基于InVEST模型和PLUS模型的云贵高原产水量时空变化特征分析

对云贵高原产水量进行定量评估与研究,有利于探究该地区水资源的动态变化、维护该地区的生态安全以及构建该地区的生态平衡,对维持城市水源涵养具有重要的现实意义。本研究利用PLUS模型预测该地区2025与2030年土地利用类型,利用InVEST模型定量估算2000—2030年(以5年为一期)产水量,并对其进行时空分析;剖析了不同土地利用类型及不同坡度等级下的产水量变化情况;利用地理探测器对产水量进行驱动力分析。结果表明:(1)2000—2030年该地区产水总量呈现“下降-升高-下降-升高”的趋势,其产水总量分别是:7.818×10^(7)m^(3)、5.750×10^(7)m^(3)、4.700×10^(7)m^(3)、9.162×10^(7)m^(3)、7.498×10^(7)m^(3)、7.820×10^(7)m^(3)、8.999×10^(7)m^(3);产水量空间分布呈现东南和北部高、中部低特征;(2)未利用地是该地区产水量最高的地类;(3)气象因子的变化是引起云贵高原年产水量变化的主要因素。地理探测器的分析表明降水量、蒸散发量对产水量的解释力较强,降水量和土地利用的交互作用对产水量变化的解释力最强。产水量集中在坡度为0°~5°的区域,占总产水量的43.80%。研究结果可为云贵高原水资源的动态评估、有效管理和可持续发展提供科学参考。

贵州省云贵高原型中蜂形态多样性分析

从贵州省4个县12个采样点117群中华蜜蜂中,每群随机采集15只工蜂,对每只工蜂进行29项形态指标的测定。利用SPSS19.0对形态特征数据进行因素分析、聚类分析和变异分析。因素分析提取了3个特征值较高的因素,包括了76.44%的变异。利用提取的主因子进行聚类分析,可将其分为4个类群:威宁雪山、黑石头镇为一类,纳雍姑开乡、新房乡、水东乡、羊场乡和赫章野马川镇、平山镇为一类,正安芙蓉江、和溪镇为一类,威宁石门、草海为一类,说明贵州省境内中蜂存在形态差异及种群分化;变异分析结果显示贵州省12个采样点中华蜜蜂29项形态指标样点间差异较大,其中,黑石头镇、雪山镇在前翅长和前翅宽两个指标及吻长、股节长、基节长等与个体大小相关指标平均值较大,均与其他地区存在显著性差异(P<0.05)。该研究为贵州省中蜂资源的研究提供了理论基础数据,对开发和利用蜜蜂资源具有重要意义。

2000—2030年云贵高原碳储量和生境质量时空格局演变

云贵高原岩溶地质条件导致当地的石漠化严重、生态环境脆弱,对该地区的生态系统服务功能进行评价有助于改善生态环境问题。基于InVEST模型和PLUS模型定量评估了云贵高原2000—2030年的碳储量和生境质量,结合自然资源区划,分析该地区2000—2030年碳储量和生境质量的时空变化特征及驱动因子。结果表明:2000—2030年云贵高原碳储量均值为7.323×10~9t,多年呈现下降趋势,共减少0.471×10~9 t,空间上呈西部高、东部低的特征,最高的四级区划是丽江市东部楚雄北部小区;碳储量贡献率最高的地类是林地(>60%),其次是耕地(>28%);碳储量空间分异解释力最强的因子是高程,交互作用最强的因子是土地利用和坡向。2000—2030年云贵高原生境质量均值为0.755,多年呈下降趋势,共减少0.016,空间上呈现西部高、中部和东部低的特征,最高的四级区划是丽江市西部—怒江傈僳族自治州东南部小区;林地的生境质量最高,指数为0.83。研究结果揭示了云贵高原碳储量与生境质量演变规律及分布格局,可为该区生态环境建设提供科学依据。

