辽河流域生态景观结构变化及驱动力研究

对辽河流域景观结构进行分析的结果表明,2000年-2010年间,辽河流域自然景观类型面积变化不明显,结构稳定;而人工景观变化明显,居民区、交通用地等人工表面持续增加,农田面积持续减少,景观破碎化趋势明显.生态环境保护政策的实施使林地、草地、湿地等自然景观得到保护,为流域生态系统的演替提供了正向干扰;工业化进程和人口增长作为流域景观变化的主要驱动力,是人工表面增加和农田面积减少及破碎化的直接原因.     

近30年来鄱阳湖环湖区土地利用与景观格局变化研究

以1988—2018年7期Landsat遥感卫星影像为数据源,采用土地利用转移矩阵、景观格局指数等方法探究了鄱阳湖环湖区近30年来土地利用与景观格局变化特征.结果表明：(1)近30年来鄱阳湖环湖区建设用地和林地面积显著增加,耕地、草地、水域和未利用地面积减少.(2)建设用地的转入类型以耕地为主,30年间共侵占耕地面积1243.66 km²,占建设用地面积增加量的71.19%.林地的转入类型主要为耕地和草地,其中,耕地转入占比56.95%.耕地的转出类型以建设用地、草地和林地为主,且1999年以后随着城镇化的发展耕地主要转向建设用地.(3)近30年来鄱阳湖环湖区景观总体破碎程度逐渐增大,景观斑块个数共增加63492个,增幅为11.68%.景观连通性降低,各类型土地呈均衡化趋势分布,景观异质性增加.研究结果可为推动鄱阳湖环湖区土地资源保护、生态环境保护和经济协同发展提供参考依据.     

长江中游地区生态系统格局动态演变特征

利用3期(2000、2005、2010年)遥感分类数据为基础数据源,对长江中游地区2000~2010年生态系统格局动态变化特征进行了分析。结果表明:长江中游地区主要存在6种生态系统类型,其中以森林生态系统和农田生态系统为主,二者面积约占全区域总面积的58%和31%。各生态系统面积大小依次为:森林生态系统农田生态系统湿地生态系统城镇生态系统草地生态系统其他生态系统。森林生态系统、草地生态系统等绿色生态空间主要呈环状结构分布。农田生态系统主要分布在中部江汉平原地区。湿地生态系统则主要分布在洞庭湖地区和鄱阳湖地区。10年间,区域内生态系统均发生明显变化,以城镇生态系统变化幅度最大,增长约25.45%。湿地生态系统变化幅度最小,约为0.03%。空间转移最显著特征为农田生态系统转为城镇生态系统,呈现极端非平衡态势。     

近20年渔子溪流域土地利用变化的环境影响

采用渔子溪流域1986、1994及2002年的遥感影像资料,对流域土地利用变化导致的生态系统服务价值及景观格局指数的变化进行了定量分析.结果表明,在1986～2002年间,流域土地利用变化导致其总体生态系统服务功能增加了0.42%,其中产品供给功能、生态调节功能、生命系统支持功能、文化娱乐功能的相对变化率分别为1.15%、0.36%、0.16%和-0.94%,它们对总体生态系统服务功能变化的贡献率分别为62.95%、46.82%、6.33%和-16.1%.从景观格局变化来看,渔子溪流域的斑块密度指数在1986-2002年间从0.0016减小到0.0013,而景观破碎度指数从0.00307增大到0.00474,表明渔子溪流域的景观粒度减小而景观破碎化的程度提高.研究结果还表明,流域不同土地利用类型景观破碎度的变化趋势并不一致,其中耕地、疏林地、高覆盖度草地、低覆盖度草地和居民建设用地的破碎度指数有所增加,而有林地、灌木林、中覆盖度草地和永久性冰雪覆盖的破碎度指数有所下降,这主要是由于一些零散分布的灌木林被开垦为耕地或转变为居民建设用地及气候变暖使得部分永久性冰雪覆盖转变为中覆盖度草地等原因造成的.     

