黄河流域典型县域生境质量的时空分异特征及影响因素研究

通过探索黄河流域山东段县域生境质量时空分异特征与影响因素,以便从县域尺度为地方生态环境保护与社会经济高质量发展提供政策建议。基于2000、2010和2020年3期土地利用数据,采用InVEST模型解析生境质量的时空分布格局与演变特征,结合空间自相关模型对其空间分异特征进行探测,并采用地理加权回归(GWR)模型分析社会、经济与自然影响因素在空间维度上对生境质量的影响。结果表明：(1)2000—2020年,黄河流域山东段平均生境质量指数为0.448,空间上表现出中段、上段低和下段高的分布格局,生境质量整体呈先快速下降后缓慢下降趋势,中段生境质量下降趋势最为显著;(2)生境质量变化在空间分布上呈显著集聚性特征,会受到邻近区域的影响,且总体集聚态势不断增强,高-高型集聚区面积明显大于低-低型集聚区,在流域下段范围连片分布;(3)土地开发强度是影响生境质量时空分布的首要因素,城市化水平、人口密度和NDVI对生境质量有重要影响,社会、经济和自然因素共同影响生境质量时空变化,GWR回归分析结果表明生境质量具有空间差异性。识别这些时空差异对推动该区域生态高质量发展具有重要意义。     

区域及全球尺度的NPP过程模型和NPP对全球变化的响应

植被净第一性生产力（NPP）不仅是表征植被活动和生态过程的关键参数,而且是判定生态系统碳汇和反映生态系统对全球变化响应的主要因子。当前,模型模拟成为大尺度NPP研究的主要手段,而在众多NPP估算模型中,过程模型逐渐趋于主导地位。虽然目前有关NPP的研究有很多,但还没有关注于大尺度上应用的过程模型及其模拟的NPP对全球变化的响应。因此本文主要侧重于 NPP 过程模型在区域及全球尺度上的应用,具体包含以下内容,①进一步将区域及全球尺度的NPP过程模型分为静态植被模型和动态植被模型。②阐明这些模型间存在的区别与联系。③归纳出NPP过程模型在区域及全球尺度上应用的3大挑战：时空尺度转换、多源数据的获取与融合以及模型模拟结果的验证与评价,并根据其解决方案总结出通用的模型应用框架。④从气候变化、大气成分变化和土地利用/土地覆盖变化3个方面探讨NPP对全球变化的响应机制,以期找到NPP变化的规律与模式。最后根据NPP模型的发展对未来区域及全球尺度的NPP过程模型进行展望,认为未来模型的综合性将更高,机理性也将更强,同时与全球变化研究结合得更加紧密,且基于多个已有模型的混合模型也是未来NPP模型发展的一个重要方向。此外,本文认为对NPP模拟结果的尺度效应研究也是未来NPP研究的热点之一。     

基于最佳尺度的景观生态风险时空变化研究：以重庆市江津区为例

探究景观生态风险的时空变化规律,合理评估生态风险状况,有利于维护区域生态安全和经济社会可持续发展。以2000、2009和2018年3期遥感影像为基础,综合运用景观格局指数、空间自相关分析和地理探测器工具,探究最佳尺度下江津区景观生态风险时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1)景观指数随粒度和幅度的改变而呈现不同的变化规律,90 m栅格和3 km网格尺寸能更好地体现景观格局空间异质性特征;(2)2000—2018年研究区景观生态风险空间格局变化较大,景观生态风险威胁程度整体有所上升,中风险区逐渐成为区域主导类型;(3)研究区各时期景观生态风险空间集聚特征显著,景观生态风险指数空间分布以高-高集聚和低-低集聚为主;(4)人类活动对于区域景观格局和生态系统的影响愈发强烈,人口密度和GDP是影响景观生态风险时空分布的重要驱动因素。研究结果可为长江上游重要生态屏障建设提供决策参考。     

