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2010年来黄土高原景观生态研究进展

生态学报 2017年第12期37卷 3957-3966页

作者：冯舒赵文武陈利顶吕楠中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 北京师范大学地理科学学部资源学院北京100875

严重的水土流失以及不合理的土地利用加剧了黄土高原土地资源的退化,导致该地区生态环境脆弱、生态系统服务不断下降。针对黄土高原地区存在的问题,我国学者基于景观生态学原理和方法,围绕"景观格局演变-驱动机制-水土流失过程-生... 详细信息

严重的水土流失以及不合理的土地利用加剧了黄土高原土地资源的退化,导致该地区生态环境脆弱、生态系统服务不断下降。针对黄土高原地区存在的问题,我国学者基于景观生态学原理和方法,围绕"景观格局演变-驱动机制-水土流失过程-生态系统服务"的框架开展了大量研究,取得了一系列研究成果。通过梳理和总结2010年以来黄土高原地区景观生态学研究的现状和特点,指出了目前研究中存在的问题和不足,突出表现在区域比较研究、景观格局与生态过程耦合研究、生态服务权衡方法和模型构建等方面比较缺乏。建议未来黄土高原的景观生态学研究应加强区域尺度上的综合研究和不同地区之间的比较研究,深化景观格局演变的形成机理;进一步开展景观格局与过程的定量识别方法学研究,开发格局-过程耦合模型;加强生态系统过程与服务研究,同时开展相应的实证性研究,研发适宜的生态服务权衡模型,进而深入探讨区域生态系统服务的权衡机制。

关键词：黄土高原景观格局生态过程生态恢复生态系统服务权衡

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一种抗时序数据噪声的冬小麦识别方法研究

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遥感技术与应用 2017年第4期32卷 698-708页

作者：姜涛朱文泉詹培唐珂崔雪锋张天一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 北京师范大学地理科学学部遥感科学与工程研究院北京100875 北京师范大学系统科学学院北京100875 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029

冬小麦是全球主要粮食作物之一,及时、准确地获取冬小麦的空间分布信息对于开展冬小麦长势监测、辅助宏观经济决策和应对全球气候变化下的粮食安全等方面具有重要意义。利用2014年9月30日至2015年6月26日冬小麦生长季内35个时相的MODISQ... 详细信息

冬小麦是全球主要粮食作物之一,及时、准确地获取冬小麦的空间分布信息对于开展冬小麦长势监测、辅助宏观经济决策和应对全球气候变化下的粮食安全等方面具有重要意义。利用2014年9月30日至2015年6月26日冬小麦生长季内35个时相的MODISQ1数据产品,生成NDVI时间序列数据集,在物候分析的基础上选择识别特征,由此构建了一种抗时序数据噪声的冬小麦识别方法,将该方法应用于河南省的冬小麦提取,结果表明,整个研究区的冬小麦总体识别精度达到了93.0%,耕地地块规则区和破碎区的冬小麦识别精度分别为94.0%和86.0%;与传统的基于时间序列提取冬小麦的方法相比,新方法在不同滤波情景下的冬小麦识别精度均较高且稳定,说明该方法可用于基于植被指数时序数据的大范围冬小麦空间分布信息的快速提取,同时也为冬小麦提取工作的业务化实施提供了新的技术支撑。

关键词：遥感 MODIS NDVI 时间序列冬小麦河南

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山东半岛城市群新型城镇化综合水平的时空变化

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经济地理 2017年第8期37卷 77-85页

作者：杨洋黄聪何春阳黄庆旭中国海洋大学法政学院中国山东青岛266100 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室中国北京100875 北京师范大学地理科学学部/人与环境系统可持续研究中心中国北京100875

以"国家—省"两级新型城镇化规划为基础,综合运用统计分析和GIS空间分析方法,建立了适用于长时间序列新型城镇化综合水平的定量测度指标体系,揭示了山东半岛城市群2000—2012年新型城镇化综合水平时空动态过程。结果表明:山... 详细信息

