流域水生态功能Ⅲ级区划分技术

流域水生态功能Ⅲ级区划分的目的是反映水生态功能Ⅱ级区内水生态系统功能差异,识别区划单元的主导水生态功能类型,为制订水生态保护目标提供支撑. 其划分方法:①确定划分流域的水生态功能备选类型;②选取典型的功能评价指标;③采用定量和半定量评价、功能等级划分、空间叠加、分区校验等方法,完成流域水生态功能Ⅲ级区划分. 以太子河流域为例,先确定5个水生态功能类型(生物多样性维持功能、生境维持功能、水资源支持功能、营养物循环维持功能和社会承载功能),按照划分方法最终将太子河流域划分为17个水生态功能Ⅲ级区. 水生态功能Ⅲ级区的划分应兼顾水体和陆地生态系统的功能要求,构建流域水生态管理模式的基础.      

基于水生态系统结构特征的滇池流域水生态功能三级分区

水生态功能分区的目的是为了实现中国流域的"分区、分类、分级、分期"管理的精细管理理念,而水生态系统结构是水生态系统完整性的基础,也是区分不同区域生境特征与功能差异的重要指标.因此,为了实现更精细化的湖泊流域管理,在滇池流域完成水生态功能二级分区基础上,基于水生态系统结构特征进一步对滇池流域进行三级区划,进而反映流域水生态功能的空间异质性.以反映水生态系统结构的物理、化学与生物特征为依据,分别构建了滇池流域陆域与湖体的三级分区指标体系;通过对三级分区单元指标综合值进行聚类分级,最终将滇池流域的水生态功能三级分区划分为20个陆域区和4个湖体区,并利用底栖与藻类的生物数据对分区进行合理性评价.最后基于生态服务功能理论,结合滇池流域自身特点与管理需求,将滇池流域三级分区定义为不同的水生态功能类型.通过对滇池流域水生态功能三级分区的划分以及主体功能的确定,不仅为滇池流域水生态健康管理构建了空间管理单元,而且为湖泊水生态功能分区的研究提供了案例.     

海河流域水生态功能一级二级分区

水生态功能分区是实现流域水环境"分区、分级、分期和分类"管理的基础.通过分析海河流域的陆地和水生态系统特点,确定了一级二级分区的指标体系,一级分区指标包括地貌类型、径流深、年降水量、年蒸发量,反映水资源供给功能的空间格局特征,共划分了6个一级水生态功能区;二级分区利用植被类型和土壤类型的空间异质性,反映流域生态水文过程及水质净化功能的空间格局特征,共划分了16个二级水生态功能区.最后,通过野外调查各个分区的水生态系统结构和生境差异性(水量、水质、河流生境、水生动植物等),对一级和二级分区结果进行了评价.分区结果能够为海河流域的水质目标管理和区域生态环境建设提供支持,分区方法和指标体系也可以为国内其它类似流域的水生态功能分区提供参考.     

清河流域水生态维持功能评估

利用野外样点调查数据、遥感解译数据和多年降水监测数据,从生物多样性维持功能、生境维持功能和水资源支持功能3个方面对2011年清河流域水生态维持功能进行评估,为"十二五"期间水专项在清河流域开展水环境管理技术实施示范效果评估奠定基础。结果表明:2011年清河流域生物多样性维持功能和生境维持功能较好,而水资源支持功能较差。建议通过开展生态保护工程增加植被覆盖度,增强水资源支持功能和水土保持能力。     

生态环境空间分级管控策略研究

生态环境空间分级管控是为了确保各级尺度下的生态环境空间充分发挥其生态服务功能所采取的管理控制手段与途径,同时给城市生态环境空间的管控提供依据,在不同尺度下,生态环境空间需按照不同精细度的管控方法和不同的土地空间单位进行分级,生态环境空间分级管控主要包括:省域尺度生态环境空间的管控、市域尺度生态环境空间管控和在主城区尺度下生态环境空间管控。通过3种尺度不同管控方法和策略的有效衔接,从宏观、中观和微观3个层次保证了生态规划的完整性和连续性,使生态系统服务真正发挥其价值。     

南宁水环境生态风险控制与管理的探索研究

水环境风险无处不在,既威胁动植物和人体的健康,又造成较大的经济损失,亟需对水环境生态风险进行控制与管理.流域生态风险评估具有时空尺度大、要素关联性强、空间异质性和整体性的特点,是当今水环境生态风险评估的主要方式.流域生态风险评估是一个复杂的过程,包括问题形成、风险分析与表征以及风险管理与反馈三个阶段.流域治理为南宁城市...     

