城市化对流域生态系统服务价值空间异质性的影响——以南京市九乡河流域为例

以南京市九乡河流域为研究区域,以2003、2009年两期遥感影像数据为基本信息源,在调整生态系统服务价值系数的基础上,计算流域生态系统服务价值,并利用ArcGIS的空间分析功能,研究流域生态系统服务价值的空间异质性及其变化,以及城市化与生态系统服务价值之间的关系。结果表明:2003-2009年,流域生态系统服务价值损失2.63%,达643.1×10⁴元,其中上游生态系统服务价值增加1.57%,而中游和下游则分别减少2.18%和10.58%,耕地流失是中游、下游和流域总生态系统服务价值减少的主要原因;食物生产、保持土壤等单项生态系统服务价值降低,而水文调节和提供美学功能的生态服务价值增加;九乡河流域生态系统服务价值的空间异质性发生了明显的变化,生态系统服务价值降低的区域主要集中在下游的仙林大学城以及中游靠近主城区的西村一带,而升高的区域主要分布在九乡河沿岸;城市化对流域生态系统服务价值的负效应明显。制定严格的生态规划,加强对流域开发建设的分类指导,是恢复和维护九乡河流域生态系统服务功能的有效途径。     

赤水河流域水体抗生素污染特征及风险评价

为了初步探究贵州赤水河流域地表水的抗生素浓度分布特征及潜在生态风险,利用固相萃取-液相色谱串联质谱法（SPE-LC-MS）对地表水样品中21种抗生素进行检测分析.结果表明,赤水河地表水共检出12种抗生素,总浓度水平为ND～1 166.97 ng·L^-1,氧氟沙星、甲氧苄啶和磺胺嘧啶的检出率均为100%.平均检出浓度最高的3种抗生素分别是氧氟沙星(221.59 ng·L^-1)、四环素(13.18 ng·L^-1)和磺胺嘧啶(4.11 ng·L^-1),抗生素浓度分布呈现:下游(359.41 ng·L^-1)>中游(224.59 ng·L^-1)>上游(179.72 ng·L^-1).生态环境风险评估结果表明,下游点位W21具有最大的风险商值,其中四环素、强力霉素、恩诺沙星、诺氟沙星、红霉素和林可霉素的风险商值具有中风险水平,氧氟沙星具有高风险水平,这说明赤水河流域水体抗生素可能会造成一定的生态风险.     

基于生态系统服务的市场化生态补偿机制研究——以五马河流域为例

五马河作为赤水河的支流,为下游酒企提供水源,该流域具备实现市场化生态补偿的条件.通过CLUE-S模拟该流域现有及未来到2030年经济发展、生态保护两种情景下的土地利用/覆被情况,进而依据InVEST模型对该地区的产水量、氮磷元素消减量和泥沙持留量三种生态系统服务进行评估,最终求得该地区当前生态系统服务价值总量为4.1825亿元,在未来两种情景下的价值总量分别为4.1759亿元和4.1622亿元.同时,通过对当地居民及酒企进行生态补偿意愿的调查,得到符合各利益相关方意愿的生态补偿额度最高为2.74亿元/a,而使用发展机会成本法求得该流域发展权损失为1.78亿元/a.结合上述结果,确定了五马河流域市场化生态补偿标准的合理区间,并以该区间以及SWOT分析为基础,设计了五马河市场化流域生态补偿机制.     