太湖流域圩区陆地生态服务价值评估

通过构建生态服务价值评价体系,对太湖流域圩区陆地生态服务价值进行估算,并分析其空间差异性. 结果表明:①圩区陆地生态系统面积为9 196.7 km2,其中农田、居民点与工矿用地、交通用地、林地等4个生态子系统面积所占比例分别为59.1%、34.5%、3.8%、2.5%. ②圩区陆地生态服务价值总量为219.374×108元/a,以间接生态价值(生态调节、生态维持价值)为主,占总量的61.6%. 其中生态服务价值最高的是下游杭嘉湖区(83.007×108元/a),其次为上游浙西区(39.104×108元/a)和湖西区(32.790×108元/a),三者占总量的70.6%;而下游浦西区、浦东区与上游的太湖区生态服务价值相对较低,仅占总量的9.1%. ③圩区单位面积陆地生态系统平均服务价值为2.385元/(m2·a),整体呈西高东低、南高北低的空间格局. ④因生态系统结构和生态效用机制的不同,林地单位面积各项生态服务均明显优于农田. ⑤流域景观综合指数在0.879~1.124之间,呈西高东低的空间分布特点.      

黄土高原的景观格局变化与水土流失研究——以黄土高原马莲河流域为例

应用RS/GIS技术和景观生态学研究方法,利用通用土壤流失方程(USLE)分析了黄土高原马莲河流域2000年和2007年的景观格局变化与水土流失。结果表明:马莲河流域的景观格局和水土流失方面近8 a发生了重要变化:①建设用地、水域、中高盖度草地以及林地面积增加,低盖度草地、耕地等面积减少,其中超过50%的低盖度草地补充为中高盖度草地;②斑块数量、斑块密度以及多样性指数在减小,说明斑块破碎化程度减小,生态系统趋于稳定化,生态功能逐渐增强;③土壤侵蚀总量减小12 506.76 t,水土流失明显减弱,其变化原因与当地植被恢复、人类活动、人口城镇化、建设用地增加等因素密切相关,尤其是世行项目和国家退耕还林还草政策的有效实施。     

岷江中下游生态景观格局变化

以生态景观理论为基础,地理信息与遥感技术为支撑,对三期遥感影像数据,1990年和2002年TM数据、2014年ETM+数据进行土地覆被变化监测,景观格局指数定量分析,面积转移矩阵统计,对9种社会与自然驱动力因素降维转化,分析景观格局变化主要驱动力因素,研究结果表明:(1)研究区内景观类型面积排序:林地草地农田水域居民地裸地。1990—2014年期间林地所占比例由78.03%下降到68.97%,农田比例由6.85%上升到10.91%。居民地所占比例升高了4.1%。(2)农田发生变化的区域主要分布在岷江、大渡河两侧以及西南山地附近。林地减少的区域主要在岷江、青衣江、大渡河交汇的西北部。1990—2002年,林地分别向草地和农田转化了14061.0 hm~2和13891.0 hm~2;此外,水域向裸地转化了214.3 hm~2。2002—2014年,林地向草地、农田、居民地分别转化了3932.0 hm~2、3240.0 hm~2、801.0 hm~2;同时草地景观向农田、居民地进行了转化,分别为10164.0 hm~2、826.0 hm~2。(3)PC1和PC2主成分载荷超过0.8的变量中,导致区域景观发生变化的主要驱动力因子是农业耕作面积扩大和城市化进程。     

1980—2020年永定河流域景观格局动态变化及驱动力分析

为研究高原—山区—平原—滨海生态要素梯级流动特性的流域景观格局动态变化规律,以永定河流域1980—2020年7期Landsat遥感影像为主要数据源,综合运用景观面积动态分析、景观格局指数和数理统计等方法分析了近40年来永定河流域景观格局演变特征,并揭示其驱动因子。结果表明：1)1980—2020年流域土地利用类型以耕地、林地、草地为主,面积占比约90%;近40年,耕地、草地面积分别减少1 376.38、463.42 m²,建设用地、林地面积增加,综合土地利用动态度在2015—2020年变化最大。2)在类型水平上,建设用地斑块破碎程度明显降低,其余用地类型变化不明显;景观水平上,香农多样性指数(SHDI)由1.29增至1.35,香农均匀度指数(SHEI)由0.67增至0.75,景观整体结构趋向复杂,异质性增加,团聚程度下降,景观破碎化加剧。3)流域景观格局变化受社会经济因素、自然因素和政策因素共同影响,其中社会经济发展为主要驱动力,经济发展和城乡人口结构变化是景观格局变化的主要驱动因子。     

