1980—2020年新疆土地利用变化下生态系统服务价值时空演变分析

随着社会经济的发展,探究土地利用变化下生态系统服务价值(Ecosystem service value,ESV)时空演变对优化土地利用结构和区域持续发展有着重要意义。基于1980—2020年新疆土地利用数据,在ArcGIS和GeoDa支撑下,使用单位面积当量因子法、空间自相关等方法,分析新疆土地利用变化下ESV时空演变特征。结果表明：(1)1980—2020年新疆主要的土地利用类型是草地和未利用地,两者共占新疆总面积的91.00%。耕地和建设用地面积呈增加趋势,分别增长58.89%和166.79%;水域和林地面积减少量最多,分别减少29.95%和26.62%。(2)1980—2020年新疆ESV总体呈现“先增后减”的变化趋势,净减少1114.51×10⁸元(6.68%)。从空间分布来看,新疆ESV高值区和较高值区主要分布在阿尔泰山、昆仑山、天山(简称“三山”)和伊犁河谷地区,中等价值区和较低价值区分布在绿洲地区,低价值区主要分布在盆地和沙漠地区。(3)1980—2015年新疆ESV变化很小,但2015—2020年北、中天山地区EVS变化显著。2015—2020年北...     

环渤海地区化肥投入变化及其适宜性分析

农田化肥投入过量导致资源浪费和环境污染问题,成为全球关注的焦点和热点.以环渤海地区为例,利用1989-2008年统计年鉴相关数据资料,分析了区域化肥投入的总量变化、区域变化和单位农作物播种面积变化的差异.通过建立农田化肥肥效指标,评价了环渤海地区及其分省(市)的化肥施用效率,研究提出了单位农作物播种面积的化肥施用适宜量,为实现合理施用化肥、提高化肥施用效率和保护农田生态环境提供了参考依据.     

近50年新疆日照时数时空变化分析

利用新疆101 个气象站1961-2010 年的逐月日照时数、总云量和低云量资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall 检测以及基于ArcGIS 的混合插值法对春、夏、秋、冬四季和年日照时数的变化趋势、突变特征以及日照时数多年平均值和突变前后变化量的空间分布及其与云量的关系进行了分析,结果表明：（1）新疆春季日照时数总体呈现“从东北向西南递减”的空间分布特点;夏季为“北疆多,南疆少,东部多、西部少,平原和盆地多,山区少”的格局;秋季呈现“由东南向西北递减”的分布格局;冬季具有“东部多,西部少”的特点。新疆各地年日照时数2450~3450 h,其空间分布总体呈现“东部多,西部少;平原和盆地多,山区少”的格局。（2）1961-2010 年,除春季日照时数呈不显著的略增趋势外,新疆夏季、秋季、冬季和年日照时数分别以-4.27 h·（10a）^-1、-4.30 h·（10a）^-1、-14.36 h·（10a）^-1和-19.42 h·（10a）^-1的倾向率呈显著的减少趋势。并且,夏季、秋季、冬季和年日照时数分别于1988 年、1986 年、1987 年和1982 年发生了突变。突变年前后,全疆各地日照时数的变化具有明显的区域性差异,以年日照时数为例,1982 年后较其之前,除吐鲁番、哈密盆地,塔里木盆地南缘等少部分区域年日照时数有所增多外,全疆大部为减少的态势。（3）云量是影响新疆日照时数的主要因素,总体来说,新疆总云量和低云量较少的区域日照时数相对较多;反之,亦然。近50a,新疆总云量变化不明显,但低云量明显增多,这是导致日照时数减少的主要成因。     

