岷江上游山地生态系统服务地域分异过程与补偿阈值

生态系统服务供给侧与需求侧是当前地理科学研究的热点和前沿领域,也是人地关系具象化的表征物。针对岷江上游低阈值生态安全、高风险生态退化、多民族交融共生的区域特征,初步探索岷江上游山地生态系统服务地域过程与补偿阈值的研究方法,为该区域的生态文明研究提供理论依据。结果表明,1995—2010年间岷江上游生态系统服务的地域分异特征显著,生态补偿额度的区域差异也比较明显。2010年草地和农田生态系统服务价值比1995年分别增加了3.70×10~9和0.62×10~9元,而2010年林地生态系统服务价值比1995年减少13.17×10~9元,造成研究区域整体生态系统服务价值降低。林地和草地对岷江上游生态系统服务价值的贡献较大,空间上呈现东多西少的分布格局。人口修正的生态补偿额度为正值的区域集中在岷江上游的西北地区和正东部,负值区域集中在黑水、松潘和理县附近;乡镇面积修正的生态补偿额度为正值的区域集中在松潘和黑水县,而负值区域集中在茂县和汶川县附近;综合修正生态补偿额度为负值的区域集中在研究区域的西北地区,而正值区域集中在黑水、松潘和理县。研究结果可为深入认识流域内生态系统服务与人类社会福祉的耦合关系以及藏羌民族生态补偿的科学分配提供数据支撑。     

高山森林溪流非木质残体Cd和Pb贮量特征

非木质残体是高山森林溪流生态系统的基本组成部分,其分解过程释放的重金属元素通过长期的迁移与沉积等途径汇集到下游水体,从而成为森林生态系统元素输出的主要形式和影响流域水环境安全的潜在因素之一.于2013年8月调查了岷江上游高山森林溪流非木质残体镉(Cd)和铅(Pb)的贮量及其随溪流特征的变化.结果显示:岷江上游高山森林溪流非木质残体在单位面积集水区的Cd贮量为0.863 mg/hm2,单位面积溪流的Cd贮量为0.249 mg/m2;单位面积集水区的Pb贮量为9.19 mg/hm2,单位面积溪流的Pb贮量为2.65 mg/m2;岷江上游高山森林溪流非木质残体Cd和Pb总贮量分布较均匀,与溪流的长度、面积和流量的相关性均不显著,但会影响各组分Cd和Pb贮量及其所占比例.可见,高山森林溪流非木质残体输出是Cd和Pb等重金属元素的重要输出过程,这可为进一步研究高山森林—河岸—溪流连续体的重金属元素分配与迁移提供重要的基础数据和新的思路.     

赤霉素浓度对色木槭(Acer mono Maxim.)种子萌发的影响

岷江上游彩叶林生态系统是我国西南地区特有的关键生态系统类型,具有水源涵养、水土保持和气候调节等重要的生态功能,而且具有显著的景观美学价值,是区域特色生态旅游经济的重要基础.由于受到自然灾害破坏和水电站的修建等人为干扰,目前岷江上游彩叶林系统毁坏严重且残存量不多,亟待恢复和重建.色木槭(Acer mono Maxim.)...     

岷江上游典型生态系统水源涵养量及价值评估

岷江上游自然生态系统由于具有重要的水源涵养功能,被誉为长江流域"水塔"的重要组成部分.通过野外实地调查和已有文献资料收集分析,初步核算了岷江上游典型生态系统的水源涵养量;并利用生态经济学价值量评估方法,分别估算了该区典型生态系统的水源涵养价值.岷江上游森林、灌从和草地3种典型生态系统的水源涵养量分别为21.23×108 m3、17.92×108 m3和14.00×108 m3,价值6.34×108元、5.36x10s元和4.19×108元.植被冠层和土壤层是水源涵养的主要作用层,而枯枝落叶层水源涵养量和价值均较小.3种典型生态系统中以森林生态系统水源涵养价值最大.占总价值的39.92%,灌从和草地生态系统分别占33.73%和26.35%.森林生态系统中以冷杉林的水源涵养最和价值为最高,占整个森林系统涵养水源价值的51.22%,整个研究区价值的20.48%,在涵养水源过程中占据主导地位.图2表4参31     

