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地理科学进展  
  地理科学进展--2012, 31 (5)   Published: 2012-05-25
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土地利用

土地利用变化对土地生产力的影响研究进展

潘佩佩, 杨桂山, 苏伟忠
地理科学进展. 2012, 31 (5): 539-550. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.001
全文: PDF (536KB) ( 707 )
摘要 ( 767 )
土地利用变化对土地生产力的影响是土地利用/覆被变化(LUCC)效应研究的重要内容之一。本文基于对土地利用变化和土地生产力概念的辨析, 着重从土地利用变化对土地生产潜力、粮食生产能力和土壤质量3 个方面的影响, 总结梳理了当前的主要研究内容和方法, 探讨了研究的影响尺度特征。最后指出今后的研究应加强土地利用结构、方式和强度变化对小尺度范围内耕地生产力的影响, 强化不同尺度的综合以及空间分析和动态评估方法的应用。

半城市化地区生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应——以厦门市集美区为例

黄云凤, 崔胜辉, 石龙宇
地理科学进展. 2012, 31 (5): 551-560. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.002
全文: PDF (1218KB) ( 715 )
摘要 ( 523 )
半城市化地区是在快速城市化进程中产生的一种过渡地域类型, 其土地利用特征表现为土地利用竞争和矛盾剧烈, 土地利用变化迅速的特征。土地利用/覆被的变化改变生态系统的结构与功能, 是对生态系统服务产生胁迫的主要驱动力之一。本文以厦门市集美半城市化地区为例, 分析半城市化地区生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应, 基于对2007 年中国陆地生态系统服务价值当量修正的方法, 对半城市化地区生态系统服务价值(ESV)变化作出评估, 并通过土地系统和生态系统二者的耦合变化关系探讨生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应过程。结果表明:①近20 年来, 集美半城市化地区生态系统服务价值总量随着土地利用强度增加呈现波动性变化, 总体上呈现负相关关系。②调节服务和文化服务是最主要的生态系统服务类型;土地利用强度与调节服务和支持服务呈现显著的负相关关系。③随着半城市化地区的快速城市化发展, 土地利用类型急剧转化, 城市建设用地大量增加, 预计集美半城市化地区未来ESV将继续降低, 可采取生态综合整治措施减缓ESV降低趋势。

土地类型的生态适宜性与合理生态系统结构研究——以甘肃省正宁县为例

申元村, 王秀红, 岳耀杰
地理科学进展. 2012, 31 (5): 561-569. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.003
全文: PDF (927KB) ( 464 )
摘要 ( 541 )
本文以土地类型生态属性为依据, 以黄土高原正宁县为案例区, 开展土地生态适宜性与生态系统耦合关系研究。研究结果表明, 土地类型与生态系统间有良好耦合关系, 是进行土地生态评价, 构建区域合理生态系统结构的主要依据。文章最后以构建正宁县土地合理生态系统结构与发挥生态综合功能为目标, 提出了该县生态建设战略和对策措施, 对指导黄土高原地区生态建设具有普遍意义。

黄河三角洲刁口河流路湿地恢复遥感监测与评价

黄翀, 刘高焕, 傅新, 李亚飞, 刘庆生, 王新功
地理科学进展. 2012, 31 (5): 570-576. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.004
全文: PDF (1949KB) ( 810 )
摘要 ( 472 )
利用卫星遥感技术对生态调水及湿地恢复进行实时动态监测, 不仅可以及时掌握宏观地表的快速变化, 还可以为长期的区域生态效应评价提供支持。基于国产自主环境一号小卫星遥感数据, 对2010 年黄河三角洲生态调水暨刁口河流路恢复过水试验进行动态监测和初步评价。研究表明, 刁口河流路恢复过水后, 原废弃河道过流条件得到提高, 部分被开发利用的河滩地得到恢复, 水文条件好转, 河流水面面积总体上增加了526 hm2, 有利于河道生态条件的改善。通过对湿地引水修复, 自然保护区试验区块共有437 hm2的退化湿地得到了较大程度的改善。同时, 湿地景观多样性提高, 对维持区域景观多样性、改善鸟类栖息地质量具有重要意义。研究结果表明, 国产环境一号卫星遥感数据能提供丰富的地面信息, 其数据具有较高的时间分辨率, 可以作为中国湿地调查和监测的重要数据源。考虑到大尺度调水和湿地恢复对区域生态环境的影响是一个长期的过程, 今后应进一步挖掘环境一号卫星现有波段的光谱信息, 对湿地恢复进行长期跟踪监测, 为湿地恢复生态效应综合评估提供技术支撑。

