黑河流域生态系统服务的地形梯度效应及生态分区北大核心CSCD

黑河流域是中国西北地区生态安全重要屏障,厘清该地区生态系统服务的梯度效应对制定差异化生态保护政策具有重要意义。基于InVEST模型和CASA模型等方法,利用多源遥感数据量化2018年黑河流域典型生态系统服务,结合海拔、坡度、地形起伏度和地形位指数因子分析各生态系统服务的梯度效应,根据地形分布指数划分生态分区。结果表明:(1)黑河流域产水、土壤保持、植被固碳和食物供给服务空间分布差异明显,高值区在上游祁连山区,低值区在下游荒漠区。(2)各生态系统服务在各地形梯度上存在明显层级分布,总体上随地形梯度等级的提升而呈先增加后下降的趋势。(3)流域多重生态系统服务重要区空间分布差异明显,生态系统服务重要性随着地形梯度等级的提升而提升。(4)基于地形分异规律,黑河流域可划分为核心生态保护区、山地生态提升区、可持续发展区和生态防护治理区。     

厦漳泉地区生态系统服务权衡与协同关系分析

将地理探测器引入生态系统服务权衡/协同关系的研究,并结合生态服务价值动态度、生态系统服务权衡协同度(ESTD),阐释2006—2016年厦漳泉地区生态系统服务变化特征和权衡/协同关系及其时空格局。结果表明:(1)地区生态服务价值总体增长16.51%,其中林地、湿地、水域的生态服务价值增长明显;(2)食物生产、原料生产、土壤保持服务价值低于地区总体ESV动态度;(3)生态系统服务间作用强度会随对象的转换出现差异性,根据各类服务间作用的紧密程度划分核心和次核心"组团";(4)地区生态系统服务间关系以协同为主,但食物生产与其他服务呈现明显的此消彼长,不同生态系统服务间权衡/协同性质及其程度均呈显著的空间分异。     

典型黄土地貌类型区的地形复杂度分形研究

黄土高原地貌形态与地形复杂度自南向北有序变化,构成了举世瞩目的独特的地理景观。选择陕西省南北剖面六个典型黄土地貌样区为基本实验区,以其1∶1万栅格DEM为数据源,探讨典型黄土地貌类型区的地形复杂度分形与空间分异特征。首先提出的元分维模型方法,以计算得到的DEM元分维值作为特征指标,研究样区的地形复杂度问题。这种通过滑动窗口的扩展分维分析方法,既可以用于分析该区域不同尺度下的地形复杂度变化情况,也可以探讨区域的局部单元复杂程度及其空间分布,从而不再局限于对全区域的单一分维评价。以此为基础,进一步应用元分维谱方法,研究地貌网格单元的元分维分级分布情况。实验结果表明:以绥德和延川为代表的黄土峁状丘陵沟壑区最为复杂,以宜君和甘泉为代表的梁状丘陵沟壑区居中,而以淳化为代表的黄土塬区和以神木为代表的风沙黄土过渡区最为平缓。实验进一步证明了扩展分形方法在黄土地貌研究中的可行性。     

环渤海地区农业地域功能演进及其影响因素

农业地域功能是农业地理学的重点理论问题之一,也是关乎粮食安全和区域农业可持续发展的重要实践课题。以环渤海地区为例,通过构建评价体系开展农业地域功能划分及其演进分析,利用空间计量模型诊断农业地域多功能形成的影响因素。结果表明：① 环渤海地区生态保育功能的空间集中度较高,农产品供给、就业与社会保障、文化传承与休闲功能则较低,4种功能空间格局具有显著规律性。② 农产品供给功能显著增强,主要分布区域向平原农区聚集;就业与社会保障高值区从内陆向沿海转移;山地丘陵生态保育功能有所增强;市辖区及周边的文化传承和休闲功能较显著。③ 农产品供给功能主导型县域集中于冀中南平原、鲁西北冲击平原、胶莱平原和辽河平原西部;社会保障主导型集中在燕山山麓平原、滨海平原、胶东半岛以及黄河三角洲;生态保育主导型集中在冀北坝上高原、燕山山地地区,以及辽西、辽东山地丘陵区和京津冀都市圈周边;文化传承与休闲功能集中于京津冀、辽中南和济南都市圈及周边;综合型位于鲁西南黄淮平原与鲁中南丘陵地区。④ 自然因素对农产品供给、就业与社会保障和生态保育功能的形成均具有显著影响;社会经济因素对4种功能的作用则具有较大差异。     

