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基于SWAT模型的黑河中游蓝绿水安全的时空变化分析

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生态学报 2024年

作者：韩子言蒙吉军邹易北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室

蓝水和绿水是淡水资源循环的两个组成部分，反映了人类活动和生态系统可利用水资源，用来评估区域水资源的安全状况，优化区域水资源管理。然而，目前对于同时揭示蓝绿水资源安全之间潜在联系的空间规律的研究还较为缺乏。地处西北内陆... 详细信息

蓝水和绿水是淡水资源循环的两个组成部分，反映了人类活动和生态系统可利用水资源，用来评估区域水资源的安全状况，优化区域水资源管理。然而，目前对于同时揭示蓝绿水资源安全之间潜在联系的空间规律的研究还较为缺乏。地处西北内陆干旱区的黑河中游的生态环境保护和社会经济发展之间的用水矛盾日益加剧，导致水资源供需关系渐趋紧张，影响区域可持续发展。以黑河中游为研究区，采取多源地理数据，基于SWAT模型分析了黑河中游2000—2020年期间子流域尺度上蓝水和绿水资源的可用性，进而结合用水需求，定量评估了蓝水资源和绿水资源安全的时空变化。结果表明：（1）率定期和验证期R2与NSE均>0.7，说明观测径流与模拟径流之间一致性较好，构建的SWAT模型在蓝绿水安全研究中较为可靠。（2）黑河中游的年平均绿水资源量是蓝水资源量的4倍，是该地区的主要水资源。从空间分布来看，蓝绿水资源的空间分布具有较大的差异性，蓝水资源大多分布于南部林草地和干流两侧的农田灌区，而绿水从南部向北部呈现递减趋势（2）由于水资源供给和需求的空间不匹配，蓝水资源的安全性较低，不安全地区位于中部农田集中区，而绿水资源安全性较高且整体较为稳定，空间差异不大。研究结果可为区域水资源持续管理提供参考。

关键词：蓝水绿水水安全 SWAT模型黑河中游

基于自组织特征映射模型(SOFM)网络的中国自然资源生态安全区划

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生态学报 2024年第1期44卷 171-182页

作者：邹易蒙吉军吴英迪魏婵娟程浩然马宇翔北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 多伦多大学地理、地理信息与环境系加拿大安大略省密西沙加市L5L 1C6

自然资源生态安全是国家安全的重要组成部分,自然资源生态安全区划对保障区域可持续发展提供了重要途径。基于自然资源数据、生态环境数据和相关区划资料,从生态敏感性与生态服务重要性角度构建了自然资源生态安全评价指标体系,进而揭... 详细信息

自然资源生态安全是国家安全的重要组成部分,自然资源生态安全区划对保障区域可持续发展提供了重要途径。基于自然资源数据、生态环境数据和相关区划资料,从生态敏感性与生态服务重要性角度构建了自然资源生态安全评价指标体系,进而揭示了中国自然资源生态安全的空间格局;通过建立区划的原则和指标,按照一级区主要反映自然资源空间分布格局,二级区主要揭示自然资源生态安全水平的差异,采用SOFM网络制订了中国自然资源生态安全区划方案。结果显示:(1)中国自然资源生态安全水平整体偏低,以中警与重警状态区域为主,安全和较安全状态的区域仅占24.22%,其中低安全等级区多分布于400mm等降水量线以西的干旱、半干旱区,高安全等级区则集中分布于水热资源与生物资源较为丰富的东南部地区;(2)中国自然资源生态安全区划方案包括8个一级区与27个二级区,总结归纳各大区自然资源的特征和威胁生态安全的问题,并针对二级区自然资源生态安全状况提出了对策建议。研究结果可为分区、分类推进全国自然资源可持续利用和国土空间优化提供理论支持与决策依据。

关键词：自然资源生态安全自组织特征映射模型(SOFM)网络区划方案

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中国土地资源生态敏感性评价与空间格局分析

北京大学学报（自然科学版） 2022年第1期58卷 157-168页

作者：魏婵娟蒙吉军北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

基于资源环境基础数据库,构建土地生态敏感性评价指标体系,进行中国土地资源生态敏感性评价,揭示土地生态敏感性的空间分布特点,进而对不同土地资源和不同农业区土地资源的生态敏感性进行差异分析,得到如下结果。1)中国土地资源生态敏... 详细信息

基于资源环境基础数据库,构建土地生态敏感性评价指标体系,进行中国土地资源生态敏感性评价,揭示土地生态敏感性的空间分布特点,进而对不同土地资源和不同农业区土地资源的生态敏感性进行差异分析,得到如下结果。1)中国土地资源生态敏感性空间差异显著,高度生态敏感区集中在4个区域:北方干旱/半干旱沙漠(地)的土地沙化敏感区、黄土高原土壤侵蚀敏感区、南方低山丘陵土壤侵蚀敏感区以及西南喀斯特地区的石漠化-土壤侵蚀双重敏感区。2)耕地、林地和草地的生态敏感性差异显著,耕地的敏感性整体上较低,北方旱地高于南方水田;林地的土壤侵蚀和石漠化敏感性较高,以南方中西部疏林地、大兴安岭-长白山区为主;草地的土地沙化敏感性较高,以内蒙古中部、青藏高原中部和天山东段的中低覆盖草地为主。3)九大农业区之间土地资源生态敏感性差异显著,总体上呈现北方高、南方低的格局,针对我国不同农业区的土地生态敏感性特点,应实施不同的土地利用措施和生态保护策略。

