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秦巴山地极端气候变化特征及其对植被动态的影响

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水土保持学报 2024年第3期38卷 276-287页

作者：陈超男王丽园朱文博朱连奇董庆栋李艳红任涵河南大学地理与环境学院河南开封475004 河南大学区域发展与规划研究中心河南开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室河南开封475004

[目的]为探究秦巴山地极端气候事件的时空变化及其对植被的影响。[方法]基于秦巴山地及其周边115个气象站逐日气象资料(1960—2020年)及MODIS NDVI数据集(2000—2020年),分析秦巴山地NDVI的时空变化特征及其对19个极端气候指数的响应,... 详细信息

[目的]为探究秦巴山地极端气候事件的时空变化及其对植被的影响。[方法]基于秦巴山地及其周边115个气象站逐日气象资料(1960—2020年)及MODIS NDVI数据集(2000—2020年),分析秦巴山地NDVI的时空变化特征及其对19个极端气候指数的响应,并利用地理探测器定量评估极端气候指数对NDVI的影响。[结果](1)2000—2020年秦巴山地大部分区域NDVI呈显著增加趋势(80.34%),少数区域呈显著下降趋势(1.09%),研究区年际变化速率约为0.03/10 a。(2)1960—2020年秦巴山地经历显著增温,夜间增温幅度大于白天,极端气温事件变化幅度较大的区域主要集中在西秦岭;极端降水事件呈微弱变化,具有明显的空间分异,研究区西南部极端降水强度增加,东部极端降水强度降低,极端降水频率增加。(3)极端降水事件是影响西秦岭地区NDVI的主要因素,而极端气温事件是影响秦岭和大巴山地区NDVI的主要因素;极端气候事件对NDVI的影响不是独立的,极端气候指数间的相互作用以双因子或非线性的方式增强单因子对NDVI的影响。[结论]揭示秦巴山地极端气候事件及植被动态的时空变化特征,明确两者间的相互关系,可为应对全球气候变化下秦巴山地植被保护与恢复提供科学依据。

关键词：极端气候事件 NDVI 时空变化地理探测器秦巴山地

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何以秦巴山地成为历史上碘缺乏病最严重的地区

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唐都学刊 2024年第3期40卷 72-77页

作者：何少飞胡秀梅复旦大学历史地理研究中心略阳县人民医院检验科

长期以来，秦巴山地居民饱受缺碘之害，除了传统关注视域下患有地方性甲状腺肿(瘿病)外，地方性克汀病在当地也非常流行；明清以来的山地开发运动更使得碘缺乏病加剧。秦巴山地碘缺乏病加剧的原因，除了自然因素外，更为直接的因素包括... 详细信息

长期以来，秦巴山地居民饱受缺碘之害，除了传统关注视域下患有地方性甲状腺肿(瘿病)外，地方性克汀病在当地也非常流行；明清以来的山地开发运动更使得碘缺乏病加剧。秦巴山地碘缺乏病加剧的原因，除了自然因素外，更为直接的因素包括：不合理的开发模式；选择含碘量较低的河水而非富含碘元素的泉水作为水源；以富集碘元素能力弱的玉米为主食；几乎不含有碘的四川宁盐销售进入秦巴山地，并被作为主要食用盐。碘缺乏病是秦巴山地尖锐人地矛盾的真实写照。

关键词：秦巴山地瘿病碘缺乏病宁盐

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秦巴山地植物南北变化与过渡模式研究

地理学报 2022年第11期77卷 2773-2786页

作者：刘俊杰张百平姚永慧张兴航王晶余付勤李佳宇中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

秦岭—大巴山是中国重要的南北地理分界线和生态过渡带,建立秦巴山地南北方向上植物种类组成及重要值的详细变化序列和过渡模式,对于深入认识中国南北过渡带的过渡性、复杂性及暖温带与亚热带分界线具有十分重要的科学意义。本文通过野... 详细信息