滇东南喀斯特山区生态系统服务时空格局及功能分区

明晰生态系统服务时空格局,划分生态系统服务功能区,将有助于实现土地资源精细化管理。本文以滇东南喀斯特山区典型区域文山市为例,分析2000—2017年食物供给、产水量、植被净初级生产力、土壤保持、生境质量和旅游文化6项生态系统服务的时空格局及其分异特征;运用K-means聚类法识别生态系统服务簇,划分生态系统服务功能区,并提出差异化生态管控措施。结果表明：① 2000—2017年间,除生境质量服务下降外,文山市其他5项服务均呈上升趋势。② 空间分布上,文山市6项生态系统服务高值区集中分布在西部和南部,低值区集中分布在北部和中部;6项服务的冷热点区域空间分布有差异,但整体上具有重叠性。除旅游文化服务的热点和冷点区分布面积占比分别为2.56%和0以外,其他5项服务的冷热点区面积占比均在21%~32%;能够同时提供3项及以上高值生态系统服务功能的区域较少,85.50%的区域只能同时提供2项及以下高值服务功能。③ 根据服务簇聚类结果,文山市划分为生态保护区、生态过渡区、农业主产区和人类生产生活区4类功能区,针对各分区提出差异化生态管控建议。研究结果可为喀斯特山区城市资源利用和国土空间管控提供参考。     

基于 SRTM DEM 的祁连山自然保护区地形特征研究

基于研究区的 SRTM DEM 模型,应用 ArcGIS10.5 空间分析模块及 Excel、SPSS 数据统计分 析功能,采用均值变点分析法确定地形起伏度的邻域分析最佳统计单元;提取了研究区高程、地形 起伏度、地形坡度、地表粗糙度和地表切割度 5 个地形因子,以分析研究区的地形特征。结果表明： 研究区地形起伏度最佳统计单元为 11 像元×11 像元（0.98 km²）,地形起伏度为 0～1 216 m。研究区 包含 13 种地貌类型,87.28%的区域为中海拔,中海拔平原、台地、丘陵为主要地貌类型。走廊南山、 冷龙岭、乌鞘岭和龙首山地平行分布,台地、丘陵穿插其中,地形复杂。研究结果为进一步探索自 然保护区的生态保护、开发利用等具体问题提供了基础数据支持。     

中国农田生产力变化的空间格局及地形控制作用

中国政府高度重视粮食安全, 采取一系列措施提高粮食生产并取得了一定的成效, 但是20 世纪90 年代全球农业生产徘徊不前并不仅是一种由特定政策或市场因素导致的短期现象。因此, 认识在长时间尺度上农田生产力变化的特征及其控制因素对保障国家粮食安全、制定农业政策及调节生态系统服务功能具有重要意义, 研究稳定少动但对农田生产力形成有 重要影响的地形因子对农田生产力变化的作用是其中的一项重要内容。生态系统生产力遥感 机理模型能够清晰地表达国家尺度农田生产力的时空格局, 应用1981~2000 年的NOAA/AVHRR 卫星遥感数据驱动GLO-PEM 模型, 以10 年为时间尺度分析20 世纪80 年代 到90 年代农田生产力变化的空间格局特征。研究结果表明, 在10 年的时间尺度上, 地形特征控制着农田生产力变化空间格局分异规律, 农田生产力降低的几率随地形起伏度增大而增加, 山区耕地发生生产力下降的可能性比平原耕地高10%~30%。在研究时期内尽管中国农田生产力总量增加, 但仍有24%的农田发生农田生产力下降, 其中71%在丘陵山地, 尤其是地形起伏破碎的黄土高原及云贵高原地区。     

黄土丘陵沟壑区坡度尺度效应空间分异分析

基于DEM提取的地形因子随分辨率变化问题(尺度效应)受到广泛关注,不同地貌类型区地形因子随分辨率变化规律存在差异,其差异的机理性原因还有待进一步探讨。本研究以黄土丘陵沟壑区五个副区为研究区,统计了不同地貌类型区坡度随分辨率变化规律,计算了高程变异函数,并引入独立结构变异函数模型(Independent Structures Model,ISM)拟合了高程表面不同空间频率层次,分析了地形空间频率层次在黄土丘陵沟壑区的空间分异规律,从而进一步分析坡度随分辨率变化规律与地形空间频率层次之间的关系。研究表明:平均坡度相近的地区坡度随分辨率变化规律并不相同,高频地形信息的存在与否及其所占比重,是决定一个地区坡度随分辨率变化衰减程度的重要因素,在坡度随分辨率变化衰减程度和坡度尺度变换研究及应用中应考虑研究区内地形空间频率组成情况,这对于丰富和完善数字地形分析理论体系具有重要意义。     