贵州省土地利用及其生态系统服务价值与灰色预测

李正, 王军, 白中科, 郭义强, 余莉
地理科学进展. 2012, 31 (5): 577-583. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.005
全文: PDF (535KB) ( 710 )
摘要 ( 613 )
以贵州省1996-2008 年土地利用变更调查数据为基础, 采用生态系统服务价值评估模型、敏感性指数和灰色预测模型, 对土地利用变化引起的生态系统服务价值的变化进行了估算, 对区域土地利用构成和生态系统服务价值进行了灰色预测。结果表明:贵州省近13 年来, 耕地、牧草地和未利用土地面积均呈现减少的趋势, 而林地、园地、建设用地和水域面积呈增加趋势;贵州省2008 年的生态系统服务总价值比1996 年增加了59.08 亿元, 变化率为3.01%;贵州西北地区的生态系统服务总价值的变化率较贵州东南地区显著;敏感性分析表明采用的生态价值系数是合理的, 研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性;利用灰色GM(1,1)模型对贵州省2015 年和2020 年的土地利用构成和生态系统服务价值进行预测, 未来10 年贵州呈现林地、建设用地持续增加、耕地持续减少的趋势;2015 和2020 年土地利用结构信息熵分别为1.4320 和1.4331, 表明土地利用结构逐渐趋于均衡, 2020 年区域生态资产增加到2119.03 亿元。

EPIC模型及其应用

范兰, 吕昌河, 陈朝
地理科学进展. 2012, 31 (5): 584-592. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.006
全文: PDF (541KB) ( 1161 )
摘要 ( 1455 )
作物生长模型是定量评估作物生产潜力的重要工具。EPIC 模型自1985 年发表后, 以其强大的功能在全球范围内得到了广泛应用。本文简述了EPIC模型的主要结构和功能, 介绍了运行该模型所需的数据及数据库的构建方法, 总结了EPIC模型的主要应用领域以及在中国包括作物生产潜力评估、水分和气候变化对产量影响、养分循环和损失、土壤碳储量变化、土壤侵蚀预测等方面的应用情况, 最后提出了EPIC模型使用时的注意事项和研究展望。

华北降水变化研究进展

郝立生, 丁一汇
地理科学进展. 2012, 31 (5): 593-601. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.007
全文: PDF (440KB) ( 879 )
摘要 ( 786 )
由于近60 年来华北降水量呈现减少趋势, 使该地区本已紧张的水资源形势更加严峻, 给工农业生产、居民生活、城市运行造成严重威胁, 已引起政府和科学界的高度关注, 例如为缓解华北用水紧张形势, 国家实施了南水北调工程。华北降水发生变化的机理是什么, 搞清这个问题对认识华北降水未来变化趋势及转型很有借鉴意义。本文重点从华北降水年代际变化特征出发, 回顾了海温、东亚夏季风、副热带高压、积雪和海冰变化影响华北夏季降水的机制。在归纳总结的基础上, 指出了未来研究方向, 主要包括华北降水什么时间发生转型, ENSO影响华北降水的机制以及ENSO长期变化趋势对华北降水年代际变化的影响, 印度洋海温异常影响华北夏季降水的机制, 如何更好地定量描述东亚夏季风季节内、年际、年代际变化及其影响华北夏季降水的机制, 副热带高压季节内变化、长期变化对华北夏季降水的影响。
气候变化

