基于景观格局的喀斯特山区流域生态风险评估——以贵州省乌江流域为例

以小流域为采样单元开展流域景观生态风险评估,对建立流域景观生态风险预警机制、改善流域生态环境、构建生态安全格局具有重要意义。以2000～2015年土地利用数据为基础,基于景观格局法构建景观生态风险评估模型对贵州省乌江流域景观生态风险及时空特征进行评估与分析。结果表明:(1)15年来,乌江流域景观格局变化显著,其中林地面积增加了2.85%,湿地增加了0.13%,耕地减少了4.52%,其它用地增加了0.02%;(2)乌江流域2000、2005、2010、2015年的景观生态风险度块金值与基台值的比值分别为11.81%、12.05%、13.29%、14.04%,变程分别为10.9、22.8、10.7、12.8 km;(3)15年来,不同景观生态风险等级在面积上表现出不同变化趋势,其中高、极高风险区面积分别增加了8.46%、5.57%,弱、低风险区面积分别减少了6.28%、7.28%。由此可见,由于频繁的人类活动强烈干扰使得流域内景观生态风险整体呈现上升趋势。     

巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力研究

健康的流域生态系统是区域经济社会可持续发展的重要基础。探讨流域土地景观格局变化及生态风险驱动机制有助于生态系统状况诊断与风险来源认识,为有效制定生态风险管控措施提供决策依据。应用空间信息技术平台及计量分析方法,探讨了基于县域行政单元的快速城市化阶段巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力。研究表明:(1)2000~2013年,巢湖流域土地景观类型变化表现出农地、林地、水体景观面积下降,建设用地景观面积显著增加的趋势;流域景观水平上多样性和均匀度呈下降、优势度呈上升趋势,景观空间异质性下降;(2)近15 a来,巢湖流域9个行政单元内生态风险均呈上升趋势,生态风险整体恶化,需加强对流域生态风险上升的管控;(3)生态风险驱动力分析表明,快速城市化阶段巢湖流域生态风险的主要驱动因子为第二产业值、城市化率、人口密度和固定资产投资,而人均GDP的增加在一定程度上会降低生态风险水平。     

基于加权叠加模型的高原湖泊流域重要生态用地识别——以星云湖流域为例

生态用地在维持区域生态平衡和保障区域生态安全具有重要意义。以云南星云湖流域为研究区,运用层次分析法和GIS技术,从水土保持、地质灾害规避与防护、生物多样性保护和水资源安全4个方面,构建了流域重要生态用地识别指标及其识别方法,并识别出流域重要生态用地空间分布。结果表明:(1)加权叠加模型更适用于高原湖泊流域重要生态用地识别;(2)根据生态用地重要性分为核心型、辅助型、过渡型和非重要生态用地,面积分别为75.98 km~2、105.05 km~2、89.47 km~2和65.11 km~2,分别占流域生态用地总面积的22.64%、31.30%、26.66%和19.40%。识别结果能较好地反映重要生态用地维护流域的生态安全。以星云湖流域作为高原湖泊流域的典型,为高原湖泊生态保护提供科学方向,以期协调流域经济发展与生态保护的矛盾,促进可持续发展。     

贵州赤水河流域生态红线区划分研究

为保持生态系统平衡,维持社会健康、有序的发展,实现可持续发展的战略目标,在生态环境敏感脆弱区和重要生态功能区划定生态红线,确定生态红线区分布范围,科学指导开发活动,对生态环境进行有效管理,是我国当前在国务院政策指导和学界智力支持下的一项重要工作任务。以贵州赤水河流域为研究对象,选用水土流失敏感性、石漠化敏感性评估作为环境生态本底评估,综合土壤保持功能、水源涵养功能、生物多样性保护功能和禁止开发区,将生态需要和社会服务功能有机结合,通过空间综合叠加分析与处理等技术手段,共划分出9大类生态红线区,总面积为5 030.58 km²,占整个流域面积的44.16%。结合赤水河流域的生态环境现状,提出了相应的生态红线区管理建议,期望为赤水河流域生态环境保护和后续科学研究提供一定的科学基础。     

