区划和类型是地貌学研究的两大核心内容。中国地貌区划已有诸多划分方案,比较而言,各种方案存在遴选指标不一、确定等级较少、反映特征各异、划分结果不同、成图尺度较小等不足。应中国地理国情普查等国家专项任务的需求,对较大尺度、多级地貌区划研究提出了新的要求。在梳理中国地貌区划的理论,包括板块构造与地貌圈特征、地貌形态与内外营力体系、地貌形态的类型组合与区域分异的基础上,基于2013年提出的中国地貌二级区划的新方案,归纳了全国多级地貌区划分的原则,提出了基于“大区—地区—区—亚区—小区”的全国五级地貌等级分区方案,建立了“大地构造控制下的地势阶梯特征—>区域宏观形态类型组合—>内外营力及基本形态类型组合—>区域内形态类型组合—>区域微地貌形态组合”的五级地貌分区指标体系,提出了五级地貌区划体系的命名规则和编码方式,构建了基于多源数据进行多级地貌区划单元精确定位的技术与方法,完成了全国1:25万尺度五级地貌区的划分,包括6个一级大区、36个二级地区、136个三级区、331个四级亚区、1500多个五级小区,并建立了全国地貌区划数据库。该研究对于促进中国区域地貌学的发展、基于地貌区划的应用研究等具有重要的指导意义。
气候变化影响下干湿状况的区域分异格局如何变化是一个重要科学问题。基于参与耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）的5个全球气候模式（GCM）,预估了RCP 8.5情景下未来百年中国干湿区面积的变化趋势,分析了干湿格局变化的敏感地区以及对气候变化响应的敏感性。结果表明：未来干湿格局变化以湿润区显著减少、干湿过渡区显著扩张为主要特征,特别是半湿润区面积在远期（2070-2099年）相对基准期（1981-2010年）增加了28.69%。升温2 ℃~4 ℃条件下,全国发生干湿类型转变的面积从10.17%增加至13.72%,尤其在淮河流域南部,这里主要受未来潜在蒸散增加的影响,湿润区向南明显退缩从而转变为半湿润区。总体上,随着未来升温加剧,中国干湿格局对气候变化响应的敏感性将可能增强。
本文建立了秦岭—大巴山高分辨率（~29 m×29 m）的气候格点数据集,包括逐月气温和降水、年均温和年降水、春夏秋冬气温和降水。空间插值方法采用国际上较为先进的ANUSPLIN软件内置的薄盘光滑样条函数,以经度、纬度和海拔为独立变量。空间插值结果与流行的WorldClim 2.0气候格点数据集具有一致性,但是比后者更精确、分辨率更高、细节更突出。本文揭示和证实：秦岭南麓是最冷月气温的0 ℃分界线。秦岭—大巴山气温具有明显的垂直地带性。6月气温直减率最大,为0.61 ℃/100 m;12月气温直减率最小,为0.38 ℃/100 m;年均气温直减率为0.51 ℃/100 m。夏季和秋季降水从西南向东北递减,强降水中心出现在大巴山西南坡。冬季降水从东南向西北递减。大巴山是年降水1000 mm分界线,夏季降水500 mm分界线;秦岭是年降水800 mm分界线,夏季降水400 mm分界线。与大尺度大气环流对比揭示：秦岭—大巴山气温和降水空间分布主要受到东亚季风和地形因子的控制。本文进一步明确了秦岭和大巴山的气候意义：大巴山主要阻挡夏季风北上,影响降水空间分布;秦岭主要阻挡冬季风南下,影响冬季气温空间分布。本文建立的高分辨率气候格点数据集,加深了对区域气候的认识,并将有多方面的用途。
