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基于多角度光谱-偏振光谱的叶绿素荧光空间变化分布与模型建立

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光谱学与光谱分析 2020年第12期40卷 3692-3698页

作者：郝天一韩阳刘自平李姿莹赵云升牛浩芳姚海燕东北师范大学地理科学学院长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室吉林长春130024

根据目前的研究现状,叶绿素荧光是植物生理学研究和植物遥感研究的重要手段之一。前人对激光诱导荧光(LIF)光谱研究多采用垂直方向,较少考虑多角度及荧光偏振变化的影响。对此分别以吊兰、绿萝、金边虎皮兰作为研究对象,采用多角度及偏... 详细信息

根据目前的研究现状,叶绿素荧光是植物生理学研究和植物遥感研究的重要手段之一。前人对激光诱导荧光(LIF)光谱研究多采用垂直方向,较少考虑多角度及荧光偏振变化的影响。对此分别以吊兰、绿萝、金边虎皮兰作为研究对象,采用多角度及偏振观测方式对激光诱导叶绿素荧光光谱进行多因素分析并建立模型。同时以极坐标的方式绘制激光诱导叶绿素荧光强度与相应偏振度的2π空间分布。结果表明,三种植物荧光光谱形状各不相同,且观测天顶角与相对方位角的改变影响荧光强度和荧光参数大小。在不同相对方位角上建立观测天顶角与荧光参数F(685)/F(740)的数学回归模型。根据比较R^2与RMSE,相对方位角为225°是同时研究这三种植被F(685)/F(740)值与观测天顶角关系的最佳方位角,其回归系数显著,可以准确反应三种植被F(685)/F(740)与观测天顶角有显著的相关关系。此外,我们还对3种植物的激光诱导叶绿素荧光进行偏振观测,并计算其在2π空间中对应的荧光偏振度。研究表明,激光诱导叶绿素荧光光谱具有显著的偏振性,观测天顶角、相对方位角、波段等信息都对激光诱导叶绿素荧光偏振光谱有着不同程度的影响。针对不同植被,建立不同波段荧光偏振度关系的数学回归模型,其回归系数显著,可以准确反应不同波段荧光偏振度有显著的相关关系。

关键词：激光诱导叶绿素荧光多角度信息荧光参数偏振度

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中国手足口病时空分异特征及影响因素

地理学报 2022年第3期77卷 574-588页

作者：宋飏刘艳晓张瑜王士君东北师范大学地理科学学院长春130024 长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室长春130024

健康中国战略是中国新时期的重大战略之一,手足口病作为全球关注的公共卫生问题,已成为中国影响范围较为广泛和普遍的典型传染性疾病,尤其对婴幼儿健康造成巨大威胁。本文构建健康地理学视角下的传染病研究理论框架,采用集中度和空间分... 详细信息

健康中国战略是中国新时期的重大战略之一,手足口病作为全球关注的公共卫生问题,已成为中国影响范围较为广泛和普遍的典型传染性疾病,尤其对婴幼儿健康造成巨大威胁。本文构建健康地理学视角下的传染病研究理论框架,采用集中度和空间分析方法解析中国2008—2017年手足口病发病时空分异特征和变化规律,对18个影响其发病的风险因子进行空间相关和地理探测,揭示手足口病地理分异的主要影响因素和作用机理。结果表明:(1)健康地理学视角下的传染病研究理论框架由传染病发病的基本环节、影响因素和分布扩散状态3个子系统构成,各子系统之间及子系统内部相互影响相互作用。(2)2008—2017年中国手足口病发病率呈现波动上升、两年为一周期且偶数年份高于奇数年份的发病规律,春末夏初及秋末冬初为发病高峰。(3)2008—2010年手足口病发病率未体现明显的空间集聚特征;2011—2017年发病率存在较强的空间自相关性,热点地区主要集中在广东、广西、海南等地区,且呈现自北向南、自小而分散向大而集中的演变趋势;发病典型地区可以总结为气候湿热区、经济落后且医疗水平低的地区和易集聚感染的人口密集区3种。(4)有12项因素通过了相关分析和地理探测的显著性检验,与手足口病发病率体现正向作用的因素解释力从大到小依次为“气温>年降水量>湿度>气压>人口密度>路网密度>人均GDP”,负向相关关系作用大小依次为“日照时数>风速>AQI指数>海拔>千人床位数”,气温和降水量与其他因子的交互作用最为明显。本文为健康地理学、手足口病病理学、流行病学的相关研究提供实证检验基础,为服务健康中国战略和流行病预防与控制提供重要科学支撑和政策参考。

