黔中城市群碳储量对土地利用/覆被变化的响应及脆弱性

[目的]探究土地利用/覆被变化对区域生态系统碳储量及生态系统脆弱性的影响,以期为区域绿色低碳和生态系统的可持续发展提供参考依据。[方法]以2000,2010,2020年黔中城市群核心经济区3期土地利用/覆被数据为基础,运用InVEST模型和土地利用转移矩阵定量分析生态系统碳储量及其空间分布格局,并采用潜在影响指数(PI)对区域生态系统服务脆弱性进行评估。[结果]①2000—2020年,黔中城市群核心经济区土地利用/覆被变化总体表现为耕地和林地持续下降,建设用地持续上升。研究区土地利用/覆被转移主要表现为耕地、林地、草地向其他地类的转移,其中,2000—2010,2010—2020年分别有3339.35,3669.15km^(2)土地发生了转移,前者林地转为草地是主要转移类型,后者耕地转为建设用地为主要转移类型。②2000—2020年区域的碳储量表现为减少趋势,由4.42×10^(7)t减小到4.33×10^(7)t,累计减小9.40×10^(5)t,林地转为草地是引起碳储量减少的主要原因。各年度碳储量密度均呈现西部、东部高,中部低的分布态势;20a间,高密度区未发生明显变化,低密度区表现为由中心区域向外围扩散。③2000—2020年黔中城市群核心经济区主要扮演碳源的角色,土地利用程度指数增加了2.83,PI指数分别为-0.04,-0.31,均表现为负面潜在影响,且脆弱性不断增强。[结论]增加林地、控制林地转为其他用地及建设用地扩张是促进区域绿色低碳和生态系统的稳定可持续发展的重要手段。

土地利用变化对黔中地区“两湖流域”生态系统服务价值时空演变的影响

“两湖流域”作为典型的喀斯特高原湖泊,同时也是黔中地区主要的水源地之一,如何科学评估其生态系统服务价值并掌握其生态环境动态变化趋势,对于整个黔中城市群的绿色高质量发展有着重要的实际意义。基于1980、2000及2020年土地遥感解译数据,以价值当量因子法为基础研究方法,同时结合空间相关性分析、热点分析、地形分析及生态敏感性分析等对该流域1980—2020年近40年间的生态系统服务价值时空演变特征进行识别。结果表明:1)ESV总量呈现逐步下降的趋势,在1980—2000年阶段减少约585.84×10^(4)元,2000—2020年阶段减少约8838.60×10^(4)元,减少的原因主要为建设用地的大量扩张、高生态效益地类大批转换为低生态效益的地类等;2)水文调节为ESV贡献值最大的生态系统服务类型,ESV高值区集中分布于流域的中上部湖泊处,中值区分布于东南部林地集中处,低值区主要分布于流域南部耕地较多的地方;3)各用地类型CS敏感性指数计算值均小于1,且ESV变化量的冷热点空间分布格局与其土地利用类型转移方式具有相似性,冷点区出现的主要原因为城市的持续性扩张、林草地等生态用地被占用等,而热点区的涌现则是由于“退耕还林”“封山育林”等政策的实施;4)在4种地貌类型中,单位区域面积的ESV大小从高到低排列依次为山脊(1.48×10^(4)元/hm^(2))>峡谷底(1.44×10^(4)元/hm^(2))>平坦区(1.40×10^(4)元/hm^(2))>陡坡(1.37×10^(4)元/hm^(2)),而地表粗糙度ESV等级排序为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ。本研究结果可为黔中地区未来生态效益价值核算、城市规划与绿色发展提供理论支持。

