荒漠河岸生态系统退化机理的定量分析

通过野外监测资料,采用聚类分析与主成分分析法,分析了荒漠河岸生态系统退化的内外因素与驱动力、植被退化的环境主导因子与生态退化程度,结果表明:(1)地质、地貌与气候条件等因素的影响,塔里木河下游生态系统存在脆弱和不稳定性是其退化的内因,外界干扰则是其退化的外在因素。人为干扰则是其退化发生的驱动力,起因于人口的增加、需求的增长。(2)在此过程中导致植被受损的环境主导因子是水,植被退化是人类干扰作用于植被赖以生存的环境主导因子所致。(3)其不同河段的生态退化可以归为三类:潜在沙漠化类(轻度退化),轻度沙漠化类(中度退化),中度或重度沙漠化类(重度退化),其中第三类型,土壤条件与其它两类差异较大,表现出土壤退化的滞后现象。     

中国南亚热带退化生态系统的恢复及其生态效应

综述了南亚热带退化生态系统恢复的意义，地带的气候特征及退化生态因子恢复的主导生态因子，退化生态系统恢复与重建的步骤，并用实例说明南亚热带退化生态系统植被恢复的生态学效应和经济及社会效益。     

矿山废弃地生态退化程度评价

矿山废弃地是受采矿影响极度退化的生态系统,生态退化程度评价是对矿山废弃地生态质量现状、环境影响和治理难度的评估过程,可用于指导矿山废弃地生态环境影响评价和生态恢复规划编制等。本文分别尾矿库、露采迹地、排岩场和压占区4种矿山废弃地类型,采用兼顾自然因子和人为干扰强度因子的评价方法,通过对主要生态、环境问题的分析,选择导致生态系统退化的主要因子或易于反映生态系统质量的自然因子和人为干扰强度因子作为生态退化评价指标,评价指标来自于工程设计条件、土壤、植被和地质安全性4个方面;首先采用层次分析法确定各评价指标权重,其中占用面积和地表破坏程度是最最要的指标;在生态退化等级划分基础上确定了各评价指标的域值,并将各指标量化和标准化,计算各生态退化等级的综合得分值变化范围,建立了矿山废弃地生态退化程度综合评价方法体系,将生态退化程度划分为可自然恢复、可治理、难于治理和不能治理4个等级。最后,针对遵化市典型民营铁矿进行了案例适用性分析,并对不同退化等级的废弃地进行了生态防护措施分析。     

金沙江干热河谷退化生态系统植被恢复生态功能评价——以元谋小流域典型模式为例

针对干热河谷具有光热资源丰富、气候干旱燥热、水热矛盾突出、植被覆盖率低、水土流失严重、生态环境强烈退化、植被恢复困难等特点,文章总结千热河谷植被恢复的技术体系,研究分析了植被恢复对生态系统的水保功能、环境功能、生物多样性等生态功能的影响,结果表明:植被恢复后,生态系统的土壤侵蚀程度明显下降,其中轻度退化土地减少了22.03%;中度退化土地减少了21.15%;强度退化土地减少了34.15%;植被恢复后,小流域的气候环境有较大的改善,气温下降、湿度提高,改变了该区域"干"、"热"的恶劣环境;对系统多样性的研究主要针对强度以上退化系统的人工生态林模式和自然禁封治理模式进行分析多样性与生态系统功能的关系,结合前期研究结果认为,自然禁封治理模式使系统具有生物多样性,有助于系统生态功能完善稳定,而银合欢(Leucaena leucocephal)人工林恢复模式,虽然物种多样性减少,但系统具备优化的生态功能.因此,就干热河谷强度、极强度退化生态系统而言,银合欢冲沟治理模式和自然禁封治理模式是较优化的模式.     

