基于C-FIX模型的黑龙江省森林植被净初级生产力遥感估算

以黑龙江省森林资源为研究对象,利用ETM+、DEM和气象数据等资料,以C-FIX模型为基础,估算黑龙江省2000年5—9月的森林植被NPP,并将估算结果与MODIS的NPP产品进行对比分析。结果表明:5—9月林地总NPP为69.75×1012gC,最大值出现在6月,占5—9月NPP总量的27.23%,6—8月是NPP的主要积累月份;有林地NPP占林地总量的87.44%,灌木林地占10.41%,疏林地占1.63%,其他林地占0.52%;MODIS的NPP产品与模型估算值之间的均方差根为17.12,模型模拟值误差为MODISNPP产品值的3.92%～5.85%,模型估算精度较高。

基于RUSLE模型的黑龙江省2000—2010年土壤保持量评价

黑龙江省是我国重要的粮食产区,同时也是东北地区重点生态保护区,黑龙江省土壤保持量的研究对维持生态安全与可持续发展有重要作用。基于黑龙江省2000年、2005年和2010年的降雨、土壤、高程等数据,结合GIS空间分析方法,运用修订的通用土壤流失方程(RUSLE),估算了2000—2010年黑龙江省土壤保持量,并对其空间分布及变化趋势进行模拟分析。结果表明:2000—2010年,黑龙江省土壤保持能力整体增强,土壤保持量增加了5.34%,且除牡丹江和哈尔滨地区外,各行政区的土壤保持量均有所增加;各土地利用类型的年均单位面积土壤保持量以森林最多,为3 384.36 t·km-2·a-1,裸地最少,为177.17 t·km-2·a-1,10年来除农田和灌丛外,各土地利用类型的单位面积土壤保持能力均增强;2000—2010年黑龙江省高等级土壤保持量比例及低等级转化成高等级土壤保持量的面积都在提高,黑龙江省土壤保持能力10年来趋于好转。

黑龙江省1980—2005年森林火灾时空特征

森林火灾是林火失去人为控制,在森林内自然蔓延和扩展,对生态系统和人类带来一定危害和损失的森林起火。森林火灾属世界性、跨国性的重大自然灾害,进入20世纪80—90年代以来,全球气候变暖导致森林火灾有上升的趋势,虽然各国的森林防火费用不断增加,但森林火灾发生的面积并未相应地减少。特别是90年代后期，火灾毁灭了数百万公顷的热带森林，严重破坏了全球的生态平衡。

黑龙江省不同纬度梯度农田大型土壤动物群落分布特征

沿着由高到低的纬度梯度,分别在塔河、带岭、帽儿山的农田生境选择研究样地,采用手捡法调查不同纬度农田生态系统大型土壤动物的群落组成、水平结构、垂直结构和多样性特征,并运用双变量相关分析及典范对应分析阐明土壤动物群落和环境因子的相互关系,旨在揭示黑龙江省不同纬度梯度农田大型土壤动物群落分布特征及其影响因素。调查共捕获大型土壤动物35类2339只,隶属于2门6纲14目35科。其中线蚓科(Enchytraeidae)、正蚓科(Lumbricidae)、步甲科(Carabida)、隐翅虫科(Staphylinidae)为优势类群,其个体数占总个体数的58.84%;常见类群为蚁科(Formicidae)、蜘蛛目(Araneida)和地蜈蚣目(Geophilomorpha)等8类,其个体数占总个体数的32.79%。结果表明:(1)水平分布上:大型土壤动物个体密度和丰富度(即类群数)的水平分布均表现为帽儿山>带岭>塔河,单因素方差分析表明大型土壤动物的个体密度和丰富度在不同纬度地区无显著差异。Shannon-wiener多样性指数(H')和Pielou均匀度指数(E)均为帽儿山>带岭>塔河;Simpson优势度指数(C)表现为塔河和带岭最高,帽儿山最少;Margalef丰富度指数(D)则是塔河最多,其次为帽儿山和带岭。(2)垂直分布上:3个不同纬度样地的农田土壤动物个体密度和丰富度在同垂直层次间不存在明显差异(P<0.05)。除帽儿山5—10 cm土层土壤动物类群数量较表层增加之外,其他样地大型土壤动物个体密度和丰富度均随土层深度的增加而逐渐降低,表聚性明显。(3)与土壤环境因子关系上:双变量相关分析表明,不同纬度农田大型土壤动物的类群数、个体密度、多样性指数、均匀度指数和优势度指数与土壤p H值、有机质、全氮、全磷和速效磷均没有显著的相关性;典范对应分析(CCA)进一步表明,优势类群和常见类群对环境因子具有较强的适应能力,广泛的分布在3个样地内。研究表明,农田生态系统大型土壤动物的类群数、个体密度和多样性指数随纬度梯度的增加先增加后减少,但不同纬度间均无显著性差异。不同土壤动物类群受到环境变量的影响程度不同,在局地尺度环境因子对土壤动物的影响不容忽视。研究为区域尺度农田生态系统土壤动物空间格局和生物多样性维持机制研究奠定基础。

