生态恢复背景下喀斯特地区植被覆盖的时空变化——以黔中地区为例

为了揭示退耕还林(草)、封山育林和石漠化综合治理等生态恢复工程驱动下喀斯特地区的植被覆盖度的时空变化情况,以黔中为研究区,利用2000年、2005年和2010年三期的MODIS影像数据,通过NDVI像元二分模型法,对研究区植被覆盖进行了动态变化评估。结果表明:2000年到2010年,极高植被覆盖度面积持续增长,高植被覆盖度面积持续减少,极低植被覆盖度、低植被覆盖度和中等植被覆盖度面积先增后减,植被覆盖总体呈现转好趋势;此外,植被覆盖景观斑块数减小,平均斑块面积增大,香农多样性指数减小,表明这一时期内植被覆盖景观的破碎化程度逐渐降低,生态恢复工程取得良好实效。     

京津冀水源涵养生态服务供体区与受体区范围的划分

京津冀水资源问题已经严重制约区域经济发展,定量分析研究区水源涵养生态服务供受关系,有助于深刻理解区域上下游之间的生态联系,促进区域生态公平,实现区域社会持续健康发展.利用降水储量法、水量平衡法及水源涵养生态服务供体区与受体区划分方法,分析2000-2010年京津冀净水源涵养量空间格局,划分研究区水源涵养生态服务供体区和受体区范围.结果表明:①冀北燕山山区净水源涵养量最高,年均值为65.24~81.35 mm,其次是冀西太行山山区,年均值为46.47~61.28 mm;净水源涵养量负值区主要分布在东部沿海和大中小城市,年均值为-130.46~-152.39 mm.②水源涵养生态服务供体区占研究区面积的41.42%,单位面积（m2,下同）平均净供水量为0.03~0.07 m3;水源涵养生态服务平衡区面积占25.01%;水源涵养生态服务受体区面积占33.57%,单位面积平均净需水量为0.18~0.41 m3,是供体区供水能力的6倍左右.③从流域来看,滦河流域的承德市为天津市、秦皇岛市及唐山市供应水资源,年均供水总量为23.7×108 m3;永定河流域的张家口市为北京市供应水资源,年均供水总量为5.3×108 m3;大清河流域的保定市为北京市及天津市西南部供应水资源,年均供水总量为8.2×108 m3;但子牙河流域和漳卫河流域供水能力严重不足.研究显示,燕山山区和太行山山区为水源涵养生态服务供体区,东部沿海和大中小城市为主要水源涵养生态服务受体区,水源涵养生态服务供体区净水源涵养能力不能满足水源涵养生态服务受体区需水量,整个研究区供受关系严重失衡.      

西藏生态安全屏障保护与建设工程的宏观生态效应

西藏高原是我国重要的生态屏障、江河源区与生物物种基因库,为了保障其生态功能的持续有效发挥,2008年开始实施西藏高原生态安全屏障保护与建设工程。论文基于工程规划目标,通过对比监测2000—2008年与2008—2015年西藏高原生态系统及其关键服务的时空变化,科学地评估西藏高原生态工程的生态效应。结果表明：工程实施前、后8 a相比,1）西藏高原生态系统格局稳定少动,生态系统宏观状况趋向良性发展。森林面积持续增加,荒漠面积显著减少,水体与湿地面积从减少转变为增加。2）草地退化趋势明显减弱、草地恢复态势显著,退化草地占比下降了19.9%,恢复草地占比增加了33%。植被覆盖度增加趋势明显,平均提高了1.9%,特别是高寒草甸类。草地载畜压力明显减少,牧草供给能力提升,草畜矛盾有所缓解。3）生态系统水源涵养能力增加,碳汇总量略有提高,防风固沙服务能力稳步上升。然而,降雨量增加导致降雨侵蚀力增强,植被覆盖度增加但植被根系土壤层无法短时期内恢复,从而导致土壤保持服务能力有所下降。4）西藏高原的暖湿化气候有利于减缓荒漠化进程并促进生态系统恢复,而生态安全屏障保护与建设工程的实施对西藏高原生态系统服务能力的提升特别是工程区局部生态恢复具有一定的正面作用。     