生态安全格局构建：概念、框架与展望

生态安全格局是保障区域生态安全的基础,是人类维护绿色、健康与可持续发展的重要手段。在全球生态问题日益凸显的背景下,生态安全格局业已成为生态系统研究的热点领域。加强生态安全格局研究对维护生态系统结构与功能完整、保护生物多样性、保障区域生态安全和提升人类福祉具有重要意义。该文从“概念辨析、基础框架、研究进展与展望”等方面入手,全面系统梳理了国内外生态安全格局的相关研究成果,并从“研究方法、研究尺度、研究内容”等方面进行归纳总结,得出以下结论：（1）“源地识别—阻力面构建—廊道提取”的基本研究框架有待发展;（2）生态源地识别缺乏统一的科学标准,对生态系统服务供需关系的考虑未能兼顾;（3）生态廊道提取方法有待进一步优化;（4）地理空间联动性和生态系统功能的相互性考虑欠缺;（5）自然生态系统与社会经济系统间耦合关系研究较为薄弱。未来研究趋势可关注以下方面：（1）多模型、多方法、多技术的集成研究;（2）动态考量生态安全标准的量化研究;（3）各方利益博弈的现实执行研究;（4）生态安全预测、预警与调控管理的强化研究;（5）服务国家战略的生态安全格局构建研究。     

川东地区生态系统服务价值时空演变及其驱动力分析

川东地区位于四川盆地东部,是长江上游重要生态屏障区。基于1990—2015年川东地区6期土地利用数据,采用空间统计分析法分析川东地区土地利用格局和生态系统服务价值时空演变特征,并结合社会经济因素,探究研究区生态系统服务价值时空差异驱动因素。结果表明:(1)川东地区主要土地利用类型为耕地和林地,土地利用综合活跃度低。(2)1990—2015年研究区生态系统服务价值持续增加,各土地利用类型对生态系统服务总价值的贡献率由大到小依次为林地(42%)、耕地(31%)、水域(22%)、草地(5%)和未利用地(0%);单位面积生态系统服务价值呈从东北、东南两翼向中西部地区逐级递减趋势。不同土地利用类型对生态系统服务价值具有不同程度的影响,其中林地、水域与生态系统服务价值高度相关。(3)生态系统服务价值时空差异主要驱动因素为农业人口数、人口密度、工业总产值和国内旅游收入。空间相关性分析结果表明,社会经济因素与生态系统服务价值变化率呈负相关关系,并且低-低和高-低型聚集在西部地区,低-高和高-高型聚集在南部地区。研究结果可为调控川东区域生态安全、优化土地资源和促进可持续发展提供科学依据。     

生态指标研究的若干问题

随着全球生态与环境问题的日益严峻,各国政府和公众对生态系统状况的关注程度日益增加,如何度量生态系统状况成为了生态学者和管理者面临的重大课题.生态指标是生态系统的组成、结构和功能方面的可度量的特征,它是监测生态系统状态变化和评价相关生态与环境政策的基础,也是联系生态科学与决策管理的重要纽带.简要回顾了生态指标的概念、应用与研究进展,探讨了生态指标的监测目标与选择标准、指标适用的时空尺度、指标的敏感性与稳定性、指标与社会经济因素的结合等几个重要问题.文章认为,有效地使用生态指标必须符合如下要求:监测目标清楚;时空尺度明确;参考状态清晰;了解指标定量化过程中的精度和准确性;与具体的胁迫因子相联系;与社会经济指标相结合.实际上,由生态学家和决策者共同参与开发出来的生态指标能够以一种易于公众和决策者的理解和交流的方式来提供生态信息,能够使生态科学知识更好地服务于可持续发展的相关决策.这种生态指标不仅可以用于监测生态系统状态变化,而且可以用于评估相关政策的得失.从生态科学到决策管理,生态指标都具有广阔的发展空间和应用前景.可以预见,像经济指标指导经济发展的作用一样,生态指标将在维持生态系统可持续发展方面发挥越来越重要的作用.     

基于价值评估的川滇生态屏障区生境质量时空演变及其影响因素

重要生态功能区肩负着维持生态系统循环和保护生物多样性的重任,揭示重要生态功能区生境质量的时空演变特征及影响因素对维护区域生态安全、促进人与自然和谐发展具有重要意义。综合生态系统服务价值、生境活力和生境威胁构建生境质量评估模型,对2000—2018年川滇生态屏障区生境质量进行分析,并运用地理探测器模型揭示其影响因素。结果表明：(1)2000—2018年川滇生态屏障区生境质量整体水平持续上升,上升区域主要分布在研究区南部;生境质量等级以中等、较高和较低为主,生境质量等级转移变化以较低转为中等和中等转为较高为主。(2)2000—2018年川滇生态屏障区生境质量稳定发展区域面积占比(45.97%)>生境质量向好发展区域面积占比(43.46%)>生境质量向差发展区域面积占比(10.57%),建议重视生境质量向差发展区域,避免生境质量进一步恶化。(3)2000—2018年川滇生态屏障区生境质量演变过程主要受高程、气温、地形起伏度和距水域距离等自然因子的影响,但人口密度、GDP、距城镇距离和夜间灯光强度等人为因子的影响程度也在不断增强。与此同时,自然因子与人为因子的交互影响程度大于单因子...     