基于文献计量分析的长江经济带农田土壤重金属污染特征

长江经济带是我国重大战略发展区域之一,理清长江经济带农田土壤重金属污染特征与来源对区域土壤重金属污染防控和农业安全生产具有重要意义.在检索文献数据的基础上,结合空间分析和地累积指数法分析了长江经济带农田土壤重金属（Cd、Cr、Hg、As、Pb、Cu、Zn和Ni）的污染特征、环境风险和主要来源.结果表明：①农田土壤Cd、Cu、Pb、Hg、Zn和As超过农用地土壤污染风险筛选值的比例分别为39.8%、18.5%、8.3%、6.9%、6.9%和6.4%,其中土壤Cd的超标比例最高;②不同区域农田土壤重金属空间分异明显,上游土壤Cr、Cu、Zn和Ni含量高于中游和下游地区,中游土壤Cd、As和Pb含量高于上游和下游地区;③研究区8种重金属的地累积指数分别为：Cd （0.42）>Hg （-0.28）>Pb （-0.32）>Zn （-0.39）>Cu （-0.42）>Cr （-0.7）>As （-0.81）>Ni （-0.73）,其中土壤Cd和Hg地累积风险最高;④长江经济带中上游地区农田土壤重金属累积主要受地质高背景和矿山开采等因素影响,中下游地区主要受到快速城镇化、工业生产和高强度农业利用等因素的影响.针对长江经济带农田土壤重金属污染现状及管控需求,建议加强农田土壤重金属的源头防控,根据重金属污染程度、地质背景和农产品质量等进行农田土壤重金属污染的分区分级管控和分类管理,以期实现长江经济带农田土壤环境质量安全和农业绿色可持续生产.     

土地利用及生态服务价值变化的图形信息特征分析——以松花江流域哈尔滨段为例

以遥感影像资料为依据,运用地学信息图谱方法和Costanza的生态服务价值计算方法,在RS和GIS的支持下分析1996~2005年松花江流域哈尔滨段土地利用及其生态服务价值的时空变化特征。结果表明:土地利用转化过程以耕地-林地、草地-林地和未利用地-林地为主,其中耕地-林地相互转换最为剧烈,林地、水域和建设用地具有较高的保留率,草地、未利用地和耕地具有较高的转换率;1996~2005年研究区的生态系统服务价值总量增加314.543×107元,大面积的耕地、草地转化为生态价值系数较高的林地和水域是其主要原因;生态环境增值区域,耕地转化为水域的贡献率最大,为27.61%,生态环境减值区域,林地转化为耕地的贡献率最大,为3.761%。     

关于在长江经济带布局以水质改善为目标的流域生态缓冲体系的思考

生态缓冲带能够有效减缓流域内的人类活动或自然过程对水环境和水生态系统的影响.在长江经济带构建流域生态缓冲体系,对长江生态保护修复具有十分重要的意义.讨论了构建流域生态缓冲体系涉及的生态缓冲带位置选择、缓冲体系所占最低面积比率、宽度划定等一些基本的原则要求;利用卫星遥感影像数据,提取各汇水单元的地形特征、土地利用类型特征、土壤类型、土壤侵蚀强度、水文水系等数据,对长江经济带流域生态缓冲体系进行布局.结果表明:①长江经济带内林草地是主要土地利用类型,占区域总面积的62.46%,但是分布很不均匀,主要集中在西部高地和中下游的丘陵地带,在人口密集、农田密集的区域分布偏少;城镇用地主要集中在长江中下游地区.②土壤类型空间差异显著,浙江省、江苏省、湖南省、江西省及安徽省大部分区域的土壤多是黏性比较大,污染物迁移能力较低;而污染物迁移能力较强的砂质土或者土层较薄的山地草甸土主要分布在四川省北部、西北部.水力侵蚀、风力侵蚀和冻融侵蚀均有分布,且以水力侵蚀为主,建议在中度及以上侵蚀强度区域尽量减少污染源,重点布置缓冲带,增加该区域的缓冲力度.③长江经济带范围内可以利用的中小型湿地、小型河流支浜的面积至少有1.4×104 km2,再结合林草缓冲带,就可以形成一个生态缓冲体系.④在土地利用类型分布结果基础上,叠加土壤侵蚀强度和水系分布,将污染源区、中度及以上侵蚀强度区、水体区作为缓冲对象,建立缓冲体系的重点区域,总面积约14.26×104 km2,占长江经济带总面积的6.95%.对照欧美地区的研究,6.95%的缓冲体系面积占比是偏低的,需要在长江经济带开展深入研究来确定适宜的缓冲体系面积比,推进长江经济带流域生态缓冲体系的构建.      

