河南省生态系统水源涵养功能及其空间分布格局

本文采用水量平衡方程,对河南省生态系统的水源涵养功能状况及其空间特征进行了评估,并分析了河南省水源涵养功能重要性分级特征。结果表明,河南省水源涵养量总体上呈现南高北低、由东南到西北逐渐递减的趋势,淮河以南降水量较高地区的森林生态系统发挥着十分重要的涵养作用。在森林生态系统中,常绿阔叶林水源涵养能力最强。豫南地区南阳、信阳等森林生态系统面积较大的省辖市,水源涵养量最大。河南省水源涵养极重要区主要集中分布在桐柏-大别山区、大型河流、水库湿地等区域。     

基于SOFM神经网络的京津冀地区水源涵养功能分区

为探讨水源涵养功能空间分异在水资源分区管理方面的应用,以京津冀地区为研究区,根据水源涵养功能的5个主要影响要素——海拔、降水量、蒸散量、土壤饱和含水率、森林覆盖度,构建SOFM(self-organizing feature map,自组织特征映射)神经网络,并对该区水源涵养功能进行区域划分. 结果表明:京津冀地区可划分为6个水源涵养功能区域,分别为冀西北高原-间山盆地草原水源涵养中能力区、坝上高原-冀北山地草原-森林水源涵养中低能力区、燕山-太行山中低山森林-草原水源涵养中高能力区、冀中南部平原农田水源涵养低能力区、燕山-太行山低山森林水源涵养中高能力区和冀东平原农田-草原水源涵养高能力区. 方差分析结果显示,各分区之间具有显著差异,表明用SOFM神经网络对水源涵养功能进行分区效果良好. 在水源涵养功能分区基础上,归纳和总结了各分区水源涵养功能影响要素的主要特征. 京津冀地区作为一个统一的水资源生态环境区,其内部的水源涵养功能存在明显的区域差异,建议依据各分区水源涵养功能的强弱及其主要控制因子特征,科学制订适应当地自然环境的水资源管理方案.      

2015—2020年潍坊市水源涵养量动态变化研究

以遥感和地面调查数据为基础,结合生态系统长期监测数据,定量评估潍坊市的水源涵养功能。结果显示：2015—2020年,潍坊市水源涵养量分布呈现明显的空间异质性,水源涵养量较高的区域主要集中在西南部的森林生态系统区域和北部的湿地生态系统区域;2015—2020年,潍坊市水源涵养量呈现先增长后下降的趋势,在2015—2019年期间,潍坊市总水源涵养量一直处于上升状态,土壤涵养水源、调节地表径流的能力在逐渐增强,但在2020年,受气候等因素影响,潍坊市总水源涵养量出现了较大幅度的下降,基本恢复到了2015年的水平。     

基于土壤动态蓄水的森林水源涵养能力计量及其空间差异

水源涵养是森林提供的重要生态服务之一,而森林土壤对降水的拦蓄和调节起着主要作用。采用土壤动态蓄水能力法,以太湖流域安吉县森林资源二类调查和雨量站逐日降水量数据为基础,评估了森林的水源涵养能力,并将土壤水源涵养能力参数和降水数据进行空间栅格处理和相应的栅格运算,从而揭示了水源涵养的空间差异。结果表明:安吉县森林生态系统年涵养水源能力为19.66×10⁸ t,单位面积森林年涵养水源能力为14 788 t/hm²;从空间分布上看,森林水源涵养量沿西苕溪由上游向下游呈减少的趋势;从不同森林类型来看,竹林的水源涵养贡献率最大,达52.26%。     

江西省水源涵养量动态变化遥感监测与分析

稳定而又良好的水源涵养量是维持区域生态环境稳定、实现生态保护可持续发展的重要基础。迄今为止,国内开展水源涵养功能监测与评估主要涉及森林生态系统和不同土壤特性下的水源涵养量的计算,有关省域尺度的水源涵养量变化监测研究相对较少。因此,本文选取江西省作为研究区,采用降水贮存量法结合遥感技术,基于研究区降水量和植被度指数数据,监测分析研究区水源涵养量在2010-2015年间的时空变化情况。结果显示,2010-2015年间,江西省水源涵养量的整体格局基本保持稳定,整体略有小幅降低。     

