北部湾沿海地区土地利用动态模拟与水源涵养服务能力估算——以广西钦州市为例

分析北部湾沿海地区广西钦州市土地利用格局及未来变化趋势,为开展该地区土地利用规划和生态服务价值中的水源涵养服务能力估算提供决策依据.以2000年、2010年的TM遥感影像以及各种驱动因子数据为基础,耦合Binary Logistic及CA-Markov模型对研究区2020年的土地利用格局进行模拟,并对研究区的水源涵养服务能力进行估算.结果表明：（1） 2000～2010年各种土地利用类型的转化强度大且比较复杂,尤以耕地、林地和水域之间的流动最为显著,建设占用耕地和林地的面积高达2 003.31 hm2;（2）由Binary Logistic逻辑斯蒂回归方程所得出的各种土地利用类型ROC拟合值中最小为0.686,最大达到0.952,模拟效果良好;（3）预测年2020年建设用地增加的区域主要集中在钦州市钦南区的市区周边,向东方向扩展,变化比较剧烈的地方主要是钦州港区和研究区域的北部;（4）单位面积水源涵养能力的排序依次为：水域＞林地＞草地＞耕地＞建设用地＞未利用地,3个年份的水源涵养服务能力在空间上均呈现出“东南部高西北部低,中心地带持续衰减”的趋势.     

北部湾典型海岛生态系统服务价值空间异质性对比研究

基于北部湾海域典型海岛高分1号数据,借助于CART决策树方法,获取了广西北部湾两个典型海岛的景观格局数据,并采用生态系统服务价值计量模型、空间自相关模型及地统计学中的变异函数模型对其生态系统服务价值进行了空间异质性分析。结果表明:团和岛单位面积生态系统服务价值是七星岛的1.08倍,但其变异系数低于七星岛;七星岛由于其地质背景为泥沙岛,景观格局受到人类活动以及自然环境的强烈干扰,趋向于复杂化和破碎化;而团和岛由于所处的外部环境以及自身的地质特征,景观格局呈现出整体斑块化分布状态;团和岛的景观格局主要受到结构性因素的控制,而七星岛则以随机性因素控制为主,选用变程和Moran’s指数来表征其复杂化和破碎化,来决定其优先开发时序,可对前者进行适当开发,而对后者适当进行生态保护;对受到结构性因素影响的岛屿在进行开发时,时序的识别选用变程和Moran’s指数来表征,若变程和Moran’s指数越小,说明海岛整体的景观分布格局趋向于复杂化和破碎化,反之生态系统较好,可进行优先开发。同时本文构建了北部湾海岛生态系统异质性评估与自然资源管理框架,并提出了海岛管理的建议与对策。     

北部湾典型入海流域植被CUE时空变化特征及驱动力因素分析

植被碳利用效率(CUE)反映了植被生态系统在碳储存方面的效率,对于“双碳”政策背景下植被碳循环研究具有重要参考价值。本文基于MODIS数据、气象数据、DEM数据,采用趋势分析、变异系数、Hurst指数等方法,对北部湾典型入海流域2001—2020年植被CUE时空变化特征展开了研究。结果表明：(1)时间上,CUE年均值呈显著下降趋势(P<0.01),年际变化率均值为-0.003/a;年际CUE波动程度较小,整体上较为稳定。(2)空间上,北部湾典型入海流域CUE多年均值介于0.08～0.60之间,流域整体平均值为0.465。CUE年均值从高到低依次为,北仑河流域、钦江流域、江平江流域、防城江流域、茅岭江流流域、南流江流域、大风江流。(3)驱动力因素上,气温对北部湾典型入海流域植被CUE变化起主要控制作用,其次为高程和降水,土壤类型、坡度对植被CUE的驱动有限。     

基于分形理论的黄土丘陵区土地利用研究——以延安市宝塔区为例

在GIS和分形理论的指导下,将延安市宝塔区的土地利用类型进行了分类,得到研究区的土地利用分类图,并在分类的基础上,对宝塔区的各种土地利用类型进行分形维数的分析.计算结果表明:(1)宝塔区的土地利用类型的景观风貌是以林地为基质,以草地、园地、居工、未利用地为斑块镶嵌结构,并且以水体和道路为线状廊道的景观结构模式.(2)宝塔区各种土地利用类型的分维数从大到小的顺序依次为:水体、道路、草地、林地、耕地、园地、未利用地,居工;而稳定性指数从大到小排列顺序为:水体、道路、居工、未利用地、园地、耕地、林地,草地.(3)宝塔区土地利用的各种景观指数在空间上的分布规律很大程度上受到人为活动的影响与干扰,如植树造林、退耕还林、封山育林等因素.     