基于GIS的高原湖泊流域生态安全格局构建及优化研究——以星云湖流域为例

以星云湖流域自然人文环境特征、主要生态环境问题为出发点,结合景观生态学原理方法、熵值法和GIS空间分析技术,实现星云湖流域生态安全的空间分异格局及优化。选取海拔高程、坡度、土壤侵蚀强度、地质灾害易发性、土地覆被(利用方式和植被覆盖度)、人口密度、距自然保护区距离、距离建设用地和距水源距离等因素为阻力因子叠加生成综合阻力要素,根据GIS空间成本距离分析原理,引用最小累积阻力模型识别构建流域生态廊道和生态节点,进一步规划优化流域生态功能网络的结构和功能。研究表明:(1)从各安全等级面积比例和平均生态安全指数角度,星云湖流域中度安全占流域总面积的45.81%,高度安全为25.24%,较低安全为21.05%,不安全占7.9%,平均生态安全指数为2.95,流域生态安全总体处于中度安全,生态系统健康一般,但部分地区生态安全性较低,主要分布在南部、东部和北部地区,应重视这些区域的生态保护和建设;同时,坡度、水土流失因子和水资源(自然环境要素)、土地利用格局和距离建设用地(人类活动干扰要素)等因素是流域生态安全格局形成的主要因子;(2)识别规划了中枢生态源、核心型生态源斑块、一般生态源、多种级别的生态廊道和生态节点或战略点等构成的具有结构性和层次性的流域生态安全网络格局,对不同层次和结构的生态源、生态廊道和生态节点或战略点进行针对性建设保护,将有效提升流域生态系统的功能价值性和系统的完整性,进而加强流域生态稳定安全。     

基于BP人工神经网络和模糊理论的太湖蓝藻水华发生风险评价

目前，湖泊蓝藻水华是我国乃至世界的重大环境问题之一。蓝藻水华的暴发机制复杂，具有明显的不确定性。以太湖为例，根据近5 a水环境和水华发生的实测数据，结合BP（Back Propagation）人工神经网络和模糊理论，建立了蓝藻水华发生风险的模糊风险评价方法。对太湖9个水环境功能区的评价结果表明：西部沿岸区、梅梁湖蓝藻水华发生风险最大，为重度蓝藻水华风险区；竺山湖、五里湖次之，为中度蓝藻水华风险区；南部沿岸区、贡湖、湖心区为轻度蓝藻水华风险区，东太湖和东部沿岸区水华发生风险最小，为轻微蓝藻水华风险区。建立的评价方法和评价结果，可为蓝藻水华的预测、预警以及风险管理提供参考和依据。     

城市化背景下喀斯特流域生态服务价值时空分异特征——以贵阳市南明河流域为例

以贵阳市南明河流域1990、2000和2013年遥感影像数据为基础,通过多尺度空间单元格及空间自相关分析,结合GIS空间分析技术,定量描述了南明河流域生态系统服务功能的时空分异特征,进一步揭示了喀斯特区域城市发展引起的生态服务价值变化。结果表明:1990~2013年,南明河流域生态服务价值增加6.87亿元,林地生态服务价值增加,而耕地、建设用地的变化造成生态服务价值的损失;流域生态服务价值存在较强空间聚集性,生态服务价值"热点"区主要分布在流域中下游,"冷点"区主要集中在流域中游;随着研究尺度的增加,流域生态服务价值的空间自相关性增强;流域生态服务价值对价值系数缺乏弹性,林地敏感性最高,对流域生态服务价值贡献最大,而城市化进程加快使得建设用地对总生态服务价值的影响程度增加。     

长江中下游流域人类活动强度及其对湿地景观格局影响研究

目前关于大尺度下人类活动强度对湿地景观格局影响的研究较少,为揭示长江中下游流域湿地景观格局与人类活动强度的关系,以1995～2015年的土地利用数据为基础,综合运用人类活动强度模型和景观指数等方法,分析研究区人类活动强度演变特征、湿地景观格局特征及人类活动强度对湿地景观格局的影响。结果表明:(1)人类活动高强度带面积增加,低强度带面积减少;1995～2015年,各强度带的人类活动强度平均值均呈增长趋势,强度带等级越高,平均值增幅越大。(2)20年间,湿地面积不断增加,占比分别为5.14%、5.27%和5.30%;湖泊和沼泽地分别减少了70.73 km~2和216.53 km~2,而水库坑塘面积增加了1 155.32 km~2,对湿地增加的贡献率达94.75%,研究期主要是人工湿地在扩张,而自然湿地在萎缩;湿地景观的破碎度减弱,景观多样性减少。(3)伴随人类活动强度的增强湿地相对变化呈"收缩"效应,且在人类活动强度越高的区域,"收缩"效应越明显;随着人类活动强度降低,湿地景观破碎度减弱,聚集度下降,景观多样性增强,景观形状趋于复杂。研究结果可为长江中下游湿地保护和人类活动管控提供决策支持。     