长江经济带国家重点生态功能区生态补偿环境效率评价

环境效率是考量生态补偿政策实施效果的重要指标,对国家重点生态功能区生态补偿环境效率进行有效测度可以为完善我国生态补偿政策提供有益参考.采用三阶段DEA模型对长江经济带11个省市的国家重点生态功能区生态补偿环境效率水平、变化趋势及其差异性进行评价,通过线性数据转化方法对非期望环境负产出进行处理,并识别第三产业增加值占比等背景变量对投入产出效率的影响.结果表明:①长江经济带第三产业增加值占比对能源投入产出的影响显著（t值检验达到5%显著性水平）,进出口总额、人均GDP、人口密度等因素对各项投入产出的影响均不显著.②长江经济带11个省市2012-2017年综合技术效率均值在剔除背景因素和随机干扰前后未发生变化,但纯技术效率均值由调整前的0.94升至调整后的0.96,规模效率均值由调整前的0.94降至0.92,表明纯技术效率对提高环境效率起主导作用.③上游4个省市（重庆市、四川省、云南省、贵州省）与中下游7个省市（江西省、湖南省、湖北省、安徽省、江苏省、浙江省、上海市）生态补偿环境效率均值差距较大,其中,云南省的环境效率最低.研究显示,长江经济带11个省市的国家重点生态功能区生态补偿环境效率从上游到下游整体呈上升趋势,应在提高综合技术效率的同时,更加注重基本公共服务能力和生态环境保护双重目标的协调.      

长江、黄河、松花江60-80年代水质变化趋势与社会经济发展的关系

对我国“水年鉴”上所载长江、黄河和松花江自５０年代末至８０年代中期所有站点的水化学监测数据进行统计分析，发现，在此时段内，就天然水主要离子成分而言，长河、黄河和松花江表现出各自独特的水质变化趋势。对其成因和机理进行了探讨，认为长江中上游水质的酸化趋势起因于该地区不断增长的燃煤硫排放所引起的严重酸沉降过程和不断增加的农田流失氮肥的氧化成酸过程。松花江水质的碱化趋势主要与黑龙江省造纸废水排放所引起的     

黄河流域生态保护与高质量发展的耦合关系及交互响应

在分析生态保护与高质量发展耦合机理的基础上,以省域为研究单元评价黄河流域生态保护与高质量发展的耦合协调度,并与长江经济带进行对比;利用面板VAR模型定量考察黄河流域生态保护与高质量发展的交互响应关系。主要结论如下：（1）研究期内黄河流域生态保护指数和高质量发展指数均呈现增长的趋势,总体均呈现中下游地区高于上游地区的格局。（2）研究期内黄河流域生态保护与高质量发展的耦合协调度整体呈现增长的态势,其中2003—2011年耦合协调度小于0.5,属于拮抗阶段;2012—2017年耦合协调度处于0.5~0.7之间,属于磨合阶段;耦合协调度总体呈现下游>中游>上游的空间格局,在省域层面山东和陕西的耦合协调度最大,宁夏和青海的耦合协调状况最差。（3）黄河流域的生态保护指数略高于全国平均水平,但低于长江经济带;高质量发展指数和耦合协调度都低于全国平均水平,与长江经济带的差距更大。（4）黄河流域生态保护与高质量发展两个子系统都存在正向累进效应和惯性发展特征,并且两者对于自身的影响程度都呈现逐步下降的态势,其中高质量发展对自身的影响程度下降更为明显;黄河流域生态保护与高质量发展具有正向促进作用,但由于生态保护和高质量发展水平偏低且内部发展不均衡,造成二者的作用机制不显著。     