中国化肥投入管制的时空演化及影响因素分析

运用脱钩弹性方程,分析了1980~2015年中国各地区（除港澳台地区外）的化肥投入与农业增长耦合关系和化肥投入变动的管制效果;通过LMDI模型,将化肥投入变动影响因素分解为产值规模效应、化肥效益效应和科技效应。研究表明：随着农业经济的迅速发展,中国的化肥投入可以分为“增量管制”和“减量管制”2个阶段,减量管制阶段的化肥投入增速明显低于增量管制阶段,其中东部地区的化肥投入率先减量;脱钩弹性系数在增量管制阶段末期达到最高值后,呈现出逐渐降低的趋势,各地区的管制效果与化肥投入管制方向基本相同;科技效应驱动了各地区化肥投入的减少,化肥效益效应是化肥投入增加的推动力,各效应在增量管制和减量管制阶段的驱动方向保持一致,其中东部地区的化肥效益效应贡献率较大,同时科技效应贡献率的绝对值也相对高,西部地区农业增产模式较为粗放。随着化肥投入减量管制的深入,要在重视空间差异的基础上,不断提高化肥增产效率、增强现代农业的外部替代作用。     

近60 a新疆大气水分亏缺的时空变化特征

在全球陆地大气水分亏缺(VPD)已经增加、并将持续增强的背景下,新疆大气环境是否趋于干旱化值得探讨。利用1961—2020年地面气象观测资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验等方法,研究了新疆VPD的分布及时空演变特征。结果表明：(1)近60 a来新疆VPD整体呈现显著增加趋势,增幅为0.015 kPa·(10a)^-1。VPD在2005年发生突变,突变前为弱波动变化,突变后呈增加趋势。(2)各季节VPD均以增势为主,其中春、夏季增幅较大,冬季增幅最小。春、秋季VPD突变特征与年变化较为一致,夏季略晚(2006年出现突变)。(3)空间分布上,VPD呈现“山区低、盆地高”的鲜明格局。时空演变分析表明,全疆大范围地区(近83.65%的气象站点)VPD呈增势变化,而VPD呈下降趋势的站点多分布在天山山脉东段的北麓以及南疆盆地的北、西北缘。季节尺度上,春季VPD呈增势变化的站点数占比最高(96.15%),是新疆大气水分胁迫范围最广的时段,而冬季大气水汽含量相较稳定。     

新疆塔城地区雷暴时空分布及变化特征

运用线性趋势法、小波分析等方法,对塔城地区1961-2005年实测雷暴资料进行分析,结果表明:(1)塔城地区中部有一条呈东北-西南走向的雷暴高发区,多发中心为庙尔沟,(2)雷暴主要发生期为5月～8月,约占总数的92.8%,其中7月最多,6月次之,(3)塔城地区雷暴日变化表现为单峰型,峰值多出现在16～23时,(4)塔城地区雷暴异常偏少年为1974年,雷暴活动频繁年为1961、1964、1966、1990年,少雷暴年为1986、1996、1997、2004年,(5)近45 a塔城地区雷暴日数在波动中呈显著减少的趋势,线性倾向率为-1.4 d/10 a,(6)小波分析显示塔城地区年均雷暴日数存在着6～7、3 a的振荡周期.在塔城地区北部、中部、南部三个区域中各选取1个昼夜守班的基准(本)站,做为塔城地区的代表站(塔城、托里、乌苏),对塔城地区雷暴日变化进行讨论,得出以下结论:塔城地区雷暴日变化十分明显,雷暴日变化表现为单峰型,塔城、乌苏峰值范围较托里大,且峰值出现时间比托里晚3～6 h.托里站雷暴多发时段出现在14～20时,占总数的67.6%,峰值出现在16、17时,占12.1%;塔城站多发时段为16～22时,占57.5%,峰值出现在20时,占总数的9.3%,次高峰值出现在18时,占总数的8.9%;乌苏站多发时段出现在19～01时,占总数的69.6%,峰值出现在23时,占总数的11.6%,次高峰值出现在21时,占总数的11.3%,与相关研究所述北疆沿天山一带的雷暴多在傍晚至午夜(18～24时),高峰期在晚上(21～22时)的结论一致.乌苏站01～03时雷暴出现频率明显高于塔城、托里两站.     