长江上游重点流域土地利用变化过程对比研究

在分析了目前广泛使用的土地利用动态度模型存在的不足的基础上,提出了转出速度、转入速度、综合动态度、状态指数模型,并指出只有综合运用这些模型才能全面的描述单一土地利用类型的动态变化情况.在遥感和GIS技术的支持下,以上世纪50年代中期1∶5万地形图、1972年MSS图像、1986年和2000年TM图像为信息源,分1955-1972年、1972-1986年和1986-2000年三个时段,运用所建立的数学模型定量研究了自上世纪50年代中期以来长江上游两个重点流域(岷江上游和嘉陵江中下游)土地利用/覆被变化过程. 结果表明,近50年间的三个时段内岷江上游(前者)和嘉陵江中下游地区(后者)土地利用结构均发生了明显变化.岷江上游林地面积持续减少,减幅分别为2.18%、2.43%和0.60%,目前该区毁林现象得到明显遏制.嘉陵江中下游林地面积变化呈现减-减-增的态势,变化幅度分别为-6.90%、-0.15%和3.30%,"天然林保护"和"退耕还林还草"工程在该流域已初见成效.前者草地面积持续增加,增幅分别为2.16%、2.13%和0.54%;后者草地面积呈现出增-减-减的态势,变化幅度分别为16.89%、-8.27%、-3.70%.前者耕地面积呈现减-增-增的状态,变幅分别为-1.41%、1.67%和0.77%;后者则呈现增-增-减的态势,变幅分别为0.67%、0.88%和-1.21%;两流域建设用地面积均持续增加,前者三个时段增幅分别为1.85%、1.02%和10.34%,后者则为7.27%、5.16%和32.89%,后者三个时段建设用地增幅均远高于岷江上游.最后作者对长江上游生态环境的恢复与重建提出了相应的建议.     

流域生态系统服务研究进展与展望

在分析国内外流域生态系统服务研究动态的基础上,归纳全球流域(河流、湿地)尺度生态系统服务研究案例的分类和评估方法,重点阐述以水循环和水生态过程为纽带的流域生态系统产品和服务的特点和内涵,总结提出流域生态系统服务的研究重点是与水有关的水资源服务和水生态服务.强调今后要加强流域尺度上的科学研究与政策、管理的对接和应用,通过科学规范的流域生态系统服务评估,为流域生态补偿、生态修复机制的建立和流域水环境综合管理提供有力支撑.     

岷江流域不同土地利用方式下紫色土有机碳储量特征

以岷江中下游流域紫色土为研究对象,按流域分上中下游区段3个抽样层采样,研究不同土地利用方式下紫色土有机碳储量特征,为紫色土退化评估及地力维护提供参考.结果显示,紫色土有机碳总量以林地(14.151g/kg)显著高于果园地(9.458g/kg)、菜园地(8.542g/kg)、草坡地(7.875g/kg),以玉米地(6.226g/kg)最低.水溶性有机碳含量呈现林地>果园地>菜园地>草坡地>玉米地趋势.同时,流域上、中、下游紫色土有机碳总量总体上差异显著,且以上游区段紫色土有机碳总量最高.流域中下游紫色土有机碳总量变化较大,其中,林地以下游高于中游,果园及草坡地以中游高于下游.菜园地、玉米地在3个区段上差异未达显著水平.岷江流域紫色土有机碳储量总体特征表现上游最高,中下游变化复杂,下游略高于中游区域.图1表4参10     

基于LUCC的密云水库上游流域人为干扰动态变化

人类活动对地球表层的干扰所造成的影响和变化正日益增强,正确估计人为干扰对现在和未来环境变化影响的程度以及叠加在自然变化上的幅度具有重大意义。选择生态系统服务功能突出、人地关系矛盾剧烈的北京市密云水库上游流域为研究区,基于2005和2013年2期SPOT 5遥感影像数据,借助人为干扰度指数和GIS空间分析方法,从结构变化、类型变化、空间变化和人为干扰度4个角度,探讨密云水库上游流域人为干扰时空动态分异及变化特征。结果表明:(1)2005—2013年间,密云水库上游流域景观以林地-耕地-园地格局为主导,土地利用变化速度加快,人类活动对土地资源的集约利用强度增加。(2)农业结构调整、土地开发整理、经济发展、建设占用以及生态恢复工程是流域内土地利用与土地覆被变化的主要因素;旱地、园地、有林地、灌木林地面积减少,菜地、草地、疏林地、建设用地和滩地增加,森林生态系统质量呈退化趋势;工矿用地和未利用土地主要转为园地、林地和草地,生态恢复工程略显成效。(3)半干扰是流域内主导的干扰景观类型,全干扰和半干扰型景观面积增加,无干扰型景观面积减少,流域内景观的人为干扰强度呈现由深山区向浅山区逐渐增强的空间分异特征,交通道路沿线及人类活动活跃地区是人为干扰强度增加最显著的地区。     

