成都地震重灾区生态影响分区及恢复对策

地震是造成生态破坏较为严重的自然灾害之一,震后生态恢复的总体对策是决策者亟待获取的重要信息,因此有必要及时开展地震生态影响分区研究.以成都地震重灾区为例,利用汶川地震前后2期TM影像灰度差提取了地质灾害区;从敏感性和诱导性两方面,采用层次分析法对地震重灾区进行了生态危险度分类;基于不同区域的生态破坏强度及危险度特征,开展了地震生态影响分区,并以此作为生态恢复过程中优先级及措施的总体布局. 结果表明:成都地震重灾区地质灾害面积为118.3 km2,占区域总面积的2.36%;其中,应首先采用生物与工程相结合的手段进行修复的面积为40.7 km2,通过生物措施修复的面积为66.2 km2,其余的则依靠自然演替逐渐恢复.      

长江流域生态系统恢复力评价及其空间异质性研究

恢复力是生态系统的固有特征,可通过系统遭受干扰后恢复到原稳定态的时间和速率来衡量. 开展长江流域生态系统恢复力研究对于掌握流域生态系统变化规律,指导长江流域大保护和高质量发展具有重要意义. 本文采用概率衰减法评估长江流域生态系统恢复力,首先获取了2001—2020年长江流域每16 d的250 m分辨率的增强型植被指数(enhanced vegetation index, EVI)数据,采用最大值合成以及重采样技术,获得年度1 000 m分辨率的EVI数据;然后,计算每个栅格2001—2010年、2001—2011年、2001—2012年直至2001—2020年共11年的EVI变化斜率;以全流域为统计单元,统计11年间EVI变化斜率持续为正和持续为负的栅格数量,采用衰减函数进行拟合,正负衰减的时间差表征生态系统恢复力;以6 767个小流域为对象,分析长江流域生态系统恢复力的空间差异性. 结果表明:20年来长江流域整体EVI在逐渐增加,空间分布差异在逐渐增大. 正、负衰减时间差为29.48 a,生态系统处于正向恢复状态. 生态系统恢复力呈上游及下游入海口低、中游地区高的特点,其与降雨量、地形(海拔和坡度)、林草覆盖率和人类活动等因素相关. 在海拔1 000~1 500 m、坡度25°~30°、林草覆盖率较大的山地区域生态系统恢复力最高;而在高海拔或低海拔地区以及植被覆盖较差的地区,生态系统一旦受到干扰或破坏则较难恢复. 研究显示:长江流域生态系统整体上呈正向演替,得益于长江大保护的政策;长三角地区因人类活动频繁,生态处于逆向演替,而上游地区如金沙江、大渡河、岷江一带生态系统恢复力较低,与水电开发、地质灾害是否相关需进一步研究.      

基于GIS/RS的地震灾区流域水土保持功能恢复效应评价

水土保持在维护区域生态安全中具有重要作用.“5.12”汶川地震中,茶坪山区域水土保持功能严重受损,经过4年时间,其恢复效果及变化趋势如何,是决策者迫切需要的重要信息.利用TM影像,解译了研究小流域2007、2008、2011年地震前后3个时段的土地利用图.基于GIS和RS,利用RUSLE模型分别计算了3个时段土壤侵蚀量和侵蚀强度.通过对比,分析了水土保持功能恢复效应.结果表明:总面积474.41km2的研究区内,2007年土壤侵蚀总量4.061×105t,2008年土壤侵蚀总量6.997×105t,增加了72.30％.2011年土壤侵蚀总量6.163×105t,相比2008年,土壤侵蚀总量减少了11.92％,水土保持功能有所恢复.分析发现,地震前后3个年份各侵蚀强度级别的面积都是随侵蚀强度的增加而减少,说明地震破坏及恢复期,土壤侵蚀强度的面积分布格局并未改变.     