黑龙江省20世纪森林变化及对氧气释放量的影响

随着对大气环境质量研究的深入,大气中氧气含量变化也引起了关注。森林是固碳释氧的重要生态系统,黑龙江省近百年来,森林面积减少了37.163%,估算由此导致的森林氧气释放量变化,对研究大气氧气含量变化具有重要意义。以黑龙江省1900年、1949年、1986年和2009年为时间断面,采用C-FIX模型及碳氧平衡方法,模拟并分析了20世纪黑龙江省森林氧气释放量及其变化。结果表明:(1)黑龙江省20世纪森林面积减少了106667.570 km2,森林覆盖率减少了23.568%。除樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)林、针阔混交林面积有所增加外,其它树种的森林面积均减少,其中云冷杉(Picea asperata and Abies nephrolepis)林及红松(Pinus koraiensis)林面积减少超过80%,空间上以松嫩平原及三江平原减少最为显著;(2)森林年氧气释放量百年来减少了5621.560万t,减少近三分之一,其空间变化明显,西南部森林氧气释放量由百年前的最高区域变为最低区域,三江平原释放氧气的森林区域明显减少;(3)百年来各行政区森林年氧气释放量除伊春微弱增加外,其余均呈减少趋势。其中大庆市、齐齐哈尔市减少显著,减少了90%以上;(4)控制实验表明,森林面积变化导致黑龙江省区域森林年氧气释放量减少了50%。人类活动引起的森林面积减少,是导致黑龙江省森林氧气释放量减少的主要因素。

生态城市规划的环境影响评价研究——以哈尔滨市为例

为了促进《中华人民共和国环境影响评价法》的实施,为了把环境保护的意识渗透到生态城市规划的各项社会经济发展战略中,在生态城市规划的早期阶段充分考虑环境的影响,实现城市的可持续发展,鉴于生态城市规划在国内外都很盛行,笔者以哈尔滨市为例,针对生态城市规划环境影响评价的特点,参照宋永昌等人提出的生态城市的评价指标体系,构建了适合生态城市规划环境影响评价的方法系统,即采用适合生态城市规划环境影响评价的数学模型,对城市复合生态系统进行定量分析,该方法以层次分析法为基础,将生态综合指标分为生态系统结构、城市功能和城市协调度3个目标子系统,并在此基础上细化评价因子,通过矩阵运算确定其权重和指标数值,再根据适当的评价标准,得出评价结论。本研究运用此方法系统,对黑龙江省哈尔滨市生态城市规划进行了实证研究。通过计算分析得出,哈尔滨市生态化程度一般,并指出其在生态城市规划过程中存在的问题以及环境影响减缓对策。

1960～2010年黑龙江省土地利用变化对气温的影响

基于黑龙江省1960~2010年的土地利用变化,采用自然正交分解(EOF)、气候倾向率及Observation Minus Reanalysis(OMR)等方法,分析了土地利用变化对黑龙江省气温的影响。研究发现:(1)1960~2010年黑龙江省耕地、建设用地、水域面积依次增加,沼泽、草地和林地依次减少。土地利用变化区域性较明显,沼泽转变为耕地集中在东部,草地转为耕地集中分布在黑龙江省西部,沼泽转为林地和林地转为耕地集中在北部,建设用地增加主要集中在南部;(2)黑龙江省1960~2010年土地利用变化对年平均气温及各个季节平均气温均产生升高效应,但并不显著,对年气温的影响趋势为0.053℃/10a,贡献率为12.1%;(3)1960~2010年土地利用变化产生气温空间变化异质性,但没有改变气温纬向性空间分布特征;(4)1960~2010年,林地和沼泽的气温影响效应为升温,草地和耕地为降温,但各个季节有所差异,夏季和秋季表现出降温效应,建设用地全年及各个季节均表现出升温效应,冬季最强;林地转耕地、草地转耕地均以升温效应为主,沼泽转耕地为降温效应。

