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基于土地利用变化的青海省生态系统健康时空演变及情景模拟
1
作者 马泽钰 邢延军 +3 位作者 王勇为 翟军华 李鹏 王博 《水土保持通报》 北大核心 2025年第3期165-178,共14页
[目的]分析青海省不同土地利用情景下生态系统健康的时空变化规律,并定量评估在不同自然和人为干扰条件下土地利用变化对青海省生态系统健康的具体影响,为该省生态保护和高质量发展提供理论支撑。[方法]基于VORS和GMMOP-PLUS模型研究青... [目的]分析青海省不同土地利用情景下生态系统健康的时空变化规律,并定量评估在不同自然和人为干扰条件下土地利用变化对青海省生态系统健康的具体影响,为该省生态保护和高质量发展提供理论支撑。[方法]基于VORS和GMMOP-PLUS模型研究青海省2005—2020年生态系统健康演变格局,并模拟4种发展情景下土地利用变化对生态系统健康的影响程度。[结果]①青海省生态系统健康空间上呈现出西北低、西南次之,东部高的分布格局,2005—2020年生态系统健康指数从0.292下降至0.252,尤其在东南部和柴达木盆地等区域,生态健康显著下降。耕地和建设用地的快速扩张破坏了生态系统结构,进而导致生态健康水平下降。②基于GMMOP-PLUS模型设定不同自然和社会政策条件,模拟了2030年4种发展情景下〔自然发展(ND)、生态保护(EP)、城镇发展(UD)和综合发展(CD)〕的土地利用变化特征,建设用地均有不同程度增加,其中UD和CD情景中建设用地增幅为3.72×10^(4)hm^(2),空间上集中在以西宁市城区为中心向四周扩张,且共和县、德令哈市和格尔木市均有不同程度增加。EP情景下生态用地得到有效保护,林地和湿地面积比例最大达7.54%。③4种情景模拟中EP情景下的生态系统健康指数最高(0.256),表明生态保护措施的有效实施,保障林地、湿地等生态用地能显著提升斑块及景观连通性,从而改善生态系统健康,提升生态系统服务功能。[结论]空间集约化利用是提升生态健康的关键策略,尤其是在城镇化较快的地区。具体措施包括合理规划建设用地,限制土地扩张,提升生态用地的连通性,同时加强生态保护和修复,以促进生态系统的健康恢复和长期稳定。 展开更多
关键词 生态系统健康 土地利用模拟 VORS模型 InVEST模型 青海省
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气候变化及生态建设措施对宁夏典型入黄流域径流变化影响
2
作者 于坤霞 李雪 +6 位作者 徐丙翔 李占斌 李鹏 张国军 张晓明 赵阳 马文涛 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期42-49,共8页
为分析气候变化及植被和淤地坝等生态建设措施对径流变化的影响,选取宁夏典型入黄流域清水河和苦水河为研究对象,采用Pettitt突变方法分析研究流域气象水文和生态建设措施等要素的变异点,基于Budyko理论,通过建立水热耦合控制参数与生... 为分析气候变化及植被和淤地坝等生态建设措施对径流变化的影响,选取宁夏典型入黄流域清水河和苦水河为研究对象,采用Pettitt突变方法分析研究流域气象水文和生态建设措施等要素的变异点,基于Budyko理论,通过建立水热耦合控制参数与生态建设措施的多元线性回归方程,构建耦合生态建设措施下的降水—径流模型,并对模型进行适用性评估,采用弹性系数法,量化不同生态建设措施对径流变化的贡献率。结果表明:研究流域径流均呈减小趋势,且年径流突变均发生在2000年;水热耦合控制参数与NDVI和淤地坝指数呈显著的正相关关系,引入NDVI和淤地坝指数构建的降水—径流模型模拟值接近实测值;清水河流域生态建设措施实施对径流减少的贡献率高达78.25%,其中,植被和淤地坝对径流减少贡献率分别为23.11%,46.50%,生态建设措施对径流的影响远大于气候变化对径流产生的影响。苦水河流域降水对径流减少贡献率可达47.30%,生态建设措施对苦水河径流减少贡献率为59.57%,植被和淤地坝贡献率分别为18.57%,13.96%,其他生态建设措施对径流减少贡献率为27.04%。生态建设是引起宁夏入黄流域径流变化的主要驱动因素。研究结果可为宁夏生态建设优化布局提供理论支撑。 展开更多
关键词 径流变化 生态建设措施 Budyko理论 水热耦合控制参数 贡献率
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流域尺度全球景观生态风险时空演变及其对NPP变化的影响 被引量：5
3