秦岭—大巴山是中国重要的南北地理分界线和生态过渡带,建立秦巴山地南北方向上植物种类组成及重要值的详细变化序列和过渡模式,对于深入认识中国南北过渡带的过渡性、复杂性及暖温带与亚热带分界线具有十分重要的科学意义。本文通过野外实地调查获取秦巴山地东、中、西部3条南北穿越样线163个采样点的植被序列数据,分析了物种丰富度、相对重要值及优势种多度的纬向变化,并将亚热带与温带物种相对重要值的差值(SND-RIV)用于表现南北方物种的优势程度,以分析和归纳植物的空间变化模式。结果表明:①东部(三门峡—宜昌)、中部(西安—达州)、西部(天水—广元)亚热带物种丰富度及相对重要值自北向南递增,温带物种自北向南递减。东部温带物种丰富度及相对重要值在神农架和伏牛山由于海拔高度的影响出现两个峰值,中部亚热带物种在大巴山地区最高,西部亚热带物种在陇南以南超过温带物种;②东部南北方物种的交错过渡带最宽,约180 km;中部大约在秦岭南坡至大巴山北坡之间,约100 km;西部交错过渡带偏南,约50~60 km。③东、中、西部山地植物纬向过渡模式和驱动因子有明显差异。东、西部自南向北亚热带物种的减少主要与年均降水量减少有关,年平均气温影响较小;中部年平均气温的作用比湿润指数稍大。本文揭示了秦巴山地东、中、西部植物的南北变化及过渡模式,提升了对中国南北过渡带复杂性和多样性的科学认识。

关键词：中国南北过渡带秦巴山地气候分界线植物纬向变化过渡模式

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秦巴山地植被绿度特征及其对地表水热的响应

生态学报 2023年第3期43卷 1090-1101页

作者：董庆栋陈超男殷浩然周源珂朱连奇河南大学地理与环境学院开封475004

地表水热通过影响土壤和大气间的水分交换以及植被生长用水对植被格局起关键作用。使用2000—2020年MODIS叶面积指数(Leaf area index,LAI)作为秦巴山地植被绿度的评价指标,基于遥感技术获取同时段地表温度(Land surface temperature,L... 详细信息

地表水热通过影响土壤和大气间的水分交换以及植被生长用水对植被格局起关键作用。使用2000—2020年MODIS叶面积指数(Leaf area index,LAI)作为秦巴山地植被绿度的评价指标,基于遥感技术获取同时段地表温度(Land surface temperature,LST)和温度植被干旱指数(Temperature vegetation drought index,TVDI),用于指示地表水热状况。结合坡向和海拔等地形因素,使用均值和趋势法分析了秦巴山地植被绿度的时空特征;采用时滞相关性分析、主导因素分析探究了植被绿度与地表水热的相关关系,以及影响植被绿度变化的主导因素;借助广义可加模型,结合植被类型探讨了植被绿度与地表水热的非线性关系。结果表明:(1)秦巴山地LAI集中在1—5之间,LAI均值随海拔先增后减,不同坡向LAI差异较大,表现为大巴山北坡>大巴山南坡>秦岭南坡>秦岭北坡>西秦岭。秦巴山地LAI高值区与地表水热较好的地区在空间分布上具有一致性,LAI低值区与LST低值区或TVDI高值区较为一致。(2)秦巴山地LAI以由增变减趋势为主,变化趋势的海拔分异大于坡向分异。在LAI由增变减区,地表水热以由增变减为主,其次是持续增加。(3)秦巴山地LAI与LST主要为显著正相关,与TVDI主要为显著负相关。LAI对地表水热的时滞响应不明显,LAI受TVDI的影响较受LST的影响面积广。(4)除LST增加导致落叶阔叶林和混交林LAI单调递增外,地表水热对各植被类型LAI均为非线性影响,即存在一定阈值,阈值两侧LAI的响应规律不同,不同植被类型对地表水热响应的阈值差异较大。

