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生态学报 2024年第15期44卷 6527-6539页

作者：李佳桐唐海萍邝佛缘北京师范大学地理科学学部自然资源学院北京100875 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 南京财经大学经济学院南京210023

国家公园是国家生态安全屏障,面对生态系统服务退化与人类福祉提升的供需矛盾日益凸显的现实困境,明晰国家公园生态系统服务与人类福祉的耦合协调关系是国家公园科学管理的基础,也是可持续发展的内在需求。以祁连山国家公园为例,基于土... 详细信息

国家公园是国家生态安全屏障,面对生态系统服务退化与人类福祉提升的供需矛盾日益凸显的现实困境,明晰国家公园生态系统服务与人类福祉的耦合协调关系是国家公园科学管理的基础,也是可持续发展的内在需求。以祁连山国家公园为例,基于土地利用、统计年鉴和农牧户问卷调查数据,利用耦合协调模型,分析了国家公园试点建设过程中生态系统服务与农牧户福祉的耦合协调关系。结果表明:(1)国家公园建设的推进,提升了生态系统服务价值,主要贡献来源于冰川;空间上表现为能值聚集特征,高值区成片分布,低值区主要分布在西北区域。(2)农牧户福祉水平不断提升,主要体现在基本物质需求上,空间上呈现为“中间低东西高”的分异格局。(3)生态系统服务与农牧户福祉的耦合协调性有失衡趋势,主要表现为中度协调区面积下降,磨合区面积增加,超过三分之二的区域处于生态系统服务滞后于福祉发展水平;空间上,体现为严重失调区集中分布,磨合区逐渐成片,中度协调区逐步破碎化。

关键词：生态系统服务农牧户福祉耦合协调度时空格局祁连山国家公园

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基于生态系统服务供需关系的黄土高原生态修复分区

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生态学报 2024年第21期44卷 9695-9707页

作者：屠文竹赵文武刘月张智杰北京师范大学地理科学学部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陆地表层系统科学与可持续发展研究院北京100875 生态环境部环境规划院北京100012

从生态系统服务供需关系角度划分生态修复分区对改善生态环境质量、提升区域可持续发展能力具有重要意义。以我国典型的生态脆弱区--黄土高原为例,定量评估2000—2020年黄土高原生态系统服务供给与需求,分析区域内生态系统服务供需关系... 详细信息

从生态系统服务供需关系角度划分生态修复分区对改善生态环境质量、提升区域可持续发展能力具有重要意义。以我国典型的生态脆弱区--黄土高原为例,定量评估2000—2020年黄土高原生态系统服务供给与需求,分析区域内生态系统服务供需关系,并在此基础上进行生态修复分区,提出相应优化策略。研究结果表明:(1)2000—2020年黄土高原不同类型生态系统服务供给均有所增加,固碳、产水服务的需求量呈上升趋势,土壤保持、粮食生产服务的需求量呈下降趋势;固碳服务的供需比持续下降,产水、土壤保持和粮食生产服务的供需比有所增加,总供需比先下降后增长。(2)从空间分布格局来看,固碳、产水和土壤保持服务的供给总体表现为西北低-东南高,粮食生产服务的供给同耕地分布情况保持一致;固碳、产水和粮食生产服务的需求和人口密度分布情况类似,土壤保持服务需求的高值区集中在东部和中部,总需求大致为中间高-四周低;总供需比呈现出西北低-东南高的趋势;从西北到东南,供需匹配类型发生低供低需—低供高需—高供高需—高供低需的转变。(3)基于供需关系综合分析,将黄土高原分为5类、9个生态修复分区,并分区域提出相应的修复策略;其中,供不应求类分区重点解决供需矛盾,保护类分区注重供需关系的维护,修复类分区侧重供给能力的提升,改造类分区需要把“治理”和“发展”结合起来,建设类分区应注重推动区域产业建设。

关键词：生态系统服务供需匹配供需比生态修复分区黄土高原

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我国径流时空尺度效应问题研究进展

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中国水土保持科学 2023年第2期21卷 144-154页

