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退耕还林还草工程对陕北地区生态系统服务的影响

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环境科学 2024年

作者：安健吉员学锋杨悦安骐岷苏强俊长安大学土地工程学院陕西省土地整治重点实验室

以陕北地区为研究区域，量化评估生态系统固碳、产水、土壤保持和食物供给服务，判断退耕还林还草工程的实施区域和类型，从时空格局、热点分布和权衡与协同关系等方向综合分析退耕还林还草工程对陕北地区生态系统服务的影响。结果表明... 详细信息

以陕北地区为研究区域，量化评估生态系统固碳、产水、土壤保持和食物供给服务，判断退耕还林还草工程的实施区域和类型，从时空格局、热点分布和权衡与协同关系等方向综合分析退耕还林还草工程对陕北地区生态系统服务的影响。结果表明：①2000～2020年陕北地区生态系统碳储量、产水量、土壤保持量和食物产量分别增加0.19亿m3（2.63%）、11.56亿m3（51.35%）、3.44亿m3（26.31%）和509.70万t（60.48%），退耕还林还草工程实施累计实施4538.25km2，退耕还林区、退耕还草区和未利用地造林种草区分别占22.71%、73.46%和3.83%。②工程实施区内固碳和土壤保持服务的增幅较大，产水服务的增幅较小，食物供给服务呈下降趋势，不同类型工程实施区生态系统服务的变化情况存在明显的差异。③陕北地区多数生态系统服务间呈现权衡关系，2000～2020年间权衡关系逐渐减弱，工程实施区内的权衡关系相对更弱。④陕北地区能够同时提供多种生态系统服务的区域明显增加，退耕还林对增加多重热点区的促进效果明显，未利用地造林种草对消除0类热点区具有积极的作用。⑤未来，陕北地区应着力提升食物供给的可持续性并破除水资源短缺的瓶颈，可以结合生态系统服务的实际情况分类施策，通过未利用地造林种草减少生态系统服务匮乏的区域，通过间作套作和立体农业等方式促进多项生态系统服务的协同发展。

关键词：生态系统服务退耕还林还草工程时空格局热点分布权衡与协同陕北地区

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陕甘宁三省区植被NPP时空变化及影响因素

西北林学院学报 2024年

作者：周璐红张康陕西省土地整治重点实验室长安大学土地工程学院

对植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)时空变化及其驱动机制进行分析,可以在一定程度上反映生态恢复与管理工程的水平,具有十分重要的现实意义。基于MOD17A3 NPP数据集以及同期气象、地形等数据,通过趋势分析、偏相关分析... 详细信息

对植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)时空变化及其驱动机制进行分析,可以在一定程度上反映生态恢复与管理工程的水平,具有十分重要的现实意义。基于MOD17A3 NPP数据集以及同期气象、地形等数据,通过趋势分析、偏相关分析以及地理探测器等方法对2001-2020年陕甘宁三省区植被NPP时空变化及其影响因素进行研究。结果表明:1)陕甘宁三省区植被NPP整体呈增长趋势,增速为4.51 g·m-2·a-2(以C计),其中陕西增长最为显著,甘肃和宁夏变化较为相近,植被固碳能力均不断提升。植被NPP在空间上有明显的差异性,总体呈现东南高西北低的分布特点,其中陕西汉中、安康、商洛以及甘肃陇南等地区植被资源丰富,向西北逐渐过渡到草原和荒漠草原,植被NPP开始不断减弱。2)陕甘宁三省区植被NPP受到自然因素和人类活动的综合影响,与降水的相关性强于气温,相对湿度、降水、风速是引起植被NPP变化的主要气候因子,近年来人类活动产生的改善作用也不断增强。地理探测器分析结果显示双因子交互作用的解释力显著大于单因子,表现为非线性增强或双因子增强。本研究揭示了气候变化和人类活动对植被NPP的影响,可为陕甘宁三省区植被恢复和高质量发展提供科学依据,从而因地制宜地制定有效的生态保护和管理策略。