基于SPEI-RRV和MC的云贵高原干旱状态识别

全球变暖趋势明显,致使区域性干湿变化特征的不确定性加剧。通过计算标准化降水蒸散指数(SPEI),结合可靠性-回弹性-脆弱性指标(reliability-resilience-vulnerability,RRV)和马尔科夫链估计(Markov Chains,MC)统计2000~2022年云贵高原区域的干旱风险等级、干旱发生频率、涉及面积占比和平均持续时间,并采用Mann-Kendall检验法检验其趋势显著性,识别云贵高原的干旱事件,定量刻画干旱状态空间特征。结果表明:SPEI-RRV能够有效识别云贵高原干旱事件,该指数能较为精确地评价区域干旱状态;云贵高原78%的地区干旱状态有微弱的逐年加重趋势,有超过35%的概率会遭受从轻度到特级不同程度的干旱,东部丘陵区特旱的稳态概率为25%,该区域发生极端干旱概率较高。研究成果可为云贵高原干旱监测和干旱风险评估提供参考。

云贵高原典型区域气象灾害时空演变特征及影响因素分析

目前气象灾害研究主要以时空分布规律和典型气象灾害风险评估为主,在对气象灾害进行系统的时空演变及影响因素研究方面还相对薄弱。为了揭示云贵高原典型气象灾害时空演变特征及影响因素,本研究基于大理州1984~2021年的历史气象灾害灾情统计数据,利用Arc GIS的标准差椭圆法、新兴时空热点分析和地理探测器,分析了大理州气象灾害时空演变特征及影响因素。结果表明:(1)时间上,大理州气象灾害集中发生在5~9月,历史气象灾害时间在年际变化上可分为三个阶段;(2)空间上,气象灾害发生密度较高的县(市)主要分布在大理市和鹤庆县;(3)时空变化上,5~7月气象灾害中心集中分布在大理市,移动方向为先北再西南后向北移动,鹤庆县出现新增热点;(4)地理探测器结果显示,24 h累计降水量、坡度和河网密度是引起暴雨洪涝灾害的主要原因。研究成果有助于认识大理州气象灾害的时空演变趋势和主要影响因素,从而为气象灾害防治工作提供技术支撑与理论指导。

云贵高原外销型农业坝子演变模式研究

云贵高原是连续的统一体,外销型农业坝子在城镇化与工业化的带动下不断发生着转型与重构。探索云贵高原外销型农业坝子演变路径,总结演变模式,探究驱动因素,对促进坝子可持续发展乃至实现乡村振兴具有重要意义。文章构建云贵高原外销型农业坝子演变模式分析的理论框架,揭示外销型农业坝子土地利用演变模式,探讨不同地区云贵高原外销型农业坝子的驱动因素。研究表明,云贵高原外销型农业坝子发展阶段分为单一农业生产阶段、复合农业生产阶段、多元特色农业可持续发展阶段;云贵高原外销型坝子土地利用演变模式为单一传统农业—农旅结合农业转型—以现代农业为主农旅协调发展—农旅融合发展;云贵高原外销型农业坝子发展主要驱动因素为社会经济发展、优惠性政策、市场需求、区位条件、地域文化等因素。研究结果揭示了云贵高原外销型农业坝子的演变规律,以期为高原特色产业可持续发展提供科学参考。

云贵高原深处的古村庄

发家村,位于云南省曲靖市富源县胜境街道洗洋塘社区东北角,始建于清乾隆十五年(1750年),是一个汉彝杂居的古村落。它最初名为“发吉梁子”,“发”在彝语中有悬崖、石岩的意思,寓意为悬崖上的村庄,或是石岩上的村庄,后更名为发家村。发家村地处喀斯特漏斗(溶斗)地貌区,平均海拔2300米,当地由于地质原因常年缺水,村民吃水极其困难。村中的一口古井,为村民提供生命之源。人们久居此地,繁衍生息,村子规模由原本的5户人家发展到如今135户、486人。