国家生态文明试验区(贵州)经济增速与植被恢复协调发展

以国家生态文明试验区(贵州)作为研究区,以植被覆盖度(FVC)作为研究对象,基于2000~2019年的NDVI数据分析了贵州省近 20年FVC的时空演变特征,利用地理探测器方法识别并量化了经济持续增速下维持植被恢复的主要驱动力,结果表明:(1)近20年来贵州省FVC整体呈增加趋势,FVC分布整体水平较高,主要以中等、中高和高度覆盖为主,三者面积占比之和约为89.7%,年均增长率为0.52%,平均FVC为0.53.(2)近20年来贵州省FVC变化趋势以轻微改善、基本不变为主,两者面积占比之和为68.94%,改善区域面积占比为57.93%,西部区域得到明显改善和提升,退化区域主要集中在城镇周边,总体动态变化趋于稳定且向好改善.(3)FVC空间分布格局演变深受人类活动与自然环境因子的双重影响,且人类活动对于植被恢复的驱动作用更强,国内生产总值(GDP)和降水是经济持续增速下维持植被恢复的人类活动与自然环境因子主导驱动力.(4)积极推动产业结构优化升级、大力推进第三产业快速发展以及不断贯彻落实退耕还林还草政策等积极的人类活动为贵州省实现经济增速与植被恢复协调发展的“双赢”局面做出了巨大贡献.     

中国自然资源生态服务重要性评价与空间格局分析

自然资源是保障经济社会发展的重要物质基础,同时又发挥了重要的生态服务功能。选取水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性维护和产品提供五类生态服务,采用NPP定量指标法识别中国自然资源生态服务的重要区域,并进一步分析空间格局特征。结果表明：中国自然资源生态服务极重要和高度重要区约占总面积的1/4,以东北山地、江南地区、西南地区和青藏高原东部等水源涵养能力强、水土保持较好、防风固沙水平高、生物多样性较丰富的地区为主;不同类型自然资源的生态服务重要性差异显著,耕地资源的产品提供服务重要性显著,林地和草地资源的水源涵养、水土保持、防风固沙及生物多样性维护服务重要性均较显著,水域主要提供水源涵养服务;各生态服务重要性在空间上均显著集聚,自然资源综合生态服务的热点区主要分布在大兴安岭、长白山、浙闽山地、武夷山、南岭山地、秦岭山地、滇西南地区和藏东南山地等;自然资源综合生态服务重要性的空间分布与农业自然带/亚带呈现较高的一致性,热带和温带地区的重要性级别较高。研究结果可为区域自然资源管理及生态保护修复提供决策依据。     

区域尺度生态保护红线划定——以京津冀地区为例

将京津冀地区作为一个整体,采用遥感和GIS技术,选取水源涵养、水土保持、防风固沙3类生态系统服务以及土地沙化、水土流失2类典型生态问题,建立评价指标和评价模型,开展区域生态系统服务重要性和生态敏感性评价,定量揭示京津冀地区生态系统服务重要性和生态敏感性的空间分布特征;利用全国第二次土地调查数据明确的地块边界,确定生态保护红线边界.结果显示,京津冀地区生态保护红线面积6.68万km²,占研究区总面积的30.9%,主要分布在北部燕山山地、西部太行山山地和冀北坝上高原等区域;生态保护红线范围内的森林、草地二者面积比例比红线外高55.7%,红线范围内的植被NPP平均值比红线外高23.5%,划定结果符合“以较小面积获取较大服务”原则,适于作为京津冀地区最重要、最需要严格管控的生态空间.     

气候变化和人类活动对我国典型草原区植被恢复的影响

草原区作为影响我国陆地生态系统碳水循环和生态安全的重点区域,对气候变化和人类活动极为敏感.然而,有关气候变化和人类活动对该区域植被恢复相对贡献的认识尚存分歧.以生态系统净初级生产力(NPP)为评价指标,通过对比MODIS观测的实际NPP和基于Thornthwaite Memorial模型估算的潜在NPP的趋势差异,量化了2000～2020年气候变化和人类活动对我国典型草原区(北方温性草原区和青藏高原高寒草原区)植被恢复的相对作用.结果表明,研究区内93%的草地植被呈恢复趋势,NPP平均增加速率达(以C计)2.12 g·(m²·a)^-1(P<0.01),其中,近一半植被恢复区受气候变化和人为活动共同控制,约36%和10%植被恢复区分别受气候变化和人类活动的独立控制;此外,不同草地类型气候变化主导植被恢复的面积占比差异大,主要表现为高寒草地明显高于温性草地,气候条件越干旱,气候主导面积占比越大.人类活动不是北方温性草原区和青藏高原高寒草原区植被恢复的主要原因,但在气候条件恶化地区,人类活动可降低甚至抵消气候变化对植被的负面影响.未来需加强长...     