以"国家—省"两级新型城镇化规划为基础,综合运用统计分析和GIS空间分析方法,建立了适用于长时间序列新型城镇化综合水平的定量测度指标体系,揭示了山东半岛城市群2000—2012年新型城镇化综合水平时空动态过程。结果表明:山东半岛城市群新型城镇化综合水平总体上呈增长趋势,但区域差异显著。其中,青岛和烟台为新型城镇化综合水平高速增长区;潍坊、济南、淄博和威海为新型城镇化综合水平中速增长区;东营和日照为新型城镇化综合水平低速增长区。研究可为优化山东半岛城市群城镇化布局,促进区域协调发展提供决策支持。

关键词：新型城镇化时空动态规划山东半岛城市群

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京津冀地区气溶胶影响夏季降水日变化的观测研究

京津冀地区气溶胶影响夏季降水日变化的观测研究

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第35届中国气象学会年会

作者：周思媛杨静 Wei-Chyung Wang 赵传峰龚道溢史培军高妙妮北京师范大学地理科学学部减灾与应急管理研究院北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室纽约州立大学奥尔巴尼分校大气科学研究中心北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院北京师范大学系统科学学院

气溶胶对降水的影响被科学家们广泛关注。京津冀地区已成为我国气溶胶污染最严重的地区,但该地区气溶胶对降水日变化影响的观测研究比较缺乏。本研究基于11年高时空分辨率的降水资料和气象要素资料,通过比较干净站点日和污染站点日的降... 详细信息

气溶胶对降水的影响被科学家们广泛关注。京津冀地区已成为我国气溶胶污染最严重的地区,但该地区气溶胶对降水日变化影响的观测研究比较缺乏。本研究基于11年高时空分辨率的降水资料和气象要素资料,通过比较干净站点日和污染站点日的降水日变化特征和云等相关气象场的变化,识别不同污染条件下,降水以及其他相关气象场的日变化不同特征,并探讨气溶胶的直接效应与间接效应对降水日变化的可能影响。结果表明:在统一的气象背景场西南风环流下,京津冀地区污染情况下的大雨的峰值提前了4个小时左右,而小雨则推后了2-3个小时。进一步研究大雨在污染时的特征表明大雨开始时间提前以及持续时间增长。通过对大气动力场中垂直速度、大气稳定度和短波辐射加热的对比分析,推测吸收性气溶胶（黑碳）的直接效应加热了低层大气,使得中低对流层的大气稳定度降低,增强垂直对流运动,增加水汽输送,从而有利于大雨的提前发生。而通过宏观和微观云特性的分析,认为气溶胶间接效应在污染时水汽充足的条件下使云量增加,云水增多以及云有效半径增大,促进了云滴碰并增长,从而加快了降雨效率,促使降水提前到达峰值。

关键词：气溶胶降水日变化直接效应间接效应京津冀

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我国水蚀区坡耕地土壤重金属空间分布及其污染评价

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水土保持研究 2017年第2期24卷 112-118页

作者：马芊红张光辉耿韧王兵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 北京师范大学地理科学学部北京100875 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室水土保持研究所西北农林科技大学陕西杨凌712100

土壤重金属污染已成为威胁国家粮食安全的重要因素,为探讨我国东部水蚀区坡耕地土壤重金属空间分布特征及污染状况,依据土壤类型、土壤质地等因素选取了36个采样点,采用单因子污染指数法和内梅罗污染指数法,以《土壤环境质量标准》(GB15... 详细信息

