基于理想参照系和关键指标的自然保护区生态系统质量评估——以额尔古纳、辉河和锡林郭勒国家级自然保护区为例

为了增强自然保护区内和保护区间的生态系统质量评估结果的可比性,基于“理想参照系和关键指标”的理念,提出量化关键指标阈值和生态系统质量的算法,并以额尔古纳、辉河和锡林郭勒国家级自然保护区为例开展具体的评估工作。研究发现：（1）额尔古纳保护区生态系统质量指数（84.59）显著高于辉河（69.26）和锡林郭勒保护区（63.41）。（2）三个保护区不同功能区间的生态系统质量指数无显著差异。（3）2000—2018年,额尔古纳和锡林郭勒保护区的生态系统质量指数均呈显著上升趋势,但辉河保护区无明显变化。本文提出的评估方法能科学、快速地评估自然保护区生态系统质量现状及变化,可量化其恢复潜力,并能实现评估结果间的比较,为保护区建设和管理提供参考。     

基于土地利用与景观格局的生态保护红线生态系统健康评价方法——以南京市为例

生态保护红线是生态功能极其重要或生态环境极为敏感/脆弱的区域,是生态保护的核心区域。以南京市生态保护红线为研究对象,基于2000年、2005年、2010年和2015年四期土地利用/覆被和遥感影像等数据资料,对生态保护红线的生态系统健康进行了评价。结果显示：（1）2015年南京市生态保护红线内不同类型土地利用面积由大到小依次为：林地、耕地、水域、人工表面、湿地和草地,其中林地面积最大并逐年增长,耕地面积逐年减少;（2）2000—2015年南京市生态保护红线生态系统健康指数平均值为53.83,生态保护红线的生态系统健康指数处于亚健康水平,并呈现缓慢增长的趋势;（3）陆域生态系统,特别是森林植被覆盖度较大的区域,生态系统健康指数较高,相反,水域生态系统的生态系统健康指数相对较低。     

三峡大老岭保护区生态系统遥感监测与分析

基于2000、2010年Land TM/ETM数据和生态系统分类体系,分析三峡大老岭保护区内生态系统格局变化。文章通过运用ALOS 2.5 m高分遥感卫片进行人工目视解译,全面分析研究区域内的人为活动干扰情况,并且综合评估珍稀野生动植物的保护效果。遥感监测分析结果表明:受三峡大坝建成后蓄水的影响,三峡大老岭保护区湿地生态系统的面积大幅增加。保护区南部由河流型生态系统转为湖泊型生态系统,且转化强度较大,河流两岸的耕地和森林被淹没后也转为湖泊型生态系统。三峡大老岭保护区景观破碎化程度略有下降,景观格局结构向着有利的方向发展。三峡大老岭保护区人类活动类型以农田、旅游用地为主,人类活动干扰强度属于一般水平,10年内保护区内的生态环境维持较好的原生性。     

自然保护区聚落空间格局与演变的梯度效应——以贵州茂兰为例

研究自然保护区人类活动动态状况,对于加强自然保护区建设与管理具有重要意义。研究以三期高分辨率遥感影像为数据源,运用GIS技术和景观指数定量分析方法,分析了茂兰国家级自然保护区自1963年以来聚落(人类活动的中心场所)空间格局演变的梯度效应。结果表明:①在自然保护区自核心区到外围区,聚落规模、等级、形态等格局信息及其动态演变的梯度效应明显;②根据不同梯度区聚落空间格局演变及其对土地覆盖的影响特点,今后茂兰保护区规划管理应该考虑将洞多聚落迁出,使其不对核心区自然环境造成影响。同时,要加大对实验区聚落用地的管理力度,尽量减少人类活动对原生生态系统的不良影响;③设立保护区后,自核心区到外围区,景观多样性降低,土地利用综合程度指数变化进一步接近200,景观基质(森林)斑块增多,生态环境明显改善;④应加强保护区缓冲区距聚落200~800 m内的土地利用方式管理与生态建设。     

大伙房水库生态系统动态变化遥感分析

在2000年、2005年和2010年遥感数据支持下,通过对生态系统类型的辨识,获得大伙房水库饮用水源保护区生态系统类型数据,并从生态系统组成、变化及变化特征3个方面对其进行深入分析。结果表明:近10年来,大伙房水库饮用水保护区内森林和水体与湿地减少,人工生态系统增加,面积变化相对较小。自然生态系统的破坏在2000~2005年间比2005~2010年间严重,且集中在一级保护区外,以准保护区内居多。     

