2000—2020年北方农牧交错区植被生态功能变化及驱动因子分析

中国北方农牧交错区是种植业和草地畜牧业交错的生态过渡区,也是生态脆弱和生态敏感带,在中国生态环境保护中具有重要战略地位。为探讨2000—2020年中国北方农牧交错区植被生态功能变化趋势及其驱动因子,以北方农牧交错区的植被生态功能为研究对象,利用卫星遥感和气象观测数据,选择植被净初级生产力(NPP)、水源涵养能力和水土保持等指标来量化植被生态功能,采用空间叠加分析、趋势分析和相关分析等方法探索了植被生态功能长期变化趋势,分析气候和人为活动对植被生态功能变化的驱动作用。结果显示,2000—2020年北方农牧交错区95%以上区域的植被生态功能呈现变好趋势。其中,NPP、水土保持和水源涵养能力的提升幅度分别为57.1%、57.3%和86.7%。植被NPP由2000年的502.6 g·m~(-2)·a~(-1)(以C计,下同)增加到2020年的789.6 g·m~(-2)·a~(-1);水土保持量由2000年的473.5 t·hm~(-2)·a~(-1)增加到2020年的744.9 t·hm~(-2)·a~(-1);水源涵养能力指数由2000年的42.7增加到2020年的79.7。NPP、水土保持功能和水源涵养能力指数明显提高预示该区域生态系统向良性发展。其中,年降水量增加是驱动植被生态功能变化的关键气候因素。人类的生态保护措施使林地和草地等生态用地面积大幅度上升是促进生态功能提高的主要人为因素。     

黄河源区生态破坏现状及保护对策

黄河源区自然条件严酷,生态环境脆弱。随着黄河源区资源开发力度逐步加大,草场和灌丛植被遭到不同程度的破坏,生态环境日趋恶化。具体表现为草原退化严重,水土流失加剧,土地荒漠化扩大,水源涵养能力大为降低。因此,保护黄河源区生态环境,建立黄河源头特殊生态功能保护区已刻不容缓。     

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.     

榆林地区植被时空分异特征及其影响因素研究

植被作为反映陆地生态系统和气候的重要指标,对研究全球或区域生态环境变化具有重要作用.以地处黄土高原生态脆弱区的榆林市为研究区,基于地理探测器模型,选取坡向、坡度、气温、降水和土壤类型5类自然因子,土地利用类型、人口密度和GDP 3类人文因子,分析榆林地区植被空间分异特征及其驱动力,并揭示了促进植被生长影响因子的最适宜特...     

南京市土地利用的生态环境问题及对策

在综合分析南京市土地利用与生态环境关系的基础上,提出南京市目前土地利用的主要生态环境问题包括:工业与城镇集中区水环境污染比较严重,在一定程度上威胁饮用水源;重化工业及交通的快速发展导致部分地区空气污染问题突出;城市点源与面源污染物排放导致局部地区土壤污染问题严峻;建设用地与人口集聚区热岛效应明显;生态用地破碎化导致生态系统服务功能下降。结论认为环境友好型土地利用模式是协调土地利用与生态环境关系的关键对策,为协调两者关系,必须实施集约利用建设用地、发展绿色工业、划定生态敏感区、实施土地利用分区管制、构建区域生态安全格局等措施。     

