辽河保护区土壤保持功能时空变化及其影响因素分析

土壤保持是生态系统提供的调节服务之一,在维持生态安全等方面发挥着重要作用。以辽河保护区为研究对象,基于中国土壤流失方程(CSLE)模型和地理探测器等方法,开展土壤保持功能时空变化及影响因素分析。结果表明:2010—2018年辽河保护区土壤以微度和轻度侵蚀为主,土壤侵蚀量呈降低趋势,土壤侵蚀严重的区域主要位于河流两侧及下段;土壤保持功能不断增强,土壤保持量较高的区域集中在河流上段和中段;土壤保持功能表现出随降水量、高程增加先减少后增加,随坡度和植被覆盖度增加而增加的趋势,在林地—耕地—草地—灌木林梯度上呈递减趋势;土地利用类型是影响辽河保护区土壤保持格局的主导因素;土地利用类型为耕地,降水量为657~735 mm,坡度为35°~68°,高程为-73~-26 m,植被覆盖度为0~0.3时,土壤保持能力最低,坡度和土地利用类型的交互作用对土壤保持能力变化的解释力最强。     

挡风墙设计及其在呼伦贝尔沙地治理中的应用

为探索呼伦湖流域沙化严重的斑块状区域生态修复的治理模式,研发设计条形孔2.0 m高度(Ⅰ)、条形孔1.5 m高度(Ⅱ)、条形孔1.0 m高度(Ⅲ)、方形孔1.0 m高度(Ⅳ)和圆形孔1.0 m高度(Ⅴ)5种类型的可移动挡风墙作为沙障,并对其防风效能进行对比研究,明确挡风墙背风侧不同距离、距地表不同高度的风速及表层土壤含水量特征,为大风频发地区的挡风墙设置提供参考依据。结果表明:5种挡风墙均可在有限距离内降低风速,且距地表0.5 m高度处的防风效能均优于1.0 m高度处;其中在挡风墙背风侧1 m、距地表0.5 m高度处,防风效能为挡风墙Ⅴ(87.30%)>Ⅰ(83.91%)>Ⅱ(83.29%)>Ⅳ(80.20%)>Ⅲ(74.66%),表层土壤保水能力为挡风墙Ⅴ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅳ>Ⅲ,制作成本为挡风墙Ⅰ>Ⅱ>Ⅴ>Ⅳ>Ⅲ。较适宜呼伦湖流域环境的挡风墙结构参数:1.5 m高,条形孔;1.0 m高,圆形孔。     

典型饮用水源地非点源污染的分布式模拟——以滁州市城西水库为例

城西水库（现改名西涧湖）是滁州市唯一地表水源,非点源污染已成为其水质污染的重要原因。基于土地覆被格局,依据非点源污染物质的产生、截留、汇流过程,构建了模拟每个栅格上污染物质向受纳水体的输出贡献量和被各种土地覆被截留量的物理过程模型。以磷素为例,对城西水库流域进行模拟。结果表明： 2000和2010年,流域向城西水库输出总磷量分别达到2 58038和2 46120 kg。库体西北部的市农科所、城郊居委会、水产研究所等地对水质危害最大。多数磷素在向库体的运移过程中被各类土地覆被有效的截留,总量在2000和2010年分别达到5 77449和5 42236 kg,占流域磷素总负荷的691%和68 8%。由于目前土地覆被布局的不尽合理,林地和草地对磷素的截留能力未能充分发挥。建议在流域水文敏感区布设林草缓冲带,将有效减少水库磷素的接纳量     

内蒙古地区近25年植被对气温和降水变化的影响

利用1982—2006年内蒙古地区GIMMS-NDVI和降水量、气温数据,分析了不同植被类型对气温和降水变化趋势的影响。结果表明：近25年来内蒙古地区气温整体上呈上升趋势,降水量呈微弱降低趋势,西部荒漠区呈暖湿化趋势,中东部草原、森林等植被类型区呈暖干化趋势;从不同植被类型NDVI与平均气温和降水量的变化趋势率相关分析表明,NDVI值越低,升温趋势越明显,其中春季和秋季各植被类型间NDVI与季均气温升高趋势率呈显著和较显著的相关,夏、冬季关系不明显;植被NDVI越高,降水量减少趋势越明显。基于栅格的NDVI与气温升高幅度、降水变化趋势相关分析表明,年均气温升高幅度基本随NDVI的增加而降低,其中春、夏和秋季的季均气温升高幅度均随NDVI的增加而显著降低,冬季趋势不明显;而年降水量减小趋势率随植被NDVI的增加而显著增加,其中春季和冬季NDVI变化对降水的变化几乎没有影响;夏季和秋季均表现为随NDVI的增加,降水减小趋势率呈增加趋势。     

