格网尺度下延安市生态服务价值时空演变格局与分异特征——基于退耕还林工程的实施背景

在退耕还林工程背景下,以退耕还林实施后生态效果较显著的延安市为研究对象,基于解译的三期影像数据,通过土地利用转移矩阵,在2 km×2 km的格网尺度下测算延安市不同土地利用类型的生态服务价值（ESV）,并结合空间探索性数据分析,探讨ESV的不同土地利用类型转移的时间变化特征及空间转移的关联性和异质性。延安市的实证分析显示：（1）1990-2015年间,ESV的增减主要发生在耕地、林地和草地之间,林地和草地ESV合计转入21.29亿元,且转入量主要发生在退耕还林工程实施之后;（2）生态服务功能主要由林地和草地提供,ESV的时间变化经历了先下降后上升的过程,退耕还林工程的实施促进ESV的增长,2001-2015年间增长了5.34%;（3）空间探索性分析显示,ESV在格网尺度下呈现出显著的“南高北低”分布格局,并在空间上表现出正向的集聚性和依存性,ESV的高高集聚和低低集聚效果比较明显,并且高高集聚区与林地、草地的空间分布相吻合,低低集聚区与耕地、城乡建设用地的空间分布相吻合。整体而言,延安市土地利用类型转移和ESV的增减变化与推行退耕还林工程在时间上呼应、在空间上匹配,政府主导的退耕还林工程对生态环境恢复与保护起到显著的积极作用。因此,对于不同土地利用类型的生态服务功能,以耕地为主的北部地区应在基本农田保护制度基础上,注重农业生产与生态效益平衡,而林草资源丰富的南部地区则继续发挥生态屏障的调节作用。     

碳排放视角下的江苏省土地利用转型生态效率研究——基于混合方向性距离函数

生态效率关乎经济与生态之间的双重问题,要保证在实现社会经济正常发展的同时将环境影响控制到最小程度。CO₂等温室气体的排放作为造成全球气候变暖的主要产物,成为改善全球环境问题的焦点。土地利用转型在一定程度上影响着土地生态,并从土地的投入和产出方面影响土地生态效应,分析其影响机理将有助于最小化土地利用成本,最大化土地生态价值。论文运用混合方向性距离函数模型和Global Malmquist-Luenberger（GML）指数,将CO₂排放量作为生态效率的非期望产出指标,构建土地利用转型投入和产出指标体系,测算2006—2014年江苏省13个城市在土地利用转型背景下的生态效率及环境全要素生产率增长状况,并对全要素生产率变动进行分解,以期缓解经济快速增进带来的生态环境问题。研究结果表明：CO₂过度排放以及能源过度消耗,使得很多城市普遍存在生态低效率;2006—2014年江苏省总体平均生态效率值为0.827,若能够充分利用当前技术水平,资源强度和污染排放强度在平均意义上可以提高17%;江苏省生态效率变化区域差异明显,生态效率存在空间关联性和集聚效应;环境全要素生产率增长呈现地域不均衡性,纯技术进步是影响环境全要素生产率增长变动的重要影响因素;技术规模变化的区域差异幅度最大,是构成环境全要素生产率增长差异的重要因素。     

潍坊市北部咸/卤水区土地利用及其生态系统服务价值变化分析研究

运用遥感和GIS技术获取潍坊市北部咸/卤水区1983年-2013年间4期土地利用数据,分析了研究区研究时段土地利用变化及生态系统服务价值变化状况.结果表明:1983年-2013年间,潍坊市北部咸/卤水区裸地和潮滩面积不断缩小,建设用地和盐田面积不断增加;总的生态服务价值量从1983年的174.46 亿元减小到2013年的137.07 亿元,降幅达21.43%,主要是由于具有较高生态服务价值的潮滩等用地类型持续减少所致.应限制盐田和建设用地等的过快增长,并注重保护沿海潮滩湿地.     

区域生态系统服务对土地利用变化的脆弱性评估——以江苏省环太湖地区碳储量为例

文章在评述生态系统服务对全球变化的脆弱性研究概况的基础上,认为在生态系统服务退化和不可持续的状态下,改变土地利用变化对降低生态系统服务脆弱性具有重要意义。论文引入了生态系统服务对土地利用变化脆弱性评估方法,分析了生态系统服务对土地利用类型转变、土地利用类型渐变、土地管理方式变化的脆弱性响应机理,以江苏省环太湖地区碳储量为例进行实证研究。结果表明:①在1980—1990年、1990—2000年、2000—2005年3个时间段,农田、林地的显著减少和建设用地的急剧增加致使生态系统碳储量对土地利用强度变化表现得愈加脆弱,土地利用强度指数每增加一个单位,碳储量分别减少0.90 Tg、1.68 Tg、1.69 Tg;②2005—2015年间,通过对农田、林地、建设用地的规划控制,可以降低生态系统碳储量的脆弱性,土地利用强度指数每增加一个单位,碳储量分别由规划控制前减少0.50 Tg变为增加0.62Tg。据此得出结论,合理调整土地利用结构、加强规划管理可以降低生态系统碳储量对土地利用变化的脆弱性。最后,针对研究中存在的一些不足之处,提出了进一步研究的建议。     