长三角地区城市化对典型生态系统服务供需的影响

长三角地区快速城市化进程影响了生态系统服务供需的平衡关系,为实现长三角一体化高质量发展需要探究城市化对生态系统服务供需的影响。基于生态模型、Pearson相关性、随机森林、局部空间自相关等方法分析城市化和生态系统服务供需间的影响关系、敏感性与空间交互关系,提出生态管理措施。研究发现：2000—2018年间,长三角地区城市化综合水平上涨133.33%;各典型生态系统服务供需比均为正但均呈下降趋势,平均下降幅度22.39%;城市化对生态系统服务供需比具有显著的负向影响,2000—2018年间,影响强度平均上升82.34%;食物生产对人口城市化敏感性较强,碳储存和生境质量对经济城市化敏感性较强,水源涵养和PM_2.5去除则对空间城市化敏感性较强;城市化与生态系统服务供需比存在较大的空间错配性。由此建议将长三角地区划分为生态利用区、生态重构区、生态源地区和生态修复区,并结合城市化和生态系统服务供需特征提出生态优化管理措施。     

黄河流域生态质量时空变化分析

黄河流域在我国社会经济发展和生态安全格局构建方面具有十分重要的地位,流域的生态保护和高质量发展上升为国家重大战略,同时也面临着生态系统退化、水土流失、湿地萎缩等生态问题.为了解黄河流域生态质量状况及其时空变化特征,分析了黄河流域生态格局、植被、生物多样性、生态系统功能和服务价值、县域生态质量等多方面的数据和文献资料.结果表明:①黄河流域大部分县区生态质量状况一般,植被覆盖度由东南向西北递减,上游地区生态系统服务价值高于中游和下游;② 2000—2018年农田生态系统面积占比持续下降,森林、水域面积占比略有增加,聚落面积占比持续上升,20世纪80年代以来整体植被覆盖和生产力状况得到改善,重要生态功能区的生态系统服务价值明显提升;③大部分地区生态状况改善幅度有限,局部仍有退化,流域的生物多样性依然受到严重威胁.因此,建议在恢复植被覆盖的基础上,开展优化生态结构、维护生态过程的相关研究,重点关注生态敏感地区生态保护成效的评估和提升,农耕地区农田生产力对自然生态系统的影响,以及城镇化过程对生态系统服务和生态安全的影响;同时建立黄河流域生态质量综合监测体系,开展监测指标与技术方法的机理和应用研究,这不但是流域生态质量时空变化分析的基础,也是生态保护恢复和管理工作的支撑.      

长江中下游环境DNA宏条形码生物多样性检测技术初步研究

长江生物多样性在人为影响下面临严重威胁,物种监测是生物多样性保护的基础,为完善长江水生态监测体系,实现高效无损伤的物种监测,在长江中下游干流3个江段（新滩、安庆和芜湖）采集水样,建立长江水样环境DNA宏条形码物种检测体系并评估其有效性.结果表明:①长江中下游环境DNA宏条形码检测到32个物种,包括20种鱼类、1种水生哺乳动物（长江江豚）和11种陆生动物,其中鱼类物种包括鲤形目、鲇形目、鲈形目和鲱形目,其种数占鱼类总种数的比例分别为60%、25%、10%和5%.②长江中下游渔获物中资源量居首位的鲤形目在环境DNA调查中序列数最多,占鱼类总序列的96.2%,其次为鲱形目（占比为3.5%）,鲇形目和鲈形目占比较低,分别为0.2%和0.1%,4个类目序列相对丰度与渔获物种资源量组成差异较大.③环境DNA调查次数约占传统渔获物调查次数的几十至几百分之一,采样时间不足努力量最少的渔获物调查的1%,检测到的鱼类种数为传统调查总数的31%~49%.④安庆采样点位于长江中下游长江江豚密度最高的江段,其环境DNA检出率和序列相对丰度在3个采样点中均最高.研究显示:长江水样环境DNA包含水陆复合生态系统的生物多样性信息,利用水样环境DNA宏条形码可检测不同类群的水生和陆生物种;对于鱼类物种检测,环境DNA宏条形码比传统调查方法效率更高,可对传统调查结果进行补充;环境DNA宏条形码生物多样性检测主要受分子标记体系和核酸序列数据库限制,获取全面的物种多样性和资源量信息需要对检测分析方法进行进一步完善.      