关键词：手足口病时空分异影响因素 Spearman相关性分析地理探测器中国

东北地区制造业空间格局演化及其空气污染环境效应——基于企业数据的实证

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地理研究 2022年第1期41卷 193-209页

作者：王婷婷宋飏钱思彤张瑜东北师范大学地理科学学院长春130024 长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室长春130024

基于企业数据与空间计量方法,总结2005年、2010年、2015年和2020年东北地区制造业空间格局演化特征,并在分析地区空气污染同期变化的基础上,探讨制造业空间格局演化对空气污染的环境效应。结果表明:(1)东北地区制造业集聚水平逐渐增高,... 详细信息

基于企业数据与空间计量方法,总结2005年、2010年、2015年和2020年东北地区制造业空间格局演化特征,并在分析地区空气污染同期变化的基础上,探讨制造业空间格局演化对空气污染的环境效应。结果表明:(1)东北地区制造业集聚水平逐渐增高,并形成多个新兴"热点区",31个细分行业大类均呈集聚分布,资本规模由高度集中向"T字形"铁路周边沿线城市扩散。(2)东北地区产业结构清洁度与产业技术高级度均呈下降趋势,在县区尺度上体现出空间差异且有不同程度的增幅和降幅。(3)制造业空间格局对空气污染具有显著的集聚效应和技术效应,二者分别表现为拥挤效应和回弹效应,但规模效应和结构效应不明显。

关键词：制造业空间格局演化环境效应 PM 企业数据东北地区

吉林蛟河不同林分腐木甲虫(鞘翅目)多样性分析

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林业科学 2021年第1期57卷 121-130页

作者：刘生冬史佳琦董诗睿吴新毅孟庆繁李燕赵红蕊靳英华北华大学林学院吉林132013 长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室东北师范大学地理科学学院长春130024

【目的】阔叶红松林是我国长白山林区顶级植物群落,林内动物、植物种类丰富,分析阔叶红松林及阔叶混交林中腐木甲虫物种组成、多样性,以及林分因子对腐木甲虫的影响,有助于揭示腐木甲虫与森林生境变化的相互关系作用机制,为评价天然林... 详细信息

【目的】阔叶红松林是我国长白山林区顶级植物群落,林内动物、植物种类丰富,分析阔叶红松林及阔叶混交林中腐木甲虫物种组成、多样性,以及林分因子对腐木甲虫的影响,有助于揭示腐木甲虫与森林生境变化的相互关系作用机制,为评价天然林在保持腐木甲虫多样性的作用,以及不同生境对腐木甲虫多样性的影响提供依据。【方法】2012—2013年,每年5月中旬—8月下旬的腐木甲虫活跃期,在吉林蛟河阔叶红松林、杨桦林、水胡林中利用飞翔拦截诱捕器持续采集林内腐木甲虫,通过甲虫的生物学、相关文献资料和数据库确定腐木甲虫种类。【结果】共采集到甲虫39个科239种,其中,腐木甲虫203种,7465个个体;叩甲科、露尾甲科、隐翅虫科和天牛科的数量和种类较多;四星蜡斑甲和条脊甲在本地首次被采集到。阔叶红松林2个林分中腐木甲虫具有较高的多样性,杨桦林和水胡林中多样性相对较低。不同林分对甲虫的物种数、个体数、丰富度指数和多样性指数均有显著影响。阔叶红松林2个林分中甲虫的物种数、个体数、丰富度指数都显著高于杨桦林和水胡林。郁闭度、平均胸径、每公顷蓄积、每公顷株数、灌木盖度对各类群影响不同,林分的郁闭度、平均胸径、公顷蓄积对大多数腐木甲虫有正向影响。【结论】阔叶红松林内腐木甲虫种类和数量比较丰富,林龄、胸径、蓄积高的阔叶红松林林分腐木甲虫具有较高的多样性,其在维持腐木甲虫多样性方面发挥着重要作用。天牛科的物种数、个体数在阔叶红松林林分中数量都高于杨桦林和水胡林。叩甲科是阔叶红松林中最大的类群,与其他类群不同,其在灌木盖度高和乔木株数多的杨桦林数量较多。