基于GIS的四川岷江上游杂谷脑流域农林复合景观格局优化

随着景观格局、生态过程与生态功能关系研究的深入，景观格局优化成为景观生态学研究中的前沿问题。景观格局优化的方法和判别准则随研究区的特点而异，从方法上进行景观格局优化探讨，在遥感和地理信息系统技术支持下建立了包括景观分类图(1974和2000年)、温度、降雨、地形图、土壤类型图等数据的空间数据库，利用地理信息系统强大的空间数据管理和空间分析与运算能力，以土地综合利用和土壤侵蚀为判别准则，引入了潜在土壤侵蚀强度这一概念，在地理信息系统环境中运用空间模拟和土地利用优先级规定，对岷江上游杂谷脑流域进行景观优化。结果显示优化后的景观格局显著改善土壤侵蚀问题     

贵州省石漠化敏感区生态红线空间分异与管控措施研究

贵州省石漠化演变态势遏制了长江、珠江流域的生态安全需要。为响应国家生态环境保护与修复政策,加强长江上游生态保护工作,遏制贵州省生态环境恶化趋势,研究基于遥感和GIS技术,针对贵州省喀斯特石漠化等典型生态环境问题,依据《生态红线划定技术指南》(2015-06)建立敏感性评价指标体系及评价模型,评价贵州省石漠化敏感性现状,划定石漠化敏感区生态保护红线,定量揭示贵州省石漠化敏感区生态红线现状及地域分异,并根据贵州省石漠化治理实际情况,提出具体管控措施。结果表明:(1)2011年贵州省石漠化敏感性以强度敏感性为主,面积达36 227.83 km~2,占全省喀斯特地貌面积的32.23%,总体分布规律呈条带状分布;(2)通过叠加分析得出石漠化敏感区的空间分布与石漠化现状有一定关系,表现为除去无明显石漠化、潜在石漠化、不敏感性、轻度敏感性之外,已石漠化土地与中度以上敏感性所占面积比例变化趋势呈正相关。(3)贵州省石漠化敏感区生态红线面积达6 814.25 km~2,占全省国土面积的3.87%;主要由破碎斑块组成,较集中分布于贵州北部、南部及西部地区,其中遵义市、毕节市以及黔南州面积最大、最集中;(4)石漠化敏感区生态红线的管控措施应实施治理与保护并行,主要以保护为主,同时,加强石漠化敏感区综合治理以及生态保护政策体系建设。     

江西省土地利用生态风险评价

研究目的在于通过对江西省2000-2013年土地利用生态风险进行评价,绘制江西省生态风险分布格局,提出针对江西省不同风险区域的发展意见或建议,为江西省生态保护工作提供科学依据。所采用的研究方法为层次分析法和综合指数法。研究结果表明:12000-2013年间,江西省土地利用结构以林地为主,其次为耕地;工交建设用地在各分区均呈增长趋势,以鄱阳湖平原区和赣南区增长最为显著;22000-2013年间,江西省的土地利用生态风险处于较低风险等级,但呈上升趋势;2013年较2010年高风险等级分布面积在缩小,低与较低等级面积则在增加,风险等级面积分布趋于合理,江西省土地利用生态风险有所缓和。3鄱阳湖平原区的生态风险等级最高,生态风险最大,其次为赣中区;赣南、赣东和赣西区生态风险较小,但生态风险呈增长趋势;4高风险等级面积集中增加在城市及其周边地区,城市生态风险增加,江西省生态保护工作应将关注点转移到到城市生态安全上。     

秦岭山地森林退化时空变化分析

森林是陆地生态系统的主体,是人类发展不可缺少的自然资源。为了解秦岭山地2000-2010年的森林退化情况,本文基于森林资源的生物量,采用森林退化指数FDI对研究区2000年、2005年和2010年的森林退化情况分别进行核算,并对结果按照相关标准进行分级。结果表明,2000-2005年,研究区内生态环境恶化,森林退化明显加剧,特别是极重度退化面积扩大明显。2005-2010年期间,秦岭山地的森林退化情况有所好转,研究区的生态环境问题得到治理,原来的极重度退化逐渐转变为重度退化或中度退化,而重度退化和中度退化日益向轻度退化和未退化转移。     