建立内蒙古生态环境恢复补偿机制若干问题探讨

生态环境恢复补偿机制的建立是科学利用生态资源和保持良好生存环境的必然途径,内蒙古自治区是全国天然植被分布面积最广地区之一,天然植被在保持流域、区域生态平衡,防止和减轻自然灾害,确保地区生态安全方面的重要作用毋庸置疑,然而由于原因,长期困绕我区的生态环境问题,如:森林生态系统的水源涵养、土壤保持、生物多样性保护功能衰退,水土流失的加剧、沙地活化;草场退化等级愈来愈高;湿地面积缩小,河道断流问题依然存在。近年随着矿业经济的兴起,又出现了矿山用水与农业生产争水、污染地下水等问题。因此,继矿产资源开发热潮之后,迅速做出制度安排尤为重要,本文通过对生态恢复补偿机制建立背景、重点、难点若干的探讨,旨在提出一些结合实际的可操作的补偿措施建议和意见,为制定内蒙古生态恢复补偿管理办法提供参考、并为该领域制度的完善提出技术层面的支持。     

基于生态产品价值视角的矿区植被恢复成效评估：以神东矿区为例

生态系统服务和生态产品价值提升是矿区实施植被恢复的主要目标.神东煤矿是我国最大的煤炭生产基地,地处黄土高原与毛乌素沙地过渡地带,原生生态环境极其脆弱.为了解神东矿区近30年来植被恢复成效,本文基于遥感影像、地面观测和经济统计数据,采用修正后的单位面积价值当量因子法,引入生态系统质量调整系数用以区分同类生态系统内部差异,构建区域生态产品价值评估模型,评估1990—2018年神东矿区生态产品价值及时空变化特征,从生态产品价值视角定量揭示矿区植被恢复效益.结果表明：(1)从整体上看,近30年神东矿区生态产品总价值增加6.57×10⁸元,单位面积生态产品价值增长84.33×10⁴元/km²,其中价值增高区域占65.35%,主要位于矿区东部的哈拉沟、大柳塔、石圪台、柳塔、乌兰木伦煤矿以及矿区西部的活鸡兔井;价值量减少区域占33.32%,主要位于乌兰木伦河沿岸及矿区西部的寸草塔、布尔台、补连塔、上湾煤矿边缘地区.(2)从不同服务类型看,其生态产品价值增量自高到低排序依次为调节服务、供给服务、支持服务、文化服务,增量分别为3.35×1...     

秦岭北麓(西安段)生态红线划定研究

以秦岭北麓(西安段)为研究对象,在研究分析秦岭地区生态环境现状特征的基础上,利用ArcGIS软件,重要生态功能区评价指标选取生物多样性保护、水源涵养2项评价因素开展生态系统服务功能重要性评价,划定重要生态功能区红线;根据地方相关法规和规划,划定禁止开发区红线。将重要生态功能服务区红线与禁止开发区红线叠加,最终划定秦岭北麓(西安段)生态功能红线。其中,重要生态功能区水源涵养保护红线区面积达2 157 km~2,占全区总面积41.5%;禁止开发区范围面积约2 076 km~2,占全区总面积39.9%。叠加构成秦岭北麓(西安段)的生态红线区总面积3 157 km~2,占区域总面积的60.7%。秦岭生态红线范围的划定为秦岭生态环境保护提供理论基础。     

水源涵养型重点生态功能区生态状况变化研究

水源涵养型重点生态功能区对于保护中国大江大河源头区及水源补给区具有重要意义。文章以生态系统状况指数为指标,通过生态系统组成与结构、生态系统生产能力、生态系统服务功能分析了2000-2010年中国水源涵养型重点生态功能区的生态状况变化态势。结果表明水源涵养型重点生态功能区以森林和草地生态系统为主。2000-2010年,三江源区和若尔盖区生态系统状况整体表现为好转,甘南区、祁连山区和南岭山地区生态系统状况整体表现为基本稳定大小兴安岭区、长白山区和阿尔泰山地区生态系统状况整体表现为轻度退化。大小兴安岭区退化面积占该区面积的比例最大,为42.54%;三江源区和祁连山区退化面积比例较小,分别为6.26%和6.93%。大小兴安岭区、长白山区和南岭山地区以轻度和中度退化为主,阿尔泰山地区以中度和重度退化为主,甘南区以轻度退化为主。     

