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中国328个城市的植被覆盖度长期变化特征及其驱动因子

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中国科学：地球科学 2024年第2期54卷 486-502页

作者：冯飞杨鑫贾宝全李晓婷李献文徐程扬王开存北京林业大学城市林业研究中心国家林业和草原局造林与森林生态系统重点实验室北京100083 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 中国林业科学研究院林业研究所北京100091 清华大学建筑学院北京100084 北京大学城市与环境学院中法地球系统模拟国际联合中心碳中和研究院北京100871

城市绿地有助于促进城市居民健康,增强城市生态系统生物多样性,减轻环境污染,缓解城市热岛效应.然而城市植被盖度异质性高,量化难度大.本文利用30m分辨率的陆地卫星数据,研究了1990~2022年间我国328个城市植被覆盖度的变化.结果显示,199... 详细信息

城市绿地有助于促进城市居民健康,增强城市生态系统生物多样性,减轻环境污染,缓解城市热岛效应.然而城市植被盖度异质性高,量化难度大.本文利用30m分辨率的陆地卫星数据,研究了1990~2022年间我国328个城市植被覆盖度的变化.结果显示,1990~2005年,由于城市内建筑容积率和不透水表面的增加,全国平均城市植被覆盖度由0.38降至0.35.此后,城市植被覆盖度开始逆转,到2022年增长至0.45,这种增长趋势在新建城区最明显.2005年以前,平均城市植被覆盖度的降低主要是低植被覆盖区域的扩张造成的;此后,城市植被盖度的增加则表现为高植被覆盖区域的扩张.城市植被覆盖度变化趋势的转折与2004年以后国家陆续出台政策要求增加城市绿地覆盖度有关,城市国内生产总值与城市植被覆盖度变化呈现最高相关性.对于大城市和中等规模城市,影响植被覆盖度的前三个因子分别为国内生产总值、城市人口和气温.但对于干旱/半干旱地区的城市,植被覆盖度变化对气候因素(如降水)的敏感度更高.尽管近年来中国城市的总体植被覆盖度显著增加,但在小城市和大城市老城区的城市绿地仍有改善空间.

关键词：城市绿地植被覆盖度城市化卫星遥感

基于形态学空间格局方法的北京市六环内城市林木树冠覆盖斑块动态特征

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林业科学 2023年第5期59卷 11-20页

作者：仇宽彪李晓婷成军锋贾宝全江苏农林职业技术学院风景园林学院镇江212400 清华大学建筑学院北京100084 陕西千渭之会国家湿地公园管理处宝鸡721000 中国林业科学研究院林业研究所北京100091 国家林业局林木培育重点实验室北京100091 国家林业局城市林业研究中心北京100091

【目的】明晰北京市城区城市林木树冠覆盖(urban tree canopy,UTC)斑块总体形态特点,揭示城市化进程中UTC斑块形态特征变化的时、空演化特征,以期为今后城区的城市森林建设和现有城市林木保护提供借鉴。【方法】本研究以北京市六环内为... 详细信息

【目的】明晰北京市城区城市林木树冠覆盖(urban tree canopy,UTC)斑块总体形态特点,揭示城市化进程中UTC斑块形态特征变化的时、空演化特征,以期为今后城区的城市森林建设和现有城市林木保护提供借鉴。【方法】本研究以北京市六环内为研究区,基于2002、2013和2019年3期高分辨率遥感影像提取UTC斑块,采用形态学空间格局分析方法,分析近20年来北京城区UTC斑块形态特征组成状况,并结合转移矩阵与相对贡献度等方法指标,识别北京市城区UTC形态特征的主要转换类型及其空间分异特点。【结果】2002—2019年间,北京城区UTC从2002年的387.93 km^(2)增加到2019年的771.14 km^(2)。其中,2002—2013年间,北京市城区UTC增幅达282.92 km^(2),显著高于2013—2019年间的97.39 km^(2)。3期UTC斑块的形态特征组成却较为一致,孤岛、核心区与桥接区是UTC斑块主要的形态特征,三者总和均占各期UTC总面积的80%以上;而UTC的边缘、环道区、分支以及孔隙则是次要的形态特征。从时间变化来看,在2002—2013年和2013—2019年2个时段,UTC孤岛与其他地类之间的转换均为UTC变化的主要类型,其面积分别在UTC转换总面积中占30%和25%。但同时,两个时段内UTC形态特征转换仍存在一定差异。在2002—2013年间,与UTC核心区相关的转换类型面积占比较大,在同期UTC转换总面积中占比达23.12%;而在2013—2019年间,与UTC桥接区相关的转换类型面积占比则较大,在同期UTC转换总面积中占比达35.22%。相较于前一时段UTC核心区的动态变化较为明显,在后一时段北京市城区UTC形态特征转换则更多地表现为与桥接区相关的变化。从空间变化来看,北京市4环内区域主要以UTC孤岛变化为主要的转换类型,而四环外则以UTC核心区与桥接区变化为主。【结论】近20年来,北京市城区林木树冠覆盖大幅提升,城市绿化工程取得巨大成效,UTC孤岛、核心区和桥接区是北京市六环内UTC斑块的主要形态特征。随着城市发展,UTC斑块的形态特征主要转换类型逐渐从以核心区相关的转换变为与桥接区相关的转换。UTC斑块形态特征转换呈现城乡梯度分布特征,从市中心向外,UTC斑块形态特征的主要转换类型从与孤岛相关的转换变为与桥接区和核心区相关的转换。今后,城市森林建设需侧重于维持和提升城市森林斑块之间的连接度,并强化市中心残留林木斑块的保护。

