使用淮河流域1981年至2020年的149个气象站点的气温和相对湿度数据,分析了流域暖季极端高温干旱复合事件(Compound Drought and Heat Events,CDHEs)的时空演变特征,并通过趋势分析和相关分析法探讨了 CDHEs与气候和植被的关系.结果表明:①CDHEs的发生日数在年代际尺度上呈现明显的增加趋势,并且范围扩大,频发区逐渐向淮河流域中西部移动;②在年际尺度上,CDHEs随时间序列呈显著的波动上升趋势,空间分布上以西北部为中心向四周递减.连续CDHEs事件呈年际变化,最大2至4天的连续事件存在波动,2019年达到高峰,并且在流域内零散或成片出现;③在月际尺度上,CDHEs的发生日数在6月最多,其次是5月、7月、9月和8月.淮河流域入汛前的旱情和入汛后的旱涝急转都容易导致CDHEs发生,而且随着月际变化向南移动;④CDHEs对水热条件和大气环流具有特别的敏感性.在850hPa反气旋和500hPa显著高压异常的控制下,高温、低湿、高蒸发和降水少的气候背景有利于淮河地区CDHEs的形成,尤其是在淮河中西部地区.因此,CDHEs的发生与气候变化密切相关;⑤CDHEs与植被生长也存在显著关系.CDHEs与GPP呈显著的负相关,而与NDVI呈显著的正相关,显著地区的土地类型以耕地和城乡、工矿、居民用地为主.GPP和NDVI的不同步可能是因为多种因素的非线性相互作用,而不仅仅是单一因素的影响.此外,对于GPP和NDVI来说,土壤含水量至关重要.总之,本文对淮河流域CDHEs的时空分布特征进行了深入研究,并探讨了其与气候和植被的关系.研究结果可以为该地区的气象灾害防御和生态环境保护提供科学依据和参考.

热带地区已有大量原始林转变为其他土地利用类型,影响了陆地生态系统的水源涵养功能.为了明确热带原始林转变为其他土地类型对土壤水源涵养功能的影响,在海南中部山区选择4种典型土地利用类型,包括林龄大于100年的原始林(VF)、10年生次生林(SF)、12年生槟榔林(AF)和35年生橡胶林(RF),评估土地利用变化对土壤持水性能和水源涵养功能指数(SWI)的影响.结果表明:与原始林相比,表层土壤(0～10 cm)中,其他土地类型土壤持水性能指标均降低,12年槟榔林各土层指标均最低.土壤含水量和最大持水量与植被郁闭度、土壤有机质和土壤容重显著相关,表明郁闭度、土壤有机质和紧实度的改变是土壤持水性能变化的重要原因.与原始林相比,次生林、槟榔林和橡胶林土壤水源涵养功能分别减少27.7％、54.3％和11.5％,不同土层的差异各异,橡胶林仅表层土壤水源涵养功能显著降低.植被郁闭度、土壤有机质和土壤容重可解释土壤水源涵养功能变量的83.3％.土地利用转变显著改变了土壤持水性能和土壤水源涵养功能,相比12年槟榔林,35年橡胶林能更好地保持土壤水分,土地管理中增加土壤有机质和减少土壤紧实度可改善土壤持水性能及水源涵养功能.

准确地划分地带性主要植被类型分布的适宜区域,可为区域植被恢复与重建、生物多样性保护等工作提供有益的理论参考.在检验1961-2013年东北地区气候变化突变点的基础上,基于东北地区主要植被类型热量指标,研究气候变化对该区域主要植被类型适宜分布区域的影响,并利用2000年和2013年土地类型覆盖数据(MCD12Ql),对推算的适宜分布区域进行验证,结果表明:大兴安岭气温突变点为1982年,其它地区为1988年,东北地区各生态地理区年降水量没有明显的突变点.气温突变点后适宜在东北地区生长的主要植被种类没有变化,但各植被类型的分布区域均有所改变,其中高山冻原、亚高山矮曲林、寒温带针叶林和温带针阔叶混交林适宜分布区域面积减小,暖温带落叶阔叶林和温带草原面积增大.气温突变点前后各植被类型适宜分布区的地理中心均发生了不同程度的移动,其中移动距离最大的是南部地区的亚高山矮曲林,向东北方向移动了135.44km.与主要植被类型实际分布相对比,证明气候变化对研究区植被类型分布可能已经产生了影响.