鄂陵湖湖滨地区夏季近地层微气象特征与碳通量变化分析

李照国, 吕世华, 奥银焕, 王少影
地理科学进展. 2012, 31 (5): 602-608. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.008
全文: PDF (1550KB) ( 625 )
摘要 ( 557 )
利用2010 年夏季鄂陵湖湖滨地区试验观测资料, 从中选取资料较好的5 个连续晴天, 分析了该地区高寒草甸夏季局地气候、辐射与能量平衡特征以及碳通量的日变化。结果表明:①夏季晴天湖滨地区近地层气象要素受到湖陆风的较大影响, 风向昼夜交替变化, 垂直风速和摩擦速度明显大于玛曲草原, 全天盛行上升气流, 昼夜温差较小;②湖滨地区日均太阳总辐射与净辐射高于玛曲草原和金塔绿洲, 地表能量不平衡现象较显著, 湍流输送以潜热为主, 夜间近地层存在明显的逆温和逆湿现象;③夏季湖滨草甸碳吸收的日最大值出现在上午11 时前后, 碳吸收显著大于碳排放, 其水分利用效率与海北草甸生态系统接近, 总体偏低。

气候变暖背景下祁连山区秋季层状云变化特征

石光普, 石圆圆, 郭玉珍, 陈少勇, 林纾, 郭俊庭
地理科学进展. 2012, 31 (5): 609-616. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.009
全文: PDF (1676KB) ( 525 )
摘要 ( 579 )
利用祁连山区及周边29 个气象观测站近41 年秋季云形状和气温观测资料, 分析了祁连山区秋季层状云出现频率的空间分布与时间变化特征, 探讨了秋季层状云出现频率与气候变暖的关系, 并选用同期NCEP/NCAR全球再分析资料, 对祁连山区秋季层状云的环流特征和水汽输送进行了分析。结果表明:①祁连山区秋季层状云出现频率为8%~26%, 呈西少东多的空间分布。②近41 年来, 祁连山区秋季增温1.2℃, 气温变化的倾向率为0.29℃/10a, 80 年代中期以后发生了增温的突变。③祁连山区秋季层状云的出现频率呈明显的减少趋势, 近41 年来减少约11%, 倾向率为-2.7%/10a, 尤其在20 世纪80 年代中期以后与同期祁连山区显著增温相对应, 层状云出现频率减少更为明显, 层状云出现频率与气温呈明显的反相变化趋势。④在气候变暖的背景下, 祁连山区的层状云出现频率减少, 减少的幅度从西北向东南递增。当祁连山区秋季平均气温在升高1℃ 时, 祁连山区层状云出现频率减少2%~10%, 祁连山西段、中段减少2%~4%, 祁连山东段减少4%~10%。⑤祁连山区秋季层状云偏多与偏少年在欧亚500 hPa 环流场上存在明显的差异, 层状云偏多年, 极涡向亚洲北部伸展, 东亚大槽较偏弱, 乌拉尔山高压脊偏强, 脊前偏北气流引导极地冷空气沿偏西北路径向中国西北地区输送, 中亚地区到高原上不断有低值系统发展东移, 同时南支槽加强, 来自阿拉伯海、南海、东海的暖湿气流向内陆地区的输送明显加强, 与进入高原北部的冷空气交绥, 从而使祁连山区层状云出现频次增多;层状云偏少年, 中亚-中国西北地区暖性高压异常加强, 东亚大槽偏强, 冷空气活动路径偏东, 亚洲大陆至西太平洋冬季风特征明显, 偏北风加强, 不利于东南暖湿气流向西北内陆地区的输送, 冷暖气流在祁连山区交绥次数减少, 从而使祁连山区层状云出现频次减少。⑥印度洋沿孟加拉湾的向北的水汽输送, 副热带西太平洋的偏东气流在南海和中南半岛附近转为向北的水汽输送, 地中海、里海的西风带纬向水汽输送是3支影响祁连山区秋季层状云多寡的水汽输送通道, 进而对祁连山区秋季降水产生影响。
生态环境

