青藏高原东缘典型流域生态系统#br# 服务的地形梯度效应#br# ——以岷江上游为例

山地生态系统受地形因素影响在垂向上呈现出明显的空间分异特征,厘清山地生态系统服务的空间分异特征是区域土地利用和生态系统管理的基础。以青藏高原东缘典型流域岷江上游为研究区,将2000、2005、2010年土地利用数据及DEM数据作为数据源,运用地形位指数、相对变化率和敏感性系数,研究土地利用变化下的生态系统服务价值的地形梯度效应。结果表明：（1）岷江上游土地利用类型以林地和草地为主,约占总面积的60%和30%;2000～2010年,1~4级地形位上除未利用地外的其他土地利用类型分布指数变化较为明显,林地和耕地不断降低,草地、水域和建设用地不断升高。（2 ）研究期内岷江上游生态系统服务价值总量和各类型生态系统服务的价值随地形位的升高均呈倒V形变化;2000～2010年,研究区1~12级地形位上生态系统服务价值呈增加趋势,13~20级地形位上呈减小 趋势。（3）2000～2010年,各地形位上生态系统服务价值变化趋势与研究区一致;除1级地形位上生态系统服务价值变化幅度略高于研究区外,2~20级地形位上的变化幅度与研究区基本一致。（4）研究 区各土地利用类型的单位面积生态系统服务价值敏感性系数均小于1,单位面积生态系统服务价值的变化缺乏弹性,研究结果可信;2000～2010年各地形位上水域、草地和荒漠敏感性系数不断上升,林地 和耕地敏感性系数不断下降。通过对土地利用变化驱动下的生态系统服务价值的地形梯度效应进行定量测度,明晰了生态系统服务价值随地形梯度变化所呈现的空间分异规律及其变化特征,为保护区域 生态系统,合理利用土地资源提供理论依据。 关键词： 土地利用;生态系统服务;地形位指数;地形梯度;岷江上游;青藏高原东缘     

The Relationships among Topographically-driven Habitats,Dominant Species and Vertical Layers in Temperate Forest in China

Russian Journal of Ecology - The relationships among topography, topographically-driven habitats, dominant species and vertical layers in forest ecosystem are often complicate. In this study, based...     

Factors of Richness of Urban Floras in the Ural–Volga Region

Original data on 14 urban floras in the Ural–Volga region have been analyzed to estimate the effect of the geographic location, topography, climate, size, and age of a city on the species richness of its flora. This parameter in different cities varied from 288 to 973 species, with the proportion of alien species varying from 21 to 41%. Factors of flora richness were estimated by multiple linear regression using principal component estimates obtained by factor analysis of 13 city characteristics as predictors. It has been confirmed that the richness of urban floras depends primarily on the city size, which accounts for greater proportions of variation in the number of native species (56%), the number of alien species (91%), and the total number of species (71%). In addition, variation in the number of native species is determined by terrain elevation (22%), increasing at higher elevations. The proportion of alien species in the urban flora does not depend on the size of the city and is negatively correlated with terrain elevation.     

鄂西北山区土地利用的地形梯度效应与空间结构特征

地形因素在一定程度上影响着土地利用变化,对区域土地利用格局与空间结构特征有着重要影响。该文以鄂西北山区房县为研究对象,利用DEM提取高程和坡度信息,并生成地形位指数,借助GIS的空间分析功能,采用地形位指数、分布指数和土地利用强度综合指数,系统分析房县土地利用的地形梯度效应;在此基础上,应用分形理论探讨其土地利用的空间结构特征。结果表明:(1)房县各土地利用类型的空间分布具有明显的地形梯度特征,高程、坡度及地形位对房县土地利用格局的形成有着重要影响;(2)水域、交通用地、居民点及工矿用地、耕地的优势分布区间集中在低地形位区间,园地、草地和未利用地的优势分布区间集中在中地形位区间,林地的优势分布区间集中在高地形位区间;(3)房县土地利用强度综合指数随着地形位指数的增加逐渐降低;(4)房县各土地利用类型分布具有明显的分形特征,分维数介于1. 275 3～1. 759 3之间,各类用地的稳定性大小依次为:水域居民点及工矿用地园地林地耕地草地交通用地未利用地。研究结果可为该地区土地利用总体规划及土地资源优化配置提供科学的决策依据。     

