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东北地区收缩城市房屋空置的时空分异及影响机制——基于实体地域城市尺度

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地理学报 2024年第6期79卷 1412-1432页

作者：孙宏日刘艳军付慧金雨周国磊东北师范大学地理科学学院长春130024 中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130012

城市收缩逐渐成为全球性的经济社会现象,房屋空置是城市收缩的重要伴生效应,收缩城市的房屋空置是亟须重点研究的关键问题。本文以中国收缩城市集中地区——东北地区为研究区域,利用多类遥感影像数据和地理数据,基于实体地域城市视角识... 详细信息

城市收缩逐渐成为全球性的经济社会现象,房屋空置是城市收缩的重要伴生效应,收缩城市的房屋空置是亟须重点研究的关键问题。本文以中国收缩城市集中地区——东北地区为研究区域,利用多类遥感影像数据和地理数据,基于实体地域城市视角识别收缩城市,估算房屋空置率,分析收缩城市房屋空置的时空分异特征,探讨不同类型收缩城市房屋空置的影响要素及作用机制。研究结论为:①2013—2021年东北地区城市收缩现象显著,房屋空置率呈上升趋势,且重度收缩城市空置率普遍较高。②房产设施配置与周边环境特征是房屋空置的重要影响因素。城市经济发展水平、区域交通条件和自然资源条件对房屋空置的影响逐渐增强。③提高经济效益,增加居民收入,有助于缓解轻度收缩城市空置压力,重度收缩城市需调节房产设施水平与优化交通设施布局以降低空置率。

关键词：收缩城市实体地域城市房屋空置影响机制东北地区

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面向目标检测的视觉注意机制波段选择研究

光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 266-274页

作者：杨桄金椿柏任春颖刘文婧陈强空军航空大学吉林长春130022 中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130102

近年来,波段选择在高光谱图像降维处理中得到了广泛地应用,然而常用的数据降维方法并没能将与人类视觉系统相关的信息进行有效利用,如果将人类与生俱来的视觉注意机制能力应用到高光谱图像中目标的视觉显著性特征的增强或识别,对于高光... 详细信息

近年来,波段选择在高光谱图像降维处理中得到了广泛地应用,然而常用的数据降维方法并没能将与人类视觉系统相关的信息进行有效利用,如果将人类与生俱来的视觉注意机制能力应用到高光谱图像中目标的视觉显著性特征的增强或识别,对于高光谱图像的目标检测研究无疑会产生相当的促进作用。研究提出引入视觉注意机制理论应用于波段选择研究,构建面向目标检测应用的视觉注意机制波段选择模型。通过分析计算波段图幅的目标与背景的可识别程度,量化所在波段对地物目标与背景的判别能力,提出了基于目标视觉可识别度的波段选择方法;利用LC显著性算法进行空间域的视觉显著性目标分析,计算背景与目标的显著性差异绝对值,提出基于LC显著目标结构分布的波段选择方法。将这两种方法结合提出的改进子空间划分方法,建立面向目标检测的视觉注意机制波段选择模型,并经高光谱遥感AVIRIS San Diego公开数据集进行目标检测实验验证,结果表明所提出的基于视觉注意机制的波段选择模型对于目标检测应用具有较好的检测效果,实现了数据降维和高效的计算处理。

关键词：波段选择视觉注意机制可识别度显著性算法目标检测

酸碱改性生物炭与膨润土复配提高猪粪堆肥Cu和Zn钝化率

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农业环境科学学报 2024年第9期 2126-2133页

作者：梁梦月袁宁于锐周嘉罗那那哈尔滨师范大学中国科学院东北地理与农业生态研究所

为了钝化畜禽粪便中的重金属，促进农业废弃物资源化、无害化利用，本实验以猪粪和玉米芯为原料，共设置添加酸性生物炭4%(F1)、酸性生物炭4%+钙基膨润土4%(F2)、碱性生物炭4%(F3)、碱性生物炭+钙基膨润土4%(F4)、未改性生物炭4%(F5)、... 详细信息