喀斯特地区景观格局变化对生境质量的响应

生境质量是生态系统服务功能和生态系统健康程度的重要体现，厘清喀斯特地区不同景观格局变化下的生境质量情况，对实现生态脆弱区的经济发展和生态保护具有“双赢”的现实意义。文章以南北盘江流域为例，基于InVEST模型研究流域2000-2020年景观格局与生境质量的时空演变特征，并以网格为分析单元，利用GeoDa、SPSS软件对二者的时空响应及关系进行分析，为喀斯特景观格局优化和生态环境保护提供科学依据。结果显示：（1）2000-2020年，南北盘江流域景观转变主要发生在耕地、林地的相互转换及建设用地对耕地的挤占上。研究区景观格局整体向好发展，但除林地外的其他景观地类细碎化程度加深，局部地区景观格局破碎度增强并向着异质化、复杂化方向发展。（2）2000、2010、2020年流域生境质量均值分别为0.728 7、0.727 5、0.726 6，生境处于良好水平，呈轻微下降趋势。空间上生境质量呈“东西低，中南高”的分布特征，低质量区主要集中在南盘江流域上游，北盘江流域生境质量较好，但生境退化度高。（3）景观格局变化是影响生境质量的重要因素，不同景观格局指数与生境质量的相关性及响应程度存在时空差异。该...     

甘肃白龙江流域景观生态风险评价及其时空分异

以我国典型生态环境过渡带——甘肃白龙江流域为对象,借助GIS技术和Fragstats软件,基于土地利用变化的生境脆弱度和景观生态损失度构建了流域景观生态综合生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展了土地利用变化及其生态风险评价与时空分异研究.结果表明:1990~2010年白龙江流域土地利用变化明显,林地和建设用地呈现增长趋势,耕地和草地面积呈现减少,未利用地和水域则呈波动变化.研究区景观生态风险空间分布差异明显,白龙江流域西北部和北部的生态风险高于流域的西部、东部和南部.同时,各风险等级上呈现“两头小中间大”的趋势,即中等风险区面积呈扩张的态势,低风险区和高风险区呈减弱的趋势.流域景观生态风险具有显著的空间集聚特征,其生态风险值呈现显著的空间正相关关系,这可能是流域生态风险时空分布与土地利用强度、土地利用结构及人类活动之间关系密切.     

GIS和RS技术应用于流域水生生物时空分析的研究进展

近年来地理信息系统（GIS）和遥感系统（RS）（简称"2S技术"）在水文和环境领域得到了较为广泛的应用,但是如何在大流域尺度开展水生生物时空分析和退化诊断仍然是当前水生态学科的难点问题.本文面向新时期国家水生态质量管理重要需求和水生生物时空诊断学术前沿,全面梳理总结了近20年来2S技术在水生生物领域的研究进展,分别从GIS和RS的技术方法和应用等方面阐明了2S技术的适用性和优缺点.结果表明:近年来国内外针对2S技术在水生生物时空分析中的应用研究成果数量呈显著上升趋势,水生植物和叶绿素是该领域的研究热点;GIS技术在流域水生生物时空分析中的常用方法包括缓冲区分析法、叠加分析法和空间插值法,可以进行缓冲带划定、水生生物时空信息获取和趋势分析;RS技术可实现长序列水生生物数据的快速获取,主要包括经验模型、半经验模型和机理分析模型,可从空间尺度实现对水生生物的反向溯源和正向模拟预测.2S技术的联合应用将是未来大尺度水生态问题诊断的重要技术手段和发展趋势,能更好地定性和定量识别流域水生生物的时空变化规律;加快研发水生生物自动监测与快速识别等智能监测设备,实现5G技术、大数据分析、云计算、AI与2S技术的深度融合将是今后大尺度水生态时空问题诊断的重要发展趋势.      

西南喀斯特流域岩溶水氢氧同位素时空分布特征及水文意义——以后寨河流域为例

受多重导水介质影响,喀斯特流域水循环过程复杂,只以水分为研究对象的水文学方法难以刻画其时空变化特征及其受喀斯特水文地质条件的控制作用.稳定氢氧同位素赋予岩溶水指纹信息,为解译喀斯特流域水循环时空演变与水文功能提供了重要研究手段.论文选取贵州普定后寨河流域为研究对象,基于月尺度的高空间分辨率的水样采集,结合聚类分析和克里...     