基于景观格局的干旱内陆河流域生态风险分析——以石羊河流域为例

合理评估流域生态风险,对于优化流域景观格局、建立流域生态风险预警机制、降低流域生态环境风险、维护流域生态功能具有十分重要的意义。文章以干旱内陆河典型流域为研究对象,以三期遥感数据为基础,构建生态风险指数,结合ArcGIS的空间分析功能,对流域生态风险的时空特征进行分析,结果表明：1987-2010 年,流域景观发生较大了变化,草地面积减少12.73×10⁴ hm²,未利用地面积增加15.59×10⁴ hm²;将生态风险划分为5 个等级,其中低生态风险区向流域上游不断迁移,面积减少31.89×10⁴ hm²,较低生态风险区向上游和中游不断延伸,面积增加29.30×10⁴ hm²,高生态风险区向下游不断扩展,面积增加58.69×10⁴hm²;流域生态风险转换方式共有7 种,低向高等级转化的总面积为122.56×10⁴ hm²,高向低等级转化的总面积为6.12×10⁴ hm²,生态风险呈增高趋势。     

山西省沁河流域生态系统健康评估

通过收集2011-2015年沁河流域的水文特征、水位涨落及生物多样性等历史数据,参考《流域生态系统健康评价技术指南(试行)》,初步构建了沁河流域生态健康评价指标体系,该体系由陆域生态功能、陆域生态格局、陆域生态压力和水域水生生物、水域生境结构、水域生态压力等6类17项评价指标构成。在其基础上对山西省沁河流域的生态系统健康进行了综合评估,评估结果为"良好",并提出了沁河流域生态环境保护对策。     

中国西部生态系统的水问题综合评估研究——以三工河流域为例

基于中国西部生态系统综合评估的概念框架,提出了该评估的水问题评估目标和概念框架,并以三工河流域为研究对象,通过对不同年份生态系统服务价值的评估,以人工生态系统和天然生态系统服务功能最大化为原则,确定1987年的生态景观状态组合为生态系统保护的最佳生态目标。在此保护目标下,分别估算了河流廊道和河道外生态需水,判定三工河流域生态需水的阈值区间为17%～24%。其后,结合社会经济需水的预测情况,综合分析了当地居民福利变化的情况,并以河流廊道用水和河道外用水平衡、社会经济内部用水平衡以及生态系统和社会经济系统用水平衡为原则,提出了基于人与生态和谐的水资源配置的对策和建议。     

基于底栖动物群落相似性的黑水河替代生境的研究

金沙江下游（以下简称“金下”）是重要的鱼类种质资源保护区,也是长江大保护关注的重要区域.在当前金下几座大型梯级水电站逐渐投入运行的背景下,区域内的水生态保护问题受到广泛关注.本研究中通过对金下3条主要支流（黑水河、西溪河和赤水河）进行底栖动物群落相似性分析,并结合环境因子对其相似性格局的影响进行了分析,探讨黑水河作为金沙江替代生境的可能性.研究发现,三条河流底栖动物主要由蜉蝣目、毛翅目和双翅目组成,三条河流中绝对优势类群均为蜉蝣目.黑水河和赤水河底栖动物的密度、生物量和生物多样性总体上高于西溪河.底栖动物群落相似性比较发现,黑水河与赤水河的上游群落结构相似性较高,且均以四节蜉科的敏感种为主要优势类群,而与距离黑水河更近的西溪河则表现出较低的相似性.典范对应分析发现海拔和总氮是影响底栖动物群落结构最显著的因子（P < 0.05）,分别代表了区域尺度的因子和局域生境的特征.虽然赤水河上游总体上受总氮影响较高,但相较于其他地区,其群落结构依然与黑水河上游更为相似,可能归因于两条河流更相似的物理生境.这表明即便在较大的空间尺度上,局域微生境对底栖动物群落仍具有较强的塑造作用.黑水河因与生态状况良好的赤水河在底栖动物群落相似性、生物量以及多样性特征上均较为相似,可以推测黑水河在该区域内可作为替代生境承担部分生态功能.     

