西藏生态安全屏障保护与建设工程的宏观生态效应

西藏高原是我国重要的生态屏障、江河源区与生物物种基因库,为了保障其生态功能的持续有效发挥,2008年开始实施西藏高原生态安全屏障保护与建设工程。论文基于工程规划目标,通过对比监测2000—2008年与2008—2015年西藏高原生态系统及其关键服务的时空变化,科学地评估西藏高原生态工程的生态效应。结果表明：工程实施前、后8 a相比,1）西藏高原生态系统格局稳定少动,生态系统宏观状况趋向良性发展。森林面积持续增加,荒漠面积显著减少,水体与湿地面积从减少转变为增加。2）草地退化趋势明显减弱、草地恢复态势显著,退化草地占比下降了19.9%,恢复草地占比增加了33%。植被覆盖度增加趋势明显,平均提高了1.9%,特别是高寒草甸类。草地载畜压力明显减少,牧草供给能力提升,草畜矛盾有所缓解。3）生态系统水源涵养能力增加,碳汇总量略有提高,防风固沙服务能力稳步上升。然而,降雨量增加导致降雨侵蚀力增强,植被覆盖度增加但植被根系土壤层无法短时期内恢复,从而导致土壤保持服务能力有所下降。4）西藏高原的暖湿化气候有利于减缓荒漠化进程并促进生态系统恢复,而生态安全屏障保护与建设工程的实施对西藏高原生态系统服务能力的提升特别是工程区局部生态恢复具有一定的正面作用。     

中国草地主要生态环境问题分析与防治对策

采用20世纪80-90年代的文献资料及调研数据,分析了我国草地主要生态环境问题.结果表明:我国退化草地、鼠害草地面积呈不断扩大趋势,10年间我国西部主要牧区退化草地面积与鼠害草地面积分别增加了529.1×104和1 437.5×104 hm2;草地质量持续下降,生态承载力降低,超载现象越来越严重;草地生态功能下降,沙化草地已成为重要的沙尘源区.在此基础上,提出了从全流域(区域)的角度进行草地退化治理、紧急启动区域性的草地生态环境保护规划、改变草地生态保护资金投入机制、改善人与自然的关系等我国草地生态环境退化的根本性防治措施.      

三江源区东部8县草地退化格局分析

利用3期遥感影像（20世纪70年代末MSS,20世纪90年代初和2004年TM）,借助1：100000地形图、1：1000000 草地图和植被图以及野外考察景观照片,对三江源区东部8县的草地退化状况进行分析,结果表明：①东部8县草地退化,总体为轻微退化类型区,退化趋势减弱。轻度破碎化草地、轻度破碎化和轻度覆盖度下降草地类型占该区总退化类型面积的63%;②轻度退化草地以阿尼玛卿山地周围所占比例最大。中度退化草地主要位于西部和南部山体的阳坡、半阳坡,而在阴坡上很少发现。重度退化草地多数分布于河流、居民点周围;③海拔3700~4500m之间是草地退化主要发生区,两时段退化草地面积分别占总草地面积的11.88%和8.01%,而8°~25°也集聚了东部8县主要草地退化类型;④两时段草地退化比重由20世纪70年代末到90年代初11.2%减小为20世纪90年代初到2004的9.8%,但草地退化趋势仍在持续;⑤研究有助于从本底上准确把握三江源区草地退化状况,进而认识源区主体生态系统本底状况。     

近30年青海三江源西部干旱区草地退化特征的遥感分析

使用自20世纪70年代末~2004年的3期遥感图像(70sMSS、90sTM和2004年TM/ETM),研究了近30年青海三江源西部干旱区草地退化的格局与过程,结果表明:整个研究时段内,草地退化发生面积占总草地面积的10%左右,且以草地覆盖度轻度下降为主,其退化面积占总草地退化面积的80%以上,其次是轻度沙化/盐化,相应比重占10%以上。草地退化面积呈东南向西北减少趋势,退化程度呈东南向西北降低格局,而退化类型也由复合型向单一型过渡。整个时段内,草地退化面积呈增加趋势,尤其是沙化面积增加较快。不同海拔、坡度和坡向间草地退化面积差异显著。海拔4 800~5 100m范围内为草地退化发生的主要分布区,4 500~4 800m和5 100m以上草地退化基本相当。退化率较高的坡度级别介于2~8°之间,类似于草地面积随坡度变化的基本趋势。不同坡向呈阴坡、半阴半阳坡高于阳坡的态势。脆弱的基底、极端气候年际间周期波动等限制性因子控制着草地退化的基本格局,人为扰动则决定草地退化的强度和速度。总体看来,研究区地带性自然条件决定的荒漠化草地已占据主导地位,人类活动相对较弱,草地退化程度增加趋势不明显,新的草地退化现象不十分突出。     

