重要生态功能区生态退化诊断理论、思路与方法探析

准确诊断区域生态系统退化程度并明确生态退化驱动要素是高效实施生态修复的前提和基础。基于生态退化诊断主要理论,指出生态退化是相对概念,确定生态退化诊断参照系与诊断指标是生态退化诊断的必要步骤。生态退化诊断参照系判别结果显示区域生态系统退化诊断不应关注某一特定历史状态,应更多着力于研究区域生态系统退化的时间动态与空间差异,从而保障诊断研究的客观性。在此基础上,为凸显重要生态功能区生态退化与生态功能的密切关系以及生态系统退化的综合性,从生态功能维护力、生态自我恢复力和生态压力3个方面提出了生态退化诊断思路和诊断流程,并构建了生态退化诊断指标体系。为体现生态退化诊断的综合性和层次性,将单项分析与综合分析相结合,构建生态退化程度综合指数进行综合诊断,为提高生态退化诊断的精确性提供了理论指导和技术支持。     

张承地区生态系统服务及其区域关联分析

区域生态系统服务及其辐射效应评估能够揭示研究区域生态-经济-社会耦合系统的整体性和关联性特征。基于张承地区2013年遥感影像和生态服务价值化方法,评估分析了该区域地表覆被组成、关键生态系统服务及其对北京市的辐射效益。结果发现,张承地区约97%地表覆被为林草地和农田,是发挥生态屏障功能的主体;该地区自然生态系统可提供的关键生态系统服务价值为1 895亿元·a-1,高值区分布在林草植被集中的承德市以及张家口市的东南部地区;张承地区每年约有21%关键生态系统服务以水和风为介质辐射到北京市,其中,怀来、赤城、宣化、涿鹿、崇礼和沽源等县与北京市的生态系统服务关联度较高,是北京市外来生态系统服务的主要输入区。该研究对于揭示京津冀区域生态系统整体性以及科学构建区域生态修复与合作机制具有一定的参考价值。     

基于主导生态功能与生态退化程度的生态修复分区研究

生态修复分区是科学高效地开展生态修复的前提,以科尔沁沙地源头巴林右旗为例,采用"自下而上"与"自上而下"相结合的分区思路,运用地理信息系统空间分析技术手段,在主导生态功能空间分异规律的基础上,综合考虑区域生态退化程度,并根据区域气候特征、地势地貌和植被类型,划定不同等级的生态修复分区空间分布。一级分区按照立地条件即考虑地形地貌和植被覆被类型划定,是区域环境主导生态类型的组合;二级分区按照主导生态功能即水源涵养功能、防风固沙功能、土壤保持功能和生物多样性维护功能划定,是中尺度下区域环境主导生态功能类型的组合;三级分区按照未退化、轻度退化、中度退化和重度退化划定,以此划分修复难易型小区,即生态修复预防小区、生态修复调控小区和生态修复重点小区。将巴林右旗共划分为3个一级区、7个二级区和29个三级区,既体现了生态功能的空间分异规律,又使得恢复具有针对性,为制定植被配置、产业结构调整等不同调控措施和生态修复方案提供技术支撑。     

生态修复研究进展与展望

生态修复是提升生态环境质量,实现自然资源的可持续使用,解决环境污染、恢复自然生态平衡的过程,从提出“生态修复”这个概念至今,国内外学者及科研机构已有大量工作和研究成果。本研究基于Web of Science核心数据库和CNKI核心数据库,筛选SCI论文216篇和中文核心231篇,使用CiteSpace软件进行分析,系统梳理生态修复的研究思路与方法、应用案例、存在问题及未来研究重点。主要结论如下：1)生态修复研究主题从最开始的单一生态系统逐渐转向多维度耦合,研究方法也从人工干预修复向近自然修复手段发展;2)针对不同生态系统类型均有各自的生态修复方法,缺点是修复方式单一、缺乏对整体生态系统效应的研究;3)生态修复主要存在缺乏对生态系统整体性的恢复措施,缺乏多维度、多类型、多方式组合的综合治理与修复方案、理论研究未与实践相结合等问题。未来研究重点应从整体性角度推进生态修复研究,开展多要素协同生态修复实践工程,发展更多区域与国家之间的合作,加强多对象、多尺度的生态修复。     

