Possible NPP changes and risky ecosystem region identification in China during the 21st century based on BCC-CSM2

Journal of Geographical Sciences - Based on simulations by the Beijing Climate Center climate system model version 2 (BCC-CSM2), the possible changes in net primary productivity (NPP) of the...     

不同土地-气候情景下三江源地区产水和水土流失评价（英文）

探讨三江源地区产水和土壤保持对整个青藏高原地区、黄河流域、长江流域及澜沧江流域的生态稳定和人类社会的可持续发展具有重要意义。以4期(2000年、2005年、2010年、2015年)土地利用现状数据、降水及气温日值数据集、1∶1000000中国土壤数据库为研究的数据源,结合居民点、道路、河流等矢量数据及人口、经济栅格数据集和CCSM4通用气候模式预测成果数据,以三江源地区为案例区,基于FLUS模型和降尺度校正方法设计4种土地利用发展情景和2种气候变化情景,应用InVEST模型对研究区域2030年不同情景下的产水和土壤侵蚀进行定量模拟。结果表明:(1)不同土地利用发展情景下,草地仍然是三江源地区的优势土地利用类型,面积占比始终大于67%。(2)RCP4.5气候情景下,年产水量和土壤侵蚀量增加幅度分别超过7%和3.9%;RCP8.5气候情景下,年产水量和土壤侵蚀量的减少幅度分别超过3.3%和1.3%。(3)气候变化在产水量和土壤侵蚀量变化中起主导作用。气候变化对产水量变化的贡献率高达89.97%–98.00%,对土壤侵蚀模数变化的贡献率在60.49%–95.64%之间;而土地利用类型变化对区域产水量变化的贡献率仅在2.00%–10.03%之间,对土壤侵蚀模数变化的贡献率在4.36%–39.91%之间。因此,三江源地区土地开发策略应综合考虑区域发展、退耕还林还草的投入及产生的生态效益等多方面问题。     

Values of the Farmland Ecosystem Services of Qingdao City,China, and their Changes

The values of farmland ecosystem services are composed of several components: provisioning service value, regulating service value, supporting service value and cultural service value, so it is important to make a full assessment of the values of farmland ecosystem services for agriculture and farmland protection. Here, we assessed the values of farmland ecosystem services in Qingdao City in 1997, 2002, 2007, 2012 and 2017 by using various methods (market value method, carbon tax method, afforestation cost method, substitute cost method, equivalent factor method, etc.) based on establishing an assessment index system for the farmland ecosystem services value. The results show that the total yearly value of farmland ecosystem services increased from 499.74×10 ⁸ Yuan to 681.74×10 ⁸Yuan in the period of 1997-2017, and the yearly value of farmland ecosystem services per hectare increased from 6.57×10 ⁴ Yuan to 9.73×10 ⁴Yuan. The product provisioning service, carbon fixation service and oxygen release service, as well as the soil conservation service, are the main farmland ecosystem services, and the proportions of these four ecosystem service values to the total value of farmland ecosystem services in Qingdao City were large and kept increasing. Some countermeasures are put forward to adequately use the indirect service value of the farmland ecosystem and provide improved well-being for humans, such as protecting and wisely using farmland, developing agriculture that is rooted in local conditions, promoting agricultural production efficiency, speeding up construction of modern agriculture gardens, deepening the supply-side structural reform of agriculture, developing agricultural eco-tourism, etc.     

鄂尔多斯草原沙漠交错区生态系统健康评价——以十大孔兑为例

生态系统健康是生态学在景观和区域尺度的主要研究领域,应用RS技术判读生态系统格局变化是生态系统健康评价有效手段。十大孔兑地处中国草原沙漠交错区,受到的干扰较多,生态系统健康状况在中国生态交错区具有代表性。基于生态系统（土地利用）格局和相应生态系统服务价值当量应用RS和GIS技术评价了十大孔兑地区不同地理类型区生态系统健康状况。结果表明：（1）十大孔兑生态系统以健康区为主,面积为686 925.72 hm²,占总面积64.66%;研究区南部（草原区）、中部（沙漠区）和北部（平原区）健康区比例都大于50%。（2）健康区最大斑块指数（LPI）总体为62.47%,从北到南分别为22.42%、65.04%、66.25%;平均欧几里得距离（ENN_MN）总体为526.51 m,从北到南分别为293.47、287.14、298.09 m。（3）健康区在十大孔兑以集中连片团聚结构为绝对优势,尤其是南部和中部表现明显,但是北部团聚性较南部和中部弱;良好区和恶化区呈现为低频率离散分布,北部较南部和中部良好区分布频率更高、更聚集,南部较中部和北部恶化区分布频率更低、更离散;较好区和较差区呈现高频率离散分布。     

