基于文献计量分析的生态修复研究进展

近年来,随着人类活动的不断增加,生态环境遭受到严重破坏,为保护和恢复生态环境,中国加大了生态修复研究的力度,生态修复是解决环境退化和生态系统恢复的重要手段。本文通过对相关文献进行计量分析,总结了生态修复领域的研究进展,近年来,生态修复研究呈现出快速增长的趋势,在研究主题方面,生态修复、生态保护修复是研究的热点。然而,当前的研究还存在一些问题,如研究主题偏重、研究方法单一等。未来的研究应该注重生态修复的可持续性和综合性,加强不同研究领域的交流与合作,推动生态修复研究的发展。

新疆农业源非二氧化碳温室气体排放变化趋势预测

基于2000-2020年新疆农作物产量、化肥投入、稻田播种面积等统计数据,根据IPCC排放因子法,核算新疆农业源非CO_(2)温室气体(GHG)排放总量,通过对数平均迪氏指数(LMDI)模型对农业源非CO_(2)GHG排放驱动因素进行分解,使用蒙特卡洛模拟结合情景分析法预测其排放趋势。结果表明,研究期内新疆农业源非CO_(2)GHG排放呈现波动上升趋势,增幅达到34.43%,畜牧养殖是主要排放源。驱动因素研究结果表明,2000-2020年,农业经济发展水平和城镇化水平的提高促进了农业源非CO_(2)GHG的排放,贡献排放量分别达4211.74×10^(4)tCO_(2)eq和1016.08×10^(4)tCO_(2)eq。农业非CO_(2)GHG排放强度、乡村人口以及农业结构的降低抑制了农业源非CO_(2) GHG的排放,2000-2020年减排量分别为4163.36×10^(4)tCO_(2)eq、224.84×10^(4)tCO_(2)eq和130.64×10^(4)tCO_(2)eq。农业源非CO_(2)GHG排放在基准和规划情景下均呈上升趋势,但规划情景下的增速快于基准情景,在低碳情景下通过提高农业非CO_(2)GHG排放强度、改善生产结构有效减缓增速,可能在2035年实现负增长。实现农业源非CO_(2)GHG排放达峰需要强化对减排政策的落实,强制约束农业源非CO_(2)GHG排放;降低农业非CO_(2)GHG排放强度,控制因农业生产技术落后所导致的农业源非CO_(2)GHG排放;通过完善减排惩戒激励机制,鼓励技术突破引导新疆农业的低碳转型。

基于Meta分析的中国森林水源涵养空间分布数据集

森林水源涵养服务是存储和调控水资源的重要过程,基于Meta分析的中国森林水源涵养空间分布数据集以收集的1,045个关于全国森林水源涵养的相关参数及其影响因素的观测点数据为基础,通过综合蓄水能力法计算了点尺度观测的林冠截留、枯落物持水和土壤蓄水,然后利用随机森林模型预测了森林及其各蓄水层水源涵养空间分布。研究结果表明,基于观测数据利用随机森林模型在预测中国森林水源涵养空间分布上有较好的成效。中国森林水源涵养能力总体呈南高北低的趋势,四川、西藏、云南的森林水源涵养总量较高。该数据集包括了以10 km×10 km网格为基础的分植被类型的森林水源涵养数据,及1,045个森林水源涵养观测点数据。数据集存储为.shp和.xlsx格式,由9个数据文件组成,数据量为118 MB。