1949～2007年新疆人口的时空变化及空间结构分析

采用GIS、系统聚类、地统计学等多种方法探讨了1949～2007年新疆人口的时序变化特征、空间分布规律以及空间结构.结果表明,新疆人口具有明显的时空变化特征和空间结构:新疆每年新增28.17×104人,人口数量的年均增长速率较大,达到6.50%.北疆的人口密度为46.97 ×/km2,明显高于南疆(13.37人/km:...     

近50 a新疆气温精细化时空变化分析

利用新疆93个气象站1961-2010年的逐月平均气温资料,使用线性趋势分析、Mann-Kendall检测以及基于ArcGIS的混合插值法对春、夏、秋、冬四季和年平均气温的变化趋势、突变特征以及各气温要素多年平均值和突变前后变化量的空间分布进行了分析。结果表明：（1）新疆春、夏、秋、冬四季和年平均气温的空间分布总体呈现“南疆高,北疆低;平原和盆地高,山区低”的格局。（2）在全球变暖背景下,1961-2010年新疆春、夏、秋、冬四季和年平均气温分别以0.24 ℃/10 a、0.21 ℃/10 a、0.39 ℃/10 a、0.49 ℃/10 a和0.33℃/10 a的倾向率呈显著的上升趋势,并分别于2004年、1997年、1995年、1985年和1994年发生了突变性的上升,突变后较突变前,各季和年平均气温分别升高了1.5 ℃、0.8 ℃、1.2 ℃、1.6 ℃和1.0 ℃,但气温上升幅度具有明显的区域性差异,其空间分布总体呈现“北疆大,南疆小”的格局。     

新疆耕地土壤养分时空变化

土壤养分状况是土壤肥力的重要标识,并决定着农作物产量高低,对其进行调查分析可以为今后土壤养分资源的综合评价和科学施肥管理提供基础资料。采用Meta-analysis方法,通过对1999-2005年期间有关新疆耕地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的研究文献的收集分析,并与20世纪80年代全国第二次土壤普查数据对比分析,研究了近20多年来新疆耕地土壤养分的时空变化。结果表明耕地土壤有机质、速效磷和碱解氮总体呈现增加的趋势,土壤肥力在不断提高,全氮含量略有下降趋势,速效钾含量下降明显,但存在区域差异,准噶尔盆地北部区和伊犁地区具有较高的土壤肥力,塔里木盆地区域土壤肥力较低。分布于新疆的7种主要耕地土壤类型,其养分含量变化总体表现为与全疆耕地土壤养分相似的变化趋势。人类的施肥、耕作措施的改变及土地利用变化是引起土壤养分变化的主要原因。     

南疆近60年来洪灾时空变化特征分析

对南疆洪灾时空变化特征进行深入分析。结果表明:①南疆洪灾,在20世纪50~70年代发生频次较低,自1980年开始显著上升。洪灾年内主要集中在3~9月,其中7月频次最多为7.8次。春季发生融雪型洪灾,夏季以暴雨洪灾和暴雨融雪型洪灾为主。②阿克苏和喀什是南疆洪灾频次最多,暴雨洪灾持续时间最长的地区,巴州是暴雨洪灾频次及持续时间增长速度最快的地区。③阿克苏和喀什属于重洪灾区、巴州属于中洪灾区、克州与和田属于轻洪灾区。④洪灾损失随着工农业生产总值的增长而增加,而且增长速度比经济增长速度快,建议加大防洪投入力度,建设控制性水利工程。     

新疆区域工业结构变动及趋同性分析

通过对新疆15个地州市10年间工业结构总量变动和内部变动的纵向及横向对比分析,运用相关指标考察了新疆区域工业结构变动及内部发展状况,得到基本结论为:新疆总体工业结构变化明显且经济发展水平越落后的地区工业结构变动越大;新疆区域总体工业结构呈现差异化且趋势明显;新疆区域工业结构专业化程度加深;目前新疆区域不存在工业结构严重趋同问题。     