京津冀植被退化的空间格局及人为驱动因素分析

植被净初级生产力(NPP)是区域生态系统健康与退化的重要指示器之一。基于2000—2010年NPP数据和土地利用数据,采用趋势分析、叠加分析和显著性检验等方法,研究京津冀植被退化的空间格局,并分析其人为驱动因素。结果表明:(1)研究区植被NPP多年均值(以C计)集中在400~700 g·m~(-2)·a~(-1),高值区主要分布在燕山山脉、太行山山脉及太行山山脉东麓山前平原,低值区主要分布在冀西北草原区、研究区东部沿海地带和冀东平原盐碱地地区。(2)11 a间京津冀植被NPP呈减少趋势的区域面积占研究区总面积的59.214%,其中,显著和极显著减少区域面积占10.050%,研究区局部区域植被发生明显退化;京津冀区域植被退化总面积为21 545.07km~2,其中,重度退化面积为5 775.66 km~2,中度退化面积为8 168.18 km~2,轻度退化面积为7 601.23 km~2;研究区植被退化表现出明显的空间聚集特征,一是太行山东麓呈条带状连片区域,二是京津唐都市圈呈环状区域。(3)京津冀区域植被退化格局主要人文驱动因素有3个:一是城市(镇)蔓延式扩张,研究区城市新增建成区面积与重度、中度、轻度退化面积之间的相关系数分别为0.897 9、0.783 5和0.686 9(P0.05);二是区域交通路网密度影响区域植被退化格局和程度,以重要交通线为核心,从核心到两翼,植被退化程度逐渐降低;三是区域经济发展战略和产业布局直接影响区域植被空间格局。     

陕北黄土高原典型人类活动影响下景观生态风险评价

植被恢复促进了景观格局和生态过程的改变,景观生态风险评价有助于揭示人类干预下生态系统结构、功能等在景观尺度产生的潜在不利生态效应。以生态脆弱、人与生态环境的相互作用敏感的陕北黄土高原为典型研究对象,根据2000、2005、2010和2015年夜间遥感地图、植被净初级生产力和土地利用数据,建立景观生态风险指数,对陕北黄土高原的综合风险状况及其变化进行定量评价,并对植被变化、城镇化分别与景观生态风险变化间的相关关系展开分析。结果表明,景观格局变化对生态稳定性有潜在影响,景观生态风险以增长趋势为主,2005—2010年景观生态风险增长的范围最大,涨幅为186.0%,其中,中风险和极高风险等级面积增长超2.7倍;2010—2015年景观生态风险增加有所缓解,增加12.9%;2000—2005年景观生态风险降低26.0%。景观生态风险低等级面积逐渐缩小,其他等级面积逐渐变大。其中,2005年后景观生态风险等级呈片状扩展,主要位于陕北西北部风沙区。植被变化、城镇化分别与景观生态风险值变化之间在西北风沙滩区均呈显著正相关。在景观生态风险增加区植被呈退化趋势;在景观生态风险低值区即退耕还林逐年拓展的区域,植被恢复促进景观生态风险的降低。植被恢复对景观生态风险的影响大于城镇化进程。研究成果对于区域发展和生态恢复的综合调控具有一定参考价值。     

中国西北地区生态环境的现状及保护对策

近四十年来,由于种种原因,我国西北原本十分脆弱的生态环境愈加恶化,主要表现存:水土流失严重;绿色植被边培植、边破坏;草原退化,土地沙化;气候干旱,水资源短缺并遭受污染;大批珍稀动值物种群濒临灭绝。对此现状,我们认为,只有加强领导,强化生态意识,克服短期行为,大力植树种草,增加绿色覆盖,保护和合理利用水资源,才能改善大西北的生态环境。     

精河流域绿洲土地利用及生态系统服务价值时空变化研究

土地利用变化直接影响着生态系统服务功能及生态安全,在县域尺度上定量分析区域土地利用类型及生态环境效应变化,可为地处干旱生态脆弱区的精河流域绿洲水、土资源合理开发利用提供科学依据。利用1990、2000和2018年3期影像,采用梯次环方法对研究区各土地利用类型生态系统服务价值进行时空分析,并基于生态环境质量指数和生态贡献率对土地利用类型转变后的生态环境效应进行辨识。结果表明:(1)1990—2018年研究区土地利用变化明显,建设用地、耕地、水域和草地面积增加,林地和未利用地面积减少;(2)近28 a来,研究区生态系统服务价值整体变化较大,呈先降后增趋势,2018年生态系统服务价值优于1990和2000年。以城市为中心的梯次环方法分析结果显示,1990和2000年研究区南部地区生态系统服务价值整体高于北部地区,生态系统服务价值高值区出现在S5～S7梯次环;2018年北部地区生态系统服务价值高于南部地区,生态系统服务价值高值区出现在N6～N8梯次环;(3)1990、2000和2018研究区生态环境质量指数分别为0.147、0.120和0.194。研究区土地荒漠化以及林地、草地转为未利用地是在土地利用层面导致生态环境退化的主要原因,未利用地转为林地、草地以及艾比湖水面的恢复是促使研究区生态环境质量改善的主要原因。     