土地整治对生态系统服务影响研究综述

生态系统服务是人类直接或间接从生态系统获得的各种惠益,构建了人类与自然的桥梁和纽带,将科学与管理决策紧密相连。全面认识和深入理解人类活动对生态环境的影响,对实现区域协调和可持续发展具有重要意义。土地整治已成为中国最大规模改变土地利用方式和影响陆地生态系统的有组织的人类活动之一,深刻影响着区域乃至全国的土地利用格局和生态过程,也对生态系统服务产生了诸多影响。在分析土地整治与生态系统服务关系的基础上,阐明土地整治通过改变土地利用/覆被的类型、结构和格局间接影响生态系统服务;通过分析土地平整和农田水利等工程措施对生态系统供给、调节、支持和文化等服务功能的直接影响,指出其既有正向影响,又有负向影响。论述了土地整治对不同生态系统服务之间关系的影响,认为土地整治能影响其间的协同或者权衡关系。概括了土地整治对生态系统服务影响的尺度效应,指出土地整治对生态系统服务的影响具有较强的尺度依赖性。提出了未来重点研究内容:(1)加强土地整治对生态系统结构和过程影响的研究,构建土地整治对生态过程和功能影响的方法与模型;(2)围绕土地整治影响生态系统结构与功能—生态系统服务—调节调控这一主线,强化土地整治中生态系统服务及其相互关系的研究;(3)加强土地整治的区域生态系统服务集成和优化研究,科学调控土地整治所影响的关键生态系统服务和时空布局;(4)重视土地整治对生态系统服务影响的尺度效应,深入研究土地整治在不同时空尺度上影响生态系统服务的耦合机制。期望完善土地整治对生态系统服务影响的研究,为将生态系统服务评价纳入土地整治的管理决策提供科学依据。     

基于MCR模型与蚁群算法的洮河流域生态安全格局构建

生态安全格局的构建是保障地区生态安全的根本措施,是促进地区经济可持续发展的关键。洮河流域作为黄河上游重要的生态功能区,具有涵养水源、保持水土和生态安全屏障等重要生态功能,对黄河流域生态保护和高质量发展意义重大。受自然和人为因素双重影响,其生态环境脆弱敏感。关于该区域生态环境保护与修复的研究还不够全面,故选择洮河流域为研究区。基于洮河流域的生态特征,将生态系统服务重要性、生态敏感性和景观连通性的评价结果叠加分析,进行生态源地识别;采用最小累积阻力模型与蚁群算法并结合核密度分析方法,识别生态廊道空间范围;采用水文分析法识别生态节点,构建洮河流域生态安全格局。结果表明,(1)洮河流域的生态系统服务重要与极重要区域面积之和约为3.124×10⁴km²,约占研究区面积的69.02%,说明洮河流域生态系统服务价值较高;洮河流域生态敏感性主要以一般敏感和中等敏感为主,总面积约为2.753×10⁴ km²,约占研究区总面积的60.81%。(2)景观连通性极重要与重要区域面积为2.022×10⁴...     

重大工程对区域生态安全的驱动效应及指标体系构建

生态安全评价是目前生态学和可持续发展研究的热点,不同尺度、不同生态系统类型的生态安全评价是目前研究的方向。对于强烈改变区域生态安全的重大工程建设来说,生态安全评价具有重要现实意义。本文从生态安全内涵的转变入手,通过对生态安全指标体系研究的进展入手,结合工程本身的特征,从驱动力-状态-响应指标入手,得出DSR范式在工程生态安全评价中应用的可行性,制定了区域生态安全评价指标体系概念框架。同时以公路工程和水利工程为例,探讨了水利和道路工程生态安全评价指标体系的选取。针对不同的评价方法的差异,分析了各种方法在应用上优缺点。     

