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中国植被碳源/汇时空演变特征及其驱动因素

生态学报 2024年第4期44卷 1456-1467页

作者：刘文利姜亮亮刘冰刘睿肖作林张议文重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 重庆师范大学化学学院重庆401331 地理信息系统应用研究重庆市高校重点实验室重庆401331

植被生态系统对植被碳汇至关重要,是实现中国“碳中和”目标的重要路径之一。选择1981-2019年全球逐日NEP模拟数据产品,对1981-2019年中国植被碳源/汇时空演变进行分析,确定气候变化和人类活动对植被碳源/汇的影响区域,并量化生态修复... 详细信息

植被生态系统对植被碳汇至关重要,是实现中国“碳中和”目标的重要路径之一。选择1981-2019年全球逐日NEP模拟数据产品,对1981-2019年中国植被碳源/汇时空演变进行分析,确定气候变化和人类活动对植被碳源/汇的影响区域,并量化生态修复治理工程对植被碳汇的成效。(1)通过使用BFAST模型监测NEP年际突变范围,确定2001年为时间断点,对比分析1981-2001年与2001-2019年NEP时空变化特征及驱动因素。(2)1981-2001年段植被碳汇大范围呈现递减趋势。2001-2019年,中国整体植被碳汇增加,尤其是北部地区NEP增长趋势显著。(3)1981-2001年中国北部地区植被固碳能力下降,受降水、辐射影响为主。2001-2019年,大部分地区NEP变化与降水相关性显著。(4)1981-2001年人类活动导致植被碳源/汇变化占总面积的4%,主要分布于东北地区和西南地区。2001-2019年中国植被碳源/汇变化由人类活动影响占比提高至26.23%,其中植被固碳能力提升占比25.22%。气候变化负向影响植被固碳能力较于1981-2001年减少约30%。说明人类活动在一定程度减少气候变化对植被的负面影响。(5)2019年相较于2001年净碳储量价值明显增长,大多地区生态修复与治理投资经济效率呈正比。此外,中国北部地区植被碳汇得到有效改善。因此,为了应对气候变化和保护生态环境,积极推进生态修复和治理投资,以实现经济、社会和环境的可持续发展。

关键词：植被碳源/汇人类活动气候变化生态工程 BFAST算法

中国内陆水体CO_(2)排放的主要特征及影响因素分析

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中国科学：地球科学 2024年第6期54卷 2065-2085页

作者：周婷王晓锋肖作林卿昭印李贤祥王继龙阙子亿山区生态系统碳循环与碳调控重庆市重点实验室重庆401331 重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 三峡库区地表生态过程重庆市野外科学观测研究站重庆405400 天津大学地球系统科学学院天津300072

内陆水体作为最活跃的生物地球化学循环场所,在全球碳循环及CO_(2)预算中具有重要作用.本研究通过整合中国境内河流、湖泊、水库CO_(2)通量(f CO_(2))的观测数据,探讨了中国内陆水体碳排放的时空格局、关键影响因素及区域贡献.结果表明... 详细信息

内陆水体作为最活跃的生物地球化学循环场所,在全球碳循环及CO_(2)预算中具有重要作用.本研究通过整合中国境内河流、湖泊、水库CO_(2)通量(f CO_(2))的观测数据,探讨了中国内陆水体碳排放的时空格局、关键影响因素及区域贡献.结果表明:中国河流、湖泊、水库fCO_(2)变异性极强,变化范围分别为-379.3~4947.6、-160.1~785.0及-74.0~1603.1mg CO_(2)m^(-2)h^(-1),中值分别为228.5、26.0和28.3mg CO_(2)m^(-2)h^(-1),河流远高于湖泊和水库;受气候条件的影响,河流与水库f CO_(2)表现为自南向北降低的趋势,珠江、长江流域最高,东北诸河最低;湖泊水体fCO_(2)表现为蒙新湖区和东北湖区略高,青藏湖区略低,东部、云贵湖区最低,湖区自然特征及人类活动导致湖泊水体初级生产的增强是造成湖区间差异的主要驱动因素;从季节模式看,河流f CO_(2)雨季高于旱季,而湖泊和水库f CO_(2)则是旱季高于雨季,温度、降水及水体初级生产等的季节分异是主要调控因素.从全国来看, pH变化是各类型内陆水体f CO_(2)分异的关键因素;同时,湖泊f CO_(2)与水体叶绿素含量及DO关系密切,而河流fCO_(2)则主要与有机碳及总氮显著相关,揭示了不同类型水体f CO_(2)的调控机制差异;河流、湖泊、水库的f CO_(2)均与水体大小有关,表现出一定的尺度效应,小型水体是排放热点;此外,大范围的城市化与农业活动增强了河流CO_(2)排放潜势,但可能减弱湖泊的排放,其对内陆水体碳排放的综合影响仍待进一步评估.基于外推法,估算中国内陆水体CO_(2)排放总量约为117.3Tg a^(-1),可能抵消我国陆地碳汇总量的4.6%~12.8%,在区域碳平衡中贡献不容小觑.