Dynamics of the spatial distribution pattern of larid birds during an 11-year climate cycle (the Selenga River Delta,Southern Lake Baikal)

The results of long-term studies (1973–1982) have been used to analyze specific features in the distribution of larid bird colonies in the Selenga River delta over an 11-year climate cycle. It has been shown that the spatial distribution of these birds has distinct patterns in years with different water levels (high, medium, or low) in the delta and is based on preference for certain nesting biotopes, which is well manifested in all species studied and depends on their ecological niches. The main factors determining the distribution of birds over the study area include water level, terrain topography, and locations of major aggregations of food organisms.     

基于淹水特征的分时段湿地生态系统管理——以南洞庭湖万子湖为例

利用2013年遥感影像和地形图制作地势图,将万子湖湿地洲滩分为27 m以下、27~28、28~29、29~30、30 m以上共5级地势阶梯。利用1983~2013年万子湖逐日平均水位数据分析不同地势阶梯洲滩在春汛期、洪水期、退水期、枯水期等4个时段的淹水特征,结合生物特性和人为干扰分析,确定万子湖湿地生态系统管理的边界范围和策略。研究表明:4个时段中的生态系统管理边界分别为29、31、29、28 m地势阶梯分界线,3个重点时段和管理区域为:春汛期,管理目标是产卵亲鱼保护,28 m以下洲滩是重点管理区域;退水期,管理目标是保障鱼类洄游,28 m以下洲滩和湖槽洄游通道是重点管理区域;枯水期,管理目标是洲滩上鱼类产卵场、幼鱼索饵场和越冬候鸟栖息地的恢复与保护,28 m以下洲滩是重点管理区域。而生态系统管理重点则是去除过度人为干扰(包括洲滩过度开发、过度捕捞),恢复湿地生态系统整体性功能,应坚决停止重点区域内滩涂水面的养殖承包、引淤抬洲、洲滩植树等系列干扰性活动。     

2000～2015年山地城市土地利用景观格局动态演变研究——以重庆市渝北区为例

以重庆市渝北区为例,借助地理信息系统和遥感手段,利用Landsat TM 遥感数据和DEM数据,采用景观指数分析、地形位指数和分布指数等计算方法,对渝北区 2000、2005、2010 和 2015 年土地利用景观格局变化特征进行了分析,着重探讨了不同地形、坡度下各种景观类型变化情况,以及它们之间的相互关系,以期为在相似条件下的城市最佳土地利用模式选择提供一定的借鉴和参考。结果表明：（1）渝北区土地资源以中、高级地形位为主,海拔 200 m 以下,坡度6°以下的土地资源比较匮乏;（2）渝北区主要的景观类型是耕地和林地,但耕地景观总的趋势是不断减少,林地不断增加,建设用地增长较快,总体上景观破碎化程度在增加,景观多样性呈上升趋势;（3）研究期内,中低级地形位区间内大量耕地转变为建设用地,林地、草地景观面积的分布趋势随着地形位指数成正相关关系,其优势地形位主要集中于高级别地形位区间。     

Mechanisms of the effects of solar radiation and terrain anisotropy on the vegetation of dark conifer forests in the Pechora-Ilych state biosphere reserve

Consideration is given to three mechanisms of the topography-modulated influence of solar radiation and terrain anisotropy on the vegetation. Variables in the equations describing these mechanisms take into account (1) doses of photosynthetically active radiation, (2) the thermal regime of slopes, and (3) anisotropy resulting from wind impact and interspecific competition. Approaches (1) and (2) single out southern and southwestern slopes, respectively, whereas in approach (3) slopes of any aspect can be found distinguished. Statistical analysis of correlations between the total coverage of vegetation layers and the topography of the terrain has shown that mechanisms (2) and (3) play a leading role in the study area.     