国家战略经济区风险和对策

近2年国家批准了20个国家发展战略经济区.在这些地区,随各自自然环境的变化其自然灾害风险有所不同.该文基于对国家战略发展区域的历史(1949-2009年)灾情调查统计,构建了以人均损失、地均损失、损失占GDP的比重及人均GDP、地均GDP等5个指标为主的自然灾害风险评价体系.研究结果表明:天津市滨海新区、上海浦东新区为低度风险区;深圳市综合配套改革试验区、珠江三角洲地区、长江三角洲地区、辽宁沿海经济带、江苏沿海地区、沈阳经济区、武汉城市圈、黄河三角洲高效生态经济区为中度风险区;关中-天水经济区、海峡西岸经济区、广西北部湾、中部地区、长吉图开发开放先导区、海南国际旅游岛综合试验区为较高度风险区;成渝统筹城乡发展综合配套改革试验区、甘肃省、长株潭城市群、鄱阳湖生态经济区为高度风险区.该文针对各区域自然灾害风险特点提出了发展对策.     

基于生态系统服务流视角的生态补偿区域划分与标准核算——以石羊河流域为例

厘定补偿边界与明晰补偿标准是流域生态补偿科学实施的关键。生态系统服务流因其可清晰反映流域上下游生态系统服务联系、精准界定生态系统服务供受区范围、客观计算生态系统服务补偿标准,成为生态补偿研究的新切入点。文章以石羊河流域为例,基于流域2018年土地覆被、气象观测和统计年鉴等多源数据,利用供需平衡模型和风沙扩散模型分别模拟了流域主要生态系统服务的流动特征,并据此确定了受偿区、支付区范围以及补偿的标准。结果表明:(1)石羊河流域提供的生态系统服务主要为水供给服务和防风固沙服务,总体呈现出"上游水资源供给,下游防风固沙"的分布格局;(2)石羊河流域生态补偿的综合受偿区分布在流域上游的天祝藏族自治县和下游的民勤县,综合支付区在流域的中上游县(区)均有分布;(3)石羊河流域生态补偿总额度为9.89亿元,其中水供给服务每公顷应受偿/支付357.39元,防风固沙服务每公顷应受偿/支付943.67元。受偿额度高值区主要集中在流域下游民勤县,支付额度高值区主要集中在流域中游凉州区。     

基于GIS技术及层次分析法的长江上游生态敏感性研究

选择在大尺度范围的长江上游开展生态敏感性研究,为长江上游水电开发的水资源保护及管理提供技术支撑及科学依据。在系统、翔实的辨识和分析长江上游区重要生境和生态敏感区的基础上,采用GIS技术与层次分析法结合的方式,筛选、识别和构建了生态敏感度评价指标体系,构建了敏感度的计算方法和综合评价方法,从而将属性数据库和空间图形数据库相关联,生成基于各评价单元生态敏感性专题评价成果图,从而揭示长江上游生态敏感性空间格局,为开展长江上游水电开发生态制约因素分析提供理论基础。研究表明：长江上游不敏感区、轻度敏感区、中度敏感区、高度敏感区和极度敏感区分别占长江上游总面积的74.14%、6.76%、8.25%、493%和593%。金沙江流域是长江上游区生态敏感性最高区域,其次是长江上游干流区和赤水河流域;长江流域生态敏感区重点分布于上游区,长江上游干支流水资源利用中需重视对各类生态敏感区的生态保护     

基于效益的鄱阳湖流域水生态保护补偿标准计算模型

补偿标准确定是建立生态补偿机制关键，也是生态补偿的重点和难点。针对鄱阳湖流域水资源管理及水权分配以流域水资源四级区为基础的实际情况，提出以流域水资源四级区为计算单元、以水资源四级区各行政区为计算单位、以下泄水资源是否达标作为被补偿与补偿的依据，按照利用某行政区水资源产生效益（或增加利用成本）大小来确定行政区间的补偿量，建立了流域内补偿的鄱阳湖流域水生态保护补偿标准计算模型。并以鄱阳湖流域水资源四级区袁河为例，计算了2008年袁河流域内及其下游各行政区受到（或付出）的水生态保护补偿量。补偿标准计算模型为建立鄱阳湖流域水生态保护补偿机制提供依据，对别的流域确定水生态保护补偿标准具有较好的借鉴作用     