作者：柯奇画张科利北京师范大学地理科学学部地理学院地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

通过文献定量分析法,从时间历程、研究主题、研究机构、时空尺度分布、研究区分布、研究方法和数学模型等方面,对我国径流尺度效应的相关研究进行分类统计。结果表明:1)研究发展历程可分为1989—2000年的早期阶段、2001—2006年的快速... 详细信息

通过文献定量分析法,从时间历程、研究主题、研究机构、时空尺度分布、研究区分布、研究方法和数学模型等方面,对我国径流尺度效应的相关研究进行分类统计。结果表明:1)研究发展历程可分为1989—2000年的早期阶段、2001—2006年的快速发展阶段和2007年后的稳定发展阶段。2)时间尺度以年际尺度和次降雨尺度为主;空间尺度以流域尺度为主。3)研究区的流域分布以黄河和长江为主;水土保持分区以西北黄土高原区为主,其次是西南紫色土区、南方红壤区和北方土石山区;地形区分布以高原为主,其次是山地、丘陵和平原;气候区分布以降雨较多的湿润和半湿润区以及气温较适宜的暖温带、亚热带和中温带居多。4)研究手段和方法种类繁多,且不同研究方法和数学模型所适用的时空尺度可能存在差异。未来应加强极端暴雨洪水过程时空尺度问题的研究,应注重对水文连通性尺度效应、变尺度水文预报模型以及尺度转换等研究主题的关注。

关键词：径流时间尺度空间尺度文献计量分析

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基于文献计量的对地观测技术支撑可持续发展研究进展与展望

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世界地理研究 2024年第1期33卷 149-162页

作者：屠文竹赵文武尹彩春丁婧祎北京师范大学地理科学学部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陆地表层系统科学与可持续发展研究院北京100875

对地观测技术近年来快速发展,逐渐成为全球可持续发展研究的必要手段和方法。基于Web of Science核心合集数据库和CiteSpace软件,围绕“对地观测技术与可持续发展”领域论文进行文献计量分析,探讨了1991—2021年相关研究的发展阶段、发... 详细信息

对地观测技术近年来快速发展,逐渐成为全球可持续发展研究的必要手段和方法。基于Web of Science核心合集数据库和CiteSpace软件,围绕“对地观测技术与可持续发展”领域论文进行文献计量分析,探讨了1991—2021年相关研究的发展阶段、发文地区与合作网络、研究热点,并提出未来研究中有待加强的方向。研究结果表明:①1991—2021年间,“对地观测技术与可持续发展”领域的发文量呈上升趋势,可分为萌芽阶段、增长阶段和快速发展阶段;②“对地观测技术与可持续发展”研究的国际合作较为密切,其中,以美国、德国为代表的国家在发文数量和影响力上均处于领先地位,中国等发展中国家发文量占优势地位,但国际影响力仍有待提高;③“对地观测技术与可持续发展”的当前研究热点主要集中在对地观测技术支撑土地利用/土地覆被变化、气候变化、自然资源、水资源等环境保护相关内容,研究领域在技术方法上不断融合人工智能、数理统计等新兴手段。在未来的研究中,应持续加强对地观测技术的支撑作用,推动开展全球行动,规范数据共享机制等,以期为可持续发展目标的实现提供有效的决策参考。

关键词：对地观测可持续发展文献计量数据遥感

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基于CMIP6的黄河流域极端降水时空特征分析

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北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期60卷 270-284页

作者：冯安兰张强宋金帛王港吴文欢北京师范大学地理科学学部北京北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京北京师范大学环境与生态前沿交叉研究院广东珠海

全球变暖背景下,极端降水灾害风险增加,严重影响了人们的生命安全,对区域经济发展造成了严重的威胁.黄河流域是重要的生态屏障和经济地带,推动黄河流域生态保护和高质量发展已成为中国国家战略.因此本文对黄河流域极端降水事件过去及未... 详细信息

