考虑面源污染的农业开发流域生态安全评价研究

随着农业开发的进程,流域生态安全会发生相应变化,在考虑面源污染的基础上,以挠力河为例开展该研究.该流域14年来的土地利用类型发生较大变迁,耕作方式改变,破坏了流域的生态安全,同时大量农药化肥的使用,使得大量氮、磷为主的营养污染物引发农业面源污染,面源污染将成为生态安全评价的一项重要指标.为了对农业面源污染进行量化,对生境质量进行直观评价,考虑面源污染做出流域生态安全的变化评估,选取SWAT模型和InVEST模型（生态系统服务和交易的综合评估模型）,同时考虑面源污染及生境质量,对比挠力河流域2000年、2006年、2014年三个年份的生态安全变化.根据输出结果,分析时空变化模式,得到氮磷负荷、生态环境质量对时空变化的响应,讨论提出有效的防控建议.     

东北湖区典型流域生态安全评估

为评估东北湖区湖泊生态安全,在山口湖流域水质特征分析的基础上,分别采用模糊综合评价法、层次分析法和DPSIR（驱动力-压力-状态-影响-响应）模型对山口湖流域水环境质量、陆域生态系统健康状况和流域生态安全进行综合评估.结果表明:①2014年山口湖水体氮、磷、有机物质量浓度较低,各月营养水平存在较大波动:3月冰封期ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（COD_Mn）最低,分别为0.681、0.022、6.31 mg/L;5月冰层溶解时ρ（TN）和ρ（COD_Mn）最高,分别为1.771、8.27 mg/L.在3条入湖河流中,长水河受生活源和农业面源污染较重,ρ（TN）年均值为2.244 mg/L,超出GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准限值;南水河污染较轻,ρ（TN）、ρ（TP）平均值分别为1.061、0.059 mg/L;土鲁木河受人类活动影响较小,污染最轻.②模糊综合评价结果显示,除5月外,2014年山口湖水体总体上处于GB 3838-2002 Ⅲ类水质.③1988-2014年山口湖陆域生态系统处于优秀状态,但健康指数由1988年的90.06降至2014年的87.63,森林覆盖率下降、农田比例增加是陆域生态系统健康状态下降的主要原因.④2014年山口湖流域生态安全指数值为72.61,处于较安全状态,经济发展水平落后、入湖污染物未有效控制、透明度低、水产品供给指标功能较差、污染物处理能力差是影响山口湖生态安全的主要因素.研究显示,需减少农田化肥施用量,加强农村和农业面源污染防治等措施,控制污染物入湖量,加强环境监管能力建设和科技支撑,提高山口湖流域生态安全状态.      

典型高原湖泊流域生态安全格局构建——以杞麓湖流域为例

以“源”和生态环境保护为目标，引用最小累积阻力模型（MCR）对杞麓湖流域生态安全格局进行定量研究.结果表明：杞麓湖流域平均生态安全指数为2.59，生态安全以较低安全为主，占流域总面积的36.33%，中度安全和不安全次之，分别占流域总面积的23.36%和22.53%，高度安全面积最少，仅占17.77%.较低安全区主要分布在西北部、东南部和西南部，应加强对这些地区的生态环境保护建设.此外，以天然林地、重要水库和湖泊缓冲区100m以内区域作为生态源，选取坡度、海拔、植被覆盖度、土地覆盖类型、距水体距离、距建设用地距离、距居民点距离、距道路距离等8个阻力因子，结合MCR模型与GIS的cost-distance分析模块，生成最小累积耗费距离表面，划分5个阻力等级；依据累积阻力值频率变化特点及生态服务功能，确定了生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区和人类活动区共5个生态功能区.杞麓湖流域生态源总面积为126.87km²，占流域总面积的35.74%，生态源在面积、数量和空间分布上都存在较大的差异，呈四周连片集中，中部分散破碎的分布格局，生态廊道呈四周连续紧凑，中部分散破碎的空间格局.生态节点的空间阻力值存在较大差异，部分生态节点累积阻力比较大，位于流域景观累计阻力值最大区，对生态流的流通安全性具有较大影响.基于最小累积阻力面，结合GIS的Hydrology模块，构建了由生态源与19个生态节点、23条生态廊道共同组成的具有结构性的流域景观生态安全格局，并提出了相应的建议，对高原湖泊流域研究及生态环境保护具有一定的参考价值.     

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.      