“5·12”汶川地震极重灾区生态服务功能恢复总体评估

2008年"5·12"汶川特大地震,对生态系统造成巨大威胁。为了解汶川地震灾区生态恢复总体状况,以期为灾区中长期生态恢复跟踪监测、生态恢复措施的制定和调整提供决策支持,分别以2007年、2009年、2013年代表地震前、地震后以及恢复期3个时期,采用土壤侵蚀敏感性、林冠截留量、生境适宜性等指标,分别评估了汶川地震极重灾区10个县市水土保持功能、水源涵养功能、生物多样性保护功能的状况及变化动态。结果表明:研究区的水土保持功能、水源涵养功能,以及生物多样性保护功能在震后遭到了严重破坏。总体来说5a后,区域生态服务功能得到了一定程度的恢复,但未达到震前水平。在极重灾区10个县市中,地理上位于中南部的6个县市(汶川、都江堰、什邡、彭州、绵竹、安县)在地震中总体受损程度较大。6个县市处于中国西部泥石流、滑坡的活跃区,震后因降雨诱发滑坡泥石流,导致了龙门山、茶坪山局部区域的水土保持功能、水源涵养功能、生物多样性保护功能在恢复期进一步下降,甚至低于震后。其中汶川县草坡乡、银杏乡、耿达乡、卧龙镇、三江乡有较大范围的功能下降,另外,都江堰市、彭州市、什邡市、绵竹市、安县等也分别有较大面积的功能下降区。区域生态服务功能在未来10a内,有可能进一步恶化。灾后重建一定程度上改善了区域生态功能状况,加快了生态功能恢复进程。但是,也存在对生态服务功能的恢复与维持重视不足等问题。部分灾后重建项目的实施,甚至又导致局部地区出现生态服务功能的退化。建议(1)加强汶川地震极重灾区中长期生态恢复遥感及地面监测、评估,进行生态服务功能恢复效应评估;(2)加强干旱河谷、龙门山及茶坪山等重点区域的生态修复。     

长江生态环境保护修复智慧决策平台构建与初步设计

长江流域生态环境管理存在多部门“九龙治水”的现象,导致各类数据信息分散、科研成果碎片化,缺乏综合性信息查询与管理平台支持.针对长江生态环境保护工作对数据资源共享与精准决策的需求,提出构建长江生态环境保护修复智慧决策平台（简称“长江平台”）,按照基础层、数据汇集层、数据治理层、大脑层、应用层构建平台系统框架,设计数据采集处理、数据挖掘分析、基于WebGIS的数据展示、数据分级共享、调度会商、长江舆情发布、水环境模型工具、空间制图工具等主要功能,提出平台部署方案与分期建设方案,分析了平台建设面临的多元数据汇集与标准化处理、水质目标模型筛选、水环境预测预警功能开发等难点与关键技术,同时提出平台建设与运行保障机制.通过平台建设,可实现长江流域数据采集多样化、生态环境要素可视化、环境问题诊断精准化、管理响应自动化和决策会商便利化,为长江大保护提供智慧决策支持.      

基于支持向量回归模型的水稻田甲烷排放通量预测研究

利用静态箱和气相色谱仪法获取水稻田甲烷排放通量数据,选取大气温度、土壤5 cm深温度、土壤pH、土壤Eh、土壤含水量和地表生物量作为影响因子.应用建立在结构风险最小化优化上的支持向量回归(ε-SVR)模型,采用留一法交叉检核网格搜索法(LOOCV)优化ε-SVR预测模型的参数,采用k折交叉检验的方法依据平均相对误差(MRE)和均方根误差(RMSE)对模型的精度进行验证,并与BP人工神经网络(BP-ANN)模型比较,评价ε-SVR预测模型的准确性.结果表明,通过LOOCV选择最优的惩罚因子C和损失系数ε,并由此构建的ε-SVR预测模型预测值和实测值具有很好的一致性,通过11折交叉验证后,测试样本的平均MRE为44%,平均RMSE为16.21 mg·(m2·h)-1.通过与BP-ANN模型比较,预测值和实际值相关系数达0.863,各项指标均优于BP-ANN预测模型,说明ε-SVR模型能够适用于水稻田甲烷排放通量的预测.     

城市土地生态适宜性评价理论与方法

城市土地生态适宜性评价的目的在于协调城市发展与环境保护之间的矛盾.阐述了城市土地生态适宜性评价的内涵,考究了其研究历程,归纳了城市土地生态适宜性的评价方法及其特性.城市土地生态适宜性评价指用某种方法确定城市区域内适宜于城市开发用地的面积和范围以及适宜于生态用地的面积和范围,并针对适宜程度的大小进行等级的划分,它起源于20世纪70年代的生态城市规划,在我国主要发展于2003年以后,其评价方法主要包括"千层饼法"及其修正模型和逻辑规则组合法,这些方法在实践应用过程中都存在着主观性较强的问题,成为城市土地生态适宜性评价面临的主要困境.指出生态适宜度的二象性和系统性是产生城市土地生态适宜性评价研究困境的主要原因,并以此为基础提出了解决困境的研究思路和未来研究重点.     

生态足迹压力空间分析在城市规划中的应用

采用传统生态足迹方法与GIS相结合的手段,分析了成都市生态足迹占用压力的空间分布.结果表明:成都市生态足迹压力为0～40 hm2/hm2,其空间特征表现为从山地、丘陵到平原依次增加,从中心城区、主城区、郊区依次降低;按照生态足迹压力将成都市分为压力较小区、压力一般区和压力较大区.通过与成都市实际对比以及为了方便管理的需要,将3个生态足迹压力分级分别作为城市发展重点保护区、引导开发区和优化开发区.根据主城区生态足迹压力空间分布特性,指明了成都市中心城区的发展方向,即向东、南发展.