基于3S技术的图们江流域湿地生态安全评价与预警研究

图们江是我国重要的国际性河流之一,随着我国经济的迅速崛起,图们江地区进入到多国合作联合开发阶段,该区环境也因此受到了不同程度的干扰和破坏,对该区域进行湿地生态安全评价与预警研究,可为图们江流域生态环境的可持续发展提供依据。以图们江流域湿地生态安全为出发点,基于PSR模型构建了适合该区域生态环境的生态安全评价指标体系,在3S技术支持下,通过解译1976年、1990年、2000年、2010年4个年份的TM/MSS影像,获取了这4个时期的景观格局指标数据,并运用层次分析法确定指标权重;在使用逻辑斯蒂增长曲线模型对各个指标进行单指标评价的基础上,使用综合评价法对各个时期的图们江流域湿地生态安全进行评价,最终得到1976年、1990年生态安全值分别为0.650、0.620,湿地生态系统比较安全,2000年、2010年生态安全值分别为0.536、0.454,湿地生态系统处于预警状态,应及时对该区域湿地生态系统进行保护。基于灰色预测模型构建湿地生态安全预测模型,经检验,模型精度较高,可以进行图们江流域湿地生态安全的预测研究。做出了图们江流域未来40a的湿地生态安全预测,分别为0.3903、0.3345、0.2866、0.2456,湿地生态系统处于中度预警状态,并有向重度预警发展的趋势,生态安全面临的威胁越来越严重,急需对本区域湿地生态系统进行保护与管理。     

基于PSR 模型的旱区城市湿地生态安全评估

湿地是世界上具有独特结构与功能的生态系统, 黑河流域湿地生态系统健康与安全对我国西北干旱区生态网络建设具有重要意义。选取黑河中游典型的城市湿地--张掖北郊湿地为研究区, 以Quick Bird(2009)影像、GoogleEarth 遥感影像(2012)、地形图(1︰50000)、张掖市土地利用总体规划、环境保护规划以及环境监测等为数据源, 基于“压力-状态-响应”框架模型, 构建湿地生态安全评价指标体系, 并运用层次分析法确定各指标权重, 以综合指数法对湿地生态安全性进行了综合评价。研究结果表明: 张掖北郊湿地面积增加明显, 年增长率达0.17 km2·a 1, 湿地生态安全综合指数为0.580, 处于中度安全状态; 生态系统的主要服务功能尚能发挥, 但个别生态压力已超出生态系统的承载能力, 应加强张掖湿地的保护和管理。     

珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统健康评价

基于湿地生态系统健康理论和压力-状态-响应模型,以珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统为研究对象,构建了红树林湿地生态系统健康评价指标体系,并确定了具体的评价指标、评价标准、指标权重、评价等级和评价方法,对珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统健康状况进行了评价.结果表明:2008年,淇澳岛红树林湿地生态系统总健康指数为0.6580,评价等级为Ⅱ级(健康);压力、状态和响应指标的健康指数分别为0.3469、0.8718和0.7554,说明该评价系统存在一定的压力,而状态和响应方面较好.作为省级自然保护区,珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统健康水平有待进一步提升.红树林湿地生态系统健康评价研究目前尚不成熟,进一步研究需重点关注针对红树林特征的评价因子筛选、相关数据的长期定位监测、生态系统健康与生态系统功能的定量关系研究等.     