关键词：河流/湖泊/水库 CO_(2)排放通量时空特征驱动因素区域贡献

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GIS专业遥感概论课程虚拟教研室建设研究

知识窗（教师版） 2024年第3期 66-68页

作者：汪垚刘睿姜亮亮肖作林冀琴重庆师范大学地理与旅游学院地理信息系统应用研究重庆市高校重点实验室

遥感技术的快速发展,对现有遥感概论课程教学提出了较高的要求。为促进遥感概论课程教学内容改革,文章从共编教学大纲、多维协同教学、线上线下混合教学、专家学者听课指导、线上虚拟仿真实验教学、共建教学资源库与案例库、课程思政建... 详细信息

遥感技术的快速发展,对现有遥感概论课程教学提出了较高的要求。为促进遥感概论课程教学内容改革,文章从共编教学大纲、多维协同教学、线上线下混合教学、专家学者听课指导、线上虚拟仿真实验教学、共建教学资源库与案例库、课程思政建设和产学研用融合八个方面,探讨虚拟教研室的建设。

关键词： GIS专业遥感概论虚拟教研室

基于三峡库区不同降雨分区的土壤侵蚀多因子综合作用分析

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重庆师范大学学报(自然科学版) 2023年

作者：胡秋宁肖作林刘睿重庆师范大学地理与旅游学院地理信息系统应用研究重庆高校市级重点实验室

【目的】阐明三峡库区土壤侵蚀时空变化特征，揭示不同降雨空间分区下多驱动因子对土壤侵蚀综合作用的分异规律，为三峡库区土壤侵蚀防治宏观决策提供科学参考。【方法】以三峡库区为研究区，基于多源遥感影像、气象数据、DEM及土壤数... 详细信息

【目的】阐明三峡库区土壤侵蚀时空变化特征，揭示不同降雨空间分区下多驱动因子对土壤侵蚀综合作用的分异规律，为三峡库区土壤侵蚀防治宏观决策提供科学参考。【方法】以三峡库区为研究区，基于多源遥感影像、气象数据、DEM及土壤数据，采用WaTEM/SEDEM模型模拟2000年至2020年土壤侵蚀量，采用ISODATA聚类方法进行降雨空间分区，采用地理探测器进行多因子综合作用分析。【结果】①2000年至2020年土壤侵蚀量均值分别为108.78、109.11、86.9、47.52、21.16t·ha-1·a-1(每5年一期)，土壤侵蚀整体呈现缓解趋势，强度及以上侵蚀显著减少。②植被覆盖度因子在高降雨区解释力最高；土地利用类型、坡度、地貌类型、土壤类型和高程在2010年低降雨区表现出较高解释力，2020年则不明显。③在高降雨区，植被覆盖度与其他因子的交互作用最为显著；在部分低降雨地区，转为以坡度与其他因子为主导的交互作用。④不同降雨分区下，各影响因子的土壤侵蚀高风险区差异明显。【结论】三峡库区土壤侵蚀变化明显，不同降雨分区下不同驱动因子对土壤侵蚀的综合作用存在显著差异。

关键词：土壤侵蚀降雨空间分区综合作用地理探测器三峡库区

近40年中国干旱特征及其对植被变化影响研究

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生态学报 2023年

作者：刘海姜亮亮刘冰刘睿肖作林重庆师范大学化学学院地理信息系统应用研究重庆市高校重点实验室重庆师范大学地理与旅游学院

全球变暖影响下,中国干旱事件发生愈加频繁。过去半个世纪里,中国半干旱和半湿润地区的分界线总体南移,干旱面积呈增加趋势,因此了解中国干旱变化趋势对区域生态环境保护具有重要意义。基于GLASS数据产品、ERA5-Land数据,采用游程理论... 详细信息

全球变暖影响下,中国干旱事件发生愈加频繁。过去半个世纪里,中国半干旱和半湿润地区的分界线总体南移,干旱面积呈增加趋势,因此了解中国干旱变化趋势对区域生态环境保护具有重要意义。基于GLASS数据产品、ERA5-Land数据,采用游程理论和多元线性回归等方法,探究1982—2018年间多尺度干旱事件基本特征(干旱持续时间、干旱严重度、干旱强度等),并分析植被生产力变化趋势,揭示干旱对植被变化的累积影响。结果表明:(1)新疆、青藏高原以及东南地区干旱较为严峻,而华中、华东大部分区域处于轻旱或无旱状态;(2) 1982—2018年间,中国植被生产力整体呈改善态势,显著改善区集中在中国中部,而退化区集中在东南部、内蒙古和西藏南部;(3)中国大部分区域干旱与植被呈正相关,且干旱对植被多为累积影响,在干旱区和半干旱区尤为明显;(4)随着植被覆盖度的增加,植被与近短期尺度干旱的相关性也逐渐增加,由干旱区到湿润区,近短尺度干旱对植被变化的影响逐步增大。其中,SPEI-6(标准化降水蒸散发指数—中期尺度)对植被轻微变化累积影响最显著,而SPEI-12(标准化降水蒸散发指数—长期尺度)对植被显著变化累积影响更明显。本研究将有助于深入认知干旱对植被累积影响,提高植被退化防治措施的有效性,为区域土地退化零增长目标实现提供科学依据。