辽河保护区退耕封育措施消减污染物入河量估算

为了定量评估辽河保护区退耕封育措施在控制面源污染方面的作用,利用高分辨率遥感影像分析了2010—2018年辽河保护区农田面积变化,并基于源强系数法估算了各年农田地表径流污染物入河量。结果显示:2010年辽河保护区河流两岸分布着大量农田,面积约为627.13 km²,占辽河保护区总面积的33.55%,农田地表径流COD和NH₃-N入河量分别为1 864.79和372.96 t/a;2011年随着退耕封育措施的实施,农田面积降为155.63 km²,约减少了75.18%,仅零散分布于河流两岸,农田地表径流COD和NH₃-N入河量减至419.55和83.91 t/a;2012—2018年农田面积和地表径流污染物入河量与2011年基本持平;与2010年相比,2011—2018年退耕封育措施累积消减农田地表径流COD和NH₃-N入河量分别为11 734.49和2 346.90 t。     

近70年来黄河流域生态修复历程及系统性修复思考

黄河流域是我国重要的生态安全屏障,在气候变化与人为干扰不断加强下,水资源供需矛盾突出,生态问题凸显,高效生态修复是推进黄河流域生态保护的重要举措。结合新中国成立以来不同历史时期黄河流域自身特点及存在的主要问题,总结出我国不断探索科学治理黄河流域的“水沙调控治水害、水源涵养治断流、系统修复维健康”3个阶段历程。黄河流域通过3个阶段重点工程的生态治理,取得良好的成效,但在流域系统性修复方面仍面临挑战。基于生态修复系统性思维,提出构建包含流域生态空间系统性、生态要素系统性、生态产品价值系统性、生态监管系统性4个方面的系统性修复框架,并在该框架指引下提出黄河流域高水平保护的建议：根据黄河流域上中下游立地条件,开展系统修复治理、分区施策,整体提升流域生态服务供给能力;坚持山水林田湖草沙生命共同体,开展生态要素系统性治理,优化山水林田湖草沙配置;推动形成“自然资源-修复主体-修复模式-修复空间-价值链条”5个维度协同的生态修复下生态产品价值转换的复合系统;以恢复主导生态功能为目标,构建黄河流域生态修复全过程、系统性监管体系。

     

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.      

基于土地覆被变化的安徽省生境质量时空演变特征

基于InVEST模型的生境质量模块,采用1995～2018年安徽省3期的土地覆被数据,分析省域生境质量时空演变特征及其对土地覆被变化的响应。结果表明:安徽省土地覆被变化主要是农田转向建设用地和林草地,以及农田和湿地之间的相互转化;23年间,安徽省生境质量整体呈单边小幅下降趋势;由于作为生境质量威胁源的建设用地急速扩张和蔓延,引发合肥和沿江5市城区及周边生境质量的显著下降;部分保护地及周边开展了有效的退田还湖(湿)和退耕还林(草),局域生境质量有明显改善,但多数生态源地生境质量的区域性变化并不明显;最后,对省域生境质量优化提出了相应的对策建议。     

1990—2018年赤水河流域土地利用变化分析

土地利用的变化可以直接反映人类活动程度,赤水河作为长江流域上游的重要支流,在共抓长江大保护的时代背景下,掌握其土地利用动态变化有利于土地优化管理和区域可持续发展。利用1990—2018年共7期土地利用数据,根据区域特点,整合水田、旱地、林地、草地、水域、城乡建设用地、未利用地7种土地利用类型,从分布格局、土地利用单一动态度、土地利用转移矩阵方面对赤水河流域土地利用类型的空间分布与时空变化进行分析。结果表明:赤水河流域各土地利用类型面积占比为林地>旱地>水田>草地>城乡建设用地>水域>未利用地,林地分布广泛,集中分布在赤水河流域下游,旱地多分布在流域上游,水田多分布在流域下游,草地和城乡建设用地多沿河谷分布;各土地利用类型动态度变化随时间逐渐升高,其中草地、城乡建设用地在2015—2018年动态度变化明显提高;受退耕还林政策的影响,林地与旱地间的转化较多,且2006—2015年转化程度高于1990—2000年,而2006—2015年、2015—2018年草地、城乡建设用地与其他土地利用类型间的转化明显增多。赤水河流域GDP总量增长速率逐年升高,与城乡建设用地增长速率相比,2015—2018年有所减缓,城乡建设用地单位面积经济产出逐年降低,土地利用效率有待提高。     

门头沟生态系统土壤保持功能及其生态经济价值分析

在遥感和地理信息系统的支持下,利用通用土壤流失方程(USLE)和风力侵蚀模型,研究了门头沟生态系统土壤保持能力,并评价了其生态经济价值.结果表明:门头沟生态系统每年可以减少土壤的水蚀量为14.93×104 t/a,风蚀量为2 254.38×104 t/a;土壤保持能力在空间上呈现很大的差异性,总体上植被覆盖度高且坡度小的地区土壤保持能力最强,而植被覆盖度低且坡度较大的山地土壤保持能力最弱.土壤保持功能总价值为58 198.83×104　元/a,其中减少水蚀功能价值为442.83×104　元/a,减少风蚀功能价值为57 756×104　元/a.