全球变暖背景下,极端降水灾害风险增加,严重影响了人们的生命安全,对区域经济发展造成了严重的威胁.黄河流域是重要的生态屏障和经济地带,推动黄河流域生态保护和高质量发展已成为中国国家战略.因此本文对黄河流域极端降水事件过去及未来的特征进行了研究,发现:1)1975−2014年,空间分布上各极端降水指数呈现西北低、东南高的格局.时间变化上,除年降水量、中雨时间、5日最大降水量呈微弱的下降趋势外,其余各指数均呈上升趋势但不显著,极端降水事件较少.2)2015−2100年,各极端降水指数呈现显著的上升趋势,各极端降水指数的多年均值在空间分布格局上与历史时期相似,排放升高,辐射力变大,极端降水指数呈现显著增加的区域面积不断扩大.在SSP1-2.6情景和SSP2-4.5情景下,黄河流域呈现显著增加的区域集中于西南部,而在SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下,除西南地区外,东部大部分地区极端降水呈显著增加,除年降水量外,其余各极端降水指数随着排放升高呈现显著减小趋势的区域逐渐集中于甘肃、青海两省.3)黄河流域四季的年均降水量均呈上升趋势,不同季节均具有湿润化的发展趋势.除宁夏外,其他地区的日最大降水量和5日最大降水量2种指数在四季均呈现不同程度的上升趋势,各地区这2种指数的最大值集中在7月份,预估未来时期黄河流域的暴雨洪涝灾害主要发生在夏季.本研究可为黄河流域极端降水的防范提供有效依据,为黄河流域高质量发展提供科学参考.

关键词：极端降水 CMIP6 时空变化特征黄河流域

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中国干旱半干旱区1990-2020年土壤水蚀时空变化及动态驱动力

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水土保持学报 2025年第1期39卷 10-20页

作者：陈硕赵文武北京师范大学地理科学学部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陆地表层系统科学与可持续发展研究院北京100875

[目的]我国干旱半干旱区生态环境脆弱,土壤流失问题严重,为探究气候变暖背景下干旱地区的土壤水蚀现状。[方法]基于修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)模型计算中国干旱半干旱区1990年、2000年、2010年... 详细信息

[目的]我国干旱半干旱区生态环境脆弱,土壤流失问题严重,为探究气候变暖背景下干旱地区的土壤水蚀现状。[方法]基于修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)模型计算中国干旱半干旱区1990年、2000年、2010年、2015年、2020年的各模型因子和土壤水蚀模数,并进行精度验证(R^(2)=0.60);在此基础上利用最优参数地理探测器分析其单因子及交互因子动态驱动力大小和变化。[结果]1)1990—2020年中国干旱半干旱区平均每年土壤水蚀量为4.71×10^(10)kg,土壤水蚀模数呈微弱上升趋势,速率为0.0007 t/(hm^(2)·a)。2)中国干旱半干旱区的土壤水蚀强度多以微度和轻度侵蚀为主。土壤水蚀强度上升和下降的区域面积占比均处于上升趋势,土壤水蚀强度不变的区域面积占比处于下降趋势。3)坡度、降水、降水侵蚀力因子是中国干旱半干旱区1990—2020年土壤水蚀的主要单因子驱动力,且3个因子在研究期间交替为第1主导因子;在选取的因子中任意2个因子在进行交互作用时均增加对中国干旱半干旱区土壤水蚀的解释力,其中,坡度与降水侵蚀力因子交互时解释力在研究期间一直为第1主导交互因子。[结论]中国干旱半干旱区土壤水蚀状况正处于微弱恶化趋势,在一系列治理措施实施时应同步考虑地形、降水特征及其他动态因子,从而更好地改善干旱区的土壤水蚀情况。

关键词：中国干旱半干旱区土壤水蚀地理探测器动态驱动力分析

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块石出露对喀斯特坡耕地土壤理化性质的影响

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水土保持学报 2023年第6期37卷 228-237页

作者：陈磊张卓栋李业桐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

喀斯特坡面伴随有大量直径>25 cm的块石出露,为探明块石出露对土壤理化性质的影响,以坡面4个块石出露的农地和1个对照组为研究对象,分析土壤理化性质空间变异特征。结果表明:(1)在块石出露的农地中,土壤容重、黏粒、粉粒和砂粒的变... 详细信息