基于PSR的黄河河口区生态系统健康评价

根据压力-状态-响应(PSR)框架模型,从广义上定义河口区生态系统,将河口及毗邻的陆域、海域生态系统作为一个整体,从压力指标、状态指标、响应指标3个方面构建了黄河河口区生态系统健康评价的指标体系,以研究区1991年数据和相关国家标准为基准,2013年代表现况,利用综合指数法(CEI)评价了黄河河口区的生态系统健康状况。结果显示:黄河河口区生态系统健康评价的响应指数最高(0.9055),压力指数居中(0.8288),状态指数最低(0.6458),综合指数为0.7427。总体来看,与1991年相比,目前黄河河口区生态系统仍处于"健康"状态,但健康状况明显下降,其中状态指数下降最为严重。从区域轻度开发到人类活动强烈干扰阶段,黄河河口区存在过度捕捞、湿地不合理开发、浅海养殖过度及污染物排放等一系列影响生态系统健康的问题,应进行区域的生态恢复和科学管理。     

图们江流域河流生态系统健康评价

河流是重要的自然生态系统,也是重要的生态廊道之一,图们江流域河流生态系统的健康状况,对维护跨国界流域的水环境的管理和可持续发展有着重要的意义。基于河流水文、河流形态、河岸带状况、水体理化参数以及河流生物5个层面选取22个指标构建了图们江流域河流生态系统健康评价指标体系,运用层次分析法和加权平均法对其进行了健康评价。评价结果表明,虽然该地区处于"健康"级别,但也有28%的地区处于"亚健康"状态。河流健康综合指数(RHI`)与河流生物指标、水体理化指标、河流形态指标、河岸带指标等4项呈显著相关(P0.05),相关系数依次为0.847、0,757、0.740、0.547。研究结果表明图们江流域水生生物的生存环境遭到严重破坏、水体污染严重,河岸带生态退化、城市化影响严重等一系列影响河流健康的问题。     

基于PSR模型的凌河口湿地生态系统健康评价与预警研究

凌河口湿地自然保护区是辽河流域主要的湿地保护区域。选取1995年、2000年、2005年、2009年和2014年TM影像作为研究的数据源,在3S技术平台支撑下构建了凌河口湿地空间信息数据库,获取了5个时期的景观格局指数。运用PSR数学模型,从压力、状态、响应3个方面选取10个评价指数,构建了凌河口湿地生态系统健康评价指标体系;采用AHP方法确定各项指标权重指数,应用逻辑斯蒂增长模型(Logistic growth model)对各个单项指标进行单因子评价,最后用计算CEI的综合评价法对5个时期湿地的生态健康情况进行综合评价。结果表明:1995年、2000年生态系统健康指数为0.642、0.617,凌河口湿地生态系统状态为比较健康;2005年、2009年和2014年生态健康指数为0.524、0.436和0.405,凌河口湿地生态系统处于亚健康的状态,应及时采取措施对该研究区进行生态系统保护。最后通过选取基于灰色系统理论的预测模型,构建凌河口湿地生态健康预测模型GM(1,1),对模型进行精度检验,发现灰色绝对关联度、后验差比值和小误差概率的精度检验等级均为一级,预测模型精度较为理想,因此采用GM(1,1)模型对凌河口湿地进行生态系统健康预测研究。预测结果表明:未来20年的湿地生态健康值分别为:0.357、0.321、0.291、0.267,研究区处于一般病态,并有向病态发展的趋势,生态健康面临愈来愈严重的威胁,对湿地进行保护和管理刻不容缓。     

辽河三角洲湿地生态系统健康评价

以生态系统健康及压力 -状态 -响应 (PSR)模型作为研究方法 ,根据湿地生态系统的特点 ,建立一套湿地生态系统健康评价指标体系。以遥感数据及统计监测数据为基础 ,以小流域为评价单元 ,采用 RS和 GIS技术 ,对每个小流域湿地进行单因子和综合评价 ,揭示盘锦市湿地生态系统健康状况的空间分布规律。研究结果表明 :(1)辽河三角洲盘锦市湿地生态系统健康相对较好的区域面积占 2 2 % ,相对一般的占 5 2 % ,相对较差的占 2 6 %。 (2 )双台河口国家级自然保护区湿地生态系统健康相对较好 ,但其中局部地区湿地生态系统健康已经受到威胁 ,健康状况转为一般。 (3)辽河三角洲湿地资源破坏的主要原因是水稻田开发与油田开发     