根据2012年8—9月大伙房水库上游河流水体采样数据,利用GIS技术和地统计学方法,分析了水质指标TN、TP、NH4+-N、CODcr、BOD5、pH、DO和硅酸盐的空间变异特征,并运用冗余分析的方法识别不同土地利用方式和社会经济状况对河流水质的影响.研究结果表明,大伙房上游河流水质指标在空间分布上存在较大差异,浑河(清原段)水质状况优于社河和苏子河,靠近库区及库区周边小支流水质状况变差.TN、TP、NH4+-N、BOD5和DO的结构比大于75％,说明其空间变化主要由随机性因素引起的,硅酸盐结构比较小,说明其受结构性因素影响显著.土地利用和社会经济的影响在大伙房上游水质空间分布占有重要份额,其中土地利用能解释流域水质变异的16.2％,具体表现为TN和NH4+-N含量与草地所占比例呈显著负相关,与耕地所占比例呈显著正相关.TP、CODcr、BOD5、pH和硅酸盐含量与林地所占比例呈显著负相关,与水域面积、建设用地和未利用地所占比例呈显著正相关.社会经济能解释大伙房上游水质变异的12.1％,主要表现为水体TN、TP含量与人均GDP呈正相关,CODcr和BOD5含量与工业比重呈正相关.因此,合理配置土地类型、调控工业、农业和服务业等产业结构将在流域水生态管理中起到重要作用.

研究高程-坡度-岩性组合形成的不同土地类型的土壤侵蚀时空演变有重要意义.选取大宁河流域和梅溪河流域,以1988年、2000年、2010年和2015年4期遥感影像为数据源,借助RS和GIS技术,通过计算土壤侵蚀强度综合指数和冷热点分析,探讨不同土地类型的土壤侵蚀分布及演变规律,揭示其现实与理论意义.结果表明:(1)流域土壤侵蚀正在发生转型,即两流域各土地类型的土壤侵蚀强度指数随着时间的变化而逐渐降低,土壤侵蚀量由增到减,土壤侵蚀状况呈现好转趋势;(2)就两流域土壤侵蚀空间数量变化而言,土壤侵蚀演变热点区多为中山陡坡石灰岩区,且大宁河流域土壤侵蚀状况优于梅溪河流域;(3)两流域土壤侵蚀演变主要分布于中山陡坡石灰岩和砂岩区,在坡度和岩性上具有相似性,在海拔上具有差异性;在同一土壤侵蚀强度下,两流域不同土地类型土壤侵蚀演变具有一定的相似性;(4)土地类型影响土壤侵蚀分布,探究人类活动下不同土地类型与土壤侵蚀响应耦合关系将是下一步研究的方向.

生境质量是生态系统服务水平的重要表征,是区域生态安全保障和人类福祉提升的关键环节,评估土地利用变化引起的生境质量时空演变可为区域生态保护和土地管理提供科学依据.以典型黄土丘陵区县域——榆中县为例,基于ArcGIS平台和InVEST模型探讨了该县1995、2005和2015年生境质量空间格局及其演变特征.结论如下:①研究区土地类型和景观格局变化明显,主要土地利用变化是耕地转向建设用地和林地,以及草地和耕地之间的相互转变,这些变化导致景观异质性增强和破碎度上升.②生境质量空间格局一直表现为“南部高、中部居中、北部低”的态势.生境质量上升区域主要在北部,原因是“退耕还林”及“生态北山”工程的实施使得林地面积增加,下降区域主要在中部,主要是由建设用地扩张占用耕地造成的.③生境质量热点以及“H-H”型聚集区主要位于南部山区,而冷点和“L-L”聚集区主要位于北部黄土丘陵区,2015年生境质量空间集聚程度较1995年有所增强,“H-H”聚集区增加0.68％,“L-L”聚集区增加0.67％.对该类型区域生境质量优化提出了相应的政策建议.