基于InVEST模型的太行山淇河流域土壤侵蚀特征研究

基于土地利用数据、数字高程模型数据(DEM)、土壤类型数据、降雨数据、植被覆盖指数(NDVI),结合地理信息系统(GIS)和遥感,计算降雨侵蚀力因子(R)、土壤可蚀性因子(K)、植被覆盖因子(C)、水土保护措施因子(P),借助InVEST模型对淇河流域2015年山地生态系统的土壤侵蚀进行研究。结果表明:(1)淇河流域微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积分别为932. 80、617. 13、282. 46、159. 58、141. 64和93. 84 km~2;土壤侵蚀总量为7 225 839. 54 t,平均土壤侵蚀模数为32. 45 t/(hm~2·a);(2)在各土地利用类型中,土壤侵蚀主要发生在林地、草地和耕地。草地和林地多分布在地形起伏度较大的高海拔区,潜在的土壤侵蚀量较大,土壤侵蚀强度也较大。虽然未利用地占流域总面积很小,但侵蚀模数最大;(3)淇河流域土壤侵蚀与坡度、海拔和地形起伏度等地形因子具有密切关系,土壤侵蚀模数随着海拔的升高先增大后降低,海拔在1 200 m处达到峰值,土壤侵蚀模数随着坡度和地形起伏度的增加而不断增大。坡度和起伏度越大,坡面土壤的不稳定性愈大,在外力作用下发生下移的可能性就愈大。海拔600～1 200 m、坡度大于15°、地形起伏度70～500 m的区域土壤侵蚀状况严重,是土壤侵蚀防治的重点区。土壤侵蚀是山地生态脆弱性响应的重要指标,山地流域的土壤侵蚀研究对评估区域生态环境质量有重要意义。     

浙江省土地利用格局时空变化及生态风险评价

基于1990~2015年浙江省6期的土地利用数据，分析土地利用的时空变化，构建生态风险指数，对不同时期的浙江省土地利用生态风险进行了评价。结果表明：（1）浙江省土地利用变化表现为耕地大量减少而建设用地剧增；土地利用转移方向主要为耕地、林地、水域向建设用地转移；其中以2000~20005年和2010~2015年土地利用动态度最高；（2）浙江省生态环境质量下降。中生态风险区是区域的主导类型，较高、高生态风险区向外扩张，高值区主要分布在杭州湾附近，沿海区域，杭州西南部、衢州和金华三市接壤区域。低等级生态风险区分布在相邻高等级生态风险区的周围，大致成圈层状向外扩散;（3）土地利用生态风险等级转换差异较大。生态风险转移主要是由低向高等级转换，且其生态风险等级年均转换速率呈上升趋势，生态风险转换主要发生在城市、沿海区域如杭州湾附近、温州、台州沿海等经济发展活跃的地区;（4）浙江省各地级市生态风险值时空分异较大。各市生态风险值主要呈上升趋势，宁波市生态风险变化最大，衢州市变化最小。空间分布上，杭州市生态风险值最高，远大于其他地级市，舟山市生态风险值最低。     

汉江流域上游作物水分生态适应性研究

采用农田水量平衡模型,结合GIS技术,通过构建作物水分亏缺风险指数,对汉江流域上游区小麦、玉米等主要作物的水分生态适应性进行了系统研究。结果表明：就全生育期而言,自然降水不能满足作物生长发育的需求,水分亏缺是汉江流域上游区农田水分平衡的主要特征;就不同作物来讲,水稻多年平均水分亏缺风险指数达23.26%,是全流域生态适应性最差的作物,麻类、薯类生态适应性较强;作物生长发育不同时段,各作物水分生态适应性差异较大,春旱应引起足够重视。     

基于遥感的2000~2009年鄱阳湖流域蒸散特征及影响因子研究

蒸散是水循环过程重要的分量,分析鄱阳湖流域蒸散的时空格局及影响因子作用对流域水资源合理利用和提升流域生态服务功能具有重要意义。以MODIS产品数据为主要数据源,应用地面温度 植被指数三角关系法反演了鄱阳湖流域2000~2009年的实际蒸散量,分析了流域蒸散的时空分布特征及主要气象因子对流域蒸散的影响。结果表明：（1）鄱阳湖流域蒸散具有很强的空间异质性,蒸散较大的区域位于湖区水域和流域森林分布区域,而湖区周围和流域中部的农田和草地蒸散相对较小。2000~2009年流域年均蒸散量为795 mm。2003、2004、2007和2009年的枯水年份,蒸散值较高,变化范围为802~890 mm;（2） 鄱阳湖流域各子流域年蒸散量为666~1 031 mm,其中饶河和修水流域蒸散量高于其他流域,这是由于这两个子流域林地所占比例较高（大于70%）。流域蒸散占降水的比例为04~07,从年尺度上整个流域仍表现为水分盈余,但年内分配不均;（3） 流域蒸散与辐射和气温呈显著正相关关系（P＜001）,而蒸散年内分布格局则与降水格局有关,表现为月降水距平越小,月蒸散量越大。在枯水年份,降水格局对蒸散的影响尤为显著