基于土地“三生”功能视角,采用生态环境质量指数测度2000—2020年西北地区土地利用转型的生态环境效应,并且综合运用热点分析工具、地理探测器等方法探讨生态环境质量的演变特征与分异机制。结果表明:(1)西北地区“三生”空间地域分异显著;“三生”空间结构演化呈生产、生活空间增加,生态空间缩减的变化趋势。(2)生态环境质量指数从2000年的0.22720升至2010年的0.22724后降至2020年的0.22699,生态环境质量整体保持相对稳定。(3)生态环境质量空间上呈“东南较高、西北次之,中部较低”的格局特征,生态环境质量格局演化的冷、热点区主要聚集于东南和西北部,与区域内人口、产业的空间分布具有趋同性。(4)生态用地结构、归一化植被指数和人类活动是生态环境质量空间分异的主导因素,自然因子内部以及自然因子与社会经济因子的交互协同作用共同影响了区域生态环境质量的空间分异效果。
陕西省共有丹霞地貌54处,分布在鄂尔多斯盆地渭北隆起和伊陕斜坡。正、负丹霞地貌兼具,沿西南—东北方向呈现明显的区域分异规律;风成沙漠相砂岩丹霞分布面积最广,以狭缝型沟谷丹霞、波浪型丹霞、彩色丘陵为特色,多数处于发育青年期。运用最邻近点指数法、核密度分析法研究得出,陕西省丹霞地貌分布的空间结构类型为凝聚型,出现2个高密度区(延安甘泉—志丹—安塞—富县丹霞片区和榆林靖边丹霞片区)、1个中密度区(照金—旬邑—彬县丹霞片区)和2个低密度区(宝鸡九龙山片区、神木公格沟—府谷莲花辿片区)。从形成机理看,鄂尔多斯盆地中生代沉积奠定了丹霞地貌的物质基础,燕山晚期以来的地势格局控制着正、负地貌的分布,节理和裂隙特征对丹霞地貌景观格局起关键性作用,水蚀、风蚀等为主导营力塑造出丹霞地貌景观形态。
干旱、半干旱地区约占中国陆地总面积的47%,该地区多以荒漠为背景,其生态结构简单,生态系统脆弱。为了更加客观准确的评价干旱、半干旱地区生态质量,对遥感生态指数(Remote sensing ecological index,RSEI)进行改进,提出一种适用于干旱地区的干旱遥感生态指数(Drought remote sensing ecological index,DRSEI),该指数由绿度、湿度、干度、荒漠化指数和热度5个生态因子耦合而成。相较于RSEI,DRSEI对植被更加敏感,对不透水面、土地以及沙地的分辨能力更强,适合干旱半干旱地区的生态质量评价。利用DRSEI对古浪县1994—2020年生态质量进行长时序的动态监测与评价。结果表明:古浪县1994—2020年生态质量整体变好,中西部和东南部植被覆盖度明显增加,对生态环境有很强的改善作用;生态质量较差的区域主要集中在北部腾格里沙漠,生态质量为优、良、中的地区主要分布在南部祁连山东端支脉。基于DRSEI定量化评价干旱半干旱区域生态质量,对指导我国干旱半干旱区域的生态环境整治以及可持续发展具有重要的现实意义。
古尔班通古特沙漠作为中国最大的固定、半固定沙漠,是中国境内受西风环流影响最为明显的沙漠之一,其全新世环境演变过程及其对全球气候变化的响应和反馈,对理解该区现代地表过程与未来环境演变趋势具有重要的科学意义。古尔班通古特沙漠及周边区域全新世环境演变研究的结果明显不同,存在中晚全新世和中全新世降水/湿度变化最优期的分歧,成因机制存在季风深入内陆和西风总体控制的争议。以目前区域已发表的多载体记录为基础,通过降维和集成分析重建了该区全新世气候/湿度变化背景,梳理区域风沙沉积地层年代学时空分布,集成了该区全新世风沙活动历史,进而探讨区域风沙活动与湿度变化的耦合关系。结果表明该区早中全新世(12~6 ka)气候干旱,风沙活动强烈;中晚全新世以来湿度逐渐增加、风沙活动逐渐减弱。通过区域及半球尺度的对比分析,发现该区环境演变过程主要受西风环流的控制。