静乐县生态脆弱性时空演变与分区研究

生态脆弱性研究是区域生态环境恢复与治理的重要依据。基于人为-自然因素综合作用体系,选取表征人类活动、社会经济、植被、气象、土壤和地形地貌等14个因子构建静乐县生态脆弱性评价指标体系。运用空间主成分分析法,结合遥感数据和地理信息系统技术,对山西省静乐县2007和2017年生态脆弱性进行定量评价和分区,揭示区域生态脆弱性时空演变特征。结果表明:(1)通过主成分特征分析发现,地形起伏度、土壤侵蚀程度、人均耕地面积、年均降水量和人均GDP是影响研究区生态脆弱性的主要因素。(2)静乐县生态脆弱性类型主要由微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱和重度脆弱4类组成。2007年以轻度脆弱和中度脆弱为主,2017年以中度脆弱和重度脆弱为主。空间上均呈现"中部高-两边低"的格局。(3)研究期内,各类生态脆弱性等级相互转移的总面积为662.84 km~2,以轻度和中度脆弱转移为主。轻度脆弱主要转向中度脆弱,转移面积为472.90 km~2;中度脆弱主要转向重度脆弱,转移面积为187.65 km~2。研究区空间上基本呈现"轻度向中度演变、中度向重度演变"的趋势,生态形势严峻。(4)根据时空演变特征将研究区划分为生态修复区、生态持平区和生态退化区。研究成果可为静乐县及同类型地区开展生态修复治理工作提供科学支撑和研究思路。     

西北地区的生态退化

分析了引起西北地区生态退化的自然因子和人为因子，对主要自然因子的作用及过程进行了分析。在此基础上探讨了西北地区生态退化的过程与结果，认为生态退化是生态系统的功能退化、生态系统结构退化、生态因子退化、土地退化逐渐演进的一个过程，生态退化的最终结果是土地生产力下降或丧失。     

干扰对牦牛坪景观格局及草地生态系统服务的影响

玉龙雪山高山草甸位于横断山区生物多样性保护关键地区,也是滇西北重要的生态旅游资源,提供了多种重要的生态系统服务,然而当下面临着放牧旅游复合干扰等多重压力。为明晰放牧和旅游干扰对玉龙雪山高山草甸景观格局及草地生态系统服务的影响,通过野外调查和遥感影像解译数据,区分出旅游、放牧和干扰交互区3个干扰类型区,并将草甸划分出重度、中度、轻度和未退化等4个级别。分别从调节、供给、文化服务等3个方面6个指标评估研究区生态系统服务,从景观数量组成(PLAND和PD指数)与景观空间结构(SHAPE和CONNECT指数)角度评估研究区的景观格局,运用冗余分析(RDA)探讨干扰影响下的景观格局对草地生态系统服务的影响。结果表明:(1)旅游干扰集中区域的未退化和轻度退化草甸斑块面积占比(PLAND)比其他干扰区低15%,中度和重度退化草甸面积占比则明显增加;放牧干扰集中区轻度退化草甸的斑块密度指数(PD)比其他干扰区域高2-7倍,斑块破碎化明显;(2)在干扰交互区和放牧干扰集中区,都出现了斑块形状指数(SHAPE)和斑块连接度指数(CONNECT)随着草甸退化程度增加而增加的现象,中度退化草甸斑块更破碎且连接度增加,进一步扩大分布范围的趋势明显;(3)景观组成特征对研究区生态系统服务作用明显,PD指数是研究区最重要的景观指标,PD越高景观越破碎,生态系统服务供给越差。旅游干扰集中区的生态系统服务更多受景观空间结构特征的影响,放牧干扰集中区的生态系统服务则主要受景观组成特征的影响。不同干扰区域景观组成与结构的差异对草地生态系统服务的供给的影响,可作为景区草地资源保护与景观规划管理的参考。     

植被根系及其土壤理化特征在高寒小嵩草草甸退化演替过程中的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸的植被根系空间变化和土壤环境因子间的关系。结果表明,不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸群落植被根系和蕴育植被根系的土壤量发生了明显的变化。特别是0~10 cm土层的植被根系在重度退化阶段显著高于其它退化演替阶段（P〈0.05）,而蕴育植被根系的＂载体＂量在重度退化阶段显著低于其它退化演替阶段（P〈0.05）,根土比（根和土的重量比）明显高于其它退化演替阶段（P〈0.05）;随着退化演替阶段的进行,高寒小嵩草草甸群落物种数、地上部分、植被根系锐减,群落结构和功能明显发生变化;不同退化演替阶段,植被根系（0~40 cm）的垂直分布、根土比与土壤容重、土壤含水量以及土壤中N、P含量存在一定的相关性;不同退化演替阶段高寒小嵩草草甸土壤理化特性的变化影响草地群落地上部分和植被根系;土壤的稳定性是草地生产稳定和恢复的重要因素,在评价与改良退化草地时,要充分了解土壤的退化程度。在高寒草甸地下根系取样方法难以统一,而且土壤表层根系和土壤很难难以分离,加之根系采样破坏性大、工作量大,根土比可能是指示高寒草甸退化程度相对可靠的量化指标。     

