黄河上游近60年水沙变化特征及其影响因素

由于受人类活动及气候变化影响,黄河上游干流水沙特征发生显著变化。为探究黄河上游水沙变化情况,基于黄河上游5个水文站1964-2019年水沙、遥感影像等数据,利用Mann-Kendall检验法、滑动t检验法、累积距平曲线和双累积曲线等突变检验方法和小波分析法,对黄河上游水沙变化特征进行研究。利用水沙关系曲线及线性回归法等方法估算人类活动和气候对水沙变化的贡献率,并着重讨论梯级水库建设及土地利用变化对水沙的影响。结果表明:1)黄河上游玛曲-小川段流域内降雨量和径流量变化幅度不明显,贵德站、循化站、小川站1986-2019年年均输沙量分别减至1964-1985年的9.8%、24.6%、38.8%,输沙量大大减少。黄河上游玛曲-小川段径流量突变多在1986年,输沙量突变多在1969、1986、2004年,径流量存在8、16、22 a周期,输沙量存在4~8、18~21、27 a周期。2)1969年后,河流输沙能力增强,水沙关系显著改变。在不同时段内,人类活动对径流量变化在1987-2019年贡献率为66.3%,对输沙量变化在1970-1986、1987-2004、2005-2019年的贡献率为72.96%、70.73%、69.7%。人类活动对黄河上游干流水沙影响占据主导因素。3)刘家峡水库淤积最为严重,单库运行期水库淤积量为2.39亿t,排沙比变化范围为1.39%~10.7%。梯级水库联调使得径流量在1964-2004年间减少47.8%,1964-2019年间梯级水库减沙94.8%,梯级水库对输沙量影响远大于对径流量的影响。4)1980-2020年间,草地面积增加了1880.03 km²,增幅3.1%,有利于减少输沙量,草地拦沙效益大于截流效益。     

基于土地利用方式的巢湖流域氮排放情景模拟

土地利用方式及其转移对区域氮素迁移和水体氮负荷产生重要影响,但量化自然发展、耕地保护和生态保护等多情景下土地利用方式氮排放时空变化特征,揭示流域水体氮负荷对土地利用变化的响应机制仍面临挑战。本研究以巢湖流域为研究区,通过遥感解译多时相土地利用类型数据,借助PLUS和InVEST模型探索不同情景下氮排放对各土地利用类型变化的响应机制。结果表明:(1)2000—2020年期间,巢湖流域建设用地面积的增加(626.14 km²)主要占据的是耕地(减少了775.64 km²),城市化建设成为土地利用方式变化的主要驱动力;(2)PLUS模型多情景预测结果显示:2020—2030年间土地利用变化特征与2000—2020年基本保持一致,但各用地间的转换频率降低;(3)经InVEST模拟,耕地面积缩减而导致氮排放的减少量(340.17 t)大于建设用地等面积增加带来的氮排放增加量(170.11 t),使2000—2020年间巢湖流域土地利用所排放的总氮量呈降低趋势,由2000年的4768.04 t降至2020年的4597.98 t;(4)不同情景下,2030年各土地利用方式的氮排放量较2020年均呈降低趋势。其中,生态保护情景既有效地保障了巢湖流域生态功能又展现出较好的氮减排效果(113.36 t);鉴于此,建议流域管理部门应通过合理规划各用地类型的发展,严格控制建设用地对林草地、水域等生态用地的侵占,以期削减流域水体氮负荷、缓解氮素治理压力。     

珠江三角洲土地利用变化与工业化和城市化的耦合关系

在分析珠江三角洲1990～2000年土地利用变化趋势和特征的基础上，根据土地利用的综合变动系数将珠江三角洲划分为4种土地变化类型，即剧变型、缓变型、相对稳定型和稳定型，并总结了不同变化类型的特征。进一步研究了工业化、城市化发展阶段与土地利用变化类型的关系，结果显示，处于不同工业化、城市化阶段的县市，其土地利用变化也明显不同，且与工业化、城市化进程和状态具有一定的内在关系；最后对产业非农化、城市化与土地利用变化的耦合系数进行了研究，发现各市县的产业非农化、城市化和土地利用变化的耦合系数，与土地利用的综合变动系数具有很高的一致性，按照产业非农化、城市化和土地利用变化耦合系数，在一定程度上可以判断土地变化的类型。     