中国自然保护区的保护成本及其区域分布

自然保护区的有效管理需要充分的资金保障。为了探究中国自然保护区的资金需求状况,构建自然保护区保护成本体系,系统估算和分析全国自然保护区的管理成本和机会成本。结果显示：（1）以2014年数据估算,全国自然保护区的保护成本为5049亿元,占当年全国GDP的0.78%,远低于环境损害成本和自然保护区生态系统的产品和服务所带来的经济价值,自然保护具有经济的合理性;（2）全国自然保护区管理成本约为85.91亿元,意味着为了达到最基本的管理标准,每年所需的管理资金量,但实际的总体投入远低于管理资金需求,保护区的总体资金缺口较大,且资金配置不均衡,地方级保护区需加强经费保障;（3）管理成本呈现明显的地域差异,西部和东北地区的保护区生态价值高、管理资金需求较大,而经济相对落后,地方财政压力较大,中央财政应适当倾斜;（4）全国自然保护区每年的机会成本达到4963亿元,反映出保护区建设带给地方的巨大经济压力,但目前中国自然保护区生态补偿缺口较大,政府亟需完善面向自然保护区的生态补偿机制。     

冀西北间山盆地区景观格局变化及优化研究——以河北省怀来县为例

景观格局的改变会对区域生态系统功能产生影响,对其格局进行优化调控是维持区域生态系统功能稳定性的重要手段。研究以怀来县为例,通过解译判读1993、2003和2013年3期遥感影像,分析了研究区景观格局特征,发现研究区景观破碎化程度呈上升趋势,结合各景观类型在地形位上的分布特征和生态系统服务功能,运用最小累积阻力模型构建了生态源地、生态廊道和生态节点等景观组分,整体连通性指数（dIIC）和可能连通性指数（dPC）评价结果表明河流交汇处及水库周边等区域对景观连通性重要值最大,然后划分了景观生态维持区、景观生态恢复区、景观生态功能强化区和景观生态功能保护区,为该地区景观生态优化提供指导 借鉴。     

基于InVEST模型山西省土地利用变化的生物多样性功能研究

以山西省整个省域为研究对象,运用In VEST模型,结合土地利用类型、土地利用受到威胁源、土地利用类型对威胁的敏感度以及土地利用法律保护层等因素,利用生态环境十年遥感调查项目中山西省2000年和2010年土地利用数据,建立生物多样性评价模型,以生境质量指数和生境退化指数两个指标代表生物多样性功能,得到山西省生境质量指数和生境退化指数的空间分布格局。结果表明:山西省2000年到2010年土地利用变化主要为草丛转换落叶阔叶灌木林,落叶阔叶灌木林转换为落叶阔叶林,以及落叶阔叶灌木林转换为草丛等,这说明了山西省部分地区生态环境恢复较好,而部分地区由于人类频繁的活动,经过反复砍伐,大量的植被遭到破坏;山西省2000年到2010年生境质量指数中,极重要和高度重要生境面积减小,中度和一般生境面积增加,生境退化指数极严重退化面积增加,高度退化、中度退化和轻度退化面积减小,说明山西省虽然近十年植被修复较好,但由于道路、城镇和工业用地等威胁因子的阻隔,生境环境质量有退化趋势,在山脉和河流周边,生境退化较缓慢甚至逐渐改善。     

基于生态系统服务多情景权衡的生态安全格局构建——以大连市瓦房店为例

以辽宁省瓦房店市为研究单元,在评估2000年与2014年的食物供给、NPP、产水量及土壤保持四种典型生态系统服务基础上,引入OWA模型,模拟出研究区2014年生态系统服务优先保护区作为生态源地;利用最小累积阻力模型识别生态廊道与缓冲区,构建研究区生态安全格局。研究表明:（1）2000-2014年,瓦房店市生态系统服务时空变化显著,除产水量外,其他生态系统服务均有所增强。（2）综合考虑生态系统服务保护效率（E_i>1）与权衡度（0.68）,选取情景5下的优先保护区作为瓦房店的生态源地。（3）瓦房店生态源地面积为564.92 km²;生态廊道总长度为642.62 km,一级廊道（220.76 km）纵贯南北,次级廊道（421.86 km）呈网状连通分布离散的生态源地。研究结果可为瓦房店市生态系统可持续管理和土地利用优化提供决策支持。     