中国山区耕地利用边际化表现及其机理

耕地利用边际化是当前中国山区土地利用主要变化趋势。利用《全国农产品成本收益资料汇编》资料,本文首先分析2003年以来农业劳动力价格快速上涨的背景下,中国农业生产成本的结构变化以及农户的响应,并对比平原和山区农户对劳动力成本上升的响应方式及程度的差异,发现平原地区能够通过大规模的农业机械替代减少劳动投入,进而有效减少劳动力价格上升所带来的影响,而山区因地形条件限制,劳动生产率提升相对缓慢,并与平原地区的差距不断扩大,导致农业劳动力成本占比不断上涨。随着劳动力成本的快速上涨,中国山区耕地边际化特征明显,以玉米为代表的种植业净利润在2013年普遍降至零以下。2000年以来,中国山区土地利用和植被变化表现为耕地面积减少、森林面积增加、NDVI指数增强,而且在省级层次上,山区县范围NDVI变化率与耕地和森林面积变化率分别具有很强的负相关(r=-0.70)和正相关(r=0.91),证实了中国山区耕地当前边际化的发展态势。基于以上分析,本文最后对务农机会成本上升、农业劳动力快速析出背景下的山区耕地利用边际化机理进行了总结。这一研究有助于深入认识山区耕地撂荒和森林转型的发展过程。

农业源非二氧化碳温室气体排放及情景模拟

控制农业源非二氧化碳温室气体排放对中国落实温室气体减缓政策具有现实意义,对于推动农业绿色转型、实现乡村振兴具有指导价值。本文基于IPCC系数法核算了2000—2019年中国省际农业源非二氧化碳温室气体排放,刻画了农业源非二氧化碳温室气体排放强度时空演化规律;基于STRIPAT模型,解析了各地区农业源非二氧化碳温室气体的影响机理,模拟了不同情景组合下农业源非二氧化碳温室气体排放未来演变趋势。结果表明:①动物肠道发酵甲烷排放是中国农业源非二氧化碳温室气体最主要的来源,中国农业源非二氧化碳温室气体排放逐渐由东部沿海向西部内陆地区转移。②“胡焕庸线”是单位农业增加值排放强度与单位农地面积排放强度高值区的分水岭,农牧交错带是中国单位农业增加值排放强度的高值区。③中国农业源非二氧化碳温室气体排放与人均GDP之间存在倒“N”型的EKC曲线关系,华北、东北和华中地区仍面临一定的减排压力,各区域农业源非二氧化碳温室气体排放影响机理存在显著差异。有效减少动物肠道发酵CH4排放,根据区域发展特征制定因地制宜的减排政策是未来中国农业源非二氧化碳温室气体减排的关键。

中国山区耕地利用边际化特征数据集

利用《全国农产品成本收益资料汇编》、中国5年间隔陆地生态系统空间分布数据集,对农业劳动力价格快速上涨的背景下中国山区耕地利用边际化特征进行分析,得到中国山区耕地利用边际化特征数据集。数据结果表明,2000年以来,在务农机会成本上升和地形条件约束共同作用下,我国山区农业劳动力成本比重明显上升,与平原地区相比山区的农业劳动生产率提升缓慢,从而导致以玉米为代表的种植业净利润在2013年普遍降至零以下,耕地利用边际化特征明显,并与2000年以来中国山区耕地面积减少、森林面积增加的土地利用变化趋势相一致。该数据集包括山区县地理边界数据,中国山区县1990-2000和2000-2010年间耕地和林地面积变化数据。该数据集的分析研究成果发表在《地理学报》2018年第73卷第5期。

利用无人机辅助放牧实验研究

无人机具有机动灵活、易于操作等特点,现已成为地理信息科学与生态学等研究中打破地形壁垒,安全高效获取地表海量数据以及低空近地观测的重要工具,并且在草原牧业管理、辅助放牧等领域已开始应用。研究团队于2020年在呼伦贝尔开展了无人机放牧羊群、牛群、驴群等家畜实验,分析了无人机在畜群的不同驱赶位置以不同驱赶方式对不同家畜种群的放牧效果。实验初步结果表明:无人机在辅助放牧方面具有较大的应用潜力;无人机从畜群两侧或绕至畜群尾部对畜群驱赶的效果优于从正上方经过对畜群驱赶;搭载喊话器的无人机放牧效果优于未搭载喊话器的无人机。通过实验,作者探讨了无人机放牧现存的问题和挑战,并展望了未来的发展方向。研究针对无人机飞行高度、姿态、噪声等因素对畜群驱赶效果影响的分析,有利于制定规范化驱赶标准,也可为响应草原环境下无人机放牧高度智能化的需求提供理论参考。