京津冀生态屏障区人类活动对生态安全的影响

使用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）和InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）模型分别模拟计算了滦河和潮河流域水源涵养、面源污染、干旱特征和生境质量等指标,在此基础上使用压力-状态-响应（PSR）模型建立了生态安全评价体系,以面源污染、生境质量和土地利用特征等人类活动对生态安全的影响作为切入点,以子流域为评价单元,评价了研究区生态安全,分析了各层指标对生态安全的影响.结果表明,2010年和2015年研究区总体生态安全状态等级均为敏感级,生态安全评分综合指数分别为0.50和0.48.研究区生态系统整体较为稳定,空间上各子流域之间生态安全状态存在较大差异.面源污染和城镇扩张等人类活动对生态安全的影响较大.林地和草地评分较低,可能与种植结构和景观格局有关.水源涵养量值增加和生境稀缺性值下降,说明加大水源涵养能力建设和降低生境稀缺性是提高生态安全的有效措施.     

西藏高原生态系统服务时空格局及其变化特征

西藏高原是我国国家生态安全格局中至关重要的区域,维护提升其生态屏障功能是该区生态保护的核心目标。论文分析了1990—2010年西藏高原生态系统类型及其服务能力的时空变化格局,开展近20 a生态屏障功能的综合评估。结果表明：1）近20 a,西藏高原生态系统宏观格局稳定少动,森林、水体与湿地面积略有增加,草地、荒漠面积减少;2）森林、草地、湿地生态系统水源涵养量为895.19×10⁸ m³,平均单位面积水源涵养量为744.48 m³/hm²,近20 a水源涵养服务在波动中有所提升;3）水蚀区土壤水蚀模数为3 876 t/km²,土壤水蚀量为10.31×10⁸ t,生态系统土壤保持服务保有率为66.3%,近20 a土壤侵蚀量下降,而土壤保持服务保有率呈持续上升趋势;4）土壤风蚀模数为1 581.2 t/km²,土壤风蚀量为18.99×10⁸ t,防风固沙服务保有率为66.5%,近20 a由于风场强度减弱与植被覆盖度增加,土壤风蚀量下降,而生态系统防风固沙服务保有率持续提升;5）森林、草地、湿地碳固定服务量为1.95 Pg C,从前10 a略有下降态势转变为后10 a轻微上升趋势。     

黄河中游地区生态系统服务的时空演变及权衡与协同关系研究

明晰黄河中游地区生态系统服务的权衡协同关系,是保证生态系统服务长期有效供应,实现黄河流域生态保护与高质量发展的重要前提。本文利用InVEST模型、ArcGIS和Matlab等工具对2000—2020年黄河中游地区的土壤保持、水源涵养、固碳以及生境质量服务的时空特征及其协同权衡关系进行分析。结果表明：（1）黄河中游地区土壤保持、水源涵养和生境质量服务总体呈上升趋势,而固碳服务呈波动下降趋势;（2）2000—2020年,土壤保持、水源涵养服务总体表现为“南高北低”,其高、低值区有所变动;固碳服务整体呈“东南高、西北低”,高、低值区变化不明显;生境质量服务高、低值区相间分布,高值区稍有扩散;（3）黄河中游地区固碳与生境质量服务、生境质量与水源涵养服务、水源涵养与土壤保持服务为协同关系,固碳与土壤保持服务、生境质量与土壤保持服务为权衡关系,而固碳与水源涵养服务整体上表现为不相关;（4）生境质量与水源涵养、土壤保持服务的权衡区面积比例呈上升趋势,而水源涵养和土壤保持服务的协同区面积比例呈上升趋势,固碳与其他服务在大部分区域表现为不相关关系。     