Linking biophysical models and public preferences for ecosystem service assessments: a case study for the Southern Rocky Mountains

Through extensive research, ecosystem services have been mapped using both survey-based and biophysical approaches, but comparative mapping of public values and those quantified using models has been lacking. In this paper, we mapped hot and cold spots for perceived and modeled ecosystem services by synthesizing results from a social-values mapping study of residents living near the Pike–San Isabel National Forest (PSI), located in the Southern Rocky Mountains, with corresponding biophysically modeled ecosystem services. Social-value maps for the PSI were developed using the Social Values for Ecosystem Services tool, providing statistically modeled continuous value surfaces for 12 value types, including aesthetic, biodiversity, and life-sustaining values. Biophysically modeled maps of carbon sequestration and storage, scenic viewsheds, sediment regulation, and water yield were generated using the Artificial Intelligence for Ecosystem Services tool. Hotspots for both perceived and modeled services were disproportionately located within the PSI’s wilderness areas. Additionally, we used regression analysis to evaluate spatial relationships between perceived biodiversity and cultural ecosystem services and corresponding biophysical model outputs. Our goal was to determine whether publicly valued locations for aesthetic, biodiversity, and life-sustaining values relate meaningfully to results from corresponding biophysical ecosystem service models. We found weak relationships between perceived and biophysically modeled services, indicating that public perception of ecosystem service provisioning regions is limited. We believe that biophysical and social approaches to ecosystem service mapping can serve as methodological complements that can advance ecosystem services-based resource management, benefitting resource managers by showing potential locations of synergy or conflict between areas supplying ecosystem services and those valued by the public.     

Atmospheric change: health/ecological linkages

Human health studies emphasize the link between the human body and the immediate influences upon it. Ecosystem health studies (defined by David Rapport et al., this volume) has, as its primary objective, the relationships and system characteristics of viable ecosystems. As a practical application, ecosystem health studies describe the mechanisms and assesses the potential to threaten or enhance human health.     

基于InVEST模型的太行山淇河流域土壤侵蚀特征研究

基于土地利用数据、数字高程模型数据(DEM)、土壤类型数据、降雨数据、植被覆盖指数(NDVI),结合地理信息系统(GIS)和遥感,计算降雨侵蚀力因子(R)、土壤可蚀性因子(K)、植被覆盖因子(C)、水土保护措施因子(P),借助InVEST模型对淇河流域2015年山地生态系统的土壤侵蚀进行研究。结果表明:(1)淇河流域微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积分别为932. 80、617. 13、282. 46、159. 58、141. 64和93. 84 km~2;土壤侵蚀总量为7 225 839. 54 t,平均土壤侵蚀模数为32. 45 t/(hm~2·a);(2)在各土地利用类型中,土壤侵蚀主要发生在林地、草地和耕地。草地和林地多分布在地形起伏度较大的高海拔区,潜在的土壤侵蚀量较大,土壤侵蚀强度也较大。虽然未利用地占流域总面积很小,但侵蚀模数最大;(3)淇河流域土壤侵蚀与坡度、海拔和地形起伏度等地形因子具有密切关系,土壤侵蚀模数随着海拔的升高先增大后降低,海拔在1 200 m处达到峰值,土壤侵蚀模数随着坡度和地形起伏度的增加而不断增大。坡度和起伏度越大,坡面土壤的不稳定性愈大,在外力作用下发生下移的可能性就愈大。海拔600～1 200 m、坡度大于15°、地形起伏度70～500 m的区域土壤侵蚀状况严重,是土壤侵蚀防治的重点区。土壤侵蚀是山地生态脆弱性响应的重要指标,山地流域的土壤侵蚀研究对评估区域生态环境质量有重要意义。     

三峡库区腹地草堂溪小流域土地功能格局变化

探讨三峡库区腹地土地功能格局动态特征是促进库区土地功能优化、土地利用可持续发展的重要途径之一。以草堂溪小流域为研究区,基于1990~2015年4期遥感影像和1∶5万DEM数据,借助ArcGIS 10.2与Fragstats 4.2软件,依据土地提供主要服务的差异性将土地功能划分为3个大类5个亚类,并分析研究区土地功能格局时空演变特征。结果表明:近25 a,研究区生态功能用地占绝对优势,面积增长1 541.96 hm~2,生产功能用地面积缩减1 844.19 hm~2,生活功能用地面积扩展302.24 hm~2;生物质生产功能用地和人工/天然生态功能用地间的转移关系是研究区土地功能转移网络的关键关系,决定着研究区土地功能变化特征;土地功能变化空间集聚特征时空差异性显著,生物质生产功能用地和人工/天然生态功能用地附近为土地功能变化热点区域,1990~2015年土地功能变化热点区向研究区西部推移;生物质生产功能用地、交通功能用地和住宅功能用地优势区间为中低地形位,中高地形位是非生物生产功能用地优势区间,人工/天然生态功能用地在高地形位占优势;较低地形位上景观异质性高、形状复杂,较高地形位上景观类型单一、聚集程度高。     