关键词：腐木甲虫多样性阔叶红松林林分因子

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国内外城市舒适性研究综述与展望

地理科学进展 2022年第12期41卷 2396-2409页

作者：浩飞龙张杰王士君东北师范大学地理科学学院长春130024 长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室长春130024

城市舒适性理论作为知识经济时代解释城市可持续发展新动力的理念,西方发达国家已有近70年的研究历史,而中国相关的研究甚少。新时期中国进入经济新常态,以创新驱动城市发展已成为学界、政界关注的重点和热点,而城市舒适性理论为此提供... 详细信息

城市舒适性理论作为知识经济时代解释城市可持续发展新动力的理念,西方发达国家已有近70年的研究历史,而中国相关的研究甚少。新时期中国进入经济新常态,以创新驱动城市发展已成为学界、政界关注的重点和热点,而城市舒适性理论为此提供了较好的视角。论文首先从城市舒适性概念的提出及内涵探讨、理论形成、水平评价以及舒适性影响的实证研究4个方面的梳理入手,对国外城市舒适性的研究框架进行系统分析;其次,从舒适性概念引入与评价、舒适性与人才流动、舒适性与创意产业集聚、城市发展与舒适物配置4个方面系统总结国内的城市舒适性研究的前沿进展;最后,在比较国内外城市舒适性研究差异的基础上进行文献述评,从城市发展的前瞻性视角提出有必要在中国深入开展城市舒适性研究,并对如何在中国城市经济转型、人才迁移及城市规划研究中借鉴国外城市舒适性研究理念和实证经验进行了展望。

关键词：城市舒适性城市发展人才流动创意产业综述

近60年中国持续极端降水时空变化特征及其环流因素分析

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长江流域资源与环境 2020年第9期29卷 2068-2081页

作者：陈星任杨岳何佳男齐熙吴正方杜海波东北师范大学地理科学学院长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室吉林长春130024

极端降水具有较强的持续时间不确定性,持续多天的极端降水事件往往具有较大的致灾性,但目前从极端降水持续性角度进行极端降水变化及其环流因素的研究还非常缺乏。利用1961~2018年中国逐日降水格点数据集以及大气环流指数数据,定义持续... 详细信息

极端降水具有较强的持续时间不确定性,持续多天的极端降水事件往往具有较大的致灾性,但目前从极端降水持续性角度进行极端降水变化及其环流因素的研究还非常缺乏。利用1961~2018年中国逐日降水格点数据集以及大气环流指数数据,定义持续了2天及以上的极端降水为持续极端降水事件,研究其在中国不同区域发生频次、持续日数以及持续极端降水总量、持续极端降水最大降水量的时空变化和影响因素。结果表明:(1)近60年来,中国持续极端降水事件在较为干旱的地区(蒙新地区、青藏地区)高发且持续时间长,但在较湿润的地区(东部地区)持续极端降水事件强度更高。(2)中国持续极端降水事件的频率和强度均呈现出增加的趋势,但在区域尺度上,东部地区没有明显的变化趋势,越干旱的地区增加趋势越大。各个指数变化趋势的空间分布格局相似。(3)持续极端降水事件对总降水的贡献率呈现出缓慢的增长趋势,东部地区增长趋势不明显。(4)西太平洋副高、南海副高、西太平洋暖池、亚洲区极涡、北半球极涡和中国持续极端降水事件有着显著的相关关系。区域尺度上,西太平洋副高对蒙新地区和青藏地区的影响最大,东部地区则受到西太平洋副高和西太平洋暖池的较大影响。总体上西太平洋副高对于中国持续极端降水事件影响最大,西太平洋副高强度的加强往往会引起中国持续极端降水增多。

关键词：持续极端降水时空变化大气环流格点数据中国

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冻融循环期间土壤氧化亚氮排放影响因素

植物生态学报 2021年第9期45卷 1006-1023页

作者：高德才白娥长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室东北师范大学地理科学学院长春130024

全球气候变化可能会提高冻融循环时间、强度以及频率,从而可能显著影响土壤氧化亚氮(N_(2)O)排放。N_(2)O是一种重要的温室气体,但目前对冻融循环期间土壤N_(2)O排放规律以及影响因素的了解还有限。为此,该研究采用整合分析方法,从已发... 详细信息