禁牧草地补偿标准问题研究——基于最小数据方法在玛曲县的运用

以黄河重要水源涵养和补给区玛曲县为例,以草原生态保护补助奖励机制政策为分析背景。运用最小数据方法,以草地水源涵养表征生态系统服务,通过单位面积禁牧草地水源涵养量的机会成本的空间分布推导了禁牧草地水源涵养量供给曲线。结果表明:1)实施生态补偿可以激励牧户自愿禁牧,禁牧比例大小随补偿标准的变化而变化,禁牧草地所能提供的水源涵养量目标则随禁牧比例的变化而变化;2)玛曲县在现有禁牧面积17.67×104hm2上所能提供的水源涵养量目标为77 383.998 0×104m3,为了实现这个目标需要按1 751.7元/hm2的补偿标准对牧户进行补偿,总计30 950.503 8×104元,此外还包括实施成本2 650.235 0×104元、交易成本1 768.459 9×104元;而现行的补偿标准300元/hm2,能够激励牧户自愿禁牧的比例仅有0.64%,理论上所能提供的水源涵养量目标也只有495.257 5×104m3。     

水解污泥对淀粉水解反应的动力学研究

考察了淀粉水溶液在兼性水解污泥中的水解吸附动力学过程。具体分析了淀粉水解过程包含的水解污泥吸附、胞外酶水解和水解产物降解3个阶段。并运用SPSS和MATLAB等数学统计软件对3个阶段的实验结果进行分析,使用多种拟合方法建立水解酸化过程中的动力学模型,通过数学模型尽可能解释和表征水解反应机理。分析结果表明：（1）水解污泥经驯化具有良好的吸附和水解性能。（2）对吸附平衡过程中的动力学方程拟合Lagergren的一级吸附速率方程和二级吸附速率方程都可以拟合淀粉吸附平衡过程,而二级吸附速率方程优于一级吸附速率方程。二级吸附速率方程可以计算出平衡吸附量,具有一定的优势。（3）对水解过程的实验数据进行多项式拟合可以得到四阶多项式方程。（4）淀粉水解产物降解反应为1级反应。反应速率常数为0．000569／min,反应动力学方程式St=826．628e^-0.000569。     

禁牧草地补偿标准问题研究——基于最小数据方法在玛曲县的运用

以黄河重要水源涵养和补给区玛曲县为例,以草原生态保护补助奖励机制政策为分析背景。运用最小数据方法,以草地水源涵养表征生态系统服务,通过单位面积禁牧草地水源涵养量的机会成本的空间分布推导了禁牧草地水源涵养量供给曲线。结果表明：1）实施生态补偿可以激励牧户自愿禁牧,禁牧比例大小随补偿标准的变化而变化,禁牧草地所能提供的水源涵养量目标则随禁牧比例的变化而变化;2）玛曲县在现有禁牧面积17.67×10⁴ hm²上所能提供的水源涵养量目标为77 383.998 0×10⁴ m³,为了实现这个目标需要按1 751.7元/hm²的补偿标准对牧户进行补偿,总计30 950.503 8×10⁴元,此外还包括实施成本2 650.235 0×10⁴元、交易成本1 768.459 9×10⁴元;而现行的补偿标准300元/hm²,能够激励牧户自愿禁牧的比例仅有0.64%,理论上所能提供的水源涵养量目标也只有495.257 5×10⁴ m³。     

