作物生产潜力变化的区域差异——以陕西省为例

作物生产潜力变化具有明显的区域差异性,亟需针对不同地理单元实施有效应对措施和调控策略。选择陕西省三大地理单元（陕北高原、关中盆地和秦巴山区）为研究对象,运用全球生态区模型（GAEZ）分析了陕西省不同地理单元作物生产潜力变化趋势,探讨了不同作物生产潜力变化的区域差异,辨识出影响不同作物生产潜力变化的主要因素,结果显示：（1） 1980—2015年间,陕西省玉米生产潜力总量增加了150.55×10⁴ t,小麦生产潜力总量则下降了402.69×10⁴ t。（2） 关中盆地的玉米和小麦生产潜力皆最大,陕北高原次之,秦巴山区的玉米和小麦生产潜力皆最小;陕北高原和秦巴山区的玉米生产潜力皆表现出先增加后减小再增加的变化趋势,关中盆地的玉米生产潜力则先减小后增加再减小;关中盆地和秦巴山区的小麦生产潜力都呈下降趋势,陕北高原的小麦生产潜力则有所提高。（3） 土地利用变化呈现减产效应,这一效应在关中盆地尤为显著,其次为陕北高原;气候变化导致玉米生产潜力增加,使小麦生产潜力下降;气候变化对不同地理单元的影响也不相同,在陕北高原表现为增产效应,在关中盆地和秦巴山区则为减产效应。（4） 在陕北高原,气候变化的增产效应是玉米和小麦生产潜力提高的主要原因,气候变化对玉米生产潜力的影响大于对小麦的影响,耕地向草地、林地和建设用地的转化是降低作物生产潜力最主要的土地利用变化因素;在关中盆地,作物生产潜力的变化主要是受气候变化的影响,小麦受气候变化的影响较玉米为大,以建设用地占用耕地为特征的土地利用变化对玉米生产潜力的影响大于对小麦的影响;在秦巴山区,土地利用变化是玉米生产潜力变化的主要原因,而小麦生产潜力的变化主要受气候变化影响。     

皋兰老虎台红砂种群在不同坡向的空间格局及关联性

种群的空间格局是研究植物种群相互作用及种群与环境关系的重要方法。红砂（Reaumuria soongarica）是黄土高原半干旱区的主要物种,通过野外的群落调查,运用空间点格局分析法中的Ripley K函数,分析甘肃皋兰老虎台荒漠植被不同坡向红砂种群的空间分布格局与种内关联。结果显示：红砂种群为增长型种群,其在不同坡向的分布具有显著差异;南坡及西南坡坡向上,红砂种群Ⅰ、Ⅱ级个体在小尺度上呈显著聚集分布,随着龄级及空间尺度的增加,红砂种群聚集强度逐渐减弱,最后趋于随机分布。西坡、西北坡坡向上生长大量的蓍状亚菊（Ajania achilloides）和短花针茅（Stipa breviflora）等对红砂的生长造成抑制并加剧种间竞争,各级红砂种群的分布格局均以随机分布为主。不同坡向上,红砂种群Ⅰ、Ⅱ龄级个体之间在小尺度内表现为负关联,随着尺度增加关联度降低,Ⅲ、Ⅳ龄级与Ⅰ、Ⅱ龄级个体之间呈显著的负关联,而Ⅲ、Ⅳ龄级之间没有明显关联性,表明龄级相近的个体在空间分布上是相互独立的。综上所述,在黄土高原半干旱区,影响红砂种群分布的主要因素除了其自身的生物、生态学特性外,微生境的影响也十分重要。     

青藏高原月NDVI时空动态变化及其对气候变化的 响应

青藏高原脆弱的高寒植被对外界干扰十分敏感,使其成为研究植被对气候变化响应的理想区域之一。青藏高原气候变化剧烈,在较短的合成时间研究气候变化对植被的影响十分必要。因此,本文利用GIMMS NDVI时间序列数据集,研究了1982-2012年青藏高原生长季月尺度植被生长的时空动态变化,探讨了其与气温、降水量和日照时数等气候因子的响应关系。结果表明：在区域尺度上,除8月外,其他各月份植被均呈增加趋势,显著增加多发生在4-7月和9月;大部分月份的NDVI增加速率随着时段的延长显著减小,表明NDVI增加趋势放缓;在像元尺度上,月NDVI显著变化的区域多呈增加趋势,但显著减少范围的扩张多快于显著增加。4月和7月植被生长主要是受气温和日照时数共同作用,6月和9月受气温的控制,而8月则主要受降水量的影响。长时间序列NDVI数据集的出现为采用嵌套时段研究植被生长变化趋势奠定了前提,而植被活动变化趋势的持续性则有助于形象表征植被活动变化过程、深入理解植被对气候变化的响应和预测植被未来生长变化趋势。由此推测,青藏高原月NDVI未来增加趋势总体上趋于缓和,但在像元尺度显著变化的区域趋于增加。     