中国生态安全研究进展:评估模型与管理措施

生态安全是我国推进生态文明建设,实现可持续发展的重要基础,也是近年来学术界和管理者共同关注的热点问题。综合相关领域的最新成果,对中国生态安全评估模型和管理措施的动态及趋势进行评述。在生态安全评估模型方面,介绍了压力-状态-响应(PSR)模型、生态足迹模型、景观生态学模型、生态系统服务模型等在不同尺度生态安全评估中的应用,以及生态安全预警的主要研究进展。在生态安全管理措施方面,以国家生态安全保障为目标,系统梳理了中国的生态安全保障政策,同时从生态恢复工程、生态保护红线和保护区巡查3个方面介绍了生态环境治理措施。在此基础上,对我国未来生态安全研究与管理进行展望,提出生态安全研究应在评估单元的空间匹配以及评估的时间动态性方面加以深化和拓展。生态安全管理应注重防控潜在风险,融合新兴技术,实施以生态功能为导向的综合管理。研究可为我国生态安全的研究与管理提供参考。     

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。     

黄土高原典型县域生态系统服务变化特征及驱动因素

陕北黄土高原沟壑区作为全国重点水土流失区和退耕还林还草核心区,探究县域尺度生态系统服务的时空变化特征、驱动因素和权衡关系对于生态系统的可持续管理更有针对性和现实性。基于RUSLE、CASA和In VEST模型,分析了陕北志丹县2000-2018年土壤保持、碳固存和水源供给3种生态系统服务的时空变化,并运用地理探测器和偏相关分析研究了生态系统服务的驱动因子和权衡关系。结果表明：2000-2018年,志丹县土壤保持、碳固存(以C计)和水源供给都呈现增加趋势,分别增加了199 t·hm^-2·a^-1、426 g·m^-2·a^-1和122 mm。地形、气候和植被生长状况等自然因素对生态系统服务空间异质性的影响强于土地利用类型等人为因素,并且多因子的交互作用对生态系统服务的影响大于单一因子。影响土壤保持服务空间异质性最主要的因子是坡度,其次是NDVI,碳固存服务空间异质性受降雨、NDVI和土壤类型等因素的综合影响,水源供给服务空间异质性的主要驱动因素是降雨和土地利用类型。志丹县土壤保持和碳固存、土壤保持和水源供给...     

生态恢复对退化河岸植物群落的作用 ——以重庆九龙外滩河岸带生态恢复为例

河岸带是陆地生态系统与水生生态系统之间的过渡地带,受人类干扰的威胁较大.长江是流经重庆都市区的主要河流,主城区两江四岸部分河岸硬化,河岸生态功能退化或丧失,生物多样性降低.本文以重庆主城区九龙外滩的河岸带为研究区域,通过调查,采用Ward最小方差法对植物群落类型进行划分,比较了生态恢复区域和自然区域的植物群落特征及优势...     

公路建设对生态敏感区域生态系统稳定性的影响评估

在辨析生态系统稳定性概念的基础上分析公路建设与生态敏感区域生态稳定性关键因子之间的关系,认为公路建设项目主要与景观生态空间格局、自然生产力水平、关键生物种3个关键因子密切相关,总结形成了公路建设对区域生态系统稳定性影响的评估框架和评价方法,并运用该方法研究了拟建121省道宿迁双沟至靳桥段对洪泽湖湿地生态系统稳定性的影响.     

陆地生态系统土壤呼吸的观测与模拟

主要对陆地生态系统土壤呼吸的观测方法、观测尺度、模拟方法、应用价值进行评述,以期为更深入地研究土壤呼吸这一重要的碳循环过程提供一些参考依据。土壤呼吸是土壤向大气释放CO_2的过程,其对生态系统碳平衡具有重要影响。土壤呼吸的观测方法主要包括碱液吸收法、密闭箱–气相色谱法、红外气体分析法。土壤呼吸的观测尺度主要包括日变化、生长季变化、年际间变异、空间变异。在获得充足实测数据的基础上,半经验模型可有效地模拟土壤呼吸的时空变异。这些半经验模型以降水、气温、土壤性质、植被特征、氮沉降、经纬度作为输入变量,是当前估算全球土壤呼吸的主流模型,其估算的全球土壤呼吸量的合理范围为88.0~98.0 Pg·a~(-1)(以C计)。土壤呼吸研究具有重要的应用价值:(1)土壤呼吸是土壤肥力状况的表征指标;(2)土壤呼吸与其他碳通量指标具有相关性,利用模拟的土壤呼吸量值可估算其他碳通量;(3)土壤呼吸对全球变化的响应规律是生态系统对全球变化的响应规律的重要表现方面。今后的研究应关注土壤呼吸与气候、土壤、植被因子的同步观测,这将大大提高土壤呼吸时空变异模拟的准确性,还应对一些典型生态系统的土壤呼吸进行长期定位观测,这有助于分析土壤碳库对环境因子变化的响应规律。     