关键词：植被NPP 时空变化影响因素陕甘宁三省区

基于“自然-社会”视角的陕西省土地利用变化碳核算与演变格局分析

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生态环境学报 2024年第8期33卷 1306-1317页

作者：奥勇张龙王晓峰吴彦芸唐冰倩张亦恒长安大学土地工程学院陕西西安710064 自然资源部退化及未利用土地整治重点实验室陕西西安710064 陕西省土地整治重点实验室陕西西安710064

土地利用变化对碳源-汇有着重要的影响,在全球碳循环中扮演着重要的角色。为揭示土地利用变化对碳平衡的影响,以陕西省为研究区,基于资源清查、土壤调查、能源消费等多源数据,利用簿记模型和GIS软件核算了该省2002-2022年社会间接碳排... 详细信息

土地利用变化对碳源-汇有着重要的影响,在全球碳循环中扮演着重要的角色。为揭示土地利用变化对碳平衡的影响,以陕西省为研究区,基于资源清查、土壤调查、能源消费等多源数据,利用簿记模型和GIS软件核算了该省2002-2022年社会间接碳排放和自然直接碳储量,并引入夜间灯光数据反演,揭示了不同地类及地类内部的碳密度差异与时空格局演变。结果表明:1)陕西省土地利用类型空间特征明显,林地和耕地占全省面积71.7%,2022年与2002年相比建设用地、林地、水域面积分别增加2.67×10^(5)、1.05×10^(6)、7.73×10^(3) hm^(2),耕地、草地、未利用地面积分别减少7.76×10^(5)、3.75×10^(5)、1.73×10^(5) hm^(2);2)研究期间陕西省土地利用相关碳吸收与碳排放严重失衡,土地利用相关年均碳汇量为4.98×10^(6) t,与林地面积的扩大及固碳能力的提升有关,年均碳排放量为3.10×10^(7) t,增长了7倍,与高排放能源的消耗有关;3)研究期间陕西省碳汇量在2007年后开始由负增长变为正增长,2017年后增长速度变快,碳排放量则一直处于高速增长,但受生态保护和减排政策等影响2017年后排放趋于稳定;4)研究期间陕西省地均碳密度表现为陕南秦巴山地>关中平原地区>陕北黄土高原,增长较为稳定的碳密度>60 t·hm^(−2)的地块主要集中在安康与商洛、汉中交界一带,碳排放区域主要集中在关中平原一带和陕西西北部,并在栅格单元空间上呈现扩张趋势。研究还发现,固碳主要依靠林地碳汇,当前陕西省碳排放趋于稳定,如何提升林草地的固碳能力将成为“双碳”目标实现的关键问题。

关键词：土地利用变化碳核算地均碳密度时空演变陕西省

石羊河流域生态系统服务时空变化及其多尺度影响因素研究

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地理科学进展 2024年第2期43卷 276-289页

作者：石晶石培基李雪红王梓洋许澳康西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070 甘肃省绿洲资源环境与可持续发展实验室兰州730070 甘肃省土地利用与综合整治工程研究中心兰州730070

对生态系统服务时空变化的影响因素开展多尺度定量分析,是揭示生态系统服务演化机理和推进区域可持续发展的重要突破口。既有研究侧重于从行政或流域的等级确定研究尺度大小,缺乏科学合理的尺度划分方法。论文以石羊河流域为研究区,评... 详细信息