南四湖生态安全的社会经济影响评价

南四湖是我国十大淡水湖之一,也是南水北调东线必经之地和调蓄湖泊,随着南四湖流域社会经济的加速发展,其湖泊生态安全承受着重大压力。针对目前南四湖存在的主要生态安全问题,该研究从经济社会发展对流域污染负荷和入湖河流状态的驱动力和压力入手,选择影响湖泊生态安全的社会经济指标体系,对2000-2010年的流域社会经济活动对南四湖生态安全的影响进行评价。结果表明:2010年,南四湖流域的社会经济活动对湖泊生态安全的影响评分值为45.37,等级为"一般",但水体污染负荷评分值为28.93,等级为"较重";2000-2010年,社会经济对南四湖生态安全的影响评分值处于[40,60]的"一般"级别中,但影响程度不断增强;流域污染负荷是南四湖流域面临的主要问题,它在一定程度上放大了社会经济活动对湖泊生态安全的影响。     

耦合生态服务供需的县域农业空间生态保护修复分区——以宜兴市为例

开展县域尺度农业空间生态保护修复分区研究,差异化推进区域生态保护与修复,对协调人地耦合系统、促进自然—社会的可持续发展具有现实意义。以宜兴市农业空间为研究对象,耦合生态系统服务的供给格局与需求格局,构建供需综合安全格局进行生态保护修复分区。结果发现：（1）宜兴市农业空间各项生态系统服务需求格局在自然因素和人类活动共同作用下,空间差异较大。土壤保持服务需求呈现东北高、西南低的总体格局;食物供给服务需求整体较高,空间上与人口分布类似;碳固存服务需求格局表现为“北高南低”;水源涵养服务需求在空间分布上较为均匀;生境质量保持服务需求在空间上呈八块状分区。（2）宜兴市农业空间土壤保持、碳固存、水源涵养以及生境质量保持生态系统服务的供给格局均表现出“南强北弱”的特征,而食物供给服务的高值区位于研究区东北方向及西部腰线区域。（3）依据供需综合安全水平,宜兴市农业空间可分为农业生态重塑区、农业生态优化区、农业生态护养区以及农业生态保育区。结合各分区土地利用现状,分别提出全局治理与重点区域生态重塑、整体优化与关键区域生态修复、综合生态养护与局部生态整治、严格生态保护与控制开发强度等差异化生态保护修复措施...     

基于主成分投影法的长江上游水源涵养区生态安全评价

本文基于压力--状态--响应概念模型,构建了水源涵养区生态安全评价指标体系.利用主成分投影法评价区域生态安全状况,并通过长江上游52个县的实证分析,得出大部分县的生态安全状态堪忧,只有少数县处于安全状态.主成分投影法能较好地反映区城生态安全状况,并根据当地实际情况提出了建议及措施,具有一定的推广和实用价值.     

甘肃白龙江流域水源涵养服务时空格局及其影响因素

白龙江流域是长江上游的主要生态屏障和水源涵养区,对维系流域生态和可持续发展至关重要。以甘肃白龙江流域为例,基于参数本地化的InVEST模型对1990—2016年水源涵养时空变化及其影响因素进行分析。结果表明:流域多年平均水源涵养深度为47.50 mm,呈现先减少后回升的趋势。空间上,其高值区主要集中于迭部、文县和舟曲的中高山阴陡坡林区(平均涵养深度在该三县2500～3500 m海拔段、阴坡和半阴坡、25°以上坡段和林地高于流域的平均涵养深度);低值区主要位于宕昌和武都的中低山阳缓坡农牧区(平均涵养深度在该两县2500 m以下海拔段、阳坡和半阳坡、25°以下坡段和耕、草地低于流域的平均涵养深度)。气候背景下,人类活动驱动的土地利用/覆被格局空间差异是影响水源涵养时空变化的重要因素,退耕还林对减缓气候变暖背景下水源涵养深度的下降具有重要意义。     

基于土地利用的水府庙水库流域生态安全评价

从流域生态系统结构以及土地利用角度构建由陆域环境影响、水域生态健康状况、流域生态服务功能组成的水府庙水库流域生态安全评价体系,利用层次分析法和综合指数法对该流域进行生态安全评估。结果表明,基于土地利用的水府庙水库流域生态安全等级为三级,总体处于一般安全状态。陆域环境影响一般,水域生态健康状况处于中等安全,流域生态服务功能较好。流域内土地利用不合理以及污染负荷较大对水府庙水库流域生态安全造成一定的压力,使水体开始呈现富营养化状态,影响水府庙水库流域的水体环境和生态服务功能,已成为威胁水府庙水库流域生态安全的隐患。     