新疆棉花种植面积时空格局演变特征及驱动机制研究

新疆棉花种植业发展迅速,已成为新疆国民经济的支柱产业之一,是农民增收的重要途径。对新中国成立以来新疆棉花种植业的调查数据进行统计分析,探究其时序演变规律和空间分布特点,并运用灰色系统关联分析和计量经济学的分析方法,构建棉花种植面积和其影响因素的交互作用关联度模型,定性与定量相结合揭示新疆棉花种植业发展的主要驱动力。研究结果表明:①自1949年以来,新疆棉花种植面积不断扩大,且表现出明显的阶段性和波动性,三大棉区即南疆棉区,北疆棉区,东疆棉区变化特点各异,其中南疆棉区起主导作用。按绿洲划分,以塔里木盆地绿洲棉区和西北沿边绿洲棉区变化明显。②棉花种植面积与各影响因素间的关联度都较强,其中,棉花种植面积与棉花单产的关联度最强;进一步建立作用关系模型,得出其弹性为0.883。③运用以上关联分析结果,将南疆棉区划分为最宜棉区、适宜棉区、不宜棉区3种区域,其中适宜棉区占50%以上,表明目前南疆棉花种植业发展基本合理,但处于不宜棉区的部分县市应该减少棉花种植或退棉,进一步优化农业种植结构。     

新疆区域经济差异时空演变特征分析

区域经济差异是经济发展过程中不容忽视的问题。通过基尼系数、人均收入差异系数、“崔王指数”、锡尔系数4种区域差异演化指数的计算,结合GIS空间分异和空间自相关分析,探讨了新疆区域经济差异的时空演变特征。结果表明:①新疆区域经济差异不断扩大,极化水平不断增强;南北疆内部区域经济差异与总体变化趋势一致,北疆内部、城市内部的经济差异对总体差异的作用显著。②区域经济发展的重心不断北移,极化中心基本显现;空间自相关高值区集中分布在天山北坡,低值区域不断扩大至整个南疆地区;北疆极化中心克拉玛依市“高-高”极化作用显著,乌鲁木齐市、鄯善县的“高-高”作用不显著,有待提升;南疆极化中心库尔勒市仅在改革开放初期“高-低”作用显著,近年来阿克苏市“高-低”作用显著,有望发展成为新的极化中心。     

中国近30年气候要素时空变化特征

利用1971~2000年中国603个气象站点逐日平均温度和降水量数据,借助ArcGIS空间分析工具,采用自组织特征映射模型(SOFM),对中国气候变化的时空特征进行分析。研究结果表明:近30年中国气候变化的总体特征以增温为主,增温增湿的地区面积最为广大;季节变化构型也以增温增湿为主,秋季略有异常;从年代际变化来看,1971~1980年间,中国的气候以降温为主,而从1981年开始的20年间,全国的气候变化转为增温占主导。SOFM网络分类结果可以描述为缓增温少降水、剧增温平降水、缓增温缓降水和剧增温剧降水等四种类型。     

关中地区公众气候变化感知的时空变异

公众对气候变化的感知是制定有效适应策略的基础。通过问卷调查和实测数据对比的方式,揭示了关中地区居民对当地气温和降水变化的感知差异。结果表明:(1)从总体趋势上,居民对温度、降水的感知与实测数据相对一致。在温度、降水变率较大的时段,居民的感知差异也较大;(2)关中东、西部地区居民对当地温度的感知强度均随年龄变小而在波动中呈上升趋势,中部地区则相反;对当地降水的感知强度,中、西部在波动中呈下降趋势,东部地区则相反;(3)居民的感知变化与实测数据的变化具有偏差。与实测的数据对比,居民的温度变化感知一致率东、中、西部分别为37.5％、75％、37.5％,而对降水变化的感知的一致率均为50％。     