海南岛地域文化的空间分布研究

分析了海南岛地域文化的空间分布特点及其区域差异、南海岛文化景观的地理分异、人才及农业景观的区域分布等问题,指出海南岛地域文化的空间分布与地形条件和气候等地理要素密切相关,各种文化景观的分布总体上呈现沿海拔依次成圈层展布的特点。沿海平原地带城镇密布、人口众多、工业发展、交通设施齐备,整体文化水平处在最高层次。岛内丘陵、山地地区文化相对落后。另外,东部地区普遍先进于西部地区也是一个明显的特点     

黄土丘陵沟壑区农村居民点发展类型识别——以吴起县为例

利用最小累积阻力（Minimal cumulative resistance,MCR）模型,从生态和建设2个角度出发,确定居民点布局适宜性,辅以社会网络分析法研究居民点空间网络关系,从居民点整体适宜性和个体重要性出发,识别陕西省延安市吴起县的居民点发展类型。结果表明：（1）地形和交通条件为决定黄土丘陵沟壑区居民点空间布局的关键约束力,居民点集聚程度整体不高,以带状分布为主,散中有聚。（2）适宜性分区结果表现出“整体集聚、部分分散”的特征,位于适宜建设区内的农村居民点占62.83%,部分居民点分布影响区域生态稳定性。（3）现有居民点网络结构不均匀,需培育发展潜力较大的村庄节点,促进村镇地区均衡发展。（4）基于适宜性及网络分析结果,划分“直接城镇类”“优先发展类”“有条件发展类”“限制扩张类”4种类型并提出相应的发展重点。研究结果可为黄土丘陵沟壑区农村居民点合理规划和发展提供参考。     

黄土丘陵沟壑区生态系统服务对人类福祉的影响及其群体差异

生态系统服务对人类福祉的影响研究对于分析区域生态系统的社会贡献及有效减贫等方面具有重要的理论与实践意义。本文以地处黄土丘陵沟壑区的陕西省米脂县为例,在整合主客观人类福祉的基础上,基于生态系统服务可得性评估,利用结构方程模型定量分析了生态系统服务对人类福祉的影响及其群体差异。结果如下：① 生态系统服务对客观福祉和主观福祉具有显著正向影响,并通过客观福祉对主观福祉产生间接影响。农户属性对生态系统服务和客观福祉直接效应显著,对主观福祉直接效应不显著。② 生态系统服务对人类福祉的影响存在群体差异,纯农型与兼业型的服务可得性对客观福祉直接效应显著,而非农型不显著;纯农型与兼业型的服务可得性对主观福祉的直接效应明显大于非农型,且非农型间接效应不显著;非农型客观福祉对主观福祉的影响明显高于纯农型与兼业型。③ 生态系统服务对人类福祉影响的因子贡献与服务组合存在群体差异,即三类群体生态系统服务对福祉影响的差异不仅体现在服务类型及影响程度上,还体现在服务组合的差异上。     

黄土丘陵沟壑区现代沟道农业及其可持续发展

现代沟道农业是黄土丘陵沟壑区人地耦合发展形成的一种新兴农业地域类型,其可持续发展对于区域农业高质量发展、“三生”空间优化和乡村振兴具有重大现实意义。从人地系统科学认知出发,对现代沟道农业的内涵、可持续发展方向、典型发展模式和保障体系进行了探讨,并进行了相关研究展望,为系统认识黄土丘陵沟壑区沟道农业模式,推进农业可持续发展提供了理论参考。主要结论：(1)沟道农业是乡村地域系统的重要功能类型,具有多尺度、多层次的特点,其可持续发展应从微观、中观和宏观3个层面,协同解决土壤生态系统、农田生态系统和农业地域系统的可持续发展问题。(2)保障粮食安全和生态安全,积极推进农业结构调整,发展多功能农业,通过“3C”模式,即农业自身内循环、农业外循环、基于农业多功能的农业大循环,实现生产结构优化、产业链条延伸和城乡功能互补。(3)创新推广土地综合整治带动模式、农业结构调整带动模式、特色资源综合开发模式和土地流转规模生产模式,有助于农业提质增效和农业高质量发展。(4)拓展地理学与其他学科的交叉研究,深化“理论-实践”贯通式研究,探索建立涵盖技术研发与应用、人才培养、政策制度支撑等内容于一体的农业生产保障体...     