基于GIS与RS的漳江口红树林湿地生态系统健康评价

以漳江口红树林湿地为研究对象,选取2005、2011、2015及2017年Google Earth影像为基础数据源,基于土地覆盖数据构建红树林湿地生态系统健康评价指标体系,结合压力-状态-响应(PSR)模型及生态系统健康指数,探究红树林湿地生态系统健康状况的时空分异特征及影响因素.结果表明:(1) 2005-2017年漳江口红树林湿地生态系统健康状况呈恶化趋势,健康等级由亚健康转变为一般,其中压力、响应健康状况大幅下降,状态健康状况略微改善;(2) 2005-2017年研究区各子区域间健康状况存在明显差异,前阶段(2005-2011年)健康指数从大到小依次为西部>中部>东部>北部>南部,后阶段(2015-2017年)健康指数从大到小依次为东部>中部>西部>北部>南部;(3)海平面上升、互花米草入侵、水产养殖池与网箱养殖扩增及海堤建设等是研究区湿地生态系统健康恶化的主要原因,同时保护区的建设及多种保护措施的实施对湿地生态系统健康维持具有积极作用.     

滨海红树林湿地生态系统健康的诊断方法和评价指标

健康的红树林湿地生态系统是指系统组分之间及系统整体维持动态的平衡,在适度的自然与人为干扰下,红树林生态系统服务功能发挥正常。本文筛选并评述了包括指示物种法、结构功能指标法、生态系统失调综合症诊断法、生态系统健康风险评估法、生态脆弱性和稳定性评价、生态功能评价法等6种可用于红树林湿地生态系统健康的诊断方法,分析了各自的应用前景。以压力-状态-响应模型为主线,构建了红树林湿地生态系统健康评价指标体系。在未来研究中,需进一步加强指标的筛选、评价标准与权重的确定,将生态系统健康水平与其生态服务功能相关联,开展具体案例分析。     

黄海和渤海沿海地区生态系统健康评价

随着社会经济的发展,环境问题得到广泛的关注和重视,生态系统健康评价成为近年来生态环境领域的研究热点。本文以黄海和渤海沿海地区为研究区,以131个县区为评价单元。基于压力、状态和响应(PSR)模型,从人口、社会、经济、环境、景观、政策等方面综合考虑,根据社会经济统计数据和景观格局指数,构建了符合黄海和渤海沿海地区特点的生态系统健康评价模型,并计算出各评价单元的生态系统健康指数。结果表明:黄海和渤海沿海地区有84.73%的地区健康状况达到合格及以上水平;黄海和渤海沿海地区生态系统整体健康状况较好,系统对于自然和人工干扰有一定的抵抗力和恢复力,具备一定的自我调控能力。本文还分析了该地区所面对的各种潜在的压力,针对现状,结合这些潜在压力,提出了提高生态系统健康水平的建议。     

自然和人工管理驱动下盐城海滨湿地景观格局演变特征与空间差异

将盐城国家级自然保护区核心区划分为人工管理区和自然湿地区两种模式,根据1987年、1997年、2007年3个时相的景观资料,运用RS、GIS技术和景观生态学方法,分析不同驱动力下湿地景观格局的变化差异。结果表明:(1)人工管理区,景观斑块平均面积由205.31 hm2降至55.60 hm2,景观多样性指数1.4284降低到1.2928,优势度从0.3634上升到0.7766,表明景观破碎化明显,景观多样性呈降低趋势,优势度则呈上升趋势。景观变化的结果导致景观带状特征变弱,镶嵌性特征十分明显;1987—1997年期间,景观格局空间演变表现为从陆地向海洋的单向演替;而1997—2007年,景观演替呈现多向性特征。(2)自然湿地区,景观优势度呈下降趋势,从0.4844下降到0.3164;而景观多样性呈上升趋势,其指数从0.9019上升到1.4754。景观带状格局发育更加明显,各景观带宽趋于均匀,并且景观从陆地向海洋呈单向演替特征。(3)影响海滨湿地景观格局演变的驱动因素是:自然湿地区主要受海洋潮汐作用影响,其主要自然过程如地貌过程和植物群落演替过程等呈连续性变化,从而导致景观演变呈带状连续性发展;人工管理区主要受人为管理影响,人为管理往往使生态过程的连续性发生突变,从而使景观演变呈多向性特征。     