对生态系统服务时空变化的影响因素开展多尺度定量分析,是揭示生态系统服务演化机理和推进区域可持续发展的重要突破口。既有研究侧重于从行政或流域的等级确定研究尺度大小,缺乏科学合理的尺度划分方法。论文以石羊河流域为研究区,评估了食物供给、碳固存、产水量和防风固沙4种生态系统服务的时空变化特征,并应用小波分析和参数最优地理探测器模型确定了生态系统服务时空变化影响因素研究的最佳尺度及不同尺度下的主要影响因子。结果表明:①2000—2020年石羊河流域食物供给、碳固存、产水量和防风固沙4种生态系统服务均呈上升趋势。食物供给服务增幅最大,增幅为138.3%,碳固存、产水量和防风固沙服务增幅分别为0.97%、7.6%和9.5%。②根据4种生态系统服务的小波方差主周期,2000—2020年和2010—2020年分别构建了6个、2000—2010年构建了7个影响因素研究的特征尺度。③随着尺度增大,影响因子对生态系统服务时空变化的作用程度逐渐增强,且不同尺度的主要影响因子存在明显差异。食物供给和碳固存服务在小尺度上主要受人文因子影响,大尺度上受自然因子影响;产水量服务在不同尺度上始终受自然因子影响;防风固沙服务随尺度增大人文因子影响程度显著增强。④尺度增大过程中不同交互因子q值的增加趋势不同,其中碳固存和防风固沙服务中人文因子间的交互作用显著增强。论文通过小波分析改进了传统的多尺度序列构建方法,可为优化区域生态系统结构及制定多级生态系统管理决策提供参考。

关键词：生态系统服务小波分析多尺度参数最优地理探测器石羊河流域

模式化与破碎:兰州河口古镇景观基因变异的诱发机制探索

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自然资源学报 2024年第8期39卷 1780-1796页

作者：金鑫龙张学斌陈贤斐李巍西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070 甘肃省绿洲资源环境与可持续发展重点实验室兰州730070 甘肃省土地利用与综合整治工程研究中心兰州730070

受到建设同质化、旅游投资中断、人口外流等冲击,部分传统村落变成了景观模式化和景观破碎共存的空间。选取甘肃省兰州市河口古镇作为案例地,将DFRI碱基理论与景观基因诱变模型作为研究基础,从景观基因测序入手进行参与式观察和半结构... 详细信息

受到建设同质化、旅游投资中断、人口外流等冲击,部分传统村落变成了景观模式化和景观破碎共存的空间。选取甘肃省兰州市河口古镇作为案例地,将DFRI碱基理论与景观基因诱变模型作为研究基础,从景观基因测序入手进行参与式观察和半结构化访谈,探索自2014年古镇项目建设以来当地景观基因变异的诱发机制。研究显示:(1)资本投入、精英群体行为和观念变化均能激活景观基因中的响应碱基,促使碱基序列发生改变;(2)资本投入是诱发景观基因变异的物理性机制和外在驱动力,投入古镇项目资本的空间异质性、不持续性和目的性会影响景观基因变异的结果;(3)带动村民实践的精英群体是诱发景观基因变异的化学性机制和实践主体,政府、村委会及旅游公司主导的乡村治理、旅游开发和非遗传承能诱导文化景观建设、村民素质提升以及生计模式改变;(4)城市化与社会转型带来的观念变化是诱发景观基因变异的生物性机制和潜在因素,城市文化、产业转型及文化转型会插入隐性景观基因片段中,进而影响景观基因变异的结果。在诱发机制分析的基础之上,提出针对于景观模式化与景观破碎现象的基因优化策略。

关键词：传统村落景观模式化景观破碎景观基因变异诱发机制河口古镇

基于质量和生态互馈的下辽河平原耕地退化的影响机理及治理对策

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农业工程学报 2024年第17期40卷 273-282页

作者：宋戈蔡钊阳隋虹均苏锐清东北大学文法学院土地资源管理系沈阳110169 辽宁省土地利用与保护研究基地沈阳110169 辽宁省自然资源厅土地保护与利用重点实验室沈阳110169

耕地退化主要表现为耕地质量退化和耕地生态退化,二者之间相互反馈对耕地退化影响显著。该研究以下辽河平原典型区域沈阳市为研究区,运用主客观赋权法、多种回归方法和模糊数据集比较法等,从质量和生态互馈视角,构建耕地退化测度体系,... 详细信息