基于PSO/DE-ELM模型的云贵高原干旱预测

气候变化导致西南地区面临愈加严重的干旱问题,为准确预测该区域干旱情势,分别构建了粒子群算法(PSO)和差分进化算法(DE)优化的极限学习机(ELM)模型,并将其应用于云贵高原干旱预测,从预测精度和特征值模拟能力等方面比较了PSO-ELM模型和DE-ELM模型在云贵高原干旱预测中的适用性。结果表明:①PSO-ELM模型和DE-ELM模型均能够有效预测云贵高原不同时间尺度下的干旱状况,模拟值与实测值的相关系数均在0.75以上,均方根误差均小于0.65;②两种模型对最大值、最小值、不同百分位数等特征统计值、干旱历时和干旱强度的拟合效果较好,能够有效反映研究区干旱特征;③相较而言,DE-ELM模型的预测性能略优于PSO-ELM模型,在云贵高原干旱预测中具有更强的适用性。

云贵高原城市PM_(2.5)中水溶性离子的污染特征

为探究云贵高原区域城市PM_(2.5)中水溶性离子的污染特征及来源,该文选取贵阳市和遵义市作为典型城市进行PM_(2.5)样品采集,分析样品中8种水溶性无机离子(WSIIs)的污染特征,并采用主成分-多元线性回归法(PCA-MLR)解析其来源。结果表明,研究期间贵阳市和遵义市WSIIs浓度均值分别为22.64、14.44μg/m^(3),呈夏季最低、冬季最高的季节变化特征。2个站点氮氧化率(NOR)平均值分别为0.15、0.12,说明NO_(3)-二次转化不明显,且夏季NOR的值远小于0.1,表明研究区域夏季NO_(3)-来自于一次源。硫氧化率(SOR)平均值分别为0.44、0.35,表明SO_(4)^(2-)主要由二次反应形成。阴阳离子平衡分析表明,贵阳市春、夏、秋3个季节的PM_(2.5)呈碱性,冬季PM_(2.5)呈弱酸性,而遵义市全年PM_(2.5)呈碱性,主要由SO_(4)^(2-)浓度差异导致。2个站点颗粒物中NH4+的存在形式相同,以(NH_(4))_(2)SO_(4)、NH_(4)NO_(3)形式存在。PCA-MLR分析表明,贵阳市和遵义市PM_(2.5)中WSIIs主要来源于二次源和燃煤,其贡献率冬季占比最高。遵义市各季节WSIIs还受到生物质燃烧的影响。

云贵高原生态系统弹性力评价分析

利用云贵高原2000年、2010年和2018年的遥感影像及气象数据,并结合生态系统弹性力计算方法,对云贵高原生态系统弹性力进行计算,分析了云贵高原25个市生态系统弹性力的时空分布特征,同时对其变化的主要影响因素进行探究。结果表明:云贵高原生态系统弹性力在研究期内呈现逐年增加趋势;在空间上,云贵高原生态系统弹性力分布为西南高、西北低、中部局部较低,东部较高。将生态系统弹性力分为4个等级,其中较弱和中等等级面积占比呈减少趋势,较强和很强等级面积占比逐年增加。驱动因子分析表明,降雨和气温是影响生态系统弹性力空间分布变化的主要因素。研究结果可对云贵高原生态系统保护提供一定的科学依据。

云贵高原区青贮玉米不同播种方式的饲草产量和效益

以大田生产试验数据为依据,分析了不同播种方案对青贮玉米单株生长、饲草产量和经济效益的影响。研究结果表明:云贵高原区青贮玉米生产时,采用农机穴播,播种量45kg/hm^(2),种植密度8~9万株/hm^(2)时,饲草产量和效益最高。与籽实玉米生产相比,青贮玉米不仅有更高的经济效益,而且在抵制自然灾害导致的减产风险方面也具有一定优势。但青贮玉米生产在收贮、运输及利用等方面与籽实玉米生产相比存在一定局限性。云贵高原区玉米改籽实为青贮原料生产时,其规模应与当地养牛、养羊业的发展规模相适应。

