基于MSAVI-WI特征空间的新疆渭干河-库车河流域绿洲土壤盐渍化研究

土壤盐渍化是造成干旱区土地荒漠化及生态恶化的重要原因,及时获取大尺度高精度土壤盐渍信息是防治工作的基础。选取新疆塔里木盆地北缘渭干河—库车河流域三角洲绿洲为研究区,利用Lansat-TM数据与野外实测数据分析盐渍化土壤与修改型土壤调整植被指数(MSAVI)、湿度指数(WI)之间的关系,在此基础上提出了MSAVI-WI特征空间概念,构建了土壤盐渍化遥感监测指数模型(MWI)。结果表明:MWI与土壤表层含盐量相关性较高,其相关性为0.844,精度高于土壤盐渍监测常用的盐分指数与实测数据的相关性。MWI能较好的反映盐渍化土壤地表植被及土壤水分的组合变化,具有明确的生物物理意义,并且特征参量简单,理论上易于理解,实践上易于实现,MWI模型的构建有利于干旱区大尺度土壤盐渍化定量监测与评价工作的开展。     

江西于都某钨矿区土壤重金属特征及生态风险评价

金属矿产资源的持续开发活动通常会导致矿区土壤重金属含量累积,厘清土壤重金属环境污染特征并评价其生态风险,可为监测土壤环境质量和预防土壤污染提供依据。选择江西于都某百年开采钨矿山,采用单因子污染指数法、内梅罗综合指数法和Hakanson潜在生态风险指数法,对其周边土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg污染特征及潜在生态风险进行调查评价。评价结果表明,研究区土壤受到Cu、Zn、Cd、Pb、As等重金属的污染,单因子污染指数分别为6.74、3.72、45.1、3.36、8.88;综合污染评价表明,Cd是主要污染贡献因子,其次为As、Cu、Pb、Zn;土壤综合潜在生态风险指数平均值高达2065,属很强生态风险;强生态风险及以上区域主要分布在矿山周边及矿山下游河道附近,分布面积约占研究区总面积的43.89%;研究区土壤重金属相关性分析表明,Cu、Zn、Cd、Pb之间具有显著的相关性。综合研究结果可知,该区域土壤Cd具有一定的潜在生态风险,应引起充分重视,矿山开发利用可能是导致Cu、Zn、Cd、Pb污染的主要原因。     

人类世可持续发展背景下的远程耦合框架及其应用

在全球一体化进程不断加深的背景下,国家与地区之间的联系日益紧密,产生了一系列跨国家、跨地区、多尺度的社会—经济—环境影响,远程耦合（Telecoupling,社会、经济、环境的远距离相互作用）科学概念和综合框架的提出为解决上述问题提供了新方法和新途径。为更好促进远程耦合综合框架的正确使用和规范推广,本文系统解析了远程耦合综合框架,厘清各组成部分的定义和功能,梳理了框架的应用现状;通过对3个中国典型案例的阐释,展示了远程耦合综合框架的使用方法、结果分析及由此得出的科学意义和政策价值;最后描述了远程耦合综合框架使用中需要重点关注的问题,并对其应用前景进行了展望。远程耦合综合框架的推广应用有助于以跨国家、跨地区、多尺度的视角,重新审视多个人类与自然耦合系统的相互作用,揭示隐藏的远距离地理空间作用的科学价值,服务于有关政策的制定和实施,促进全球社会、经济、环境的可持续发展。     

基于小波分析的汾河河津站径流与输沙的多时间尺度特征

基于汾河流域19个气象台站1959~2005年的月均降水量、河津站的径流量和输沙量资料,借助小波分析方法研究了降水、径流与输沙序列的多时间尺度特征及它们的耦合关系。结果表明:降水、径流与输沙量具有2~4a、14~18 a左右2个不同尺度的周期变化,且三者的主周期基本一致,即3 a和16 a;3 a尺度上,3个要素曲线的正、负位相交替频繁,突变点较多,且曲线变化除个别时段发生紊乱外基本上保持同步性;16 a尺度上,突变点较少,3条曲线的正、负位相交替相应减少且出现不同步现象。降水、径流与输沙量曲线发生趋势变化及出现不同步现象的原因包括自然因素和人类活动,而后者是其主要影响因素。     