基于地形位置指数的赤水河流域植被时空变化研究

地形因子和植被覆盖是区域灾害评价的关键指标,也是山区型村镇建设生态安全评估的重要内容.为探析山区型村镇建设的生态约束条件,以赤水河流域为研究对象,基于1998—2018年SPOT_VGT NDVI数据,利用地形位置指数（Topographic Position Index,TPI）和坡度位置指数方法,研究了赤水河流域植被生长季NDVI时空变化及地形分异特征.结果表明:①赤水河流域内,1998—2018年植被生长季平均NDVI呈缓慢上升趋势,斜率为0.004 7;NDVI>0.60的集中连片区域主要分布在古蔺县北部、赤水市大部和习水县西北部,占赤水河流域总面积的8.42%;Sen's slope在0.009~0.015区间时,赤水河流域植被生长增强趋势最明显,主要集中分布在赤水河中上游、二道河以及下游的大同河干流地区.②TPI在-39.4~34.3区间的面积最多,为6 221.63 km2,占赤水河流域总面积的34.05%;将赤水河流域坡度类型划分为山脊、上坡、中坡、平坡、下坡、山谷6个坡度位置类型,其中,中坡面积（7 792.02 km2）最大,占流域总面积的42.64%,表明TPI数值较小且坡度大于5°的区域是赤水河流域地形主体.③赤水河流域植被在山脊的平均NDVI最高,为0.747,且山脊平均Sen's slope最高,为0.007 2;山谷平均NDVI最低,为0.709.研究显示,赤水河流域植被分布在118.5~486.9的TPI区间或分布在山脊处时整体生长较好,且生长增强趋势最明显.      

西南喀斯特流域土地利用对河流溶解无机碳及其同位素的影响

河流溶解无机碳（DIC）作为流域碳循环的重要部分一直备受关注,其稳定同位素(δ¹³C_DIC)能够反映DIC来源和转化过程,而其受土地利用变化的影响的研究还较为缺乏.为了研究喀斯特河流水体DIC和δ¹³C_DIC的影响因素,在典型喀斯特流域赤水河进行了河水样品采集与分析.赤水河流域上游主要分布碳酸盐岩而下游分布硅酸盐岩,且下游林地覆盖率较高,河水的元素组成揭示了流域上游河流水化学主要受碳酸盐岩风化作用控制,而下游部分支流主要受硅酸盐岩风化的影响.丰水期河流c（DIC）和δ¹³C_DIC的平均值分别为（1 940±493）μmol·L^-1和（-9±1）‰;枯水期c（DIC）偏高,δ¹³C_DIC值更偏正,二者平均值分别为（2 334±626）μmol·L^-1和（-7.3±1）‰.河流DIC主要受开放体系中碳酸盐岩风化作用控制,来源于碳酸盐矿物以及大气和土壤CO₂     

基于格局-质量-服务的生态保护修复成效评估:以额尔齐斯河流域为例

建立生态保护修复工程实施成效评估方法体系,掌握“山水林田湖草”生态保护修复试点工程实施成效,分析评估结果中发现的问题,对于提出新时期生态环境保护修复的对策与建议具有重要意义. 额尔齐斯河流域具有极其典型的“山水林田湖草”生命共同体特征,额尔齐斯河流域生态保护修复工程的实施为探索西北干旱地区生命共同体保护修复模式提供了示范作用. 基于“山水林田湖草”生命共同体理念,从生态系统格局、质量和服务三个角度建立评价指标体系,通过对比非生态保护修复期和生态保护修复期内评估指标的时空变化情况,综合评估额尔齐斯河流域“山水林田湖草”生态保护修复工程实施生态环境成效. 结果表明:①生态系统类型的生态级别整体由“低”向“高”转变,草地生态系统退化趋势得到遏制且面积得到恢复,水域生态系统面积由2010年的1 802.02 km2持续增至2020年的1 994.84 km2,林地生态系统面积仍有所减少. ②工程建设区生态系统质量指数先降后增,其中生态保护修复期内生态系统质量指数增长相对明显. ③生态保护修复工程实施后,各生态系统服务指标变化率均有所增长,其中防风固沙指数增长最为显著. 研究显示,额尔齐斯河流域“山水林田湖草”生态保护修复工程成效显著,但由于工程建设区内生态本底的差异性,整体上各工程分区生态保护修复成效由北向南逐渐递减. 在后续生态保护修复工作中,建议基于额尔齐斯河流域中部和南部自然地理单元分布等区域特征,采取有针对性的对策措施,进一步恢复生态用地和提升生态系统服务.      