黄河三角洲芦苇湿地生态系统碳通量动态特征及其影响因素

利用涡度相关法,对黄河三角洲芦苇湿地生态系统进行了连续2年的通量观测,分析了2017—2018年生长季芦苇湿地生态系统碳交换量(NEE)及其影响因素,为区域的碳收支预算和为全球碳循环模型的进一步完善提供理论基础.结果表明,在季节尺度上,芦苇湿地生长季具有明显的碳汇功能,生态系统呼吸(Rs)随着月份的增加呈倒"V"型变化...     

生态敏感性评估研究进展评述

生态敏感性评估是对区域生态系统的生态环境问题、生态潜在风险进行的预测与分析,是区域生态安全评价和生态保护的重要依据。以“生态敏感性”和“ecological sensitivity”为关键词进行文献检索,采用CiteSpace软件进行分析,系统梳理了生态敏感性评估研究进展和应用案例总结,讨论现阶段研究存在的问题与不足,并对未来生态敏感性研究提出展望。结果表明：生态敏感性从20世纪90年代提出以来,已形成了较成熟的生态敏感性评价指标体系,并在不同尺度生态敏感性评估与时空演变格局2方面取得较大进展;生态敏感性被广泛应用到生态安全格局构建、生态区划、生态修复、城市开发边界划定等规划设计与生态保护实践。未来研究需重点加强生态敏感性影响因子遴选、不同尺度评价方法以及敏感性分区阈值方法的研究。     

区域生态安全:概念及评价理论基础

借鉴国内外的研究成果,提出区域生态安全的概念是指在一定时空范围内,在自然及人类活动的干扰下,区域内生态环境条件以及所面临的生态环境问题不对人类生存和持续发展构成威胁,并且自然-经济-社会复合生态系统的脆弱性能够不断得到改善的状态。指出生态安全评价是一个多学科交叉的研究领域,其评价理论基础涉及可持续发展理论、生态系统服务功能理论、生态承载力理论、时空论和系统工程论等;生态安全是可持续发展的基础,两者具有内涵和目标的一致性;区域生态安全研究的目的就是平衡人类的自然资源利用与生存环境质量需求的矛盾,保证生态系统在持续安全的状态下提供服务;应用生态承载力的研究成果有助于补充和完善生态安全评价。区域生态安全评价强调研究对象的时空性和研究方法的系统性。多学科整合能更好地指导区域生态安全评价。     

多情景下珠江三角洲地区土地利用变化对生态系统服务的影响预测

土地资源的有序开发是区域可持续发展的基础,针对未来不同情景下土地利用变化对区域生态系统服务的影响进行科学评估与预测,可以为城市可持续发展规划提供科学参考。以珠江三角洲(珠三角)地区为研究区域,采用PLUS模型模拟不同情景下土地利用变化,结合InVEST模型对各情景下产水量、土壤保持量、生境质量、碳储量和水质净化服务及其变化进行预测,构建综合生态系统服务指数从空间上反映各生态系统服务供给量,分析2040年不同情景下土地利用变化对生态系统服务的综合影响。结果表明：(1)PLUS模型模拟精度较高,可用于合理预测珠三角土地利用变化。(2)在自然发展情景下,仅土壤保持服务供给水平得到提高;在城市发展情景下,除水质净化服务损失严重外,其他服务供给损失变化与自然发展情景相似;在生态保护情景下,生境质量和碳储量提升幅度最大,而产水量下降幅度最大;在可持续发展情景下,水质净化能力损失最严重。(3)2040年不同情景下珠三角综合生态系统服务指数空间分布格局相似,与2020年相比,生态系统服务总体水平将有所提高,但整体上预测平均值较低。该研究可为未来珠三角土地利用规划提供参考建议,为协调土地利用与生态保护管...