关键词：城市林木树冠覆盖斑块形态学空间格局分析时空动态北京

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京津冀地区生态用地稳定性格局及其影响因素

生态学报 2022年第24期42卷 9927-9944页

作者：李彤贾宝全刘文瑞张秋梦中国林业科学研究院林业研究所北京北京100091 国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 国家林业局城市森林研究中心北京100091

探索生态用地稳定性格局对动态背景下区域生态规划与管理具有重要意义。本文基于2000、2010、2020年京津冀地区生态用地数据基础,提取2000—2010和2010—2020年间稳定性生态用地,借鉴并应用生态用地稳定性指数予以衡量区域生态用地的时... 详细信息

探索生态用地稳定性格局对动态背景下区域生态规划与管理具有重要意义。本文基于2000、2010、2020年京津冀地区生态用地数据基础,提取2000—2010和2010—2020年间稳定性生态用地,借鉴并应用生态用地稳定性指数予以衡量区域生态用地的时空稳定效应,并利用ArcGIS平台空间统计工具对生态用地稳定性空间格局进行分析,最后基于地理探测模型对生态用地稳定性的影响机制及其区域差异进行探索。研究结果显示,(1)2000—2010年和2010—2020年,京津冀地区稳定性生态用地有所减少,集中分布在内蒙古草原生态区和燕山-太行山山地林生态区。(2)两时期生态用地稳定性指数分别为90.85%和83.86%,呈现“西北高、东南低”。生态用地稳定性指数等级结构显示前期极低稳定性和极高稳定性面积占绝对主导,后期极低、高和极高稳定性面积共同主导。生态用地稳定性指数空间格局呈现显著冷热点效应,热点区汇集在燕山-太行山山地林生态区和内蒙古草原生态区,冷点区集中在京津唐城市生态区和华北平原生态区。(3)整体研究区高程、坡度、地貌和土壤类型等地理要素解释力较高;平原区内温度因子解释力度最为突出,地理因素和社会经济因素的解释力度也均较显著;山区内国内生产总值、人口密度、居民点密度和道路密度等社会经济因素影响作用更加突出。

关键词：稳定性生态用地生态用地稳定性指数冷/热点分析地理探测器

生态用地空间稳定性及其格局分析——以咸阳市为例

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生态学报 2022年第23期42卷 9843-9856页

作者：高建李彤贾宝全张秋梦刘文瑞咸阳市林业科学研究所咸阳712000 中国林业科学研究院林业研究所/国家林业和草原局林木培育重点实验室/国家林业和草原局城市森林研究中心北京100091

生态用地是生态空间规划与生态保护的最核心土地利用类型集合。利用生态用地指数及空间统计学方法,对陕西省咸阳市2000—2010和2010—2020两个时段的生态用地空间稳定性的数量与格局特点进行了分析。结果表明:(1)稳定性生态用地的空间... 详细信息