土地利用对流域水源涵养及水质净化的影响——以乌江流域为例

乌江流域是长江上游重要的水源涵养区和生态屏障,基于InVEST模型中水源涵养和水质净化模块,利用2000-2020年3期土地利用为数据源,对乌江流域水源涵养、水质净化服务时空变化及其土地利用变化响应进行了分析。结果表明:(1)乌江流域平均水源涵养总量达到449.13×10^(9)m^(3),在时间上呈现先减少后增加的趋势,空间上呈现由西到东逐渐递增特征。不同土地利用类型中水源涵养能力大小依次为草地>林地>耕地;(2)水质净化方面,2000-2020年总氮(TN)年均输出总量均在3.2×10^(4)t以上;总磷(TP)年均输出总量均在3.0×10^(2)t以上,高强度输出区域主要分布在耕地覆盖区域,低强度输出区域主要分布在林地、草地覆盖区域;(3)流域土地利用变化对水源涵养、水质净化的响应主要体现在作用强度、面积变化、转化类型等方面,草地、林地与水源涵养和水质净化呈明显的正相关关系,耕地与水质净化呈负相关关系。研究有助于山区生态服务研究的发展,结果可为乌江流域土地利用格局优化调整和水质保护、水污染控制、水资源配置提供科学依据。

FAST周边地区脱贫成果巩固拓展与乡村振兴面临的问题及对策

FAST是目前世界最大单口径球面射电望远镜,建在贵州平塘县大窝凼典型岩溶峰丛洼地;FAST宁静区指的是距离FAST台址半径30km的区域,其面积2827km2,居住着20多万低收入农村人口,生境极为脆弱,面临着严格的生态保护与加快乡村发展的双重压力。本文分析了FAST周边水土流失、石漠化现状,阐述了脱贫成果巩固拓展与乡村振兴面临的五个主要问题,从六个方面提出了下一步发展的思路和对策。

水稻多时相植被指数特征及覆盖度提取研究

为准确快速获取水稻的植被指数特征和植被覆盖度信息,利用无人机采集水稻分蘖期、抽穗期和结实期的多光谱影像数据,选择不同类型的植被指数,利用样本统计法和植被指数交点法,提取并探究水稻3个生长期在地块和像元尺度下的植被指数特征,并运用阈值分割法提取水稻植被信息及覆盖度信息。结果表明,水稻3个生长期内,在像元和地块尺度下均表现出明显的物候特征,且与杂草和树木存在明显区别;多光谱植被指数的植被覆盖度提取精度整体高于可见光植被指数;归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)对水稻3个时期植被覆盖度提取精度最高,提取误差分别为0.40%、0.43%和0.81%,R2为0.77、0.92和0.98,均方根误差(root mean square error,RMSE)为9.09%、2.97%和0.38%;可见光波段差异植被指数(visible-band difference vegetation index,VDVI)提取精度高于超绿红蓝差分指数(excess green-red-blue difference index,EGEBDI)和过绿减过红指数(excess green-excess red index,ExG-ExR),提取误差分别为4.30%、1.36%和1.60%,R^(2)分别为0.53、0.77和0.80,RMSE分别为14.62%、3.70%和5.50%。该研究成果可为作物长势监测及其植被覆盖度提取提供技术支撑。

基于InVEST模型的水质净化功能时空分异研究

【目的】分析流域水质净化功能时空变化及其影响因素。【方法】基于InVEST模型生态服务水质净化模块,模拟北盘江流域2000、2010年和2020年TN、TP输出空间分布。【结果】北盘江流域2000、2010年和2020年TN、TP输出总量变化不大,但在空间分布上差异明显,TN输出总量均在8000 t/a以上,20 a以来总共减少了120.76 t;TP输出总量均在1200 t/a以上,20 a来总共减少了5.45 t,表明流域生态系统水质净化服务功能有逐渐变好趋势。TN、TP高输出区域主要集中在北盘江流域上游和中游以及城镇区周边,低输出区域主要在下游地势平坦的区域。【结论】耕地施肥过程中未被吸收转化的N、P营养物质以及城镇区的生活生产污水是造成流域水质净化功能恶化的主要因素,也是流域非点源污染的重要来源。