黑龙江省公元612-2000年主要气象灾害时空规律研究

以《中国气象灾害大典(黑龙江卷)》为数据来源,利用Excel,ArcGIS,SPSS软件,分析了黑龙江省公元612-1900年、1901-2000年两个时段的低温与霜冻、暴雨与洪涝、干旱、冰雹、大风与龙卷风、寒潮等6项气象灾害发生的时空规律。研究结果表明:1900年前暴雨与洪涝灾害发生次数最多,共发生98次,接着依次为低温与霜冻、干旱、冰雹、大风与龙卷风,寒潮发生最少,共11次,黑龙江省西部及中南部为气象灾害多发区。1901-2000年间冰雹灾害发生次数最多,共发生957次,接着依次为暴雨与洪涝、大风与龙卷风、低温与霜冻、干旱,寒潮灾害发生最少,共发生70次;中部及西部、西南部为多发区;20世纪80年代为气象灾害发生最多的10 a。

基于生态系统服务功能价值理论的土地利用总体规划环境影响评价研究——以哈尔滨市为例

本文以生态系统服务功能价值理论为基础，结合哈尔滨市各种土地利用类型的面积变化，对哈尔滨市土地利用总体规划2006-2020年进行环境影响评价。结果表明：2006年哈尔滨市生态系统服务总价值为5003240．42万元；到2020年该值达到5107551．83万元，规划期内生态系统服务总价值增加了104311．41万元。增加幅度为2．08％，生态价值的总增加量为127018．2万元。生态价值的总减少量为22706．81万元；研究期内，哈尔滨市土地利用类型耕地和草地面积净减少；林地、园地面积净增加；由于林地和园地面积增加幅度远远大于耕地和草地减少的幅度，因此弥补了其造成的生态系统服务价值的下降。研究结果说明该规划对哈尔滨市生态环境状况的改善起到了促进作用，有利于生态环境保护目标的实现。

1961-2010年黑龙江省土地利用对大(暴)雪的影响

基于黑龙江省1961年和2010年的土地利用信息及逐日降雪资料,采用空间分析、线性趋势和方差分析等方法,探讨了黑龙江省1961-2010年的土地利用变化特征、大(暴)雪时空变化特征,及不同土地利用类型上大(暴)雪的变化。结果表明1961-2010年黑龙江省土地利用结构发生了明显的变化,耕地、建设用地显著增加,沼泽、草地显著减少;大(暴)雪量及日数呈显著增加,年增加速率分别为11.3mm/a和1.3d/a,40.26%的台站大(暴)雪量呈显著增长的趋势,显著增长区主要位于黑龙江省东北部及西北部;不同土地利用类型的大(暴)雪量和日数具有极为显著的差异。

黑龙江省空气负离子浓度空间分布预测

为了探索夏季空气负离子浓度的空间分布格局,以黑龙江省为研究区,选取了331个具有代表性的观测点进行空气负离子浓度观测研究,根据所测数据,采用3种不同插值方法(普通克里金法、反距离加权法、径向基函数法)对全省331个不同观测点的空气负离子浓度数据进行空间插值分析,采用平均误差、误差均方根、平均标准误差、标准平均值、标准均方根误差参数对插值结果进行对比,研究不同方法对该地区空气负离子浓度插值结果的影响。结果表明,黑龙江省空气负离子浓度的Moran’s I指数值为0.36,表明全省空气负离子浓度具有空间自相关性;通过对普通克里金法的4种变异函数模型(环形模型、球面模型、指数模型、高斯模型)对比发现,指数模型的准确度更高,更适合用于空气负离子浓度的插值;265个预测站点和66个验证站点的回归分析显示,3种不同插值方法的预测值和检验值均具有相关性,显著性水平检验R^2结果从大到小分别为为普通克里金法(0.840 33)、径向基函数法(0.803 96)、反距离加权法(0.610 16)。综合对比发现,采用变异函数为指数模型的普通克里金法对黑龙江省夏季空气负离子浓度插值结果最优,能够对全省的空气负离子浓度空间分布进行较好的预测。

