气候变化下新疆及咸海流域河川径流演变及适应性对策分析

 中亚咸海流域地处全球气候变化的敏感中心,生态环境脆弱、水资源紧缺,过去百年来中亚咸海流域气候、人类活动、生态环境均经历了较为显著的变化,分析中亚咸海流域气候-水-生态-人类活动的关系,对自然与人文相近的新疆可持续发展具有重要的借鉴意义。以最新收集的资料为基础,对比研究近50 a来新疆及近80 a来中亚咸海流域的气温、降水和主要河流的径流变化情况,结合二者水资源开发利用的演变历程,分析气候变化与人类活动对研究区生态环境与持续发展的影响,最后借鉴中亚咸海流域气候变化、人类活动、生态环境的综合关系,讨论气候变化下新疆水资源开发利用的适应性对策。结果表明：近80 a来,新疆与中亚咸海流域气候呈现较为一致的变暖趋势,尤其是20世纪80年代以来,二者绝大部分地区气候呈现“暖干”向“暖湿”转型迹象,河川径流也有不同程度的增加,但由于人类活动规模与强度的迅速、持续增强,研究区生态环境呈现尚未得到有效遏制的恶化趋势。立足于有利的气候时期,强化水资源开发利用管理,提高水资源利用效率和效益,加快关键水源工程建设,完善水资源配置网络体系的建设,是未来一段时期内应对气候变化下新疆水资源开发利用的主要适应性对策。     

高分辨率遥感影像在岩墙地质体信息提取中的应用

高分辨率遥感影像可明显表现地物的几何结构和纹理特征,从而使得在较小空间尺度上观察地物细节变化、进行大比例尺遥感制图成为可能。利用高分辨率QuickBird遥感影像,对新疆巴楚县麻扎尔塔格山地区的岩墙进行计算机辅助地质解译,共获得1227条岩墙。结合GIS空间分析方法获得了解译岩墙长度、走向分布等特征。结果表明:该地区76%的解译岩墙走向为NNW(135°~180°);QuickBird能够满足1∶2.5万地质调查的要求;通过地质分析综合解译结果获得了麻扎尔塔格岩体内部存在发育岩墙、岩墙形成应晚于内部的正长岩体的新认识。探讨并验证了高分辨率遥感影像在中小规模地质体解译中的可行性和有效性。     

青藏高原草地地上生物量和理论载畜量

准确模拟和预测草地地上生物量(Aboveground biomass,AGB)和理论载畜量对于维持草地生态系统平衡、优化放牧管理至关重要。当前很多研究以围栏外草地AGB为基础,估算了青藏高原草地AGB的现存量。但是,牛羊啃食后的草地AGB现存量无法准确评估草地理论载畜量。围栏内草地不受家畜采食影响,其年际变率由环境因子驱动,可视为草地潜在AGB (potential AGB,AGB_p),更适用于草地理论载畜量的评估。本研究以青藏高原345个围栏内AGB观测数据为基础,结合气候、土壤和地形数据,利用随机森林算法构建草地潜在地上生物量估算模型,并对当前气候条件(2000-2018年)和未来20年(2021-2040年)4种气候变化情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5)下的草地AGB_p和高寒草地理论载畜量进行模拟与预测。结果表明:(1)随机森林算法可准确模拟当前气候条件下的青藏高寒草地AGB_p(R²=0.76,P<0.001);2000-2018年青藏高寒草地AGB_p平均值为102.4 g m^-2,时间上增加趋势不明显(P>0.05);AGB_p年际波动和生长季降水显著正相关(R²=0.57,P<0.001),和生长季温度日较差显著负相关(R²=0.51,P<0.001)。(2)当前气候条件下,青藏高寒草地平均理论载畜量为0.94 SSU ha^-1(standardized sheep unit ha^-1);在过去20年约有54.1%草地理论载畜量呈提升状态。(3)和当前相比,未来20年青藏高原中部和北部草地AGB_p和理论载畜量呈下降态势。因此,建议未来在厘清气候变化影响下草畜关系的基础上进行有针对性的草牧业规划和管理,以缓解区域气候变化引起的草畜矛盾。     