基于CiteSpace的国内外饮用水源地研究知识图谱分析

【目的】饮用水源地的开发利用程度与安全状态对经济社会发展、人民生命健康具有重要意义。本研究旨在探讨以饮用水源地为主题的研究进展,推动饮用水源地研究方向的进一步发展。【方法】以CNKI数据库与Webof Science核心库为数据源,借助CiteSpace可视化软件,从发文数量、作者、发文机构、关键词及研究前沿5个角度出发,进行国内外饮用水源地研究主题的知识图谱分析。【结果】(1)国内饮用水源地的相关研究最早可追溯到1983年,而国外研究成果最早可追溯到1916年,并且至今仍处于持续发展状态,同年度的发文数量远高于国内;(2)无论是单个作者发文量,还是研究团队之间的合作强度关系,国外研究相较于国内都更加繁荣与紧密;(3)从历年研究主题与研究方法的角度出发,国内饮用水源地的发展历程可划分为摸索阶段(1983-1999年)、起步阶段(2000-2008年)、快速发展阶段(2009-2015年)及转型阶段(2016-2021年)。【结论】国内外饮用水源地研究有着相似的发展历程,国外饮用水源地的研究历史比国内更加久远,新思维与新型技术的诞生和运用比国内也更加迅速。研究结果对该学科的后续理论发展与实践应用具有一定的参考意义。

FAST周边植被覆盖度时空演变特征及影响机制研究

指出了作为生态环境质量变化的敏感指示器,植被覆盖度的时空演变特征和影响机制成为全球环境变化研究的前沿和热点,评估中国天眼(FAST)周边生态环境质量的变化,对于维持FAST健康运行具有重要意义。基于1998~2017年的多源遥感数据,从人类活动和自然影响两个角度,利用像元二分模型和地理探测器计算,识别了FAST周边植被覆盖度时空演变特征及影响机制。结果表明:①2008~2017年期间,FAST周边整体植被覆盖情况较好,FVC呈现先退化后改善的趋势;②FVC空间分异主导因素为植被类型、坡度和坡向,自然因素对于空间分异的解释力更强,人类活动影响局部区域;③任意影响因子之间呈现双因子增强或非线性增强,土地利用与其它因素的综合作用对于FVC空间分异解释力更好。

喀斯特山区现代高效农业示范园区空间格局及影响因素研究——以乌江流域贵州段为例

现代高效农业示范园区是农业经济的重要组成部分,以乌江流域贵州段为典型区域,研究喀斯特山区现代高效农业示范园区空间格局特征,对于园区空间布局优化、提档升级以及对农业扶持政策制定具有重要的研究和实践意义。运用平均最近邻法、地理集中指数、核密度、地理联系率等空间分析方法,研究喀斯特山区现代高效农业示范园区空间格局规律,并探讨其影响因素。研究结果:①将乌江流域贵州段省级现代高效农业示范园区划分为12个类型,包括休闲农业、蔬菜产业、精品果业、茶叶产业、生态畜牧业、中药材产业、林特花卉、粮食产业、特色渔业、核桃产业、马铃薯产业和烟草产业等。②乌江流域贵州段省级现代高效农业示范园区空间分布整体呈聚集分布,空间结构属于凝聚型;③乌江流域贵州段省级现代高效农业示范园区空间分布整体呈组团状、带状的多中心分布特征,核密度值较高区域主要集中在贵安新区、乌当区、播州区、湄潭县和威宁县等区县;乌江中游是园区分布最为密集的区域,上游和下游园区分布较为分散;④区域坡度、重要水系分布、交通区位条件、农业发展水平等是影响喀斯特山区现代高效农业园区分布的主要因素。

贵州双河洞晚更新世大熊猫化石高度聚集现象及其意义

贵州双河洞是亚洲第一长洞,该洞先后分辨出近30多具大熊猫个体化石,是目前世界上发现完整大熊猫化石最多的洞穴。其中一支洞中竖井下方至少聚集了10余具个体化石。以此为研究对象,结合洞道发育形态特征及化石埋藏学特征,初步推测出这些大熊猫深入该支洞内经由竖井跌落并死亡的过程,表明喀斯特洞穴可以为大熊猫提供良好的栖息场所及化石保存环境。选取一例化石表面沉积的碳酸钙样品进行了铀系法测年,表明该个体至少生活在5.1万年前;对另一例个体的牙齿化石进行AMS14C测年,发现其生活在距今2.5万年左右,推断该洞道中大熊猫主要生活在晚更新世时期。