气候变化对北方农牧交错带界线变迁影响的定量探测方法研究

气候对北方农牧交错带界线变迁的定量影响是目前生态脆弱敏感区对气候变化响应领域的研究热点问题。前人已在气候变化对农牧交错带界线的定性影响方面有较为深刻的认识,但仍缺乏在时间和空间上对气候贡献率进行有针对性的定量辨识。本文利用1970年以来长时间序列的国家气象站点数据和土地利用遥感解译数据,分别提取了基于气候要素和土地利用的20世纪70年代、80年代、90年代和21世纪前10年4个时期的北方农牧交错带界线,通过垂直和水平方向变动探测方法(Fish Net)和界线变迁方向变动探测方法(DSAS)对气候界线与土地利用界线的时空变化进行探测,定量分析了不同时期气候对农牧交错带界线变迁影响的贡献率。结果表明,气候与土地利用界线空间分布格局及气候贡献率在不同时期、不同区域差异较大,在西北地区变幅最小,东北地区变幅最大。在大兴安岭东南缘农田控制水源涵养生态功能区西北段以及内蒙古高原东南缘农、林、牧业生态—生产功能区西北段,气候与土地利用界线空间耦合关系最为密切,在该地区基于Fish Net方法下水平方向上气候贡献率达10.7%~44.4%,垂直方向上达4.7%~55.9%;基于DSAS方法下气候贡献率为1.1%~16.8%。两种方法探测结果大部分趋于一致,但DSAS方法精度高,适用于小范围精确探测;Fish Net方法更简单,适用于精度要求不高、快速直观的统计分析。本研究可为北方农牧交错带内农牧业生产适应气候变化、合理开发土地生产潜力、保护农牧交错带区内生态环境提供科学依据和指导。

南方红壤丘陵区采伐变量对森林面积和生物量影响模拟

在优化森林结构的同时保障其木材生产功能和生态功能,实现森林可持续经营,如何采取科学、合理的森林管理措施越来越受到人们的关注。本文选取采伐年龄、采伐斑块大小、采伐频率、采伐面积比例作为变量,以江西省泰和县为研究区,设定多种强度和方式的森林管理方案,耦合生态过程模型(PnET-Ⅱ)和景观模型(LANDIS-Ⅱ)模拟初始年(2009年)起,未来100年森林面积和生物量的动态变化情况。研究发现:①森林对不同采伐变量的响应差异明显,采伐年龄对森林面积影响较小,采伐斑块面积仅对生物量有影响,采伐频率对面积和生物量均有较大影响,采伐面积比例是采伐变量中对森林影响最大的变量;②每10 a以20%的采伐面积比例,5 hm2的采伐斑块,采伐21 a以上的杉木、26 a以上的松林、41 a以上的阔叶树种的采伐情景能够保证有林地的生物量较初始年有所增加,有效地保障红壤丘陵区人工林在木材生产的同时保持一定的生态功能。

土壤粒径空间预测方法研究综述

土壤粒径(砂粒、粉粒和黏粒)是各种陆表过程和生态系统服务评估等模型的关键参数。作为一种土壤成分数据,土壤粒径的空间预测方法有和为1(或100%)等特殊要求,其空间分布精度受预测方法影响较大。本文针对土壤粒径相较于其他土壤属性的特殊性,提出了土壤粒径空间预测方法框架,综述了土壤粒径数据变换、空间插值和精度验证等系列方法,总结了提升土壤粒径空间预测精度的各种途径,包括通过有效的数据变换改善数据分布、结合数据分布特点选择合适的预测方法、结合辅助变量提升制图精度和分布合理性、使用混合模型提升插值精度、使用多成分联合模拟模型提升预测的系统性等。最后,提出了今后土壤粒径空间预测方法研究的未来方向,包括从考虑数据变换原理和机制角度改善数据分布、发展多成分联合模拟模型和高精度曲面建模方法,以及引入土壤粒径函数曲线并与随机模拟结合等。