典型流域生态完整性评价和应用研究进展

生态完整性包括物理、化学和生物完整性3部分,因此在系统梳理生态完整性内涵的基础上,深入分类剖析了生物、物理和化学完整性的具体评价方法,包括生物完整性指数法、预测模型法、定性生境评价指数、物理生境指数等,对比分析了不同评价方法的优势和局限性,明确了不同方法所需的监测指标和适用范围。将目前为止国际上已经开展的典型流域水生态完整性评价方法和案例进行了综合集成。针对目前流域水生态环境质量评价的环境管理需求,指出了生态完整性评价目前存在的问题,并对今后水生态环境质量评价工作提出了几点建议。     

Aquatic ecosystem protection and restoration: advances in methods for assessment and evaluation

Many methods and criteria are available to assess aquatic ecosystems, and this review focuses on a set that demonstrates advancements from community analyses to methods spanning large spatial and temporal scales. Basic methods have been extended by incorporating taxa sensitivity to different forms of stress, adding measures linked to system function, synthesizing multiple faunal groups, integrating biological and physical attributes, spanning large spatial scales, and enabling simulations through time. These tools can be customized to meet the needs of a particular assessment and ecosystem. Two case studies are presented to show how new methods were applied at the ecosystem scale for achieving practical management goals. One case used an assessment of biotic structure to demonstrate how enhanced river flows can improve habitat conditions and restore a diverse fish fauna reflective of a healthy riverine ecosystem. In the second case, multitaxonomic integrity indicators were successful in distinguishing lake ecosystems that were disturbed, healthy, and in the process of restoration. Most methods strive to address the concept of biological integrity and assessment effectiveness often can be impeded by the lack of more specific ecosystem management objectives. Scientific and policy explorations are needed to define new ways for designating a healthy system so as to allow specification of precise quality criteria that will promote further development of ecosystem analysis tools.     

影响太子河流域鱼类空间分布的不同尺度环境因子分析

鱼类的退化受到不同类型环境因子的影响,为制定更合理的鱼类保护计划,本研究采用了非度量多维标度法(NMS)研究了太子河流域不同尺度环境因子对鱼类空间分布的影响.鱼类聚类结果发现太子河流域鱼类可分为3种分布类型区,即上游森林及支流源头区、中游山地区和下游平原区.NMS分析表明太子河流域鱼类空间分布受到流域、河段和微生境这3种尺度上环境因子的影响,海拔、河流等级和土地利用在流域尺度上对鱼类分布表现出显著影响,速度与深度结合等级、栖境复杂性等级和电导率等因子在河段尺度上表现出显著作用,底质等级是在微生境尺度上具有显著作用.因此,在流域鱼类保护管理中应考虑不同尺度上环境因子的影响.     

流域水生态系统健康与生态文明建设

健康的流域水生态系统是保障流域经济社会可持续发展的基础,解决我国严峻的流域水生态系统健康问题迫切需要开展以流域为基本单元的生态文明建设. 针对我国流域水生态系统健康现状,确立了流域生态文明的概念和内涵,提出了流域生态文明建设的基本框架和主要任务. 以保障流域自然生态系统的完整性、流域经济社会系统发展的可持续性、人居环境的生态性为内涵,构建流域水生态-经济社会复合生态系统的动态平衡是流域生态文明建设的基本框架. 流域生态文明建设的主要任务:①构建以水生态系统健康为目标的流域分区管理模式,优化国土空间开发;②健全流域的水环境质量基准和标准体系,科学确定生态系统保护阈值;③建立以流域生态承载力为约束的污染物总量控制技术,优化产业结构与布局;④以保障流域环境流量为前提,实现水资源生态利用;⑤加强人居环境生态建设,实现流域城市生态化发展;⑥加强生态制度建设,构建流域生态文明建设长效机制.该研究成果可以为实现流域人与自然和谐发展提供理论指导.      

土地利用/覆盖变化对生态系统服务的影响：空间尺度视角的研究综述

作为连接自然过程与社会过程的桥梁与纽带,生态系统服务与人类福祉和可持续发展息息相关。土地利用/覆盖变化（Land Use/Land Cover Change,LUCC）是生态系统服务变化的重要原因之一,对生态系统服务的影响随着空间尺度的变化而变化。尺度问题一直是LUCC和生态系统服务理论研究与实践管理的重点与难点。系统理解LUCC对生态系统服务影响的尺度特征、尺度差异及尺度关联,对深入LUCC和生态系统服务的尺度效应研究、协调多层次管理机构的制度决策、缓解生态系统服务稀缺对社会经济发展的限制等具有重要意义。本文从空间尺度切入,基于国内外不同尺度LUCC对生态系统服务影响的理论研究和实践进展,总结归纳尺度的概念与内涵,整理介绍考虑空间尺度的研究框架,系统梳理LUCC对生态系统服务影响研究中的空间尺度选择、空间尺度特征及空间尺度关联,评析单一尺度和多尺度研究方法的特点。并提出未来研究中应在构建人文因素与自然因素相结合的研究框架、阐释LUCC对生态系统服务影响的尺度效应、完善LUCC对生态系统服务影响的尺度分析方法等方面开展更深入的研究。     