基于航空客流的中国城市层级结构分析

基于1995、2000和2003三个年份的航空客运统计数据,分析中国城际航空客流的结构,并以优势流(dominant flow)方法为主,辅以距离平方和聚类法,分析中国主要城市在国内客运航空网络中的层级及其变化。研究表明,通过航空客运方式产生的空间联系主要集中于东部地区,中部地区在航空网络的重要性方面落后于西部,北京、上海、广-深3个顶点组成全国航空网络的主干;从主导航空客流角度观察,自1995至2003年,一个高度集中的城市层级在3个全国性中心的控制下形成和发展,航空客运网络层级体系中的顶层结构业已清晰,而以下各层次的结构尚处于分化发展之中。     

囊果碱蓬离子含量及分布特点

为研究真盐生植物矿质营养特征,以北疆荒漠囊果碱蓬群落为对象,通过土壤及植株调查,分析其矿质元素特征。结果显示：（1）囊果碱蓬的生长增加了0~30cm土壤的pH值、水分及盐份含量,并使盐分在土层重新分布。（2）根系相对于土壤,具有优先吸收K⁺、Mg²⁺ 养分离子的特点;叶片相对于根系,具有优先运输Cl^-、Na⁺、SO₄^2- 盐分离子的特点,同一离子在吸收和运输的选择不一致,与其在整株的功能相关。（3）Cl^-、Na⁺、SO₄^2- 积累于叶片,含量远大于K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺ ,Cl^- 和Na⁺ 可能相伴向上运输,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺ 在根、茎、叶保持基本不变的比例。（4）囊果碱蓬属于SO₄ -Cl 盐积累植物,而背景土壤为Cl-SO₄ 型盐土。     

土地利用格局景观指数算法与应用

土地利用斑块的形态和空间格局是人类与自然长期相互作用的结果,图形特征的时空演化可以看作是土地利用变化的一种外在表现.该文以吉林省长岭县为研究区,综合运用遥感影像和其他相关资料得到研究区1991年、1995年和2000年的土地利用数据;借助GIS的空间分析功能,获得多时期的土地利用变化信息,并基于景观生态学原理,提取土地利用斑块形态和格局信息,分析近圆指数、方形指数、分维数、分离度等指标及其地学机制.研究表明,受人类干扰强的斑块,近圆指数和方形指数较大,分维数较小,分离度较大;而受人类干扰弱的斑块,近圆指数和方形指数较小,分维数较大,分离度较小.通过图形信息角度进一步发掘土地利用格局及其动态变化的驱动机制,对完善土地利用/土地覆被时空演化过程描述与分析是一种新的尝试.     

玉米秸秆还田和有机配施提高黑土酸中和容量

长期施用化肥导致农田黑土酸化、盐基离子耗竭、养分失衡及作物重金属污染等诸多问题。本文依托吉林公主岭国家黑土肥效监测基地25 a的施肥试验,研究了不施肥对照（C）、N、NP、NK、PK、NPK、厩肥—化肥配施（MNPK）、玉米秸秆还田（SNPK）等8个施肥处理对土壤酸中和容量（ANC）的影响,N、P、K施用量分别为165 kg hm^-2 a^-1、36 kg hm^-2 a^-1、68.5 kg hm^-2 a^-1,MNPK和SNPK处理与NPK处理为等N量。结果表明,施化肥导致表土pH下降0.37~1.39,MNPK和SNPK处理分别提高土壤pH值0.21和0.53。以pH 5.0为参比,N、NP、NK、PK、NPK各处理的酸中和容量ANC_{pH 5.0}分别为对照的42.85%、61.79%、54.05%、82.26%、63.68%;MNPK处理的ANC_{pH 5.0}是对照的1.86倍;加酸160 mmol kg^-1,SNPK处理的土壤pH值仅从7.65降至6.42,表现出极强的酸中和能力。SNPK和MNPK处理的土壤交换性盐基总量SEB分别是对照的1.37和1.14倍,土壤有机质SOM分别是对照的1.32和1.63倍,二者是提高土壤ANC主要原因。总之,有机物料添加显著提高了黑土抗酸化性能及土壤基础肥力水平,研究结果可为东北黑土区玉米秸秆还田保护性耕作及有机肥部分替代化肥实践提供长期试验的理论依据和数据支撑。     