秦巴山地垂直带谱结构的空间分异对于揭示秦巴山地地域结构复杂性和过渡性、探索中国复杂的生态地理格局具有重要的意义。本文从文献中搜集了秦巴山地33个山地垂直带谱,建立了秦巴山地数字垂直带谱体系,从纬向、经向和坡向3个维度分析了山地垂直带谱的结构、特征、数量、高度以及分布模式。结果表明：① 纬向上从南向北基带由亚热带常绿阔叶林带逐渐转变为暖温带落叶阔叶林带;垂直带结构由复杂逐渐变得简单;优势带由山地针阔混交林和山地常绿落叶阔叶混交林转变为山地落叶阔叶林带;② 经向上山地垂直带结构呈现复杂—简单—复杂的特征;常绿落叶阔叶混交林带和山地落叶阔叶林带的海拔呈现了二次曲线分布模式;山地针阔混交林带的海拔则呈现显著的线性降低趋势;③ 坡向方面,秦岭北坡和南坡基带均为暖温带落叶阔叶林带,但南坡含有常绿成分;大巴山北坡为亚热带常绿落叶阔叶混交林带,大巴山南坡为亚热带常绿阔叶林带;秦岭和大巴山北坡优势带类似,均为山地针阔混交林带或山地落叶阔叶林带,但大巴山南坡具有独特的山地常绿落叶阔叶混交林优势带,这表明了大巴山比秦岭更适合作为暖温带和北亚热带的分界线,但是未来还需使用土壤和气候指标进行系统的分析。
随着城市化进程的加快,城市热岛效应越来越受到关注。然而,很少有研究分析城市形态和城市风环境对地表温度（LST）的影响。利用建筑和遥感等多源数据,基于GIS空间方法,结合迎风面指数（FAI）和地表温度,研究长春市城区迎风面指数时空差异,探索城市形态对城市地表温度影响。结果表明：① 迎风面指数呈现从中心城区向外扩散的空间趋势,高密度以及高建筑对风的阻碍程度大。朝阳区北部迎风面指数最大,最大值达到15.1,各个区边缘区迎风面指数最小,最小值为0.01。② 研究区昼夜地表温度温差大,范围分别是18.15 ℃~31.73 ℃、4.27 ℃~18.43 ℃。空间分布上与迎风面指数存在相同特征,城市中心城区温度高,以同心圆方式逐渐向外扩散。受城市建筑形态、人为热源等因素影响,与夜间相比,白天高温地区范围更大。③ 迎风面指数与地表温度在一定程度上相关,昼夜相关系数分别为0.371和0.355。建筑在垂直方向和水平方向上空间形态不同,对地表温度影响存在差异。结合城市风环境状况开展城市形态信息的定量研究,对于城市气候学家、城市规划师探寻城市潜在通风廊道、改善城市通风环境具有重要理论价值和现实意义。
全球观鸟活动的规模达到了每年几千万人次,观鸟旅游已经成为世界野生动物观赏业的重要组成部分。气候变化改变了鸟类物候期及其空间格局,这不仅会影响观鸟者的旅游活动,还会进一步对观鸟旅游利益相关者的生计产生影响。监测并尽早地识别出这些影响,提醒利益相关者采取有效的适应策略意义重大。本文引入物候期这一气候变化的“指示器”来反映开展观鸟旅游的重要资源基础——鸟类活动时间以及栖息地格局的变化。通过对1980-2010年中国26个地区的98个物候序列的鸟类研究进行荟萃分析发现：中国鸟类离开、抵达、停留时间以及鸟类栖息地的格局都已经发生了改变。春季、夏季鸟类会提前离开或抵达,但在秋季它们的活动会延迟。鸟类停留的时间主要呈现延长的趋势。温度升高会使鸟类停留时间变长,对观鸟旅游的开展有利。中国低纬度地区和西部地区鸟类停留时间更长。鸟类栖息地的格局呈现出向北和向西迁移的特征。游客和景区工作人员均已感知到鸟类活动时间以及栖息地格局的变化对观鸟旅游产生的影响。
全球历史土地利用数据集对于深入理解全球或区域环境变化具有重要意义。历史森林数据作为其重要组成部分,在区域尺度上的可靠性至今鲜有评估。以中国区域为研究对象,依据中国学者基于历史文献资料重建的中国历史森林数据（CHFD）,采用趋势、数量和空间格局等对比法,对全球数据集（SAGE、PJ和KK10）中国森林数据的可靠性进行评估。结果表明：① 虽然全球数据集中国森林数据与CHFD在近300年的变化趋势上均呈减少态势,但数量上差异较大。