利用1961—2018年10月至次年4月新疆巴音郭楞蒙古自治州(巴州)北部6个国家观测站的天气现象资料,统计分析近58 a降雨、降雪、雨夹雪、雨转雪4种降水相态的气候特征,得出巴州北部10月和4月以降雨为主,12月和1月以降雪为主,雨夹雪和雨转雪主要在11月和3月。利用2003—2018年10月至次年4月库尔勒站探空资料,得到与降水相态转换关系密切的10种物理量,量化了降水相态判识特征及指标。结果表明:(1)地面最低温度、近地层温度、850 hPa温度、500~850 hPa之间的位势厚度、700~850 hPa之间的位势厚度、0 ℃层高度可将4种降水相态完全判别,500~850 hPa之间的温差、700~850 hPa之间的温差能有效判别降雨、降雪、雨夹雪。(2)构建了降水相态预报评分办法,库尉轮平原和焉耆盆地的综合指标准确率达92.06%和94.36%,综合判定后预报评分达93.58%。(3)特性层温度及温差对降雨和降雪的预报效果好于雨夹雪;位势高度及厚度对降雪的预报效果好于降雨和雨夹雪;位势厚度对雨转雪的预报效果要好于特性层温度。研究降水相态综合判据对巴州北部降水相态的判别有很好的参考价值,为提高雨雪相态转换预报准确率提供科学依据。
利用2020年在六盘山区观测高山雾获得的隆德、泾源、六盘山气象站地面能见度、温度、相对湿度、风等常规观测资料和微波辐射计温度、相对湿度垂直观测资料,初步分析了六盘山区大范围和仅山顶出现雾时的环流形势和温湿垂直演变特征。结果表明:六盘山区大范围雾过程和仅山顶雾过程都是受槽前暖湿气流影响,降温增湿导致的,两类雾过程地面相对湿度大于95%,以偏南风为主,隆德和泾源气象站能见度多在200 m以上,六盘山气象站一半以上时间能见度低于200 m。六盘山气象站的雾生消迅速,强浓雾持续时间较长,逆温层厚度增厚早于强浓雾出现的时间,垂直发展深厚,雾发展成熟时逆温层厚度达到1130 m,隆德气象站随着雾发展逆温层厚度也有增厚,但远远小于六盘山气象站,而六盘山气象站逆温强度弱于隆德气象站。随着雾的发展,相对湿度存在明显的向上延伸现象,90%以上相对湿度延伸到1040 m,同时六盘山气象站在出现强浓雾时隆德气象站微波辐射计能够观测到600 m左右的饱和区,这对分析六盘山区典型高山雾垂直演变具有重要意义。
喀什河是伊犁河的三大支流之一,了解流域水质状况对于伊犁地区生态保护具有重要意义。通过分析喀什河流域水化学组成及其成因,并以此为基础对河流进行灌溉适宜性评价。通过2018年7月—2021年7月期间采集喀什河河水水样289组、泉水水样5组、井水水样30组,应用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比例关系等方法,探讨了喀什河流域水化学的时空变化特征和控制因素,并采用USSL图、Wilcox图对河水进行灌溉适宜性评价。结果表明:(1)喀什河流域各水体均呈现弱碱性,井水和泉水的溶解性总固体及电导率(EC)略大于河水,各水体水化学类型均为Ca2+-HCO3-型。(2)岩石风化是流域内各水体离子来源的主要控制因素,且各水体离子来源主要受碳酸盐岩风化作用的影响。(3)河水离子质量浓度短时间序列平缓变化表明,2018—2021年干流离子浓度因冰雪融水和降水的稀释作用强弱而变化,4—7月较低,8月—次年3月较高;空间变化上离子质量浓度随海拔的增加而降低。(4)河水的水质为优秀,可直接用作灌溉用水,但2021年的EC略有上升的趋势。研究结果可为喀什河谷水资源可持续利用、科学开发治理提供依据。
明晰物种的潜在分布区及其与当前自然保护区的空缺,对于合理高效地开展濒危物种保护具有重要的意义。为了预测四合木(Tetraena mongolica)在当代(2020s)及未来(2060s、2100s)的分布范围,以及自然保护区对四合木的保护现状,以四合木为对象,利用最大熵模型(The maximum entropy model software,MaxEnt)结合23个环境变量预测其在内蒙古自治区西鄂尔多斯与宁夏回族自治区的潜在适生区,并与当前四合木自然保护区进行了保护空缺分析。结果表明:(1)MaxEnt模型的受试者工作特征曲线下的面积为0.977,表明预测结果准确。(2)影响四合木分布的主要环境因子是最湿月降水量,其次是最干月降水量、距道路距离、等温性、最冷季平均温度、坡度。(3)研究区内四合木当前适生面积为4717 km2;2020s—2100s四合木潜在分布区退缩,并向西北部偏移。(4)基于保护空缺分析,当前仅有14.88%四合木的适宜生境位于保护区内,大面积的四合木适生区未设立自然保护区,这些地区主要集中在内蒙古乌海市和鄂尔多斯市杭锦旗。研究结果旨在为四合木保护及其自然保护区建设提供科学指导。
