流域景观格局对江西省粮食生产服务的影响机制和分区调控

流域作为天然的生态系统,探究流域景观格局对粮食生产服务的时空影响机制,可通过景观格局优化的方式提升粮食生产服务供给,维护粮食安全。该研究以江西省为研究区,测度了2000、2005、2010、2015、2020年5期粮食生产服务(grain production,GP)的空间分布;从形状、面积、空间分布3个维度测度流域单元景观格局特征;利用时空地理加权回归模型探究景观格局变化对粮食生产服务的影响机制;并基于影响机制的空间异质性提出景观格局的分区调控建议。结果表明:1)2000—2020年间,江西省粮食生产服务重心由鄱阳湖平原向西南延伸,形成以平原、盆地为中心的聚集分布特征。2)2000—2020年间,景观格局指数变化方向和程度存在较大差异,斑块密度、景观形状指数分别上升5.35%、1.39%;平均斑块面积、景观联通度指数分别下降5.14%、0.68%,景观格局趋于复杂化、破碎化和分散化。3)GP时空演变特征是众多因素共同作用的结果,各景观驱动因素对GP影响呈现出片状或带状空间分布规律。其中耕地面积、水域密度、水域形状对GP主要具有正向作用;水域面积、林地密度、草地形状对GP主要具有负向作用。4)总结各景观因子系数空间分异特征,将研究区划分为赣东北季风区;鄱阳湖平原区;中部主产区;南部丘陵区4个聚类区域,并提出相应的区域景观调控建议。研究结果可为江西省流域粮食生产服务提升与景观格局调控提供参考,并加强调控措施在研究单元的针对性。

乡村振兴背景下农村籍大学生农业经营传承意愿及其影响因素探析——基于江西省代表性高校的调查

引导具有文化与技术优势并熟稔农村环境与风土人情的农村籍大学生返乡就业创业,是缓解城市就业压力、化解乡村振兴人才匮乏的途径之一。立足当前乡村振兴亟需现代化人才支撑的迫切需求,利用江西省代表性高校农村籍大学生调查数据,探析农村籍大学生农业经营传承意愿及其影响因素。结果表明,农村籍大学生农业经营传承意愿,尤其是成为新型职业农民的意愿较强;农村籍大学生农业经营传承意愿除受个体特征(年级、学习成绩)、家庭特征(父母受教育水平、家庭收入)和农地特征(土壤质地、土地细碎化水平)等因素影响外,还受身边创业案例、农业劳动力老龄化认知、农业经营传承理念、农业收益认知、新型职业农民认知和土地流转政策认知的综合影响。鉴于此,建议政府与高校进一步加强农业政策在农村籍大学生中的宣传,多路径提高农村籍大学生对新型职业农民的认知与认同;高校要制定契合农村籍大学生自身特点的就业指导方案并进行差异化指导;社会、政府、高校和家庭多方联动,引导和激励农村籍大学生返乡就业创业。

生境破碎化过程对流域生境质量的影响

近几十年来,随着工业化、城市化的加速推进,人类活动对自然生境的干扰越来越频繁,导致生境破碎化与生境质量下降。在流域尺度上科学模拟生境破碎化过程及其对生境质量的影响,对于提升生物多样性和生态系统功能具有重要意义。以鄱阳湖流域为研究区域,基于InVEST模型分析区域生境质量的演变特征;从生境面积、生境边缘和生境隔离三个特征维度模拟生境破碎化过程;采用广义加性模型和地理探测器探究不同生境破碎化过程对生境质量变化的影响与交互作用。研究结果表明:(1)鄱阳湖流域生境质量呈下降趋势,从2000年的0.7862下降到2010年的0.7807,再下降到2020年的0.7715,但总体生境质量较好。生境质量较优的区域主要分布在流域南部、东北部以及西部地区,生境质量较差的区域主要分布在各个子流域的交界处。(2)2000—2010年,鄱阳湖流域生境面积占比下降、生境边缘增加和生境隔离增加三个生境破碎化过程分别占总研究区网格数的34.70%、30.15%和4.50%;2010—2020年分别占总研究区网格数的34.80%、30.69%和4.40%;2000—2020年分别占总研究区网格数的40.82%、37.50%和5.46%。生境面积减少的网格主要集中在鄱阳湖流域的中北部地区;生境边缘增加的网格分布和生境面积减少的网格分布相似;相比之下,生境隔离增加的网格较少,主要分布在各城市的中心城区范围。(3)生境破碎化过程对生境质量具有显著影响,两者呈非线性负相关关系;三个生境破碎化过程两两之间交互作用对生境质量的影响呈现双因子增强趋势。研究结果可为鄱阳湖流域生态格局优化与生境质量提升提供科学参考。

