蒸腾耗水。结果显示：植被优势种总生物量为2.53×10⁶t,河流距离对生物量影响显著。根据试验测得的植被优势种蒸腾系数估算出总蒸腾耗水量为10.89×10⁸t,柽柳、胡杨与苦豆子所占比例分别为12.94%,82.93%与4.13%。     

Assessment of Changes in the Value of Ecosystem Services in the Koshi River Basin,Central High Himalayas Based on Land Cover Changes and the CA-Markov Model

Climate warming and economic developments have created pressures on the ecological systems that human populations rely on, and this process has contributed to the degradation of ecosystems and the loss of ecosystem services. In this study, Landsat satellite data were chosen as the data source and the Koshi River Basin (KB) in the central high Himalayas as the study area. Changes in land cover and changes in the value of ecosystem services between 1990 and 2010 were analyzed and the land cover pattern of the KB in 2030 and 2050 was modeled using the CA-Markov model. Changes in land cover and in the value of ecosystem services in the KB for the period 2010-2050 were then analyzed. The value of ecosystem services in the KB was found to decrease by 2.05×10⁸ USD y^-1 between 1990 and 2010. Among these results, the services value of forest, snow/glacier and barren area decreased, while that of cropland increased. From 1990 to 2050, forest showed the largest reduction in ecosystem services value, as much as 11.87×10⁸ USD y^-1, while cropland showed the greatest increase, by 3.05×10⁸ USD y^-1. Deforestation and reclamation in Nepal contributed to a reduction in the value of ecosystem services in the KB. Barren areas that were transformed into water bodies brought about an increase in ecosystem services value in the lower reaches of the Koshi River. In general, this process is likely to be related to increasing human activity in the KB.