东北地区土地覆被格局变化模拟：基于CLUE-S和Markov-CA模型的对比分析

研究以遥感解译的东北地区2000年、2010年、2015年的土地覆被变化为基础,充分考虑自然和社会因素对土地覆被变化的影响,分别通过CLUE-S模型和Markov-CA模型对东北地区2015年和2030年土地覆被格局进行模拟,研究结果表明：通过与遥感解译的2015年实际土地覆被类型数据对比验证,CLUE-S模型和Markov-CA模型模拟结果的总体Kappa指数分别为0.970 0和0.964 9,结果表明2种模型的模拟结果较为理想,CLUE-S模型的模拟精度较Markov-CA模型更高。2015—2030年东北地区草地、耕地、湿地、其他用地和水体面积呈现下降趋势,林地、人工表面面积呈现增加趋势,人地关系越发紧张。东北地区作为生态环境相对脆弱的区域需警惕不可持续的土地覆被变化,需权衡生态保护、粮食增加与基础设施建设的用地需求和协调发展。     

新疆20世纪80年代末以来耕地与建设用地扩张分析

基于20世纪80年代末、2000年、2005年、2010年、2015年5期中国土地利用数据集（NLUD）中的新疆部分,以耕地与建设用地（城乡、工矿、居民用地）为对象,从土地利用动态数据中提取其扩张图斑,分析了近30 a来新疆耕地与建设用地扩张的时空特征。结果表明：（1）南北疆耕地及建设用地扩张具有明显的时空差异。持续增长、南快北缓、重心南移是新疆耕地扩张呈现的总体特征;提速增长、南缓北快、城市扩张为主是建设用地扩张的基本特征。南北疆耕地面积差距逐渐缩小,建设用地面积差异加大。（2）对比近30 a来不同绿洲区内耕地与建设用地的扩张数量及趋势,可将耕地的扩张模式归纳为双峰型、减速型及阶段增长型,将建设用地的扩张模式归纳为指数增长型、双峰型、缓降型及缓降陡增型。（3）各绿洲区耕地及建设用的扩张特征十分显著。北疆耕地除阿勒泰绿洲区依然保持加速扩张外,其余绿洲区耕地扩张规模均出现下降,而北疆各绿洲区建设用地均呈持续加速扩张趋势,其中天山北坡城市扩张尤为突出;南疆各绿洲区耕地扩张均呈加速态势,建设用地扩张规模相对较小。     

基于分布式水文模型（SWAT）的土地利用和气候变化对洮河流域水文影响特征

土地利用和气候变化是流域水资源发生变化的重要原因。以洮河流域为研究区,通过模型率定得到适宜于洮河流域的分布式水文模型（SWAT）,在综合考虑流域土地利用和气候变化特征的基础上构建多种情景模式,并对不同情景模式下的水文特征进行模拟,得到以下结论：（1）校准后的SWAT模型,R²、R_e和E_ns分别达到0.83、-8%和0.68,说明该模型在洮河流域径流模拟中具有较好的适用性。（2）与1976-1995年相比,气候变化使流域产水量增加1.30 mm,土地利用变化使流域产水量减少0.77 mm。土地利用变化对水文特征的影响小于气候变化,但土地利用变化对流域管理的作用却是不可忽视的。从极端土地利用变化情景可知,与1985年土地利用情景相比,林地、草地和耕地情景中产水量分别变化了18.1%、-7.4%和-10.1%。从气候变化情景可知,当降水量不变,温度分别变化2 ℃、1 ℃、-1 ℃和-2 ℃时,流域产水量的变化量分别为-4.23%、-2.56%、3.08%和6.70%;当温度不变,降水量分别变化20%、10%、-10%和-20%时,流域产水量的变化量分别为56.32%、30.88%、-23.66%和-45.94%。（3）在土地利用和气候变化共同作用下,地表径流增加的区域主要位于下游的广河县、和政县和康乐县以及上游的碌曲县和夏河县等地,地表径流增加地区的面积约占流域总面积的39%。     