内蒙古草原矿区土地退化特征

随着内蒙古地区矿产资源开发力度的加强,生态脆弱的草原地区出现的各种生态环境问题严重影响了当地经济发展和生态建设。选择内蒙古白云鄂博铁矿、准格尔煤矿、达茂旗萤石矿和苏莫查干萤石矿4个矿区作为典型研究区,利用遥感和GIS技术,选择土地毁损、植被破坏和土壤侵蚀等方面的指标,研究内蒙古矿区20多年来的土地退化特征。结果表明,矿区开发过程中道路建设对植被的破坏比较明显;被毁损的土地类型主要来源于草地;NDVI、植被覆盖度、生物量和生物丰度等指标在矿区500 m范围内的值远小于其他范围;土壤侵蚀呈由轻度向中度发展的趋势;所有指标都反映出距矿区越近土地退化越严重的特征。     

冻融作用对高寒草地土壤理化和生物学性质的影响

冻融作用是高纬度和高海拔地区常见的土壤随温度变化反复冻结-融解的自然现象,频繁的冻融过程将对土壤理化和生物学性质产生不同程度的重要影响。对于脆弱且敏感的高寒草地生态系统而言,冻融作用将可能更为复杂地影响其土壤生态环境及生物地球化学循环过程。文章系统地论述了冻融过程对高寒草地土壤物理结构、化学和生物学特性、主要养分转化以及植被生长等方面的作用特征,指出冻融过程及其格局变化将导致草地土壤养分迁移转化和植被生产力的复杂和差异性响应,进而可能对草地生态系统服务功能发挥及高寒区生态环境产生不容忽视的重要作用。建议未来研究应当立足于土壤冻融过程的复杂性及高寒生态系统对气候变化响应的敏感性,重视区域尺度长期定位监测及技术创新,优化冻融作用下土壤生态环境变化研究内容,加强关于气候变化背景下高寒冻土区土壤冻融格局时空变化规律及作用机制理论研究,明确土壤冻融格局变化对不同类型冻土区和草地土壤剖面生化特性及其植被生理生态效应等的影响。重点关注冻融格局和多年冻土退化下植被生态系统演替及服务功能变化状况,探索减少冻融期土壤养分流失的优化条件和技术措施,这对于指导制定高寒区生态安全调控策略,维持草地生态系统平衡和可持续发展具有至关重要的作用。     

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。     

环境保护部南京环境科学研究所土地退化防治和矿山生态保护学科简介

正环境保护部南京环境科学研究所土地退化防治和矿山生态保护学科主要开展受损生态系统恢复与重建、土地退化/荒漠化防治以及矿山生态环境保护与恢复治理等方面的基础理论与应用技术研究。多年来,先后承担了国家科技基础性工作专项"西部重点矿区土地退化因素调查",国家自然科学基金项目"西藏高寒河谷沙地植被演替的高光谱遥感识别及恢复潜力评估研究"和"基于高光谱遥感的雅鲁藏布江源区草地退化及其对全球变化响应敏感性研究",国家环保公益性行业科研专项     