基于WRF三峡地区不同区域降水中下垫面效应数值试验研究

利用具有代表性的三峡地区区域性降水个例,基于WRF模式,在模式下垫面中加入长江水体以及修改局地地形,研究局地环流和气象要素对局地下垫面变化的响应。结果表明：加入长江水体后,不同区域性降水个例空间降水变化上,没有出现明显的降水变化区,表明长江水体对区域局地性降水影响较小;同时加入长江水体和修改地形高度后,空间上降水具有明显的变化,且与修改地形后的降水空间变化较一致,表明局地地形对区域降水空间变化具有重要影响;加入长江水体后,近地面2 m高度相对湿度变化上,不同区域性降水个例表现不一,总体上对局地相对湿度影响较小;近地面2 m温度、地表向上的水汽通量和地表向上的潜热通量均为增加,在局地地形的“喇叭口”效应作用下,长江水体拐弯处增加效应明显     

Organic carbon fluxes in the system soil-phytocenosis of bilberry-sphagnum spruce forest in the middle taiga zone of the Komi republic

Quantitative characteristics of organic carbon stock and distribution in the main ecosystem blocks and production-destruction processes in the soil-phytocenosis system have been evaluated in wet oldgrowth bilberry-sphagnum forest. It has been shown that equivalent amounts of carbon are accumulated in the soil and plant reservoirs of the ecosystem and that atmospheric carbon fixation for phytomass production prevails over carbon release in the course of necromass decomposition.     

Ecosystem services and hydroelectricity in Central America: modelling service flows with fuzzy logic and expert knowledge

Because ecosystem services are generally not produced and used in the same place, their assessment should consider the flows of services from ecosystems to users. These flows depend on the characteristics and spatial distribution of ecosystems and users, the spatial relationships between them, and the presence of filters or barriers between ecosystems and users. The objective of this paper is to map the ecosystem services provided to the Costa Rican and Nicaraguan hydroelectric sectors, which are crucial sectors for national sustainable development and depend directly on hydrological ecosystem services. The paper presents an approach for modelling the flows of multiple services from diverse ecosystems to diverse users through different kinds of filters in a landscape. The approach uses expert knowledge and fuzzy numbers to handle uncertainties. The analyses for Costa Rica and Nicaragua show how the approach helps identify priority areas for the conservation and restoration of forests for the services they provide to the hydroelectric sector. As such, it is a useful tool for defining spatially targeted policies for the conservation of ecosystem services and for involving the users of ecosystem services in ecosystem management.     

基于神经元网络模型的崇明东滩湿地生态系统健康评估

崇明东滩湿地位于崇明岛的东端,是全球重要的生态敏感区域,由于受到人类活动的干扰,生态系统健康遭受威胁,因此有必要对其健康进行定量的评价研究。以崇明东滩湿地为研究区域,以生态系统健康理论为基础,选取地形地貌、环境、生物、人类干扰等指标,并将研究区的健康分为五级,建立东滩湿地健康评价指标体系。结合GIS的技术,以网格为评价单元,并在神经元网络模型理论和技术的支持下,提出了一个分布式神经网络湿地生态系统健康评价模型,定量的分析崇明东滩湿地的健康状况,为湿地的合理利用与保护提供决策支持和科学依据。研究结果从空间上显示了崇明东滩湿地不同区域的健康状况,总体来说处于一个比较健康的状态,但健康状态较好的区域面积只占30％,相对一般区占70％,且生态系统健康将呈下降趋势。因此,需要对湿地加强管理,使湿地生态系统可持续发展。     