顾及地貌结构特征的黄土沟头提取及分析

沟头是黄土地貌中发育最活跃的地貌部位,沟头的个体与群体对黄土沟间地的蚕食,成为监测黄土高原地面侵蚀演化的重要标识。有效获取并分析沟头的空间分布特征,对于系统、深入地研究黄土地貌的空间形态结构具有重要的意义。以陕北黄土高原典型地貌类型区为实验样区,设计并实现了基于5 m分辨率DEM的沟头提取算法,获取了各实验样区的沟头空间信息;运用点格局分析方法,分析了沟头的空间分布特征。实验结果显示,所提出顾及沟沿线的沟头自动提取方法,具有较好的合理性与精确性;同时,从黄土塬区、黄土残塬区到黄土丘陵沟壑区,随着沟壑发育程度的增强,沟头逐步逼近分水线,其空间分布呈现“远分水线聚集—随机—近分水线聚集”的变化格局。     

雄安新区生态系统服务簇权衡与协同

河北雄安新区建设是千年大计、国家大事。在生态优先、绿色发展理念引领下,深入理解生态系统服务间关系对于优化国土空间开发保护、实现自然资源可持续管理具有重要意义。本文基于多源数据评估了雄安新区四种生态系统服务,分析了生态系统服务间关系,并利用自组织映射特征网络划分了生态系统服务簇,以期为新区统筹权衡规划建设提供科学依据。研究结果表明：雄安新区生物多样性维持服务供给总体呈从东北向西南递增;食物供给服务在安新县与容城县供给较高,在雄县供给较低;产水服务供给以西南部地区较高,东北部地区较低;娱乐服务供给则以中北部地区较高,西南部地区较低。不同类型生态系统服务间多为协同关系,少为权衡关系。识别出四种生态系统服务簇,不同服务簇的主要土地利用类型及服务供给特点均存在差异,食物供给簇以旱地为主,主要提供食物供给服务;文化娱乐簇也以旱地为主,主要提供娱乐服务;生态保育簇以水域、旱地和林地为主,主要提供生物多样性维持服务;城镇生活簇则以建设用地为主,也包括少部分水田,主要以产水服务较高。根据不同生态系统服务供给间关系特征,为新区合理确定土地利用变更时序与位置以及促进多重生态系统服务可持续供给提出了建议。     

都市农业景观破碎化过程对生态系统服务价值的影响——以西安市为例

利用西安市土地利用解译图及社会经济数据,在界定都市农业景观的前提下,分析西安市都市农业景观破碎化过程,在此基础上分析都市农业景观破碎化对生态系统服务价值的影响。结果表明：① 1999-2011 年,西安市都市农业景观的斑块密度、分离度指数增加,都市农业景观呈破碎化趋势;② 都市农业景观分离度与都市农业生态系统服务总价值及各项价值均呈较强的负相关关系;破碎化过程中废物处理及土壤形成价值减少量最大,同时食物生产价值减少率最大,减少了12.73%,娱乐文化减少的价值量及减少率最小,为1.93%;③ 耕地、林地、水域呈景观破碎化趋势,而园地聚集度上升,同时耕地、林地、水域的生态系统服务价值下降,园地生态系统服务价值增加。     

基于多源数据的乡村功能空间特征及其权衡协同关系度量

本研究基于土地利用、兴趣点、社会经济统计等数据,从乡镇尺度揭示了北京生态涵养区经济发展、农产品生产、社会保障、生态服务、旅游休闲以及综合功能的空间特征,并运用Spearman秩相关分析、生产可能性边界（PPF）、权衡强度指数等定量探讨了多功能间的权衡-协同关系及其权衡程度。结果表明：① 经济发展、社会保障和休闲旅游功能的空间格局相似;生态服务功能与经济发展、社会保障和农产品生产功能的空间格局基本相逆。② 经济发展与农产品生产/社会保障功能为显著协同关系;经济发展/农产品生产/社会保障与生态服务功能为显著权衡关系。③ 按照“‘权衡强度越小,功能间共生发展’‘权衡强度越大,最多发展一种功能’”的思路,以追求乡村功能组合的综合效益最大化为目标,将生态涵养区划分为I（4种功能共生）、II（3种功能共生）、III（2种功能共生）和IV（单一功能发展）4种类型区。研究结果将为区域乡村振兴规划编制提供参考,为乡村功能协同发展路径设计提供技术支撑。     

