基于遥感监测的城市热岛研究进展

全球正经历快速、高强度的城市化,导致城市热岛加剧,并对城市、区域乃至全球许多的生态环境要素直接或间接地产生多方面的影响,与人类福祉密切相关。遥感具有宽覆盖、信息量大、重复观测周期短等优点,已成为地表城市热岛(Surface Urban Heat Island, SUHI)监测广泛采用的一种方法。针对前人相关研究对热红外数据源、监测指标及SUHI时空变化规律尚缺乏系统总结且内容需要更新等问题,本文首先分类评述了SUHI遥感监测所采用的热红外遥感数据源。其次将现有的SUHI监测指标分为土地覆盖类型驱动型、地表温度格局驱动型及两者复合驱动型3类来述评,详细介绍了它们的计算方法、应用案例及优缺点;并从日间变化、夜间变化及昼夜对比的变化3个方面述评了SUHI的年内时空变化规律;归纳了其年际变化规律。最后,依据现有研究结论中相互冲突或尚需深化的地方,指出几个潜在的关键问题或研究方向。     

基于环境因素约束的农户土地利用效率及影响因素分析 ——以河南省粮食生产核心区为例

在农户土地利用引起的环境问题日益严重的背景下,如果农户土地利用效率的测度只考虑“好”产出,而忽略“非意欲”的环境产出,可能造成测度结果不准确。因此,将“非意欲”产出引入农户土地利用效率评价模型,利用河南省粮食生产核心区农户抽样调查数据测度环境因素约束下的农户土地利用效率,并探讨其效率状况及影响因素。主要的结论如下：① 调查区域环境因素约束下的农户土地利用效率平均值仅为0.612,效率值总体不高,有较大的提升空间。不同规模农户的土地利用效率差异较大,二者呈现“U型”变化趋势。② 环境因素约束下的农户土地利用效率的影响因素来自多个方面。其中,农户生计方式兼业化在一定程度上降低了环境约束下的农户土地利用效率;种植结构调整虽然能够增加农户农业收入,但不利于环境因素约束下的农户土地利用效率的提升;农地经营规模扩大对环境约束下的农户土地利用效率产生正面影响,但现实中普遍存在的小规模化经营和土地细碎化消减了正面影响。土地产权的稳定性能够提升环境约束下的农户土地利用效率,但无论是集体土地产权还是承包经营权以及农户间非正式的土地流转产权关系稳定性较差,不利于环境约束下的农户土地利用效率的提高。     

北京耕地流失的时空动态与调控途径研究

在国际学术前沿土地变化科学的概念框架下, 耕地非农化及其调控机制研究成为核心问 题之一。研究中国快速城市化地区耕地非农化的驱动力及其调控机制, 不仅是现实的迫切需求, 也可在国际相关学术领域做出独特贡献。以北京为案例进行研究发现: 1996~2004 年北京土地利 用变化中, 大多数地类转换都与耕地直接有关, 耕地流失是北京土地利用变化的核心问题; 城镇 扩展主要占用耕地, 且耕地生产力高的平原地区因建设占用而流失的耕地量大; 远郊山区耕地被 建设占用的压力相对较小, 但被生态用地占用的压力相对较大; 人口增长、经济发展、政府行为与 决策是北京等经济快速发展地区耕地流失的重要驱动因素, 解决途径关键在于寻求耕地保护与 耕地非农利用之间的平衡点、积极发挥土地管理政策的调控作用。     

毛乌素沙地1960-2013年极端气温变化

毛乌素沙地处于多层次生态地理景观过渡带,拥有丰富的自然及人文资源.研究该生态脆弱区极端气温变化,有利于揭示全球气温变化与局地气温响应之间的复杂关系,为当地的可持续发展和气象灾害预防提供参考。通过线性趋势分析、累计距平、Mann-Kendall法、因子分析、R/S分析等方法,分析了该地极端气温指数的变化特征\,突变特点、相互关系,探讨了该地区气温变化的空间差异和极端气温未来的变化趋势。结果表明:(1)极端最低气温、极端最高气温、夏日日数、热夜日数、暖夜日数、暖日日数分别以不同的速率上升;冰日日数、霜冻日数、冷夜日数、冷日日数分别以不同的速率下降。(2)除极端最高气温、极端最低气温外,其余8项极端气温指数均发生突变,突变年份集中在20世纪90年代。(3)冷指数大幅下降是毛乌素沙地极端气温变化的主要特点,并且各冷指数间、各暖指数间相关关系显著。(4)毛乌素沙地极端气温在空间上表现出不同的变化特点,东北方向(榆林及鄂托克旗)冷指数呈现大幅减少,西南方向(横山及盐池)暖指数呈现大幅增加。(5)ENSO事件具有使毛乌素沙地极端最高气温降低的作用以及使极端最低气温升高的作用。(6)10项极端气温指数的Hurst指数均大于0.5,表明未来毛乌素沙地极端气温仍将呈现冷指数下降、暖指数上升的变化趋势。     

城市土地潜力分析--以南京市为例

研究城市土地潜力是城市建设者合理利用城市土地、提高城市土地利用效率、保护耕地的基础。该文利用GIS对土地、规划、环保、人口等相关数据进行整合,从房地产开发的角度建立测算最低经济容积率的模型,求得每块城市土地的经济容积率;基于GIS空间分析功能,分析城市土地利用现状与最低经济容积率,并用地域环境质量综合评价、历史文化名城保护规划等数据对结果进行修正,得出南京市城市土地潜力的数量、质量及空间分布。     