基于Hurst模型的庐山自然保护区植被覆盖优势及其可持续性分析

基于RS、GIS平台,利用1999-2007年间SPOT VEGETATION NDVI数据、同期土地覆盖类型数据、Landsat8 OLI TIRS数据等,通过与江西省整体情况对比,应用Hurst模型分析庐山自然保护区植被覆盖优势及其可持续性,为自然保护区的开发整治提供科学依据。研究结果表明:9年来庐山自然保护区保护措施基本到位,植被覆盖的累计优势明显;年内植被覆盖变化呈"四谷三峰"形态,季节性特征突出,保护力度与效果明显大于江西省整体水平;同时优势保持趋势亦十分显著,保护区森林生态系统的复杂性、稳定性、多样性有望进一步提高。     

大清河阜平流域生态系统结构变化的服务价值响应研究

生态系统通过物质循环、能量流动和信息传递为人类提供必要的生态服务功能,其结构变化可引起生态系统过程和服务功能的改变。研究区域的生态服务功能对生态系统结构变化的响应规律对高效配置环境资源和合理制定环境政策具有重要意义。论文以大清河阜平流域为研究对象,利用1985—2015年每隔5 a的遥感影像,采用监督分类法及价值量法,研究了该区域生态系统结构、服务功能近30 a的变化规律趋势,分析了研究区服务功能对生态系统结构变化的响应规律。结果表明：1）1985—2015年研究区生态系统结构发生明显变化,建设用地、林地、耕地、水域生态系统呈正变化,变化幅度分别为139.57%、90.66%、68.79%、6.55%;未利用地、草地生态系统呈负变化,变化幅度分别为-83.48%、-54.92%;其中林地面积的增加主要是由草地和未利用地转变而来,耕地面积增加主要由未利用地构成,建设用地的扩张主要占用耕地和未利用地。2）研究区服务价值变化趋势以2000年为界,前15 a呈增加趋势,后15 a呈减少趋势。2000年总服务价值最高,为58.08亿元;不同时期林地服务价值对研究区总服务价值贡献率最大,其次是耕地和草地;单项服务价值中,保持土壤服务价值贡献率最大,其次是维持生物多样性、气体调节和气候调节服务价值。3）研究区服务价值的增加得益于草地→林地的服务价值流向和未利用地→林地的价值流向,服务价值的损失来自于耕地转变为建设用地的服务价值损失和林地转变为耕地的服务价值损失。     

黄土高原不同生态系统水土保持服务功能评价

以土壤保持量为评估指标,应用修正通用土壤流失方程,评估了黄土高原水土保持生态系统服务功能,分析了近20 a 来的黄土高原土壤保持量的空间分布及其动态变化,对于揭示全球气候变化背景下黄土高原林草植被建设的生态成效具有重要的科学价值和现实意义。结果表明：1990-2010 年黄土高原平均单位面积土壤保持量为305 t·hm^-2·a^-1,年均土壤保持总量为190×10⁸ t。1990-2000 年农田、草地和林地生态系统平均单位面积土壤保持量分别为249、285 和640 t·hm^-2·a^-1,2000-2010 年平均单位面积土壤保持量分别增加了14.6%、2.9%和7.4%。黄土高原草地和林地的土壤保持率分别为83%~88%和94%~97%。农田生态系统土壤保持量的空间分布特征表现为黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区较大,农灌区和河谷平原区偏低;草地和林地生态系统土壤保持量的空间分布特征表现为沿东南向西北减少的变化趋势。与1990-2000 年不同,2000-2010 年农田、草地和林地生态系统土壤保持量的空间变化特征表现为较为明显的增长趋势,尤其是黄土丘陵沟壑区陕西榆林、延安地区和山西吕梁山区一带。     

东北典型黑土区讷谟尔河流域土地利用变化对沟蚀影响研究

论文以东北典型黑土区中的黑龙江省讷谟尔河流域作为研究区,以1965年的Corona 和2005年的SPOT5影像做为数据源,获取研究区1965和2005年的侵蚀沟分布数据;以地形图、Landsat/MSS影像和TM影像作为数据源,获取1954、1975、1995和2005年的土地利用数据,据此就研究区沟蚀动态和土地利用变化对沟蚀发展的影响进行分析。结果表明：40 a间侵蚀沟密度>250 m/km²的区域由1965年的0 km²增加到4 077.17 km²,占总侵蚀区面积的37.57%;侵蚀沟密度以北东—南西向为轴线从剧烈增加区逐渐过渡到微度增加区;耕地上沟蚀状况最严重,草地和沼泽地次之,林地侵蚀沟密度较小;耕地和草地之间的互相转换,侵蚀沟密度增加最大,分别为600.60和456.08 m/km²;其次是林地转变为耕地,侵蚀沟密度增加346.91 m/km²;各沟蚀变化区耕地的增加比例在29.21%~46.54%之间,草地减少的比例在27.10%~41.50%之间,沼泽地减少的比例在5.86%~12.50%之间。     