黄河流域湿地水鸟多样性保护对策

黄河是中华文明的发源地, 被誉为母亲河, 是两岸社会经济发展的保障, 切实保护好黄河流域湿地生态系统, 事关中华民族伟大复兴的千秋大计。黄河流域湿地总面积为391万ha, 其中80.4%分布在上游, 中游和下游分别仅12.5%和7.1%。黄河流域是东亚-澳大利西亚候鸟迁徙路线和中亚候鸟迁徙路线上水鸟的关键栖息地, 一些迁徙水鸟最关键的栖息地均分布在黄河流域, 如黑颈鹤(Grus nigricollis)、白鹤(G. leucogeranus)、丹顶鹤(G. japonensis)、斑头雁(Anser indicus)、大鸨(Otis tarda)、东方白鹳(Ciconia boyciana)、大天鹅(Cygnus cygnus)、疣鼻天鹅(C. olor)、青头潜鸭(Aythya baeri)等。尽管黄河流域湿地提供的水资源仅占全国的2%, 但维持着全国12%的人口饮水安全和15%的耕地用水, 湿地生态系统的脆弱性较高。截至2017年底, 黄河流域已建立各类湿地自然保护地230处, 其中国家公园2处、国家级自然保护区9处、地方级自然保护区68处、国家湿地公园145处、省级湿地公园6处, 湿地保护率达到65%, 高于我国湿地保护53%的平均水平。然而, 流域尺度现有水鸟生物多样性保护仍然面临不少挑战, 包括全球气候变化、水资源过度利用、水环境污染、栖息地丧失等。为此, 我们提出了建立以国家公园为主体的湿地保护地体系、开展濒危候鸟栖息地修复和强化黄河流域综合管理的体制机制建设等建议。     

黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像,选取斑块密度指数(PD)、景观内部生境面积指数(IA)、斑块平均面积指数(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS1、FS2)等具有典型生态意义的景观指数模型,系统分析了黑河中游湿地景观的破碎化过程,并结合灰色关联分析、主成分分析等方法,探讨了影响研究区湿地景观破碎化过程的各驱动因子.结果表明:近35年来,研究区湿地景观破碎化主要表现为斑块平均面积的萎缩,斑块密度的上升以及斑块形状破碎化指数的增大.整个研究时段内,研究区湿地斑块平均面积减少了48.95hm2,斑块密度的上升0.006个/hm2;导致黑河中游湿地景观破碎化发生和发展的驱动力包含自然和人文两个方面.自然因子对湿地景观破碎化进程的影响则主要体现在气温和降水上,而且气温对湿地景观破碎化进程的影响程度明显大于降水.但在1975-2010年间的这一较小时间尺度上,人类活动对湿地景观破碎化的贡献率明显高于自然因子,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发黑河中游湿地景观破碎化的主因.     