重庆市重要生态功能区生态系统服务动态变化

借助遥感数据和GIS空间分析技术,选取生物多样性维持、土壤保持、水源涵养和固碳4种生态系统服务建立评估模型,对2000—2010年重庆市域内3个重要生态功能区——三峡库区水源涵养重要区(下称三峡重要区)、秦巴山区水源涵养重要区(下称秦巴重要区)和都市区“四山”生态屏障重要区(下称“四山”重要区)生态系统服务的时空变异特征进行综合研究. 结果表明:①2000—2010年,三峡重要区4种生态系统服务均呈增强趋势. ②秦巴重要区内,生物多样性维持和水源涵养功能总体较好,并且持续增强;固碳功能有所减弱,该时段内固碳功能高等级面积减少了931.90 km2. ③“四山”重要区土壤保持和水源涵养功能有所增强,生物多样性维持和固碳功能略有减弱. ④重庆市重要生态功能区生态系统服务以中和较高等级分布为主,空间差异较大,异质性明显. 生态系统服务较好区域主要分布在渝东北秦巴山区以及中西部植被覆盖较好的山脊;市域中部长寿、垫江、涪陵等区县生态系统服务相对较弱. 10 a间,重庆市重要生态功能区生态系统服务总体呈变好趋势,但局部地区有所减弱,主要表现为秦巴和“四山”重要区固碳功能的降低.      

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。     

鄂尔多斯市防风固沙功能时空变化及驱动因素分析

鄂尔多斯市是京津风沙源治理的重点区域,其防风固沙功能提升对于筑牢北方生态屏障和维护环京津地区的环境安全具有重要意义. 本文基于长时间序列卫星遥感影像以及气象、植被、土壤等数据资料,采用修正的风蚀模型(RWEQ),评估了鄂尔多斯市防风固沙功能,揭示了防风固沙功能时空变化规律及驱动因素. 结果表明:①2018年鄂尔多斯市防风固沙量为95.07×108 t,单位面积防风固沙量为10.95×104 t/km2,高值区主要位于东部和北部,整体上呈现自东向西递减的趋势. ②2000—2018年,鄂尔多斯市防风固沙功能呈增加趋势,年均增长率为26.96%;空间上,其防风固沙功能明显提升区域主要位于准格尔旗和乌审旗的东南部,面积占比为54.89%;稳定区域位于杭锦旗、鄂托克旗、伊金霍洛旗的部分区域,面积占比为29.76%;降低区域位于杭锦旗北部和鄂托克旗西部,面积占比为15.33%. ③鄂尔多斯市防风固沙功能变化与降雨量和土地利用类型的面积占比均呈显著相关. 研究显示,长期生态保护修复显著提升了鄂尔多斯市防风固沙功能,但由于气候变化和人类活动影响仍存在功能退化区域,未来科学实施生态修复是筑牢鄂尔多斯市生态屏障的主要方向.      

清河水源涵养生态功能保护区的功能分区及建设方案的研究

清河是辽河主要支流,清河水库上游山区森林植被也是保护辽河平原的绿色屏障。受自然条件和人为因素的影响,清河水库生态环境逐渐退化,因而清河水源涵养区生态功能保护势在必行。按照自然环境的现状特点、社会发展的需求及生态功能保护与恢复的基本要求,在生态功能分区的基础上,制定分区保护措施,并提出清河水源涵养区生态功能保护建设的具体方案。通过实施保护和修复,防止生态环境的破坏和生态功能的进一步退化,对地区可持续发展起到积极的推动作用。     

滇池李居山生态恢复区昆虫多样性调查与分析

对昆明呈贡李居山原磷矿生态恢复区进行了昆虫多样性调查,结果发现,不同生境和植被下的昆虫相不同.无植被的裸地样方昆虫类群最少,数量也最少,自然生长恢复的杂草植被样方昆虫多样性最为丰富.当年植草坡有昆虫4目10科15种,科数占恢复区科总数的31.3%,物种数仅为恢复区总种数的1/4.植草一年的草坡有昆虫10目31科54种,物种数占恢复区总种数的3/4,昆虫相组成与自然生长恢复的杂草山坡更为接近.     