基于土地利用的哈尔滨市2004～2012年碳排放强度变化分析

采用2004～2012年哈尔滨市土地利用和能源消耗数据，分析了2004～2012年哈尔滨市主要土地利用方式的碳排放。结果显示：①哈尔滨市2004年碳排放量为361．451万t，2012年碳排放量增长至1875．658万t。②建设用地为主要碳源区，其碳排放占每年碳排放总量的96．98％；林地是主要碳汇区，约占碳汇量的99．90％，其总吸收量约为每年1523．02万t碳；⑧哈尔滨市碳排放强度由2004年的0．681t／hm2L升车2012年的3．534t／hm2，甲均每年增长22．854％；④建设用地碳排放强度2008年以前呈快速增长，2008年以后为缓慢的波动增长：⑤预测2020年建设用地的碳排放量为3558．264万t；碳排放总量为2055．839万t，比2012年上涨180．181万t，年平均增长率为1．15％，增长速度较慢。

黑龙江连环湖近现代沉积速率及粒度反映的气候干湿变化

通过对连环湖沉积物柱芯YCHB样品的放射性核素137 Cs和210 Pb测验结果进行研究,表明该柱芯137 Cs自1954年初次沉降以来存在1963年、1975年和1986年3个比较突出的蓄积峰,获得连环湖沉积物记录的137 Cs相应时标年份到采样年份(2010年)的平均沉积速率分别是0.170g/cm2.a-1、0.072g/cm2.a-1、0.054g/cm2.a-1及0.051g/cm2.a-1。借助210PbCRS计年模式,发现连环湖过去176年间的沉积速率是波动的,先升高后降低是其总体趋势,这种波动的沉积环境可能与人类在连环湖地区相应历史时期的活动有着密不可分的关系。探讨了两种计年结果差异产生的可能原因。比较分析了当地年均降雨量与沉积物柱芯YCHB对应时段颗粒的中值粒径之间的关系,发现该地区的降雨量和连环湖沉积物粒度的中值粒径(d(50))在受到人类活动影响较少的情况下表现出较好的相关性,即同步波动性良好。在针对湖泊沉积高分辨率、短时间尺度(年际、10a)的研究中,沉积物粒度的中值粒径是指示湖区降雨量变化的有效指标。

基于能值分析的黑土农业可持续发展探讨——以哈尔滨市呼兰区康金镇为例

本文运用能值分析理论对以康金镇为代表的黑龙江省耕作黑土生态系统进行研究。结果表明：2005年~2009年康金镇耕作黑土生态系统的总能值投入呈上升的趋势，工业辅助能值占总能值投入的61.8%，其中，自然资源能值占总投入的37.8%，可更新有机能的投入仅占总能值的1.6%。耕作生态系统对于购买能值的依赖使得系统的环境压力增大，环境负载率持续增长。黑龙江黑土耕作系统的净能值产出率低于全国平均水平，并呈逐年下降的趋势。生态系统能值可持续发展指数（ESI）为1.41，可持续发展潜力较大，也呈逐年下降的趋势。这些能值指标表明，农业生态系统处于传统农业向现代农业的过渡阶段，有待于进一步发展。

兼容光学雷达影像及地形辅助数据的扎龙湿地遥感分类

结合Landsat TM影像、Envisat ASAR的C波段雷达影像和地形辅助数据,采用决策树方法,包括分类回归树(C1assification and Regression Tree,CART)和随机森林(Random Forest,RF)算法,对扎龙湿地进行遥感分类。用实测GPS样本点对分类结果进行精度验证,并与最大似然监督分类方法(Maximum Likelihood Classification,MLC)对比。结果表明,地形辅助数据和雷达后向散射系数对湿地分类精度的提高起重要作用。基于RF算法分类结果的总精度和Kappa系数分别为92.6%和0.901,沼泽湿地的分类精度达到96.3%,较CART算法和MLC监督分类方法有明显提高。该研究提供了一种快速、高效的内陆淡水沼泽湿地遥感分类技术。

