富营养化浅水湖泊稳态转换理论与生态恢复探讨

从清水稳态与浊水稳态转换的过程、稳态阈值、稳态恢复力等方面介绍了浅水湖泊的稳态转换理论,总结了浊水稳态与清水稳态恢复力的影响因素,以及清水稳态与浊水稳态相互转换的驱动力,分析了富营养化引起的植物群落演替和稳态转换的过程.根据稳态转换理论和太湖五里湖的生态恢复实践,提出以改善生境条件为稳态转换驱动力进行生态恢复,并阐述了降低营养盐浓度、提高水体透明度、清除某些鱼类、改善基底、调节水位、软围隔消浪等生境改善措施.      

不同恢复模式下红壤区森林植被盖度变化的阈值效应分析

植被恢复过程中乔木层与灌草层变化的阈值效应往往决定着生态恢复工程的成败,若忽视这一效应可能会引发其他生态问题。为了进一步促进我国森林生态系统植被恢复建设,填补相关研究空白,研究了典型红壤区自然和人工恢复模式下乔木层和灌草层盖度的动态变化特征,基于前沿的生态阈值评估框架,利用线性模型和三种阈值模型（包括分段回归模型、阶跃函数模型以及通用模型）评估了不同恢复模式下两种盖度指标之间的阈值效应。模型评估结果的后验分布形式表明：在人工恢复乔木层与灌草层盖度之间存在阈值效应,而在自然恢复模式下则不存在;通过比较各个模型评估结果的精度可知,分段回归模型结果更加准确;进一步利用分段回归模型得出,当前人工恢复样地中乔木层盖度的阈值为42.85%（95%的置信区间为41.57%~44.13%）,此时灌草盖度为58.75%,若超过乔木层盖度阈值会使得灌草层盖度开始降低。研究结果对促进我国红壤区人工林生态系统的结构改善具有较高的参考价值。     

国外生态阈值研究进展及启示

生态阈值是促使生态系统属性发生突变的环境变量的值,20世纪70年代以来在国外生态学界掀起研究热潮.通过详细总结国外生态阈值研究内容、研究方法与成果实践应用状况,反映出生态阈值研究对于理解生态系统转变过程、制定生态标准以及实施环境管理决策具有重要支撑意义;强调生态阈值研究应以正确把握时间和空间尺度、理解系统要素相互作用机制及阈值检测数学模型的生态学意义为前提;由于背景干扰和人为压力增加了物种及其生态系统的敏感性,迄今只有少量的带有阈值的标准和制度尝试性应用于国外资源环境管理实践领域.结合当前国内生态环境管理标准制定的科技支撑需求,建议谨慎将国内外阈值研究成果应用于国内管理实践,同时针对国内重点地区突出的生态环境问题开展生态阈值研究,以夯实"三线一单"资源环境管理制度科学基石,提升生态学研究实践应用价值.      

生态安全弹性与生态安全"倒U"曲线

文章从生态安全的研究现状入手,根据生态系统和人类社会系统之间的主要关系,论述了生态安全弹性和安全"倒U"曲线理论.生态安全弹性能够反映安全系数、安全阈值、干扰程度三者的关系,由它来判断人类向生态系统索取自然资源的活动更具有预测性、可操作性,并能保证生态系统自身也处于可持续发展的良性状态.     