土壤重金属污染已成为威胁国家粮食安全的重要因素,为探讨我国东部水蚀区坡耕地土壤重金属空间分布特征及污染状况,依据土壤类型、土壤质地等因素选取了36个采样点,采用单因子污染指数法和内梅罗污染指数法,以《土壤环境质量标准》(GB15618—2008)二级标准为评价依据,研究了As,Cd,Cr,Cu,Ni,Pb,Zn 7种土壤重金属元素的空间分布特征及污染程度。结果表明:(1)Cd超标率高达13.9%,是东部水蚀区最主要的土壤重金属污染元素,As,Cr,Cu元素的污染概率较高,为5.6%;(2)长江以南地区的坡耕地重金属污染程度显著高于长江以北地区,南方山地丘陵区是我国水蚀区六个二级分区中污染最严重的区域,其次为四川盆地及周围山地丘陵区、云贵高原区、东北低山丘陵和漫岗丘陵区、西北黄土高原区、北方山地丘陵区;(3)湖南宁远和广东湛江两点综合污染指数最高,分别为2.73和2.51,属中污染水平;(4)36个采样点中污染水平处于安全、警戒线、轻污染、中污染的比例分别是77.8%,8.3%,8.3%和5.6%,表明我国东部水蚀区绝大多数坡耕地(86.1%)重金属含量未达到污染水平,但仍有13.9%的坡耕地受到不同程度的土壤重金属污染。研究结果对明确我国水蚀区坡耕地土壤重金属污染现状,保护农业生态环境,保障粮食安全具有重要意义。

关键词：重金属污染单因子污染指数内梅罗污染指数坡耕地水蚀区

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江淮流域夏季热浪日数的季节预报研究

江淮流域夏季热浪日数的季节预报研究

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第35届中国气象学会年会

作者：高妙妮 Bin Wang 杨静董文杰北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京师范大学系统科学学院夏威夷大学气象系及国际太平洋研究中心南京信息工程大学地球系统模拟中心北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京师范大学地理科学学部减灾与应急管理研究院中山大学大气科学学院

夏季梅雨雨季后(7-8月),江淮流域成为中国热浪高发的核心区域。该地区的热浪具有高温和高湿的特征,严重危害人类健康、社会经济和生态系统。1961-2015年,江淮流域夏季湿热浪日数存在显著的年际和年代际变率。提高该地区热浪总日数的预... 详细信息

夏季梅雨雨季后(7-8月),江淮流域成为中国热浪高发的核心区域。该地区的热浪具有高温和高湿的特征,严重危害人类健康、社会经济和生态系统。1961-2015年,江淮流域夏季湿热浪日数存在显著的年际和年代际变率。提高该地区热浪总日数的预测能力具有重要的科学意义和社会价值。研究发现,江淮流域热浪日数的变化与两个前期海温因子显著相关:太平洋纬向偶极型海温发展趋势和冬季大西洋经向三极型海温。具体的影响机制是:前者代表了早春衰减位相的中太平洋型El Ni?o(La Ni?a)向夏季发展位相的东太平洋型La Ni?a(El Ni?o)的快速转变过程,La Ni?a(El Ni?o)表现出的中太平洋冷(暖)海温,通过改变沃克环流,抑制(增强)赤道中太平洋对流,激发罗斯贝波,加强(减弱)西北太平洋副热带高压;冬季北大西洋三极型海温通过海气正反馈和海洋记忆过程维持到次年夏季,激发"环球遥相关"波列影响下游地区,波动中的东亚活动中心使江淮流域受异常高压(低压)控制。基于上述两个海温预报因子,本文建立了江淮流域湿热浪日数的超前1月物理-经验预报模型。该预报模型的35年前滚后报试验(1981-2015年)和近20年独立预报试验(1996-2015年)的预报技巧分别可达0.66和0.73。本研究揭示了江淮流域夏季热浪日数的潜在可预报性,即热浪日数总方差的55%可被预报,表明动力模式对极端高温的季节预报能力仍存在较大的可提高空间。

关键词：热浪江淮流域物理-经验预报模型

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中国北方干燥地城市扩展过程对生态系统服务的影响——以呼和浩特-包头-鄂尔多斯城市群地区为例

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自然资源学报 2017年第10期32卷 1691-1704页

作者：孙泽祥刘志锋何春阳邬建国北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室人与环境系统可持续研究中心北京师范大学地理科学学部资源学院土地资源与区域发展研究中心美国亚利桑那州立大学生命科学院和全球可持续研究所

理解中国北方干燥地城市扩展过程对生态系统服务的影响对提高干燥地人类福祉和实现区域可持续发展具有重要的意义。为此,论文以正在经历快速城市化的呼和浩特-包头-鄂尔多斯(呼包鄂)地区为例,从区域、城市和旗县3个尺度上揭示了该地区1... 详细信息