西藏草地生长季产草量动态变化及可持续发展策略

论文利用西藏地区草地产草量实际调查数据和NDVI数据集,建立西藏草地产草量估算模型,定量分析了1987—2010年间西藏草地生长季的产草量时空变化特征。研究表明：1987—2010年间,那曲地区草地产草量增速最大,增幅为54%,而拉萨地区草地产草量呈现负增长,减幅为4%。在空间分布上,总体呈现由西北向东南递增趋势;产草量增加的地区主要位于西藏中北部,南部多为产草量减少的区域。西藏草地产草量增加的区域面积占草地总面积的76.04%;产草量减少的区域面积仅占全区草地面积的23.96%。在年代际变化上,1996—2006年10 a间西藏产草量增加的区域面积显著大于减少的区域面积。为了改善西藏草地生态系统状况,进一步提高草地产草量,论文从草地开发利用、空间格局、病虫害防治和退耕还草生态补偿等方面提出西藏草地资源可持续发展策略。     

内蒙古白音锡勒牧场区域尺度草地退化现状评价

采用双指示种分析(TwoW-ay Indicators Species Analysis,TWINSPAN)和无偏对应分析(Detrended Correspondence Analysis,DCA)对内蒙古白音锡勒牧场范围内32个草地植物群落样点的样方数据进行群落数量分析,根据数量分析结果将研究区草地划分为轻度、中度和重度退化3个不同等级。分析了单位面积草地地上生物量干重与退化等级的关系,在此基础上给出了划分草地不同退化等级的生物量判别指标值。利用2004年的TM遥感数据,结合同期地面植物群落样方调查,比较了不同植被指数与地上生物量和群落盖度的相关性,建立了研究区草地地上生物量估产模型,估算了白音锡勒牧场区域尺度草地地上生物量,结合不同草地退化等级的生物量判别指标值进行了草地植被退化空间分析。结果表明:①草地生物量与草地植物群落退化密切相关,一般草地退化越严重,群落生物量越低;②比值植被指数(R VI)与地上生物量干重相关性最好(R 2=0.644);③研究区轻度退化、中度退化和重度退化的草地面积分别占研究区总面积的24.51%、43.63%和24.12%。     

GIS支持下我国干旱区草地资源动态分析

以遥感与GIS为支撑技术,以干燥度为干旱指标,并以此提取草地的动态变化,分析1995-2000年的中国干旱区草地动态变化状况.研究表明:草地面积减少5 49×104 km2,主要表现在低覆盖度草地面积的大量减少,草地资源的变化主要是转变成耕地,城镇占用,及草地类型间的转换,并且有不同程度的退化.草地的变化以变耕地为主,主要是受人口的压力;草地的退化在很大程度上是过度放牧、盲目开垦耕地所致,而草地资源为我国西部、北部主要资源,这种草地的退化将造成我国北方环境的恶化及资源的退化.草地的动态变化以自然与人为动力为主.草地面积的减少及覆盖度的降低对中国干旱区的生态环境质量及区域经济发展有一定的影响.      

藏西北高寒牧区草地退化现状与机理分析

以藏西北高寒牧区为研究区域,综合利用NOAA、MODIS卫星NDVI(归一化植被指数)、气象资料、社会统计资料并结合GIS技术,对藏西北高寒牧区的草地状况和退化机理作了分析。结果表明:①藏西北高寒牧区草地覆盖度等级呈正态分布,且中等偏下略多,地表植被总体上比较稀疏;②2005年区域内的草地退化总面积为14.19×10⁴km²,占区域天然草地总面积的39.64%,其中轻度退化面积最多,占退化总面积的65.96%,其次是中度和重度退化,分别占25.20%和8.84%;③草地退化的主要原因一是与近年来该区域的气候变化有关,二是草地超载率达到59.18%,过度放牧引起的草地退化和沙化现象也越来越严重,是局部草地退化的根本原因,人口的增加和人类活动频繁对草场的破坏,也是近年来草地退化的主要原因。     