近30年玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对植被碳储量的影响

天然植被退化,部分转变为人工植被和人类聚居区是干旱区绿洲过程的重要表现之一,而目前对土地利用变化影响植被碳储量的机制还不十分清楚。论文尝试采用CASA模型及1976—2007年4期9月份Landsat卫星影像估算玛纳斯河流域9种植被类型的净初级生产力,并通过植物枯损模型估算了流域内植被碳密度,进而估算出流域内各类型植被碳储量,最后分析土地利用/覆被类型间的转移对植被碳储量的影响。结果表明,在1976—2007年间,受农作物种植结构及品种变化影响,绿洲农田植被碳密度变化较大;同期流域植被碳储量共增加了50.50×104t C,其中林地被乱砍乱伐,灌木林地、天然牧草地退化为荒草地使得流域植被碳储量减少了1.21×104t;林地、农田、荒草地以及未利用地之间的转移使得流域植被碳储量总共增加了18.52×104t C。研究结果显示,流域内植被碳储量总体呈增加趋势,且农田是影响流域植被碳储量的主要因素。     

不同土地利用类型土壤重金属生态风险与人体健康风险

采集龙口市北部平原区5种土地利用类型表层土壤,检测5种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd和As)的含量.在初步了解土壤重金属污染状况的基础上,利用调整评估阈值以后的Hakanson潜在生态风险评价模型和修正参数后的健康评估模型,评价该区由土壤重金属引起的潜在生态风险和对人体健康带来的风险.结果表明,本研究中的5种重金属含量均超过背景值;Cd元素的潜在生态风险高而复杂,在水浇地、果园和裸地中主要为二级风险,城市工业用地和采矿用地以重度风险为主,As元素在每种地类中一级和二级风险基本相当,其余3种重金属各地类的轻微风险面积占比都在70%以上; 5种元素的综合生态风险在除裸地外的地类中多为三级风险,城市工业用地及采矿用地四级风险的面积占比相对较大;该区5种土壤重金属对人体健康存在非致癌和致癌风险,成人和儿童由Pb元素引起的非致癌风险以经口摄入为主要途径,且致癌重金属As对这两类人群的致癌风险的暴露途径亦是经口摄入.     

氮磷对微囊藻和栅藻生长及竞争的影响

为了揭示不同营养条件下,藻类优势种的形成规律,选取了3种具有代表性水体的营养盐浓度,对于蓝藻水华的常见种铜绿微囊藻和绿藻水华的常见种四尾栅藻进行了竞争实验.通过竞争抑制参数对相互间的竞争关系进行了分析.结果表明,在贫营养水平下,栅藻的存在能够刺激微囊藻的生长,N/P值越小,刺激作用越明显,微囊藻也能刺激栅藻的生长;富营养水平下,竞争抑制作用与N/P有关;超富营养水平下,栅藻对微囊藻的抑制能力约为微囊藻对栅藻的抑制能力的3倍,N/P值的变化对竞争抑制作用的影响不明显.在较低氮磷浓度的水体中,微囊藻容易成为优势种,而在较高的氮磷浓度的水体中,四尾栅藻更容易成为优势种.     

Exceedance of modern ‘background’ fine-grained sediment delivery to rivers due to current agricultural land use and uptake of water pollution mitigation options across England and Wales