关键词：土地资源生态敏感性空间格局农业区中国

近40年来黑河流域三生空间格局演变及其驱动因素分析

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北京大学学报（自然科学版） 2023年第6期59卷 970-980页

作者：吴绮琦蒙吉军北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

选择西北内陆黑河流域为研究区,基于1980—2020年土地利用数据和社会经济统计数据,通过构建三生空间分类体系,从地形、城镇与道路方面分析近40年三生空间的时空演变特征,采用地理探测器分析其驱动因素,得到如下结果。1)黑河流域国土空... 详细信息

选择西北内陆黑河流域为研究区,基于1980—2020年土地利用数据和社会经济统计数据,通过构建三生空间分类体系,从地形、城镇与道路方面分析近40年三生空间的时空演变特征,采用地理探测器分析其驱动因素,得到如下结果。1)黑河流域国土空间水平分异明显,以生态空间为主导地位。生产生态空间主要分布于中游农业绿洲,生产生活空间散布在生产生态空间之中。近40年来,生产生态空间和生产生活空间持续扩张,强生态空间波动增加,弱生态空间持续缩小。2)三生空间垂直分异明显,以海拔1500m和坡度5º为界线,生产生态、生产生活和弱生态空间集中在界线以下区域,强生态空间则相对集中在界线以上区域。3)三生空间受城镇和道路的显著影响,生产生态空间和生产生活空间趋向靠近城镇和道路分布,生态空间则多分布在远离城镇和道路的区域。4)自然地理因素是三生空间格局形成和演变的基础性条件,社会经济因素则是关键推动力,其中城镇化率、城镇规模和固定资产投资是主要的驱动因素;因子间的交互作用具有协同增强效应,尤其城镇规模、总人口与自然因素交互作用对三生空间的格局变化影响最为显著。研究结果可为黑河流域生态保护与高质量发展提供参考。

关键词：三生空间时空格局驱动因素黑河流域

干旱区绿洲-城镇-荒漠景观演变及生态环境效应

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干旱区研究 2023年第6期40卷 988-1001页

作者：邹易蒙吉军北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

绿洲、城镇和荒漠是干旱区内陆河流域重要的景观类型,随着流域社会经济发展,干旱区生态环境问题日益凸显。本研究选取我国西北干旱区第二大内陆河——黑河流域内绿洲-城镇-荒漠的景观组合作为研究对象,利用景观转型核密度与景观结构指... 详细信息

绿洲、城镇和荒漠是干旱区内陆河流域重要的景观类型,随着流域社会经济发展,干旱区生态环境问题日益凸显。本研究选取我国西北干旱区第二大内陆河——黑河流域内绿洲-城镇-荒漠的景观组合作为研究对象,利用景观转型核密度与景观结构指数分析2000—2020年期间黑河流域绿洲-城镇-荒漠的时空格局与转型特征,借助多元回归树(MRT)模型探究三类景观转型之间的权衡-协同关系,基于遥感生态指数(RSEI)与景观转型生态贡献率揭示绿洲-城镇-荒漠景观转型的生态环境效应。结果显示:(1)黑河流域荒漠广布,绿洲仅在中下游河道沿岸集中分布,城镇面积占比最小,其空间分布和规模结构与绿洲有紧密关联;(2)黑河流域绿洲-城镇-荒漠景观转型可概括为:农业活动主导期(2000—2005年)、产业快速发展期(2005—2015年)和发展转型协调期(2015—2020年);(3)气温、GDP、海拔、降水量是影响绿洲-城镇-荒漠景观转型之间权衡-协同关系的主要因素;(4)2000—2020年期间流域景观转型以正的生态环境效应为主,耕地扩张是正效应的主导因素;耕地退化、水域减少与草地退化则是带来负效应的主要因素。研究结果可为干旱区内陆河流域实施生态保护与高质量发展提供理论指导。

关键词：绿洲-城镇-荒漠景观格局时空演变生态环境效应黑河流域

中国自然资源生态服务重要性评价与空间格局分析

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自然资源学报 2022年第1期37卷 17-33页

作者：吴英迪蒙吉军北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

自然资源是保障经济社会发展的重要物质基础,同时又发挥了重要的生态服务功能。选取水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性维护和产品提供五类生态服务,采用NPP定量指标法识别中国自然资源生态服务的重要区域,并进一步分析空间格局... 详细信息