其中,SAGE数据集对中国1700年以来的森林面积估算较CHFD高出约20%~40%;KK10数据集重建的1700-1850年森林数量则高出约32%~46%;而PJ数据集由于吸纳了区域性研究成果,其总量与CHFD较为接近,多数时点的数量差异低于20%。② 在省区尺度上,从总量与CHFD较为接近的PJ数据集来看,其与CHFD数据集森林变化趋势差异较大省区占到84%,而数量差异较大的省区占比高达92%。③ 在网格尺度上,PJ与CHFD数据集相对差异率> 70%的网格占比高达60%~80%,二者的时空动态格局差异明显。④ 全球数据集中国历史森林数据未能客观反映该区域森林变化的过程与格局特征,造成这一现象的原因在于全球与区域性数据集重建历史数据所依据的资料源不同,以及基于不同空间尺度构建的重建方法的差异等。
河口区域盐水入侵,威胁三角洲地区城市淡水资源取用及生态环境安全,合理确定压咸临界径流流量,有助于进一步改进流域水库群的调度模式。以长江口南支为例,利用2009-2014年期间60余个潮周期氯度资料,综合分析多种盐度预测经验模型的有效性,确定了抑制咸潮入侵的临界径流流量。结果表明：① 咸潮入侵强度随径流与潮差组合而不同,长江口径流流量小于30000 m 3/s时可发生盐度超标现象,69%的盐度超标天数发生在流量小于15000 m 3/s时期,当径流量小于12000 m 3/s时盐度超标几率达65%;② 盐度与潮差之间为指数型曲线关系,潮差总体呈半月周期变化,根据潮差累积频率分布得到平均意义上“连续10 d盐度超标”临界条件对应的青龙港潮差约为2.7 m,由此推算得到临界大通流量略大于11000 m 3/s;③ 采用多种盐度预测经验模型进行计算,避免连续10 d盐度超标对应的临界径流流量区间为11000~12000 m 3/s,平均阈值取为11500 m 3/s;④ 在三峡及上游梯级水库联合运行后,2008-2015年长江入海最低径流流量有所增加,但仍低于压咸潮临界阈值,建议优化水库调度模式,控制长江入海径流最低流量在11500 m 3/s以上。
发达国家雨洪管理焦点历经管网设计、不透水面阈值控制、低影响开发及土地利用管理等过程,呈现“多尺度多视角衔接”趋势。本文聚焦太湖流域土地利用调蓄功能变化机制及管理应用,揭示了1985-2015年来建设占用耕地是调蓄功能降低的主要原因;发现基于小流域的调蓄功能变化与建设用地强度整体低关联,但局部高相关,高相关的地区位于大城市或某些乡镇周边的建设增长热区,而这些热区的建设用地与调蓄空间规模较大且接触机会更多,是开发之前调蓄空间保护、开发控制以及开发之后综合管理等3个土地利用调蓄目标因子协调不当的结果;最后提出流域尺度土地利用调蓄视角的雨洪管理“345”模式,即以3个目标因子和5类控制要素为基础,实施土地利用调蓄创建、防御、拓展与保护等4类差别化战略模式,从更大尺度认识老城区和新区的雨洪关联,拓展海绵城市建设的本土认知和视野。
沙盖黄土坡面产流产沙方式独特,侵蚀过程复杂,量化降雨过程中该类坡面产流产沙变化影响因素贡献的大小对揭示其侵蚀机理具有重要的意义。基于室内模拟降雨试验,定量分析沙层厚度（2 cm、5 cm和10 cm）和粒径组成（100%粒径≤ 0.25 mm、75%粒径≤ 0.25 mm +25%粒径> 0.25 mm、50%粒径≤ 0.25 mm+50%粒径> 0.25 mm、未处理原沙和100%粒径> 0.25 mm）在降雨过程中对产流产沙变化的影响和贡献。结果显示：沙层厚度增加能明显延长产流时间,减少总产流量,增加总产沙量,增大降雨过程中产流产沙的变异性;随沙层粒径组成变粗,初始产流时间和产沙量无明显变化规律,产流量有增大趋势。