全球气候变化可能会提高冻融循环时间、强度以及频率,从而可能显著影响土壤氧化亚氮(N_(2)O)排放。N_(2)O是一种重要的温室气体,但目前对冻融循环期间土壤N_(2)O排放规律以及影响因素的了解还有限。为此,该研究采用整合分析方法,从已发表文献中收集了30篇关于冻融循环对土壤N_(2)O通量和累积排放量影响的文献,探究冻融循环在不同生态系统对N_(2)O排放的影响,从试验设置、土壤基本理化性质以及冻融循环格局等角度全面综合地探究其排放影响因素。该研究得出,冻融循环能显著增加N_(2)O通量、N_(2)O累积排放量和硝化作用速率,全球平均增幅分别为72.34%、143.25%和124.63%;冻融循环也可增加反硝化作用速率,全球平均增幅为162.56%;与之相反,冻融循环显著减少微生物生物量氮含量,全球平均减幅为6.39%。不同生态系统土壤水热条件和基本理化性质差异可显著影响冻融循环对N_(2)O排放的影响。当年平均气温超过5℃时,冻融循环作用可显著提高N_(2)O通量104.13%,显著高于年平均气温为0–5℃(25.56%)和小于0℃(55.29%)时;土壤湿度大于70%时,N_(2)O通量增加109.17%,显著高于土壤湿度为50%–70%(65.67%)和小于50%(20.37%)时的通量。土壤黏粒和养分含量越高的土壤区域,冻融循环对N_(2)O排放的提高幅度越大。在有植物存在时,冻融循环可显著提高土壤N_(2)O通量达91.21%,高于无植物存在时的54.43%。土壤过筛和在冻融循环期间采集土壤都会增加冻融循环对N_(2)O排放的影响。另外,融化时间长,冻结强度大和冻融循环频率高均可显著提高土壤N_(2)O累积排放量对冻融循环的响应。当冻结温度低于–10℃时,冻融循环对土壤N_(2)O排放通量的增幅可达100.73%,显著高于在冻结温度为–10––5℃(47.74%)和高于–5℃(70.25%)时。主要原因是冻结强度高可促进土壤微生物和土壤结构释放更多的养分,从而提高N_(2)O的产生和排放。该研究结果有助于更好地理解土壤N_(2)O对冻融循环的响应及其影响因素,为更准确地预测未来全球气候变化对N_(2)O排放影响提供科学数据支撑。

关键词：冻融氧化亚氮(N_(2)O) 微生物生物量全球气候变化反硝化作用

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增温对长白山苔原三种植物群落组成的影响

生态学杂志 2024年第10期43卷 2953-2959页

作者：古永凤韩莹莹靳英华许嘉巍张慧慧长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室东北师范大学地理科学学院长春130024

苔原是全球气候变化的敏感和脆弱区。在长白山苔原采用开顶式增温箱模拟增温,研究小叶章不同入侵程度植物群落对增温的响应差异,探究在全球增温背景下苔原植物群落组成的变化。研究表明:(1)增温箱内生长季气温平均增高2.1℃,可模拟未来... 详细信息

苔原是全球气候变化的敏感和脆弱区。在长白山苔原采用开顶式增温箱模拟增温,研究小叶章不同入侵程度植物群落对增温的响应差异,探究在全球增温背景下苔原植物群落组成的变化。研究表明:(1)增温箱内生长季气温平均增高2.1℃,可模拟未来百年的增温幅度;不同植物群落土壤增温不同,在生长季,牛皮杜鹃-笃斯越橘群落、牛皮杜鹃-小叶章群落和小叶章-牛皮杜鹃群落土壤表层温度分别增高了2.13、1.00和1.06℃,原生植物群落土壤增温显著,群落组成变化能有效抑制土壤增温、降低增温的生态作用。(2)经过3年增温实验,植物群落组成发生变化,在3种群落中小叶章的重要值均增加,其中牛皮杜鹃-小叶章群落和小叶章-牛皮杜鹃群落显著增加;牛皮杜鹃的重要值均降低,其中牛皮杜鹃-小叶章群落和牛皮杜鹃-笃斯越橘群落中显著降低;增温抑制了原生植物,有利于且强化小叶章的入侵。增温对小叶章入侵定植作用小,对小叶章的生长和扩张促进作用大。在发生生物入侵的条件下,增温对植被变化作用更为显著。(3)3种植物群落的Simpson指数、Shannon指数、Pielou指数均降低,物种多样性下降,其中小叶章-牛皮杜鹃群落降低幅度最大,增温将导致高山苔原群落生物多样性下降。