为了钝化畜禽粪便中的重金属，促进农业废弃物资源化、无害化利用，本实验以猪粪和玉米芯为原料，共设置添加酸性生物炭4%(F1)、酸性生物炭4%+钙基膨润土4%(F2)、碱性生物炭4%(F3)、碱性生物炭+钙基膨润土4%(F4)、未改性生物炭4%(F5)、未改性生物炭+钙基膨润土4%(F6)、钙基膨润土4%(F7)和无添加（CK）8个处理，开展为期40 d的好氧堆肥实验，研究酸碱改性生物炭和钙基膨润土对猪粪堆肥腐熟效果及重金属Cu和Zn形态转化的影响。结果表明：堆肥结束时堆体pH值为7.7～8.1，呈碱性，EC值均小于4 mS·cm-1，所有堆肥处理基础理化性质均达到无害化要求。F2、F4重金属钝化效果较好，F2处理Cu和Zn钝化率分别为57.98%和40.94%,F4处理Cu和Zn钝化率分别为50.43%和47.35%。研究表明，堆肥过程中酸碱改性生物炭和钙基膨润土配施对Cu和Zn有较好的钝化效果，可提升堆肥产品质量。

关键词：猪粪堆肥酸碱改性生物炭钙基膨润土重金属形态钝化

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黑土区保护性耕作土壤有机碳动态的模型模拟研究

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中国农业科学 2024年第10期57卷 1943-1960页

作者：王文俊梁爱珍张延陈学文黄丹丹中国科学院东北地理与农业生态研究所/黑土区农业生态重点实验室中国科学院大学

【目的】保护性耕作是恢复和提高土壤肥力的重要措施，土壤有机碳在保持土壤肥力、维持作物生长与保护土壤环境方面具有非常重要的作用。然而，目前国内仍然缺少研究长期耕作的监测平台，因此采用模型的方法有助于研究长期保护性耕作下... 详细信息

【目的】保护性耕作是恢复和提高土壤肥力的重要措施，土壤有机碳在保持土壤肥力、维持作物生长与保护土壤环境方面具有非常重要的作用。然而，目前国内仍然缺少研究长期耕作的监测平台，因此采用模型的方法有助于研究长期保护性耕作下土壤有机碳的动态。【方法】依托东北黑土地保护性耕作长期定位试验地，选取免耕（NT）、秋翻（MP）、垄作（RT）3种处理下的土壤为研究对象，优化过程模型（RothC、AMG模型）与统计模型（MLPNN模型）的结构与参数，对比模拟长期保护性耕作下土壤有机碳储量的动态变化，评估不同模型对保护性耕作土壤有机碳动态模拟与预测的效果，并揭示东北黑土有机碳对保护性耕作的长期响应及其影响因素。【结果】优化有机碳在模型中各碳库的分配系数后，RothC与AMG模型模拟误差显著降低。保护性耕作实施的前11年（2001—2012）,RothC与AMG过程模型对土壤有机碳的动态变化模拟效果没有显著差异，说明过程模型复杂的结构对持续时间相对较短的试验模拟效果没有显著影响，统计模型MLPNN的模拟结果与过程模型相似，验证了统计模型在田块与样地等小空间尺度内的应用效果。未来100年RothC与AMG模型预测的MP处理土壤有机碳变化趋势相同，但RothC模型预测结果得出，NT与RT处理土壤有机碳表现出先增长后达到平衡的趋势，但AMG模型模拟的结果却是有机碳一直处于增长趋势，这可能与土壤碳饱和效应与耕作处理的影响有关。RothC与AMG模型对碳投入都具有很高的灵敏度，但对气候因素与土壤因素变化的响应却存在差异。【结论】模型模拟长期保护性耕作土壤有机碳动态时需要因地制宜选择合适的预测模型。在预测保护性耕作土壤有机碳的短期变化时可以采用结构较为简单的AMG过程模型；在进行长期预测时，可以采用结构较为复杂的RothC模型。在特定条件下，统计模型MLPNN在田块与样地等小空间尺度上对土壤有机碳的模拟与过程模型具有相近的效果。

关键词：土壤有机碳保护性耕作模型模拟黑土过程模型统计模型东北

少花蒺藜草入侵与干旱对羊草群落生产力的影响机制

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植物生态学报 2024年第5期48卷 577-589页

作者：白皓然侯盟刘艳杰中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102 中国科学院大学北京100049

羊草(Leymuschinensis)草原是中国草地资源中珍贵的自然财富,其生产力受到多种全球变化因素的制约。其中,少花蒺藜草(Cenchrusspinifex)入侵(以下简称为“入侵”)与干旱对东北松嫩草原区羊草群落影响尤为显著,但相关机制仍较少被关注。... 详细信息