耕地退化主要表现为耕地质量退化和耕地生态退化,二者之间相互反馈对耕地退化影响显著。该研究以下辽河平原典型区域沈阳市为研究区,运用主客观赋权法、多种回归方法和模糊数据集比较法等,从质量和生态互馈视角,构建耕地退化测度体系,探究耕地退化的时空特征及影响机理,提出缓解耕地退化的治理对策。结果表明:1)研究区发生耕地质量退化的比例为35.31%,呈现出“东强西弱”的时空格局。耕地生态退化的比例为79.10%,表现出“北强南弱”的时空格局。基于质量和生态互馈的耕地退化比例为37.80%,显现出“南北强中间弱”的时空格局。2)受自然和社会经济因素影响,耕地退化呈现区域空间的异质性和时间的非平稳性,在组态中生成不同的组成结构且协同作用于耕地退化,进而形成了耕地退化的区域性、阶段性和结构性影响机理。3)实施分级、分区的耕地保护利用与管控体系和综合多要素协同治理保障策略,有利于缓解耕地退化态势。该研究基于质量和生态互馈视角深化了耕地退化的影响机理,为耕地退化的精准、高效、协同治理提供政策参考,在一定程度上能够实现耕地质量、生态环境和抵御外界不利因素能力的同步提升。

关键词：耕地退化生态退化耕地质量影响机理下辽河平原

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黄土高原人类活动强度与植被覆盖的时空关联

生态学报 2024年第15期44卷 6708-6721页

作者：柴文雯贾夏赵永华王欢元李娟康宏亮长安大学土地工程学院西安710054 长安大学水利与环境学院西安710054 自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室西安710054 陕西省土地整治重点实验室西安710054

人类活动强度(Human Activity Intensity,HAI)是表征人类活动对自然环境作用程度的客观指标,植被作为生态环境变化的综合指示器,对人类活动变化十分敏感,深入探究HAI与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)时... 详细信息

人类活动强度(Human Activity Intensity,HAI)是表征人类活动对自然环境作用程度的客观指标,植被作为生态环境变化的综合指示器,对人类活动变化十分敏感,深入探究HAI与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)时空分异及其关联性,对维稳自然环境、合理控制人类活动以及协调人地关系具有重要意义。以黄土高原为研究区域,使用夜间灯光、人口密度及土地利用数据表征人类活动强度,分析2000—2020年HAI与NDVI的时空分及其关联性。结果显示:(1)2000—2020年黄土高原HAI整体变化较缓(年均速为1.39%),空间呈现“七点一圈一带”的分布格局,呼包鄂榆及晋中城市群HAI强度变化较频繁,高强度区向西北方向呈集中分布态势。(2)2000—2013年NDVI增速较快(2.11%/a),2014—2020年增速放缓至0.82%,整体呈现东南高西北低分布,高植被覆盖区域向西北移动且多方向扩张。(3)HAI与NDVI相关性空间分异明显,且在关中、呼包鄂及晋中城市群呈空间聚集分布。人类活动对植被覆盖的作用具有双向性,高强度人类活动致使植被覆盖锐减,退耕还林等工程有效抑制植被退化,生态环境有所改善。研究结果可为精细量化人类活动强度、黄土高原未来国土空间规划及生态环境修复与维稳提供一定理论依据与参考。

关键词：人类活动强度归一化植被指数夜间灯光数据黄土高原时空关联

碳中和视角下甘肃省县域碳收支时空分异与国土空间分区优化

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环境科学 2024年第7期45卷 4101-4111页

作者：王丽蓉石培基尹君锋张韦萍石晶李雪红程番苑西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070 甘肃省绿洲资源环境与可持续发展重点实验室兰州730070 甘肃省土地利用与综合整治工程研究中心兰州730070 北京师范大学地理科学学部北京100875 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