北部湾典型红树林岛群生态系统的结构特征与碳储量研究（英文）

通过研究北部湾海域龟仙岛和背风墩红树林岛群生态系统的结构特征与碳储量,为红树林保护及生态补偿提供科学依据。本文以无人机遥感影像和样地调查为数据源,采用面向对象的多尺度分割算法提取红树林群落类型信息,借助单因素方差分析、优势种分析、多样性分析等方法来分析红树林群落的结构特征,基于红树植物的异速生长方程,得出了不同海岛红树林生态系统碳密度和碳储量。(1)龟仙岛和背风墩岛屿群落约 27.10 ha,其中,红树林面积约 11.20 ha,占岛群总面积的 41.32%,红树林群落广泛分布于岛屿周围的浅海滩涂区域;(2)主要群落类型有桐花树群落、秋茄+桐花树群落、白骨壤+桐花树群落和白骨壤群落,物种多样性指数较低;(3)在红树林的生物量中,白骨壤最高(18.52 kg 株^–1),秋茄次之(7.84 kg 株^–1),桐花树最小(3.85 kg 株^–1);(4)红树林碳密度差异显著,秋茄的碳密度最高(148.03 t ha^–1),其次是白骨壤(104.79 t ha^–1),桐花树最小(9...     

基于SDSM的珠江中上游气候模拟及未来情景预估

预估喀斯特生态脆弱区的未来气候变化对于区域资源的合理开发利用及生态环境保护具有重要参考价值,而目前应用降尺度方法模拟喀斯特地区的未来气候情景仍存在较大的探讨空间。本文依据珠江流域红柳江区13个气象站1961-2001年的实测日气温、日降水量资料和全球大气NCEP再分析资料,采用SDSM模型预测流域在HadCM3模式SRES A2和B2两种排放情景下未来年份气温和降水的变化趋势。结果表明:（1）SDSM模型可以较为准确地模拟研究区的气温和降水变化,确定性系数分别可达99%和65%左右;（2）A2、B2两种情景下,21世纪气温和降水均表现出明显的上升趋势,且随时间推移增幅逐渐增大。截至21世纪末,A2、B2两种情景下的年平均气温变化分别为+3.39 ℃和+2.49 ℃,日均降水将分别增加117.30 %和80.90 %;（3）未来的气温上升以秋季和春季变化最为明显,降水则表现为夏季降水增幅最大。分析成果可为喀斯特区的气候变化影响评价与应对决策提供数据基础和理论依据。      

北部湾海岸带植被覆盖时空动态特征及未来趋势

分析北部湾海岸带植被覆盖动态变化趋势,能为开展海岸带植被生态环境监测提供决策。以2000―2011年SPOT-VEGETATION逐旬NDVI数据为基础,采用MVC（最大值合成法）、标准差、线性趋势分析（SLOPE）和Hurst指数等数理统计方法对研究区植被覆盖时空变化特征及未来趋势进行定量分析。结果表明：1）研究区植被覆盖整体上处于变好的状态,在年尺度上呈现出“波动―明显改善”的趋势,且海岸带东岸与西岸的植被变化趋势快于丘陵地区;在季节尺度上NDVI的增长速率为：秋季＞夏季＞春季＞冬季;在月尺度上NDVI在6―11月植被生长迅速,而在1―4月则生长缓慢;2）NDVI均值的空间分布规律自东北―西南中心线呈现出“两头高、中心地带低”的趋势,且NDVI均值自西向东的变化规律为-0.026/1N°,具有经向地带性特点;3）NDVI的Hurst指数值为0.306 5~0.995 3,平均值为0.777 4,反持续性序列（15.78%）＜持续性序列（84.22%）,未来总体植被覆盖呈现出持续性改善趋势。未来需要重点进行保护的植被区域主要集中在十万大山的西南部、钦江流域的上游以及合浦县的西南部。     

