人类活动强度(Human Activity Intensity,HAI)是表征人类活动对自然环境作用程度的客观指标,植被作为生态环境变化的综合指示器,对人类活动变化十分敏感,深入探究HAI与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)时空分异及其关联性,对维稳自然环境、合理控制人类活动以及协调人地关系具有重要意义.以黄土高原为研究区域,使用夜间灯光、人口密度及土地利用数据表征人类活动强度,分析2000-2020年HAI与NDVI的时空分及其关联性.结果显示:(1)2000-2020年黄土高原HAI整体变化较缓(年均速为1.39％),空间呈现"七点一圈一带"的分布格局,呼包鄂榆及晋中城市群HAI强度变化较频繁,高强度区向西北方向呈集中分布态势.(2)2000-2013年NDVI增速较快(2.11％/a),2014-2020年增速放缓至0.82％,整体呈现东南高西北低分布,高植被覆盖区域向西北移动且多方向扩张.(3)HAI与NDVI相关性空间分异明显,且在关中、呼包鄂及晋中城市群呈空间聚集分布.人类活动对植被覆盖的作用具有双向性,高强度人类活动致使植被覆盖锐减,退耕还林等工程有效抑制植被退化,生态环境有所改善.研究结果可为精细量化人类活动强度、黄土高原未来国土空间规划及生态环境修复与维稳提供一定理论依据与参考.

遥感技术能够客观、定量地评价地表城市热岛强度的时空变化,分析城市热岛的影响因素,为城市生态建设提供有效的科学参考.本研究基于GEE(Google Earth Engine)平台,以长时间序列的MODIS卫星资料为基础数据源,使用城乡二分法估算长江经济带2003-2019年的城市地表热岛强度,再利用城市热场变异指数评价生态环境,并利用地理探测器进行城市热岛成因分析.结果表明:长江经济带5个城市群2003-2019年全年平均气温为22.78 ℃,白天为23.91℃,夜间为7.59 ℃,平均温度整体上均呈上升趋势,分别为0.02、0.02和0.006 ℃·a-1.长江经济带5个城市群17年无热岛占比最高,弱热岛和弱冷岛占比次之,强热岛占比最少,且城市热岛全年、白天和夜间都呈现下降趋势.长江经济带整体的生态评价为优.地理探测器因子探测表明,DEM、土地覆盖类型、03是长三角城市群热岛效应的主控因子;蒸散发量、紫外线气溶胶吸收指数、人口密度是长江中游城市群热岛效应的主控因子;归一化植被指数、夜间灯光指数、土地覆盖类型是成渝城市群热岛效应的主控因子;归一化植被指数、DEM、CO是黔中城市群热岛效应的主控因子;蒸散发量、03、NDVI是滇中城市群热岛效应的主控因子.

耕地复种指数是土地利用强度的重要表征,时空动态特征有助于理解人类活动与生态环境的耦合作用.以黄淮海地区2001-2015年MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨率成像光谱仪)NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)遥感影像为数据源,使用Savitzky-Golay滤波对时间序列曲线平滑重构后,结合研究区物候信息设置含有阈值的二次差分算法提取复种次数,最后在R环境下绘制复种指数空间分布图.结果表明:(1)河南省复种指数最高(169.3％),山东省次之,天津市最小;(2)各省市年际变化趋势大体一致,经历了升高-降低-升高的过程;从空间分布特征来看,耕地复种指数具有明显的地域性差异,二熟制主要集中于南部,东部和北部受地形和纬度影响,主要以一熟制为主.研究结果对于黄淮海农耕区的土地利用强度辨识、人类活动方式确定具有参考价值,同时也证明了该方法具有更大尺度推广的潜力.