长江上游森林植被水文功能研究

长江上游森林林冠截留量与林分郁闭度呈正相关，当亚高山冷杉林的林分郁闭度为0．7时(5～7月)，平均截留率为24％，当郁闭度在0．3时(5～7月)，平均截留率降为9．5％；从枯落物持水量来看，箭竹冷杉林最大(6．0mm)，藓类冷杉林最小(2．8mm)，主要因为前者有较多的落叶伴生树种和灌木。岷江冷杉原始林的土壤最大持水量、枯落物最大持水量、苔藓层最大持水量比皆伐后形成的其他森林类型要大2．3～17．2倍，从而具有更好的水源涵养功能。植被对径流的影响初步结论是，森林大流域的年径流量常常大于少林或无林流域的径流量；不同采伐强度径流量比较是皆伐迹地＞择伐迹地＞原始森林。与全国其他森林类型的蒸发散研究比较显示，长江上游森林的相对蒸散率较低，为30％～40％，这主要是由于海拔较高，降水量大所致。     

Study on evaluation and optimization of ecological service efficiency of urban greenbelt system： A case study of Huai＇an ecological new town

通过运用生态服务效能指数的概念,选择5种指标因子（吸收二氧化硫量、吸收热量、蒸腾水量、涵养水源量、滞尘降尘量）构建了淮安生态新城绿地系统生态服务效能评估模型,并运用全排列多边形图示指标法,针对“现状条件”、“概念规划”、“控制性详细规划”、“理想状态”4种情景下的绿地系统进行了生态服务效能评价与预测．结果表明,4种不同的土地利用方式下,绿地系统生态服务效能综合指数分别为0．24、0．56、0．70和0．89,生态服务效能逐步改善．研究结果进一步表明,在“概念规划”和“控制性详细规划”两种情景下,应使城市绿地系统面积大于1200hm^2,采用复合式绿地结构并调整林地与草地面积的比例达到7：3,同时应保证本地植物指数大于70％,研究结果可为生态城市建设提供一定的参考．     

锌冶炼地块剖面土壤对镉、铅的吸附特征及机制

采用静态批实验,研究了不同初始Cd/Pb浓度、温度（288~308 K）和pH值（2~6）条件下,湖南省株洲市某关停锌冶炼厂地块垂直剖面土层杂填土（S1）、素填土（S2）、粉质黏土（S3）和全风化板岩（S4）对Cd和Pb的吸附特征.结果表明,各土层土壤对Cd和Pb的吸附平衡过程较快,准一级动力学模型更适合描述其动力学过程.土壤对Cd和Pb的吸附量随初始溶液pH值和温度的增加而增加,Freundlich方程能较好描述其等温吸附特征,且为自发进行的吸热物理化学过程.Langmuir方程拟合发现,剖面土壤对Cd和Pb的滞留能力较大,298 K下Cd吸附量为2097~4504 mg·kg^-1,Pb吸附量高达4376~10564 mg·kg^-1,Cd和Pb吸附量均呈现出全风化板岩（S4）>杂填土（S1）>粉质黏土（S3）>素填土（S2）趋势.土层土壤理化性质差异影响Cd和Pb在土壤上的吸附行为,Fe/Al含量和阳离子交换量是其主要影响因子.扫描电镜（SEM-EDS）和傅里叶变化（FTIR）结果表明,Cd和Pb与土壤中Fe和Al发生交换,土壤中羟基（—OH）、羧基（C＝O）的位点是Cd和Pb的主要吸附位点.锌冶炼活动排放的Cd和Pb进入地块后大部分滞留在土壤表层,随着土壤深度增加含量逐渐降低,研究结果可为冶炼地块土壤及地下水重金属污染防治提供科学依据.     

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.      

京津冀生态屏障区景观格局变化及其对水源涵养的影响

选择京津冀重要水源涵养区--滦河,潮河和白河流域,通过分析2010与2015年土地利用的变化及景观格局演变,研究该研究区的土地利用转移与景观格局特征的时空分布与变化特点;运用SWAT水文模型模拟分析该时段内研究区的水源涵养量分布与变化;并和降水分布特征进行对比分析.利用偏相关分析法,重点分析了景观格局的变化对水源涵养量的影响.结果表明水源涵养量与PLAND指数相关性为-0.846;与NP指数相关性为-0.635;与LPI指数相关性为0.468;与LSI指数相关性为0.523;与COHESION指数显著相关,相关性为0.918.景观格局和水源涵养量存在以下关系：①景观多样性越高,聚集程度越高,景观形状越复杂,越趋向不规则且优势度越高,越有利于水源涵养;②景观的破碎化程度越高,水源涵养量越低.     