地理空间大数据与人工智能在城市登革热驱动因素识别与风险预测中的应用

登革热是蚊媒病毒性传染病,广泛分布于全球热带、亚热带、甚至暖温带的城市化和半城市化区域,对全球100多个国家造成人群健康威胁。全球气候变化、城镇化和人口增长为登革病毒的扩散创造了有利条件。目前,由于缺乏可广泛接种的疫苗,媒介伊蚊控制是预防控制登革热的主要措施,而准确、及时的登革热风险预测可为登革热精准防控和决策制定提供重要依据。近年来,地理空间大数据的发展促进不同时空尺度下登革热驱动因素的识别。人工智能算法的进步,尤其是多种深度学习网络的出现,为登革热的风险预测提供了新技术。该文综合考虑登革热多种类型的驱动因素及其作用机制、地理空间大数据与人工智能技术,阐述如何应用地理空间大数据识别登革热的城市土地利用、气候环境和人口流动3方面的驱动因素,阐述人工智能算法在登革热传播风险预测中的应用现状。并基于现状提出未来研究应该加强在不同时空尺度上构建时空一体的风险预测模型,提议从预测值与真实值的差异、疫情时空聚集格局和防疫实际需求等方面评估模型性能。

392BC—2017AD柴达木盆地东北部降水变化及其与太阳活动和强火山喷发的联系

基于采自柴达木盆地内部牦牛山的祁连圆柏树木样芯,新建采样区域过去2710 a的树轮宽度年表,并计算了器测时期(1957—2017 AD)气象数据与树轮宽度年表的相关系数。结果表明:树轮宽度年表与上一年7月至当年6月降水量变化的相关性最高(r=0.753,n=60,p<0.01),基于此重建了该区392 BC—2017 AD上一年7月至当年6月的降水量变化。器测时期方差解释量高达64%。重建结果显示,在年代际尺度上存在9个湿润期(106—75 BC、6—39 AD、179—229 AD、581—646 AD、823—914 AD、1026—1095 AD、1378—1414 AD、1567—1609 AD和1985—2017 AD)和7个干旱期(328 BC—297 BC、86—151 AD、694—747 AD、1168—1199AD、1444—1525 AD、1680—1725 AD和1792—1860 AD),1792—1860 AD是过去2400 a最干旱时期。功率谱分析结果表明,过去2400a柴达木盆地东北部地区降水量存在2~8 a、40 a、80 a和225 a准周期变化(p<0.01)。此外,本文研究区干旱期与太阳活动极小期对应较好;时序叠加法分析显示,中低纬度强火山喷发后的第一年研究区降水量显著减少。本文研究结果表明太阳活动和强火山喷发是研究区降水量变化的影响因素。

泥炭地碳源汇功能与“双碳”目标

自工业革命以来,大气中CO_(2)浓度快速升高导致了全球变暖,并引发了一系列气候和环境问题。应对气候变化、实现"碳达峰与碳中和"(以下简称"双碳")已成为世界各国共同倡导的目标;而理解自然系统的碳源汇功能,对实现这一目标具有重要的意义。泥炭地是世界上分布最为广泛的湿地类型,对全球碳循环和气候变化有着十分重要的影响,其在实现"双碳"目标中的重要性受到越来越多的关注,这也使泥炭地碳循环研究成为前沿领域。本文简要回顾了国内外泥炭地碳循环的研究现状,阐述了泥炭地的碳源汇特征(包括CO_(2)净交换、CH_(4)排放、溶解有机碳迁移、碳累积)、变化及驱动机制,并对其在实现"双碳"目标中的作用进行了分析。总体来说,泥炭地碳循环对全球碳源汇估算具有重要的影响,未来需进一步加强对泥炭地分布和碳库的研究,强化泥炭地生态环境演变规律、碳循环-相关过程对气候变化的敏感度以及研究薄弱地区等的针对性研究。在此基础上,科学地可持续管理和恢复退化泥炭地,如人为水文调节,以保持甚至增加其碳汇潜力和储存碳的稳定性,可发挥泥炭地在"双碳"时代的最大碳汇潜力,也将是减缓气候变暖经济而高效的途径之一。