受天气、土地等自然环境影响,同一树种在不同产地木材材性也有所区别,而材性直接影响木材的用途.由于常年割胶留下的木材缺陷,橡胶木需要经过改性处理才能达到一定强度,满足使用要求.以海南省两种不同产地橡胶木(产地分别为乐东县和儋州市)作为预选改性木材,按照相关国家标准进行材性测定与分析,后期通过浸渍乙二醛-尿素树脂进行增强改性.结果表明:乐东县橡胶木密度高于儋州市橡胶木,除弹性模量外,其他力学性能也均优于儋州市橡胶木;化学性能方面,乐东县橡胶木的冷水抽出物、苯醇抽出物、缓冲容量略低于儋州市橡胶木.由综合力学性能和化学性能可知,乐东县橡胶木更适合后期浸渍处理,初步改性得到木材的弹性模量较素材提高了21％,抗弯强度提高了32.5％.

湄公河流域拥有丰富的自然生态系统,为沿岸居民提供了食物、交通等众多方面支持,在东南亚地区具有极其重要的地位.土壤侵蚀是该流域主要环境问题,易引发土地退化和河流泥沙淤积.基于气候、土壤、遥感等区域数据产品,使用通用土壤流失方程(USLE,Universal Soil Loss Equation),对湄公河流域土壤侵蚀状况及空间分布特征进行探究,并通过联合信息熵方法,确定该流域土壤侵蚀的主导因素.结果 表明,湄公河流域平均土壤侵蚀模数为1.98× 103 t km-2 a-1,属轻度侵蚀;流域内近40％区域存在不同强度的土壤侵蚀,侵蚀较严重的地区主要包括11个子流域(M4-M7、M9、T4-T6、T8、T10、T20),是未来土壤侵蚀重点治理区域.土地利用类型、坡度和海拔是该流域土壤侵蚀的主导因素,其中灌丛和裸地/稀疏植被分别为强烈和极强烈侵蚀,土壤侵蚀模数与坡度的关系为随坡度的增加呈先增加后减小的趋势,和土壤侵蚀模数与海拔的关系相同.流域内剧烈程度侵蚀发生区主要特点为:土地利用类型为裸地/稀疏植被和灌木,海拔在500—2000 m,坡度在8-25°.基于优先级理论,对湄公河子流域的优先治理次序进行排序和划分等级,共分为4个等级,达到第一级的共3个子流域.通过以上研究分析以期能为湄公河流域今后的水土保持规划和管理工作提供一定的科学参考依据.

近十多年来,随着退耕还林政策的实施,喀斯特地区坡地景观特征发生了重大变化.以典型喀斯特流域赤水河中上游为研究区,选用覆盖研究区2003年及2016年Landsat系列数据,使用面向对象的分类方法及GIS的空间分析功能等,分别探讨了研究区的景观组成、景观利用强度及景观格局的演变特征.结果表明:经过十多年的发展,研究区的坡景观特征发生了很大的变化.1)坡建设用地增加了30 km2.坡耕地转出量为498 km2,其中82.93％转为坡林地和11.85％转为坡灌草,而仅有5.22％转为坡建设用地,陡坡耕地减少了40.66％,其中有36 km2转为陡坡林地,46 km2转为陡坡灌草;2)在该时间段,坡地景观的土地利用强度大于陡坡景观,且2003年的坡地景观及陡坡景观的景观利用强度均大于2016年;3)在景观水平上,陡坡景观及坡景观的邻接性增强,多样性减小,陡坡景观连通性增强,破碎程度减小,坡景观趋于破碎,斑块形状复杂.在类型水平上,陡坡耕地及坡耕地斑块形状变得复杂且破碎,连通性差,坡建设用地破碎程度减小,斑块形状变的简单,连通性变好.