基于Brown-Forsythe检验的水文序列变异点识别

当前在水文序列变异点识别中常采用的几种统计方法都对数据有较多假设,当假设不满足时,识别结果通常并不理想。本文根据统计学方差分析的原理,建立了基于Brown-For-sythe检验的水文序列变异点识别方法,并采用该方法对新疆开都河大山口站近50年年平均径流序列进行了变异点识别。研究结果表明,该识别方法继承了Brown-Forsythe检验的优点,对数据不做过多假设,且易于进行多变异点识别,在一定程度上具有比当前所用统计方法更优越的性能。     

一国两制背景下跨境口岸与中国全球城市区域空间联系——以粤港澳大湾区为例

粤港澳大湾区是中国特色的跨境全球城市区域,但囿于数据获取局限,已有分析多集中于对珠三角9市的空间格局演变分析或仅注重港、澳与内陆城市的单向跨境经济联系,口岸研究多集中于口岸自身的时空分布格局与作用机理,较少涉及口岸对跨境区域全域的空间联系及影响分析。本文尝试从口岸视角理解中国跨境全球城市区域空间联系,以粤港澳大湾区11城市为例,运用联系强度、网络密度及Python编程方法,以港口、陆路与航空跨境口岸为节点,以交通联系为纽带分析大湾区空间联系。结果表明：① 口岸是粤港澳大湾区跨境全球城市区域内部空间联系的重要通道,依托各口岸,湾区已形成以香港为核心,以澳门、深圳、广州为重要节点的宏观联系格局。② 港口口岸联系表现为以香港为首,港、澳互动为主的联系格局,港、澳与湾区其它城市间的港口口岸联系呈现等级性差异。③ 陆路口岸联系表明,湾区形成以港、澳陆路口岸为原点的辐射状联系格局,并以珠江为界呈显著不平衡性特征。④ 航空口岸联系呈现以港、澳为核心,面向粤港澳大湾区的线性放射状航空外联格局。本文揭示了口岸通道对跨境区域全域空间联系与要素流动的影响,为跨境区域联系研究提供了新的视角。     

中国高耗能产品生产与区域PM2.5浓度的动态关联效应——基于省级尺度的分析

面向经济高质量发展及实现“双碳”战略目标,中国传统能源密集型产业发展的资源环境效应备受学界关注。基于2000—2017年中国31个省（直辖市、自治区）的面板数据,通过构建面板向量自回归模型（PVAR）,结合脉冲响应分析和方差分解及动态系统GMM模型,探究中国火电、水泥、钢铁、焦炭等典型高耗能产品的生产规模与区域PM_2.5污染的动态关联效应。结果表明：① 短期内,省域PM_2.5浓度具有明显的时间惯性,火电、水泥、钢铁、焦炭产业规模的短期波动对其冲击影响有限;② 动态影响显示,区域钢铁生产规模对PM_2.5浓度的影响程度最大,火电、焦炭行业次之;③ 长期影响结果显示,钢铁、焦炭产业的扩张加剧了PM_2.5污染,而火电、水泥产品生产规模未与PM_2.5污染表现出同步特征;④ 区域PM_2.5污染成因具有复合性,研究期内控制变量如地区经济规模、工业化程度、城镇化率的提高加剧了PM_2.5污染,地方政府环境污染治理力度越弱则PM_2.5污染程度越重。中国在高耗能产品生产规模逐年增加的情况下,有效地控制了区域PM_2.5污染的加剧。未来应进一步提高行业标准,通过技术创新和产业结构升级控制污染物排放强度;增强地方政府对环境污染的治理力度;研究能源原材料产业的适度产能规模,在满足中国新型基础设施、新型城镇化等重大工程建设对基础原材料产业需求的同时,实现环境质量的优化。