作者 贾路 于坤霞 +4 位作者 李占斌 李鹏 徐国策 丛佩娟 李斌斌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第22期53-62,共10页
人类活动强度的迅速增加,不断改变全球下垫面,造成区域景观生态风险持续变化。该研究以全球主要流域和亚流域为研究对象,使用1982—2015年连续34 a的土地利用栅格数据,构建了景观生态风险指数,分析了流域尺度全球景观生态风险时空演变特... 人类活动强度的迅速增加,不断改变全球下垫面,造成区域景观生态风险持续变化。该研究以全球主要流域和亚流域为研究对象,使用1982—2015年连续34 a的土地利用栅格数据,构建了景观生态风险指数,分析了流域尺度全球景观生态风险时空演变特征,并进一步量化了不同驱动因素对景观生态风险的影响,同时分析了流域尺度全球植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空变化特征,揭示了流域尺度全球景观生态风险对NPP的影响。结果表明:1)温带和寒温带、干旱气候带以及北极附近的极地带区域的流域多年平均景观生态风险较高。在1982—2015年间,17.44%和23.45%的流域景观生态风险分别呈现显著增加和显著减少趋势(P<0.05)。2)干旱气候带、亚热带和热带地区的景观生态风险变异系数的空间变化幅度较大,36.82%的流域景观生态风险存在显著突变点,这些突变点主要发生在1988—2006年(P<0.05)。3)在多年尺度,各种因素对流域景观生态风险的影响从大到小依次为降水量、气温、NDVI、人口密度、海拔、坡度和GDP。此外,各种因素对景观生态风险的变化存在增强的交互作用。4)超过50%的流域年NPP变化具有显著增加趋势,而仅有12.60%的流域年NPP呈显著减少趋势(P<0.05),超过20%的流域年景观生态风险与年NPP间存在显著相关关系(P<0.05)。研究成果可为气候变化背景下,实现全球碳中和,增加陆地生态系统碳汇,适应气候变化提供坚实的科学依据。 展开更多
关键词 景观生态风险 NPP 时空演变 全球 流域
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2000—2019年我国农业气象灾害灾情特征分析 被引量：3
4
作者 韩勇 武欣怡 杨倩楠 《现代农业科技》 2022年第12期133-137,共5页
气象灾害是制约农业生产的重要因素之一,对气象灾害的灾情特征进行分析可以为我国农业技术发展和防灾减灾决策部署提供依据。基于2000—2019年农业气象灾害数据,本文对我国主要农业气象灾害的受灾特点和变化规律进行分析,结果表明:近20... 气象灾害是制约农业生产的重要因素之一,对气象灾害的灾情特征进行分析可以为我国农业技术发展和防灾减灾决策部署提供依据。基于2000—2019年农业气象灾害数据,本文对我国主要农业气象灾害的受灾特点和变化规律进行分析,结果表明:近20年间,我国主要农业气象灾害引起的农业受灾面积均有不同程度下降;虽然干旱引起的农业受灾面积下降趋势最为明显,但其目前仍然是我国最主要的农业气象灾害;洪涝灾害次之,其农业受灾面积整体呈下降趋势但存在起伏波动变化。风雹和冷冻引起的受灾面积仅占农业受灾总面积的10%左右,且均呈不显著的下降趋势。未来农业发展和防灾减灾工作中,应加强政策导向,不断提升农业技术创新推广、完善气象灾害预测预警系统、制定全面有效的灾害应对措施。 展开更多
关键词 农业气象灾害 受灾面积 受灾率 2000—2019年
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基于径流侵蚀功率的长江典型流域能沙关系模型及改进 被引量：4
5
作者 贾路 李占斌 +4 位作者 于坤霞 李鹏 徐国策 丛佩娟 李斌斌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期128-140,共13页
基于径流侵蚀功率概念建立流域能沙关系模型,可为长江流域泥沙变化精准模拟与水土保持规划提供技术支撑。该研究以长江典型流域及其典型小流域为研究对象,通过收集1965—2018年金沙江流域、嘉陵江流域和湘江流域3个典型流域逐日水沙数... 基于径流侵蚀功率概念建立流域能沙关系模型,可为长江流域泥沙变化精准模拟与水土保持规划提供技术支撑。该研究以长江典型流域及其典型小流域为研究对象,通过收集1965—2018年金沙江流域、嘉陵江流域和湘江流域3个典型流域逐日水沙数据以及万安和李子口2个典型小流域2014—2020年场次降水径流泥沙数据,采用径流侵蚀功率、径流量和降雨侵蚀力对比分析不同时空尺度水沙(径流量和输沙量)、雨沙(降雨侵蚀力和输沙量)和能沙(径流侵蚀功率和输沙量)关系的优劣性,解析能沙关系优越性,并识别能沙关系非一致性变化,从而改进能沙关系模型提高流域输沙量模拟精度。