理解中国北方干燥地城市扩展过程对生态系统服务的影响对提高干燥地人类福祉和实现区域可持续发展具有重要的意义。为此,论文以正在经历快速城市化的呼和浩特-包头-鄂尔多斯(呼包鄂)地区为例,从区域、城市和旗县3个尺度上揭示了该地区1990—2013年城市扩展过程对生态系统服务的影响。首先,量化了呼包鄂地区1990年的生境质量、粮食生产、肉类生产和碳储量4种关键生态系统服务。然后,分析了1990—2013年呼包鄂地区的城市扩展过程。最后,在区域、城市和旗县3个尺度上评价了呼包鄂地区1990—2013年城市扩展过程对生态系统服务的影响。结果显示,1990—2013年,呼包鄂地区经历了快速的城市扩展过程,城市用地面积从314.22 km^2增加到692.10 km^2,增长了1.2倍。区域城市扩展过程导致4种生态系统服务均明显下降。其中,粮食生产服务损失最严重,损失量达1.36×10~4t,约占1990年全区粮食生产总量的1%。边缘型和飞地型城市扩展对生态系统服务的影响最明显。1990—2013年,边缘型城市扩展导致的粮食生产、肉类生产和碳储量损失量占区域城市扩展过程中各项服务损失总量的比例均超过60%,飞地型城市扩展造成的肉类生产服务损失量大于区域城市扩展过程中该服务损失总量的1/3。边缘型和飞地型城市扩展过程导致的耕地和草地大量减少是造成生态系统服务快速下降的主要原因。因此,建议在呼包鄂地区的城市化进程中应提高城市用地利用率,控制边缘型和飞地型城市扩展,以减少城市扩展过程对生态系统服务的影响。

关键词：生态系统服务城市扩展过程中国北方干燥地呼包鄂地区城市扩展模式多尺度分析

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河北坝上不同土地利用方式对土壤风蚀的影响

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干旱区资源与环境 2017年第2期31卷 185-190页

作者：杨钦郭中领王仁德邹学勇靳根会赵望龙王培信常春平河北师范大学资源与环境科学学院/河北省环境演变与生态建设省级重点实验室石家庄050024 河北省科学院地理科学研究所石家庄050011 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 石家庄幼儿师范高等专科学校石家庄050228

对河北坝上康保地区天然草地、人工林、农田和退耕地四种土地利用方式的输沙量、风速廓线以及土壤的理化性质进行观测和分析。结果显示:天然草地的地表硬度最大,输沙量最小,表层土壤粗颗粒含量最低;农田地表含水量和硬度最小,输沙量最大... 详细信息

对河北坝上康保地区天然草地、人工林、农田和退耕地四种土地利用方式的输沙量、风速廓线以及土壤的理化性质进行观测和分析。结果显示:天然草地的地表硬度最大,输沙量最小,表层土壤粗颗粒含量最低;农田地表含水量和硬度最小,输沙量最大,有机质含量最低,表层土壤粗颗粒含量最高;人工林地土壤水分含量较高,输沙量较低,有机质含量较高;退耕还灌木地表层含水量较低,地表硬度和空气动力学粗糙度较大,输沙量大于林地,有机质含量低于林地。表明土壤风蚀受地表含水量、硬度以及空气动力学粗糙度的共同作用影响,三者均不同程度受地表植被的影响,反映了地表植被类型对土壤风蚀的潜在影响。因此,在优先保护原生植被的前提下,重视植被生态恢复建设,着重提高地表植被覆盖度,以改善土壤结构,提高土壤有机质含量,增强土壤抗风蚀能力。

关键词：河北坝上土地利用方式理化性质空气动力学粗糙度输沙量

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设施种植模式对土壤细菌多样性及群落结构的影响

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中国生态农业学报 2017年第11期25卷 1615-1625页

作者：杜思瑶于淼刘芳华肖雷雷张洪霞陶军顾卫顾京晏陈茜北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室/北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室/北京师范大学地理科学学部北京100875 鲁东大学资源与环境工程学院烟台264025 中国科学院烟台海岸带研究所/海岸带生物学与生物资源利用重点实验室烟台264003 中国科学院大学北京100040