为探讨祁连山青海云杉林微地形对天然更新苗的影响,选择祁连山排露沟流域分布的青海云杉为研究对象,采用C-均值模糊聚类分析将该流域15个固定样地的地形参数(海拔、凹凸度、坡度)划分为4种不同的微地形生境,研究微地形生境对更新苗的更新特征(更新苗密度、平均冠幅、平均基径和平均株高)产生的影响。结果表明:(1)该流域的15个固定样地通过聚类分析将微地形生境划分为4类:高海拔陡坡、高海拔斜坡、低海拔凸地和低海拔凹地。(2)不同微地形条件下更新苗密度和平均株高从高到低依次为低海拔凹地、低海拔凸地、高海拔斜坡、高海拔陡坡;更新苗的平均冠幅和平均基径从大到小依次为低海拔凸地>高海拔斜坡>低海拔凹地>高海拔陡坡;在平均株高方面,高海拔陡坡显著低于其他3种微地形。不同的海拔、坡度、坡向、坡位对更新苗的存活率和生长发育过程具有显著性影响。(3)更新苗在不同微地形下大部分表现为聚集分布,聚集强度从高到低表现为高海拔陡坡>低海拔凸地>低海拔凹地>高海拔斜坡。(4)从相关性分析的结果中显示,海拔、坡度、坡位与更新苗之间存在显著相关性(P<0.05)。综上所述,青海云杉林的天然更新受微地形生境的影响较为显著(P<0.05),在低海拔凸地和低海拔凹地中更新苗比较适合定居和生长发育。
在未来全球变化的背景下,我国干旱和半干旱区域植被更加敏感,平衡经济发展和环境保护仍面临重大挑战,而对干旱和半干旱区的植被进行动态监测和影响评估是一项十分必要的工作。通过分析2000—2020年浑善达克沙地归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)时空变化特征,识别导致研究区NDVI变化的驱动机制和主要的驱动因子,采用情景分析探讨其植被未来变化的轨迹。结果表明:过去20 a间,浑善达克沙地NDVI呈现波动上升趋势;放牧是影响此地区植被变化的主要因子,但放牧对其NDVI变化的影响力有逐渐减弱的趋势;情景模拟显示,浑善达克沙地虽然向恢复方向发展,但因其脆弱的生态环境,使得其植被仍受到人类活动和气候变化的胁迫。研究结果为浑善达克沙地的生态恢复和生态建设工作提供一定的理论支持,并根据当地的实际情况提出相应的对策与建议。
中国研学实践基地是我国研学旅游的重要载体。综合运用地理空间分析方法系统探究其不同空间尺度下的空间分布规律及其影响因素。结果表明:(1)从全国尺度来看,研学基地整体上呈现出“东北—西南”的空间分布态势,不同类型均表现出显著的集聚特征,主要形成了以京津冀和长三角为核心的高密度区。(2)从区域尺度来看,研学基地在三大地带间呈现出“东西多、中部少”态势,在八大区域间呈现出从沿海地区到长江中下游再到西北内陆地区递减的分布规律。(3)从省域尺度来看,研学基地分布具有明显空间自相关特征,热点区呈现“L”型带状分布,冷点区呈现“V”型片状分布格局。(4)从市域尺度来看,研学基地集中分布在我国的Ⅰ型和Ⅱ型大城市,热点区集中在我国的长三角和京津冀都市圈周围。(5)区域经济发展水平、潜在客源市场、旅游产业规模和政策支持力度对研学基地空间分布具有重要影响,其中经济发展水平影响较大,且各因素影响强度呈现出一定的空间异质性。研究结果对优化我国研学基地的空间布局,助推研学旅游地的高质量发展具有参考意义。