基于SNA的乡村聚落空间网络结构优化——以江西省大余县池江镇为例

在区域乡村聚落从层级化向网络化转型背景下,探索乡村聚落空间网络的结构特征,针对空间网络结构进行优化,对于夯实乡村振兴的空间基础具有积极意义。文章基于社会网络分析法,以江西省大余县池江镇为研究区,构建空间网络结构模型,探究乡村聚落空间网络结构整体特征及节点特征,并提出优化策略。研究表明,池江镇空间网络结构整体联系紧密,但核心-边缘结构特征明显,区域及节点间缺乏互动,聚落节点的质量有待提升,乡村聚落空间网络整体看较为集聚,但局部仍存在松散现象。可通过拓展联系渠道、增强节点互动、整合区域资源等,优化池江镇乡村聚落空间网络结构。

2020年春季江西省大气环境质量时空变化特征及其影响因素

利用江西省6项主要大气污染物的逐时监测资料,通过反距离权重插值法和相关分析方法,探讨了2020年春季江西省空气质量的时空变化特征及其影响因素。研究结果表明:江西省11个地级市2020年春季空气质量较2019年同期均明显改善,其中大气污染物浓度普遍呈现出前期南高北低,随着时间的推移浓度高值区向北部转移的趋势;空气质量与地区生产总值和第二产业占GDP比重等社会经济因素显著相关,其中地区生产总值与O_(3)相关系数为0.700,第二产业占GDP比重与NO_(2)相关系数为0.691;空气质量还与平均气温、平均风速以及平均相对湿度等气象因素相关,其中平均气温与CO、PM_(2.5)、PM_(10)的相关系数分别为0.591、-0.506和-0.543,平均风速与O_(3)相关系数为0.540,平均相对湿度与SO_(2)相关系数为0.503。2020年春季江西省空气质量的改善不仅与停工停产等减排措施有关,还受气温、风速以及相对湿度等气象条件的影响。

景观格局对生态系统服务的非线性影响和阈值调控--以福建省生态高效协同区为例

考虑生态系统服务间协同权衡关系,摸清协同化背景下景观格局特征与生态系统服务整体效益(TES)间的非线性关联机制,明确主控因子和最优驱动阈值,有利于生态决策在顺应自然的前提下有效落实。研究方法:自组织特征映射神经网络模型、随机森林(RF)+可视化表达算法。结果显示:(1)福建省生态高效协同区主要分布于高海拔地区,其内部TES整体呈现出西部高于东部的空间趋势。(2)耕、林和建设用地景观特征对TES的影响程度都呈现出面积>形状>空间布局的趋势。其中,耕、林景观面积的影响>斑块面积的影响,草、建设用地斑块面积的影响>景观面积的影响。(3)各景观格局因子对TES的影响存在最优驱动阈值区间和敏感调控区间,当建设用地面积占比超过10%后,其对TES的负面影响不再随建设用地扩张而显著增加。研究结论:各景观格局指数与TES间的关联过程是非线性的,其关联过程存在明显阶段性,不能用单一的线性模型拟合。在解决TES与景观特征因子间关联问题上,研究测试了机器学习模型和线性模型的拟合效果,其中随机森林模型表现最优异。本研究的方法和思路可为其他地区和尺度的生态系统服务协同权衡关系研究提供参考。