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.      

塔里木河流域枯水年生态调水方式及生态补偿研究

近年来塔里木河流域大规模水土资源开发导致水资源供需矛盾日益尖锐,特别在枯水年,生态及社会安全受到严重威胁,亟需通过提出科学合理的生态调水方式及生态补偿方案来化解这一矛盾。论文利用塔里木河“四源一干”的地表径流、断面引退水、地下水埋深、气象等资料及干流下游流域内的遥感影像数据,根据水量平衡原理计算了各河流的河损及干流下游的生态需水量,提出了枯水年流域水量分配方案,确定了流域枯水年生态调水方式及相应的生态补偿方案。结果表明：1）在特枯水年,下游需水量为7.01×10⁸ m³,至少挤占上游源流10.70×10⁸ m³水才能保障,从上游源流调水至干流单方水的总效益和经济效益将分别减少38.2%和81.2%,因此该调水方式是不合理的,应改从开都-孔雀河调水以满足下游用水;2）调水后上游源流对开都-孔雀河单方水的补偿量为3.4元。研究可为流域水资源的高效开发、利用和管理提供科学依据。     

新疆塔里木河流域生态脆弱带的环境质量综合评价

塔里木河流域是我国生态环境脆弱地区之一,流域内的不同区域,由于物质及能量匹配上不够协调,宏观上表现出不同的脆弱性特征.依据生态环境质量评价的有关原则,结合塔河流域生态环境的实际情况,筛选出20个指标,建立生态环境综合评价的指标体系.通过构建生态脆弱性指数,综合地反映了塔河流域生态环境质量的优劣程度.结果表明,阿克苏河流域属于生态环境改善区,叶尔羌河流域及塔河上游属于生态环境基本平衡区,和田河流域及塔河中游属于生态环境失调区,而塔河下游属于生态环境严重受损区,评价结果符合实际情况,对指导流域生态环境建设具有重要意义.     

道路干扰对澜沧江流域景观格局的影响

道路交通在促进人类社会经济发展的同时,也给生态环境带来了诸多影响。研究道路交通的干扰强度、空间格局及其影响,对保护自然环境、维持生态系统健康意义重大。研究基于道路等级、道路所处的环境特征等因素构建道路干扰指数,定量评价了澜沧江流域道路网络的干扰强度,系统分析了流域道路干扰的空间格局特征及其对流域景观的影响。结果表明,澜沧江流域道路网络干扰程度存在明显的区域分异,中游和下游地区明显大于上游地区。流域道路干扰域为边界复杂的不规则多边形,呈现出以离散的强干扰区域为中心,干扰强度向外围逐渐减弱的空间格局。对比不同等级道路干扰域内的景观格局及其变化特征发现,耕地和建设用地等代表人类活动的景观集中分布于道路强干扰区域内,并且强干扰区域内景观组分的变化幅度远大于低干扰区域。从上述分析结果可以看出,道路对其沿线景观格局的变化具有很强的驱动作用,流域道路发展应避开生态环境敏感区域。     

滇池流域典型小流域农业种植情况调查

采用资料收集、GPS定位、实地踏勘及走访式问卷调查方式,对滇池流域典型小流域柴河流域、牧羊河流域、宝象河流域的农业种植基本情况进行抽样调查,调查结果显示小流域上游到下游,农民人均耕地面积不断减少,复种指数和大棚种植比例逐渐增加;柴河流域的化肥施用强度上游高下游低,宝象河和牧羊河流域的化肥施用强度上游低、下游高。     

河流流域生态安全综合评估方法

在国内外生态安全相关研究的基础上,提出了河流流域生态安全的定义. 以河流流域生态安全为研究对象,基于DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应)模型框架,构建了评估指标体系,并利用多准则群体决策模型的层次分析法和熵权法确定指标权重. 以晋城市沁河流域为例,对该流域2005─2009年生态安全状况进行了综合评估. 结果表明:5年内沁河流域的生态安全综合指数从2005年的0.487升至2009年的0.641,状态从“安全”区域底部逐步提升到顶部,人均GDP增长、单位工业产值COD_Cr和NH₃-N排放强度的降低、污水处理厂投入使用和环保投资的逐年增加是影响其变化的关键因素.      