岷江上游山区聚落生态位地域边界划分与垂直分异分析

山区聚落生态位是当地居民长期适应山地自然环境的结果,涵盖了人类居所在山地生态系统中所处的地理位置及居民生计所能利用的资源空间.基于SPOT-5遥感数据和GIS技术,对岷江上游山区聚落生态位边界进行甄别,提出了山区聚落生态位地域边界的划分方法,并对其分异特征进行定量分析.结果表明,河流、山脚、山沟、图像纹理和色差等因素对边界划分具有指示意义,是界定山区聚落生态位地域范围的关键因子;岷江上游山区聚落生态位地域面积介于2.27～528.67 hm2之间,且随着海拔升高而增大;在＜1 600m海拔段,聚落生态位的增速较小,当海拔高度超过1 600m时,聚落生态位的增速明显增加.     

基于大型底栖动物完整性指数(B-IBI)的密云水库上游河流(北京段)水生态健康评价

密云水库上游流域水生态健康对保障密云水库水安全具有至关重要的作用。为系统评价密云水库上游河流生态系统健康状况,2019年对该流域河流大型底栖动物进行调查,共布设采样点39个,采集到底栖动物128种,包括节肢动物门106种、软体动物门16种、环节动物门5种、扁形动物门1种。从耐污值上看,敏感类群占比为23.1%,耐污类群占比为0.9%。从类群出现频率看,出现频率居前3位的底栖动物分别为蜉蝣属(Ephemera)、短脉纹石蛾属(Cheumatopsyche)、角石蛾属(Stenopsyche),其出现频率分别为82%、79%和74%,3者均为清洁类指示生物。以大型底栖动物为指示生物,对44个候选生物指标进行分布范围分析、判别能力分析和相关性分析,由总分类单元数、优势分类单元个体数占比、蜉蝣目个体数占比、水生昆虫分类单元个体数占比、敏感类群个体数占比5个指标构建密云水库上游流域B-IBI指标体系。采用四分制法统一各参数量纲,以参照点B-IBI值分布的25%分位值作为河流生态系统完整性的评价标准。评价结果表明,23%的样点处于健康等级,33%的样点处于亚健康等级,33%的样点处于一般等级,8%...     

对长江上中游流域生态重建问题的思考

长江中上游流域灾后生态重建的重点是：在上游恢复与重建森林生态系统,实行“封山育林,退耕还林”的方针,加强定位试验研究,完善森林自然保护区网络,控制水土流失;在中游重建湖泊生态系统提高调蓄功能,整治河道圩垸增强泄洪能力;落实水利工程措施确保安全度汛     

对长江上中游流域生态重建问题的思考

长江中上游流域灾后生态重建的重点是：在上游恢复与重建森林生态系统,实行“封山育林,退耕还林”的方针,加强定位试验研究,完善森林自然保护区网络,控制水土流失,在中游重湖泊生态系统提高调蓄功能,整治河道圩垸增强泄洪能力,落实水利工程措施确保安全度汛。     

珊溪水库生态系统服务物质量和价值量评估

生态系统服务具有区域性特征.水库生态系统服务功能由陆域、水域生态系统服务功能构成.开展水库特别是水库所在流域的自然资源实物量核算与生态系统服务价值量评估,对于有效开展生态系统服务评估具有重要意义.根据珊溪水库所在流域生态系统特点及生态系统服务特征,构建水生态物质量和价值量评估指标体系,借助静态的流域生态产品价值核算方法...     