基于CNN-LSTM的鄱阳湖生态经济区大气污染物时空预测

为准确预测大气污染物浓度的变化趋势,基于2020年1月1日-2024年4月6日鄱阳湖生态经济区77个环境空气质量自动监测站点(36个国控点和41个省控点)的主要大气污染物逐日监测数据,通过空间可视化技术,探讨了该区域2020-2023年主要大气污染物的时空演化特征;在已有先验知识的基础上,基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆神经网络(LSTM)模型,构建了鄱阳湖生态经济区的主要大气污染物浓度时间序列预测模型(CNN-LSTM);基于LSTM模型和CNN-LSTM模型预测了研究区2024年主要大气污染物浓度的时空分布。结果表明:1)2020-2023年鄱阳湖生态经济区夏季空气质量较好,主要大气污染物NO_(2)、PM_(2.5)、PM_(10)和CO浓度的月变化均呈“U”形趋势,夏秋季O_(3)浓度显著高于冬春季,SO_(2)浓度逐年降低,但O_(3)、PM_(2.5)和PM_(10)浓度均存在上升的趋势;2)O_(3)、PM_(2.5)和PM_(10)在鄱阳湖生态经济区分布呈“西高东低”的特征,污染严重区主要分布在南昌市及九江市;3)构建的CNN-LSTM模型在主要大气污染物的预测精度上均优于LSTM模型,MAE和RMSE指标均显著下降,R^(2)指标显著提高,绝大部分监测站点预测值与实测值Pearson相关系数(r)大于0.8;4)基于CNN-LSTM模型的时空预测结果,2024年6项主要大气污染物浓度较2023年均呈现一定的上升趋势,其中PM_(10)和O_(3)上升尤为明显。建议考虑PM_(10)和O_(3)的协同治理,以有效防控鄱阳湖生态经济区的空气污染。

集成光学与雷达遥感数据的鄱阳湖洪涝灾害过程监测研究

洪涝灾害一直是自然灾害研究的热点问题,具有突发性、频发性、影响范围广泛等特点。现有的洪水灾害遥感研究存在监测时相不足、时效性低等问题,难以对其过程进行有效监测。针对这一问题,基于光学与雷达影像,首先评估随机森林、支持向量机、最小距离算法对鄱阳湖洪涝灾害淹没范围提取的效果;然后采用提取精度最高的随机森林算法对鄱阳湖区2020年6月至7月的洪涝灾害过程进行监测;最后结合洪涝灾害发生前的土地利用类型图,分析洪涝灾害淹没的地物类型及面积。结果表明:1)随机森林算法对洪涝淹没范围提取效果最好,总体分类精度为95.50%,Kappa系数达到0.91;2)集成光学与雷达遥感数据能够有效地对洪峰过程进行监测,相比于传统光学遥感监测,雷达遥感传感器不受云雨天气影响,应受到更加多的重视;3)2020年6月26日至7月14日,鄱阳湖区域新增淹没面积达1367.18 km^(2),主体淹没范围呈持续扩大趋势,此后洪水逐渐退水消亡;整个过程淹没面积最大的地物类型为农田,淹没面积达到246.68 km^(2)。

赣东北丘陵地区县域耕地非农化和非粮化驱动机制及预警

[目的]探究江西省上饶市铅山县耕地非农化和非粮化的空间分异特征及其驱动机制,模拟土地利用变化格局以作出预警,为严格落实耕地用途管制措施提供科学依据和决策支持。[方法]以铅山县2017年和2021年的土地利用数据为基础,利用空间计量模型识别耕地非农化和非粮化的驱动机制,借助PLUS模型预测耕地变化情况,根据预测结果进一步划定预警级别。[结果](1)铅山县耕地非农化和非粮化空间分异特征明显,耕地总体变化率和非粮化率高值区聚集在县域北部的河谷平原和南部的武夷山北麓山区,低值区分布在县域东西两侧;耕地非农化率高值区分布较为零散,低值区相对连片。(2)耕地利用等级和人均耕地面积是抑制耕地非农化的重要因素,城乡梯度、道路密度与非农化率和非粮化率呈正相关,人均建设用地面积、耕地后备资源对非农化率存在正向影响。(3)多情景模拟结果显示,自然发展情景下建设用地扩张导致耕地数量大幅度减少,耕地管制情景下耕地连片性提高,生态保护情景下存在林地挤压耕地资源的情况。(4)铅山县耕地非农化处于适度预警以上的行政村主要聚集在县域南部乡镇,耕地非粮化预警级别的高值区普遍集中在县域北部乡镇。[结论]未来应积极推进高标准农田建设,建立耕地保护补偿机制,提高乡镇集约节约用地水平,开展全域土地综合整治,完善耕地流转制度,落实耕地“占补平衡”和“进出平衡”的耕地用途管制措施。