气候因子与植被的时滞相关分析——以广西为例

广西地区地下河发育,地表水缺乏,生态系统脆弱、抗干扰能力低,灾害频繁,森林生态系统严重退化,石漠化程度加剧,属于生态脆弱区域,而植被变化是生态系统对气候变化响应的指示器,其变化研究对该地区生态环境建设具有重要意义。文章基于1999--2010年气温与降水数据和GIMMS．NDVI（GlaobalInventoryModellingandMappingMtudies-NormalDifferenceVegetionIndex）数据集,研究近12年来广西地区植被覆盖时空特征。通过时滞相关分析法,分析研究区不同植被类型受气温和降水的影响,即植被NDVI对气温和降水的响应程度。结果表明,（1）植被NDVI与温度的时滞相关程度强于降水,而响应时间刚好相反,植被NDVI对降水的响应比对温度的响应程度要快。（2）植被NDvI与降水的时滞相关规律呈桂南较弱—桂中较强—桂北较弱,但响应时间刚好相反,即桂南较快一桂中较慢—桂北较快。（3）植被NDvI与温度的时滞相关性变化规律呈由南向北递减,响应时间由南向北变快。（4）植被NDVI与气候因子时滞相关越强,响应的时间就越迟缓,反之越快。（5）不同的植被类型对水热条件响应程度不同,与水热条件时滞相关越强的植被则滞后时间相对越久。     

基于遥感和地理信息系统的内蒙古呼日查干淖尔地区生态脆弱性评价

随着全球气候变化和人类活动干扰,各地区的生态脆弱性日益显著。综合自然条件和人为干扰对内蒙古呼日查干淖尔地区生态脆弱性的影响,选取地形、植被、土壤、气象和土地利用等8个指标,基于遥感(RS)和地理信息(GIS)技术,运用层次分析法、熵权法和综合指数法构建生态脆弱性评价模型,对该区域2010年和2017年的生态脆弱性状况进行综合、定量的分析。研究表明:(1)呼日查干淖尔地区2010和2017年的综合生态脆弱性指数分别为3.516 6和3.235 0,生态脆弱性均整体处于中等偏高水平,但生态状况总体呈好转态势;(2)该区域的潜在脆弱和轻度脆弱区主要分布在湖泊、河流流域和呼日查干淖尔湖南部的高植被覆盖区,中度脆弱区一般在低植被覆盖区和干涸湖盆处,重度脆弱区和极度脆弱区主要分布在研究区东、西部和北部的裸地处;(3)呼日查干淖尔湖以北的大部分区域生态脆弱性等级高于以南区域,但研究期间北部的生态脆弱性等级出现大面积降低,由极度脆弱向中度和轻度脆弱转移;(4)受自然因素和人为因素共同作用,呼日查干淖尔地区生态脆弱性指数具有较强的空间自相关特征。     

广东省热带气旋、雨涝灾害和地质灾害生态风险评价(Ⅱ)

自然灾害生态风险评价对环境保护和防灾减灾有重要意义。选取广东省区域内热带气旋、雨涝灾害和地质灾害为风险源,以植被覆盖度、干燥度、人口密度、单位面积GDP和重要生态功能区为指标构建生态环境脆弱性评价体系,以生态系统服务功能表征风险受体并计算其生态资产,对广东省热带气旋、雨涝灾害和地质灾害生态风险进行评价,在此基础上进行风险类型组合分析,制订区域风险防范措施。结果表明,广东省生态环境高脆弱区主要分布在珠江三角洲地区,低脆弱区集中分布在粤东北山区。生态资产与生态环境脆弱性空间分布表现为生态资产高值区对应生态环境低脆弱区,生态资产低值区对应生态环境高脆弱区。不同类型自然灾害生态风险的空间分布具有差异性,沿海地区以热带气旋和雨涝灾害高等级生态风险区为主,内陆地区以地质灾害高等级生态风险区为主。广东省自然灾害综合生态风险总体上表现为沿海高于内陆,南部高于北部,西部高于东部。热带气旋、雨涝灾害和地质灾害各等级生态风险在全省均有分布,总体上以低生态风险区为主,3种自然灾害低生态风险区分别占全省面积的58.57%、66.54%和58.13%,综合生态风险低风险区占全省面积的59.94%。相应地,在热带气旋、雨涝灾害和地质灾害生态风险及其综合生态风险防范分区中,自适调控区分别占全省面积的68.09%、80.17%、70.59%和71.92%。总体上,广东省大部分地区生态环境优良,自然灾害生态风险较低。     