长江中游岸线资源与开发利用适宜性评价分析

长江中游岸线资源丰富,开发利用价值较大。通过充分分析长江中游岸线资源特征与地质环境条件,从地质学角度构建港口码头、过江隧道与过江大桥等重大工程建设适宜性评价模型,运用层次分析法（AHP）划定出三种工程类型一级岸线（适宜）、二级岸线（较适宜）、三级岸线（一般适宜）与四级岸线（非优先开发）区域范围。由结果可知：长江中游岸线港口码头以非优先开发区域为主,长度合计931.47 km,占岸线总长的46.71%;过江隧道与过江大桥以较适宜开发、一般适宜开发区域为主,较适宜开发、一般适宜开发区长度合计分别为1550.75 km、1224.18 km,占岸线总长的77.77%、61.39%。最后,针对三种工程类型适宜性等级特征提出相应地学对策建议,为重大工程部署规划提供地学理论依据,促进长江中游岸线资源科学合理开发利用与有效保护,以期推动长江经济带发展与国土空间规划,保护大长江持续健康发展。     

长江经济带典型流域重化产业环境风险及对策

长江经济带工业企业密集,环境风险点多,产业结构和布局不合理造成累积性、叠加性和潜在性的生态环境问题突出,制约了其持续健康发展.根据自然资源、社会经济和产业发展特征,选择3个典型流域（区域）（即重化产业最密集、人口最密集,重化产业布局性矛盾最突出的长江湖口以下干流区域;重大调水工程下游减水河段与涉水产业重点发展的汉江流域;生态系统脆弱的喀斯特地貌区与磷矿资源开发强度高的乌江流域）进行分析,并识别流域重化产业发展可能带来的环境风险问题及其演变趋势.基于保障“清洁长江”与“安全长江”建设的总体目标,按照“守底线、优格局、提质量、保安全”的调控思路,提出长江经济带典型流域重化产业绿色发展的优化调控对策和差别化生态环境保护与环境风险防控建议,为推动长江经济带的实施精准治理提供支撑,主要包括:①长江湖口以下干流区域以保障人居环境安全为目标,以各类工业园区为抓手优化布局,提升区域环境风险防控能力建设,研究制定长江沿岸地区持久性有机污染物控制对策;②汉江流域以流域环境承载力为硬约束,从国家产业政策战略高度调整汉江中下游的产业发展战略,严格控制高耗水和水污染产业的持续发展;③乌江流域以保障下游库区水质为目标,严控喀斯特地貌区域新增磷化工产能,研究喀斯特地貌区实施磷化工产业废水特别排放限值.      

长江经济带矿山土壤重金属污染及健康风险评价

研究长江经济带矿山土壤重金属污染状况,是推动长江经济带矿山生态修复和绿色矿山建设的重要前提.通过搜集2006～2020年间长江经济带矿山土壤重金属污染相关研究,并对搜集文献采样数据运用地累积指数法、克里金插值法和健康风险评价法对重金属的污染状况、分布规律和健康风险进行研究.结果表明,长江经济带矿山土壤中Pb、 Cd、 Cr、 Hg、 As、 Zn、 Ni和Cu含量平均值超我国长江经济带土壤背景值,Cd和Hg累积程度显著;污染评价结果显示8种重金属污染程度大小为：Cd>Hg>Pb>Zn>Cu>As>Ni>Cr, Cd和Hg污染程度最高,存在超60%的样本点处于中污染以上;污染评价显示锡矿和铅锌矿土壤污染较其他矿种明显突出;健康风险评估显示经口摄入为非致癌和致癌风险的主要摄入途径,总非致癌和致癌风险指数均处于不可接受范围内,且长江经济带中上游各省市矿山土壤的非致癌和致癌风险明显高于下游.