关键词：植被绿度地表水热时滞效应非线性秦巴山地

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秦巴山地气候变化特征与旱涝区域响应

水土保持研究 2023年第3期30卷 318-326页

作者：李理刘俊杰朱文博王丽园朱连奇 REGMI Balmukunda 北京师范大学政府管理学院北京100875 中国科学院地理资源与科学研究所北京100101 河南大学地理与环境学院河南开封475004 Department of Pharmacy Institute of MedicineTribhuvan UniversityMaharajgunjKathmandu 44606Nepal

[目的]气候变化对自然环境和人类活动产生重要影响,厘清全球变化背景下极端气候灾害发生的频次和强度对于维护人民生命财产安全具有重要意义。[方法]根据1970-2017年秦巴山地内102个气象站点的逐日数据,运用线性回归、Mann-Kendall非参... 详细信息

[目的]气候变化对自然环境和人类活动产生重要影响,厘清全球变化背景下极端气候灾害发生的频次和强度对于维护人民生命财产安全具有重要意义。[方法]根据1970-2017年秦巴山地内102个气象站点的逐日数据,运用线性回归、Mann-Kendall非参数检验、反距离权重法(IDW)、Z指数法和Morlet小波变换等方法,分析近48年秦巴山地气候变化特征及西部大起伏高山区、秦岭大起伏高中山区、大巴山大起伏中山区和豫西汉中中山谷地4个地貌单元上的区域旱涝灾害响应研究。[结果]近48年来秦巴山地气温以0.3℃/10 a增加,降水以0.87 mm/10 a的速率增加,全区气候朝暖湿化趋势发展。研究时段内,不同地形区气温都呈上升趋势,但增加速率不同,大巴山大起伏中山区增速最大(0.7℃/10 a)、豫西汉中中山谷地最低(0.2℃/10 a),从降水量及变化趋势来看,大巴山大起伏中山区降水量明显高于其他地形区,变化倾向率最大(13.45 mm/10 a),西部大起伏高山区变化倾向率最低为0.06 mm/10 a。秦巴山地旱涝灾害发生的程度年际差异明显,且1970-2017年有加剧的趋势,4个区域旱涝灾害对气候变化的响应存在差异:大巴山大起伏中山区旱涝灾害对气候变化的响应表现为总体偏涝,涝灾出现的频率与强度均有加剧态势;豫西汉中中山谷地、秦岭大起伏高中山区及西部大起伏高山区总体表现为偏旱,旱灾频率和强度明显高于涝灾。[结论]1997-2017年秦巴山地呈暖湿化现象,极端气候事件的频率和强度呈增加趋势,研究结论为不同区域分类、分级制定水土保持规划提供依据。

关键词：气候变化旱涝灾害线性回归秦巴山地

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秦巴山地景观生态风险的时空分异

水土保持通报 2022年第3期42卷 239-246页

作者：陈全通殷浩然李艳红董庆栋张平平朱连奇河南大学地理与环境学院河南开封475004

[目的]科学评估秦巴山地景观生态风险,为区域内生态安全建设和可持续发展提供科学依据。[方法]以秦巴山地2000—2020年3期地表覆被数据为基础,应用空间分析法和地形分布指数法,定量地分析秦巴山地景观生态风险的时空特征,以及其在各地... 详细信息

[目的]科学评估秦巴山地景观生态风险,为区域内生态安全建设和可持续发展提供科学依据。[方法]以秦巴山地2000—2020年3期地表覆被数据为基础,应用空间分析法和地形分布指数法,定量地分析秦巴山地景观生态风险的时空特征,以及其在各地形梯度上的动态变化。[结果](1)秦巴山地景观生态风险整体偏低,空间差异特征显著,且存在着明显的空间集聚效应,呈东西两侧跟中间高,南北低的空间分布格局。(2)2000—2020年,秦巴山地景观生态风险呈下降趋势,低生态风险区明显扩张,高生态风险区显著缩小。(3)高生态风险多集中分布于海拔高、地形复杂或海拔低、地形平坦地区,低生态风险在中等地形梯度地区呈优势分布。[结论]秦巴山地景观生态风险整体呈下降趋势,表明区域内生态环境质量有所提升;秦巴山地景观生态风险的空间分布格局受地形影响较大,且相对稳定。