人类活动对锡林郭勒盟草原净初级生产力的影响研究

净初级生产力是草地生态系统生产能力的体现,同时也是草地生态系统固碳能力的重要指标。论文利用MOD17A3净初级生产力数据（NPP）与气象资料,分析了2001—2010年人类活动对锡林郭勒盟草原净初级生产力的影响。研究表明：1）锡林郭勒盟草原实际净初级生产力（NPP_A）介于41.32~362.27 g C·m^-2·a^-1,均值为150.78 g C·m^-2·a^-1,有较明显的水平地带性规律,由东向西逐渐减小,草甸草原最大,典型草原次之,荒漠草原最小;2）锡林郭勒盟草原人类活动影响的净初级生产力（NPP_H）介于-185.07~153.92 g C·m^-2·a^-1,均值为-34.80 g C·m^-2·a^-1,人类活动负作用占草原总面积的93.4%,人类活动正作用仅占6.6%;3）人类活动对锡林郭勒盟草原净初级生产力的影响主要是由负作用向正作用转变,且空间分布有明显的南北界线,南部表现为负作用增强,北部为正作用增强。研究可为锡林郭勒盟草地资源的管理和可持续利用提供参考依据。     

气溶胶直接辐射效应对全球陆地生态系统碳循环的影响

论文利用通用陆面模式CLM4.0-CN对全球陆地生态系统生物地球化学循环过程进行模拟,分析气溶胶直接辐射效应对全球陆地生态系统碳循环的影响。结果表明：气溶胶直接辐射效应使2007年全球陆地生态系统平均总初级生产力（GPP）、净初级生产力（NPP）、异养呼吸（R_H）、自养呼吸（R_A）以及净生态系统生产力（R_eco）都呈现出增加的态势。具体的变化特征则随着地区不同而表现出极大的差异,在非洲中西部、中国中东部、美国东南部和欧洲中南部地区GPP增加,在南美洲亚马逊地区及东南亚等地区GPP减少。NPP和R_A与GPP的分布基本一致。分析发现,气溶胶直接辐射效应导致陆地生态系统碳循环发生变化有如下两方面原因： 1）散射施肥效应,即植被阴生叶可以吸收的散射辐射（光合有效辐射）增加使其光合速率增加;2）辐射变化导致温度和湿度条件发生变化,从而改变植物生物物理和化学过程速率。     

新疆阿尔泰山森林生态系统碳密度与碳储量估算

为科学评估新疆森林碳汇功能提供更准确的基础数据,论文基于在阿尔泰山布设的35个样地实测数据,参考2011年新疆森林资源清查资料,研究了我国境内阿尔泰山森林生态系统碳储量、碳密度及其空间分布特征。结果表明：1）阿尔泰山森林生态系统平均生物量为126.67 t·hm^-2,各组分生物量大小排序为：乔木层（120.84 t·hm^-2）>草本层（4.22 t·hm^-2）>凋落物层（1.61 t·hm^-2）,乔木各器官中,干、根、叶和枝分别占乔木生物量的50%、22%、16%和12%,干所占比例最大;林龄对植被生物量影响显著,生物量随林龄的增长而增加;2）生物量平均含碳率在0.40~0.53范围内,各组分、乔木各器官含碳率均不同,且林龄对含碳率影响显著;3）阿尔泰山森林生态系统碳密度为205.72 t·hm^-2,碳储量为131.35 Tg,其中土壤层、乔木层、草本层和凋落物层碳储量分别为86.67、43.09、1.03、0.56 Tg,土壤层和乔木层碳储量分别占阿尔泰山森林生态系统总碳储量的66%和33%,构成阿尔泰山森林生态系统的主要碳储存库;不同龄级的碳储量表现为成熟林最大,过熟林次之,两者合计占生态系统总碳储量的61%;4）阿尔泰山森林生态系统碳密度整体呈南高北低分布,是由西北—东南不同的环境因子影响所致。     