基于DGT和化学提取法研究浙西北地质高背景区土壤镉生物有效性

地质高背景区相较于人类活动引起的土壤镉污染影响范围更广,在区域尺度上对生态系统和人类健康构成危害。土壤镉生物有效性是决定其生物可利用性、生物毒性的关键因素,因此探寻可行的土壤镉生物有效性评价方法对污染农用地安全利用和风险管控具有重要的理论和实际意义。DGT技术、单一提取法、连续提取法和土壤溶液法常用于测定土壤有效镉,但已有研究成果主要基于同种土地利用类型土壤的室内盆栽实验,难以代表自然污染土壤中的复杂情况。为探明各土壤重金属有效态提取技术对地质高背景区不同土地利用类型土壤Cd生物有效性评估效果,本文以浙江西北部土壤Cd高地质背景区水田土壤-水稻籽实和旱地土壤-小白菜样品为研究对象,实验应用DGT技术、单一提取法（0.01mol/L氯化钙提取）、连续提取法（七步连续提取）和土壤溶液法评价土壤中镉生物有效性。结果显示：①研究区水田和旱地土壤Cd平均含量分别为1.07mg/kg和0.73mg/kg,显著高于浙江和全国土壤平均水平,Cd的异常富集主要与浙西北地区广泛分布的黑色岩系有关。②相较于碳酸盐岩区,黑色岩系区土壤中Cd的生物有效组分占比较高,水田和旱地土壤Cd的活动系数（MF）高达59.9%和51.8%,Cd易在土壤-作物系统中发生迁移富集;③植物体内镉含量Cd-P与不同方法测定的有效镉含量均呈显著正相关,但Cd-P与DGT技术测定的有效镉含量相关性优于其他三种方法,水田土壤测得的有效Cd与水稻籽实相关关系：$ {{C}}_{\text{soln}} $>CDGT>$ {{C}}_{{\text{CaCl}}_{\text{2}}} $>$ {{C}}_{{\text{F}}_{\text{1}}\text{+}{\text{F}}_{\text{2}}\text{+}{\text{F}}_{\text{3}}} $,旱地土壤测得的有效Cd与小白菜相关关系：CDGT >$ {{C}}_{{\text{CaCl}}_{\text{2}}} $>$ {{C}}_{{\text{F}}_{\text{1}}\text{+}{\text{F}}_{\text{2}}\text{+}{\text{F}}_{\text{3}}} $>$ {{C}}_{\text{soln}} $。综合比较不同土壤有效Cd测定方法的优缺点,DGT技术可以模拟植物体对Cd的动态吸收过程,更能准确地反映土壤Cd生物有效性,预测作物Cd含量水平,这与已有研究成果一致。此外,本文研究成果表明DGT技术评价土壤Cd生物有效性,不仅适用于人为污染区,也可应用于地质高背景区。     

鄂尔多斯高原景观格局变化分析--以伊金霍洛旗为例

以位于内蒙古鄂尔多斯高原上的伊金霍洛旗为研究区域，以景观生态学的数量分析方法为基本手段，在土地利用现状分类体系下，以其1984、1991和1998年3个年度的土地利用图为基础。从区域和斑块类型两个尺度上，对其景观格局进行了数量分析。结果表明，在三个典型年度。天然草地为伊金霍洛旗的景观基质，景观格局指数的所有变化均是在此基础上发生和演变的。从整个景观尺度的格局指数变化情况显示，伊金霍洛旗景观的破碎化程度在增加；同时景观的异质性程度在下降，景观愈来愈有少数景观斑块类型所控制。而在斑块类型这一尺度上的格局指数变化说明，不同类型斑块的复杂性的变化趋势基本相同，即均有不同程度的增长，但增加幅度有限；同时还说明，不同类型斑块内部其大小差异的幅度在不断缩小。但从不同年度的变化情况来看，无论是区域还是不同的斑块类型，其格局指数的变化并不与总体的变化趋势同步。     

Research on the Development Status and Strategy of Productive Rooftop Gardens on Commercial Complexes

The introduction of productive gardens on public building roofs is an active way to use urban idle space. It has ecological, economic, and social values and helps alleviate many urban problems caused by the rapid advancement of land urbanization. This paper takes the productive rooftop garden of an urban commercial complex as an example, and assesses its development status based on methods including ArcGIS, field research, and questionnaire interviews, combined with the overall aspects of the country and key case analysis. The results indicate several key aspects of the current status of such gardens in China. (1) As affected by natural and social factors, the current spatial distribution of productive rooftop gardens of commercial complexes in Chinese mainland is uneven, with 84.21% located in the southeast coast and the Sichuan region. (2) The operation and development of this type of productive landscape is in good shape. The number of rooftop gardens has continued to increase since 2013, and the scale is generally greater. Currently, the business model which combines nature education and parent-child amusement experience activities is the most stable. (3) Cases in good operating condition tend to have relatively related characteristics in layouts, traffic functions, landscape elements, and space design. (4) Questionnaire interviews show that citizens are highly willing to participate in rooftop productive landscapes, while operators still experience challenges in policies, funds, and planting knowledge in practice. This paper analyses the existing problems in the development status and strategy of the rooftop productive landscape. It proposes complementary optimization strategies to serve as a reference for the rooftop design of commercial complexes and the utilization of a significant amount of idle space on the roofs.     