结果表明:1)长江流域3个典型流域及2个典型小流域,在绝大部分情况下能沙关系的表现总是优于水沙关系和雨沙关系,在场次、月和年尺度修正的决定系数最大值分别可达到0.94、0.87和0.54。2)对于不同时间尺度,其流量序列中任意2个流量乘积与输沙量的相关性较高时,第一个流量Q_(1)分位点总是接近1且第二个流量Q_(2)分位点在0.5附近或者高于0.5。基于径流侵蚀功率可以较为准确地计算不同时空尺度流域输沙量,具有明显适用性。3)随着时间升尺度,水沙、雨沙和能沙关系逐渐变差,3个典型流域径流侵蚀功率和输沙量在一些月份上均存在显著变化趋势和显著突变点(P<0.05)。特别是在年尺度上,输沙量均为显著减少趋势(P<0.05),其能沙关系均表现出非一致性变化。4)水库建设和植被增加是导致流域能沙关系变差的重要原因,其均与输沙量呈现极显著负相关(P<0.001)。通过考虑水库指数和NDVI改进能沙关系模型的年决定系数(R^(2))可提高27.28%~97.62%。研究成果可支撑开发新的流域泥沙预报模型,服务长江流域生态保护与高质量发展。 展开更多
关键词 土壤 侵蚀 降雨 径流侵蚀功率 能沙关系 长江流域 非一致性 水库指数
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秦岭山区潜在蒸散发时空变化及典型流域径流归因分析 被引量：1
6
作者 贾路 于坤霞 +5 位作者 李占斌 李鹏 徐国策 赵宾华 高蓓 杨志 《农业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第24期59-71,共13页
山区流域作为水源涵养地,由于地形、植被和气候因子间的复杂相互作用,与平原流域相比,其对气候变化更为敏感,在水资源稳定性和生态环境保护等方面面临着更严峻的挑战。为掌握山区流域水文变化规律,该研究以秦岭山区及其内部6个典型流域... 山区流域作为水源涵养地,由于地形、植被和气候因子间的复杂相互作用,与平原流域相比,其对气候变化更为敏感,在水资源稳定性和生态环境保护等方面面临着更严峻的挑战。为掌握山区流域水文变化规律,该研究以秦岭山区及其内部6个典型流域为研究对象,基于1965—2019年79个气象站日气象数据和6个典型流域控制水文站逐年径流数据以及年太阳黑子数、大气环流指数、Nino3.4指数,采用Penman-Monteith公式、改进的Mann-Kendall趋势检验法、微分法、交叉小波变换和时变Budyko框架分析了秦岭山区年潜在蒸散发(potential evapotranspiration,PET)的时空变化特征,计算了年PET对不同气候因子的敏感性,探讨了年PET变化的可能原因,最后量化了PET等不同因素对径流在不同时期变化的贡献率。结果表明:1)在1965—2019年间,秦岭山区的多年平均PET和气候因子表现出明显的空间分布差异和变化趋势。多年平均PET和日照时数呈现东北高、西南低的空间分布格局,最大和最小相对湿度则在空间上表现出相反的趋势变化特征。此外,在年尺度上,气温普遍上升,而日照时数和风速在大面积范围内有所下降。2)年PET在草原植被区对多个气候因子的敏感性最高。地形因子、太阳黑子活动、大气环流和海温变化等因素对年PET的影响时段和范围存在差异。98.73%气象站点的年PET与北极涛动指数呈现负相关,呈现显著负相关的比例高达20.25%(P<0.05)。这证明了北极涛动通过影响区域性的气候模式,间接影响了该地区的蒸散发过程。特别是在北极涛动的负位相时,常常伴随冷空气南下,导致该区域温度下降,蒸散发减少。随着海拔和坡度的增加,PET表现出极显著的减少趋势(P<0.001)。3)在6个典型流域中,流域径流变化主要受降水和下垫面条件的驱动,尤其是植被变化对径流的影响逐渐增强。研究成果将支撑山区流域水资源可持续利用,服务黄河与长江流域的生态保护与高质量发展。 展开更多
关键词 蒸散发 时空变化 径流 Budyko 秦岭山区
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宁夏不同植被类型NDVI变化特征及其对气候的响应 被引量：9
7
作者 潘金金 任宗萍 +4 位作者 胥世斌 李鹏 张晓明 许垚涛 任正龑 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2023年第4期819-832,共14页