生态保护红线区废弃矿山生态修复监管

国家重点生态功能区是生态保护红线划定的重要组成部分之一。矿山生态环境损害被认为是影响区域生态安全的第一大诱因。多年来,由于"有矿快挖,有水快流"经济发展政策的惯性作用,矿产资源开发有力促进了区域经济社会发展,但另一方面也造成了严重的流域/区域生态功能破坏。以长江经济带重点生态功能区为例,结合划定并严守生态保护红线的要求,在分析矿山分布及其生态环境问题的基础上,深入剖析了矿山生态修复存在的主要问题,提出了废弃矿山生态修复监管对策,以期科学制定不同矿山生态修复阶段的目标:矿山地质环境治理—植被恢复/土地复垦—生物多样性重建—区域生态功能修复,为区域生态安全提供技术支撑。具体建议包括建立涵盖生态环境全要素的矿山生态修复监管机制,制定生态保护红线区废弃矿山生态修复专项规划,开展矿山生态环境损害与功能修复技术研发,研究制定矿山生态修复国家标准。     

村镇建设生态承载力：内涵、对象测算和提升路径

村镇建设与区域主导生态功能、生产-生活-生态(简称"三生")空间布局和产业结构密不可分,开展村镇建设生态承载力研究与承载对象测算,有助于提高村镇建设生态安全水平和衔接脱贫攻坚成果。该文辨析了区域、聚落、村镇和乡村相关概念,界定了村镇建设生态承载力的内涵和复合生态系统的属性,在划分村镇类型和明确建设要求的基础上,构建了村镇建设复合生态承载力评价方法,进而明确了生态安全约束下村镇建设承载对象测算思路,包括人口数量、主导生态功能和产业规模。最后,初步探析了村镇建设生态承载力提升路径,包括减轻村镇建设的生态压力、提高村镇建设的生态弹性力、增强村镇复合生态系统的承载力。研究结果对重要生态功能区村镇生态承载力提升方案的制定和生态环保扶贫政策的优化具有一定理论与实践意义。     

基于遥感和GIS的青藏铁路生态累积效应研究

采用遥感和GIS技术,通过生态系统功能偏离累积指数、景观格局干扰累积指数、植被退化指数、生态阻隔累积指数和区域生态累积效应指数研究青藏铁路建设和运营对沿线生态系统的累积影响.结果表明,铁路建设和运营对沿线0～1 km直接影响区的生态服务功能、景观格局、植被覆盖和生态流均造成一定的累积影响,但以景观格局和生态流受到的影响最大,且对拉萨至唐古拉段的影响大于唐古拉至格尔木段,主要表现为对农田、草地、河流湿地和荒漠生态系统的影响.从铁路沿线＞1～5和＞5～10 km范围的间接或协同累积影响来看,拉萨至唐古拉段明显高于唐古拉至格尔木段.铁路建设运营对＞1～5 km范围的农田、荒漠和河流湿地生态系统仍存在一定负面影响,且以农田生态系统受到的负面累积影响最大,主要表现为拉萨和格尔木城市扩张对农田生态系统的干扰和占用.     

河岸带生态学研究进展与展望

河岸带是河流—陆地生态系统之间进行物质、能量、信息交换的重要生态过渡区,具有独特的生态系统结构和服务功能,近年来成为国内外生态学和环境科学的研究热点之一。在阐述河岸带结构与功能基础上,分析了河岸带的影响因素与其退化机制,退化河岸带的生态恢复理论、基本原则、生态重建技术和发展方向。认为影响河岸带结构与功能的主要因素可归纳为水文与地貌过程、植被与人为干扰4个方面;识别影响河岸带生态系统的生物和物理作用过程及其退化成因是关键,指出了生态恢复应遵循的原则与宜采用的生态重建技术。在此基础上,提出河岸带生态恢复应在景观或流域尺度上借助“3S”技术和多学科协作从微观、中观和宏观不同层次开展研究,甄别生态退化的主导因素,采用植被重建与水文调控技术尽可能恢复与重建原有自然景观。从系统生态学与景观生态学的角度,提出河岸带生态学未来研究方向。建议今后应加强对河岸带生态系统结构、生态过程与功能及生态重建技术的研究成果进行系统整合,建立能够预测河岸带结构与功能动态的数量模型和评价体系,为实现河岸带重建与高效管理提供科学指导。     