云贵高原小黄泥河流域重金属分布特征及健康风险评价

小黄泥河为珠江源区南盘江流域主要支流之一,也是云贵高原重要的江河水功能区,查明小黄泥河流域地表水重金属分布特征、污染程度和健康风险,可以为珠江源区的生态环境保护提供有力支撑.系统采集小黄泥河干流及支流河水样品,对河水样品中重金属Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Cd和类金属As进行测定,并采用内梅罗综合污染指数法和健康风险评价模型,对小黄泥河流域地表水中的重金属进行污染评价和健康风险评价.结果表明,小黄泥河流域河水中重金属平均浓度顺序为:Fe(810.66μg·L^(−1))>Mn(126.90μg·L^(−1))>Zn(24.71μg·L^(−1))>As(2.45μg·L^(−1))>Cu(2.33μg·L^(−1))>Pb(0.43μg·L^(−1))>Cd(0.03μg·L^(−1)),其中Fe和Mn两种重金属存在超标现象,其他重金属均未出现超标现象.相关性分析及因子分析表明,地表水中7种重金属元素主要受到采煤活动、道路交通和地质背景3个因素的控制,其贡献率分别为48.00%、19.66%和15.97%.Fe和Mn的单因子污染指数较高,存在不同程度的污染,而其他重金属总体上不存在污染风险.综合污染指数评价结果显示,干流水质总体优于支流,下游支流为高度污染,上游支流为轻度污染,均主要受到Fe和Mn的影响.地表水中重金属产生的健康风险总体可控,其大小依次为As>Cd>Fe>Cu>Pb>Zn>Mn,除下游支流部分点位As的健康风险高于最大可接受风险值外,致癌物Cd及非致癌物Cu、Pb、Fe、Mn和Zn的健康风险均远低于最大可接受风险值.

1979—2019年云贵高原夏季区域性极端日降水事件的异常环流特征

利用中国气象局国家气象信息中心整编的站点观测资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,对云贵高原1979—2019年夏季区域性极端日降水事件的异常环流进行了分析。云贵高原99%分位上的夏季(6—8月)极端日降水事件(以下简称降水事件)降水阈值为20.0 mm/d,在近41年里共发生了35次降水事件,其中7月上旬发生次数最多,7月下旬次之,8月中旬最少;35次降水事件中有4次为热带气旋系统影响,降水中心位于广西西南部及沿海地区,中心值超过75 mm,其余31次的降水中心主要集中在贵州中南部和广西北部,且降水中心强度明显低于热带气旋系统所带来的强度;受欧亚大陆中纬度(30~50°N)地区的纬向扰动波列和低纬地区异常垂直环流圈控制,云贵高原上空对流层中建立了深厚的异常上升运动,配合500 hPa副热带地区的异常反气旋式环流将南海和孟加拉湾的水汽输送至云贵高原并在当地沿地形辐合抬升,为云贵高原极端降水的形成提供有利的动力条件和水汽条件,同时周边地区异常冷却所带来的加热场梯度还进一步加强了云贵高原上空的气流入流,更加有利于强降水的产生和维持。此外,降水事件还与乌拉尔山至我国东北地区的低值系统活动和源自北大西洋及热带低纬地区的波扰能量传播有关。

云贵高原畜牧业高质量发展策略探析

为推动云贵高原地区畜牧业的健康发展,以云南省和贵州省为例,对云贵高原地区的畜牧业发展状况进行了分析,指出当前云贵高原畜牧业发展面临的主要问题,从推进规模化、标准化和集约化生态养殖,明确目标和任务,加大政策扶持力度,创新推广养殖模式,加快标准化建设步伐,加大人才培养力度等方面提出相关的策略和方法。

云贵高原湖泊水质现状及演变

利用2008年云贵高原13个湖泊丰水期的全面水质调查数据,系统分析云贵高原湖泊水质现状,通过与历史资料对比,揭示20年来的水质变化,并分析水质变化的原因.同时利用主成分分析将23个水质参数概括为6个主要成分,除程海外所有湖泊水质均与第一主成分密切相关.人类活动影响下的水体富营养化、有机污染以及农业面源污染等是除程海外湖泊污染的主要驱动因子,程海水质变化主要受水体的矿化度增加所驱动.另外,根据各主成分得分,本文也对13个湖泊水质进行了综合评价,并在评价的基础上就湖泊的保护和治理提出建议.