在新时代全面践行“生命共同体”整体系统观背景下,将碳中和发展目标纳入国土空间规划建设中,优化符合甘肃实际省情的国土空间格局及提出相应发展策略,对于推动区域经济社会绿色低碳转型与高质量发展具有重要意义.以甘肃省县域为例,基... 详细信息

在新时代全面践行“生命共同体”整体系统观背景下,将碳中和发展目标纳入国土空间规划建设中,优化符合甘肃实际省情的国土空间格局及提出相应发展策略,对于推动区域经济社会绿色低碳转型与高质量发展具有重要意义.以甘肃省县域为例,基于碳中和研究视角,测算分析2010年、2015年和2021年全省87个县域土地利用碳收支量,运用GIS空间分析法、社会网络分析法等方法进一步探究其时空分异特征及碳排放空间关联网络整体特征.最后结合主体功能区划进行低碳发展导向下的国土空间优化分区,提出差异化的低碳发展策略.结果表明:(1)碳排放量呈上升趋势但增幅相对较小,空间上呈现“中部和东部高,西南低”的分布态势,建设用地是主要的碳源.碳吸收量在空间上呈现“南高北低,西高东低”的分布特征,林地是主要的碳汇.净碳排量呈增加趋势,省内约58.62%的县域处于碳失衡状况.(2)2021年县域碳排放空间网络关系紧密且规模较大,呈现“核心-边缘”形态,城关区和七里河区处于网络核心地位,在网络中接受较多关联关系.陇中地区网络联系频繁,陇东南地区联系次之.(3)以碳排放量、碳吸收量和生态承载系数为依据,以社会网络空间关联性结果为角色定位,将全省划分为4种碳中和分区.同时,叠加分析主体功能区划,将全省县域重构为7个国土空间分区并对各分区提出差别化区域低碳优化发展策略.

关键词：碳中和网络空间关联低碳优化国土空间分区甘肃省

石羊河流域“三生”空间演变对碳固存和碳排放的影响机制

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环境科学 2024年

作者：王梓洋张学斌李雪红西北师范大学地理与环境科学学院甘肃省土地利用与综合整治工程研究中心甘肃省绿洲资源环境与可持续发展实验室

“三生”空间联动减碳是实现“双碳”战略的重要抓手，探讨“三生”空间演变对碳固存和碳排放影响机制是促进区域碳中和与可持续发展的重要基础.以石羊河流域为研究区，在分析土地利用格局演变特征的基础上识别生产、生活和生态空间，... 详细信息

“三生”空间联动减碳是实现“双碳”战略的重要抓手，探讨“三生”空间演变对碳固存和碳排放影响机制是促进区域碳中和与可持续发展的重要基础.以石羊河流域为研究区，在分析土地利用格局演变特征的基础上识别生产、生活和生态空间，并分析“三生”空间演变特征，再利用相关模型方法分析碳固存和碳排放时空演变特征，最后借助地理加权回归模型探讨“三生”空间演变对碳固存和碳排放的影响机制.结果表明，2000～2020年石羊河流域未利用地面积变化最大，减少531.5km2.研究期间建设用地动态度变化最大，这与快速城镇化以及各类开发区和生态移民安置区建设密切相关.2000～2020年石羊河流域生产生活生态结构转换主要表现为生产空间和生态空间相互转化，其次为生产空间和生活空间相互转化.研究期间石羊河流域碳固存处于低水平但呈缓慢增加趋势，呈西南部祁连山区向东北部地区逐步降低的空间分布格局.石羊河流域碳排放呈显著增加的趋势，呈“南北低、中部高”的空间分布格局.2000～2020年石羊河流域生产、生活、生态空间演变与碳固存、碳排放空间演变之间存在显著相关性.研究结果可为优化国土空间结构、制定区域“双碳”发展规划提供科学依据.

关键词： “三生”空间碳固存碳排放影响机制石羊河流域