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    资源利用与管理
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    2007—2015年中国农村居民点用地与农村人口时空耦合关系
    刘继来, 刘彦随, 李裕瑞, 胡银根
    2018, 33(11): 1861-1871. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171068
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    系统研究中国农村居民点用地与农村人口的时空耦合关系,是优化农村土地资源配置的重要理论基础。论文利用人口统计数据与土地调查数据,基于弹性系数模型,分析了我国农村居民点用地面积与农村人口数量的时序变化特征、空间分异规律和耦合关系类型,研究主要结果如下：1）2007—2015年,全国农村居民点用地以1.94%的年均增长率快速增长,8 a间共增加257.27万hm2;2）我国农村常住人口人均居民点用地面积和农业户籍人口人均居民点用地面积分别以年均4.61%和1.98%的速度增长,两者差距以年均16.2%的速度逐年拉大;3）农村居民点用地面积与农村常住人口数量耦合类型在全国尺度上为G类（用地面积增加,人口数量减少,且前者增长率小于后者）失调发展类型,在省域尺度上都是失调发展类型,主要是G类和H类（用地面积增加,人口数量减少,且前者增长率大于后者）失调类型。农村居民点用地面积与农业户籍人口数量的耦合类型在全国尺度上为H类失调发展类型,全国93.55%的省份为失调发展类型,失调类型以A类（用地面积增加,人口数量增加,且前者增长率大于后者）和H类为主。研究结果表明：2007—2015年间,中国农村居民点用地面积与农村人口数量耦合关系呈现失调发展态势,并具有明显的空间异质性特征。论文研究结果可以为优化农村土地资源配置、促进农村人地关系协调发展提供科学依据。
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    基于生态适宜度和三角模型的煤矿临时建设用地复垦决策研究
    杜建平, 邵景安, 周春蓉, 孙静
    2018, 33(11): 1872-1885. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171063
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    开展煤矿临时建设用地生态化复垦利用是响应生态文明建设战略、践行“生态型土地整治+”理念、优化布局国土三生空间的重要途径。论文以重庆市綦江区14个煤矿的临时性建设用地为研究对象,构建由自然因素、区位因素、人口因素等8个因素,坡度、距道路距离、土壤污染程度等20多个评价因子组成的适宜性评价指标体系,采用综合权重法（AHP层次分析法+熵权法）赋权,将生态位适宜度模型和三角模型引入煤矿临时建设用地生态化复垦利用决策分析中。结果表明： 1）各评价单元不同复垦利用方向的生态适宜度指数平均值均大于0.5,研究区整体条件较好,基本适宜于不同复垦方向利用,但部分地块生态位适宜度系数较低,需要采取工程或生物措施对生境条件加以改善和整治。2）单方向复垦利用分析中,农业用地复垦方向适宜度呈“倒金字塔形”分布,以Ⅰ级（最适宜）面积最大,占比44.94%;建设用地复垦方向和生态用地复垦方向适宜度呈“橄榄形”分布,以Ⅱ级（适宜）面积最大,分别占到76.54%和58.02%。综合复垦利用方向分析中,各复垦利用方向的评价单元个数和面积,均呈现出农业用地>生态用地>建设用地的状态,三者分别占总面积的46.29%、30.17%、23.54%。3）影响农业用地复垦利用方向的主要因素为土壤质地、公众复垦意愿和耕地比重,影响建设用地复垦利用方向的主要因素为地质灾害易发程度、公众意愿和非农产业发展潜力,影响生态用地复垦利用方向的主要因素则为林地比率、人均林地面积和土壤有机质含量。该研究可为煤矿临时建设用地复垦方向确定提供方法参考和决策依据。
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    城市食物代谢的动态过程及其水-碳足迹响应——以北京市为例
    熊欣, 张力小, 张鹏鹏, 郝岩, 常远, 王灿
    2018, 33(11): 1886-1896. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171137
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    食物代谢是城市物质能量代谢的基础性过程之一。论文系统分析了1978—2015年北京市城市食物代谢通量、结构和效率的动态变化过程,并核算其水-碳足迹,提出优化城市食物代谢的有效途径。结果表明： 1）2015年北京市食物代谢通量为881.4万t,比1978年增加了3.3倍,其中植物源食物增加了2.5倍,动物源食物增加了12.0倍,由此引发的水-碳足迹分别增加了6.1倍和4.4倍; 2）北京市食物代谢的通量结构和水-碳足迹结构均呈现出主食为主转向主副食替代、植物源食物为主转向动植物源食物并重的演变特征; 3）“过度饮食”特别是高比例肉类消费,不但影响了城市居民健康水平,也显著扩大了城市人均环境足迹,导致食物代谢的生态效率指标从1.27降低至0.32; 4）降低城市食物代谢的足迹影响需要优化产业链供应,倡导绿色健康消费模式。