赤水河流域表层沉积物重金属的污染特征及生态风险评价

赤水河是长江水系唯一一条主河道没有筑坝的一级支流,对长江流域珍稀鱼类繁殖具有重要的生态意义.为了解赤水河流域沉积物中重金属的污染特征,采集32个样品,并对7种重金属(Cu、Zn、Cd、Mn、Ni、Hg、As)含量分别进行测定.结果表明,赤水河沉积物中7种重金属含量全部高于赤水河沉积物背景值,但与我国其他河流相比,赤水河重金属含量较低,污染较少.地累积指数评估结果表明,7种重金属的平均Igeo值由高到低依次为CdMnNiAsCuZnHg,其中90.62%的采样点存在不同程度的Cd污染.污染负荷指数计算表明,上、中、下游的污染负荷指数分别为1.49、1.14、1.03,均属中等污染.Hakanson潜在生态风险指数法评价结果表明,各重金属单因子生态危害程度由强至弱依次为CdHgAsNiCuMnZn,各采样点7种重金属的潜在生态风险指数(RI)介于32.34~930.07之间,总体潜在生态风险较低.     

赤水河流域中游沉积物营养元素分布特征及污染评价

河流沉积物作为流域营养物质(碳、氮、磷)的汇与源,研究其含量与分布特征,对了解流域水环境污染现状具有重要意义.通过测定赤水河中游五马河—大同河段表层沉积物有机质和营养元素(总有机碳、总氮、总磷)含量,发现:河段沉积物有机质和营养元素含量呈现出较大的空间分布差异特征,其中,盐津河、茅台镇断面营养元素和有机质含量明显高于其他断面,显示出有机质和氮磷复合污染特征,可能主要与仁怀市市区和茅台镇人口密集以及人为活动强度大有关,如城镇生活污水和酿酒工业废水向河流输入大量氮、磷营养物质.通过对赤水河中游沉积物营养元素空间分布特征及污染评价进行研究,能够为有效治理和保护赤水河水质提供理论依据.     

闸坝河流河道内生态需水研究——以淮河为例

提出了一种估算闸坝下游河道内生态需水的方法--改进的生态水力半径法（AdaptedEcologicalHydraulicRadiusApproach,AEHRA）,该法能够同时计算输出相应河段的生态水位,方便对闸坝进行调度。将其应用到淮河,以鱼类作为生态保护目标,估算了上、中、下游共4个典型闸坝下游河段的生态需水和生态水位,结果表明:①鱼类产卵期内需要较大的生态流量,其顺序为:蚌埠>周口>颍上>白龟山,下游大于上游,中游居中,受断面影响显著;非产卵期则为:周口>颍上>蚌埠>白龟山,中游大于上下游,受河流鱼种影响较大。周口闸下河段全年各月生态需水量相同,需加强上游闸坝的联合调度满足冬季12~-月的生态需水;②要维持河道内生态流量,需进行闸坝调度调整下游水位,保证生态水位;③淮河受人类活动影响剧烈,河流的连续性被切断,生态需水变化没有连续性,只有根据最小生态水位通过闸坝调度,维持河道生态系统最小生态需水,才能逐步恢复淮河健康生态。     

老解放河流域污灌区土壤污染生态风险评价

通过对营口市旗口镇老解放河流域污灌区农田土壤的调查与研究表明,老解放河流域部分农田土壤存在低风险,由于老解放河中下游是提水点,所以中下游农田土壤污染程度高于上游和下游,且下游高于上游.生态危害最大的污染因子为铬.