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当期目录

    2019年, 第74卷, 第3期 刊出日期:2019-03-25 上一期    下一期
    土地利用与生态系统服务
    1992-2017年基于荟萃分析的中国耕地撂荒时空特征
    张学珍, 赵彩杉, 董金玮, 葛全胜
    2019, 74 (3):  411-420.  doi: 10.11821/dlxb201903001
    摘要 ( 4832 )   HTML ( 687 )   PDF(2529KB) ( 3704 )  

    当前耕地撂荒已成为一种日益普遍的土地利用变化现象,对粮食安全和生态环境具有重要影响。为揭示1992-2017年中国耕地撂荒的时空特征及驱动机制,采用集成分析的思路,对县(市)域尺度撂荒的研究成果进行了汇总梳理,从中提取撂荒时间、位置、规模(程度)、成因等信息,并进行了荟萃分析。结果发现:1992-2017年全国范围内有撂荒记录的县(市)共165个,主要分布于南方,集中分布区呈逆时针旋转90°的“T”字型,纵轴自北至南贯穿甘肃东南部、四川东部、重庆境内,直至贵州西部和云南北部;横轴位于长江中下游地区,自西向东贯穿湖北、湖南、安徽、江西。其中,湖南、四川、安徽有撂荒记录的县(市)数量较多,分别为24个、23个、21个,其次是湖北、重庆、福建、甘肃、云南,均超过10个。“T”字型结构的形成经历两个阶段,大致以2010年为界,此前有撂荒记录的县(市)为102个,集中分布于沿长江中下游的东西向带状区域,形成横轴;此后新增63个县(市),集中分布于自甘肃东南部至贵州西部和云南北部地区的南北向带状区域,形成纵轴。撂荒格局的形成过程与区域经济发展和产业结构调整背景下的农业劳动力析出基本同步。农业收益低和劳动力不足分别是86%和78%的县(市)撂荒形成的共性因素。

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    远程耦合视角下的土地利用/覆被变化解释
    马恩朴, 蔡建明, 林静, 韩燕, 廖柳文, 韩炜
    2019, 74 (3):  421-431.  doi: 10.11821/dlxb201903002
    摘要 ( 2568 )   HTML ( 322 )   PDF(1686KB) ( 1763 )  

    传统的土地利用覆被/变化驱动力研究在很大程度上并未充分考虑远距离相互作用的影响,对全球化世界中由远距离相互作用驱动的土地利用/覆被变化日益缺乏解释力。鉴于此,本文旨在将远程耦合(Telecoupling)理论框架引入到土地利用/覆被变化的动力机制研究中来。在概述土地利用/覆被变化驱动力研究的基础上,从驱动力背景的变化出发,切入远程耦合框架的介绍,并基于此给出远距离相互作用驱动土地利用/覆被变化的经验证据;认为远程连接、全球化和城市化是远距离相互作用驱动土地利用/覆被变化的3种主要形式;进而提出建立“时—空—事”三位一体的土地利用/覆被变化解析路径、土地利用/覆被变化的近远程驱动力分解和基于网络的跨系统综合研究是土地利用覆被/变化驱动力研究中应用远程耦合框架的重点内容。

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    基于生态系统服务的中国陆地生态风险评价
    陈峰, 李红波, 张安录
    2019, 74 (3):  432-445.  doi: 10.11821/dlxb201903003
    摘要 ( 2731 )   HTML ( 342 )   PDF(1928KB) ( 2050 )  