汾河上游流域生态健康评估研究

汾河上流流域作为饮用水源涵养区具有重要的生态功能。以水域和陆域生态系统为评估对象,从生态结构、服务功能和压力状况三方面,对汾河上游流域生态健康状况进行了评估。评估结果表明:汾河上游流域生态健康介于一般和良好之间。下一步工作中,应做好汾河上游流域内环境风险防范、畜禽养殖业污染防治、生态补偿等工作。     

基于生态系统服务的汾河源头区域生态安全格局优化

生态安全格局的优化是保障区域生态安全,维护生态系统稳定和提升生态系统服务的重要空间途径。以汾河源头区域为例,定量评估产水量、生境质量、土壤保持量三种生态系统服务,利用热点分析法识别重要的生态源地,考虑到河流在生态系统中复杂的作用机制,构建了两种模式的生态安全格局,并在此基础上提出了综合生态安全格局。研究结果表明:汾河源头区域共19个生态源地,占研究区面积的16.59%,三种模式分别构建了33条、42条、43条潜在生态廊道。网络结构评估结果表明:三种模式均可生成闭合的生态网络,优化后的生态廊道总长度为565.957 km,网络闭合度、节点连接率及网络连接度较高,成本比较小。此外,共识别了35个生态断裂点,明确了生态保护与修复建设的重点区域,以期为区域生态保护与修复规划提供空间指引。     

抚仙湖流域山水林田湖草生态保护修复思路与实践

抚仙湖流域是我国西南地区和珠江流域重要的生态屏障,是我国“两屏三带”生态安全战略格局的重要组成部分,其生态安全对于保障珠江流域生态安全和云贵高原生态服务功能乃至国家水土资源安全具有战略意义。基于“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念,针对抚仙湖流域空间格局有待优化、土地退化较为严重、入湖污染负荷超载、生态风险持续加大等生态环境问题,提出以保障抚仙湖Ⅰ类(GB 3838—2002《地表水环境质量标准》)优质水资源为目标,以流域空间格局优化和管控为前提,以“修山扩林、调田节水、生境修复、控污治河、保湖管理”并重为总体思路,设计了涵盖水源涵养与矿山修复、田地整治与节水减排、生态保护与修复、污染源治理与入湖河流清水修复、湖泊保育与综合管理调控五大类47项工程的流域生态保护修复方案;方案实施1年多,在扩增森林植被面积,提高农田质量和利用效率,削减入湖污染负荷,增强流域生态系统稳定性和改善湖滨区生态环境等方面初见成效;建议下一步加强流域空间管控,统筹推进各项工程实施,以期全面恢复抚仙湖流域生态功能,保障水体洁净和流域生态安全,促进抚仙湖流域的健康发展。     

基于物元分析-DPSIR概念模型的重庆土地生态安全评价

构建基于驱动力-压力-状态-影响-响应（DPSIR）概念框架的土地生态安全评价指标体系,借助灰色关联模型进行赋权,引入物元分析法对重庆市土地生态安全进行评价,研究结果表明：①1997年重庆土地生态安全属于不安全等级,2001年属于较安全、2005年属于不安全、2009和2012年属于安全等级,表明1997~2012年重庆市土地生态安全总体呈现转好趋势,但由于关联度均小于0,土地生态安全的水平不稳定;②重庆市土地生态系统脆弱,承载干扰的能力较弱;③1997直辖后,经济社会的发展,环境保护意识的提升,政府部门生态环境建设力度和环保投入的加大是重庆市土地生态安全有效提升的保障.人口增加,经济社会以及城市化的快速发展,农业面源污染等是重庆市土地生态安全的制约因素;④该评价模型和指标体系适用性较强,评价结果较为客观,为土地生态安全评价提供了一个方法的参考.     

