呼伦湖流域生态安全评价及时空分布格局变化趋势研究

呼伦湖是我国北方第一大湖,具有涵养水源、生物多样性维护、气候调节等重要生态功能,对于维系我国北方生态安全屏障具有重要作用.近年来,随着气候暖干化加剧,呼伦湖面临着湖体面积萎缩、芦苇湿地大面积消失、局部草原区退化严重、土地沙化面积扩大、关键种群缺失等生态安全问题.该研究围绕“水资源-水环境-水生态”三水共生目标,以“山水林田湖草沙”系统观为指导,基于遥感和GIS技术对呼伦湖流域1990—2018年的生态安全时空分布格局进行评价.结果表明:①2018年呼伦湖及其流域的生态安全指数分别为0.495和0.774,分别处于预警和良好状态.②呼伦湖流域生态安全自1990年以来分别经历了骤降期、稳定期和恢复期等3个时期,呈现“一林一草一湖”的生态安全分布格局.③2010年呼伦湖生态安全水平最低,主要分布在新开河入湖口、湖西岸大部分区域、湖中心以及湖东南方向的湾口区域;流域则在2015年的生态安全状况最差,主要位于新左旗中部、海拉尔河流域以及呼伦沟等地,尤其是沿乌尔逊河上游东侧地带表现最为突出.④影响呼伦湖流域生态安全水平的主要因素为入湖径流量、蓝藻水华面积占比和水源涵养量,而长期超载过牧、水体污染物浓缩效应以及湿地面积萎缩是限制生态安全水平进一步提升的重要因素.研究显示,呼伦湖流域生态安全与水资源状况密切相关,湖面面积维持在2 036 km2以上能保障流域较高的生态安全水平.此外,蓝藻水华面积、放牧强度与湿地面积均关系着区域生态安全,建议通过建立蓝藻水华风险防控体系、合理核定载畜量、保护与修复芦苇湿地以改善局部区域生态安全状况.      

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.     

闽西北马尾松人工林营养元素的积累与分配格局

通过定位监测与取样分析,研究了41 a生马尾松人工林生态系统中的林木、林下植被、地被物及土壤等各组分营养元素含量、积累及分配特征.对林木的养分含量分析显示,除Ca元素外,针叶的养分含量最高,其次是枝、根、皮,树干的养分含量最低.林下植被层的养分含量比较高,其养分含量大小排列顺序为Ca＞N＞K＞Mg＞P;凋落物中各元素的含量与林木养分含量基本一致;土壤中K含量最高,其次是Mg,而Ca、N、P的含量则比较低.通过对林木生产力的分析表明,马尾松的养分年积累量为110.79 kg·hm-2·a-1,其中叶占34.47%,树干占22.56%,皮、枝和根分别占21.43%、10.91%和10.63%.马尾松林生态系统养分总贮量为187864.77 kg hm-2,其中土壤占98.70%,林木占1.18%,林下植被和凋落物养分元素总贮量较低,仅占总贮量的0.12%.     

吉林西部沼泽湿地景观变化及其驱动机制分析

以吉林西部农牧交错生态脆弱区作为研究案例,利用地形图和Landsat MSS、TM 及ETM 遥感数据,借助地理信息系统(GIS)的空间分析和地统计分析功能,研究沼泽湿地的景观格局变化及其驱动因素.结果表明,1954~2000 年沼泽湿地面积呈先下降后上升的趋势,1954-1976 年沼泽湿地面积急剧减少,到1996 年以后,随着退耕还林还草政策的不断推进,沼泽湿地面积出现净增加;从景观梯度空间分布可见,该区的沼泽湿地主要分布于河漫滩、牛轭湖、古河道及阶地上的低洼地上,并且1954~2000 年沼泽湿地景观梯度分布变化很大.从沼泽湿地景观格局的驱动因素看,气候暖、干化趋势成为沼泽湿地减少的重要原因之一,但是随着社会经济发展和人类活动强度的不断加大,人为因素对自然因素的放大作用是不可忽视的.     

基于生态系统服务的汾河源头区域生态安全格局优化

生态安全格局的优化是保障区域生态安全,维护生态系统稳定和提升生态系统服务的重要空间途径。以汾河源头区域为例,定量评估产水量、生境质量、土壤保持量三种生态系统服务,利用热点分析法识别重要的生态源地,考虑到河流在生态系统中复杂的作用机制,构建了两种模式的生态安全格局,并在此基础上提出了综合生态安全格局。研究结果表明：汾河源头区域共19个生态源地,占研究区面积的16.59%,三种模式分别构建了33条、42条、43条潜在生态廊道。网络结构评估结果表明：三种模式均可生成闭合的生态网络,优化后的生态廊道总长度为565.957 km,网络闭合度、节点连接率及网络连接度较高,成本比较小。此外,共识别了35个生态断裂点,明确了生态保护与修复建设的重点区域,以期为区域生态保护与修复规划提供空间指引。     