社会和空间双重视角下的传统村落公共空间活力影响因素研究

针对传统村落公共空间活力衰退问题,该文以江西省抚州市瑶浦村为例,依据村民问卷调查数据,采用PLS回归分析法、空间句法,借助SPSS、Depthmap等工具,运用定量分析与定性分析结合的方法,对公共空间的空间特征及传统村落的社会特征进行分析,探讨了传统村落公共空间活力的影响因素。结果表明:瑶浦村公共空间活力处于一般水平,公共空间活力影响因素可从社会维度和空间维度分析,村民村落情感及村民间社会联系是村民前往公共空间的内在动力,其中“与其他村民相互帮助程度”和“与他人交往的主动性”2个指标的影响程度相对更高。公共空间的地理、功能、环境等特征决定公共空间的吸引力,对公共空间活力产生直接影响。

武汉市温度调节与洪水调节服务供需权衡/协同及分区管控

城市热岛和洪涝灾害为城市不可忽视的最常见的生态问题。研究从生态系统服务角度,开展武汉市温度调节与洪水调节服务的捆绑关系及管理分区研究。运用InVEST模型、地表温度反演和SCS⁃CN模型量化温度调节与洪水调节服务的供需,以供需比测算供需匹配度,通过Pearson相关系数与Moran指数分析供需的权衡/协同关系,基于供需的权衡/协同结果划分生态系统管理分区。结果显示:2000—2020年武汉市洪水调节与温度调节服务供不应求区域均由中心城区向外扩张。整体上,2000—2020年洪水调节和温度调节服务的供需,均表现为不同程度的协同关系。局部上,武汉市中心城区供需的协同范围向外扩张,权衡范围向外转移。在供需匹配和权衡协同效应的基础上,武汉市被划分为6个生态系统管理分区。研究可以提高对温度调节与洪水调节服务关系的认识,对缓解城市热岛与洪涝灾害具有理论指导意义。

基于生态韧性评价的鄱阳湖流域自然保护地预测与空缺区识别

自然保护地分布预测与空缺区识别近年来是生态学、特别是宏观生态学研究的热点。本研究以鄱阳湖流域为研究对象,从胁迫风险-生态系统连通性-恢复潜力3个维度构建生态韧性评价体系,分析鄱阳湖流域生态韧性时空演变特征;基于生态韧性评价结果,采用随机森林模型进行自然保护地分布概率预测,并结合流域内现有自然保护地分布情况,识别自然保护地空缺区,提出优化建议。结果表明:2000-2020年,鄱阳湖流域生态韧性指数平均水平稳健上升,但生态韧性低值区呈扩大趋势。以3 km×3 km格网为评价单元,随机森林机器学习结果共识别出自然保护地适宜单元3599个,占总网格数的20.0%,现有自然保护地单元共覆盖自然保护地适宜单元的62.7%,仍存在较大空缺。保护空缺区域主要分布在5个区域,分别为九江-宜春空缺区、上饶-景德镇空缺区、上饶-鹰潭-抚州空缺区、吉安-赣州-抚州空缺区、赣州市南部空缺区。本研究结果可为完善自然保护地空间、优化自然保护地空间布局提供理论依据与实践参考。

萍乡市路网形态对住宅用地价格空间的多尺度影响——基于sDNA与MGWR模型的研究

为了探究萍乡市路网形态对住宅用地价格的影响,以2011-2020年萍乡市中心城区出让住宅地价样点为例,基于空间设计网络分析(sDNA)模型和多尺度地理加权回归(MGWR)模型探究路网形态对住宅用地价格的多尺度关系。结果表明,2011年以来,萍乡市住宅空间分布呈现轴向发展、向内填充与向外扩散并进、多中心圈层结构相融合的演化趋势;路网形态总体呈现块状聚集,轴向延伸的空间格局;路网接近度对住宅用地价格呈现出正向的城区边缘高,中心区低的空间格局,密度、穿行度与之相反,同时出现跨尺度相似性。研究成果可为市政完善土地市场价格管理体系提供科学的决策依据,同时为城市交通规划以及房地产选址布局提供相关建议。