常用水环境质量评价方法分析与比较

李名升, 张建辉, 梁念, 林兰钰, 李茜, 温香彩
地理科学进展. 2012, 31 (5): 617-624. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.010
全文: PDF (505KB) ( 1049 )
摘要 ( 774 )
为比较水环境质量评价方法的适用性和局限性, 在分析几种常用评价方法的基础上, 利用2008 年长江流域和淮河流域190 个国控断面水质监测数据对单因子评价法、平均污染指数法、内梅罗指数法、灰色关联分析、模糊综合评价、物元可拓评价法、综合水质标识指数法等7 种方法进行实证研究。结果表明:①指标权重的选择对评价结果影响有限, 73.7%的断面评价等级没有因权重发生变化, 但物元可拓法对权重变化较为敏感。②当评价指标污染程度相当时, 平均污染指数法较为适合;当某指标污染程度较为突出时, 内梅罗指数更为恰当。但两者评价结果吻合程度较高, 相关系数达0.94, 且水质越差, 结果越接近。③分级评分法和单因子评价法评价结果差异较大, 仅有10%左右的断面评价等级一致, 且水质越差, 各种方法所得的评价等级差别越大。④各种评价方法具有一定的关联性和互补性, 评价等级相关系数在0.7 左右。综合各种评价方法理论上的优缺点并结合环境管理需求, 单因子评价法和综合水质标识指数法是两种优选方法, 在水环境质量评价中可以组合使用。

黑河流域莺落峡站河道内生态需水研究

邹悦, 张勃
地理科学进展. 2012, 31 (5): 625-631. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.011
全文: PDF (748KB) ( 548 )
摘要 ( 508 )
生态需水是当前水问题研究中的一个热点问题, 对于生态环境急剧恶化的内陆干旱区来说, 这一研究尤为紧迫。气候变化及人类活动导致水文变异, 进而改变了当地生态系统的水文及生态平衡状况。文章采用黑河流域莺落峡站1947-2006 年月径流序列资料, 运用差积曲线-秩检验联合法来识别水文过程变异点并分析变异成因, 然后对各月平均流量序列用线性矩法推求GEV分布参数, 求出概率密度最大流量, 将其视为相应月河道内生态流量, 可以得到黑河莺落峡站河道内生态需水情况。结果表明, 基于水文变异情况分析河道内生态需水的计算方法在黑河上游是可行的;水文变异前后, 站点满足生态需水频率会发生显著变化, 因气候原因而导致的径流量变化是很难避免的, 科学合理计算生态需水对干旱区河流生态管理和经济社会可持续发展有重要作用和意义。

连霍高速不同运营路段路旁土壤重金属分布及潜在生态风险

谷蕾, 宋博, 仝致琦, 马建华
地理科学进展. 2012, 31 (5): 632-638. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.012
全文: PDF (905KB) ( 518 )
摘要 ( 553 )
在连霍高速公路运营时间不同的湾刘和小王庄断面, 按照距离公路的远近不同布设采样点, 对路旁土壤重金属(Cd、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr)的空间分布特征及土壤重金属潜在生态风险展开研究。结果表明:运营时间较长的湾刘断面(处于中等生态风险状态)路旁土壤重金属含量高于小王庄断面(总体处于轻微生态风险状态)。随着距公路路基距离的增加, 多数重金属含量及潜在生态风险呈不规则偏态分布。湾刘断面的RI峰值出现在距路基50~100m之间, 小王庄断面出现在距路基35 m处。土壤Cd是最主要的风险因子, 对RI的贡献率平均为61.39%。土壤污染物潜在生态风险评价应根据所研究污染物种类和数量对H?kanson 潜在生态风险指数分级标准进行适当调整。

基于淀粉粒分析的江西广丰社山头遗址植物资源利用

万智巍, 杨晓燕, 葛全胜, 樊昌生, 周广明, 马志坤
地理科学进展. 2012, 31 (5): 639-645. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.013
全文: PDF (1198KB) ( 568 )
摘要 ( 453 )
江西社山头遗址是赣东北地区新石器时代的典型遗址, 尚未开展相关环境考古和植物考古等方面的研究。对该遗址出土陶器内壁残留物的淀粉粒分析表明, 内壁残留物中包含了不同种类植物的淀粉粒, 主要来自稻类和粟类作物, 还有部分块根块茎类植物以及部分暂时不能鉴定的淀粉粒。可鉴定淀粉粒中包括稻类7 粒、粟类9粒、块根块茎类2 粒。从恢复的植物种类上来看, 社山头遗址区域在4500 ~ 3500 a BP这段时间的植物利用包括了稻类、粟类和部分块根块茎类植物。本研究结果可以为中国南方地区的植物考古和环境考古研究提供直接证据和补充, 说明了该遗址古人类除水稻外其他植物资源的利用情况。同时本研究结果也可为南方地区古人类食谱和植物资源利用结构研究提供方法上的新思路。