基于生态系统服务权衡的生态安全多情景决策

聚焦于成渝城市群生态安全格局识别的主题,耦合多源数据,运用相应的模型与算法对区域粮食生产、碳固存、产水、土壤保持、生境质量5类生态系统服务进行估算,在此基础上借助空间统计与分析厘清生态系统服务功能间的权衡/协同关系,并构建不同风险情景,明确未来区域发展的生态安全格局.结果显示,2000~2015年,成渝城市群粮食生产、固碳和产水量这3类服务功能均呈下降趋势,土壤保持、生境质量服务呈上升趋势,且各类服务的空间分异性突出;固碳、产水、土壤保持与生境质量两两之间均表现为协同关系,粮食生产与这4类服务间表现为权衡关系,但这种冲突性在区域发展过程中逐渐呈减弱趋势;在空间分布上,成渝城市群生态系统服务间的权衡/协同关系表现出了一定的集聚特征;不同决策风险下生态系统服务间的权衡值也不同,随着决策风险系数的增加权衡值呈现先上升后下降的趋势;最终确定风险系数α=1.6为最适宜情景,此时权衡值最高、区域生态系统风险适中.将决策者的态度纳入生态安全格局识别过程中,使结果更全面,为城市群生态安全格局评价和管理提供科学支撑.     

基于生态系统服务价值的成德绵城市带生态安全格局研究

定量研究与分析成都-德阳-绵阳城市带（成德绵城市带）生态系统服务价值（ESV）变化及其生态安全格局,对区域协同筑牢生态安全屏障,加强生态系统保护,推动国土空间生态修复规划,推进生态文明建设具有重要意义。通过ESV当量法分析2010—2018 年成德绵城市带ESV的时空变化;提取区域内99%、95%、90%置信水平ESV热点区域,识别生态保护核心“源”地;采用最小累积阻力模型,选用高程、土地利用等8 项重要阻力因子得到阻力面,构建区域生态廊道,识别城市带生态安全格局,对跨行政区生态网络空间布局提出优化建议。结果显示：2010—2018 年,研究区ESV总量从1 372.91 亿元升至1 519.93 亿元,其中原材料、气体调节、气候调节、废物处理、土壤形成与保护、生物多样性保护的EVS增长速率高于10%。研究区生态安全水平呈现西北高东南低的空间分布特征,其中高安全及次高安全区面积占比为49.8%,集中在西北部、中南部等区域;中安全及低安全区面积占比为50.2%,主要集中在南部建设用地较多的低海拔城镇地区。识别生态“源”地24 处,占研究区总面积的27.3%,且呈带状分布;生态廊道53 条,生态节点41 个,整体呈现多中心环状,网络连通水平较好。基于研究结果,构建了西北密东南疏的“两轴、三带、四节点”生态网络空间结构。

     

成渝地区中小河流水生态环境保护存在的问题与对策

为进一步保护成渝地区水生态环境质量,筑牢长江上游水生态安全屏障,围绕成渝地区河流水质污染特征,剖析了中小河流水环境保护存在的问题,提出了加强成渝地区中小河流水环境保护的对策建议。结果表明：成渝地区水环境质量呈逐步改善趋势,水质污染主要集中在中小河流,特别是跨界河流水质超标频度较高;中小河流水质污染主要集中在2—6月,说明区域水质主要受点源污染和初期雨水冲刷的面源污染物集中入河的共同影响。水资源分布不均与高强度开发利用导致的生态流量不足,城镇人口集聚导致的生活污染压力大,农业面源治理难度大导致的长期高污染负荷,上下游联防联控机制不完善造成的跨界河流污染防治难度大,是造成成渝地区中小河流水质污染突出的主要原因。建议加强中小河流的生态流量保障,厂网齐抓推进城镇生活污水处理提质增效,多管齐下提升农业农村面源污染防治水平,流域统筹推进水环境管理水平。     

洞庭湖生态风险评价及阶段性特征

采用“压力－响应”模式，按3个阶段评价了洞庭湖1991~2015年生态风险状况，并识别了不同阶段的主要压力源、胁迫因子及受影响较大的生态系统指标与生态系统服务.结果表明：（1）1991~2015年，洞庭湖生态风险总体呈不断增加趋势，期间造成洞庭湖生态风险增加的主要压力源发生了较大变化；主要胁迫因子和受影响大的生态系统指标也变化明显，而受影响较大的生态系统服务功能无明显变化.（2）不同阶段，洞庭湖生态风险影响因素不同，其中1991~2002年，受自然源和人为源共同影响；2003~2010年，自然源影响明显减弱，而人为源影响逐步增加；2011~2015年，自然源影响继续降低，而人为源的影响则进一步增加；（3）近年来洞庭湖生态风险增速虽有所减缓，但生态风险增加趋势尚未根本性改变，仍需加强洞庭湖保护治理，重点是进一步加强流域人为源的污染控制，同时密切关注自然源影响，尤其是水文情势变化所引起的生态风险增加问题.