基于主导生态功能与生态退化程度的生态修复分区研究

生态修复分区是科学高效地开展生态修复的前提,以科尔沁沙地源头巴林右旗为例,采用"自下而上"与"自上而下"相结合的分区思路,运用地理信息系统空间分析技术手段,在主导生态功能空间分异规律的基础上,综合考虑区域生态退化程度,并根据区域气候特征、地势地貌和植被类型,划定不同等级的生态修复分区空间分布。一级分区按照立地条件即考虑地形地貌和植被覆被类型划定,是区域环境主导生态类型的组合;二级分区按照主导生态功能即水源涵养功能、防风固沙功能、土壤保持功能和生物多样性维护功能划定,是中尺度下区域环境主导生态功能类型的组合;三级分区按照未退化、轻度退化、中度退化和重度退化划定,以此划分修复难易型小区,即生态修复预防小区、生态修复调控小区和生态修复重点小区。将巴林右旗共划分为3个一级区、7个二级区和29个三级区,既体现了生态功能的空间分异规律,又使得恢复具有针对性,为制定植被配置、产业结构调整等不同调控措施和生态修复方案提供技术支撑。     

河岸带生态学研究进展与展望

河岸带是河流—陆地生态系统之间进行物质、能量、信息交换的重要生态过渡区,具有独特的生态系统结构和服务功能,近年来成为国内外生态学和环境科学的研究热点之一。在阐述河岸带结构与功能基础上,分析了河岸带的影响因素与其退化机制,退化河岸带的生态恢复理论、基本原则、生态重建技术和发展方向。认为影响河岸带结构与功能的主要因素可归纳为水文与地貌过程、植被与人为干扰4个方面;识别影响河岸带生态系统的生物和物理作用过程及其退化成因是关键,指出了生态恢复应遵循的原则与宜采用的生态重建技术。在此基础上,提出河岸带生态恢复应在景观或流域尺度上借助“3S”技术和多学科协作从微观、中观和宏观不同层次开展研究,甄别生态退化的主导因素,采用植被重建与水文调控技术尽可能恢复与重建原有自然景观。从系统生态学与景观生态学的角度,提出河岸带生态学未来研究方向。建议今后应加强对河岸带生态系统结构、生态过程与功能及生态重建技术的研究成果进行系统整合,建立能够预测河岸带结构与功能动态的数量模型和评价体系,为实现河岸带重建与高效管理提供科学指导。     

Rehabilitating China's Largest Inland River

Abstract:  Wetlands are particularly important for conserving China's biodiversity but riparian wetlands in the Tarim River basin in western China have been reduced by 46% during the last 3 decades. The world's largest habitat for Populus euphratica , which is in the Tarim River basin, significantly shrank. To protect and restore the deteriorated ecosystems along the Tarim River and its associated wetlands, China's government initiated a multimillion dollar river restoration project to release water from upper dams to the dried-up lower reaches of the Tarim River starting in 2000. We monitored the responses of groundwater and vegetation to water recharge in the lower reaches of the river from 2000 to 2006 by establishing nine 1000-m-long transects perpendicular to the river at intervals of 20–45 km along the 320-km river course below the Daxihaizi Reservoir, the source of water conveyance, to Lake Taitema, the terminus of the Tarim River. Water recharges from the Daxihaizi Reservoir to the lower reaches of the Tarim River significantly increased groundwater levels and vegetation coverage at all monitoring sites along the river. The mean canopy size of the endangered plant species P. euphratica doubled after 6 years of water recharge. Some rare migrating birds returned to rest on the restored wetlands in summer along the lower reaches of the Tarim River. The biggest challenge facing decision makers, however, is to balance water allocation and water rights between agricultural and natural ecosystems in a sustainable way. A large number of inhabitants in the Tarim Basin depend on these limited water resources for a living. At the same time, the endangered ecosystems need to be protected. Given the ecological, socioeconomic, and sociopolitical realities in the Tarim Basin, adaptive water policies and strategies are needed for water allocation in these areas of limited water resources.     