基于位置大数据的国庆假期青藏高原人群分布时空变化模式挖掘

人类活动是引起青藏高原生态环境发生改变的重要因素。很多学者对青藏高原史前人类活动和近几十年的人口分布格局与人口流动开展了大量研究,但有关人群时空分布的精细尺度研究相对缺乏。海量的位置大数据为认识高原人群短期的动态变化提供了新途径。本文利用手机定位数据、人口迁徙数据等高时空分辨率的位置大数据,通过时间序列分解方法和基于统计检验的异常判别方法,分析了2017年国庆期间青海与西藏的人群分布时空变化特征,并探讨了假期旅游行为及人口迁徙与变化特征之间的关系。研究结果显示：① 在省级和城市整体尺度上,定位请求量的假期变化在时间上呈现先降后升的“潮汐”变化模式;② 在精细网格尺度上,西宁和拉萨城市及周边地区的人群分布变化在空间上呈现中心跌、周边涨的“离心化”变化模式。国庆假期人们向城市周边热门景点移动聚集的旅游行为和城市之间的人口迁徙都是导致西宁和拉萨周边地区定位请求量上涨的重要潜在原因,而两座高原城市中心定位请求的下跌不仅与人口迁徙有关,还与假期人类日常行为及定位请求频次的变化等因素有关。通过位置大数据挖掘节庆假期人群分布的时空变化,不仅加深了对高原人口分布格局与流动变化的认识,也为高原城镇化与生态保护的精细化管理与决策提供支撑。     

Livelihood strategy change and land use change —Case of Danzam Village in upper Dadu River watershed, Tibetan Plateau of China

Land use change in rural China since the 1980s, induced by institution reforms, urbanization, industrialization and population increase, has received more attention. However, case studies on how institution reforms affect farmers’ livelihood strategies and drive land use change are scarce. By means of cropland plots investigations and interviews with farmers, this study examines livelihood strategy change and land use change in Danzam Village of Jinchuan County in the upper Dadu River watershed, eastern Tibetan Plateau, China. The results show that, during the collective system period, as surplus labor forces could not be transferred to the secondary and tertiary industries, they had to choose agricultural involution as their livelihood strategy, then the farmers had to produce more grains by land reclamation, increasing multiple cropping index, improving input of labor, fertilizer, pesticide and adopting advanced agricultural techniques. During the household responsibility system period, as labors being transferred to the secondary and tertiary industries, farmers chose livelihood diversification strategy. Therefore, labor input to grain planting was greatly reduced, which drove the transformation of grain to horticulture, vegetable or wasteland and decrease of multiple cropping index. This study provides a new insight into understanding linkages among institution reforms, livelihood strategy of smallholders and land use change in rural China. Foundation item: Under the auspices of National Natural Science Foundation of China (No. 40601006, 40471009), National Basic Research Program of China (No. 2005CB422006)     

基于卫星观测的两例青藏高原低涡结构的初步分析

应用风云2C卫星云图和配有云顶亮温的MTSAT卫星红外云图,描述了两例青藏高原低涡形成、发展及消亡过程,云图清晰显示了高原低涡具有涡眼和暖心结构的特征,并利用水汽图分析揭示了缺乏水汽供应是导致这类低涡不能进一步发展并移出高原的重要原因.最后用1°×1°NCEP分析资料对高原低涡形成眼结构时的基本物理场进行了诊断计算.结果表明:低涡整体为上升气流,而涡眼区在近地层为下沉气流,上层为相对涡区较弱的上升气流;低层辐合,高层辐散.进而印证了动力学研究工作得出的高原低涡具有与热带气旋类低涡(TCLV, tropical cyclone-like vortices)类似的涡眼和暖心结构特征的结论.     