气候变化对西藏谷物单产影响数据集(1993-2017)的研发与内容

西藏作为一个气候条件相对极端和生态较为脆弱的地区,减缓气候变化对当地农业生产造成的负面影响有助于保障高原生态安全与粮食安全。本数据集基于气候站点数据和统计年鉴数据,使用3类统计模型,分析了1993-2017年间气候变化(最低气温、降水量、生长度日和太阳辐射)对西藏县(区)级谷物单产的影响。结果表明1993-2017年气候变化对于西藏谷物单产总体为正相关影响,平均影响为2.39%。数据集覆盖西藏7个地级行政单元、63个县级行政单元。数据集包括:(1)1993-2017年西藏地级行政单位谷物单产;(2)1993-2017年西藏县级尺度谷物单产;(3)1993-2017年西藏地级行政单位谷物生长季最低气温、累计降水、生长度日和累计太阳辐射;(4)1993-2017年气候变化对西藏县级尺度谷物单产的影响百分比。数据集存储为.xlsx和.shp格式,由7个数据文件组成,数据量为7.99 MB(压缩为1个文件,2.62 MB)。

基于樟子松树轮晚材最大密度重建的大兴安岭北部7-8月平均气温数据集(1781‒2013)

本文利用2013年9月份采自大兴安岭北部呼中国家自然保护区高海拔树线位置(51.79°N,123.08°E,海拔900 m)的樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica Litv)树轮样芯(直径10 mm),使用瑞士生产的DENDRO 2003树轮分析系统获取了树轮密度数据,建立了树轮晚材最大密度(maximum latewood density,MXD)年表,并与漠河气象站气象数据进行了相关分析。结果表明MXD年表与该区7-8月平均气温相关最高。因此,利用MXD年表重建了1781-2013年大兴安岭北部地区7-8月的平均气温,重建方程的方差解释量为31.1%。数据集包括:(1)采样点的地理位置数据;(2)树轮MXD标准年表;(3)重建的1781-2013年7-8月的平均气温,及11年滑动平均值;(4)39根样芯的树轮晚材最大密度测量值统计特征。数据存储为.shp和.xlsx格式,由9个数据文件组成,数据量为27.2 KB(压缩为1个文件24 KB)。

2015年辽宁省阜新蒙古族自治县塔尺营子遗址试掘报告

自2012年起,吉林大学和辽宁省文物考古研究所合作开展了"中国东北地区农业与定居的起源"项目,在阜新查海遗址的东部地区进行了区域性田野考古调查[1]。2015年,为了进一步了解阜新地区新石器时代不同阶段古代居民的经济生活,在前期进行的区域性田野考古调查工作的基础上,选择了贾家沟西遗址(田野调查时遗址编号为12D56)和塔尺营子遗址(田野调查时遗址编号为12D16)进行了试掘。本文是塔尺营子遗址的试掘报告。

青藏高原及其毗邻地区粮食自给能力数据集(1985-2016)的研发

青藏高原粮食供需安全关系到边区稳定,是区域可持续发展的重要基础。本数据集基于1985-2016年青藏高原及其毗邻地区统计数据,采用粮食自给率和供需缺口两个指标,分析了青藏高原区域、省级和县级三个尺度的粮食供需时空格局及其变化特征。结果表明1985-2016年青藏高原粮食自给能力呈上升趋势,但粮食供需平衡状况在空间分布上差异较大。数据集包括:(1)青藏高原及其毗邻地区整体1989-2016年粮食产量、消费量、自给率、供需缺口变化以及1985-2016年城镇和农村人均粮食消费量变化;(2)各时段(1985-1989年、1990-1999年、2000-2009年、2010-2016年)青藏高原及其毗邻地区各省粮食产量、消费量、自给率、供需缺口变化;(3)各县区粮食产量、消费量、自给率、供需缺口现状(2010-2016年平均值)。数据集存储为.xlsx和.shp格式,由8个数据文件组成,数据量为20.3 MB(压缩为1个文件,6.58 MB)。