农业化肥减量及生物肥料替代可行性研究——来自新疆棉区调查数据的实证

推进化肥减施增效是实现中国农业绿色高质量发展的关键途径。本文以新疆棉花为例,基于2000—2020年棉花化肥施用量及技术、资本、劳动力投入时序数据,构建生产函数考察了新疆棉花单位面积化肥施用强度变化及其对棉花单产提升的贡献作用,并利用2015—2020年不同植棉区化肥和生物肥料施肥区的微观定位调查数据,采用熵权法构建肥料应用效益评价指标体系,对两种肥料的综合效益做出总体评判,并对经济效益（棉花产量、黄萎病害发生率）和生态效益（土壤有机质、微生物数量）及两种肥料施用成本进行具体比较,探讨了生物肥替代化肥的可行性及其实现机制。研究表明：① 2000—2020年间新疆棉花单位面积化肥施用强度呈不断上升态势,高于同期国内大部分植棉省份,自2016年起趋于减缓和平稳,施肥量浮动在585 kgN/hm²左右。② 2000—2010年随着单位面积化肥施用强度的增加,对棉花单产增加呈正向促进作用;而2010—2020年,单位面积化肥施用强度增加对棉花单产提高的贡献率为-21.29%,表明持续增加化肥用量对棉花单产提高已呈现负效应。③ 生物肥料施肥区生态效益优势更突出,但经济效益低于化肥区,两种肥料的综合效益随使用年限增加差距趋于缩小;较化肥组,研究期内不同植棉区生物肥组棉花单产降低3%~8%,黄萎病害发病率降幅27.75%~58.20%,土壤有机质含量提高了14.59%~28.54%,土壤微生物数量显著增加;生物肥单位施用成本高于化肥14%~19%。根据生物肥生态属性及作用机理,结合农户经济理性及传统的化肥依赖,建议在生物肥推广初期,实行一定的政策激励或生态补偿,同时积极引导和培育农户亲环境意识,农业化肥逐步减量及生物肥替代具有理论与实践可行性。     

苏锡常地区土地利用变化时空分异及其生态环境响应

以苏州、无锡和常州所辖市(区)为分析单元,揭示土地利用变化的时空分异特征,结合对该区域生态环境状况的评价,重点分析土地利用变化时空分异的生态环境响应。结果表明:1980~2000年苏锡常地区土地利用变化的主导类型是城乡建设用地大量扩张和耕地资源急剧减少,土地利用变化类型趋于多样化;土地利用结构存在不同程度的空间差异性,土地利用有序性和综合变化速度也具有明显的空间分异特征,土地利用系统趋向于复杂无序和加速演化;区域多数单元的生态环境状况不断变差,且对土地利用变化时空分异具有明显的响应特征;生态环境状况对土地利用有序性和综合变化速度的响应程度具有明显的区域差异性,而且这种响应和差异性程度都有所加强。     

新疆地区最大连续降水事件时空变化特征

基于新疆51 个站点1960-2005 年的日降水资料,从最大连续降水事件出发,以年、夏、冬为研究时期,定义描绘最大连续降水事件的日数、降水量和降水强度的9 个极端降水指标,研究最大连续降水事件的时空概率特征。本文应用改进的Mann-Kendall 法对各指标变化趋势进行检验,采用基于F 检验的线形分析计算其变化率。研究结果表明:(1) 年和夏季最容易发生2 天的最大连续降水天数,最大连续降水事件日数越长,降水强度越低;冬季易发生1 天的最大连续降水天数,随最大连续降水事件日数的增加,降水强度增加;(2) 近年来,日数短的连续降水天数事件频率减少,而随降水日数的增加;降水量有增加趋势;因此,新疆降水有极端化的趋势;(3) 新疆有湿润化趋势,而南疆在夏季的湿润趋势比北疆明显,北疆在冬季比南疆显著。