山地城市边缘土地利用格局与变化的地形梯度分布特征分析——以重庆市巴南区为例

地形作为重要的自然基底因子,在很大程度上影响土地利用变化与空间格局形成。以重庆市巴南区为例,借助GIS和RS手段,利用Landsat TM遥感数据和DEM数据,采用地形位指数、分布指数和土地利用程度综合指数等计算方法,对巴南区2000、2010和2015年土地利用格局与变化的地形梯度分布特征进行了分析,探讨了土地利用格局与变化和地形梯度的相互关系,以期为相似地形条件下的山地城市边缘区的人地关系研究提供支撑或参考。研究结果表明：（1）巴南区土地以中、高级地形位为主,海拔200 m以下,坡度8°以下的土地资源较为匮乏;（2）研究期内,中、低级地形位区间内大量耕地转变为建设用地,土地分布结构变化导致二者的分布优势区间均向更高级地形位区间转移;（3）土地利用程度综合指数曲线呈倒“V”型,波峰逐渐向中级地形位区间移动,可以印证在研究期内巴南区低丘缓坡区域内土地利用强度逐渐提升。     

长江山区航道剖面能见度分析及局地影响因素初探

为了分析三峡航道不同区域能见度基本特征,比较不同垂直剖面、沿江距离对局地能见度的影响,基于中国气象局沿江、剖面布设的12个能见度监测点近3 a观测资料,对比分析了三峡航道涪陵、万州、宜昌3组区域12个监测点的能见度时空分布特征,并对能见度的局地差异做了初步讨论。结果表明：涪陵区雾情对航运安全影响最大,万州和宜昌区其次。涪陵区和万州区雾日的月际变化趋势一致,5、6月和11、12月为大雾高发时期。不同剖面能见度的日变化分析表明早晨至上午时间为大雾高发时段,午后至傍晚前为大雾低发时段。通过能见度与局地因子的关系模型验证,三峡航道能见度局地差异大部分源于监测点的海拔高度及可能的水体影响等,同组区域内,高海拔点、临近水域点平均能见度明显偏低,雾情频次也相对较高     

武汉市一次污染过程的局地流场和边界层结构的数值模拟

利用2013年11月武汉市逐日空气质量资料、地面气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和L波段雷达探空资料,通过WRF模式模拟空气污染生消过程中的局地气象条件变化,探讨特殊地形条件下边界层结构变化和局地环流在污染物生消过程中的作用和影响。结果表明：（1）武汉地区当背景环流场强的时候,由地形引起的局地流场对污染物扩散的影响就弱,反之当背景环流场弱的时候, 地形对流场影响明显:夜间为山风,白天为谷风。夜间山风与偏西北气流及偏东气流在武汉及周边地区辐合,形成气流汇聚带,在武汉地区形成一个反复污染带,即由地形引起的局地流场对污染物扩散的贡献就大;（2）武汉地区发生空气污染时,地面湿度较高,边界层呈上干下湿状态,其特征为暖而干且有偏东小风,这导致污染物不断堆积和重污染过程的形成。     

基于GIS和RUSLE模型的万州区土壤保持服务功能空间分布特征

土壤保持服务是重要的生态系统服务之一,代表生态系统对土壤侵蚀所起到的削减和改善作用。以万州为研究区,基于GIS平台和修正通用土壤流失方程(RUSLE),运用降雨、DEM等数据建模,探讨万州区土壤保持服务功能的空间分布特征并分析其影响因素。结果显示:(1)万州区土壤保持总量为1 435.84×10~5t/a,单位面积年均土壤保持量为417.91 t/(hm~2·a),具有较高的土壤保持服务功能重要性;(2)土壤保持服务空间分布受地形和人类活动等的显著影响,东南部山地区域较高,而铁峰山与方斗山之间的长江河谷较低,其空间分布特征与土壤侵蚀的分布状况大致相反;(3)坡度角度,15°~25°坡度区产沙量最大占全区的41.56%,8°~15°区域次之,这两个坡度区人地矛盾最为集中;土地利用类型中,旱地侵蚀最为强烈,而林地侵蚀微弱并表现出很高的土壤保持服务功能。研究结果对万州乃至整个三峡库区的水土保持工作有借鉴意义。