西藏高原生态系统服务时空格局及其变化特征

西藏高原是我国国家生态安全格局中至关重要的区域,维护提升其生态屏障功能是该区生态保护的核心目标。论文分析了1990—2010年西藏高原生态系统类型及其服务能力的时空变化格局,开展近20 a生态屏障功能的综合评估。结果表明：1）近20 a,西藏高原生态系统宏观格局稳定少动,森林、水体与湿地面积略有增加,草地、荒漠面积减少;2）森林、草地、湿地生态系统水源涵养量为895.19×10⁸ m³,平均单位面积水源涵养量为744.48 m³/hm²,近20 a水源涵养服务在波动中有所提升;3）水蚀区土壤水蚀模数为3 876 t/km²,土壤水蚀量为10.31×10⁸ t,生态系统土壤保持服务保有率为66.3%,近20 a土壤侵蚀量下降,而土壤保持服务保有率呈持续上升趋势;4）土壤风蚀模数为1 581.2 t/km²,土壤风蚀量为18.99×10⁸ t,防风固沙服务保有率为66.5%,近20 a由于风场强度减弱与植被覆盖度增加,土壤风蚀量下降,而生态系统防风固沙服务保有率持续提升;5）森林、草地、湿地碳固定服务量为1.95 Pg C,从前10 a略有下降态势转变为后10 a轻微上升趋势。     

西南地区陆地植被生态系统NPP时空演变及驱动力分析

研究西南地区陆地植被生态系统净初级生产力(NPP)的时空演变特征及其驱动力,对区域生态环境保护具有重要的现实意义.利用2000～2021年MODIS NPP、1999～2021年基于站点的气象数据和2000～2020年土地利用类型等数据,结合主成分分析、残差分析、Theil-Sen Median趋势分析和偏相关分析等方法,研究西南地区陆地植被生态系统NPP时空演变及其对驱动力的响应特征.结果表明,时间上,2000～2021年西南地区植被NPP呈波动上升趋势,速率为3.54g·(m²·a)^-1.气候变化和人类活动影响下,农田、草地和森林生态系统NPP均呈上升趋势,但农田生态系统NPP的上升趋势最为显著.空间上,西南地区植被NPP呈上升趋势的面积占比为89.06%,显著上升和极显著上升的区域主要分布在广西南部、四川东部、重庆西部,以及云南和贵州交界处.气候变化和人类活动对西南地区植被生长具有双重影响,气候变化和人类活动影响下农田生态系统NPP呈上升趋势的面积占比均高于草地和森林生态系统.西南地区植被NPP与各气象因子的相关性呈明显地域差异.区域尺...     

粤港澳大湾区植被CUE变化及与气候变化的关系

基于MOD17数据,采用趋势分析和相关分析法,研究了2000~2019年粤港澳大湾区植被生产力和植被碳利用率（CUE）变化及其与气候变化的关系.结果表明,粤港澳大湾区总初级生产力（GPP）和净初级生产力（NPP）均值分别为1.80和0.89kg·C/m²,呈中部低四周高的空间格局,CUE均值为0.51,呈中部和东南部略高于四周的空间格局;GPP和NPP总体呈增加趋势,其年际变化率均值分别为0.01和0.001kg·C/（m²·a）,GPP年增长率远高于NPP年增长率,不同植被类型GPP和NPP也呈增加趋势.植被CUE则呈逐年下降趋势,其年际变化率均值为-0.002a^-1,由于气候因子变化对光合作用速率和呼吸作用速率产生的不同程度影响,从未来发展趋势看,68.22%的区域表明CUE仍呈下降趋势,植被碳固定能力减弱;不同植被类型CUE存在差异,其中农田CUE平均值最高,为（0.511±0.014）,森林和草地CUE分别为（0.500±0.019）和（0.501±0.020）,从变化趋势看,不同植被类型CUE呈极显著下降趋势（P < 0.01）;GPP与气温、累积降雨和累积净太阳辐射量总体呈正相关关系,其所占比例分别为94.52%、53.36%和90.58%,NPP与气温、累积降雨和累积净太阳辐射量总体上也表现为正相关关系,其所占比例分别为86.86%、71.10%和85.97%.然而,CUE与气候因子的关系却有所不同.CUE与气温和累积降雨呈正相关关系,但与累积太阳辐射呈负相关关系,不同植被类型GPP、NPP和CUE与气温、累积降雨量呈正相关关系,GPP和NPP与累计净太阳辐射呈正相关关系,但CUE与累积太阳辐射却呈负相关关系.