云贵高原湖泊夏季浮游植物组成及多样性

浮游植物是水生生态系统中重要的初级生产者,对维持水生态系统的平衡起着十分重要的作用.根据2008年云贵高原湖泊丰水期浮游植物调查数据,系统地分析了云贵高原13个湖泊中浮游植物的种群密度、生物量、组成及其多样性.云贵高原13个湖泊中共鉴定出浮游植物7门109种(绿藻52种、蓝藻23种、硅藻20种、其他14种).13个湖泊浮游植物Shannon-Wiener指数在0.5-2.2之间,其值大小与单个环境因子无显著相关.相关分析发现浮游植物总量与总氮、总磷、CODMn、硝态氮含量显著正相关,物种丰富度与总氮、总磷(0.1mg/L范围内)、CODMn含量亦显著正相关.另外,研究也发现各湖泊间浮游植物组成的相似性与各湖泊间营养状态差异显著负相关.由此可见,湖泊的营养状态不仅影响浮游植物的总量、组成以及物种丰富度,而且也影响各湖泊物种组成的相似性.

中国云贵高原喀斯特地区春旱特征分析

利用1951～2004年54年88个站3～5月日降水量资料，计算云贵喀斯特地区春旱强度指数，对该区春旱强度指数时间序列进行小波分析，揭示云贵喀斯特地区春旱强度指数变化的多时间尺度的复杂结构。结果表明：全区范围内春旱强度指数序列变化具有明显的周期和突变点，春旱强度指数存在22年左右的周期特征。特重区、严重区13～15年的周期也很显著，并存在2～3年的主周期；中旱区和轻旱区还具有9～11年的周期，存在3～4年的主周期。根据主周期进行预测，特重区、严重区干旱程度将加重；轻旱区、中旱区干旱程度将减轻。同时还分析了春旱的分布特征、形成的环流场和物理因子。

基于综合生态风险的云贵高原土地利用优化与持续利用对策

以云贵高原地区为研究对象,综合考虑区域自然特征、生态背景和社会经济发展状况,建立了以自然灾害、人为活动、生态敏感性和生态服务功能重要性为主要风险因子的综合生态风险评价指标体系与模型,并计算出云贵高原地区土地开发利用综合生态风险指数。通过与DEM和土地利用类型数据进行空间叠置分析,最终得到云贵高原地区实际可利用土地面积约为3586 km^2,不足该地区国土面积的1%,主要分布在楚雄、红河、曲靖、昆明、黔南等地。为确保区域土地资源的可持续利用,提出对策建议:(1)要转变粗放、低效的用地方式,节约集约利用坝区可开发用地;(2)要及时转变城乡建设用地方式,因地制宜的推动工业项目、城镇建设向山坡、丘陵发展;(3)要加强可开发利用地区生态保护与建设,在推进低丘缓坡荒滩等未利用土地的开发利用过程中,将地质灾害和水土流失防治、生态环境保护置于优先地位,制定防治措施。通过云贵高原地区的案例研究,提出了综合生态风险评价的方法,为基于生态风险的土地利用格局优化提供了技术借鉴。

云贵高原喀斯特坡耕地土壤微生物量C、N、P空间分布

土壤微生物是地球生物演化进程中的先锋种类,具有重要的生态修复功能,但空间分布格局是否存在的争议很大。以云贵高原典型喀斯特坡耕地为对象,基于网格法取样,用经典统计学和地统计学综合分析了土壤微生物生物量的空间变异特征。结果表明,云贵高原喀斯特坡耕地土壤微生物生物量碳(Cmic)、磷(Pmic)以及碳氮比(Cmic/Nmic)适宜,氮(Nmic)的含量较低,变异均很大,空间自相关性明显,最佳拟合模型均为指数模型。块金值C0较小(0.0016—0.0087),C0/(C0+C)均<25%(2.6%—10.2%),变程a较短(22.2—51.0 m),其强烈的空间变异主要由结构性变异引起。Kriging等值线图表明,Cmic、Nmic和Cmic/Nmic的高值区分布在坡的中上部,Pmic的高值区则在坡的中下部和坡脚。云贵高原喀斯特坡耕地土壤微生物不仅存在着小尺度的空间分布格局,而且不同土壤微生物属性的空间分布不同。