基于无人机影像的北部湾典型岛群红树林生态系统净初级生产力估算

提出以无人机季节航拍影像为数据源,采用ENVI5.3软件中的CART方法对广西北部湾的典型岛群红树林景观类型进行解译,借助于Python语言实现CASA模型并将其引入到对岛群红树林生态系统的研究中,得出了不同海岛和红树林生态系统净初级生产力（NPP）的空间分布特征。结果表明：1）可见光波段差异性植被指数（VDVI）可以很好地区分海岛及红树林植被等典型地物,可应用在岛群红树林生态系统NPP的估算上;2）研究区NPP的总量为127.09 t·C/a,NPP的年均碳密度值介于0~1 437.12 g·C/m²,年均碳密度为399.85 g·C/m²。红树林生态系统的NPP值较高,而海岛生态系统的NPP值较低;3）季节尺度上NPP碳密度的大小与年内太阳辐射有直接的关系,夏季的NPP碳密度最大,冬季最小;4）白骨壤的单位面积NPP最大,为1 123.09 g·C/m²,而桐花树最小,为649.65 g·C/m²。红树林生态系统NPP平均碳密度低于实测样地和深圳福田红树林计算结果,这与不同红树林群落的植被光谱特征有关。     

茅尾海——茅岭江入海口区土壤中氮和磷含量的空间分布

红树林区土壤中的氮和磷含量能体现土壤养分贮存和供应的能力。氮和磷元素是制约红树生长和发育的关键营养元素。在茅尾海—茅岭江入海口咸水与淡水交汇的分布着红树林和潮沟的区域,采集0～60 cm深度的土壤样品,测定土壤样品中的全氮和全磷含量,分析其空间分布特征。研究结果表明,在茅尾海—茅岭江入海河口区的无瓣海桑(Sonneratia apetala)群落区,各采样点0～60 cm深度土壤中的全氮含量和全磷含量分别变化在254.09～786.72 mg/kg和232.40～721.42 mg/kg之间;在茳芏(Cyperus malaccensis)群落区,其分别变化在293.60～708.47 mg/kg和265.18～640.18 mg/kg之间;在桐花树(Aegiceras corniculatum)群落区,其分别变化在175.63～624.07 mg/kg和133.90～571.02 mg/kg之间;在光滩区,其分别变化在127.31～282.64 mg/kg和116.43～264.47 mg/kg之间;无瓣海桑群落区、茳芏群落区、桐花树群落区、光滩区各深度土壤中全氮含量和全磷含量的平均...     

利用无人机激光雷达估算红树林地上生物量

红树林作为热带地区碳储量最高的植被类型之一,面积呈现破碎化、减少趋势,地上生物量（AGB）的空间分布及其动态信息对于温室气体通量、碳储量的估算以及政策制定和实施至关重要。但是常用于AGB估算的光学数据或者SAR数据均存在信号饱和现象,且传统估算红树林生物量的算法对数据要求高、估算精度相对较低。针对该问题,本研究使用无人机激光雷达（UAV-LiDAR）数据对比了4种梯度增强决策树算法对于估算入侵红树林物种无瓣海桑AGB的精度,同时探讨了建模过程中的变量重要性。结果表明：（1）XGBR对于评估红树林AGB具有较高的拟合能力,达到R² = 0.833 8,RMSE = 1.55 Mg/hm²;（2）研究区的无瓣海桑预测AGB的值为73.10～190.00 Mg/hm²,平均值为109.10 Mg/hm²;（3）描述冠层高度特征的激光雷达指标是估计红树林AGB的重要变量。本研究证明了UAV-LiDAR数据与XGBR模型对于估算红树林AGB的可行性,以期为红树林生态系统的蓝碳研究提供数据支撑。