关键词：干旱事件植被变化 SPEI 游程理论中国

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长江上游坡地景观特征对河流水质的影响

生态学报 2022年第16期42卷 6704-6717页

作者：张柳柳刘睿张静肖作林冀琴重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 重庆师范大学GIS应用研究重庆市重点实验室重庆401331

景观组成及景观格局特征决定了污染物的来源和地表景观的拦截消纳潜力,地表坡降会加剧土壤侵蚀,坡地景观特征是影响河流水质的重要因素。研究基于长江上游重庆段2015年水质监测数据和30 m空间分辨率土地利用数据,提取河岸带100 m、200 m... 详细信息

景观组成及景观格局特征决定了污染物的来源和地表景观的拦截消纳潜力,地表坡降会加剧土壤侵蚀,坡地景观特征是影响河流水质的重要因素。研究基于长江上游重庆段2015年水质监测数据和30 m空间分辨率土地利用数据,提取河岸带100 m、200 m、300 m、500 m、1000 m和子流域6种空间尺度上景观格局和景观组成,并进一步将景观组成分为总地类、缓坡地类和陡坡地类三种不同坡度尺度,再采用相关分析和冗余分析(RDA)等方法定量探讨了坡地景观特征(坡地景观组成、景观格局)对河流水质的多时空尺度影响。结果表明:坡地景观特征对2015年长江上游重庆段河流水质的影响具有空间尺度效应;坡地景观特征对河流水质的影响在河岸带尺度强于子流域尺度,其中关键尺度为河岸带100 m至300 m,最有效尺度为河岸带200 m。坡地景观特征影响水质的季节差异随空间尺度不同而变化,在河岸带100 m至300 m尺度为汛期强于非汛期,在河岸带1000 m尺度相反,在子流域尺度无季节差异。建设用地面积比与溶解氧(DO)和高锰酸盐指数(COD)正相关,耕地面积百分比与氨氮(NH^(+)_(4)-)参数正相关,两者为水质污染“源景观”,且缓坡耕地对水质的解释率高于总地类耕地;林地与水质参数呈负相关,对缓解水质恶化具有积极作用;集聚度(COHESION)、聚合度(AI)指标与NH^(+)_(4)-N参数及斑块密度(PD)、边缘密度(ED)与DO、COD_(Mn)参数均呈正相关。在集水区尤其是河岸带300 m范围内,严格把控建设用地污水收集与处理,种植河岸带防护林,采取横坡耕种方式,并通过优化景观结构(如种植植物篱)以增强景观拦截力以减少污染物的集中输出,从而改善河流水质。

关键词：水质坡地景观特征多时空尺度冗余分析长江上游

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近40年中国干旱特征及其对植被变化的影响

生态学报 2023年第19期43卷 7936-7949页

作者：刘海姜亮亮刘冰刘睿肖作林重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 重庆师范大学化学学院重庆401331 地理信息系统应用研究重庆市高校重点实验室重庆401331

全球变暖影响下,中国干旱事件发生愈加频繁。过去半个世纪里,中国半干旱和半湿润地区的分界线总体南移,干旱面积呈增加趋势,因此了解中国干旱变化趋势对区域生态环境保护具有重要意义。基于GLASS数据产品、ERA5-Land数据,采用游程理论和多元线性回归等方法,探究1982—2018年间多尺度干旱事件基本特征(干旱持续时间、干旱严重度、干旱强度等),并分析植被生产力变化趋势,揭示干旱对植被变化的累积影响。结果表明:(1)新疆、青藏高原以及东南地区干旱较为严峻,而华中、华东大部分区域处于轻旱或无旱状态;(2)1982—2018年间,中国植被生产力整体呈改善态势,显著改善区集中在中国中部,而退化区集中在东南部、内蒙古和西藏南部;(3)中国大部分区域干旱与植被呈正相关,且干旱对植被多为累积影响,在干旱区和半干旱区尤为明显;(4)随着植被覆盖度的增加,植被与近短期尺度干旱的相关性也逐渐增加,由干旱区到湿润区,近短尺度干旱对植被变化的影响逐步增大。其中,SPEI-6(标准化降水蒸散发指数—中期尺度)对植被轻微变化累积影响最显著,而SPEI-12(标准化降水蒸散发指数—长期尺度)对植被显著变化累积影响更明显。本研究将有助于深入认知干旱对植被累积影响,提高植被退化防治措施的有效性,为区域土地退化零增长目标实现提供科学依据。