水电开发对河流生态系统服务功能影响的价值评估初探

提出了计算“流量”,即计算受水电开发影响的河流生态系统服务功能的价值变化量的评估思路和方法,并以广东省河源市风光水利枢纽工程为案例进行了定量分析。在对河流生态系统服务功能进行分类的基础上,根据河流生态系统服务功能可能受到水电开发影响的现实情况和影响特征,选择适当的生态系统服务功能价值核算的方法和参数,计算受影响的生态系统服务功能的价值变化量。案例研究结果表明,风光水利枢纽工程开发方案引起的河流生态服务功能价值变化的正效益为7 676万元/a,负效益为-3 894万元/a,负效益占到其正效益的一半以上,说明该工程开发对东江河流生态系统的消极负面影响也是不容忽视的,应采取适当的生态补偿措施。     

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。     

基于生态系统服务的土地整治生态风险评价与管控建议

土地整治的生态风险评价与管理是生态文明背景下土地整治项目可持续发展的客观要求。"十三五"期间,土地整治投资和力度规模持续加大,在对区域社会和经济发展带来积极作用的同时,也会对区域生态系统结构与功能产生深远影响,如何管控土地整治的生态风险受到越来越多的关注。在系统阐述了土地整治生态风险的内涵与特点的基础上,分析了土地整治不同生态效应所对应的生态风险因子与评价指标体系,提出了基于土地整治全过程分析的生态风险识别、评价与管控的思路,并将生态系统服务功能的提升作为生态风险评价的重要内容,克服了以往生态风险研究更多侧重生态系统结构与功能本身变化的局限性,并指出了土地整治生态风险所需要关注的科学问题与发展趋势。     

河流水生态修复阈值界定指标体系初步构建

生态阈值存在于各种生态系统中,在查阅国内外相关文献的基础上,通过对生态阈值的理论研究及在森林、草原、湿地、湖泊和河流等方面实践应用进行总结分析,指出生态阈值在河流生态系统研究中的不足之处。针对在高污染负荷下修复退化的水生态系统中,开展生态修复阈值的研究寥寥无几,关于界定河流水生态修复阈值指标体系的研究尚未出现。通过分析阈值在河流水生态修复中的重要性,指出河流水生态修复阈值确定是退化水生态修复的基础,为区域针对性修复水体提供科学依据和决策支持,更是水环境管理发展的迫切需求。在此基础上,从新的角度探讨和提出河流水生态修复阈值概念。河流水生态修复阈值,是依据河流生态系统自然属性和河流功能以及区域社会经济发展的需求来界定退化到何种程度的水生态系统需要进行修复,退化现状程度大于此修复阈值,则需进行人工修复;退化现状程度小于修复阈值,则无需进行修复。通过对指标体系构建原则、筛选方法及阈值计算方法的总结,提出河流水生态修复阈值确定技术路线,采用频度分析法和理论分析法相结合,从影响河流修复的6大要素(物理结构、水文条件、水质状况、水生生物、河流功能和社会经济)初步构建了河流水生态修复阈值界定指标体系及阈值计算方法体系,为下一步河流水生态修复阈值指标体系的定量筛选与阈值计算奠定了基础。     

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.     

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。     

基于3S技术的区域生态廊道模拟及优化

以北京市朝阳区为例,运用3S技术并参考现有资料,对北京市朝阳区现有生态廊道状况进行了分析研究,并运用生态服务功能价值理论和耗费距离模型,模拟建立了北京市朝阳区潜在生态廊道模型。研究结果表明,研究区内生态环境受到了一定的破坏,景观破碎化严重,斑块聚集度虽高,但连接度不够,廊道连通性较差,许多重要的生态斑块没有足够的廊道连接,没有形成良好的生态网络,廊道的规模也达不到标准,服务范围较小。为修复现有廊道来维护区域生态安全,强化生态服务功能,建议北京市朝阳区生态廊道适宜宽度阈值：河流生态廊道植被宽度一侧至少30m以上,道路生态廊道植被宽度一侧至少60m以上,绿带生态廊道植被宽度一侧至少500m以上。     