三峡库区景观生态安全格局优化研究——以重庆市开州区为例

[目的]探究重庆市开州区景观生态安全格局变化规律,根据不同功能区划进行分区优化,以提高景观生态格局稳定性及完善生态功能分区,为该区生态建设及城市可持续发展提供科学参考。[方法]采用地形位指数分析开州区各类用地在地形梯度上的分布特征,结合景观生态学原理,利用土地利用、高程及地形坡度等因子,选取生态"源"地,构建最小累积阻力模型(MCR),对开州区景观生态安全格局进行分区。[结果](1)开州区的地形位指数范围是0.046~1.069,其中林地和草地的地形位指数较大,耕地的地形位指数值较小。(2)根据最小累积阻力值及突变点分区原理,将研究区域划分为核心保护区,生态缓冲区、生态敏感区、生产生活区等4个敏感区,1990—2010年核心保护区面积较少,生态缓冲区与生态敏感区面积变化不大,生活生产区面积增加。[结论]在分析低海拔、高程与坡度组合复杂的区域景观空间分布特点时,地形位指数更具优势。

2000-2015年FAST周边土地利用景观格局演变分析

定量化识别FAST周边土地利用景观格局以及时空演变特征,对于管理和维护FAST周边生态环境和静默环境具有重要意义。通过构建景观动态变化模型以及选取斑块密度、最大斑块指数、景观形状指数、景观集合度等景观指数,对FAST周边30 km缓冲区的土地利用景观结构、景观动态转移和演变特征进行定量化分析。结果表明:(1)研究区周边30 km缓冲区范围内以林地为优势景观,占比约为57%,耕地和草地次之,占比约20%,水域景观和建设用地景观最少,占比不足1%;(2)耕地、林地和草地景观之间相互转换频繁,水域景观面积减少规模不大,建设用地景观面积呈现剧烈上升趋势,多数源于对林地、耕地和草地的占用;(3)2000-2015年期间,土地景观斑块破碎化程度整体呈"U"型变化,2010-2015年研究区域人类活动对于景观的干扰程度增加,必须针对性地管控FAST周边人类活动强度。

基于模糊数学方法的城市环境空气质量评价研究

基于模糊数学评价方法,选取SO_(2)、NO_(2)、O_(3)、CO、PM_(10)、PM_(2.5)作为评价指标,建立了各污染物的污染等级划分标准及代表值,选取隶属函数、计算权重,对重庆市主城区2018年1月1日到1月7日的空气质量进行了评价研究。结果表明:重庆主城区空气中的主要污染物为颗粒物PM_(2.5)与PM_(10),对生物环境和生命体危害程度的空气污染物排列顺序为PM_(2.5)>PM_(10)>O_(3)>CO>NO_(2)>SO_(2)。从1日到7日的空气污染程度判定等级除少数特殊外,大多为Ⅱ级,分析了模糊判定结果,对九大主城区而言,重庆仍是传统认知上的“雾都”,而未质变为“霾都”。

基于哨兵-2数据的喀斯特高原深水湖库COD_(Mn)遥感反演

利用哨兵-2数据及多种方法反演喀斯特高原深水湖库的高锰酸盐指数(COD_(Mn)),对于区域水环境管理和丰富水质反演理论具有重要意义。以贵阳市红枫湖与百花湖为研究区,基于Sentinel-2 MSI影像和COD_(Mn)浓度数据,使用随机森林回归(RFR)、支持向量回归方法(SVR)、高斯过程回归(GPR),构建COD_(Mn)反演模型,获得2018~2020年不同时期的COD_(Mn)空间分布。结果表明:(1)RFR模型估算精度最高,验证集RMSE为0.222 mg·L^(-1),MAPE为5.84%,R2为0.841;(2)红枫湖COD_(Mn)浓度变化呈现上游高于下游、春季高于夏季的时空分布特征。百花湖除了上游,整体湖区COD_(Mn)浓度较低且随时间变化不大。研究揭示了RFR模型与Sentinel-2数据在喀斯特高原深水湖库COD_(Mn)浓度反演具有良好的适用性。