青藏高原内流区积雪与湖泊面积的时空变化及其驱动因素分析

对青藏高原的积雪和湖泊资源进行监测和保护是当前研究的热点问题。以青藏高原内流流域为研究区,基于Google Earth Engine(GEE)平台和Landsat 8 OLI影像,合成年际长时序卫星影像,提取研究区2013—2023年间积雪与湖泊的面积,探讨其时空变化规律,通过回归分析,建立积雪和湖泊面积与气象因子、地形因子的关系式。结果表明:1)2013至2023年,青藏高原内流区永久积雪的总面积减少了493 km^(2),降幅达5.98%;湖泊面积增加了1638 km^(2),增幅达4.84%;2)积雪面积在11 a间呈现周期性波动,经历下降、上升、骤降与再上升,且变化幅度逐年扩大;而湖泊面积总体保持稳定,呈现缓慢的上升趋势;3)研究区内积雪面积的主要影响因素是温度、降水、高程、坡度、坡向;湖泊面积受到积雪消融的影响,但其主要影响因素是温度、降水、高程、坡度。研究结果可以更好地帮助理解气候变化对高原生态系统的影响,了解未来气候条件下积雪和湖泊的动态变化规律,并且为决策提供支持。

典型山区撂荒耕地精准识别及驱动机制研究

研究目的:识别典型山区芦溪县2015—2023年撂荒耕地,系统分析耕地撂荒的驱动机制,为保障粮食安全提供科学参考。研究方法:遥感图像解译、随机森林法、系统动力学模型。研究结果:(1)采用随机森林法在土地利用类型识别中表现出高精准度,配合撂荒耕地提取流程,可以实现撂荒耕地的高效精准识别;(2)2015—2023年芦溪县撂荒耕地面积波动明显。撂荒耕地主要分布在芦溪县西北部和新泉乡,且地块分散,新泉乡耕地撂荒期较长,而西北部耕地撂荒期较短;(3)撂荒耕地的驱动机制可以总结为农业收入水平、农业劳动力和农业保险三条主要途径。研究结论:随机森林分类方法识别山区撂荒耕地方面具有较强的应用前景。撂荒耕地的驱动机制十分复杂,可以从系统的角度全面解析。

基于多源数据的南昌市洪涝灾害韧性及驱动因素研究

洪涝灾害事件对城市的经济发展和居民的人身安全造成了巨大的威胁。定量测度城市洪涝灾害韧性指数,可加快韧性城市建设,为城市高质量发展提供有力的保障。将研究区划分为100 m×100 m的栅格单元,以多源数据为支撑,基于PSR模型从自然、经济、社会、基础设施4个维度构建城市洪涝灾害韧性评价指标体系,采用AHP-熵权法探究南昌市洪涝灾害韧性的空间分布,并通过地理探测器探究其主要驱动因子。结果表明:南昌市洪涝灾害韧性极低等级和低等级分别占总面积的5.9%和5.7%,主要分布在南昌市西湖区、青云谱区和青山湖区,其主要原因是不透水面占比较大,植被覆盖度偏低。地理探测器结果表明,南昌市洪涝灾害韧性的主要驱动因素是不透水面占比、地形湿度指数和建筑物密度。研究结果可为相关部门对洪涝灾害的应对与预防提供依据。

GPS监测慢滑移事件的NIF反演及时空特征分析

研究利用GPS坐标时序与网络反演滤波(network inversion filter,NIF)方法反演慢滑移事件,分析慢滑移的时空特征及演化规律,探讨慢滑移事件与地震发生的关联性。首先,对GPS连续坐标时序构建标准线性轨迹模型,剔除粗差并修复阶跃项,去除震前常数项和稳态速度项,去除年和半年周期季节项,提取慢滑移坐标时序;然后,利用NIF生成断层格网模型,引入弹性格林函数描述断层滑移与地表位移的关系,从而结合GPS慢滑移坐标时序反演断层格网上的滑移矢量及地表位移矢量;最后,统计慢滑移发生前后区域地震发生的大小及频率,分析慢滑移与地震发生可能存在的关系。以日本房总半岛2018年慢滑移事件为例展开研究,结果表明,慢滑移活跃期为年积日156~169;最大累积滑移量约为11.3 cm,最大日滑移率约2.7 cm/d;滑移中心区域为房总半岛东南部,略微向南传播,断层滑移深度由深及浅;此次慢滑移事件发生期间该区域地震发生频率明显增大,之后几个月内地震发生频率逐渐恢复至平常。从房总半岛慢滑移动态演化中可判识潜在地震群逼近的危险性。