基于CA-Markov模型的惠州市生态与经济协调度时空演变特征及模拟预测

研究生态环境与经济效益的协调发展关系以实现城市可持续发展是土地科学的焦点。基于2000—2015年惠州市遥感影像,通过CA-Markov模型预测研究区2025年土地利用状况,以1 km×1 km惠州市土地利用数据为基础,以生态系统服务价值表征生态,以GDP表征经济,运用经济协调度模型对惠州市生态与经济协调度进行耦合,开展时空演变分析及预测,同时采用Getis-Ord Gi~*分析其空间异质性,以此揭示快速城市化区域的生态环境与经济发展耦合协调关系和空间分异特征。结果表明,模拟预测2025年的惠州市土地利用格局与其他时期相比,土地利用效率较高,景观破碎化现象相对于前期得到有效缓解。经济环境协调变化指数在近20 a变化较大,生态经济失调区域面积大于生态经济协调区域面积,空间分布上失衡,生态环境质量低和经济发展过快的两极化现象较为严重,生态与经济协调水平总体不高,发达地区周边的局部区域从不协调向协调转变,并有逐渐扩大趋势。经济协调度空间分布模式从2000年的冷点单一聚集发展为2025年的冷热点2种集聚模式共同分布,同时热点向冷点逐渐迁移。目前快速城市化区域的经济与生态协调发展水平较低,形势较为严峻,但已有转好的趋向,并且空间差异不均衡和两极化发展问题较为突出,发达地区在发展经济的同时需要加大生态修复和保护力度,实现生态与经济协同可持续发展。     

青海湖流域草地退化时空分布特征

青海湖地区是我国青藏高原的生态脆弱区,草地退化状况是反映该流域生态环境状况的有效指标。在对青海湖流域退化草地进行分类的基础上,利用遥感手段获得流域退化草地的空间分布和空间动态。在草地退化重点区域选取8个样地来反映流域不同区域、不同类型草地的退化情况。结果表明,1977—2000年青海湖流域草地退化情况十分严重,流域内草地共减少206.68 km~2,其中,大部分草地转变为耕地和沙地。草地退化主要集中在湖区南岸、共和县的黑马河乡及布哈河口的鸟岛3个区域。2000年以后,流域内草地退化情况得到明显改善,草地总面积开始有所增加,主要原因是2000年之后温度升高和降水增加为草地的生长和改善提供了有利的自然条件,以及政府和相关部门在流域内实行了一系列草地保护政策。2004年是青海湖流域气候转折年,流域气温明显升高,降水明显增加,青海湖水位下降趋势有所缓解,流域草地退化现象明显好转。青海湖流域草地是该流域生态系统的重要指示植被,利用归一化植被指数(NDVI)可准确监测流域植被变化情况。     

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。     

基于GIS的北京市生态脆弱性评价

城市化背景下"社会-自然"耦合生态系统的生态脆弱性评价成为当今研究热点。以GIS为平台,使用SPOT5和Landsat 8 OLI遥感数据等多元数据,运用"敏感、弹性和压力"生态脆弱性评估框架模型,结合空间主成分分析法,计算北京市生态脆弱度(EVI)、生态敏感度(ESI)、生态弹性度(EEI)和生态压力度(EPI),进行生态脆弱性评价。结果表明:(1)北京市生态脆弱性整体程度呈中等水平,但城镇区域生态脆弱性偏高(极高和高度脆弱区面积占北京市总面积的34%),山地林区生态脆弱性较低(一般脆弱区占研究区总面积的11%)。(2)生态脆弱性的敏感度、弹性度和压力度的权重系数分别为0. 196、0. 526和0. 278,平原地区植被覆盖度低和城镇建设用地比例过高是北京市生态脆弱性的主要影响因子。(3) EVI、ESI、EEI和EPI与土地利用方式均呈显著相关,其中EVI与建设用地相关性最大,Pearson相关系数为0. 80。(4)建议北京市生态保护和恢复工作应针对不同区域的脆弱性特征采取相应措施,进行优化实施。