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    1996—2015年巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局演变分析
    徐晓龙, 王新军, 朱新萍, 贾宏涛, 韩东亮
    2018, 33(11): 1897-1911. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171041
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    干旱区高寒湿地是极端条件下形成的特殊生态系统,其景观格局演变受众多学者的关注。论文以1996、2006、2010年TM,2000年ETM和2015年OLI五个时期遥感影像为数据源,分析了近20 a巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局演变特征及其与气候因子的关系。结果表明：1）近20 a,湿地面积总体呈下降趋势,减幅为5.62%,减速为1.91 km2/a。湿地面积变化以2010年为分水岭,前15 a湿地面积较为稳定,占研究区总面积的比例在77.24%~78.26%之间波动;近5 a湿地面积呈缓慢萎缩趋势,面积比例减少5.28%。2）景观水平上,景观破碎度增大,空间异质性增强,斑块形状趋于复杂;类型水平上,湿地斑块破碎度增加,形状趋于复杂,呈集中分布。3）当日最高气温低于18.7 ℃时,随日最高气温的增加,湿地面积趋于稳定,破碎度变化不明显;当日最高气温高于18.7 ℃时,随日最高气温的增加,湿地面积萎缩,破碎度增加。日最高气温对巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局演变影响明显大于年降水量。近20 a巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地呈现退化态势,湿地环境趋于逆向演变趋势。
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    京津冀城市群土地利用变化对热环境的影响研究
    杨浩, 王子羿, 王婧, 孟娜
    2018, 33(11): 1912-1925. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20180163
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    基于2000和2015年两期土地利用数据,运用WRF模式（Weather Research and Forecasting Model）模拟与数理统计方法,设计4组城市气温对比方案,定量模拟京津冀城市群土地利用时空格局变化对区域热环境的影响。结果表明： 1）2000—2015年城市群建设用地增加2 840 km2,94.37%由耕地转换而来; 2）北京土地利用变化对廊坊、天津和唐山气温变化的影响最为明显,天津的土地利用变化对廊坊气温变化的影响最为明显; 3）分季节来看,北京与天津的土地利用变化对城市群季均气温的影响排序为：秋季>夏季和春季>冬季; 4）其他地区土地利用变化使北京市年均气温增加0.07 ℃,且夏季降温作用明显,而该变化对天津市年均气温作用不明显,但秋季与冬季的增温区域形成了京津唐热环境连片发展的空间分布格局; 5）城市群土地利用变化对热环境影响表现出明显的“遥响应”特性,因而有必要从大尺度、泛区域的角度认识城市扩展对热环境的影响。
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    中国冬小麦麦收期连阴雨灾害风险评价
    李亚男, 秦耀辰, 谢志祥, 宁晓菊, 张丽君
    2018, 33(11): 1926-1939. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171263
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    论文基于中国839个国家气象站点逐日降水观测数据和778个农业气象站点农作物生长发育数据,提取并统计了中国冬麦区265个国家气象站点麦收期连阴雨频率、最长连阴雨日数和最大过程雨量。通过构建“灾害胁迫-暴露-适应”的麦收期连阴雨灾害风险评价体系,采用熵权灰色关联分析法对2014年中国166个地级市冬小麦麦收期连阴雨的灾害风险进行评价。在此基础上,针对不同灾害风险主导因子进行风险防范分区。结果表明：1）空间分布上连阴雨灾害胁迫的带状递减特征明显,秦岭—淮河以南地区的灾害胁迫等级整体高于秦岭—淮河以北地区;灾害暴露和适应等级呈现出高低交错的空间分布特征。其中,华北西部、黄淮西部和西南地区东南部的暴露等级相对较高,适应能力相对较强的地区主要分布在省会城市、直辖市及其周边区域。2）处于麦收期连阴雨灾害中等以上风险的区域占冬小麦播种地市的73%,2 226.23万hm2的冬小麦处于麦收期连阴雨的胁迫中。3）中国冬小麦麦收期连阴雨灾害风险热点区域以灾害胁迫-适应主导和适应能力主导为主,加强灾害监测预警及提升区域适应能力是降低冬小麦麦收期连阴雨风险的有效途径。