三江源区高寒草甸退化草地土壤侵蚀模型与模拟研究

探讨三江源区高寒草甸退化草地土壤侵蚀模型的建立方法并利用模型对土壤侵蚀进行模拟。通过构建NetLogo模型,模拟了研究区3年时限土壤侵蚀面积的变化,表现为随时间的延续侵蚀面积增大,模拟结果与实测结果间未达极显著差异（P〉0.01）。以研究区当前土壤侵蚀现状为初始状态,模拟单位草地面积上侵蚀比例达100%时经历的年限,则坡地中度退化、坡地重度退化、滩地中度退化、滩地重度退化样地经历的年限分别为27.10±0.23 a、13.83±0.40 a、32.03±0.29 a、25.70±0.30 a。     

吉林省西部草地的时空变化及其驱动因素分析

吉林省西部草地退化严重,研究该区草地时空演变对其畜牧业及生态环境可持续发展具有重要意义。利用1980、1995、2000年三期遥感影像,在RS与GIS支持下,解译提取该区草地信息,分析其时空变化。结果表明:①20年来,草地面积减少40.70%,尤其高覆盖度草地,净减少率达51.96%;②1980至1995年,从动态度可以看出高覆盖度草地对草地整体变化影响较大;1995至2000年,总动态度和高、中覆盖度草地动态度接近,这两种草地类型对草地整体变化影响较大;③草地主要转化为耕地和盐碱地,转移面积分别达475799.43hm²和303182.06hm²;④20年来,各类型草地重心向东北方向偏移,不同阶段各类型草地重心偏移表现出无规律性、多向性。自然因素对该区草地退化起到一定的驱动作用,人类活动干扰则是主要驱动力。     

不同土地利用/覆盖情景下东北沟流域植被生态需水量及其对产流影响

针对京津水源区上游生态环境建设需水与向下游多输水的矛盾现实,基于气象、土壤、土地利用/覆盖(1990年和2009年)数据,应用Penman-Monteith公式估算潜在蒸散量,再用土壤和植被信息对其进行修正,计算了水源区东北沟流域1990年、2009年及其他5种不同土地利用/覆盖情景下的最小生态需水量和适宜生态需水量。结果表明:2005-2009年4-10月潜在蒸散量是715.04 mm;2009年流域植被适宜生态需水量是399.42 mm,最小生态需水量是339.68 mm,比1990年的适宜和最小量分别多122.5 mm、144.5 mm;平水年的降雨均可满足各种情景生态需水要求,其中需水量较大的是情景Ⅲ(草地转化为林地),其适宜需水量达784.69×10⁴ m³,情景Ⅱ(林地转化为草地)的需水量最小,适宜需水量是687.27×10⁴ m³,该情景较适合向下游输水为目的的生态建设,但该情景实施的前提是建立下游向上游的生态补偿机制。     

中国种养系统的氮流动及其环境影响

利用集成完全氮平衡模型和农业污染清单的中国种养系统氮流动模型(nitrogen flow model for farming-feeding system in China,NFM-FFS),研究了2003年中国种养系统中的氮流动及其环境影响.结果表明,2003年中国种养系统土壤虽然氮素表观盈余,但实际亏损623.9×104t,平均亏损13.7 kg/hm2,土壤整体面临含氮量减少和退化的风险.由于中国氮素投入(肥料和各类有机肥)主要集中于耕地系统,对牧草地的投入很少,耕地系统的氮素盈余了1 761.9×104t,平均盈余142.8 kg/hm2,中国牧草地系统氮素亏损2 385.7×104t,平均亏损90.7 kg/hm2.因此平衡耕地和牧草地的氮素投入既可减少农业生产对水环境的影响,又可有效控制牧草地退化.2003年,中国种养系统中总氮损失为2266×104t,其中随径流进入地表水的495.8×104t和淋洗进入地下水的102.4×104t最终沉积在河流、湖泊和海洋中,很少有机会再进入种养系统循环.耕地的肥料施用是中国种养系统向地表水和地下水最主要的氮输出源,应是农业污染控制和管理的重点.     