Estimation of regional evapotranspiration in alpine area and its response to land use change: A case study in Three-River Headwaters region of Qinghai-Tibet Plateau, China

Three-River Headwaters(TRH) region involved in this paper refers to the source region of the Changjiang(Yangtze) River,the Huanghe(Yellow) River and the Lancang River in China.Taking the TRH region of the Qinghai-Tibet Plateau as a case,the annual evapotranspiration(ET) model developed by Zhang et al.(2001) was applied to evaluate mean annual ET in the alpine area,and the response of annual ET to land use change was analyzed.The plant-available water coefficient(w) of Zhang’s model was revised by using vegetation-temperature condition index(VTCI) before annual ET was calculated in alpine area.The future land use scenario,an input of ET model,was spatially simulated by using the conversion of land use and its effects at small regional extent(CLUE-S) to study the response of ET to land use change.Results show that the relative errors between the simulated ET and that calculated by using water balance equation were 3.81% and the index of agreement was 0.69.This indicates that Zhang’s ET model based on revised plant-available water coefficient is a scientific and practical tool to estimate the annual ET in the alpine area.The annual ET in 2000 in the study area was 221.2 mm,11.6 mm more than that in 1980.Average annual ET decreased from southeast to northwest,but the change of annual ET between 1980 and 2000 increased from southeast to northwest.As a vast and sparsely populated area,the population in the TRH region was extremely unbalanced and land use change was concentrated in very small regions.Thus,land use change had little effect on total annual ET in the study area but a great impact on its spatial distribution,and the effect of land use change on ET decreased with increasing precipitation.ET was most sensitive to the interconversion between forest and unused land,and was least sensitive to the interconversion between cropland and low-covered grassland.     

青藏高原典型植被生长季遥感模型提取分析

物候变化是衡量全球气候变化最直接、敏感的指示器,针对青藏高原这个独特地域单元上特殊的高寒植被进行关键物候期遥感提取模型及植被物候时空变化的研究具有重要的意义。本文首先以反距离加权空间插值算法与Savitzky-Golay滤波算法相结合的数据重建模型获得高质量2003-2012年青藏高原MODIS归一化植被指数(NDVI)数据。在此数据基础上,分别利用动态阈值法、最大变化斜率法、logistic曲线拟合法3种遥感植被生长季提取模型,对青藏高原地区两种典型植被的生长季(SOS生长季开始期,EOS生长季结束期,LOS生长季长度)进行提取。通过对3种模型提取结果的对比分析,并结合日均温模型对提取结果的验证发现,动态阈值法为青藏高原地区典型植被生长季的最优遥感提取模型。该模型对近10 a的高分辨率典型高寒植被物候参量的反演及时空变化特征分析表明,受青藏高原水热及海拔梯度的影响,青藏高原植被物候变化呈现出从东南向西北的空间分异规律,随春季温度的升高,近10 a来青藏高原高寒草地总体呈现生长季开始期(SOS)提前(0.248 d/a)的趋势。     

Characteristics of Spatial and Temporal Variations of Monthly Mean Surface Air Temperature over Qinghai-Tibet Plateau

1 Introduction The Qinghai-Tibet Plateau, known as the highest plateau with the most complex topography in the world, covers an area of more than 200km2, with a mean elevation of more than 4000m a.s.l. (Ye and Gao, 1979). Surrounded by the Earth’s highest mountains, such as the Himalayas, Pamir, Kunlun Mountains, the plateau plays a significant role in climate change in China even in the world, thus attracted great attention of researchers. Up to now, many achievements have been gained by…     

青藏高原上中尺度对流系统东移传播成因

运用1998年夏季日本静止气象卫星探测反演出的红外辐射亮温资料,对青藏高原上的中尺度对流系统(MCSs)进行了自动追踪,进而对移出高原的MCSs进行了分类,在此基础上,运用空间数据挖掘中的决策树方法得到了东移出高原的MCSs与其环境物理量场之间的关系,结果表明,在400hPa上,当MCSs的中心位置位于100°E附近时,移出高原且向东南方向移动的MCSs仅与该等压面上的高度和温度有关;而向东北方向移动的MCSs仅与高度和假相当位温有关;此外,移出高原且方向向东的MCSs主要决定于等压面高度、散度、涡度和假相当位温这4个物理量值。在500hPa上,位于东经104°E以西且最终移出高原的MCSs,决定其是否移向东北方向的环境物理量因素为K指数和水汽通量散度,而影响其向东南及东方向移动的因素则较多。