    传统的生态风险评价主要依据是点源性威胁、区域景观格局变化等生态实体特征指标,忽略了与实体功能属性密切相关的人类福祉因素。将生态系统服务纳入生态风险评价体系是一个新的研究思路。本文运用GIS和遥感技术重构了中国陆地生态系统服务的空间图谱,采用生态风险分析模型给出了基于生态系统服务的中国陆地生态风险格局的定量描述和空间分布,划定了不同置信水平下的生态风险管控优先区。结果表明:① 2000-2010年中国陆地生态系统年均总生态系统服务指数取值在0~2.17之间,年际间呈现小幅波动趋势,年平均总指数在0.30~0.57之间变化,其中24.7%的区域显著增加,主要分布在台湾、云贵高原及新疆西北内陆区,37.1%的区域显著减少,主要分布在东北、青藏高原及中东部地区;② 不同置信水平下的中国陆地生态系统服务存在的风险损失不尽相同。如当置信水平为90%时,总生态系统服务指数的可能损失比例为24.19%,生态风险指数为0.253。比较置信水平和生态风险指数间的关系,发现当置信水平较高时,生态系统服务蒙受风险的概率相应降低,但此时出现风险时所承受的损失也对应增加;③ 以90%置信水平为例,中国生态地理区划的风险特征表现为:平均生态系统服务风险指数居前列的六位依次为内蒙古高原生态区、华北平原生态区、黄土高原生态区、东北平原生态区、横断山生态区、青藏高原生态区,极重度风险所占区域面积比例依次为55.89%、26.63%、24.35%、20.62%、18.70%、25.12%。

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    基于土地利用变化情景的生态系统碳储量评估——以太行山淇河流域为例
    朱文博, 张静静, 崔耀平, 郑辉, 朱连奇
    2019, 74 (3):  446-459.  doi: 10.11821/dlxb201903004
    摘要 ( 1106 )   HTML ( 123 )   PDF(2918KB) ( 942 )  

    区域土地利用变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,影响其碳源、碳汇效应,但以往结合时空尺度探讨流域未来土地利用变化对生态系统碳储量影响的研究尚不多见。以太行山淇河流域为例,分析2005-2015年土地利用变化,采用Markov-CLUE-S复合模型预测2025年自然增长、耕地保护及生态保护情景下的土地利用格局,并基于土地利用数据,运用InVEST模型的碳储量模块评估2005-2015年及未来不同情景下的生态系统碳储量。结果表明:① 2015年淇河流域生态系统碳储量和平均碳密度分别为3.16×107 t和141.9 t/hm2,自2005年以来分别下降0.07×107 t和2.89 t/hm2。② 2005-2015年碳密度在低海拔区域以减少为主,在高海拔区域增加区与减少区比例相当,淇河中下游地区建设用地的大肆扩张以及上游林地的退化是导致碳密度下降的主要原因。③ 2015-2025年自然增长情景下碳储量和碳密度下降仍较明显,主要是低海拔区域固碳能力的减弱;耕地保护情景减缓了碳储量和碳密度的下降幅度,主要是由于低海拔区固碳能力的增强;生态保护情景下,碳储量和碳密度显著增加,分别达到3.19×107 t和143.26 t/hm2,主要发生在海拔高于1100 m的区域。生态保护情景能够增强固碳能力,但不能有效控制耕地面积的减小。因此,研究区土地利用规划可统筹考虑生态保护和耕地保护情景,既能增加碳汇,又能保障耕地质量和粮食安全。

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    耦合SOFM与SVM的生态功能分区方法——以鄂尔多斯市为例
    毛祺, 彭建, 刘焱序, 武文欢, 赵明月, 王仰麟
    2019, 74 (3):  460-474.  doi: 10.11821/dlxb201903005
    摘要 ( 742 )   HTML ( 94 )   PDF(3317KB) ( 574 )  

    辨析区域主要生态环境问题及其空间异质性,划定生态功能区,对保障区域生态安全和国土开发优化具有重要指导意义。以往自下而上的分区研究多基于行政区或流域开展,难以体现行政区或流域内部的生态功能分异。以鄂尔多斯市为例,基于生态系统服务与生态敏感性构建区域生态功能分区指标体系,耦合自组织特征映射(SOFM)网络与支持向量机(SVM)划定鄂尔多斯市生态功能分区。结果表明,区域内各生态功能分区指标呈现明显的空间分异特征,通过SOFM网络基于栅格进行指标聚类,构建分类效果指数筛选最佳聚类方案,将区域分为7种不同的生态功能类型。最终,利用SVM识别最优分区界线,将鄂尔多斯市分为11个生态功能区。本文构建分类效果指数实现多分类方案优选,使用机器学习算法解决自下而上的自然分区容易弱化要素空间位置属性的问题,完成了从分类到分区的定量转换,有助于提升分区的空间精度与客观性,为生态功能分区与分区边界划定提供了新的方法途径。