羊草(Leymuschinensis)草原是中国草地资源中珍贵的自然财富,其生产力受到多种全球变化因素的制约。其中,少花蒺藜草(Cenchrusspinifex)入侵(以下简称为“入侵”)与干旱对东北松嫩草原区羊草群落影响尤为显著,但相关机制仍较少被关注。该研究通过微宇宙控制实验,采用两因素完全交互设计,探究入侵与干旱对羊草群落生产力影响的作用机制。因素一是入侵处理(入侵vs对照),因素二为水分处理(干旱vs正常水分),每个处理设置10次重复,实验共计40盆。结果表明:入侵与干旱会显著降低羊草群落与优势物种羊草的地上生物量。干旱处理下土壤有效氮含量与土壤节肢动物的丰富度显著下降,而土壤细菌与球囊霉科(Glomeraceae)丛枝菌根真菌(AMF)丰度显著增加。入侵对土壤真菌有效物种数的影响受到干旱的调节,表现为在正常水分条件下入侵不影响土壤真菌的有效物种数,但在干旱条件下入侵显著增加土壤真菌的有效物种数。结构方程模型结果表明,入侵与干旱均直接抑制羊草群落生产力。干旱通过增加土壤真菌优势菌群的丰度进而间接缓解对本地群落生产力的负面影响。此外,两者协同作用通过增加土壤真菌群落多样性抑制群落生产力。该研究为将来更好地维护草地生产力,保护优质牧草提供理论依据。

关键词：少花蒺藜草干旱草地生产力羊草群落植物入侵

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青藏高原草本沼泽植被净初级生产力时空变化及其对气候变化的响应

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生态学报 2024年第5期44卷 2115-2126页

作者：吴丽媛神祥金刘奕雯马蓉张佳琦丁辰吕宪国姜明中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102 中国科学院大学北京100049

青藏高原是我国重要的草本沼泽分布区,该地区草本沼泽对于东亚生态安全及碳循环具有重要的意义。植被净初级生产力(NPP)是反映生态系统固碳能力的重要指标,气候变化能够显著影响植被NPP。在全球气候变化背景下,青藏高原草本沼泽植被NPP... 详细信息

青藏高原是我国重要的草本沼泽分布区,该地区草本沼泽对于东亚生态安全及碳循环具有重要的意义。植被净初级生产力(NPP)是反映生态系统固碳能力的重要指标,气候变化能够显著影响植被NPP。在全球气候变化背景下,青藏高原草本沼泽植被NPP的时空变化及对气候响应机理尚不明确。利用2000―2020年NPP数据和气象数据,对青藏高原草本沼泽植被NPP的时空变化及其对气候变化的响应进行分析。研究表明:青藏高原草本沼泽植被NPP多年平均值为122.80 g C/m^(2),在2000—2020年青藏高原草本沼泽植被年NPP总体呈现显著增加趋势(0.79 g C m^(-2)a^(-1)),其中增加趋势最为显著的地区集中于研究区北部。研究发现青藏高原草本沼泽植被NPP主要受年均气温影响,年均降水对青藏高原草本沼泽植被NPP的影响并不显著。在不同季节,夏季和秋季升温均能够显著增加沼泽植被NPP,其中夏季夜晚最低温升高对青藏高原草本沼泽植被生长的促进作用比白天最高温升高更显著。在全球昼夜不对称增温背景下,未来模拟青藏高原草本沼泽植被NPP时,需重点关注白天和夜晚温度变化对草本沼泽植被生长的不同影响。研究结果有助于评估青藏高原草本沼泽植被固碳潜力,并为青藏高原沼泽生态保护提供科学依据。

关键词：草本沼泽植被净初级生产力气候变化青藏高原

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盐碱土壤植物修复机制研究进展

生态学杂志 2024年第5期43卷 1453-1462页

作者：周杰王志春杨帆中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102 中国科学院大学北京100049

盐碱土在世界范围内广泛分布,却难以开发为农业用地,造成土地资源的浪费。过去几十年以来,人们致力于探索盐碱土的改良方法并初见成效。但在这些改良方法中,存在不同程度的环境、投入和成本等制约因素。随着人们对生态环境问题的深入关... 详细信息