基于InVEST模型的宁夏盐池县禁牧草地生态补偿标准空间识别

以农牧交错带宁夏盐池县草地为研究对象,综合集成草地植被与土壤调查、草地信息提取、遥感反演、空间分析等技术方法,基于本地化的InVEST模型,选取碳储存、土壤保持和水源涵养3项关键生态系统服务类型,对禁牧前后（2000年,2015年）草地生态系统服务物质量进行精准评估,在此基础上,采用市场价值法对其价值化,测算禁牧前后草地生态系统服务价值变化量,以此确定生态补偿标准,并借助冷热点、三维趋势分析对生态补偿标准进行不同尺度的空间识别。结果显示：① 禁牧以来,盐池县草地生态系统服务显著增强,其中碳储量增加45.66×10⁴ t、强度增加0.42 t/hm²,水源涵养量增加9 351×10⁴ t、强度增加211.14 t/hm²,土壤保持量增加2 091×10⁴ t,强度增加44.93 t/hm²;② 草地生态补偿标准县域为309.21元/hm²、乡镇尺度介于7.25~1 146.36元/hm²、村级介于3.04~2 074.56元/hm²,村级尺度更能体现草地的生态贡献;③ 补偿标准的三维趋势呈现由西向东提高、南北向呈“U”型分异的特征,补偿热点区集中于盐池县东南部和东北部。     

洞庭湖地区农业功能时空演变的影响机制研究

农业功能的时空演变规律和影响因素研究是引导地区分工、凸显地域价值、促进区域协调发展的科学依据。以洞庭湖地区24个县市区为研究区域,分别从粮食生产功能、就业与社会保障功能、生态保育功能和旅游休闲功能构建评价指标体系,运用熵值法、农业功能变化时空差异诊断模型、地理探测器等方法模型对洞庭湖地区1997—2017年农业功能的动态变化过程、影响因素与作用机制进行研究。结果表明：① 1997—2017年洞庭湖地区农业功能时空变化特征显著：洞庭湖地区粮食生产功能整体呈增强趋势,且中部地区增强明显;就业与社会保障功能整体呈减弱变化趋势,市辖区尤为明显;生态保育功能整体呈减弱趋势且变化幅度大,石门县、安化县等丘陵地区减弱明显,而洞庭湖中部平原区域增强;旅游休闲功能整体呈增强变化态势,石门县、桃江县等地区以及各市辖区旅游休闲功能大幅度提升。② 农业发展基础是农业功能演变的决定性因素,地区发展水平是农业功能演变的重要因素,生产环境质量是洞庭湖地区农业功能演变的基础因素;地区发展水平对农业功能演变的影响程度逐渐上升,生产环境质量因素的影响程度逐渐下降;各影响因子之间存在交互作用,农业功能时空的演变过程及结构受到多个因子共同影响,说明洞庭湖地区农业功能演变的影响因素存在显著的复杂性特征。     

1957~2016年中国农业界限温度时空变化研究

利用中国830个气象站点1957~2016年地面气象观测资料,采用五日滑动平均法和GIS方法确定了近60 a农业界限温度（0℃、5℃、10℃）的初终日期和持续日数,并比较分析1957~1986年和1987~2016年2个时段的≥0℃、≥5℃和≥10℃农业界限温度的初终日期和持续日数的变化情况。结果表明：与1957~1986年相比,1987~2016年中国农业界限温度（0℃、5℃、10℃）的总体变化规律基本一致,即初日提前、终日推迟、持续日数增加,各地区变化幅度不同,东北、华北和青藏高原地区变化幅度最大。中国各界限温度的终日变化幅度均较小,初日和持续日数变化较大。≥0℃初日在东北北部和青藏高原地区分别提前3~9 d和3~15 d,持续日数在东北和华北部分地区分别增加3~15 d和2~18 d,青藏高原部分地区增加4~16 d;≥5℃初日在东北和华中地区分别提前4~9 d和6~13 d,持续日数在东北、华北部分地区分别增加4~13 d和2~14 d,青藏高原地区增加2~23 d;≥10℃初日在东北和青藏高原地区分别提前2~9 d和2~13 d,持续日数在东北和青藏高原地区变化最为显著,分别增加3~15 d和5~25 d。农业界限温度的初终日期和持续日数变化,使作物生育期延长和种植界线北移。     