基于卫星遥感数据(AOD)估算PM_(2.5)的研究进展

雾霾天气的频繁出现,不断向人们警示中国大气环境污染的严重性。细颗粒物PM2.5作为空气质量评价指标之一,由于粒径小、为有毒性物质提供载体的特性,对人们的健康和生活产生很大的负面影响。近年来,PM2.5的相关研究引起了世界各国研究者的广泛关注,通过地基手段获得PM2.5质量浓度受到环境、地理等因素的限制,而利用卫星遥感技术估算地面PM2.5质量浓度,覆盖面广、估算精度可靠,对环境污染监测和治理具有重要意义。在综合了国内外关于气溶胶光学厚度(AOD)估算PM2.5文献的基础上,对AOD和PM2.5的数据源和估算的方法及手段作了简要介绍,分析总结了AOD与PM2.5相关性与PM2.5遥感估算的模型,并展望了未来PM2.5研究的发展方向。

森林空气负离子浓度与环境温湿度指数的关系研究

为研究森林空气负离子浓度及其自然环境影响因素,以黑龙江省森林植物园为研究对象,利用GIS与统计分析等手段,借助一种新的综合指标环境温湿度指数(THI),分析植物园研究区域内,空气负离子浓度分布以及其与环境温湿度指数之间的关系,并分析环境温湿度指数对不同植物结构的环境空气负离子浓度的不同影响。结果表明:(1)黑龙江省森林植物园内,植物结构越复杂的环境下空气负离子浓度越高,空气负离子浓度从高到低依次为:灌乔草﹥灌乔﹥乔草﹥灌草﹥乔﹥灌﹥草。(2)植物园内空气负离子浓度随环境温湿度指数升高而先增大后减小,当环境温湿度指数约800时,空气负离子浓度最高。(3)环境温湿度指数对不同植物结构环境下空气负离子浓度影响程度不同,植物结构越复杂,环境温湿度对空气负离子浓度的影响程度越大。该研究可以为进一步分析森林空气负离子浓度的影响因素提供参考,将自然条件中的温度和湿度复合到一种新的指标即环境温湿度指数中,为构建森林空气负离子浓度影响指标体系提供了一种新的方法和思路。

微生物修复大庆采油区湿地石油污染实验研究

通过在大庆湿地采油区野外实验点对Лейнол、Дестройл两种俄罗斯石油降解微生物制剂本土测试,验证其石油污染湿地修复的效果。采用单因子污染指数与综合污染指数表征方法,评价不同实验方案处理后大庆采油区湿地水体的污染程度变化,比较不同实验方式的效果,确定理想的湿地水体石油污染降解方式。结果表明,以两种生物制剂等量混合达到湿地水体石油污染降解效果最佳。并以实验地为例,讨论了大庆油田湿地石油污染以微生物修复为主的修复方案必须注意的一些问题。

农业大市生态旅游建设的战略环境评价研究——以绥化市绿色农业示范市为例

为在规划编制过程中进行战略环境评价,促进《中华人民共和国环境影响评价法》的实施,鉴于生态旅游建设在国内外都很薄弱,笔者以绥化市为例,针对生态旅游战略环境评价的特点,构建了生态旅游战略环境评价的方法系统,即:(1)采用清单法进行环境影响识别;(2)利用层次分析法和模糊综合评判集成的方法对生态旅游资源价值进行评价;(3)使用承载力分析法进行环境影响预测。并应用该方法系统对黑龙江省绥化市生态旅游规划进行实证研究。生态环境承载力分量是总的旅游环境承载力的限制因子。笔者在对黑龙江省绥化市全部旅游规划作实证研究时,进行分析比较,结果表明:生态承载力分量是5个分量中的最小值,总的旅游环境承载力基本上就是由它的大小决定。经过预测,目前绥化市的生态旅游资源价值同省内其他旅游资源相比还比较低,同时由于开放方式单一、产品单调,这也是导致旅游资源闲置,生态旅游环境承载量疏载的主要原因。

大庆区域湿地水环境安全调控体系研究

针对大庆区域湿地水环境受到采油生产的影响问题,对大庆湿地水体环境展开研究,通过对湿地水系统进行科学分析研究的基础上,构建了大庆湿地水环境可持续性度量指标体系,并在此基础上建立了大庆市湿地水环境安全调控体系,以确保合理利用湿地水资源,推动区域湿地资源的可持续利用.