关键词：干旱事件植被变化 SPEI 游程理论中国

基于遥感和GIS的区域土壤侵蚀变化与人类活动关系研究——以江西省为例

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遥感技术与应用 2022年第4期37卷 971-981页

作者：肖作林田小强李月娇重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 北京电子科技职业学院经济管理学院北京100176 北京市第三十五中学北京100034

土壤侵蚀作为全球性的主要环境问题之一,受人类活动的影响日益强烈。在区域尺度上研究人类活动与土壤侵蚀变化的关系,对土壤侵蚀防治宏观决策具有重要意义。通过构建人类活动程度指数,从栅格尺度上分析了人类活动程度对土壤侵蚀变化的... 详细信息

土壤侵蚀作为全球性的主要环境问题之一,受人类活动的影响日益强烈。在区域尺度上研究人类活动与土壤侵蚀变化的关系,对土壤侵蚀防治宏观决策具有重要意义。通过构建人类活动程度指数,从栅格尺度上分析了人类活动程度对土壤侵蚀变化的影响规律,进而从人口变化、土地利用变化和人类活动对植被覆盖影响程度等多角度综合分析,揭示人类活动对土壤侵蚀变化的驱动机制。结果发现,江西省1990年土壤侵蚀模数平均值841 t/(km^(2)·a),2018年减少到338 t/(km^(2)·a),土壤侵蚀明显缓解。平均人类活动程度指数由0.005增加到0.014,空间上呈现出以城市为中心向外辐射状的增加态势;偏远山地丘陵区,人类活动程度变化不大。20 a来,研究区土壤侵蚀的发生有由山地丘陵区向城市及周围地区转移的趋势。远离城市的偏远山地丘陵区,农村人口压力的减弱以及合理的土地利用转变促进江西省植被恢复,进而缓解土壤侵蚀;坡度缓和的城市及周边地区因人类活动程度的显著增强,土壤侵蚀有所加剧。

关键词：土壤侵蚀变化人类活动遥感 GIS 江西省

基于三峡库区重庆段不同降雨分区的土壤侵蚀多因子综合作用分析

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重庆师范大学学报(自然科学版) 2023年第5期40卷 55-63页

作者：胡秋宁肖作林刘睿重庆师范大学、地理与旅游学院、地理信息系统应用研究重庆高校市级重点实验室重庆401331

阐明三峡库区重庆段土壤侵蚀时空变化特征,揭示不同降雨空间分区下多驱动因子对土壤侵蚀综合作用的分异规律,为区域内土壤侵蚀防治宏观决策提供科学参考。基于多源遥感影像、气象数据、DEM及土壤数据,采用WaTEM/SEDEM模型模拟三峡库区... 详细信息

阐明三峡库区重庆段土壤侵蚀时空变化特征,揭示不同降雨空间分区下多驱动因子对土壤侵蚀综合作用的分异规律,为区域内土壤侵蚀防治宏观决策提供科学参考。基于多源遥感影像、气象数据、DEM及土壤数据,采用WaTEM/SEDEM模型模拟三峡库区重庆段2000—2020年土壤侵蚀量,采用ISODATA聚类方法进行降雨空间分区,采用地理探测器进行多因子综合作用分析。研究结果显示:1)2000年、2005年、2010年、2015年和2020年研究区平均土壤侵蚀模数分别为108.78、109.11、86.9、47.52和21.16 t·hm^(-2)·a^(-1),土壤侵蚀状况整体呈现缓解趋势,土壤发生强度侵蚀、极强度侵蚀和剧烈侵蚀的区域大幅减少。2)植被覆盖度因子在高降雨区对土壤侵蚀的解释力最高;土地利用类型、坡度、地貌类型、土壤类型、高程等因子在2010年低降雨区对土壤侵蚀的解释力较高,在2020年不同降雨区对土壤侵蚀的解释力则无明显差异。3)在高降雨区,植被覆盖度与其他因子的交互作用对土壤侵蚀的解释力最高;2010年在低降雨地区,坡度与其他因子的交互作用对土壤侵蚀的解释力较高;各驱动因子在不同降雨区的土壤侵蚀高风险区分异规律明显。由研究结果可知,三峡库区重庆段土壤侵蚀变化明显,不同降雨区划中不同驱动因子对土壤侵蚀的综合作用存在明显差异。

关键词：土壤侵蚀降雨空间分区综合作用地理探测器三峡库区重庆段