雅砻江流域生长季植被时空变化特征及对气象因子的响应分析

在全球气候变化背景下,开展植被变化对气象因子的响应研究对流域生态环境保护和水土资源合理利用具有重要的现实意义。以雅砻江流域为研究区,基于1982—2015年GIMMS NDVI数据,首先采用多种数理统计方法揭示生长季NDVI的时空变化特征,基于滞后相关系数法分析NDVI对气象因子的时滞效应,在此基础上建立各像元NDVI与气象因子的主成分回归方程,分析影响NDVI变化的主要气象因子及其贡献率,进而揭示NDVI对各气象因子的响应变化特征。结果表明:雅砻江流域NDVI在年内呈单峰型变化,峰值出现在8月,生长季NDVI年际变化呈不显著下降趋势。流域NDVI自下游向上游逐渐减小,植被退化面积占30%,改善面积占24.28%,中游植被改善和退化面积占比最大,就各植被类型变化而言,针叶林改善比重相对较大,灌丛和草甸退化较为严重。导致流域植被变化的主控气象因子为降水和气温,其对植被变化的贡献率分别为27.68%和26.31%,其中,流域上游及中游北部地区植被变化主要受气象因素影响,中游南部及下游地区植被受气象因子与其他因子(如人类活动)的共同影响。各像元NDVI变化的主控气象因子存在显著差异,降水、平均气温和相对湿度是中上游植被变化的主控气象因子,而降水和日照时数是下游植被变化的主控气象因子。流域植被对各气象因子的响应存在一定的时滞效应,植被对各气象因子滞后响应面积大小顺序为:平均风速>降水>日照时数>平均气温>相对湿度。中上游植被对主控气象因子降水、平均气温和相对湿度的响应主要为当月及滞后1个月;下游植被对主控气象因子降水的响应主要为滞后1个月和滞后3个月,而对主控气象因子日照时数的响应主要为当月。     

黄河下游断流研究进展

介绍了黄河下游断流的发生特点、断流成因及断流对三角洲人民生产生活及对生态环境的影响三个方面的研究成果和进展。这些研究表明:黄河下游断流是自然与人为因素叠加所致,但主要影响因素为人类活动,而气候变化、源区生态环境恶化也是导致黄河径流减少的重要因子,但由气候变化引起的黄河径流量改变的百分比还未确定;黄河下游断流对河口海域生态系统、三角洲演变、工农业生产及城乡人民生活等方面都会产生影响,严重断流时会导致三角洲土地利用格局发生变化,并产生一系列生态问题。今后一段时间,要研究保障区域生态安全的生态用水量,合理利用黄河水量的丰枯周期,从根本上解决黄河下游的断流问题。     

塔里木河下游植物群落结构特征分析

对塔里木河下游经30a断流后的应急输水河畔植被进行外业调查,分析了调查区植物群落的种类组成、垂直结构、密度结构以及优势种群的格局分布,旨在了解输水后研究区植物群落在结构特征方面恢复程度。结果表明:调查样地内有植物13种,其中胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、花花柴(Karelinia caspica)和疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为优势种。不同地下水条件物种的重要值不同,表现在不同离河距离具有不同的物种组成结构,随地下水埋深不同植物群落由以胡杨和胀果甘草为主到以柽柳、黑果枸杞、花花柴和疏叶骆驼刺等抗旱耐盐碱植物为主。乔木层密度随着离河距离加大而减小,灌木层和草本层密度随离河距离加大呈先增加后减小的趋势。群落垂直结构随离河距离加大由乔-灌-草3层逐渐转变为灌-草2层,随离河距离加大趋于简单。优势种群胡杨在离河300m以内呈聚集分布,聚集强度随离河距加大而增强;柽柳灌丛在离河50m呈均匀分布,离河150m以外呈聚集分布,但离河750m段有向随机分布发展趋势。植物群落结构特征在不同的离河距离具有差异,说明经过输水下游植物群落的恢复在结构特征方面有响应,为区域生态治理和保护提供科学依据。     