喀斯特坡面伴随有大量直径>25 cm的块石出露,为探明块石出露对土壤理化性质的影响,以坡面4个块石出露的农地和1个对照组为研究对象,分析土壤理化性质空间变异特征。结果表明:(1)在块石出露的农地中,土壤容重、黏粒、粉粒和砂粒的变化分别为0.87~1.42 g/cm^(3),25.70%~41.80%,38.11%~51.60%,13.76%~27.54%,土壤容重、黏粒和粉粒空间变异性均为弱且高于对照组,砂粒空间变异性为中等且低于对照组。(2)土壤全碳、全氮、全磷、全钾变化分别为9.82~23.13,0.94~2.15,0.65~2.93,7.38~20.35 g/kg,土壤有效磷、速效钾的变化分别为1.44~2.63,7.35~106.02 mg/kg,空间变异性均为中等且高于对照组。(3)土壤容重、黏粒、粉粒与其他土壤理化性质的之间的关系总体上呈负相关,且相关性在块石出露的农地中比对照组更显著。砂粒与黏粒之间呈显著负相关,与其他土壤化学性质之间的关系总体上呈正相关。(4)块石出露数量、出露坡度、出露比率和出露高度,对土壤理化性质的影响具有复杂性,土壤理化性质的空间变异随块石出露特征不同而存在差异性。研究结果有助于深入理解喀斯特坡面块石出露对侵蚀过程和机制的影响,为土壤侵蚀和水土保持工作提供科学借鉴。

关键词：喀斯特坡耕地块石出露土壤理化性质空间变异

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三种多站点随机天气发生器日降水模拟对比研究——以嫩江流域为例

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地理研究 2023年第5期42卷 1425-1440页

作者：范聪慧殷水清李志北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100

天气发生器是对气候模式低分辨率输出数据进行统计降尺度的一种重要工具,可为气候变化对生态、水文、作物生长和土壤侵蚀等地表过程的影响评价提供高时空分辨率气候输入数据。特别是针对流域或区域尺度的模拟,为保留降水等变量的时空相... 详细信息

天气发生器是对气候模式低分辨率输出数据进行统计降尺度的一种重要工具,可为气候变化对生态、水文、作物生长和土壤侵蚀等地表过程的影响评价提供高时空分辨率气候输入数据。特别是针对流域或区域尺度的模拟,为保留降水等变量的时空相关性,需使用多站点天气发生器。当前多站点天气发生器众多,但其适用性缺乏系统评估。本文利用嫩江流域及其周边区域75个气象站点1961—2020年日降水数据,对比了三种主流的多站点日尺度天气发生器,分别为MulGETS模型(Multi-site weather GEneraTor)、TSWG模型(Two-Stage Weather Generator)和EHS(EOFA+HHT+SS)模型,在日、月和年降水量均值和极值,日降水空间相关性和时间相关性等方面的模拟精度。结果表明:①三个模型中EHS模型表现最佳,除了年降水偏态系数以外,其余参与评估指标的平均绝对百分比误差均在15%以下;TSWG模型表现其次,除了年降水偏态系数、月降水偏态系数和一阶自相关系数以外,其余参与评估指标的平均绝对百分比误差在30%以下。②TSWG模型对95%分位数日降水量、最大连续降水日数、最大和平均连续非降水日数四个指标的模拟最优;其余指标均为EHS模型最优。③三个模型在降水极值、连续降水日数和连续非降水日数方面的模拟能力均有待进一步提高。研究可为多站点日降水发生器的优选和进一步发展提供参考。

关键词：天气发生器降水 MulGETS TSWG EHS

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内蒙古东北段森林衰退现状及种群竞争对其生长的影响

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生态学报 2022年第17期42卷 7222-7233页

作者：田育红刘怡青吴秀臣颜孟萱刘凤花栾静雅北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

随着气候变化加剧,中国半干旱区东段发现大量森林衰退现象,威胁到社会生产和环境保护的可持续发展。种群竞争是森林动态的内在驱动因子,当前对该区域森林种群竞争与森林衰退关系的研究尚缺乏足够的依据。选取内蒙古大兴安岭典型森林作... 详细信息