关键词：景观生态风险秦巴山地时空分异地形梯度

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秦巴山地土地利用变化模拟及其生态风险评价研究

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秦巴山地土地利用变化模拟及其生态风险评价研究

作者：陈全通河南大学

学位级别：硕士

在全球变化背景下,人类活动日益频繁,景观格局变化随之加剧,原本脆弱的生态环境面临着更加严峻的生态安全问题,对区域景观格局与生态系统的健康以及人类的可持续发展产生了一定的威胁。基于区域土地利用变化特征,客观地评价其景观生态... 详细信息

在全球变化背景下,人类活动日益频繁,景观格局变化随之加剧,原本脆弱的生态环境面临着更加严峻的生态安全问题,对区域景观格局与生态系统的健康以及人类的可持续发展产生了一定的威胁。基于区域土地利用变化特征,客观地评价其景观生态风险的时空特征,能够为区域土地资源合理配置和景观格局优化提供重要决策支持以及区域内生态安全建设提供科学依据。鉴于此,本文以秦巴山地为研究对象,以2000年、2010年和2020年地表覆被数据为基础,运用Ca-Markov模型,模拟预测2030年两种情景下土地利用空间分布格局,分析了2000～2030年秦巴山地土地利用时空演变规律;又以2000～2030年秦巴山地土地利用数据为基础,通过构建景观生态风险评价模型,探索了2000～2030年秦巴山地景观生态风险的时空分异特性和空间关联性,最后应用地理探测器对其驱动因子进行分析,并结合生态功能区划提出合理建议。主要结论如下:(1)基于制作的土地利用适宜性图集,利用CA-Markov模型模拟2020年秦巴山地土地利用空间分布格局,从数量和空间角度对模拟结果进行检验,发现各土地利用类型数量差异不大,Kappa系数高达0.8973,说明模拟结果较为可靠,可用于秦巴山地2030年土地利用空间分布格局模拟预测。(2)2000～2020年以及2030年两种发展情景下,林地、耕地和草地始终是秦巴山地的主要土地利用类型。2000～2020年间,林地面积显著增长,建设用地、水域面积次之,而草地与耕地面积则呈不同程度的减少趋势。草地、林地和耕地之间相互转化最为活跃,且逐渐频繁,其它土地利用类型之间的转化相对稳定。转化部分在空间上表现为:局部集中,整体分散,且空间范围逐渐扩大、空间分布更为密集。在未来两种发展情景下,秦巴山地土地利用类型变化差异显著,但各土地利用类型之间的转化明显减弱,空间格局变化范围也随之缩小。自然发展情景下,林地面积急剧减少,耕地、草地、建设用地面积呈不同程度的增长趋势。可持续发展情景下,建设用地的扩张仅来源于耕地,草地面积由减变增,其它土地利用类型均按原来变化趋势呈不同程度增长。(3)2000～2020年以及2030年两种发展情景下,秦巴山地景观生态风险整体偏低,空间差异特征显著。景观生态风险等级整体呈东西两侧跟中间高,南北低的空间分布格局,局部表现为以中心高四周低的环形放射状的分布特征,这与区域内地形环境密切相关。景观生态风险值在空间分布上,具有显著的正相关性和空间集聚效应,整体以低-低和高-高聚集为主,呈东西高,南北低的分布特征,与同期的景观生态风险空间分布格局高度一致。(4)2000～2020年,秦巴山地景观生态风险持续下降,低值生态风险区不断扩张,高值生态风险区显著缩小,表明研究区内生态环境质量逐渐提升,生态系统越来越稳定。从其空间分布格局变化上来看,生态风险区多数处于稳定状态,改善区域多连片分布于研究区东南部和西北部,恶化区域零星分散于研究区中东部与西部边缘地区。2030年,景观生态风险多数仍处于稳定状态,局部变化明显。自然发展情景下,受各土地利用类型之间频繁转化影响,低生态风险区面积显著增加,较低、中等生态风险区面积急剧下降,改善区域遍布研究区。可持续发展情景下,受限制条件影响,高生态风险面积显著减少,在研究区西部和丹江口区域表现明显;较低生态风险面积显著减少,中等生态风险区面积增加,集中分布于研究区西北部和东北部。最后,根据景观生态风险评价结果并结合生态功能区的服务功能提出了相应的管理建议,以期为实现秦巴山地土地资源的合理配置、生态环境质量的有效提升以及促进区域可持续发展提供科学参考价值。