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    北京城区典型内涝积水原因诊断研究——以上清桥区域为例
    李芮, 潘兴瑶, 邸苏闯, 杨默远, 苏遥
    2018, 33(11): 1940-1952. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171070
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    近年来城市暴雨频发导致内涝灾害广受关注,系统分析城市内涝原因是当前城市水文研究的热点和难点。论文以北京市典型积水点上清桥易积水区为例,基于排水管网、地形、下垫面、河道边界等数据构建研究区精细化洪涝模型,并以2012年“7·21”和2016年“7·20”两场典型暴雨的实测积水深度验证模型的适用性。结果表明,上清桥区域管网现状排水能力小于1 a一遇,当发生1 a一遇及以上设计降雨时上清桥有发生积水的风险。引起研究区积水频发主要有四方面因素,按主次关系排列：局部地势因素>管网因素>下垫面因素>河道顶托,最后基于分析结果系统提出解决上清桥区域积水的改造方案。
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    洞庭湖流域冬季降水的时空变化及与全球海温的关系
    尚程鹏, 章新平, 孙葭, 黎燚隆
    2018, 33(11): 1953-1965. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171100
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    论文基于1961—2015年洞庭湖流域96个气象站点逐月降水数据和英国哈德莱中心月平均海表温度资料,利用EOF、Morlet小波和偏相关分析等方法,对洞庭湖流域冬季降水的时空变化和周期特征进行分析,并探讨影响流域冬季降水的关键海区及其关键时段。结果表明：在年际时间尺度上,洞庭湖流域冬季降水主要存在全区一致型、南北反向型和中部-南北部反向型3个模态,各模态分别具有12 a、16 a和7 a左右的长周期以及3 a左右的短周期。在与全球海温的关系方面,流域冬季降水与ENSO和南海海温均存在显著相关,平均而言,在ENSO处于暖位相或南海海温偏高时,流域冬季降水易偏多,反之,则流域冬季降水易偏少;但ENSO和南海海温对流域冬季降水的影响范围及其关键时段存在明显差异,其中ENSO的影响范围主要分布在流域南部,其在前期10月与流域冬季降水相关性最好,而南海海温的影响范围集中在流域东部,其在次年2月与流域冬季降水相关性达到最高。

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    全球增温1.5 ℃和2.0 ℃对淮河中上游径流影响预估
    王胜, 许红梅, 刘绿柳, 王勇, 宋阿伟
    2018, 33(11): 1966-1978. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171050
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    论文应用第5次耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5）中5个全球气候模式（Global Climate Models,GCMs）和3种典型浓度路径（Representative Concentration Pathways,RCPs）在全球增温1.5 ℃和2.0 ℃下的预估结果,分析了淮河中上游地区未来的气候变化特征。进一步基于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）水文模型定量预估了气候变化对该区域径流量的影响,并量化了预估结果的不确定性。结果表明：SWAT模型在淮河中上游对月径流量具有较好的模拟能力。在全球增温1.5 ℃和2.0 ℃下,淮河中上游年平均气温分别较基准期（1986—2005年）增加1.1 ℃和1.7 ℃;年降水量较基准期分别相应增加4%和7%;基于SWAT模型预估的年径流量较基准期分别增加5%和8%。未来气候变化不会改变月径流分布特征,年内径流仍集中在盛夏和初秋（6—9月）。预估的月丰水流量明显增加,尤其当全球增温达到2.0 ℃后,出现洪涝的风险明显增大。未来降水量和径流量预估都存在较大的不确定性,不确定性主要来源于GCMs,在全球增温2.0 ℃下预估的不确定性更大。