随着气候变化加剧,中国半干旱区东段发现大量森林衰退现象,威胁到社会生产和环境保护的可持续发展。种群竞争是森林动态的内在驱动因子,当前对该区域森林种群竞争与森林衰退关系的研究尚缺乏足够的依据。选取内蒙古大兴安岭典型森林作为研究对象,依据Hegyi单木竞争指数模型计算个体水平上和样地水平上的竞争指数,利用树木个体树轮指数(TRI)年表作为个体水平上的衰退指标,利用样地年表(TRI)和胸高断面积增量(BAI)来分析样地水平上的衰退指标,探讨不同尺度上森林衰退状况。探讨个体水平上和样地水平上竞争指数与不同尺度上森林衰退指标之间的关系,分析研究区森林衰退的内因特征。主要结论如下:第一,样地年表与树木个体年表所指示的衰退时段基本一致,结合两者的重合结果,可以得出各样地的衰退年份。不同样地的生长衰退时段有重合的现象,个体年表中超过阈值50%的样地的严重衰退时期年份基本在2001—2005年间,而在样地年表中,样地五岔沟林场(L-WCG1)、五岔沟林场大样地(L-WCG2)、乌尔根(L-WRG)在1989年至1997年都出现生长衰退,样地军达盖林场(L-HDG)、L-WCG1、L-WCG2、L-WRG和s根河(L-GH1)衰退重合期在1998—2003年期间。这是由于这一阶段研究区发生了大规模的干旱事件,导致不同地点的树木生长都受到抑制。第二,各样地中树木个体的五年平均相对胸高断面积增量(rBAI)与个体竞争指数相关的显著性最高,两者的关系可用指数函数方程表达,即rBAI随着个体水平竞争指数的上升而下降。这说明了竞争指数对于树木生长存在显著的影响。而样地竞争指数与近2年、5年和10年内样地胸高断面积均值(BAI_(2)、BAI_(5)、BAI_(10))之间的关系不明显。从种群竞争方面研究中国半干旱区东段的森林衰退影响因素,旨在为森林衰退机理研究提供依据,为半干旱区森林资源可持续发展提供支持。

关键词：半干旱区种群竞争森林衰退样地年表胸高断面积

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生态保护区外斑块对景观连接度的影响评价

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生态学报 2022年第17期42卷 6937-6947页

作者：祖悦晴魏妍儿张曦文于德永北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

快速的城市化过程带来的生境斑块破碎化及损失会影响物种迁移、捕食等生态活动,对生物多样性构成威胁。然而,现有生态保护区可能无法覆盖其内生物的必要活动范围。生态保护区外的生境斑块对于维持生态过程也具有重要作用,因此识别生态... 详细信息

快速的城市化过程带来的生境斑块破碎化及损失会影响物种迁移、捕食等生态活动,对生物多样性构成威胁。然而,现有生态保护区可能无法覆盖其内生物的必要活动范围。生态保护区外的生境斑块对于维持生态过程也具有重要作用,因此识别生态保护区外的关键斑块并加以保护非常重要。以北京市延庆区为研究区,划分两种生境斑块,即核心生境斑块和潜在生境斑块,并基于图论构建生境网络。考虑地表覆盖类型、坡度、人类活动等因素构建生境阻力面。结合未来土地利用类型变化的模拟,研究城市化过程对区域生境网络和景观连接度的影响,选用CLUE-S模型模拟土地利用类型变化的格局。结合生境斑块特征和未来城市土地利用变化情况设计了3种未来生境变化情景。利用连接概率指数(PC)和网络连接度变化率(dI)评价不同生境变化情景下生态保护区外潜在生境斑块的景观连接度重要性,判断保护优先顺序,并分析景观格局变化对不同迁移能力物种的影响。结果表明:生态保护区外的全部潜在生境斑块对维持生境整体景观连接度有最大2.15%的影响,单个潜在生境斑块对维持景观连接度有最大0.28%的影响。此外,景观格局及其变化对不同迁移能力物种的影响差异显著,因此需针对保护物种和城市生境特征设计保护方案,研究区需要优先保护大中型斑块和位于关键位置的小型斑块。为了满足对生物多样性保护的需求,建议在区分生境斑块保护优先顺序时考虑生境斑块对景观连接度的贡献和城市化扩展过程的压力。研究为城市生物多样性保护和生境管理提供了方法参考。

关键词：景观连接度生境斑块城市化生境破碎化生物多样性保护

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