基于相对风险模型的土地利用变化生态风险定量评价——以石羊河流域为例

土地利用是否合理是推进国民经济发展的关键,也是生态环境变化的风向标。通过理论研究和实地调研,构建了土地利用生态风险定量评价体系,借助相对风险模型（RRM）对石羊河流域的生态风险及其影响因素进行研究。结果表明：（1）在划分的3个评价单元中,中部绿洲生态保护区在土地利用中面临的生态风险最大,北部盆地防沙治沙区次之,南部山地水源涵养区生态风险最小;（2）在3大风险单元的6类不同风险源中,工程建设对石羊河流域的生态风险影响最大,其次是作物种植和畜牧养殖,且在自然环境相对较好的区域表现得尤为明显。     

WRF模拟的1980-2000年中国东北农业开发对气候的影响

利用WRF模式,基于中国东北1980年代前期和2000年的土地利用/覆盖数据,分别进行了1980-2000年的气候变化模拟试验。通过两个试验结果的对比,分析了1980-2000年中国东北农业开发对气候的影响。在冬季和春季,农业开发使地表反照率增强,地表吸收的短波辐射减少,地表感热通量相应减少,地表气温降低;在夏季和秋季,农业开发削弱了地表反照率,地表吸收的短波辐射增加,同时地表潜热通量大幅增加,且增幅大于地表吸收的短波辐射的增幅,地表感热通量则相应减少,地表气温降低。农业开发的致冷幅度大多为0.1°C~1.0°C,与同期大尺度气候变化导致的当地背景温度变幅基本相当。农业开发引起的夏季降水变化因气候年景而异,“南旱北涝”年景下,呼伦贝尔—黑龙江省中部以及吉林省中部少雨,黑、吉、蒙三省（自治区）交界处降水增加,辽、蒙交界处以及辽东湾北部降水减少;“南涝北旱”年景下,呼伦贝尔—黑龙江省中部以及吉林省中部多雨,黑、吉、蒙三省（自治区）交界处降水减少,辽、蒙交界处以及辽东湾北部降水减少。农业开发的面积极其有限,因而由其导致的温度和降水显著变化主要出现在农业开发当地,尚不足以显著影响区域平均温度和降水变化。     

汾河源区生态系统服务价值的时空变化

运用GIS和遥感技术分析了汾河源区宁武县1990、2000、2010年的土地利用/覆被时空变化特征,并参照中国不同陆地生态系统单位面积服务价值,分析了该区域生态系统服务价值的时空变化。结果表明:1990-2010年,研究区生态系统服务价值共损失0.34×10⁸元,且损失量和损失幅度呈增加趋势;研究区东北到西南方向上的大片低海拔区域生态系统服务价值减幅较大,主要与该区域频繁的人类活动有关,而高海拔山区减幅较小或略有增加。气候暖干化、过度放牧和建设用地增加引起的草地和水域减少是导致研究区生态系统服务价值减少的主要原因。     

中国粮食,安全否?

正前言没有汽车,我们可以步行;没有金碧辉煌的宫殿,我们可以住在简朴的小木屋;没有绫罗绸缎,我们可以穿棉麻粗衣;但是,如果没有吃的东西了,人就无法生存,那就是天大的问题了!因此,和石油一样,粮食也是最基本的战略资源;"粮食战争"已经成为西方参与的、世界上最复杂的"隐形战争"。我国是个人口众多的大国,解决好吃饭问题始终是治国理政的头等大事。而中国要养活13亿人口,在自身粮食生产方面面临许多挑战,比如土地利用方式粗放、水利基础设施陈旧、城市扩张和工业扩张加剧了耕地流失、粮食流通体系落后、