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    水汽源区变化对黄河中游降水稳定同位素的影响
    郭政昇, 郑国璋, 赵培, 肖杰
    2018, 33(11): 1979-1991. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171125
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    利用黄河中游地区9个站点的降水同位素数据,分析其时空分布特征及环境效应,并模拟代表站点的气团运移轨迹,利用OLR技术研究水汽源区变化及输送过程对夏半年降水稳定同位素的影响。结果表明：δ18O有着较为明显的季节性变化规律,春夏较低,秋冬较高;空间分布则呈由东南向西北升高的趋势。大气降水线方程表现出明显的过渡性区位特征,降水量效应较为显著。水汽主要通过西北与东南两个水汽通道输送,东向水汽与青藏高原的热力、动力性质对流域的水源差异产生了较大影响。水汽源区变化与对流层中上部水汽含量场都与稳定同位素特征有着较强的对应关系,8、9月形成于西太平洋的热带辐合带（ITCZ）使东南季风成为夏季黄河中游地区主要的水汽输送通道。
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    三峡水库运行后荆南三口地区水资源安全状态及归因分析
    汪雁佳, 李景保
    2018, 33(11): 1992-2005. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171151
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    论文基于驱动力-压力-状态-影响-响应（DPSIR）概念模型,建立荆南三口地区水资源安全评价指标体系,运用熵权模糊综合评价法评判该地区2000—2015年的水资源安全状态且以Ⅰ~Ⅴ等级来表征水资源安全由弱到强的状态,并运用因子分析法分析水资源安全状态变化的动因。结果表明：在2000—2015年间三口地区整体水资源安全的综合评价结果以Ⅲ等级占主导,为整体评价结果的45.83%,尚处在中间水平,并在时空上呈现出明显的阶段性变化：1）从时间上看,华容县水资源安全状态从2000年的Ⅱ等级上升到2015年的Ⅴ等级,其水资源安全隶属度整体上由低等级向高等级过渡;而安乡县水资源安全状态在2000—2002年处于Ⅳ~Ⅴ等级,三峡水库运行后下降到Ⅲ等级,且在各个等级上其水资源的安全隶属度变化幅度小,高等级增长缓慢;南县水资源安全状态在此期间波动幅度较大,2000—2002年从Ⅲ等级下降到Ⅱ等级,2003年后又缓慢上升到Ⅲ等级,但在2010后其水资源安全状态从Ⅱ等级下降到Ⅰ等级,并在2011—2013年连续3 a处于Ⅰ等级状态,其水资源安全隶属度在三峡水库运行后波动较大,主要向低等级方向移动。2）从空间上看,三峡水库运行前荆南三口地区水资源安全状态由高到低排序为安乡县>南县>华容县,三峡水库运行初期水资源安全状态的高低排序为安乡县>华容县>南县;试验性运行期为华容县>安乡县>南县。3）人类经济活动与供水能力是影响三口地区水资源安全的主要贡献因子,方差贡献率分别为26.758%与25.587%;而气候与人口因素为次要贡献因子,方差贡献率分别为16.240%与15.469%。
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    湖北省土地整治项目碳效应核算及其分析
    张利国, 王占岐, 李冰清
    2018, 33(11): 2006-2019. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171141
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    论文通过构建土地整治项目碳效应分析框架,将土地整治碳效应分为短期碳效应及长期碳效应,其中短期碳效应分为工程施工碳效应及地类转换碳效应,长期碳效应分为农田生态系统固碳效应和农业耕作活动碳效应。以湖北省14个土地整治项目为例,采用碳排放系数法、生态系统类型法等进行整治项目碳效应核算,并计算土地整治项目实施后达到碳平衡所需的时间,对比分析处于不同地貌类型及工程类型区的土地整治项目碳效应及其构成的差异性。研究结果表明：工程施工是土地整治项目碳排放的主要来源,各项目碳排放总量为4 602.00~22 760.81 t,单位面积碳排放为5.18~19.62 t/hm2;地类转换既有碳汇效应,又有碳排放效应;土地整治后,各项目农田生态系统固碳能力增加了412.27~2 794.91 t/a;耕作活动碳排放也较整治前有所增加,增加强度从8.11 t/a至463.76 t/a不等。整治工作后各项目达到碳平衡的时间最少需要2.68 a,最多需要36.66 a。对比分析表明,地形地貌、工程类型虽不是土地整治各类碳效应产生的决定性因素,但却间接地在工程施工难易程度、排灌条件、耕地产能等多方面对土地整治项目区碳效应产生重大影响。
  • 资源评价
    黄土丘陵区典型植被枯落物坡面分布及混入土壤对土壤性状的影响