宁夏沿黄城市带湿地景观格局演变特征及驱动力

湿地作为全球生产力最高的生态系统之一,具有水净化、气候调节、碳汇等多种功能,但由于人类社会发展的胁迫和自然条件的改变,湿地流失尤为严重。为探究沿黄湿地景观格局演变规律,了解湿地资源的现状和动态变化,本研究以2000、2009、2018年3个时期Landsat卫星影像为数据源,选用景观指数、地理探测器等方法定量分析2000—2018年间宁夏沿黄城市带湿地景观格局演变特征及驱动力。结果表明: 2000—2018年,宁夏沿黄城市带湿地面积呈先增后减的趋势,湿地面积在研究前期增加了52.2 km²,增长率为8.2%,后期减少了26.8 km²,减少率为3.9%。湿地主要转出为建设用地和未利用地,转出面积分别为166.7、158.4 km²;新增湿地主要由未利用地和林草地转入,转入面积为543.1 km²。城市带湿地景观的破碎化程度呈上升趋势,但各类湿地均衡分布的态势逐渐增强,景观多样性也不断增加,景观优势种类逐渐弱化。自然要素和社会经济要素共同影响城市带湿地景观格局演变,其中,社会经济要素中的人口因素影响最显著,自然要素中的降水量、气温驱动作用明显,其他驱动力因子相对较弱但也不容忽视。     

Structural and functional loss in restored wetland ecosystems

Wetlands are among the most productive and economically valuable ecosystems in the world. However, because of human activities, over half of the wetland ecosystems existing in North America, Europe, Australia, and China in the early 20th century have been lost. Ecological restoration to recover critical ecosystem services has been widely attempted, but the degree of actual recovery of ecosystem functioning and structure from these efforts remains uncertain. Our results from a meta-analysis of 621 wetland sites from throughout the world show that even a century after restoration efforts, biological structure (driven mostly by plant assemblages), and biogeochemical functioning (driven primarily by the storage of carbon in wetland soils), remained on average 26% and 23% lower, respectively, than in reference sites. Either recovery has been very slow, or postdisturbance systems have moved towards alternative states that differ from reference conditions. We also found significant effects of environmental settings on the rate and degree of recovery. Large wetland areas (>100 ha) and wetlands restored in warm (temperate and tropical) climates recovered more rapidly than smaller wetlands and wetlands restored in cold climates. Also, wetlands experiencing more (riverine and tidal) hydrologic exchange recovered more rapidly than depressional wetlands. Restoration performance is limited: current restoration practice fails to recover original levels of wetland ecosystem functions, even after many decades. If restoration as currently practiced is used to justify further degradation, global loss of wetland ecosystem function and structure will spread.     

The ecology of The Netherlands wetlands: characteristics,threats, prospects and perspectives for ecological research

Wetlands are among the worlds' most important, but also most threatened, environmental resources. Wetland losses have been in progress particularly from the industrial revolution onwards, because wetland functions could not successfully compete for space with other land uses. Wetlands became recently foci of conservation efforts because of the increased awareness of their importance in water management and wildlife conservation, and because of the diversity of their habitats. The Netherlands are relatively rich in wetlands: 16% of its' territory is regarded as internationally important wetland and 7% has been registered as such. The major Dutch wetland types are: coastal ecosystems, large riverine systems, base-rich freshwater systems, and nutrient-poor freshwater systems. Most threats to the Dutch wetlands are of man-made origin. They comprise: (1) Changes in hydrology leading to changed discharges, currents and desiccation; (2) Acidification; (3) Eutrophication; and (4) Toxification. Long-term threats are largely climate-change related, and concern temperature rise and the UV-B increase in irradiation. General conservation goals also apply to wetlands but Ramsar-registered wetlands have a special status. Conservation of the Dutch wetlands is difficult, because of the high population density of the country and its inherent threats. However, ecological targets and standards are increasingly set in national Policy Plans and international agreements. Rehabilitation and creation of wetlands is presently widely advocated, and sometimes realised. For ecological research, the sustainability of wetlands should get top priority. Such a research programme would focus on understanding the underlying ecological processes in natural and man-dominated wetland systems to prescribe conservation, rehabilitation and management strategies that would enhance the sustainability of these systems. Within this framework special attention should be directed to studies (1) At the ecosystem level of ecosystem parameters, of which natural oscillations and trends in time, and on which the impact of disturbances are quantified. Particularly these studies, in which often simulation models are used as tools for interpretation, can provide the basis for extrapolations in space and time; (2) On adaptation capacity and mechanisms of (groups of) species to extreme environmental conditions; (3) On (mutual) relationships between plants, animals and microorganisms (e.g. competition, grazing and mineralization); (4) On dispersion between small wetlands. For the contemporary quantitative assessment of the long-term effects of climate changes, the effects of temperature rise and increase in UV-B irradiation on individual species, communities and ecosystems should also be studied.     