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    2003-2017年北京市地表热力景观时空分异特征及演变规律
    乔治, 黄宁钰, 徐新良, 孙宗耀, 吴晨, 杨俊
    2019, 74 (3):  475-489.  doi: 10.11821/dlxb201903006
    摘要 ( 1055 )   HTML ( 125 )   PDF(6586KB) ( 720 )  

    利用2003-2017年MODIS地表温度数据,分别从数量、形状和结构角度揭示北京市不同季相和昼夜间地表热力景观时空分异特征,并进一步通过热力等级变化图谱及质心迁移轨迹揭示城市热力景观空间演变规律,探究热力景观等级转换生态过程。结论如下:① 城市地表热力景观季节和昼夜空间特征差异显著;② 中温区在城市热环境中占主导地位。白天中温区是最不稳定的热力景观等级;夜间次低温区和次高温区不稳定性增加;③ 地表热力景观等级变化以稳定型占主,反复变化型和前期变化型次之。地表热力景观等级通常呈现逐级递增或递减规律,山区呈现逐级降温趋势,北部城郊—山地交错地带表现出次低温和中温的反复转向,南部地区有一定的升温趋势;④ 2003-2017年高温区面积增大且质心向城市中心集中,低温区质心向城市外围扩散。生态涵养发展区对北京市地表热力景观质心迁移贡献率最高。热力景观时空分异特征及演变规律可为有效缓解城市热岛效应提供管理决策支持。

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    气候变化与地表过程
    基于蒙特卡洛生存分析探究东北森林物候的影响因素
    卓莉, 张子彦, 雷小雨, 李秋萍, 陶海燕
    2019, 74 (3):  490-503.  doi: 10.11821/dlxb201903007
    摘要 ( 655 )   HTML ( 86 )   PDF(3299KB) ( 479 )  

    植被是生态环境变化的指示器,分析植被物候的影响因素不仅有助于气候变化分析,提高区域气候模式的模拟精度,而且对于准确评估植被生长趋势、生产力以及全球碳收支均具有重要意义。基于遥感的植物物候监测已取得了长足的发展和进步,但当前利用大范围、长时间序列的遥感数据分析植被物候影响因素的研究尚不多,采用线性回归模型对非线性的植被物候影响因素进行分析可能存在偏误。因此,本文提出一种基于蒙特卡洛模拟的生存分析方法,对东北森林物候的影响因素进行量化分析。首先利用东北森林地区1982-2009年间AVHRR GIMMS NDVI数据,应用双Logistic曲线拟合方法对植被春季返青期(SOS)、秋季落叶期(EOS)及植被生长期(GSL)进行提取;然后基于蒙特卡洛模拟和生存分析构建植被物候影响因素分析模型;最后运用所构建模型探讨了东北森林区春季返青期、秋季落叶期的可能影响因素。结果发现:温度、降水和风力对中国东北森林关键物候期有一定影响,其中温度是春季返青期和秋季落叶期的最主要驱动因素,长期平均温度比短期内的温度突变对物候影响更显著,落叶期前的风速增加有可能使落叶时间提前;除了环境因素,春季返青早的年间秋季落叶倾向于更晚。研究表明,结合蒙特卡洛方法的生存分析可以较好地对物候期的影响因素进行定量分析,可为物候现象的归因分析提供一种新的方法。