    王忠禹, 王兵, 刘国彬, 刘佳鑫, 李兆松
    2018, 33(11): 2020-2031. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171199
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    黄土丘陵区植被的恢复可能影响枯落物分布特征,进而对土壤性状产生影响。论文选取刺槐（Robinia pseudoacacia）人工林、柠条（Caragana intermedia）人工林、铁杆蒿（Artemisia gmelini）群落和白羊草（Bothriochloa ischaemum）群落4种典型植被样地,研究其枯落物坡面（坡长40~80 m）分布特征及自然条件混入土壤中对土壤理化性状的影响。结果表明：1）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量（143.89~833.04 g/m2）、盖度（0.36~0.63）和厚度（0.77~2.03 cm）均表现为刺槐人工林>柠条人工林>铁杆蒿群落>白羊草群落;土壤中枯落物混入量（178.80~657.21 g/m2）和混入深度（1.33~2.29 cm）均表现为刺槐人工林>铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落;土壤中枯落物混入量占枯落物总蓄积量的比例（45.91%~74.02%）表现为铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落>刺槐人工林。2）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量和土壤中枯落物混入量均为坡下高于坡上,受径流冲刷和泥沙分离—输移—沉积过程的影响,枯落物地表蓄积量和土壤混入量在坡中波动较大;随枯落物地表盖度的增加,地表枯落物蓄积量呈指数函数增加（P<0.01）,且随地表枯落物蓄积量的增加,土壤中枯落物混入量呈对数函数增加（P<0.01）。3）土壤容重、粘结力和水稳性团聚体几何平均直径（WAS-GMD）随土壤中枯落物混入量的增大而线性降低（P<0.01）,土壤有机碳和全氮含量在铁杆蒿群落和白羊草群落中均随土壤中枯落物混入量的增大而线性增加（P<0.05）。该研究将为评价黄土高原退耕还林还（草）工程生态成效、修正土壤侵蚀预报模型提供重要依据。
  • 资源评价
    1985—2015年陕西黄土台塬表层土壤有机碳空间分布
    张萌萌, 刘梦云, 常庆瑞, 刘欢, 张杰
    2018, 33(11): 2032-2045. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171085
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    中尺度范围土壤有机碳的长期动态变化状态对大气温室气体的浓度、当地环境的生态效应至关重要。论文研究了陕西黄土台塬近30 a表层（0~20 cm）土壤有机碳密度的空间分布特征,并探讨了气候、地形、土壤类型、土地利用与土壤有机碳密度和储量的关系。结果表明：1）近30 a黄土台塬土壤有机碳密度和储量呈增加趋势,且增加幅度愈来愈明显,其中,1985—2000年有机碳密度和储量的增量分别为0.20 kg/m2和1.46×106 t,2000—2015年分别为0.75 kg/m2和10.87×106 t。2）1985—2015年有机碳密度随气温和降水量的增加而增加,随高程和坡度的增加呈现先增加后减少的趋势,在高程679~779 m、坡度10°~20°范围达到最大值。3）大多数土壤类型有机碳密度和储量随时间延长呈增长趋势,其中,黑垆土有机碳密度增加最大（1.59 kg/m2）,黄绵土储量增量最多（5.64×106 t）;不同土地利用类型有机碳密度和储量随时间延长也呈增加趋势,林草地有机碳密度增加量明显大于耕地。4）研究区表层土壤有机碳密度与气温、土壤类型、土地利用类型在P<0.001水平上相关性显著,与降水在P<0.05水平上显著相关。
    • 综述
  • 综述
    生产力与生物多样性关系的研究进展
    赵峰侠, 徐明
    2018, 33(11): 2046-2056. https://doi.org/10.31497/zrzyxb.20171129
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    生产力和生物多样性是生态系统两个基本属性。然而,几十年来,人们一直在争论它们之间的相互关系及其潜在机制。论文综述过去有关两者关系的控制实验、meta分析、多点观测研究和潜在机制,发现两者关系主要表现为单峰关系、正相关关系、负相关关系、无关系、“U”型关系,并且关于它们关系的潜在机制也没有普遍共识。同时,两者关系及其潜在机制均对尺度具有很强依赖性。分析其原因,可能生产力与生物多样性的关系不是简单或直接因果关系,而是由相互关联的、多变量过程共同控制。因此,应放弃固定化二元模式,开展多元化驱动因素的生物多样性研究,加强人类对复杂生态系统过程的理解,提供更具意义的生物多样性保护和管理指导。