关键词： CA-Markov模型土地利用景观生态风险秦巴山地

秦巴山地土地利用及生态环境效应的空间分异与驱动机制

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秦巴山地土地利用及生态环境效应的空间分异与驱动机制

作者：马歆媛河南大学

学位级别：硕士

在全球变化的背景下,大规模的土地利用/覆被变化引发了一系列生态和环境问题,使区域粮食安全、生态安全受到了严重的威胁。秦巴山地作为中国独特的山地系统,具有较高的生态敏感性,在人类活动和气候变化的共同作用下,土地利用结构变化、... 详细信息

在全球变化的背景下,大规模的土地利用/覆被变化引发了一系列生态和环境问题,使区域粮食安全、生态安全受到了严重的威胁。秦巴山地作为中国独特的山地系统,具有较高的生态敏感性,在人类活动和气候变化的共同作用下,土地利用结构变化、景观破坏、流域面源污染等问题致使生态系统功能的破碎。作为中国重要的生态安全屏障,同时又是中国面积最大的连片特困区,秦巴山地当前正处于生态保护和脱贫攻坚矛盾激烈的时期,因此分析秦巴山区土地利用变化及地形梯度依赖性,并对其生态环境质量和驱动机制的尺度效应进行分析,以期为秦巴山地生态保护建设提供科学依据,也为山地生态系统可持续发展提供理论参考。本文以2000年、2010年、2020年三期土地利用数据为基础,从数量、空间格局、转移及地形分异角度,分析秦巴山地土地利用变化及地形梯度差异;后基于遥感生态指数（RSEI）分析2000-2020年生态环境质量时空演变及土地利用的生态效应;以生态区划为视角,借助地理探测器模型,选取海拔、坡度、人口密度、年均温、年均降水、土地利用程度、土壤类型七个因素,分析秦巴山地生态环境质量驱动机制的尺度差异,并识别生态优势区。研究结果表明:（1）秦巴山地以耕地、林地、草地为主要土地利用类型,研究期内,这三种土地利用类型总体面积占全区面积95%以上;从数量变化、转移情况来看存在区域差异。整体表现为耕地减少、林地草地增加、草地有增有减的变化趋势。土地转移在2010-2020年间表现尤为明显,全区发生退耕还林还草30177km,生态退化（林地、草地转为耕地）面积达30080km,其中陕西省、河南省土地转移最为明显;（2）秦巴山地土地利用存在明显的地形梯度差异。低海拔、小坡度地区是建设用地、水体分布的优势区域。林地、草地对地形差异的适应性较强。建设用地、水体转移指数随海拔升高、坡度增加而明显下降。受生态保护建设的影响,耕地在低山丘陵区向林地、草地转移。受生产生活需求的影响,林地、草地倾向于在平原盆地区向耕地转移。（3）秦巴山区土地利用具有明显的生态效应。生态环境质量格局在研究期内整体呈现周高,中、东低的状态,且生态环境不断改善。2000-2010年,秦巴山地生态环境质量改善面积达50%以上,主要集中在四川省、湖北省;2010-2020年全区生态环境质量改善面积达95%以上,只有零星地区发生退化。从土地利用的生态效应来看,林地、草地有助于改善生态环境,耕地面积增加会产生部分消极作用。秦巴山地生态保护工程的实施对生态环境改善起到积极的作用,退耕还林还草区域的生态环境质量明显高于未退耕区域。（4）秦巴山地生态环境质量空间分异成因存在尺度差异。从全区尺度来看,海拔海拔、年均温是生态环境质量的首要影响因素。从生态亚区来看,海东-甘南高寒草甸草原生态亚区生态环境质量主要受人口密度的影响;岷山-邛崃云杉冷杉林-高山草甸-常绿阔叶林生态亚区生态环境质量主要受海拔、年均温、土壤类型的影响;秦岭山地落叶阔叶-针阔混交林生态亚区生态环境质量主要受海拔、年均温、年均降水影响;米仓山-大巴山落叶阔叶-针阔混交林、三峡水库生态亚区生态环境质量主要受海拔、年均温影响;豫西南山地常绿落叶阔叶林生态亚区、汉江上游丘陵盆地农业生态亚区生态环境质量主要受土地利用程度影响;海拔、年均温、土地利用程度与其它因子交互时,其作用显著增强,致使秦巴山地生态环境产生区域差异。（5）秦巴山地生态环境质量与驱动因子之间存在线性和非线性的关系,在海拔3200m,坡度>35°的地区出现下降;人口密度、年均降水、土地利用程度与生态环境质量间存在非线性关系。人为土地区的生态环境质量较低、高山土地区生态环境质量较高。综合来看,中大坡度、中高海拔、低人口密度、低年均温、低土地利用程度、高山土地区构成生态优势区。海东-甘南高寒草甸草原生态亚区、岷山-邛崃云杉冷杉林-高山草甸-常绿落叶阔叶林生态亚区的生态环境质量整体高于秦巴山地平均水平;豫西南山地常绿落叶阔叶林生态亚区、汉江上游丘陵盆地农业生态亚区、三峡水库生态亚区生态环境质量整体低于秦巴山地平均水平。