岷江上游典型退化生态系统鸟类物种多样性的初步研究

在岷江上游典型的退化生态系统（十里乡）、逐渐恢复的生态系统（茂县生态站，1986年开始人工恢复）和原始森林及次生高山草甸生态系统（上卡卡沟）选择样地，对其乌类物种多样性在夏秋两季进行了调查，并计算其多样性指数和均匀度指数。各多样性指数的变化有微小差异，但总体一致。综合夏秋两季，茂县生态站夏季的鸟类丰富度、多度和多样性指数值最高，十里乡秋季的鸟类丰富度、多样性指数值最低，上卡卡沟秋季的均匀度指数最高。各群落的相似性指数较低，表明各群落组成有较大差异，拟合各样地鸟类的物种－多度曲线模型，十里乡鸟类的物种－多度模型与对数级数分布拟合，茂县鸟类的物种－多度模型与对数级数分布相似，上卡卡沟鸟类的物种－多度模型与分割线段模型分布拟合，夏秋季的物种－多度模型无明显差异，仅茂县的物种－多度模型与风何级数分布拟合，并对鸟类对生态恢复的监测效应进行了探讨，认为物种－多度模型是良好的生境变化生物指示因子，图3表4参19。     

流域水生态功能区划及其关键问题

作为流域生态系统管理和水资源保护的重要手段,如何科学合理地开展流域水生态功能区划,已成为世界各国可持续发展所面临的关键挑战之一.本文立足我国流域综合管理的特点和发展趋势,针对我国现行水功能区划的问题,结合国外流域水生态区划的经验,提出了基于流域生态学、地域分异规律、生态系统健康与生态完整性、流域生态系统管理等理论基础的,以恢复流域持续性、完整性生态系统健康为目标,反映流域水陆耦合体在不同时空尺度景观异质性的流域水生态功能区划及其原则,重点分析了流域水生态系统的空间格局、生态过程以及动态演替等3个区划的关键问题,并提出了区划的方法,以期为我国流域水生态功能区划和流域生态系统管理提供战略层次的科学依据.     

岷江上游高山森林溪流非木质残体现存量与碳储量及其分配特征

森林溪流非木质残体的特征直接关系到流域源头水质环境以及森林生态系统碳及养分等物质的输出格局.为了解岷江上游水源源头高山森林生态系统溪流非木质残体的储量特征,于2013 年8 月高山森林溪流水量最大的季节,在研究区域海拔3 600 m 典型高山森林范围内,沿主河道两岸调查每条森林溪流的非木质残体储量,共找到18 条森林溪流汇入主河道,根据实地采样的可操作性和典型性,选择其中12 条溪流详细调查非木质残体储量,每条森林溪流从尽头到源头每隔10 m 设置一个长度为1 m,溪流实际宽度的样方（源头作为最后一个样方）.将样方内所有非木质残体全部采集,低温保存,迅速带回实验室,分别按照树皮、树叶和直径小于1 cm 树枝分离,65 ℃烘干至恒重,测定各组分现存量.然后,将样品粉碎过筛,采用重铬酸钾氧化法测定凋落物有机碳含量,以不同组分现存量与其碳含量计算各组分的碳储量.结果表明：（1）该区域森林溪流非木质残体总现存量和总碳储量分别为657.25 kg 和262.96 kg,单位面积现存量和碳储量为439.70 g·m^-2 和175.92g·m^-2;（2）各溪流中直径小于1 cm 树枝占非木质残体总现存量和总碳储量的69.76%和73.41%,其次为树叶,树皮比例最小且不足10%;（3）尽管溪流长度、面积和流量与非木质残体各组分单位面积现存量和碳储量均无显著相关关系,但显著影响溪流非木质残体总现存量和总碳储量及其在各组分的分配比例;（4）相对于树皮,凋落树叶现存量和碳储量所占比例在流量较小溪流中相对较大.这些结果为深入认识高山森林流域水环境及其在森林生态系统中的重要作用提供新的思路和一定的科学依据.     