生态用地是生态空间规划与生态保护的最核心土地利用类型集合。利用生态用地指数及空间统计学方法,对陕西省咸阳市2000—2010和2010—2020两个时段的生态用地空间稳定性的数量与格局特点进行了分析。结果表明:(1)稳定性生态用地的空间分布呈现了北部数量多、中部数量少、南部关中平原极少的空间格局;在2000—2010和2010—2020两个时段,其面积从266935.14hm^(2)增加到了275851.17hm^(2)。(2)在2000—2010和2010—2020两个时间段内,全市的生态用地稳定性指数基本上都维持在26%—28%之间,其中以黄土丘陵沟壑区最高,在43%—45%之间,黄土台塬在14%—15%,关中平原区都在0.2%以下。(3)从生态稳定性指数的动态来看,20年间全市平均增幅为0.87个百分点,其中以黄土丘陵沟壑区增幅最大,后10年比前10年增加了1.61个百分点,关中平原区增加了0.02个百分点,只有黄土台塬区降低了0.15个百分点;生态用地稳定性指数的分级结果表明,其总体呈现低稳定等级区域在减少,而中、高稳定等级区域在扩大。(4)生态用地稳定性指数的局部空间自相关分析表明,整个市域以高-高聚集区和低-低聚集区为主,其市域面积占比区间分别为48%—49%和47%—48%,前者主要分布在北部的黄土丘陵沟壑区,后者主要分布在南部的关中平原区和中部的黄土台塬区。热点分析结果表明,具有统计意义的冷点空间主要分布在南部的关中平原区和中部黄土台塬区,而热点空间则以北部的黄土丘陵沟壑区为主,仅在该区域的东南角有极小部分属于冷点区域。

关键词：生态用地空间稳定性指数空间格局热点分析咸阳市

基于MODIS和CASA模型的伊春市森林植被NPP变化特征及其影响因子分析

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生态学杂志 2022年第1期41卷 150-158页

作者：刘文瑞李晓婷李彤贾宝全中国林业科学研究院林业研究所国家林业和草原局林木培育重点实验室国家林业和草原局城市森林研究中心北京100091 平顶山学院河南平顶山467000

植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)是判定生态系统质量状况和碳汇的重要因子,反映了植被群落的生产能力和生态过程,对调节全球碳平衡、增强生态服务功能具有重要的意义。本文基于MODIS卫星遥感资料和改进的CASA模型,利用2... 详细信息

植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)是判定生态系统质量状况和碳汇的重要因子,反映了植被群落的生产能力和生态过程,对调节全球碳平衡、增强生态服务功能具有重要的意义。本文基于MODIS卫星遥感资料和改进的CASA模型,利用2000—2019年MOD17A3HGF的NPP年际数据和气象资料,对伊春森林植被NPP变化特征及气温降水、人类活动等主要因素进行分析。结果表明:2000—2019年,伊春全域年均森林植被NPP为477.76 g C·m^(-2)·a^(-1),NPP值主要集中在400~500 g C·m^(-2)·a^(-1),占伊春全域面积的83.30%,呈现南北部局部高,中部平均,嘉荫、铁力平原区域最低的分布特点;伊春落叶阔叶林植被对NPP高值区域贡献率最高,其次为常绿针叶林,针阔混交林大部分NPP值处于伊春NPP平均水平,而落叶针叶林、常绿落叶林总体面积分布很少;2000—2019年伊春森林植被NPP年际变化呈现波动但总体上升的趋势,其中极显著增加趋势为主,占总面积的81.43%;年尺度上,年降水量与伊春年均NPP相关性高,而年平均气温与年均NPP相关性不高;月尺度上,伊春植被受气温影响显著,受降水量影响较小,尤其是伊美区和金林区交界处山地等高海拔地区和汤旺县南部及丰林自然保护区、五营国家森林公园等红松集中区域,而平原和低海拔地区植被NPP受气温和降水共同影响;伊春天保工程等生态工程和各项保护举措在促进植被生态恢复过程中发挥重要作用。

关键词：植被净初级生产力 MOD17A3HGF CASA模型气象国有林区

北京市六环内城市道路附属绿地木本植物多样性及结构特征

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林业科学 2019年第4期55卷 13-21页

作者：马杰贾宝全中国林业科学研究院林业研究所国家林业与草原局林木培育重点实验室国家林业与草原局城市森林研究中心北京100091 河南科技学院新乡453000

【目的】探讨北京市六环内城市道路附属绿地木本植物多样性以及结构特征,梳理北京市城区道路绿化建设现状,探索北京市城市道路附属绿地存在的问题及梯度变化规律。【方法】以0. 5 m的World View 2遥感影像为基础,目视解译北京六环外1 k... 详细信息