基于生态系统“受损-恢复力-修复潜力”评价的内蒙古生态空间分区及保护修复策略

为筑牢安全韧性生态空间,提升生态系统质量和稳定性,增强生态空间自我恢复能力,以内蒙古自治区为例,研究适宜大尺度空间的生态修复分区方法,针对区域典型生态系统问题,构建生态系统“受损-恢复力-可修复潜力”评价技术体系,通过生态系统现状及受损评价,摸清生态系统问题及退化区域;根据生态系统特征及支撑能力,开展生态系统恢复力评价和可修复潜力评价;耦合多级评价结果,识别修复特征相同的区域,综合划定生态空间修复分区。结果显示：研究区内可修复潜力高的区域主要分布在大兴安岭、阴山、贺兰山等区域,潜力中等区主要包括呼伦贝尔草甸草原、锡林郭勒典型草原、阴山北部荒漠草原、阿拉善荒漠等区域,潜力低区域主要包括西辽河流域、黄河流域、局部草原、荒漠沙地区域等。结合区域特征,综合划定9个生态空间修复分区,从促进生态系统结构、质量、功能保护与修复的角度出发,因地制宜提出保护保育、自然恢复、辅助修复和生态重塑等生态修复策略,保障区域生态系统实现良性循环和自我调节。从生态系统受损、生态系统恢复力及可修复潜力3个层面建立生态评价技术体系,划定生态空间修复分区,提出适宜大尺度生态空间治理的方法与实施路径。     

长江流域生态系统恢复力评价及其空间异质性研究

恢复力是生态系统的固有特征,可通过系统遭受干扰后恢复到原稳定态的时间和速率来衡量. 开展长江流域生态系统恢复力研究对于掌握流域生态系统变化规律,指导长江流域大保护和高质量发展具有重要意义. 本文采用概率衰减法评估长江流域生态系统恢复力,首先获取了2001—2020年长江流域每16 d的250 m分辨率的增强型植被指数(enhanced vegetation index, EVI)数据,采用最大值合成以及重采样技术,获得年度1 000 m分辨率的EVI数据;然后,计算每个栅格2001—2010年、2001—2011年、2001—2012年直至2001—2020年共11年的EVI变化斜率;以全流域为统计单元,统计11年间EVI变化斜率持续为正和持续为负的栅格数量,采用衰减函数进行拟合,正负衰减的时间差表征生态系统恢复力;以6 767个小流域为对象,分析长江流域生态系统恢复力的空间差异性. 结果表明:20年来长江流域整体EVI在逐渐增加,空间分布差异在逐渐增大. 正、负衰减时间差为29.48 a,生态系统处于正向恢复状态. 生态系统恢复力呈上游及下游入海口低、中游地区高的特点,其与降雨量、地形(海拔和坡度)、林草覆盖率和人类活动等因素相关. 在海拔1 000~1 500 m、坡度25°~30°、林草覆盖率较大的山地区域生态系统恢复力最高;而在高海拔或低海拔地区以及植被覆盖较差的地区,生态系统一旦受到干扰或破坏则较难恢复. 研究显示:长江流域生态系统整体上呈正向演替,得益于长江大保护的政策;长三角地区因人类活动频繁,生态处于逆向演替,而上游地区如金沙江、大渡河、岷江一带生态系统恢复力较低,与水电开发、地质灾害是否相关需进一步研究.      

1985—2016年安固里淖湖泊湿地生态系统稳态转变及对气候变化的响应

气候变化及人类活动严重影响着湿地的生态系统健康和可持续发展,进而对区域生态安全产生威胁. 以京津冀坝上地区典型内陆湖泊安固里淖湿地为例,结合1985—2016年的Landsat TM/ETM+影像数据生成MVWR指数(modified vegetation water ratio,修正化植被水体指数),基于“杯球”模型量化分析安固里淖湿地稳态转变与生态弹性,并进一步探究湿地稳态转变与生态弹性对气候变化的响应. 结果表明:①1985—2016年来安固里淖湿地于1995年、2004年发生了稳态转变,其RSI(regime shifts index,稳态转变指数)分别为0.973、2.108;1995年发生恢复性稳态转变,使得湿地水量增加、水域面积扩大,植被生长状态有所恢复;2004年发生退化性稳态转变,使得湿地进入严重受损状态,且2004年后湿地干涸的时期持续时间增加. ②就湿地稳态转变的空间分布而言,安固里淖湿地发生波动和剧烈波动的面积达9.26 km2,占比为17.81%,主要分布在湿地外围东部和南部,虽然湿地核心区域发生稳态转变的强度不及湿地外围东部和南部,但是在核心区小的转变仍能导致湿地生态系统的严重退化,使湿地整体发生稳态转变. ③1985—2016年安固里淖湿地生态系统弹性水平呈持续性下降,降幅达37.5%,从干涸中的恢复难度增加. ④气候要素中气温与降水对安固里淖湿地稳态转变均有影响,其中降水的影响更加显著,尤其是受前期降水影响明显,湿地稳态转变与长期的水量变化有关. 研究对湿地较长时间内的稳态转变及弹性状态变化定量化分析,以揭示湿地的退化过程,将生态系统弹性的持续下降作为湿地退化预警的一个信号,可为湿地的管理及修复提供理论依据和方法借鉴.      