基于生态系统服务价值的城市增长边界划定研究:以衡阳市中心城区为例

科学评估土地生态价值,并将其纳入城市规划实践,是落实国家生态文明战略要求的重要手段。城市增长边界是统筹城市开发建设与区域生态保护的重要政策工具,针对以往划定方法对生态系统服务功能考虑不足的问题,提出一种新的城市增长边界划定方法。以衡阳市中心城区为例,基于反规划理念,以2005—2015年区域生态系统服务价值评估为基础构建生态安全格局,通过耦合城市生态安全格局与基于未来土地利用模拟(future land use simulation,FLUS)模型的城市扩张模拟结果划定城市增长边界。结果表明:(1)2005—2015年衡阳市中心城区生态系统服务价值总量从25.71亿元下降到24.75亿元,水文调节和水资源供给服务功能价值量呈上升趋势,其余各项生态系统服务价值呈下降趋势。(2)研究区城市刚性增长边界面积为17 325.72 hm~2,主要沿湘江及其支流蒸水和耒水分布,形成"三廊、三片"的空间结构。(3)2030年城市弹性增长边界面积为20 238.57 hm~2,空间形态呈"一个中心区、多个组团"分布。考虑生态系统服务功能的限制开发条件后,研究区生态用地得到更多保护,区域生态系统服务总价值比基准情景高0.61亿元,更利于区域生态系统服务功能的维持和区域生态安全的发展。该研究方法和结果可用于科学评估城市扩张的生态成本,有效解决城市发展与生态保护之间的矛盾,同时也可为城市总体规划、生态保护专项规划以及国土空间规划提供重要依据。     

广州市萝岗区生态系统服务功能价值空间评估

基于遥感与GIS,选取生产有机物质、涵养水源、净化环境污染、气体调节、营养物质循环、保土育肥6项生态系统服务功能主要指标,计算得到的各项量化的生态服务功能效益,通过影子工程法、市场价值法和机会成本法等转换成生态系统服务价值,在小空间格网上对广州市萝岗区生态系统服务功能价值进行了定量评估和空间分析。结果表明：萝岗区2007年生态系统服务价值达到16.13亿元,平均为37 175.81元/hm2。从空间分布看：萝岗区北部农林地区生态服务价值最高,中部、东部山区的服务价值较高,南部工业地区服务价值较低。不同的生态景观具有不同的生态服务功能,保持生态景观的多样性和均衡性能促进生态系统服务价值的增加。萝岗区生态城建设要保护该区原生的自然生态景观特征和景观格局,促进区域生态服务功能的全面提升和生态服务价值总体增加。     

澳门离岛植被生态恢复与重建及其效益

回顾了19世纪以来澳门凼仔岛和路环岛两个离岛的植物恢复进程，先锋和重造林群落的组成、结构，水系建设和生物多样性保育工作；评价了该重造林生态系统的直接和间接生态经济价值。结果表明，澳门离岛植被恢复与重建的生态系统在提高立地质量、空气质量的同时，每年可创造生态经济效益21929．03万澳元。其中直接经济效益13737．72万澳元，间接效益8191.31万澳元。结合南亚热带森林生态系统演替规律和澳门城市林业的美学价值需求等，分析、阐述了澳门离岛林分进一步改造的方向、树种和措施。     

辽河口湿地生态系统健康诊断与评价

综合考虑生态系统健康标准及河口湿地的生态特征,借鉴压力-状态-响应(pressure-state-response,PSR)模型,从压力、环境状态以及生物响应3方面构建辽河口湿地生态系统健康评价指标体系,并引入突变级数法,对1996年和2000年辽河口湿地生态系统健康状况进行了评价和分析。结果表明,1996年辽河口湿地生态系统健康度为0.979 1,2000年则降至0.961 8,即由健康状态转为亚健康状态,其主要原因为水资源不足和石油类污染加剧。应加强对辽河口湿地区域石油开采的管理,并合理分配利用水资源,保障湿地生态用水,促进辽河口湿地的生态系统健康。     

北京市植被生态需水量与生态服务功能的关系

植被是城市生态系统中重要的组成部分,研究植被的生态需水、以及由生态缺水导致的服务功能变化具有重要意义。采用面积定额法,估算出北京市植被的最小生态需水量为37.4亿m3;采用情景分析方法,分析了不同植被类型、人均生活用水增加、人口增加情景下生态缺水量及其导致的生态服务功能变化。污水、中水回用、植被蓄水与雨水收集是缓解生态缺水的有效措施。