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    2001-2015年中国植被覆盖人为影响的时空格局
    王建邦, 赵军, 李传华, 朱钰, 康重阳, 高超
    2019, 74 (3):  504-519.  doi: 10.11821/dlxb201903008
    摘要 ( 1123 )   HTML ( 165 )   PDF(5333KB) ( 946 )  

    基于MODIS-NDVI和气温、降水数据,使用基于变异系数的人为影响模型定量计算了2001-2015年中国植被覆盖人为影响,辅以趋势分析、Hurst指数等方法探讨了中国植被覆盖人为影响的时空变化特征及未来演变趋势。研究发现:① 2001-2015年,中国植被覆盖人为影响由南向北空间分异愈发明显,年均值为-0.0102,植被覆盖在人类活动影响下轻微减少,负影响面积占51.59%,略大于正影响面积。② 中国植被覆盖人为影响年际变化特征明显,整体呈负影响波动减少趋势,降速为0.5%/10a,其中正影响、负影响均呈增大趋势,正影响增速(0.3%/10a)远大于负影响(0.02%/10a)。③ 2001-2015年间,中国植被覆盖人为正影响重心向东北方向移动,负影响重心向西南方向移动,东北部植被覆盖在人为影响下不断改善,西南部人类活动对植被破坏程度不断增大。④ 中国植被覆盖人为影响主要呈负影响减少和正影响增大趋势,面积占比分别为28.14%和25.21%,生态环境趋于改善。⑤ Hurst指数分析表明,中国植被覆盖人为影响未来演变趋势的反向特征强于正向特征,主要呈人为负影响先减少后增大趋势,面积占比15.59%。

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    青藏高原地表土壤水变化、影响因子及未来预估
    范科科, 张强, 孙鹏, 宋长青, 朱秀迪, 余慧倩, 申泽西
    2019, 74 (3):  520-533.  doi: 10.11821/dlxb201903009
    摘要 ( 993 )   HTML ( 107 )   PDF(6042KB) ( 847 )  

    土壤水分是地表和大气连接的纽带,在水文循环中扮演着重要角色。青藏高原作为“第三极”和“亚洲水塔”,其土壤水分对周边地区的气候如亚洲季风的形成和维持产生重要影响,也深刻影响着亚洲水资源的可利用量。基于分布在青藏高原3个气候区的100个站点的实测土壤水数据,对ECV、ERA、MERRA、Noah数据集进行评价,选择对土壤水分评估效果最好的数据集,分析各种气象要素对土壤水分时空格局的影响,并预估未来100年内青藏高原土壤水变化,探讨可能气候成因。结果表明:① Noah数据集对青藏高原历史时期土壤水分评估效果最好,相对其他地区,各数据集对那曲地区土壤水分评估效果最优;② 在各种气象因子中,降水是影响大部分地区土壤水分时空变化的最主要因子,但在喜马拉雅山脉地带,尤其山脉北坡,温度和太阳辐射有较高的影响;③ 1948-1970年土壤水分有明显的下降趋势,1970-1990年土壤水分呈波动变化,无明显趋势,1990-2005年土壤水分有一定的上升趋势,2005年后至今土壤水分有明显快速下降趋势:④ 不同未来情景,土壤水分有下降趋势,其中在CRP 8.5情景下,土壤水分下降最为明显,在2080年之后有更加显著的下降趋势;⑤ 未来降水和温度均呈上升趋势,其中干旱指数变化在RCP 8.5情景下呈下降趋势,在RCP 2.6和RCP 4.5情景下无明显变化,干旱指数在一定程度上能解释未来土壤水分的变化格局。

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    1982-2013年中国植被NDVI空间异质性的气候影响分析
    高江波, 焦珂伟, 吴绍洪
    2019, 74 (3):  534-543.  doi: 10.11821/dlxb201903010
    摘要 ( 969 )   HTML ( 113 )   PDF(3689KB) ( 731 )  