基于驱动力-压力-状态-响应模型的黄河流域甘肃段生态系统健康评价

基于驱动力-压力-状态-响应(DPSR)模型和熵权-变异系数综合赋权法对2010—2020年黄河流域甘肃段57个区(县)生态系统健康进行评价,分析各流域及各区(县)生态系统健康等级时空演变及障碍因子,有助于发现生态系统问题并提出合理的管理恢复策略。结果表明,2010—2020年黄河流域甘肃段生态系统健康状况整体显著提升,2013—2016年生态系统健康状况较差,2016年后健康状况得到明显改善。黄河干流流域1健康程度较高且健康值变化幅度最大,洮河流域健康状况改善较大,其余流域健康程度低且健康值涨幅较小。在整体准则层层面,黄河流域甘肃段驱动力、压力指数波动增长,状态与响应指数持续上升,表明2010—2020年黄河流域甘肃段生态系统健康状况得到稳定改善。人口增长、人均水资源量、建设用地比例和工业固体废物综合利用率等是影响黄河流域甘肃段生态系统健康等级变化的主要因素。优化土地利用、促进人口均衡分布、推动水资源均衡分配以及加强生态环境保护与修复是促进黄河流域甘肃段绿色发展与生态屏障建设的有效措施。     

祁连山大野口小流域生态系统水文调节服务的尺度特征

生态水文服务是生态系统服务的主要内容之一,在上游山地生态系统主要为通过植被-土壤复合体实现的水文调节服务。通过在祁连山中段北坡大野口小流域的监测及对2002—2010年间降水/径流的统计和相关分析发现,山地生态系统通过水文调节将不连续的大气降水转化成连续、相对稳定的径流,显著调节了径流的时间和空间分布。在次降雨和连续降雨期尺度上水文调节主要影响样地的降水-植被-土壤水的响应关系,在流域尺度上则影响大气降水-径流的关系。通过降水/径流比值在月、年尺度上的统计和相关分析发现,植被在生长季对流域径流量存在影响,但并没有影响到小流域大气降水-径流产流变化的年内总体趋势;植被生长对径流的影响可以在年际间反映出来。通过对2002—2010年植被指数(叶面积、净初级生产力和植被覆盖度)与"蓝水"、"绿水"占总降水量的比例的线性回归分析及相关分析发现,植被指数的提高与"蓝水"的减少和"绿水"的增加有一定的关联性。根据该研究结论,对祁连山区生态系统水文服务的评价应综合考虑上游生态维持与中、下游农牧业以及整个祁连山地区经济社会的协调发展,应客观认识上游山地生态系统"绿水"贮存与中、下游"蓝水"需求之间的矛盾关系。     

岷江上游椒农间作模式能流、物流及价值流研究

椒农间作作为岷江上游花椒种植的主要方式,其系统内不合理的结构导致了能流和物质流效益的下降,严重制约了系统的价值转化效益。因此,优化、筛选和评价岷江上游不同椒农间作模式,促进该区域农田生态系统的良性循环,进而提高当地农户的花椒经济收益显得尤为重要。以岷江上游茂县叠溪镇椒农间作模式为研究对象,通过入户访谈和田间调查相结合的方法,分析了该地区花椒Zanthoxylum bungeanum间作辣椒Capsicum annuum(M1)、花椒间作马铃薯Solanum tuberosum(M2)、花椒间作玉米Zea mays(M3)、花椒间作杂草(M4)及花椒间空地(M5)等5种模式的能流、物质流及价值流的数量特征。结果表明,①5种间作模式的投能结构相对简单,投能利用率较低,农业生产处于中低水平。此外,需特别调整人力投能分配的比例。②该区氮磷输入较多,但钾素整体处于亏缺状态,故应适时适当补充钾素,以保持较好的耕地土壤肥力。③间作高杆和对氮磷钾需求较高的农作物经济效益较低,建议在今后间作过程中尽量避免。④利用隶属函数法对系统的能流、物流及价值流进行了综合评价,其结果排序为M4(0.701)>M1(0.536)>M3(0.387)>M2(0.347)>M5(0.215)。以上表明,人为干扰是影响该区椒农间作系统结构与功能的重要因素,M1模式为较优模式,但仍需注重其生态系统稳定性的提高与维持。     

干旱对黄河上游流域水资源环境的影响研究

通过分析近３８年黄河上游径流量及其流域降水,气温的变化趋势,着重研究了干旱对黄河上游或水资源环境的影响。结果表明,在黄河上游是以雨水补给为主的河流;黄河上游流域水资源呈减少趋势,减少趋势进入９０年代后尤为明显;气温和降水是影响黄河上游流域水资源的主要气候因子,其中以气温的升高和加剧敢流域蒸发量的增在和干旱的影响,减少了地表径流量,９０年代以来降水量的减少特别是汛期降水量的减少直接导致了径流量的减少