广东海丰湿地生态恢复进程中不同生境的土壤微生物特征分析

土壤微生物能够敏感反应湿地生态系统质量变化及功能演变.为了探索土壤微生物在生态恢复措施下的变化及响应机制,采用高通量测序技术研究了广东海丰湿地在生态恢复进程中4种不同生境(植被恢复区、乡土植被区、潮沟和光滩)的土壤微生物群落结构与多样性特征及其影响因素.结果表明,4种不同生境土壤理化性质差异显著,表现为潮沟土壤TC、TN、TOC和TK含量最高,且植被恢复区土壤的TC、TN和TP含量显著高于光滩.潮沟和光滩上EC值显著高于植被恢复区和乡土植被区.细菌在潮沟中多样性指数和丰度最高,且植被恢复区土壤细菌丰度和多样性显著高于光滩;古菌群落结构在潮沟中比其他3种生境显著复杂,多样性与丰度更高;而真菌在乡土植被区的多样性指数和丰度显著高于其他生境,群落结构也最为复杂.TN和TC是影响细菌群落的主要因素;TN和EC是影响古菌群落的主要因素,而pH、TP和TN是影响真菌群落关键性因素.由此可见,在生态恢复过程中,光滩上植被的定植增加了土壤微生物群落多样性和丰富度,生态恢复初见成效,研究结果可为光滩生态修复策略的选择提供理论依据.     

中国生态环境敏感区评价

采用遥感和GIS技术,针对区域自然环境演变过程中出现的土地沙化、土壤侵蚀和石漠化等典型生态环境问题,建立敏感性评价指标体系及评价模型,开展生态环境敏感性综合评价,定量揭示中国生态环境敏感性程度及地域空间差异,划定生态环境敏感区的红线控制区域。研究结果表明：① 土地沙化以轻度敏感为主,敏感性程度高的区域主要位于西北和北方地区的主要沙漠边缘和沙地;土壤基质多为沙粒、冬春季节多大风且植被覆盖率较低是土地容易发生沙化的主要原因。② 土壤侵蚀以轻度敏感和不敏感为主,受降雨强度和地质条件空间差异影响,敏感性等级高的区域集中分布在西南、东南湿润地区和黄土高原丘陵沟壑区。③ 石漠化以不敏感为主,受岩溶地质条件影响,石漠化易发生区域集中分布在西南喀斯特地区。④ 综合生态环境敏感性以轻度敏感、不敏感和中度敏感为主,综合敏感性程度高的区域主要分布在北方干旱半干旱地区、西南湿润地区、东南湿润地区以及黄土高原丘陵沟壑区。⑤ 基于生态环境敏感性综合评价结果,将极敏感区划为生态红线区,在全国尺度上初步划定3大类和23个重点生态红线区域,约占国土面积的12.86%。     

黄河三角洲湿地生物多样性保护工程植被修复效果评估

开展修复效果的跟踪监测和评估是湿地生态修复的重要环节。跟踪监测可以观察湿地恢复状态和过程,找出修复过程潜在问题以便及时调整修复手段和技术的运用,从而提高修复效率,亦可为评价湿地修复效果提供数据支持。通过野外生态监测、遥感反演等手段,对黄河三角洲湿地生物多样性保护工程的植被修复效果进行评估。结果表明：南、北岸修复区土壤含水率分别提升45.86%和25.17%,土壤盐度分别下降70.51%和64.71%;南、北岸修复区的植被盖度分别提升5%和54%;NDVI指数分别提升48.4%和44.1%,修复区植被种类趋于多样,植被群落结构得到改善。不同生态修复措施对植被恢复均有效,效果差异不显著。修复区植被以芦苇为优势种,优势度为0.748,其他植被的优势度较低,植被总体盖度、芦苇密度和株高与未修复区相比差异不大。总体来说,北岸修复区植被尚未恢复至较高水平,南岸修复区植被恢复效果良好。建议在生态修复工程实施时应减轻对原生物种的破坏,实施后应关注植被恢复的滞后性,加强湿地管理以及外来物种入侵防治。该成果将为我国滨海湿地生态修复提供数据和技术参考。     

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.