    为研究气候变化与植被活动之间的复杂关系,采用1982-2013年GIMMS NDVI与气象站点温度与水分的监测资料,应用基于像元的地理加权回归方法,探究了中国植被NDVI及其动态特征对气候变化响应的空间格局。中国植被NDVI与地表温度呈空间非平稳关系,在空间上的负相关关系主要集中在东北、西北及东南部分地区,空间正相关则更为集中和连片;针对不同气候指标的标准化系数对比可知,植被NDVI受水分控制作用较为显著的区域主要集中在北方地区以及青藏高原,温度的主导作用区域则分布在华东、华中及西南地区,其中年均最高气温对NDVI的主导区域范围最广;植被NDVI动态与气候变率的回归结果表明,增温速率的升高会通过加剧干旱等机制对植被活动产生抑制作用,水分变率对植被活动的强弱起到了重要的调节作用。

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    基于3S技术方法的中国冰湖编目
    杨成德, 王欣, 魏俊峰, 刘琼欢, 鲁安新, 张勇, 唐志光
    2019, 74 (3):  544-556.  doi: 10.11821/dlxb201903011
    摘要 ( 756 )   HTML ( 82 )   PDF(2767KB) ( 436 )  

    通过研制一整套基于3S技术的冰湖编目规范与方法,以159景Landsat8 OLI遥感影像为基础,结合中国第二次冰川编目数据与Google Earth中的影像数据等,通过人工目视解译获取冰湖边界,首次完成了基于统一规范的中国冰湖编目数据库建设,查清了2015±1~2年中国冰湖的整体分布状态。结果显示,当前中国共有冰湖17300个,总面积1132.83±147.449 km2,其中冰川补给湖约占中国冰湖总面积的74.6%和总数量的66.5%。并且冰湖数量与面积分布的空间差异十分显著。流域上,外流区冰湖广泛发育,其中恒河—雅鲁藏布江流域是中国冰湖分布最多的流域,现有冰湖7898个,面积约622.42±75.55 km2,分别占中国冰湖总量的45.7%和54.9%;海拔上,中国冰湖分布于2167~6247 m的海拔范围内,各山脉的冰湖面积呈近似正态分布,总体在5000~5500 m处达到峰值,占总面积的36.7%(975.06±128.83 km2);但各个山脉的分布差异显著,其中念青唐古拉山、喜马拉雅山的冰湖分布最为集中,分别占中国冰湖总面积的28.3%和26.4%。

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    水系连通变异下荆南三口河系水文干旱识别与特征分析
    代稳, 吕殿青, 李景保, 王金凤, 赵增友
    2019, 74 (3):  557-571.  doi: 10.11821/dlxb201903012
    摘要 ( 531 )   HTML ( 36 )   PDF(1855KB) ( 315 )  

    为揭示水系连通变异下荆南三口河系水文干旱演变特征,运用荆南三口河系五站1956-2016年的月径流量数据,采用游程理论识别该河系水文干旱特征变量,并运用Kolmogorow-Smirnov优度检验法选出干旱历时、干旱强度和峰值的概率分布函数,构建出水文干旱特征联合分布Copula函数,对水系连通变异下该河系水文干旱特征进行深入研究。结果表明:① 1989年为荆南三口河系(1956-2016年)水系连通变异分割点;② 该河系连通性变异前后水文干旱特征均发生显著变化,水文干旱事件发生的次数增多,干旱历时增长,干旱强度增大,峰值增高;③ 各站点的相同单变量重现期下二维联合重现期在水系连通变异前基本上均比水系连通变异后长,二维同现重现期在水系连通变异前均比水系连通变异后短;④ 水系连通变异后,该河系水文干旱历时、干旱强度和峰值呈现增加趋势,且在相同单变量重现期的情况下,干旱历时更长,干旱强度更大,峰值更高;⑤ 水系连通变异后水文干旱特征的变化幅度与变异前存在差异,不同河系其水文干旱特征的变化幅度不同。

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    20世纪50年代中期以来崇明岛东部盐沼发育对长江入海泥沙的响应
    姚振兴, 陈庆强, 杨钦川
    2019, 74 (3):  572-585.  doi: 10.11821/dlxb201903013
    摘要 ( 698 )   HTML ( 68 )   PDF(3473KB) ( 427 )  