塔里木河下游荒漠植物群落物种多样性及其结构特征分析

以29块植物群落调查样地资料为基础,采用物种多样性指数、丰富度和均匀度由高到低指数对塔里木河下游植物群落的物种多样性及群落结构进行分析。结果表明,研究区共有植物10科14属,出现频率居于前3位的植物依次为柽柳、黑果枸杞和胡杨;重要值以胡杨为最大（0．384）,其次为柽柳（0．230）,盐生草为最小（0．002）;优势建群植物胡杨主要分布在与河道垂直距离500m范围内。沿河道从英苏至阿拉干断面,地下水位逐渐下降,物种多样性总体呈下降趋势,群落结构由乔木-灌木-草本转为以乔木-灌木为主;随与河道垂直距离增加,群落密度和盖度均呈现先增加后减少的变化趋势,植物群落结构由乔木-灌木、乔木-灌木-草本逐渐演变为灌木-草本或单一的灌木结构。     

岷江上游大沟流域驱动植被退化的人为干扰体研究

研究了岷江上游大沟流域内的人为干扰体,分析了干扰的类型、强度、频率及其时空变化特征,揭示了不同干扰类型及其特性对植被退化的作用、干扰体与人口增长、植被退化等的关系．结果表明：大沟流域人为干扰类型多达８种,但优势的干扰类型是砍伐薪材和牲畜放牧．从近３０ａ的干扰强度变化看,以８０年代初的干扰强度最大,并在近２０ａ内保持很高的干扰强度水平;干扰强度的年内变化表现为春末、夏、秋大而冬、早春小．近４０ａ来的干扰频率愈趋增高,年内表现为春秋季干扰频率最高,夏季中等,而冬季最小．人为干扰的空间差异十分明显,反映出人为干扰的现状及其对植被的破坏强度差异,即由村寨向沟尾和高海拔区、由近及远、由低到高,形成“钟形”干扰格局．认为大沟流域植被的严重退化是所有人为干扰长期共同驱动的结果,与该区人口及其需求迅速增长密切相关．结果还表明,不同性质的干扰对植被的影响作用具协同性,同一干扰体长期连续对植被的影响具累加和放大的作用     

塔里木河下游生态输水过程中荒漠河岸林活力恢复监测

根据近5年来对塔里木河下游荒漠河岸林植被的监测数据,分析了生态输水后植物活力的恢复状况.结果显示:应急生态输水增加了塔里木河下游的生物多样性,使原本面临死亡的荒漠河岸植被重新复活,而且不同程度上促进了胡杨群落的自然更新;在近河道50 m的范围内均出现了少量的胡杨、柽柳实生苗,并且在离河道150 m的范围内已经有相当数量的胡杨次生苗,在离河道400 m范围内大约有25%的胡杨均有不同程度的基部新枝萌蘖.通过生态输水后地下水位的逐步抬升,河道两岸的低阶地发育着一定面积的草甸植被,形成了由胡杨、柽柳和草本植物所组成的干旱区非地带性河岸稀疏植被群落,说明应急生态输水对于胡杨为建群种的荒漠河岸林植被的恢复和自然更新产生了积极的影响.     

岷江干旱河谷典型地段整地造林效果评估

长期以来通过整地造林去恢复重建植被已在横断山区干旱河谷广为采用,然而这样的实践是否能有效提高植被覆盖率并改善土壤水源涵养能力仍不清楚.选择岷江干旱河谷3个典型地段,调查了多年(7～16 a)后整地造林地上植被覆盖、土壤物理性质以及目的造林树种岷江柏(Cupressus chengiana S.Y. Hu)的保存、生长与结实状况,以评价干旱河谷乡土树种造林成效及造林后的生态效果.结果表明:(1)岷江柏在栽植多年后仍有大量死亡,保存率明显下降,造林16 a后仅为38%;(2)不同年代栽植的岷江柏在造林后2～6 a即开始旱现直径年生长量下降趋势;(3)造林带内乡土植被总盖度、灌木盖度、草本盖度、地衣苔藓盖度均低于保留带,因此等高线水平沟整地造林措施未能有效促进乡土植被发育;(4)造林带土壤水分物理性质也不如保留带,整地造林也没有有效改善土壤水源涵养能力.综合分析发现,整地造林多年后岷汀柏造林不仅没有达到岷江干旱河谷预期的生态恢复重建效果,甚至有加剧生态退化的趋势.因此认为:(1)规模化整地造林并不是有效的干旱河谷生态恢复和保护措施;(2)尽管岷江柏是乡土树种,但并不是干旱河谷植被恢复的适宜种.图3表3参29