自然资源是保障经济社会发展的重要物质基础,同时又发挥了重要的生态服务功能。选取水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性维护和产品提供五类生态服务,采用NPP定量指标法识别中国自然资源生态服务的重要区域,并进一步分析空间格局特征。结果表明:中国自然资源生态服务极重要和高度重要区约占总面积的1/4,以东北山地、江南地区、西南地区和青藏高原东部等水源涵养能力强、水土保持较好、防风固沙水平高、生物多样性较丰富的地区为主;不同类型自然资源的生态服务重要性差异显著,耕地资源的产品提供服务重要性显著,林地和草地资源的水源涵养、水土保持、防风固沙及生物多样性维护服务重要性均较显著,水域主要提供水源涵养服务;各生态服务重要性在空间上均显著集聚,自然资源综合生态服务的热点区主要分布在大兴安岭、长白山、浙闽山地、武夷山、南岭山地、秦岭山地、滇西南地区和藏东南山地等;自然资源综合生态服务重要性的空间分布与农业自然带/亚带呈现较高的一致性,热带和温带地区的重要性级别较高。研究结果可为区域自然资源管理及生态保护修复提供决策依据。

关键词：自然资源生态服务重要性 NPP 空间格局中国

基于土地利用变化的成都平原经济区碳储量时空演变与情景模拟

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山地学报 2023年第5期41卷 648-661页

作者：赵桐蒙吉军北京大学城市与环境学院北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室

土地利用变化对生态系统碳储量的时空变化具有直接影响。由于以城市群为代表的快速城市化地区的主导功能并非提供固碳等生态系统服务，因而对其研究相对较少，更多关注流域、湿地、山地等重要生态保护地土地利用变化对碳储量的影响。然... 详细信息

土地利用变化对生态系统碳储量的时空变化具有直接影响。由于以城市群为代表的快速城市化地区的主导功能并非提供固碳等生态系统服务，因而对其研究相对较少，更多关注流域、湿地、山地等重要生态保护地土地利用变化对碳储量的影响。然而，这类区域生态系统固碳具有变化过程快、变化程度强烈的特征，对碳储量具有重要影响，因而有待于进一步研究。本文利用InVEST模型分析成都平原经济区2000—2020年碳储量的时空演变，探究土地利用变化对碳储量的影响，利用PLUS模型预测2030年不同情景下土地利用变化和碳储量的时空变化。结果表明：(1)20年间，研究区土地利用变化显著，主要表现为建设用地翻倍增加，耕地面积大量减少。(2)2000—2010年碳储量小幅上升(0.18%),2010—2020年碳储量小幅下降(0.76%),生态系统固碳能力有所下降。其中，碳储量减少区主要位于各城市中心城区和雅安市西部的山地；碳储量减少主要源于建设用地快速扩张和耕地被大量占用；退耕还林虽增加了生态系统固碳能力，但林地开垦为耕地或转化为草地又抵消了退耕还林带来的碳储量增加。(3)经济优先的政策情景将导致建设用地侵占林地和耕地，部分质量较差的森林向草地转化，碳储量显著下降，且下降总量是前20年下降总量的1.7倍；严格限制新增建设用地政策和生态建设工程的实施，可增强生态系统固碳能力，并助力成都平原经济区“双碳”目标的实现。本研究可为成都平原经济区自然资源管理、国土空间规划及“双碳”目标的实现提供科学依据。

关键词：碳储量土地利用变化情景模拟 InVEST模型 PLUS模型成都平原经济区

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区域生态风险评价指标体系

应用生态学报 2009年第4期20卷 983-990页

作者：蒙吉军赵春红北京大学城市与环境学院北京100871

区域生态风险评价包含多种风险源、多种风险受体和多种评价终点,评价指标的选取较为复杂,成为区域环境管理研究中的一个热点问题.大量国内外相关领域的研究成果表明,区域生态风险评价包括3个关键环节:1)风险概率评价,用风险概率指数来度... 详细信息

区域生态风险评价包含多种风险源、多种风险受体和多种评价终点,评价指标的选取较为复杂,成为区域环境管理研究中的一个热点问题.大量国内外相关领域的研究成果表明,区域生态风险评价包括3个关键环节:1)风险概率评价,用风险概率指数来度量;2)生态系统在区域中的生态地位和价值评价,用生态指数来度量;3)各生态系统遭受风险时的脆弱程度评价,用脆弱度指数来度量.区域生态风险评价指标体系构建存在的主要问题为主观性强和可比性差,鉴于此,应遵循客观性、整体性、层次性和可比性原则分层次构建指标体系,其中,构建受体生态地位和价值的评价指标体系最为复杂,可通过建立必选指标和可选指标来完善,以增强区域之间生态风险评价结果的可比性.

关键词：区域生态风险评价指标体系研究进展

基于SOFM网络的中国自然资源生态安全区划

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生态学报 2023年

作者：邹易蒙吉军吴英迪魏婵娟程浩然马宇翔北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室多伦多大学地理地理信息与环境系

关键词：自然资源生态安全 SOFM网络区划方案中国