沙层厚度、粒径组成及二者交互作用对初始产流时间变化的贡献率分别为68.03%、15.77%和3.85%。沙层厚度对降雨不同时段15 min产流量和不同历时总产流量的贡献率分别在23.89%~52.22%和41.10%~48.94%之间,对相应产沙的贡献率分别在29.19%~62.01%和13.53%~30.31%之间。整体上沙层粒径组成变化对产流产沙量变化的贡献率小于沙层厚度,且无明显规律。沙层厚度和粒径组成交互作用对产流量和降雨中前期产沙量的影响显著（p < 0.05）,其对产流产沙变化的贡献率分别在13.12%~26.62%和3.22%~43.12%之间,不同降雨时段变化明显。研究结果说明,沙层厚度决定沙盖黄土坡面产流产沙过程,其和沙层粒径组成对产流产沙的影响和贡献随坡面沙层的侵蚀演化而动态变化,且二者的交互作用也不容忽视。
特殊的地理和人文环境致使青藏高原天然水拥有独特的水化学性质并保存着较完整的原生状态,但随着人类活动强度的持续增大,可能导致当地水环境及水化学性质发生改变。通过对青藏高原存在人类活动的西部、南部和东北部边界地区进行水样采集、分析与测定,并探讨了当地天然水水化学性质的区域差异及其成因规律。结果表明：青藏高原不同边界地区天然水的物理性质、水化学性质和成因均存在差异,这些差异主要是地理环境、地质条件等综合作用的结果;水样pH的平均值为7.75,总溶解固体（TDS）的均值为171 mg/L,总硬度（TH）的均值为168 mg/L,总体来看水质较好,大部分能够满足国家和世界卫生组织（WHO）生活饮用水卫生标准,适宜饮用;水样中Ca 2+和Mg 2+为主要阳离子,HCO3 -和SO4 2-为主要的阴离子,主要由碳酸盐的风化和蒸发岩的溶解共同控制且碳酸盐岩风化的过程更为强烈;各边界地区天然水中的生物源物质均远低于国家和WHO标准,表明目前这些地区受人类活动的影响仍较小。
随着经济社会发展,由耕地利用类型结构、投入结构和种植结构决定的区域耕地利用功能究竟如何转型,至今悬而未决。通过分析诱致性生产替代与3种结构演变的内在联系,构建耕地利用功能转型综合解释框架及量化方法,选取广东省为典型地区,研究区域耕地利用功能转型。结果表明：① 广东省耕地利用功能处于从经济社会型转向生态经济型转型的过渡期,但区域差异明显。其中,珠江三角洲耕地利用功能实现了从经济社会型向生态经济型的转型,东翼、西翼、山区实现了从社会生态型向经济社会型的转型;② 广东省耕地利用功能转型的人文驱动机理表现为,经济—社会和社会—体制两方面的驱动力沿“城镇化发展—经济发展水平提高—诱致性生产替代—耕地利用结构演变—耕地利用功能形态转变”的级联驱动效应;③ 耕地利用结构演变分析是耕地利用功能转型研究的有效视角。随着经济社会从初级发展阶段经历中高级到高级阶段,在诱致性生产替代作用下,耕地利用类型结构、投入结构和种植结构演变将决定耕地利用功能从社会生态型向经济社会型、生态经济型转型;④ 对土地利用转型中“型”的内涵做出了新的阐释。在诱致性生产替代理论认知基础上,对耕地利用功能“型”之转变的深层机理进行了新的探索。这对缩小学术界与公众、决策层在耕地利用转型方面的认知鸿沟,以及推动土地利用转型深入研究具有重要意义。此外,提出了中国“旱改水”及耕地利用功能转型的社会生态效应管控建议。