    以20世纪50年代中期以来崇明岛东部盐沼6个钻孔潮坪层段为研究对象,根据柱样粒度特征、碳/氮元素含量、有机碳稳定同位素组成(δ13C)和C/N比,结合长江入海泥沙通量的变化,研究20世纪50年代中期以来崇明岛东部盐沼发育与长江入海泥沙的响应关系。结果表明:长江入海泥沙通量及组成是20世纪50年代中期以来崇明岛东部盐沼物质粗细变化的主控因素;崇明岛东部盐沼沉积物δ13C与C/N比的相关程度、有机质含量与各粒径区间颗粒含量的相关性在不同时期均存在差异;20世纪60年代,长江入海泥沙量达到顶峰,流域不同侵蚀区域的泥沙相互混合,有机质含量与各粒径区间颗粒含量的相关性及δ13C与C/N比的相关程度均很差;20世纪90年代以来,崇明岛东部地区进行了高强度的围垦活动,δ13C与C/N比的相关程度下降。这表明20世纪50-80年代崇明岛东部盐沼发育受长江入海泥沙控制,20世纪90年代以来崇明岛东部盐沼发育除受长江入海泥沙控制外,还受围垦等人类活动的显著影响。

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    地理大数据
    地理大数据挖掘的本质
    裴韬, 刘亚溪, 郭思慧, 舒华, 杜云艳, 马廷, 周成虎
    2019, 74 (3):  586-598.  doi: 10.11821/dlxb201903014
    摘要 ( 2259 )   HTML ( 198 )   PDF(1932KB) ( 1498 )  

    针对地理大数据的内在本质以及地理大数据挖掘对于地理学研究的意义,本文解释了地理大数据的含义,并在大数据“5V”特征的基础上提出了粒度、广度、密度、偏度和精度等“5度”的特征,揭示了地理大数据的本质特点。在此基础上,从地理大数据的表达方式、地理大数据挖掘的目标、地理模式的叠加与尺度性、地理大数据挖掘与地理学的关系等4个方面阐述了地理大数据挖掘的本质与作用,并从挖掘目标的角度对地理大数据挖掘方法进行分类。未来地理大数据挖掘的研究将面临地理大数据的聚合、挖掘结果的有效性评价以及发现有价值的知识而非常识等几方面的挑战。

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    2008年以来地图学眼动与视觉认知研究新进展
    董卫华, 廖华, 詹智成, 刘兵, 王圣凯, 杨天宇
    2019, 74 (3):  599-614.  doi: 10.11821/dlxb201903015
    摘要 ( 1775 )   HTML ( 80 )   PDF(4829KB) ( 796 )  

    地图是人类日常生活中不可或缺的工具。地图认知作为研究人对地图的感知、学习、记忆、推理和决策的科学,一直以来是地图学基础理论的重要内容。作为地图认知研究的核心,近年来地图视觉认知在相关学科(如心理学、认知科学和计算机视觉)和新的研究手段(如眼动跟踪、脑电和核磁)的促进下取得了一系列新的研究成果。尤其是眼动跟踪方法作为地图视觉认知研究的重要手段之一,越来越受到研究者的关注,为地图视觉认知研究的定量化、实用化提供了有力支撑。本文系统地梳理了2008年以来眼动跟踪方法在地图视觉认知研究中取得的新进展,并将其归纳为6个发展趋势,分别包括:① 刺激材料:从静态地图到动态交互地图;② 研究范围:从地图认知到地图空间认知;③ 实验环境:从实验室环境到真实环境;④ 地图维度:从二维地图到三维地图;⑤ 个体差异:从单一维度到多维度;⑥ 研究目的:从规律探究到实践应用。本文最后总结了未来研究面临的挑战、难点和可能的解决方法,期望能在地图视觉认知研究中起到抛砖引玉的作用。

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