鄂尔多斯市防风固沙功能时空变化及驱动因素分析

鄂尔多斯市是京津风沙源治理的重点区域,其防风固沙功能提升对于筑牢北方生态屏障和维护环京津地区的环境安全具有重要意义. 本文基于长时间序列卫星遥感影像以及气象、植被、土壤等数据资料,采用修正的风蚀模型(RWEQ),评估了鄂尔多斯市防风固沙功能,揭示了防风固沙功能时空变化规律及驱动因素. 结果表明:①2018年鄂尔多斯市防风固沙量为95.07×108 t,单位面积防风固沙量为10.95×104 t/km2,高值区主要位于东部和北部,整体上呈现自东向西递减的趋势. ②2000—2018年,鄂尔多斯市防风固沙功能呈增加趋势,年均增长率为26.96%;空间上,其防风固沙功能明显提升区域主要位于准格尔旗和乌审旗的东南部,面积占比为54.89%;稳定区域位于杭锦旗、鄂托克旗、伊金霍洛旗的部分区域,面积占比为29.76%;降低区域位于杭锦旗北部和鄂托克旗西部,面积占比为15.33%. ③鄂尔多斯市防风固沙功能变化与降雨量和土地利用类型的面积占比均呈显著相关. 研究显示,长期生态保护修复显著提升了鄂尔多斯市防风固沙功能,但由于气候变化和人类活动影响仍存在功能退化区域,未来科学实施生态修复是筑牢鄂尔多斯市生态屏障的主要方向.      

基于格局-质量-服务的生态保护修复成效评估:以额尔齐斯河流域为例

建立生态保护修复工程实施成效评估方法体系,掌握“山水林田湖草”生态保护修复试点工程实施成效,分析评估结果中发现的问题,对于提出新时期生态环境保护修复的对策与建议具有重要意义. 额尔齐斯河流域具有极其典型的“山水林田湖草”生命共同体特征,额尔齐斯河流域生态保护修复工程的实施为探索西北干旱地区生命共同体保护修复模式提供了示范作用. 基于“山水林田湖草”生命共同体理念,从生态系统格局、质量和服务三个角度建立评价指标体系,通过对比非生态保护修复期和生态保护修复期内评估指标的时空变化情况,综合评估额尔齐斯河流域“山水林田湖草”生态保护修复工程实施生态环境成效. 结果表明:①生态系统类型的生态级别整体由“低”向“高”转变,草地生态系统退化趋势得到遏制且面积得到恢复,水域生态系统面积由2010年的1 802.02 km2持续增至2020年的1 994.84 km2,林地生态系统面积仍有所减少. ②工程建设区生态系统质量指数先降后增,其中生态保护修复期内生态系统质量指数增长相对明显. ③生态保护修复工程实施后,各生态系统服务指标变化率均有所增长,其中防风固沙指数增长最为显著. 研究显示,额尔齐斯河流域“山水林田湖草”生态保护修复工程成效显著,但由于工程建设区内生态本底的差异性,整体上各工程分区生态保护修复成效由北向南逐渐递减. 在后续生态保护修复工作中,建议基于额尔齐斯河流域中部和南部自然地理单元分布等区域特征,采取有针对性的对策措施,进一步恢复生态用地和提升生态系统服务.      

发展草原休闲旅游保护草原生态环境

发展草原休闲旅游,可以在减少草原的牲畜饲养量的同时,保证和增加牧民的收入,从而减少过度放牧对草原的破坏,防止草原退化,保护草原生态环境。     

经济发展与城市蔓延的Logistic曲线假说及其验证——基于华东地区典型城市的考察

经济发展与城市蔓延一直是学者研究的热点,其假说大都建立在发展与保护矛盾不断激化的基础之上,论文基于国内外城市发展轨迹的判断,提出新的研究假说:经济发展与城市蔓延存在Logistic曲线关系,并选择华东地区典型城市进行实证检验。结果表明:第一,国外(区域)经济发展由快速城市化、工业化初级阶段过渡到高级或后工业化阶段进程中,对城市蔓延扩张的依赖程度逐渐减弱;第二,中国1978—2003年间经济发展与城市蔓延增长具有周期性波动特征,2003年以后两者波动出现明显脱钩或分歧;第三,实证结果显示,上海、南京、无锡和徐州的第二三产业GDP在分别达到2.91×10¹¹、1.02×10¹¹、4.43×10¹⁰、9.42×10¹⁰元时,城市蔓延扩张出现拐点,验证了研究假说,其规模上限分别为8.99×10⁴、6.01×10⁴、2.20×10⁴、3.43×10⁴ hm²。研究结论能够为我国城市蔓延治理和公共政策调整提供科学依据和直接参考。     