基于源地综合识别与多尺度嵌套的徐州生态网络构建

传统生态网络构建时,生态源地的辨识多考虑生境斑块的质量和面积,较少考虑斑块生态系统服务功能与空间结构的影响;且多从一个尺度在相对封闭的系统单元内进行网络构建,缺乏尺度间的嵌套协调,易导致其结构性错位。通过构建“属性—功能—结构”三位一体的源地综合识别指标体系,基于最小费用路径、电路理论、移动窗口搜索法等方法,构建并叠置分析徐州都市区和主城区两个尺度的生态网络,并提出优化策略。结果表明：（1）两尺度生态源地重合面积79.85 km²,廊道重合长度158.42 km,重合面积45.68 km²,重叠区域对多尺度生态网络衔接稳定至关重要,需重点保护;对都市区至关重要却缺乏主城区下垫面支撑的8条廊道要优先修复。（2）识别都市区与主城区夹点分别为17处与18处,重合10处;障碍点8处与10处,重合5处。生物迁移关键区域高迁移阻力与大优化潜力并存,亟需优先修复。生物过程跨尺度的连续性要求采用多尺度级联框架协同应对生态问题。（3）基于“斑块—廊道—基质”理论从“点—线—面”三个角度提出徐州多尺度嵌套生态网络的优化策略。研究结果可为区域生态安全格局构建、国土综合整治与生态系统修复提供决策参考。     

基于生态安全格局的国土空间生态保护修复关键区域诊断与识别——以烟台市为例

山水林田湖草系统生态保护修复是维护国家生态安全的重要保障。当前国土空间生态保护修复研究缺乏从生态系统的完整性和结构连通性角度对国土空间生态保护修复关键区域进行诊断和识别。烟台市作为我国典型滨海城市,湿地退化,生境类型单一造成景观稳定性差,国土空间生态保护修复刻不容缓。为全面识别烟台市国土空间生态保护修复关键区域,利用生境质量模型、生境风险评估模型、粒度反推法、最小累积阻力模型和电路理论,通过构建区域生态安全格局,诊断生态“夹点”、生态障碍点、生态断裂点等,识别和确定研究区域的国土空间生态保护修复关键区域。研究发现：（1）烟台市生态源地共计668.85 km²,主要为林地、水域,源间廊道共计1548.36 km,呈现“两横两纵”的空间特征;（2）基于生态安全格局识别烟台生态保护修复关键区域,包括13处生态“夹点”区域、8处生态障碍点区域、39处生态断裂点区域、破碎生态空间1308.66 km²;（3）结合各类生态保护修复关键区域的空间分布特征、土地利用现状,分别提出修复提升方向。研究可为国土空间生态保护修复关键区域识别、生态系统整体修复提升提供科学指导。     

景观格局对河流水质影响的尺度效应Meta分析

景观格局决定了陆域污染物的源汇过程,是影响河流水质状况的关键因素.由于尺度效应,不同尺度下景观格局与河流水质关系的研究结果不尽相同.然而,景观格局对河流水质影响的尺度效应问题尚缺乏系统研究.收集了国内外4 041条研究数据,采用Meta分析法定量分析了不同尺度下景观格局对河流水质的作用特征,识别了影响河流水质的关键时间和空间尺度以及景观指数.结果表明,相对于降水事件、平水期和年际尺度,丰水期下景观格局对河流水质的影响最大;相对于流域尺度,缓冲区尺度的景观格局对河流水质的影响更大;丰水期-缓冲区尺度是景观格局影响河流水质的关键时空耦合尺度.与耕地、水域、草地以及流域整体景观相比,林地和城镇用地的景观格局对河流水质的影响更大;破碎度是影响河流水质最重要的景观格局因子.在河流水质治理中,应重点考虑缓冲区的景观配置,增加缓冲区林地面积、减少林地和水域的斑块密度和减少城镇用地的面积占比和聚集度,以有效保护河流水质.     

道路生态影响评价方法研究：以兰海高速公路为例

提出了将道路生态影响问题划分为3个尺度来进行评价,并根据不同尺度的生态特征采用不同的方法和指标,从而系统、定量的评价道路建设和运行所带来的生态影响.小尺度问题采用野外调查和样方对比的方法;中尺度问题主要依靠不同分辨率的遥感监测,辅之野外调研;大尺度问题主要依靠遥感和GIS结合进行分析.以兰海高速公路为例,运用该系统进行评价,取得了良好的结果.因此,该体系方法可以作为道路生态影响评价和研究的借鉴和参考.