宁夏农业综合开发战略转型区域类型数据集

农业综合开发战略转型区划研究,是科学适应新形势下国家对农业综合开发提出的"坚持可持续、提升竞争力"要求的前提和基础,对国家或地方农业发展项目的科学设计具有重要作用。本数据集以宁夏为例,针对已有农业区划的单一目标和类型划分问题,整合与农业相关的耕地、气候、水资源、地形、地貌、项目布局和生态规划等空间数据,采用地理学综合区划方法,通过动态与静态结合、定性与定量结合、农业与生态结合,构建了13项多维指标体系,科学划分了包含过渡类型的一级区划(重点开发区、"重点+限制"开发区、保护性开发区、"保护+限制"开发区、"限制+重点"开发区、"限制+保护"开发区和限制性开发区)和二级区划(24个亚类),实现了农业可持续发展和生态环境保护的双重目标,且首次实现了在省(区)级以乡(镇)为单位的科学划分。该数据集的研究成果发表在《Journal of Geographical Sciences》2016年第26卷第12期。数据集由8个文件组成,以.shp和.kmz格式存储,数据量为1.23MB(压缩成2个文件,0.98 MB)。

清代青藏高原东北部河湟谷地林草地覆盖变化

河湟谷地是青藏高原东北缘典型的农牧交错区,清代以来耕地的扩张导致林草地覆盖发生明显变化。本文在现代植被图的基础上,选取土壤、地形因素,并依据历史文献数据,重建河湟谷地潜在林地草地格局,在此基础上结合清代耕地变化的重建结果,推算出清代河湟谷地林草地覆盖的变化状况。结果显示:(1)清代耕地扩张之前,其林、草地分布与现今各类植被类型的空间分布格局基本一致,林地分布范围比现代略大,灌木林地在空间上连续性更强,草地分布区域更广;(2)估算出河湟谷地潜在林地、灌木林地、草地面积分别约为0.28×104、0.93×104、2.1618×104km2,由于耕地开垦,至清代末期,河湟谷地草地、灌木林地、林地面积分别累计减少5180.41、1330.35、441.31km2,其中草地被垦殖占用的面积最大,程度最深,减少的区域主要集中在湟水谷地中游的乐都盆地、西宁盆地以及黄河谷地的尖扎盆地、化隆盆地等;(3)清代河湟谷地中人类垦殖原始覆盖类型的差异性不仅受自然环境的限制,同样受到社会政策因素的影响。

1993—2017年气候变化对西藏谷物单产的定量影响

气候变化对农业的影响是全球关注的热点问题之一,青藏高原对气候变化尤其敏感,但气候变化对青藏高原农业产量的定量影响缺乏系统研究。为定量评估气候变化对西藏谷物单产的影响,本文使用气象数据与年鉴统计数据,选取了固定效应模型、差分模型和线性去趋势模型3类统计模型,分析了1993—2017年间气候变化(最低气温、降水量、生长度日和太阳辐射)对西藏县(区)级、市级和自治区3个尺度的谷物单产的影响。结果表明:西藏整体对于温度(最低气温和生长度日)的敏感性大于降水量和太阳辐射。各项气候因子对西藏谷物单产的整体影响为正影响,但不同区域对气候因子的敏感程度和显著性不同。除了生长度日对于拉萨为负影响以外,最低气温、降水量和太阳辐射对于所有市均为正影响。气候趋势对于西藏整体谷物单产的影响为正影响,不同模型计算结果集中在1.5%~4.8%区间内。3类模型中固定效应模型稳定性最好,线性去趋势模型好于差分模型,差分模型在引入气候因子间的交互项后模型稳定性降低。本文有助于西藏实施更加有空间针对性的农业适应气候变化措施,以应对气候造成的青藏高原农业生态系统变化。