【目的】探讨北京市六环内城市道路附属绿地木本植物多样性以及结构特征,梳理北京市城区道路绿化建设现状,探索北京市城市道路附属绿地存在的问题及梯度变化规律。【方法】以0. 5 m的World View 2遥感影像为基础,目视解译北京六环外1 km范围内道路,以每种类型道路总长度的10%作为调查长度,利用Arcgis对该范围已命名道路随机选取实地勘测路段,调查选取路段木本植物树种、胸径、冠幅等指标,并对调研数据进行多样性及结构分析。【结果】本研究共记录北京市道路附属绿地木本植物33科、61属、77种,其中乔木59种、灌木15种、藤本3种;使用数量最多、频度最高的树种为国槐;北京本地种62种;植物丰富度、多样性指数均沿环路呈现了由城内向城外逐步增加的变化趋势;乔木平均胸径24. 07 cm,平均胸径沿环路由内向外逐渐减小,胸径等级分布在Ⅱ级数量最多;径级较大的树木占比由城内向城外逐渐减少,国道与胡同较大径级树木比例高于其他类型道路;乔木平均冠幅6. 33 m,Ⅳ级冠幅即6～8 m最为常见;各环路间冠幅由城内向城外逐渐减小,国道与胡同大冠幅树种占有较大比例。【结论】北京市道路绿地的物种多样性不高,优势树种优势度过强,尤其是北京市市树国槐,无论在数量上还是使用频率上都远高于其他树种;在乔木树种中,青年期占比较高,分布不均匀,幼年期树种过少;整体树冠覆盖较好,冠幅分级分布均衡;北京市道路绿地受城市化进程影响明显,沿环路由城内向城外显示出物种增加、胸径和冠幅减小的梯度变化;城市道路(环路、主干道、次干道、支路、胡同)物种丰富度明显高于公路(高速公路、国道、省道),大径级树木多分布于国道与胡同,公路冠幅大于城市道路。

关键词：道路北京多样性结构环路类型

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中国生态用地稳定性空间分异及其影响因素

生态学报 2023年第14期43卷 5764-5775页

作者：张秋梦贾宝全李彤刘文瑞李晓婷中国林业科学研究院林业研究所北京100091 国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 国家林业局城市森林研究中心北京100091 清华大学建筑学院北京100084

生态用地稳定性是生态用地数量与质量双重保护的重要载体。基于2000、2010、2020年的GlobeLand30土地利用数据,借助地理信息系统(GIS)空间分析方法,并应用生态用地稳定性指数,揭示中国2000—2020年生态用地稳定性空间格局特征;同时运用... 详细信息

生态用地稳定性是生态用地数量与质量双重保护的重要载体。基于2000、2010、2020年的GlobeLand30土地利用数据,借助地理信息系统(GIS)空间分析方法,并应用生态用地稳定性指数,揭示中国2000—2020年生态用地稳定性空间格局特征;同时运用地理探测器,探究中国生态用地稳定性的主要影响因素。主要研究如下:(1)近20年中国生态用地面积总体减少了近7.44×10^(4)km^(2),以新疆西北部缩减最为明显;同时,耕地(76.5%)、建设用地(11.3%)的侵占是生态用地缩减的主要原因。(2)近20年中国稳定性生态用地数量变化不大,其空间分布与“胡焕庸线”较一致,其中热点面积分布在“胡焕庸线”西北侧(42.3%),冷点面积在“胡焕庸线”东南侧(21.2%);以占稳定性总面积53%的高稳定等级的生态用地为主,集中分布在生态脆弱的西部地区,中(24%)、低(23%)稳定等级数量相差不大,多在人口密集、经济发达的中东部地区。(3)自然因素,特别是年降水量与年日照时数,对生态用地稳定性变化的影响最为显著;同时自然与社会经济因素的交互作用,相较单一影响因素对生态用地稳定性变化更具解释力。生态用地稳定性空间分异及其影响因素的深入探究,能在动态背景下为保障生态保护红线、实现国土空间优化配置与规划提供科学依据,有助于全面促进人地关系的可持续发展。

关键词：生态用地稳定性冷/热点分析影响因素地理探测器

宜昌市生态安全网络要素时空动态及其影响因素

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生态学报 2023年第15期43卷 6154-6169页

作者：李彤贾宝全刘文瑞张秋梦姜莎莎中国林业科学研究院林业研究所北京100091 国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 国家林业局城市森林研究中心北京100091