小城镇镇区土地利用结构是小城镇社会经济发展的基本空间映射,是小城镇规划管理的关键问题之一,合理的空间结构能够促进小城镇功能的发挥和用地效益的提升。当前该领域的研究主要侧重某一区域或者某一类型的研究,全国层面的调查研究较少,造成当前理论研究结论的普适性和可推广性较低。采用2016年住房和城乡建设部全国121个镇的调查数据,对中国小城镇镇区土地利用结构特征进行深入分析并揭示其特征形成机制。研究发现：① 由于镇区人口少、规模差异小,不同人口规模小城镇之间的土地利用结构有差异,但是不突出。② 多数小城镇受镇区产业空心化影响,用地结构的居住服务功能较为显著。③ 小城镇镇区用地结构与区域经济发展水平、工业化发展水平密切相关,经济发展水平高的地区,工业用地占比高。④ 受大城市辐射和虹吸作用影响,近郊小城镇土地利用结构的城市化现象明显。⑤ 土地所有制与用地结构密切相关,国有土地占比高的镇,公共设施用地比例高。本研究对于丰富和完善中国小城镇理论研究具有重要的理论价值,对于指导小城镇规划建设具有重要的实践价值。
岩溶区土地石漠化已成为中国西部继沙漠化和水土流失后的第三大生态问题,近年来岩溶槽谷区石漠化表现出增加趋势。通过获取槽谷区石漠化、岩性、坡度、海拔、降雨量、土地利用、人口密度和第一产业生产总值等数据,利用GIS空间分析功能和地理探测器模型,探讨了岩溶槽谷区石漠化空间分布特征及驱动因子。主要结论为：① 岩溶槽谷区总石漠化面积为21323.7 km 2,占研究区土地面积的8.3%,其中轻度、中度和重度石漠化面积分别是11894.8 km 2、8615.8 km 2和813.1 km 2,分别占石漠化面积的55.8%、40.4%和3.8%;② 从石漠化的空间分布来看,槽谷区石漠化主要发生在连续性灰岩中,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的22.1%、22.4%和1.9%;槽谷区石漠化主要发生在15°~25°的坡度范围,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的27.1%、18.2%和2.3%;从海拔来看,主要分布于400~800 m范围内,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的24.9%、18.4%和0.2%;从土地利用类型来看,主要发生于山地旱地中;从人口密度来看,集中分布于100~200人/km 2中;从第一产业生产总值来看,集中分布于25亿~50亿元中;③ 地理探测器的因子探测器揭示了岩性（q = 0.58）、土地利用（q = 0.48）和坡度（q = 0.42）3个因子是槽谷区石漠化形成的主要驱动因子,交互式探测器进一步揭示了岩性与土地利用类型（q = 0.85）、坡度与土地利用类型的组合（q = 0.75）共同驱动槽谷区石漠化的形成。
将流域生态系统服务的经济价值纳入成本效益分析,是解决生态环境问题和实现流域生态资源可持续配置的关键。近年来随着价值评估文献量增加,评估的价值及其影响因素等研究结论由于存在诸多争议而难以应用于管理实践。首次应用Meta回归分析对中国内陆河流域生态系统服务的价值进行综合再评估,结果发现：在价值评估研究中研究对象、受访者、测度方法、撰写发表等4个环节的特征对评估价值均具有显著影响,其中,石羊河和塔里木河的评估价值显著高于黑河,上游的评估价值显著高于中游和下游,二分式条件价值评估法所评估的价值与选择实验法没有显著差异,但显著高于其他条件价值评估法;此外,时间对评估价值呈现显著“衰减效应”,每年下降2%~3%,且期刊文献的评估价值显著高于其他文献的评估价值;通过运用n-1数据分割技术,本文将Meta回归方程结果运用到样本外效益转移并对其进行评估,得到的中位数转移误差为27.12%。相较于现有研究,该结果处于可接受范围。因此,本文运用的Meta回归分析适用于中国内陆河流域效益转移政策地的生态系统服务价值评估。