关键词：土地利用地形梯度遥感生态指数(RSEI) 驱动力秦巴山地

秦巴山地垂直带谱结构的空间分异与暖温带—亚热带界线问题

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地理学报 2019年第5期74卷 889-901页

作者：赵芳张百平朱连奇姚永慧崔耀平刘俊杰河南大学环境与规划学院开封475004 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023

秦巴山地垂直带谱结构的空间分异对于揭示秦巴山地地域结构复杂性和过渡性、探索中国复杂的生态地理格局具有重要的意义。本文从文献中搜集了秦巴山地33个山地垂直带谱,建立了秦巴山地数字垂直带谱体系,从纬向、经向和坡向3个维度分析... 详细信息

秦巴山地垂直带谱结构的空间分异对于揭示秦巴山地地域结构复杂性和过渡性、探索中国复杂的生态地理格局具有重要的意义。本文从文献中搜集了秦巴山地33个山地垂直带谱,建立了秦巴山地数字垂直带谱体系,从纬向、经向和坡向3个维度分析了山地垂直带谱的结构、特征、数量、高度以及分布模式。结果表明:①纬向上从南向北基带由亚热带常绿阔叶林带逐渐转变为暖温带落叶阔叶林带;垂直带结构由复杂逐渐变得简单;优势带由山地针阔混交林和山地常绿落叶阔叶混交林转变为山地落叶阔叶林带;②经向上山地垂直带结构呈现复杂—简单—复杂的特征;常绿落叶阔叶混交林带和山地落叶阔叶林带的海拔呈现了二次曲线分布模式;山地针阔混交林带的海拔则呈现显著的线性降低趋势;③坡向方面,秦岭北坡和南坡基带均为暖温带落叶阔叶林带,但南坡含有常绿成分;大巴山北坡为亚热带常绿落叶阔叶混交林带,大巴山南坡为亚热带常绿阔叶林带;秦岭和大巴山北坡优势带类似,均为山地针阔混交林带或山地落叶阔叶林带,但大巴山南坡具有独特的山地常绿落叶阔叶混交林优势带,这表明了大巴山比秦岭更适合作为暖温带和北亚热带的分界线,但是未来还需使用土壤和气候指标进行系统的分析。

关键词：秦巴山地山地垂直带谱纬度经度二次曲线