大城市地区农村改革的政治生态学分析--以北京市农村地区为例

运用政治生态学(politicalecology)的基本观点,以北京市农村地区为对象,在对平原、丘陵、山区4个不同类型村庄多年实地调查基础上,分析了在政治体制改革、市场经济影响下北京郊区农村的组织形态、产业结构、土地利用、耕地质量、生态环境的变化过程。研究揭示,1979以来北京农村政治改革与生态环境的关系与其他的农村地区不同,国家与地方政府的政策变化使北京农村生态环境在不同时期呈现出恶化-改善的波动性过程;根据长期研究,政体改革、政策变化在总体上起到了抑制生态恶化、改善农村环境的作用。     

北京市不同土地利用类型的土壤镉含量特征

通过对北京市菜地、稻田、果园、绿化地、麦地以及自然土壤6种土地利用类型共595个土壤样品的调查分析,探讨了不同土地利用方式对土壤镉含量的影响。结果表明,绿化地、麦地以及自然土壤与背景值没有显著差别;菜地、稻田、果园的镉含量显著高于背景值。6种土地利用类型中,菜地土壤的镉含量最高,其次为稻田和果园,绿化地以及麦地土壤镉的含量最低。与土壤基线值相比,果园样品有9.5%的样品超出,绿化地与菜地分别有7.7%和4.6%超出。在全部土壤样品中,共有19个样品超标,超标率为3.2%。石景山、门头沟、丰台、海淀等地区的样品超标较多,应该合理规划这些地区的农业土地利用。     

Spatio-temporal dynamics of land cover and land surface temperature in Ganges-Brahmaputra delta: A comparative analysis between India and Bangladesh

Land use and land cover (LULC) change in the Ganges-Brahmaputra delta (GBD) poses significant challenges towards future environmental sustainability of the region and requires regional scale monitoring of key bio-physical variables and changes in their inter-relationship over space and time. Focusing on the southern part of the lower GBD region along the international border of India and Bangladesh, this study examined the spatio-temporal variability of LULC change and its relationship with Land Surface Temperature (LST). Furthermore, LULC-LST relationships were compared between Indian and Bangladesh part and its trend in and around big cities (with more than 1 million population) and towns (with more than 100,000 population) was investigated. Results showed that LST changes were predominantly driven by LULC changes on both sides of the border. Urban growth is the dominant form of LULC change, and the rate of land change was faster in 2005–2010 time period than 1989–2005. Over the period of 21 years, mean January LST decreased by approximately 1.83 °C in Indian part and 1.85 °C in the Bangladesh part. Areas that changed from to rural from agricultural experienced decrease in mean LST, whereas those areas that changed to urban from either agriculture or rural, experienced increase in mean LST. The relationship between LULC and LST are same on both sides of the Indo-Bangladesh border. In bigger cities like Kolkata (in India) and Khulna (in Bangladesh), there is a high spatial variability in relationship between LULC and LST compared to large towns. The LULC-LST relationship in large towns in India was influenced by proximity to Kolkata and coastal areas, whereas in Bangladesh no such influence was evident. The results and the data produced in this study are crucial for monitoring LULC changes, for developing spatial decision support system, and thus will be helpful to address the current challenges of land management in the GBD region. Changes in the LULC and LST are important indicators of GBD's environmental health and access its vulnerability and thus the present findings serve as baseline information for future studies seeking to examine the impact of differential policies on the LULC change in the region.     

汕头市土地利用空间格局的景观生态学分析

根据不同利用类型土地生态效应的异同,对汕头市2003年1∶1万比例尺土地更新调查数据的土地分类系统进行调整,将全部土地景观划分为耕地、林地、园地、草地、居民点及工矿、交通、裸土地和水域等8类.在GIS的支持下,提取各类型土地景观斑块的数目、面积和周长等信息,据此对斑块景观的数量、面积和形状等特征,以及区域景观的多样性、均匀度和优势度,集中性和区际意义等进行分析,从而总结出全市范围及六区一县土地利用空间格局的景观生态学特征.     

Effects of land use and cultivation time on soil organic and inorganic carbon storage in deep soils

The vertical distribution and exchange mechanisms of soil organic and inorganic carbon(SOC, SIC) play an important role in assessing carbon(C) cycling and budgets. However, the impact of land use through time for deep soil C(below 100 cm) is not well known. To investigate deep C storage under different land uses and evaluate how it changes with time, we collected soil samples to a depth of 500 cm in a soil profile in the Gutun watershed on the Chinese Loess Plateau(CLP); and determined SOC, SIC, and bulk density. The magnitude of SOC stocks in the 0–500 cm depth range fell into the following ranking: shrubland(17.2 kg m~(-2)) grassland(16.3 kg m~(-2)) forestland(15.2 kg m~(-2)) cropland(14.1 kg m~(-2)) gully land(6.4 kg m~(-2)). The ranking for SIC stocks were: grassland(104.1 kg m~(-2)) forestland(96.2 kg m~(-2)) shrubland(90.6 kg m~(-2)) cropland(82.4 kg m~(-2)) gully land(50.3 kg m~(-2)). Respective SOC and SIC stocks were at least 1.6-and 2.1-fold higher within the 100–500 cm depth range, as compared to the 0–100 cm depth range. Overall SOC and SIC stocks decreased significantly from the 5 th to the 15 th year of cultivation in croplands, and generally increased up to the 70 th year. Both SOC and SIC stocks showed a turning point at 15 years cultivation, which should be considered when evaluating soil C sequestration. Estimates of C stocks greatly depends on soil sampling depth, and understanding the influences of land use and time will improve soil productivity and conservation in regions with deep soils.