关键词：模拟增温长白山苔原植物群落组成生物多样性

长白山苔原带凋落物生态化学计量特征及其对模拟氮沉降的响应

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生态学报 2022年第21期42卷 8795-8808页

作者：张慧慧白云玉张英洁靳英华许嘉巍陶岩水新利赵琛刘丽杰东北师范大学地理科学学院长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室长白山科学研究院

长白山苔原是我国乃至欧亚大陆东部独有的高山苔原，根据前人调查植被以灌木苔原为主要类型。在全球变暖背景下，近30年来，长白山岳桦林下的草本植物侵入苔原带，原生灌木苔原分化为灌木苔原、灌草苔原和草本苔原，形成了灌木、灌草混... 详细信息

长白山苔原是我国乃至欧亚大陆东部独有的高山苔原，根据前人调查植被以灌木苔原为主要类型。在全球变暖背景下，近30年来，长白山岳桦林下的草本植物侵入苔原带，原生灌木苔原分化为灌木苔原、灌草苔原和草本苔原，形成了灌木、灌草混合和草本3种不同类型的凋落物，凋落物数量和质量发生显著改变。与此同时长白山苔原氮沉降量也在逐年增加，导致了土壤中氮的累积，势必影响凋落物的分解。凋落物作为连接植物和土壤的纽带，其分解过程中碳(C)、氮(N)、磷(P)等化学组分和化学计量比的变化直接和间接影响着土壤养分有效性和植物养分利用策略。为揭示氮沉降增加对长白山苔原带不同类型凋落物化学组分及生态化学计量特征早期变化的影响，开展了为期8个月的模拟氮沉降室内凋落物分解实验。在苔原带采集灌木优势种牛皮杜鹃和草本优势种小叶章的凋落物带回实验室，模拟灌木牛皮杜鹃群落、灌草混合的牛皮杜鹃-小叶章群落和草本小叶章群落的3种不同类型凋落物，设置三个施氮处理：对照(CK,0 g N m-2a-1)、低氮(LN,10 g N m-2a-1)、高氮(HN,20 g N m-2a-1)。研究表明：(1)不施氮处理时，3种凋落物的C、P均呈释放状态，木质素(Li)呈先累积再略有降解趋势；牛皮杜鹃凋落物的N元素富集而其余两种凋落物N元素呈释放状态；灌草混合和草本凋落物比原生的灌木凋落物C和N元素释放快、Li累积少；而灌木凋落物的P释放略快于灌草和草本凋落物。3种植被类型凋落物的C/N、C/P、Li/N大小表现为：牛皮杜鹃凋落物>牛皮杜鹃-小叶章混生群落凋落物>小叶章凋落物；N/P表现为：小叶章凋落物>牛皮杜鹃凋落物>牛皮杜鹃-小叶章混生群落凋落物。(2)氮沉降促进3种类型凋落物分解过程中C、N和P化学组分的释放，且氮浓度越高促进作用越显著。在牛皮杜鹃凋落物分解过程中，氮素添加到达某一阈值后，其C/N、C/P、N/P、Li/N的降幅最大，后续若再增加氮素，其对化学计量比的影响均会减弱；本实验中的氮素添加量增加促进了小叶章凋落物的C/N、Li/N下降。(3)草本植物入侵引起凋落物类型的变化带来凋落物分解加快，将导致长白山苔原带养分循环的变化；氮沉降增加对小叶章凋落物化学组分的释放及C/N、Li/N的下降更为促进，小叶章凋落物内难分解化合物减少，分解受到促进。高氮沉降加快了小叶章凋落物与土壤、草本植物之间的养分循环。因此，随着未来苔原带氮沉降量的增加，将更有利于小叶章在与牛皮杜鹃的竞争中获胜，使苔原带呈现草甸化趋势。

关键词：氮沉降凋落物生态化学计量特征长白山苔原带