荒漠草原区油气管道建设对地表植被格局的影响

以油气管道经过的乌鲁木齐荒漠草原地区为研究对象,选择施工前、施工期以及恢复期3个不同施工阶段的遥感影像数据,解译地表植被类型,采用象元二分法提取植被覆盖度,通过比较时间上植被覆盖格局和土地利用格局的变化,分析油气管道建设对生态系统影响的范围和特点.研究发现:不同建设时期管道两边荒漠草原区土地利用类型差异较大,草地面积持续降低,共计减少32.53%,灌木林地面积增加到24.61%,建设用地面积在建设期增加,植被恢复期降低.研究区复杂程度提高,原有生态结构发生改变;建设期管道施工作业带及两侧10m范围内植被覆盖度显著低于其他区域,而管道两侧50~100以及100~200m范围内的植被覆盖度无明显差异,但与200~300m范围相比差异显著.管道建设主要影响范围为管道上方施工作业带以及两侧10m的范围内,间接影响范围为施工作业带两侧200m内;恢复期人为措施对研究区植被覆盖度的主要影响范围为施工作业带;管道建设改变了荒漠草原生态系统的组成结构,是管道周边土地利用类型和荒漠草地系统变化的主要推动力;人为恢复措施无法使受影响区域的植被恢复到建设前的水平.     

黄河流域生态质量时空变化分析

黄河流域在我国社会经济发展和生态安全格局构建方面具有十分重要的地位,流域的生态保护和高质量发展上升为国家重大战略,同时也面临着生态系统退化、水土流失、湿地萎缩等生态问题.为了解黄河流域生态质量状况及其时空变化特征,分析了黄河流域生态格局、植被、生物多样性、生态系统功能和服务价值、县域生态质量等多方面的数据和文献资料.结果表明:①黄河流域大部分县区生态质量状况一般,植被覆盖度由东南向西北递减,上游地区生态系统服务价值高于中游和下游;② 2000—2018年农田生态系统面积占比持续下降,森林、水域面积占比略有增加,聚落面积占比持续上升,20世纪80年代以来整体植被覆盖和生产力状况得到改善,重要生态功能区的生态系统服务价值明显提升;③大部分地区生态状况改善幅度有限,局部仍有退化,流域的生物多样性依然受到严重威胁.因此,建议在恢复植被覆盖的基础上,开展优化生态结构、维护生态过程的相关研究,重点关注生态敏感地区生态保护成效的评估和提升,农耕地区农田生产力对自然生态系统的影响,以及城镇化过程对生态系统服务和生态安全的影响;同时建立黄河流域生态质量综合监测体系,开展监测指标与技术方法的机理和应用研究,这不但是流域生态质量时空变化分析的基础,也是生态保护恢复和管理工作的支撑.      