盐碱土在世界范围内广泛分布,却难以开发为农业用地,造成土地资源的浪费。过去几十年以来,人们致力于探索盐碱土的改良方法并初见成效。但在这些改良方法中,存在不同程度的环境、投入和成本等制约因素。随着人们对生态环境问题的深入关注,利用植物修复盐碱土的相关研究日益增多。植物修复是一种兼具生态效益和经济效益的盐碱土改良方法。虽然大多数植物在盐碱胁迫下生长发育受到影响,但一些植物在长期进化过程中形成了对盐碱环境的适应机制,能够通过生理、形态和分子的变化改善土壤的理化性质,进而达到修复盐碱土的效果。本文从植物地上部收获带走盐分、根系生长改善土壤物理性质、植物残体改善土壤理化性质、根系分泌物增加H+、根呼吸以及微生物协同植物修复共六个方面对盐碱土植物修复机制进行了综述。在系统总结现有研究进展的基础上,指出未来研究应对植物修复过程中如何在节省时间成本的基础上发挥其修复功效进行更为深入的研究,旨在最大程度发挥植物的修复作用,为盐碱地治理提供科学支撑。

关键词：盐碱土植物修复根区CO_(2) 根系分泌物根际微生物

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环境中的氟及其环境效应与污染治理

农业资源与环境学报 2024年第1期41卷 164-174页

作者：张宇琦徐惠风文波龙路鑫雨罗那那吉林农业大学农学院长春130102 中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102

氟是自然界中固有元素,广泛用于预防和治疗人类疾病,并且在化工、医疗、农业等领域中用于制成新型材料以改善人类生活。然而大量非自然衍生出的氟化物进入环境中,导致环境及生物体氟过量,引起生态环境的变化,影响环境质量,对人类健康和... 详细信息

氟是自然界中固有元素,广泛用于预防和治疗人类疾病,并且在化工、医疗、农业等领域中用于制成新型材料以改善人类生活。然而大量非自然衍生出的氟化物进入环境中,导致环境及生物体氟过量,引起生态环境的变化,影响环境质量,对人类健康和生态环境构成威胁,因此,氟的生物地球化学研究越来越受到关注。本文整理分析了氟在环境中的分布、来源以及不同环境介质中氟的赋存形态和生物、非生物影响因素,并且对其在土壤-水-植物中迁移转化过程、吸附解吸规律以及污染治理等方面进行了讨论,指出进一步深入开展氟环境行为、环境效应研究的方向,以期为氟污染的治理和环境过程调控提供支持。

关键词：氟分布特征环境效应污染治理

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大气CO浓度和温度升高对黑土禾谷类作物根际土壤有机氮组分的影响

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农业环境科学学报 2024年

作者：毛梦凡高利正龙永徐影李彦生金剑于镇华中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土区农业生态重点实验室中国科学院大学

为阐述大气CO2浓度和温度升高对黑土区主要禾谷类作物土壤有机氮组分含量的变化及其对土壤氮素有效性的潜在影响，本实验通过使用开顶式气候室（OTC）模拟大气CO2浓度升高(550 μmol·mol-1)和温度升高（+2 ℃），以正常大气CO2浓度和... 详细信息

为阐述大气CO2浓度和温度升高对黑土区主要禾谷类作物土壤有机氮组分含量的变化及其对土壤氮素有效性的潜在影响，本实验通过使用开顶式气候室（OTC）模拟大气CO2浓度升高(550 μmol·mol-1)和温度升高（+2 ℃），以正常大气CO2浓度和温度作为对照，对黑土区3种主要禾谷类作物根际土壤的有机氮组分进行了测定，并与土壤理化性质进行了相关性分析。结果显示：小麦根际土壤酸解总氮和各组分受大气CO2浓度和温度升高的影响大于玉米和水稻。具体表现在：小麦根际土壤的酸解总氮和各组分均不同程度地受到大气CO2浓度和温度升高，以及两者交互作用的影响。水稻根际只有酸解总氮以及未知态氮受到两者交互作用显著影响，而玉米根际的酸解总氮和各组分则没有受到CO2浓度和温度单独升高或两者交互作用的影响。同时，与对照处理相比，在CO2浓度和温度升高的交互作用下，不同作物的有机氮各组分占全氮的比例也会发生变化，3种作物土壤中氨基酸态氮和氨态氮仍然为酸解氮组分的主要贡献者，未知态氮次之，氨基糖态氮含量最低。相关分析表明，酸解有机氮组分受全氮和速效磷显著影响。研究结果表明应适度减少小麦氮肥的施加量，增加水稻和玉米氮肥的使用量以及适当调节土壤理化性质从而提高氮素的有效性。

关键词：气候变化酸解有机氮氮矿化禾本科作物