新型城镇化是以城乡统筹、城乡一体、产业互动、节约集约、生态宜居、和谐发展为基本特征的城镇化,主要表现在人口、经济、土地、社会和生态等方面。为揭示中国西部省会城市新型城镇化发展水平,从人口城镇化、经济城镇化、土地城镇化、社会城镇化、生态城镇化5个方面构建中国西部省会城市新型城镇化综合测评指标体系,利用熵值法和加权求和法计算各市2005—2019年新型城镇化综合得分、各因素层得分,并结合Q型聚类分析法及偏相关分析法对中国西部省会城市新型城镇化的综合水平、单项水平以及单项水平相关性进行分析。结果表明:(1)各市15 a间新型城镇化发展水平各异,区内及区际差异大。(2)各市人才吸引力较弱,经济及社会发展不均衡,城市建设力度大,生态文明建设有待提升。(3)仅经济-生态实现了协调发展,且土地城镇化快于人口城镇化。研究结果为中国西部地区新型城镇化发展提供决策支持。
乡村聚落是乡村人地关系最集中的表现,探索流域乡村聚落发展潜能及发展路径对流域乡村经济可持续发展具有重要现实意义。立足乡村地域系统理论和现代化乡村发展特征,综合评测乡村聚落发展潜能,制定区划方案,诊断各区优势因子和制约性,探索乡村振兴发展路径,并以汾河流域为例开展实证研究。研究结果:(1)以汾河流域11107个自然乡村聚落为研究对象,从自然条件、资源禀赋、生态约束、社会经济水平、城市外驱5个维度构建了新时代乡村聚落发展潜能评测体系。(2)汾河流域自然乡村地域发展潜能空间差异悬殊,中游、下游高于上游,中部河谷盆地高于两侧山地丘陵。(3)汾河流域自然乡村聚落发展潜能参差不齐,共划分了5个一级区和12个二级区,不同类型区的发展潜能、发展优势和发展路径具有明显特征和差异。研究结果为流域乡村振兴战略的推进和实施提供了新的考量和科学参考。
基于2010—2019年新疆市域面板数据,从投入产出视角归纳城际列车对旅游经济高质量发展的驱动机制,通过熵权法测算旅游经济高质量发展评价指数,利用多期双重差分模型实证探究城际列车对新疆旅游经济高质量发展的影响效应。结果表明:(1)新疆旅游经济高质量发展整体呈非均衡化的上升趋势,演化格局为“单中心辐射型→双中心放射型”。(2)城际列车有效提升新疆旅游经济高质量发展,显著影响北疆旅游经济高质量发展且伴随负向调节效应,未显著影响南疆但伴随正向调节效应。(3)城际列车显著影响旅游经济高质量发展中等水平市域,未显著影响高水平和低水平市域。(4)城际列车对维度层影响机制的显著正向效应依次为创新>共享>绿色>开放,对协调发展维度的影响效应不显著。研究结果丰富“铁路+旅游”融合发展的典型案例,助力探索城际列车与旅游经济高质量融合发展的路径模式。
利用2000—2018年农业专利申请数据刻画农业技术创新产出的时空格局特征,通过归纳总结的方法挖掘其诱致性规律。得出主要结论如下:(1)中国农业技术创新的整体时空演化趋势与施莫克勒假说的路线较为吻合。农业专利申请量呈现出指数型增长;高高集聚区从东北地区向长三角地区转移,低低集聚区稳定在西部地区并有扩大趋势。(2)中国农业技术创新产出的时空演化,受到希克斯—速水—拉坦—宾斯旺格假说和施莫克勒假说的复合影响,市场需求诱致性特征更加明显。因技术类型不同,农业技术创新产出的空间格局受差异化的诱致性影响。联合作业机械技术创新产出在空间上的集聚与要素价格诱致性相关性较强,而农作物防治、畜牧养殖、渔业生产等方面的技术创新产出则表现出较强的市场需求诱致性。研究结果为优化农业生产布局、合理配置农业科技创新资源提供了参考,对推动农业现代化发展具有积极意义。
以新疆维吾尔自治区为典型案例,以2016—2019年新疆资源型企业数据为基础,采用核密度估计、多距离空间聚类分析和条件Logit模型等方法,刻画了新疆资源型企业的空间格局与演化特征,分析了其在不同距离尺度上的集聚强度与发展规律,并在此基础上探究了新疆资源型企业区位选择的影响因素。结果表明:(1)新疆资源型企业总体表现为“一心两带”的空间分布格局,并呈现出由“乌市一心”向“南北双核”的演化趋势。(2)新疆资源型企业表现为显著的集聚分布特征,集聚强度逐年提高,并由“单峰”结构向“双峰”结构发展。(3)资源型企业的区位选择受到社会、经济和自然环境等多方面因素的影响,其中区位经济发展程度、劳动力水平和水资源分布的影响最大。(4)对于不同类型和所有制的资源型企业,其区位选择的影响因素具有明显的异质性。研究结果对于理解新疆资源型企业的空间分布格局,厘清资源型企业区位选择的影响因素,探明资源型企业空间分异的微观机理具有一定的参考价值。