为了研究有机和常规设施种植模式及轮作对土壤细菌多样性和群落结构的影响,本研究采用Illumina平台Hiseq 2500高通量测序技术,于2016年6月(作物处于收获期)对北京市顺义区不同设施种植模式(分别为有机设施种植模式和常规设施种植模式下... 详细信息

为了研究有机和常规设施种植模式及轮作对土壤细菌多样性和群落结构的影响,本研究采用Illumina平台Hiseq 2500高通量测序技术,于2016年6月(作物处于收获期)对北京市顺义区不同设施种植模式(分别为有机设施种植模式和常规设施种植模式下的叶菜连作、茄果连作和叶茄轮作)下土壤细菌进行16S r RNA测序。测序质控后共获得17 278个操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs),共计318 851条有效序列。比较不同种植模式和轮作下土壤细菌多样性、细菌群落结构组成、相对丰度及土壤理化性质与细菌群落多样性关系的差异性。结果表明:土壤微生物群落结构在有机和常规设施种植模式下差异明显,有机设施种植土壤细菌多样性高于常规设施种植;有机设施种植下轮作与连作土壤细菌群落结构表现出明显差异,而常规设施种植下,两者没有明显差异;有机种植模式下,轮作土壤细菌群落多样性高于连作土壤;设施种植土壤细菌群落主要属于鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,5.05%)和芽孢杆菌属(Bacillus,4.84%),相对丰度大于0.5%的共有14个属。有机设施种植土壤含有较多促进植物生长、有机质分解的细菌,常规设施种植土壤中降解化学杀虫剂、防治土壤病害、促进硝化过程的细菌较多。RDA分析结果显示土壤细菌群落主要受全磷、速效磷、有机质的影响。Tumebacillus、Candidatus Solibacter和Acidothermus都是分解有机质、利用碳源的细菌属,与土壤有机质含量呈正相关关系。由此可见,设施条件下,有机和常规种植土壤微生物群落结构的差异性主要源于肥料使用、有害生物防治措施和管理方式的不同。有机设施种植模式下,轮作更有利于发挥其改良土壤营养循环和防治土壤病虫害的作用。上述结果为在微生物水平上研究设施条件下不同种植模式的土壤生态质量差异提供了参考。

关键词：设施种植有机种植轮作方式土壤细菌群落结构多样性高通量测序

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响水河中游右岸沙丘群粒度分布特征

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中国沙漠 2017年第1期37卷 26-32页

作者：王勇韩广杨林郭宇航肖涛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 湖南师范大学资源与环境科学学院湖南长沙410081 中山大学地理科学与规划学院广东广州510257 内蒙古师范大学生命科学与技术学院内蒙古呼和浩特010022

在野外实地考察和测量的基础上,沿盛行风向,对西辽河平原西部响水河中游右岸普遍发育的新月形沙丘链进行样品采集。经室内激光粒度仪测定,研究了河岸沙丘粒度分布规律。结果表明:(1)响水河右岸沙丘及丘间地以中沙为主,而河谷谷底细沙含... 详细信息

在野外实地考察和测量的基础上,沿盛行风向,对西辽河平原西部响水河中游右岸普遍发育的新月形沙丘链进行样品采集。经室内激光粒度仪测定,研究了河岸沙丘粒度分布规律。结果表明:(1)响水河右岸沙丘及丘间地以中沙为主,而河谷谷底细沙含量最多,平沙地次之。(2)滨岸沙丘由迎风坡脚到丘顶平均粒径变小,远岸沙丘由迎风坡脚到丘顶平均粒径变大;多数沙丘分选性由两侧坡脚到丘顶变好;多数沙丘丘顶偏度值和峰态值大于两侧坡脚。(3)滨岸沙丘受风、水两相作用,能从较深地层获得沙源;其下风向沙丘主要受风力作用,沙源主要为丘间地沙及上风向风沙流携带的较细沙。

关键词：迎风坡背风坡粒度组成粒度参数

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