Excessive loss of fine-grained sediment to rivers is widely recognised as a global environmental problem. To address this issue, policy teams and catchment managers require an estimate of the ‘gap’ requiring remediation, as represented by the excess above ‘background’ losses. Accordingly, recent work has estimated the exceedance of modern ‘background’ sediment delivery to rivers at national scale across England and Wales due to (i) current agricultural land cover, cropping and stocking, and (ii) current land use corrected for the uptake of on-farm mitigation measures. This sectoral focus recognises that, nationally, agriculture has been identified as the principal source of fine sediment loss to the aquatic environment. Two estimates of modern ‘background’ sediment loss, based on paleolimnological evidence, were used in the analysis; the target modern ‘background’ (TMBSDR) and maximum modern ‘background’ (MMBSDR) sediment delivery to rivers. For individual (n = 4485) non-coastal water bodies, the sediment ‘gap’ in excess of TMBSDR and MMBSDR, due to current land cover, cropping and stocking, was estimated to range up to 1368 kg ha⁻¹ yr⁻¹ (median 61 kg ha⁻¹ yr⁻¹) and 1321 kg ha⁻¹ yr⁻¹ (median 19 kg ha⁻¹ yr⁻¹), respectively. The respective ranges in conjunction with current land cover, cropping and stocking but corrected for the potential impact of on-farm sediment mitigation measures were up to 1315 kg ha⁻¹ yr⁻¹ (median 50 kg ha⁻¹ yr⁻¹) and 1269 kg ha⁻¹ yr⁻¹ (median 8 kg ha⁻¹ yr⁻¹). Multiplication of the estimates of excess sediment loss corrected for current measure uptake, above TMBSDR and MMBSDR, with estimated maximum unit damage costs for the detrimental impacts of sediment pollution on ecosystem goods and services, suggested respective water body ranges up to 495 £ ha⁻¹ yr⁻¹ and 478 £ ha⁻¹ yr⁻¹. Nationally, the total loss of sediment in excess of TMBSDR was estimated at 1,389,818 t yr⁻¹ equating to maximum environmental damage costs of £523 M yr⁻¹, due to current structural land use, compared to 1,225,440 t yr⁻¹ equating to maximum damage costs of £462 M yr⁻¹ due the uptake of on-farm sediment control measures. The corresponding total loss of sediment in excess of MMBSDR was estimated at 1,038,764 t yr⁻¹ equating to maximum damage costs of £462 M yr⁻¹, compared with 890,146 t yr⁻¹ and £335 M yr⁻¹ correcting excess agricultural sediment loss for current implementation of abatement measures supported by policy instruments. This work suggests that the current uptake of sediment control measures on farms across England and Wales is delivering limited benefits in terms of reducing loadings to rivers and associated environmental damage costs.     

季节性干旱下喀斯特次生林不同树种水分利用效率变化

植物叶片水分利用效率(WUE)对环境变化的响应特征和机制是理解生态系统碳循环和水循环及其耦合关系的基础。为探讨季节性干旱下喀斯特次生林中不同植物的WUE变化,以普定次生林通量观测站内的喀斯特次生林为例,在连续干旱背景下分别对8种常见植物的叶片WUE进行了测定分析。结果表明:(1)研究区常见植物的叶片WUE日间主要在0.65～7.73μmol/mmol之间变化。8种植物的叶片WUE均以上午9点最大,厚果崖豆藤(Millettia pachycarpa)、朴树(Celtis sinensis)和马桑(Coriaria nepalensis)的WUE均在下午3点就降到最低,而铁线莲(Clematis florida)、木通(Akebia quinata)、石岩枫(Mallotus repandus)、梓树(Catalpa ovata)和构树(Broussonetia papyrifera)的WUE则在下午5点才降到最低。厚果崖豆藤、铁线莲、石岩枫、朴树、构树的WUE日间变化均较显著。(2)研究区植物叶片的WUE以藤本植物最高。上午9点、11点和下午3点,植物叶片WUE的种间差异均不显著,而在下午1点、5点,植物叶片WUE在种间均存在显著差异。(3)石岩枫和木通的叶片WUE与环境光照强度均呈显著正相关关系。朴树和铁线莲的叶片WUE与环境相对湿度均呈极显著正相关关系。厚果崖豆藤的叶片WUE与环境空气温度间也呈现出极显著的正相关关系。朴树、构树、马桑、石岩枫、铁线莲、厚果崖豆藤的叶片WUE与净光合速率均显著正相关,木通的叶片WUE与蒸腾速率显著负相关。研究区8种植物叶片WUE与叶面水汽压亏缺间的相关性均不显著。(4)植物种和外部环境对研究区植物叶片的WUE均有显著影响,木通、厚果崖豆藤、铁线莲在遭遇连续干旱后叶片WUE均较高,对生境恶劣的喀斯特环境具有较强的适应能力。     

污水蚯蚓土地处理与资源回归

利用蚯蚓的生态污水土地自理与利用土壤中生物膜的常规污水土地自理的不同之处在于：利用蚯蚓的生态污水土地自理不仅处理污水而且改良土壤。污水中的水分部可直接用于灌溉，部分 蒸发到大气中还利于区域小气候。