山西省自然保护区生态系统格局及稳定性变化趋势研究

掌握自然保护区生态系统格局信息,对于摸清生态环境现状,评估保护成效,进而提出保护对策具有重要的意义。论文以2000和2010年为时间点,利用生态系统转移矩阵和正向逆向转换指数（Positive and Negative Transformation Index,PNTI）模型分析山西省自然保护区生态系统格局转换趋势,并运用Shannon-Wiener多样性指数和净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）分级标准分析生态系统稳定性变化特征。结果表明：山西省自然保护区以森林生态系统为主,其次为草地生态系统和耕地生态系统;2000—2010年间,保护区生态系统格局朝着有利的方向发展,生态系统阻抗稳定性和恢复稳定性也呈增强趋势;保护区植被生长状况得到了较好的改善,且森林生态系统保护区的保护作用最为突出,其他保护区生态系统稳定性较弱,尤其需加强对野生动物保护区的管理与修复。     

新疆干旱区水资源生态足迹与承载力的动态特征与预测

为实现新疆水资源与社会、经济和生态环境的协调发展,在测算了新疆2000—2015年水资源生态足迹、承载力和水资源负载动态特征的基础上,利用ARIMA模型对2020年新疆水资源生态足迹、承载力及赤字情况进行预测.结果表明:① 2000—2015年,新疆总水资源生态足迹总体略有下降,但波动剧烈;用水结构中存在着其他用水部门侵占生态用水现象;2016—2020年,新疆水资源生态足迹总体呈“W”型波动下降趋势.② 新疆水资源生态承载力不断下降,由2000年的0.13×104 hm2降至2014年的0.07×104 hm2,降幅达46.15%,处于非常严峻的生态赤字状态,赤字率达99%以上;2016—2017年,新疆水资源生态承载力继续波动下降,降幅超过生态足迹.③ 2000—2015年,新疆水资源负载指数大幅上升,水资源负载级别从Ⅳ级变为Ⅱ级,水资源利用程度提高,开发潜力下降;2016—2020年,新疆水资源负载指数从5.54快速升至6.50,负载级别虽仍为Ⅱ级,但未来潜力不断下降,开发条件愈加困难.研究显示,新疆水资源生态赤字程度已远远超过水资源承载能力,采取有效措施实现水资源对经济社会发展的有效支撑和持续利用是当务之急.      

三江源区生态系统状况变化及其成因

三江源区是黄河、长江和澜沧江的发源地.为研究三江源区生态系统状况变化及其可能成因,利用InVEST（Integrate Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）、CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）、RUSLE（Revised Universal Soil Loss Equation）和RWSQ（Revised Wind Erosion Equation）模型模拟,结合实地观测数据,系统全面地评估2000年以来三江源区生态系统构成、质量和服务功能变化,并揭示其成因.结果表明:① 2000—2010年三江源区生态系统结构基本稳定.草地退化状况轻微好转,产草量和生产力微弱增加.植被生长季水热条件的改善是促使产草量增加和草地退化态势趋缓的重要原因,同时生态工程的实施也发挥了积极作用.② 2005—2010年局部重点生态工程区的水土流失状况轻微好转,但区域整体好转趋势不明显.土壤中w（有机质）明显增加,但对于土壤保持功能起到关键作用的植被根系层的恢复却比较缓慢,降雨侵蚀力的增强加速了土壤侵蚀过程,生态系统的土壤保持功能基本上没有提高.③ 2000—2013年地表水、地下水资源量和土壤湿度均呈明显增加趋势,水质稳定在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》划定的Ⅰ~Ⅱ类.降水量和冰川/积雪融水量增加导致径流量增大,气候变暖引起的冻土退化导致地下水库枯水季径流调节作用增强.④ 生态工程实施后,生物栖息地的生境退化状况轻微改善,野生动物的分布范围和种群数量都有了较为明显的增加.