极度干旱区不同灌水量下沙枣防护林根系分布特征

赵新风, 徐海量, 刘新华, 张鹏, 刘志友, 洪辉
地理科学进展. 2012, 31 (5): 646-654. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.014
全文: PDF (881KB) ( 512 )
摘要 ( 543 )
研究滴灌条件下极端干旱区防护林的根系生长, 对研究制定科学的防护林灌溉制度和维护绿洲防护林稳定性有重要意义。以塔里木河下游尾闾绿洲——喀拉米吉绿洲滴灌沙枣防护林体系为研究对象, 设置了3 个滴灌量梯度(18 L、30 L、48 L), 分析了极端干旱区沙枣防护林在不同灌水量处理下的根系分布特征。结果表明:①长期采用滴灌后, 沙枣根系大部分分布在较浅的土层(以地下0~40 cm为主), 越往下分枝能力越小, 沙枣根系生物量在0~60 cm土层中累计百分比达86%。②灌水量梯度不断增加后, 导致了根系总生物量随之增加, 但不会导致深层土壤根系持续增加, 因此, 即使用48 L的灌水量形成更深的土壤湿润层, 林木根系下扎能力与深度没有表现出随之增加的趋势。48 L滴灌量处理下, 土层根系含量20~40cm/0~20cm的比值较小(仅为0.6), 生物量主要集中在表层;30 L处理下, 土层根系含量20~40cm/0~20cm的比值较大(0.75)。③粗根(φ≥5 mm)数量随着滴灌量的增大而增多, 30 L滴灌量处理下, 5 mm>φ>2 mm的根最多;18 L滴灌量处理下, φ≥5 mm的根与φ≤2 mm的根系数量均最少。建议大规模防护林的灌溉中应采取多样化的灌溉制度, 才可达到极端干旱区防护林体系的可持续发展:棉林争水季节(5-7 月)适当亏缺灌溉, 8月以后可增加灌水量或1~2 次灌水。

草原凋落物的分解及营养元素的释放和累积

耿元波, 史晶晶
地理科学进展. 2012, 31 (5): 655-663. ;  doi: 10.11820/dlkxjz.2012.05.015
全文: PDF (2288KB) ( 576 )
摘要 ( 500 )
草原凋落物的分解是草原生态系统物质循环的主要环节, 其中植物营养元素的释放和累积对退化草场恢复的进程和质量有着重要意义。本文从凋落物自身的性质、外部环境因素(生物及非生物因子)、混合效应等对凋落物分解速率的影响以及凋落物分解时植物营养元素的释放和累积两个方面论述了国内外对草原凋落物的分解及营养元素的生物地球化学行为的研究现状。一般情况下, 草原凋落物分解速率与凋落物自身的N、P、K等元素含量正相关, 与C/N、C/P、木质素、纤维素等的比值或含量值负相关, 而与周围环境中营养元素的组成及含量的关系不大。混合凋落物中不同种类凋落物的N、P含量及物种丰富度影响着非加性效应作用的效果。在凋落物分解过程中, 总体趋势表现为分解初级阶段对N的积累, 对P 和K的释放, 而对Na、Ca、Mg等营养元素来说, 随物种和根茎叶等部位的不同规律也不一样。凋落物中各元素的含量、凋落物分解阶段、物种类型、非加性效应、土壤环境等都是影响其营养元素释放和累积的因素。据此, 本文展望了草原凋落物未来可能的研究方向, 指出多因子的交互作用对草原凋落物分解的影响、凋落物混合分解机制探究、某些大量及微量营养元素的释放和累积可能是未来需要研究的重点。
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