Vulnerability assessment of wetland landscape ecosystem services using driver-pressure-state-impact-response (DPSIR) model

Wetlands exist in complex ecological conditions that are changeable in time and space in terms of function and structural diversity. In recent decades, wetlands have been exposed to a wide range of threats. Assessment of these threats is essential to develop an understanding of the state of a wetland ecosystem and to develop a suitable management strategy. This paper discusses wetland vulnerability in terms of analysis of human and environmental systems from application of the driver-pressure-state-impact-response (DPSIR) framework. This assessment presented a systematic methodology for assessment of wetland vulnerability in a social-ecological approach applying broad-scale ecosystem services and vulnerability functions. The method combined the hydro-geomorphic approach with estimations of vulnerability indicators and DPSIR analysis. The aim of this paper was to assess vulnerability of wetland ecosystem services and to characterize the threat indicators according to importance, severity, and probability of occurrence. Quantitative and qualitative methods were applied to characterize values for these three indicators. The Multi Criteria Decision Making (MCDM) method was used to prioritize threats and impacts of the wetland on the basis of experts’ opinions. The proposed methodology was applied to the Choghakhor international wetland landscape in south-western Iran. Vulnerability assessment revealed that water requirement of the lowland and the water transfer system were the most important factors threatening the wetland. Agricultural activities, settlements and urban areas, drought, tourism, population growth, and mining activities in the upland were the next most important priorities, in that order. Hydrological balance was determined as the most vulnerable function and was considered as the most important function in the Choghakhor wetland. The DPSIR model was used to determine a management strategy to reduce vulnerability of ecosystem services in response to drivers, pressures, states and impacts indicated by modelling.     

湿地生态系统健康评价指标体系 Ⅱ.方法与案例

湿地生态系统健康是一个非常复杂的问题,不同的湿地类型。衡量指标和标准也不尽相同,以三江平原挠力河域湿地作为案例研究,分析的湿地主要为闭合流域内的沼泽湿地和河缘湿地,以此为基础,确定三大类指标,即湿地生态特征指标,功能整合性指标和社会环境指标。在三大类指标内,又分别分出各自的具有可操作性的亚指标,因为健康是一个模糊概念,因此,根据模糊综合评判原理和方法,在对挠力河流域进行湿地分区的基础上,对各区的湿地进行了评价与比较排序,然后通过红绿灯信号系统对各区健康进行了预警。     

塔里木河流域生态系统健康评价

通过收集2000 年以来塔里木河流域的生态、经济和社会状况资料,分析影响该流域生态系统健康的因素,采用指标体系分析法和专家咨询法,确立塔里木河流域生态系统健康评价指标体系和评价标准,计算得出流域生态健康评价指标权重,并对流域生态健康状况进行了评价.结果表明:塔里木河源流的阿克苏河、叶尔羌河和开都河-孔雀河流域的山区生态系统的健康状态处于"中等"级别,和田河流域的山区生态处于"优"级别;阿克苏河、叶尔羌河和和田河流域的平原绿洲区生态处于"优"级别,开都河-孔雀河流域的平原绿洲区生态处于"中等"级别;四源流的荒漠区生态处于"差"级别;塔里木河干流上游生态处于"优"级别,中游生态处于"中等"级别,下游生态处于"差"级别.评价结果基本与实际相符,说明使用的评价方法是切实可行的.该研究结论将为流域生态环境的综合治理提供科学依据.