GIS支持下的黄土高原地区植被生态梯度分析

在地理信息系统(GIS)支持下对黄土高原地区257个样方的植被进行了研究。DCA分析较好地反映了植被的连续性变化及植被的生态梯度与气候因子的关系。分析的结果表明．植被组成和结构沿经、纬度变化明显，分异出森林、森林草原、温性草原、荒漠半荒漠植被等不同类型，优势种替代明显，植物种类也形成了不同的生态类型。植被的梯度变化与气候因子密切相关，较好地反映了黄土高原地区环境与结构的空间变异特点。     

森林生态系统恢复力评价——以江西省莲花县为例

生态系统恢复力是森林资源可持续发展的中心目标之一。在明确生态系统恢复力定义和尺度的基础上,分析了森林生态系统恢复力的影响因素,从生境条件和生态存储两方面遴选出26个指标,建立了森林生态系统恢复力评价指标体系,并以江西省莲花县为案例区,采用组合赋权法确定了指标权重,通过空间叠加计算了莲花县森林生态系统恢复力。结果表明:森林生态系统恢复力主要受内部存储的影响,其权重达到0.554。莲花县森林生态系统恢复力在0.103到0.464之间,平均值为0.268,恢复力达到或超过平均水平的森林面积为37 907 hm²,占森林总面积的49.2%,整体处于较低水平;分级结果表明仅48.16%的森林达到高或较高恢复力水平;在空间分布上,莲花县森林生态系统恢复力为南高北低,南部和中部的森林大多处于高或较高恢复力水平,北部地区大部分森林处于中等、较低或低恢复力水平。此外,恢复力高的森林沿乡镇边界线分布的特点非常明显。该研究结果可为森林资源管理提供重要科学依据。     

林地生态用水亏缺的经济损失估算研究

以植被微观用水过程为核心,提出林地生态用水可划分为生理消耗性用水、生态消耗性用水和非消耗性用水.探讨了林地生态系统生态用水亏缺的生态效应,并基于绿色植物的光合作用机理和生态服务功能理论,界定了林地生态用水亏缺的损失内容,构建了林地生态系统生态用水亏缺的损失估算方法.以我国北方生态环境用水亏缺的典型地域--黄淮海地区为例进行了实例研究,结果表明,黄淮海地区由林地生态系统生态用水亏缺导致的经济损失约为99.115×108元·a-1,生态用水亏缺的经济损失率达到3.53元·m-3,远高于黄淮海地区单位国民经济用水量收益率、单位农业用水收益率和单位工业用水收益.     

我国若干湖泊磷转化率的区域差异性研究

湖泊生态分区有利于其富营养化控制,湖泊营养盐流动特征是湖泊生态分区的重要指标之一,通过线性回归和模型分析相结合的方法,对表征我国湖泊营养盐流动特征的磷最大转化率指标开展了研究.结果表明,我国湖泊总磷(TP)向叶绿素a(Chl-a)转化的最大转化率(Rmax)模型为Rmax= k0/(1-η)(k0和η分别代表TP与Chl-a现存量线性回归方程的斜率和生态系统中磷传递效率),不同湖泊磷最大转化率与所在地多年平均积温显著相关,显著影响磷转化率的积温阈值范围为3400~4730oC·d,该积温阈值可判定我国不同区域湖泊生态系统中磷流动速率的快慢,表征我国湖泊磷的流动速率区域差异性.     

湖滨带生态退化及其与人类活动的相互作用

湖滨带属于水陆生态交错带,是湖泊水生态系统与陆地生态系统间非常重要的过渡带. 根据湖滨带生态退化的表现形式,可以将湖滨带生态退化过程归纳为渐变退化、间断不连续退化、跃变退化、突变退化及复合退化5种类型. 系统自然退化是一个漫长渐变的过程,而人为干扰往往带有冲击负荷与胁迫压力.人类对湖滨带生态退化的影响与人类文明的发展历程密切相关,随着人类开发自然、利用自然能力的加强,对湖滨带生态退化的影响深度、范围也明显增强. 在文明初始阶段,人类对湖滨带处于被动适应及竞争利用的状态;文明成长阶段,人类开始对湖滨带进行主动开发及可控利用;在文明成熟阶段,从对湖滨带单纯开发利用拓展为发挥综合生态服务功能. 另一方面,湖滨带生态退化对人类产生的影响主要体现在生物资源萎缩、洪水灾害损失增加、可利用淡水资源减少、对人体健康造成威胁、美学价值丧失、影响水文化的历史传承等. 研究湖滨带的退化过程及其与人类活动之间的相互作用、相互影响关系,认清湖滨带自身的发展规律,识别湖滨带退化的驱动因子,有助于我们进一步保护湖滨带、修复退化的湖滨带或提出减缓湖滨带退化过程的有利措施.      