鄱阳湖环湖区生态系统服务价值时空变化及权衡协同关系

基于修订的当量因子表,结合1988—2020年7期土地利用数据,运用GIS数据处理和空间分析等方法探究了鄱阳湖环湖区生态系统服务价值的时空演变特征,同时引入生态系统服务权衡协同度模型对食物生产、水文调节、土壤保持等7项生态服务功能进行权衡与协同分析。结果表明：① 1988—2020年鄱阳湖环湖区生态系统服务价值从577.95亿元增至592.50亿元,呈先增后减再增的波动变化特征。② 生态系统服务价值的空间分布表现为明显的不均衡性,ESV显著减少的区域为南昌市区、九江市区以及其它各区县的城镇建成区,生态系统服务价值增加的区域均匀分布在研究区东北和西北地区以及靠近研究区外侧的东南和西南地区。③ 协同关系为生态系统服务之间的主导关系,权衡关系较少且主要存在于食物生产与其他服务之间。     

多情景模拟下宁夏平原生态系统服务簇识别研究

识别生态系统服务簇及其演化轨迹对区域生态服务管理至关重要,但目前研究多基于历史时期或单一时间节点,对于生态系统服务簇进行情景分析的研究还较为欠缺。本文以宁夏平原为研究对象,首先基于CA-Markov模型对宁夏平原地区土地利用进行多情景模拟,然后使用价值当量因子法对生态系统服务价值进行核算,最后使用Pearson相关系数法分析各项生态系统服务价值间的权衡协同关系,使用K-Mean聚类分析及稳定隐射变化轨迹法识别生态系统服务簇及其演化轨迹。结果发现：不论是历史时期还是未来各种情景之下,宁夏平原土地利用面积转化及空间转置集中在林地、湿地与建设用地当中;除生态保护情景下宁夏平原生态系统服务价值将由116.75亿元增至135.25亿元,其余各情景以及历史时期均呈不同程度的下降趋势;在历史时期以及未来多情景下,宁夏平原各类型服务价值之间大部分呈协同关系,优势簇以食物生产为主导功能,且常年以此类型服务簇为主。     

Dynamic evolution and the mechanism of modern gully agriculture regional function in the Loess Plateau

The agricultural regional type and function are the key theoretical issues in agricultural geography research. Gully agriculture in the Loess Plateau is a new regional type of agricultural system with the coupling development of the modern gully human-earth relationship. The study of its functional changes is of great practical significance for food security, rural revitalization and sustainable development of regional agriculture in the region of interest. This paper analyses the multifunctional change of gully agriculture in the Loess Plateau and its dynamic mechanism by using large-scale remote sensing data, topographic relief amplitude model, and spatial econometric model to understand internal implications for evolution differentiation at the basin level. The results show that: (1) The spatial concentration of production and supply function of agricultural products (APF) in the gully of the Loess Plateau gully is high, while the ecological conservation and maintenance function (ECF), employment and social security function (ESF), cultural heritage and leisure function (CRF) are relatively low. The four functions’ spatial distribution has revealed an apparent regularity. (2) APF has been significantly enhanced, which is mainly distributed in point clusters and strips in the farming and pastoral areas in northern Shaanxi to the Yanhe river basin. The high-value areas of ESF are clustered around the urbanized metropolitan circles and urban-rural staggered areas along the Great Wall. ECF is concentrated in areas with significant natural endowments and excellent ecological conditions. CRF is significantly higher in the municipal districts and the surrounding regional central cities. (3) There are noticeable differences in the gully agriculture regional function (GARF) evolution process due to the geographical environment and socio-economic development stages. In this regard, natural factors have tremendously affected APF, ESF, and ECF, while socio-economic factors greatly differ in the four functions. There are still differences in the driving mechanisms of modern gully agriculture evolution types; hence many critical policies in the Loess Plateau can directly affect the function evolution paths. The dynamic evolution of GARF can reflect the general law of rural human-earth system transition in gully areas, thereby providing policy ideas for high-quality development of agriculture in the Loess Plateau.