生态安全网络是维持城市生态系统结构完整性与功能多样性的重要框架,连接其中的生态要素对协调城市建设与生态系统可持续发展具有导向性意义。以三峡大坝所在地宜昌市为研究对象,基于“源地识别-阻力面构建-廊道提取-节点分析”的网络范... 详细信息

生态安全网络是维持城市生态系统结构完整性与功能多样性的重要框架,连接其中的生态要素对协调城市建设与生态系统可持续发展具有导向性意义。以三峡大坝所在地宜昌市为研究对象,基于“源地识别-阻力面构建-廊道提取-节点分析”的网络范式,对2000—2020年不同生态安全网络要素的时空动态特征及其影响因素进行分析。研究结果显示:(1)基于核心区筛选、生境质量热点提取、景观连通性判断以及自然保护地检验等步骤综合识别的宜昌市生态源地在三个时期分别为43.41、49.03万hm~2和47.76万hm~2,集中分布在三峡库区水土保持区;生态廊道数量、里程及覆盖面积逐渐减少,其中廊道数量与里程集中在平原浅丘生态建设区,而廊道覆盖面积聚集在三峡库区水土保持区,生态夹点数量与面积先增后减,均集中在三峡库区水土保持区,生态障碍点集中在三峡库区水土保持区和平原浅丘生态建设区;(2)生态阻力结构自西向东逐渐增加,不同时期阻力值分别为38.90、42.19和40.66,平原浅丘生态建设区内生态阻力强度显著高于其他分区;(3)以降水量为代表的气候要素对生态源地空间分布驱动效果最为显著,土壤类型影响最为薄弱,不同影响因子之间以降水与其它因素的交互作用更加强烈。围绕宜昌市生态安全网络要素的时空异质性及其影响机制所展开的系统性论述一定程度上解释了地区生态安全现状的发展趋向与潜在挑战,为以三峡屏障构筑工程为代表的生态安全建设与管理工作提供了科学支撑。

关键词：生态安全网络生态源地生态廊道生态夹点生态障碍点地理探测器

中国中东部农田作物水分利用效率时空分布及影响因子分析

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农业工程学报 2015年第11期31卷 103-109页

作者：仇宽彪成军锋贾宝全北京林业大学水土保持学院水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室北京100083 陕西千渭之会国家湿地公园管理处宝鸡721000 中国林业科学研究院林业研究所北京100091 国家林业局林木培育重点实验室北京100091 国家林业局城市林业研究中心北京100091

为研究中国中东部地区农田生态系统水分利用效率时空分布特征,该文利用遥感数据、气象数据以及国家分省区农业统计数据,基于农作物种植结构所划分的地区,通过趋势分析方法,分析了2003-2012年10 a间农田水分利用效率的时空分布特征。结... 详细信息

为研究中国中东部地区农田生态系统水分利用效率时空分布特征,该文利用遥感数据、气象数据以及国家分省区农业统计数据,基于农作物种植结构所划分的地区,通过趋势分析方法,分析了2003-2012年10 a间农田水分利用效率的时空分布特征。结果发现:华北地区农田多年平均水分利用效率(water use efficiency,WUE)高于南方水田区,山东半岛、辽东半岛以及江苏沿海地区农田WUE最高,多年农田WUE均值高达2.0 g/kg,而东北平原及东南丘陵地区农田WUE多年均值则较低,平均在1.5 g/kg以下。中国中东部农田WUE总体上呈上升趋势。其中,华北平原以及松嫩平原农田WUE增加趋势明显,最大年均增幅达0.02 g/(kg·a),而东南丘陵、江淮以及三江平原等地,农田WUE则呈减小趋势,最大年均降幅达-0.007 g/(kg·a)。整体上看,北方地区农田WUE的涨幅高于南方。考虑气候变化后,灌溉和施肥对中国中东部农田WUE的影响较小。气候变化则是影响中东部农田WUE的主要因素。在北方地区,对农田WUE变化有显著影响的因子为年降水量,而在南方地区,年均温的影响则更显著。相比于在中东部北方地区农田WUE年际变化主要受到年降水量对农田蒸散发(evapotranspiration,ET)的影响,在南方地区,农田WUE年际变化则主要受到年均温对农作物总初级生产力(gross primary productivity,GPP)的影响。该研究可为农田区水资源合理利用以及中东部农田生态环境持续发展提供参考。

关键词：灌溉气候变化作物水分利用效率农田施肥中东部