景观多样性的研究在土地管理与规划、生态景观评价和自然保护区建设等方面起着重要的指导作用.随着城市经济的快速发展,城市景观多样性也同样发生着剧烈的变化.利用四期Landsat TM影像,分析郑州市2000—2015年土地类型的时空变化,并结合景观多样性指数和空间自相关构建方法,在对景观多样性时空分布变化分析的基础上,进一步对地理空间单元上景观多样性的空间自相关关系进行了深入探讨.研究结果表明:研究区整体景观多样性增加,景观破碎化加重;城市边缘地带的变化符合初期地类转化强烈且景观多样性高值聚集,随着时间推移最终下降的统一规律,反映出人类活动与景观多样性分布密切相关;研究区内区域经济带动性强,导致研究区整体景观多样性单元之间关联性高,尤其是郑州东部地区,经济发展比较突出,其高值聚集区显著性明显较高.该研究结果表明经济发展是引起城市景观多样性空间分布变化以及空间地理单元自相关强弱的主导因素.

以MODIS NDVI和SPOT NDVI数据为基准对2000-2015年重叠时段的GIMMSNDVI数据进行评价.在全国尺度以及水田、旱地、林地、草地4种土地类型上对比分析3种数据的数值差异、动态一致性、变化趋势差异和两两间相关性.结果表明:GIMMS NDVI在数值上整体高于MODIS NDVI和SPOT NDVI,3种数据在反映植被月动态方面能力相当;研究期内3种NDVI数据在全国大部分区域均呈增加趋势,GIMMS的增加幅度最小,且在我国西北、东北、中南、青藏高原及云贵高原的部分地区与另两套数据差异较大,表明在研究该区域时应对GIMMS NDVI数据的使用有所保留;各数据间两两相关性较强,在全国尺度上MODIS NDVI与SPOT NDVI的相关性更好,旱地GIMMS NDVI与MODIS NDVI的相关性更好,水田、林地、草地MODIS NDVI与SPOT NDVI的相关性更好.

以西安地铁二号线周边800 m范围为研究区, 利用2005、2011、2017年Google Earth高分辨率影像解译得到土地利用数据, 分析轨道交通建设对于周边土地利用的影响, 并结合CA-Markov模型进行预测.结果表明: (1) 城市轨道交通的建设加快了周边的土地利用类型的转变, 主要表现为以农林用地为代表的低密度低收益的土地利用类型向居住用地等高密度高收益的土地利用类型转化; (2) 通过对站点进行分类, 发现站点类型的转变集中发生在轨道交通开通运营阶段, 且站点类型逐渐向着特征型站点转变; (3) CA-Markov模型预测结果表明, 未来站点周边交通设施用地和二类居住用地的面积比例将会进一步增加, 而三类居住用地和工业用地的比例将继续缩减.对轨道交通周边土地利用变化的定量分析发现, 地铁站点周边土地利用类型较为破碎, 且部分地铁站点没有很好地与周边建筑融为一体, 周边土地类型有待于进一步优化, 以实现土地利用方式的最优化和土地收益的最大化.

鄂西北地区位于湖北省西北部,是我国自然地理南北过渡的重要地区,亦是我国南水北调中线工程的重要水源区,生态环境保护意义重大.在鄂西北地区六期遥感数据基础上,利用地理信息技术和空间统计的方法,研究了该区域土地利用格局的时空变化,对不同用地类型所提供的生态系统服务价值进行评估,分析了生态系统服务价值与土地利用格局的驱动因素和相关性,计算了社会经济因素与生态系统服务价值的空间相关性.研究结果表明:(1)1990—2015年鄂西北主要土地利用类型的变化幅度较小,土地综合动态度为0.06％,土地类型斑块破碎化程度增加,斑块形状趋于复杂.(2)研究区间鄂西北生态服务价值处于上升趋势,生态系统服务价值与景观格局的时空变化具有相关性,其中与多样性指数呈正相关性,与蔓延度指数呈负相关性.(3)人均国内生产总值、人口密度和城镇化率是生态系统价值变化的主要驱动因素,与生态服务价值的局部空间相关性主要集中南部区域.研究结果为鄂西北生态环境可持续发展、合理开发土地资源提供理论依据.