基于山江海视角与SRP模型的桂西南-北部湾生态环境脆弱性评价

为揭示桂西南喀斯特-北部湾海岸带生态环境脆弱性,本研究基于山江海视角,采用生态敏感度-生态恢复力-生态压力度(SRP)模型、无纲量化模型、层次分析法,结合生态环境脆弱性指数,对该区域进行了生态环境脆弱性的评价,为该区域的生态环境治理和恢复提供科学的理论基础和技术指导.结果表明:(1)2000～2018年三期生态环境脆弱...     

酸雨对森林植被的影响及在贵州龙里的初步研究——代“酸雨胁迫影响森林植被及其生态效益的评估”专栏序言

酸雨胁迫条件下森林生态效益评估是亟待解决的环境问题之一.酸雨对森林生态系统的危害可分为直接危害和间接危害.在贵州省龙里建立生态水文实验站,自2005年起开展酸雨监测,对森林植被冠层遭受酸雨直接伤害及其对酸雨的缓冲作用进行模拟实验和分析,结果表明研究区酸雨的直接危害有限;为此,依据生态水文过程理论,利用遥感和地理信息系统技术,建立了土壤酸化、土壤酸化-植被生产力和森林生态效益评价3个空间信息模型;模拟计算了研究区酸沉降对土壤化学性质、植被生产力和森林固碳、保肥方面的生态效益的影响,构建了酸雨对森林植被的间接危害评价方法体系.     

生态修复目标导向的河流生态功能分区初探

经济社会的快速发展不可避免的对河流生态系统造成了损伤,如何使受损河流生态系统恢复到健康状态已经成为当前亟待解决的重要环境问题之一.河流修复生态功能分区是对河流进行适应性生态修复的必要前提和基础,可为制定生态修复目标提供科学依据.本研究在已有分区体系基础上,依据生态功能分区的理论,对河流修复生态功能分区的内涵进行了辨析,...     

生态健康、生态风险、生态安全概念辨析

在人类活动影响下,生态系统退化的速度越来越快,作为衡量生态系统存在状态的生态健康、生态风险、生态安全评价日益受到重视。然而,目前对于3个概念的界定不够明晰,在评价过程中指标体系混淆混用,致使理论研究也固步不前,影响了对实践的指导意义。生态健康、生态风险、生态安全的联系体现在评价主体的一致性和生态安全评价需要以生态健康评价、生态风险评价为基础;而三者的区别体现在内涵、评价对象以及评价的指标体系3个方面。     

葫芦岛市可持续发展定量评价研究

介绍了生态足迹的理论和计算方法,运用生态足迹指标并结合其它生态经济学指标对葫芦岛市可持续发展进行了定量评价研究。研究表明:葫芦岛市生态系统处于人类过度开发利用和压力下,区域经济社会发展处于不可持续状态。     

矿区生态系统服务功能价值对煤矿开采工程的响应

矿区的开采利用对国民经济的发展有很大的推动力的同时,也改变了矿区环境的生态系统。本文基于生态系统服务价值理论对淮北平原某煤矿区开采前后生态系统服务功能的变化做了估算。结果标明,开采后总的生态服务价值增加了5246.907万元,大面积的农田、森林、草地和荒漠生态系统转化为单位面积生态价值系数较高的湿地是增加的主要原因;敏感性分析结果标明,矿区生态系数服务价值对价值系数没有弹性,研究结果可信;矿区开采应采取合理的生态恢复措施来实现矿区生态系统持续向健康型发展。