云南省经济增长与环境污染关系研究

利用云南省1995～2007年经济与环境数据,建立了人均GDP与典型环境指标关系计量模型,分析了各类典型环境指标与GDP增长的关系。研究发现,云南省经济发展与环境污染水平的关系基本符合库兹涅茨曲线（EKC）特征。并通过分析拟合曲线得出结论：云南省目前仍然处于工业发展期,环境污染物排放量EKC转折点尚未达到,因此有必要保持环境污染控制的较高水平。     

基于碳密度-林龄关系的黑龙江省森林碳汇潜力预测

为了量化黑龙江省森林碳储量、预测森林碳汇潜力,利用蓄积量-生物量相关方程法对黑龙江省1994-2013年的森林碳储量进行估算,并依据1994-2013年4次全国森林资源清查中黑龙江省18种主要森林类型各林龄组数据,建立主要森林类型碳密度与林龄之间的关系;在此基础上,结合《黑龙江省林地保护利用规划（2010-2020）》预测2014-2020年黑龙江省森林的碳储量,并分析其碳汇潜力.结果表明:黑龙江省各森林类型碳密度与林龄关系拟合较好,18种森林类型中有14个的R2大于0.9;黑龙江省1994-2013年4次森林资源清查中森林碳储量分别为693.2、676.3、741.1和805.2 Tg;预计在第九次全国森林资源清查（2014-2018年）中,黑龙江森林碳储量将达到844.0 Tg,并且在预估期间其碳储量逐年递增,2020年将达到868.1 Tg.如果2013年黑龙江省现有森林都达到过熟林,其碳储量将会达到1.40×103 Tg,具有很高的碳汇潜力.为了进一步增加黑龙江省碳汇潜力,建议加强省内寒温带、温带山地针叶林和阔叶混交林的保护;在更新造林上要侧重于有固碳优势的森林类型（如赤松、杨树等）;加大对赤松、针阔混等近熟林、成熟林的保护力度,控制过熟林的数量.      

云南省经济增长与环境污染关系研究

利用云南省1995～2007年经济与环境数据,建立了人均GDP与典型环境指标关系计量模型,分析了各类典型环境指标与GDP增长的关系。研究发现,云南省经济发展与环境污染水平的关系基本符合库兹涅茨曲线（EKC）特征。并通过分析拟合曲线得出结论：云南省目前仍然处于工业发展期,环境污染物排放量EKC转折点尚未达到,因此有必要保持环境污染控制的较高水平。     

人类活动对国家公园生态系统服务的影响——以祁连山国家公园为例

国家公园是最重要的自然保护地,在保护生态环境、促进经济和社会发展方面具有独特优势。定量分析人类活动对关键生态系统服务的影响,有助于国家公园规范保护和利用行为、提升可持续发展能力。运用InVEST模型、广义相加模型等方法,探究了祁连山国家公园人类活动与水源涵养、土壤保持、碳固存、生境质量等关键生态系统服务的时空格局,并分析了人类活动对生态系统服务的影响。研究发现：（1）2000—2019年祁连山国家公园人类活动强度逐渐减弱,整体呈西高东低的空间分布特征。（2）土壤保持量、碳固存量、生境质量均呈增加趋势,大致呈西低东高的分布格局,但水源涵养量呈先增后减趋势,并存在较明显的空间异质性,在整个研究期间变化显著。（3）人类活动与生境质量、碳固存、土壤保持存在负相关关系,表明人类活动强度的增加会直接影响国家公园生态系统服务的提供。建议未来国家公园的管理以及相关生态保护政策的制定应充分考虑人类活动的影响,并根据人类活动强度,精准实施分区管控、提高保护的有效性。