长江流域着生藻类群落结构的空间格局及其生态评价

在长江流域河流区域共布设了130个采样点开展着生藻类调查,范围涵盖了自长江源区至入海口的干流重点区域、八大一级支流和三峡支流.长江干流着生藻类密度从高到低依次为长江上游、长江源区、长江中下游和金沙江,整个干流自西向东着生藻类群落空间格局呈现硅藻门和蓝藻门交替占优的形式,硅藻（舟形藻）在干流具最大竞争优势,干流着生藻类群落分布与总氮、总磷和pH密切相关.长江支流中,三峡支流着生藻类密度显著高于八大一级支流,所有支流着生藻类群落主要为蓝藻门,蓝藻（鞘丝藻）在长江支流具最大竞争优势,支流着生藻类群落分布与溶解氧和pH密切相关.着生藻类的多样性分析及水生态评价显示,长江源区物种丰富度较低,但均匀度指数较高,因此是α多样性最高的区域,也是水生态评价较好的区域（β中污型）;长江中下游尽管评价也为β中污型,但着生藻类群落均匀度显著低于源区,导致其α多样性低于源区.水质评价显示长江流域各区域均为良好,但区域间的WQI指数仍具显著差异,而且其差异结果与水生态评价结果不一致,因此建议结合水生态和水质两种评价结果从而更全面地评价水生态系统健康.     

甘肃中部地区生态安全评价

在PSR模型框架下，利用熵法确定权重，采用1986年Landsat TM和2000年ETM＋影像确定模型中的自然组分数据，结合社会经济统计数据，对生态安全过程进行景观格局判定，较好地得出了15年来甘肃中部地区生态安全的变化状况。研究表明：2000年甘肃中部地区生态安全状况整体较差，15年来，人类活动加速了自然组分的退化，逐步弱化了景观中的稳定成分，促进形成了异质性程度低、格局粗粒化、稳定性差的景观格局，其中，快速城市化、水资源减少和耕地、林地等重要土地资源的快速转化是整个地区生态安全状态弱化的主要原因。     

在城市新区开发建设过程中生态规划与提升的策略研究——以深圳国际生物谷坝光核心启动区为例

随着中国城市化进程的加快,城市新区开发成为人口与产业向外扩张的主要方式,大量建设用地挤占原本的自然生态空间引发自然资源减少、生态系统退化等问题,因此,通过生态规划与提升策略平衡经济发展与自然生态,达到人与自然和谐共存的目标,是城市新区开发中需要关注的重要生态议题。以深圳国际生物谷坝光核心启动区为研究对象,运用GIS空间分析方法,定量评估生态环境质量,将生态敏感性、开发适宜性和自然资源承载力的分析结果与现有控规相结合,提出系统优化提升策略,包括建立“一核两区十三廊多节点”的生态安全格局、划定四大生态功能区、优化绿地系统布局。研究结果显示,在该系列策略指引下,建成区绿地率将提升2.4%,人均公共绿地面积提高11.1%,500 m范围的绿地可达性增长5.3%,景观连接度提升4.4%,形成良好的生态效益和生态文明建设示范作用。     

长江经济带陆路交通可达性格局演变研究

基于长江经济带1988、2001、2012年路网数据,在Arc GIS软件支持下,以长江经济带110个地级以上城市为基本研究单元,平均可达性为测度指标,对长江经济带城市及城市间可达性进行测算,探讨其格局演变特征。结果表明:(1)长江经济带区域整体可达性改善明显,但东部地区可达性水平优于西部地区的现象未得到有效改善;(2)区域内任一栅格到达最近城市所需时间逐步缩短,1 h圈空间格局由散点分布逐步向网络分布转变;(3)可达性改善状况区域差异显著,西部地区改善值远高于中部地区,平均可达性值越大其改善值越大;(4)城市间可达性水平得到显著提升,可达性水平主导频率由1988年的12~36 h逐步转向2012年的3~12 h,城市间可达性结构改变显著。     

城乡生态单元分类、评价与制图研究——以苏州市花桥镇为例

生态单元制图是通过对区域遥感信息的解译及与现场调查信息的叠合,得到可视性较强的生态信息图谱,是将景观生态学成果应用到城乡规划中的一条有效途径。生态单元制图如何与中国城乡规划编制相衔接,提供专业、可靠的基础性研究成果,是本文期待解决的主要问题。提出了将城市所有用地类型都作为研究对象的"本土化"和"城市化"的生态单元分类方法,完成了符合我国《城市用地分类与建设用地标准》的生态单元制图分类系统(9大类37小类)及其景观生态学指数分析;通过绿地率、建筑密度、乔木树冠覆盖度、植物物种丰富度等各单项指标进行分层及叠加综合评价制图,科学全面地识别不同用地的生态价值。认为可以通过提出诸如各类城市用地的附属绿地的面积、容积率高低、建筑退让范围、大乔木的保护措施等具体细致的规划要求,来保护及调整城市用地内部的绿地面积及植被丰富度、乔木的覆盖度等生态指标,确保重要的城镇自然系统在城市开发过程中不受冲击,以及如何实现我国城市绿地的"精明增长"等后续研究方向。