中国快速城市化进程的一个重要特征是以土地为载体,通过大量投入钢铁、水泥等建材大规模修建城市建筑和基础设施,创造出大量的城市生产和生活空间.利用1985-2010年中国省级行政单元城市建成区总面积、城市居住用地总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量等数据,识别城市扩张模式,揭示中国城市化进程中土地、建筑面积及其构筑材料三者间的关系.研究表明2000年是中国城市扩张的重要分界点,2000年之前中国各省份的城市建成区总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量均较小且省份间差异不大,2000年之后三者迅速增长且省份间差异逐渐扩大.在地区尺度上,三者均呈现东部地区最高、中部次之、西部最低的特点,地区内部差异则表现为东部地区最大、西部次之、中部最小的特征.大多数省份的城市住宅总面积及其构筑材料总量随着城市建成区的扩张而增长,表明城市在发展初期以扩大建成区和水平扩张为主.随着城市化水平的不断提高,城市内部空间重组和用地置换导致高层建筑逐步替代了原有的单层或低矮建筑,城市扩张的方向由依赖土地的水平扩张转向以大量使用建筑材料为基础的垂直扩张,使得许多省份的城市住宅总面积逐渐超过辖区内居住用地总面积.这种以建筑材料“创造”出更多“土地”的城市垂直扩张在满足人们对城市生产和生活空间需求的同时,有利于节约土地资源和保护生态空间,但需要以消耗更多的建筑材料并承担建筑材料在开采、制造、运输、使用和废弃过程中所造成的环境影响为代价.

进行乡镇生态环境质量评价和其空间分异性的影响因子分析,探讨其自身发展及对环境影响的机理,有助于相关部门有针对性地进行政策调整,对实现乡村生产生活与生态环境协调发展,实现乡村振兴的生态文明建设目标有重要意义.本文以天津市蓟州区乡镇为评估单元,利用遥感数据、统计数据和社会调查数据相结合的方法,使用遥感生态指数(RSEI)对其2000-2020年的生态环境质量进行评价,并选取四大类型共九个影响因子,通过地理探测器对蓟州区2020年乡镇生态环境质量的空间分异性影响因素进行了分析.结果 表明,蓟州区2000年到2020年乡镇生态环境质量整体有所提升,生态环境质量等级为差和极差的区域明显减少,生态环境质量等级为好的区域面积增加;其变化趋势可分为持续上升型、波动上升型和波动下降型,除礼明庄镇外,其他评估单元生态环境质量都在向好的方向发展.在单因子探测中,地形因子的影响力大于社会因子和经济因子,即蓟州区乡镇生态环境质量的空间分布受海拔影响要大于其他社会经济因素的影响;在交互作用探测中,任意两个影响因子交互之后的作用强度都要大于单一影响因子,其中干度指数与绿度指数的交互作用解释力最高;说明土地利用变化和城市建设是乡镇生态环境质量的主要影响因素和关键影响因子.根据以上分析结果,蓟州区在未来乡镇生态环境保护与规划中应更注意城镇化过程中农业及其他生态用地与建设用地的平衡,科学地进行乡镇发展空间格局规划,实现乡镇生产生活与生态的协调发展.

科学评估人类活动强度对于统筹协调青藏高原生态保护与人类活动具有重要意义.基于多期土地利用现状调查数据和陆地表层人类活动强度算法,测算和分析了青藏高原 1984 年、1997 年、2008 年和 2018 年的人类活动强度及其时空变化特征,使用地理探测器定量解析了影响青藏高原人类活动强度空间分异的驱动因素.结果表明:(1)1984-2018 年青藏高原人类活动强度总体处于低水平阶段,大致以 2008 年为节点,前期缓慢下降,后期快速上升,1984 年的人类活动强度为 1.44%,2018 年上升到1.70%;(2)西藏"一江两河"地区(雅鲁藏布江、拉萨河和年楚河)和青海河湟谷地的人类活动强度最高,沿日喀则-拉萨-那曲-玉树-果洛-西宁形成条带状的相对高值分布区,川藏高山峡谷区、藏北-青南高原区和帕米尔山区的人类活动强度最低;(3)人类活动强度空间分异的主要因素为人口密度、道路密度、经济规模、地表起伏度、城镇化水平、第一产业占比和区域发展导向,且各因子间的交互作用解释力显著高于单因子,表现为非线性增强和双因子增强.