轨迹大数据: 数据处理关键技术研究综述

针对轨迹大数据的高效点-轨迹k近邻（point to trajectory k nearest neighbor, P2T_kNN）查询处理需求,提出了一种融合时空剖分和轨迹分段的轨迹组织方法,其核心思想是在对轨迹作时间剖分的基础上,利用离散全球网格系统（discrete global grid system, DGGS）在空间上进行再次剖分,从而利用两次剖分得到的时空单元编码来索引落入其中的轨迹片段。在此基础上利用分布式列式存储技术设计了面向轨迹大数据的P2T_kNN查询处理框架,提出了一种顾及轨迹数据空间分布的自适应空间单元搜索算法,即通过分析轨迹数据在给定时间约束下的空间分异特征,动态调整空间单元的搜索步长,从而提升了轨迹稀疏区域的处理效率。针对亿级轨迹的实验结果表明,该方法适用于轨迹大数据的P2T_kNN查询处理,在轨迹稠密与稀疏区域的平均查询响应时间均小于1 s。     

空间分辨率对总初级生产力模拟结果差异的影响

利用模型分析气候变化对陆地生态系统功能的影响,是当前全球变化生态学的研究热点,然而模型模拟不确定性来源之一就是空间异质性的问题。空间异质性是尺度的函数,基于气象和遥感数据驱动的生态系统过程模型（BEPS模型）,分别模拟2003-2005年中国生态系统通量观测与研究网络（ChinaFLUX）长白山站、千烟洲站、海北站及当雄站在1 km和8 km空间分辨率下的总初级生产力（GPP）的时间动态变化,并结合土地覆盖类型及叶面积指数(LAI)的差异,探讨两种空间分辨率输入数据对GPP模拟结果的影响。结果表明：① 差异性主要是由于8 km范围内混合像元导致LAI的不同,4个站点月均差异值分别为0.85、1.60、0.13及0.04;② 两种空间分辨率均能较好地反映各站点GPP的季节动态变化,与GPP观测值的相关性R²为0.79~0.97 (1 km)、0.69~0.97(8 km),月均差异值为11.46~29.65 gC/m²/month (1 km)、11.87~24.81 gC/m²/month (8 km);③ 4个通量站点在两种空间分辨率下的GPP月均差异值分别为14.43,12.05,4.79,3.22 gC/m²/month,不同空间分辨率的模拟结果在森林站的差异大于草地站,且生长季的差异大于非生长季。因此,模型在模拟大尺度、长时间序列GPP时,为了提高模型模拟效率,适度降低空间分辨率是可行的,但应尽量减小低空间分辨率对于森林生态系统以及生长季GPP模拟上的误差。     

青藏高原东北部降尘通量及粒度特征分析

青藏高原东北缘是柴达木沙尘暴东移的必经之道和沉降区,对青藏高原东北部降尘时空分异特征进行分析,有助于认识青藏高原区域粉尘输送的现代过程和机制。2013年12月至2015年5月分别在青海湖小泊湖(XBH)、西宁多巴(DB)、西宁青海师大科技楼顶(KJLD)设置降尘缸,进行湿法收集。对其降尘通量和粒度特征进行了时空分异特征分析,结果显示,1)西宁地区2014年降尘通量为442~542 g/m~2·a,青海湖XBH采集点指示的2014年降尘通量为415 g/m~2·a,降尘通量年际变化较大,各站点降尘通量季节变化趋势一致,降尘主要集中在冬春季,夏季降尘通量最低;2)各站点降尘粒度组成特征非常相似,以粉砂为主(4~63μm),西宁地区尘暴与非尘暴降尘粒度频率曲线呈近似正态分布,尘暴期间降尘粒径较非尘暴时段大;3)XBH、DB和KJLD 3点所有样品平均粒径分别为37μm、34μm和31μm,中值粒径分别为31μm、27μm和26μm;对比低海拔兰州尘暴粒径特征,发现降尘粒径存在一定的海拔依赖性,即粒度随海拔增高逐渐变粗。