定量分析植被覆盖变化的驱动机制,探索植被与气候因子之间的关系,对区域生态环境评价和水土保持具有重要意义。基于1998~2019年宁夏归一化植被指数(NDVI),采用趋势分析、偏相关分析和冗余分析方差分解等方法,研究不同植被类型NDVI时空... 定量分析植被覆盖变化的驱动机制,探索植被与气候因子之间的关系,对区域生态环境评价和水土保持具有重要意义。基于1998~2019年宁夏归一化植被指数(NDVI),采用趋势分析、偏相关分析和冗余分析方差分解等方法,研究不同植被类型NDVI时空变化特征及其驱动因子。结果表明:①宁夏NDVI整体呈波动上升趋势,NDVI年增长速率为0.0071年^(-1),春季增长速率最低(0.0023年^(-1)),秋季增长速率最高(0.0075年^(-1));针叶林、灌丛和荒漠NDVI在夏季增长速率最大,阔叶林、农田、草原和草甸NDVI在秋季增长速率最大。②在年际尺度上,93.4%的区域NDVI呈现改善趋势;不同季节内,春季植被退化严重,16.6%的植被面积呈现减少趋势,主要发生在北部引黄灌区,其他季节植被退化的区域集中在银川市周边;③气候是影响植被变化的主要因素,全年和春季NDVI与温度成正相关关系,夏季NDVI与温度成负相关关系,不同季节内NDVI与降水量均成正相关关系。 展开更多
关键词 归一化植被指数 植被类型 时空变化 温度 降雨 方差分解 相关性 宁夏
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基于植被恢复的黄土高原典型流域次洪水沙特征分析 被引量：2
8
作者 韩勇 杨倩楠 +1 位作者 高海东 许浩 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期278-283,293,共7页
研究大规模植被恢复条件下岔巴沟流域次洪水沙变化,对揭示黄土高原土壤侵蚀演变规律和黄河水沙调控具有重要作用。基于101场洪水事件,结合NDVI和降雨数据,通过分析不同生态建设时期岔巴沟流域次洪水沙变化特征,选取2场典型洪水事件进行... 研究大规模植被恢复条件下岔巴沟流域次洪水沙变化,对揭示黄土高原土壤侵蚀演变规律和黄河水沙调控具有重要作用。基于101场洪水事件,结合NDVI和降雨数据,通过分析不同生态建设时期岔巴沟流域次洪水沙变化特征,选取2场典型洪水事件进行对比,揭示次洪输沙与径流侵蚀能量的关系。结果表明:时期Ⅱ的次洪平均径流量是时期I的1.86倍,但平均输沙量仅为0.52倍。在4个洪峰流量分级中,时期I的次洪平均输沙模数明显高于时期Ⅱ。与NO.2洪水事件相比,NO.100洪水事件的径流过程和输沙过程具有良好的同步性,洪水历时更长,洪峰流量、输沙峰值明显较低。时期I和Ⅱ的次洪输沙模数均随径流侵蚀功率的增加而增加,但时期Ⅱ的输沙模数整体低于时期I。研究结果表明大规模植被恢复对黄土高原典型流域次洪输沙的调控作用较径流更为显著。 展开更多
关键词 次洪水 水沙变化 NDVI 径流侵蚀功率 岔巴沟流域
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基于熵权TOPSIS模型的宁夏土地利用绩效评价及障碍因子诊断 被引量：19
9
作者 杨志 李才文 +4 位作者 任正龑 李鹏 许垚涛 韩建纯 裴磊 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2023年第4期796-805,F0002,共11页
区域土地利用绩效评价是提高其可持续发展能力的有效手段。采用熵权TOPSIS模型、耦合协调度模型和障碍度模型,从经济、社会、生态、安全4个方面选取17个指标评价了宁夏近14年(2006~2019年)土地利用绩效动态变化、协调发展水平和障碍因... 区域土地利用绩效评价是提高其可持续发展能力的有效手段。采用熵权TOPSIS模型、耦合协调度模型和障碍度模型,从经济、社会、生态、安全4个方面选取17个指标评价了宁夏近14年(2006~2019年)土地利用绩效动态变化、协调发展水平和障碍因子。结果表明:2006~2011年,宁夏土地利用绩效处于较差水平;2012~2017年,工业化、城镇化进程加快,宁夏土地利用绩效水平快速上升,处于优质水平;2018~2019年,随着生态和土地安全问题的出现,宁夏土地利用绩效下降为中级水平。其中,经济绩效年均增长6.16%;社会绩效14年间总体上稳步提升,呈现出明显的阶段性特征;生态绩效在2019年回落至中级水平;安全绩效在2015~2019年一直处于中级水平。土地利用经济-社会-生态-安全绩效耦合协调度由2006年的中度失调上升至2019年的中级协调。2016~2019年,影响宁夏土地利用绩效的主要障碍因子分别为水利、环境和公共设施投资占比,生态用地面积占比,工业固废物综合利用率,土地协调度和农用地面积/建设用地面积比例。 展开更多
关键词 土地利用绩效 熵权TOPSIS模型 耦合协调度 障碍度 生态绩效 安全绩效 宁夏
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