甘肃省水资源生态足迹和生态承载力时空特征

基于水资源生态足迹模型,核算了甘肃全省及 14 个市（州）2003—2017 年的水资源生态足 迹和生态承载力,在此基础上计算出其生态盈亏和生态足迹强度,并对其时空变化特征进行分 析。结果表明：（1）2003—2017 年甘肃省水资源生态足迹远大于生态承载力,导致水资源处于生态 赤字状态,但水资源生态足迹总体上呈缓慢下降趋势,水资源生态承载力呈波动上升态势,生态赤 字的变化趋势与生态承载力基本一致,而水资源生态足迹强度呈逐年下降趋势,说明甘肃省水资 源利用效率不断提高,供需矛盾有所缓解;（2）生产用水尤其是农业用水是最大的足迹账户,且呈 下降趋势;生态用水足迹虽然占比很低,但呈快速增长态势,用水结构趋向合理;（3）水资源生态足 迹的区域差异明显,整体上呈现从西北向东南递减的分布趋势。水资源生态足迹强度的区域差异 也较大,但呈缩小的态势;（4）水资源生态承载力的区域差异也十分显著,其高水平区和较高水平 区空间分布相对稳定,呈现出向低值区发展的趋势;（5）水土资源匹配不合理,土地资源少而分散 的甘南高原和陇南山地水资源生态盈余较大,而土地资源丰富的河西地区水资源生态赤字严重。     

城市绿色空间格局时空演变及其生态系统服务评价的研究进展与展望

科学合理的城市绿色空间格局是城市可持续发展的物质空间保障,对其时空演变和影响因素进行研究,可揭示城市绿色空间在城市化进程中各要素与演变过程的复杂关系,以确保城市生态系统服务功能的正常发挥。在生态文明建设背景下,城市绿色空间将在多尺度国土空间规划中发挥积极作用,然而城市绿色空间规划与国土空间规划如何衔接却有待商榷。因此,论文在梳理城市绿色空间概念界定和发展历程的基础上,一方面讨论城市绿色空间格局的时空评价、驱动因子、情景模拟及优化策略的研究进展;另一方面总结生态系统服务在城市绿色空间格局评价中的应用进展。通过归纳以上研究内容,提出国土空间规划体系中有关城市绿色空间格局的评价及优化框架,以期为新时代背景下的城市绿色空间规划提供参考。     

InSAR视角下准噶尔盆地农业灌溉区地表形变特征和演化规律

抽取地下水进行农业灌溉是导致地下水位快速下降的重要因素,而长期过度开采地下水往往会引发地面沉降灾害,这种现象在干旱和半干旱地区非常普遍。为了研究农业灌溉超采引发的地表形变特征和演化规律,本文以准噶尔盆地南缘、天山北麓地带为研究区域,利用SBAS-InSAR技术对2003年—2009年覆盖呼图壁县的ENVISAT/ASAR升、降轨数据进行处理,获取了该地区的地表形变场,并结合研究区的农业灌溉方式、水资源补给和季节变化等资料对地面沉降的时空变化特征进行分析,为水资源和农业可持续发展提供参考意义。实验表明,研究区内主要有两个沉降幅度较大的漏斗,且都位于农田区域。2007年以前,研究区地表没有显著形变,之后发生了较大量级的沉降。采用传统灌溉方式和时针式灌溉系统的农业区平均沉降速率最高分别可达50 mm/a和30 mm/a,前者在时间上呈线性变化,而后者具有显著的周期性变化特征。在冬季时,采用时针式灌溉系统的地区地面抬升量可达40 mm,远大于传统灌溉方式的农田区域,而夏季地面沉降速率可达200 mm/a。对研究区农业灌溉活动进行分析后发现,农业灌溉造成的地下水超采是该地区地面沉降的主要影响因素,其形变机制与季节变化具有较高的相关性,在灌溉活动休止期内地表形变取决于地下水的补给量。研究区内的形变特征和影响因素分析将为地下水资源的充分利用和农业的可持续发展提供有效的信息。