基于景观格局的云南省富源县生态脆弱性空间特征分析

分析生态脆弱性的空间分布特征、形成原因以及对其进行定量研究对于合理利用土地资源、保护生态环境以及可持续发展都具有一定的指导意义。以云南省富源县为例, 在生态脆弱性评价指标体系研究的基础上, 结合研究区域实际情况, 运用熵权法构建生态脆弱性评价模型。以“压力-状态-响应”为评估框架, 从生态压力度、生态敏感性、生态恢复力三个方面选取评价指标(景观分维数、矿区扰动指数、居民点临近指数、景观破碎度、地形指数、植被覆盖度、景观适应度指数、优势度)。在格网尺度对生态脆弱性展开评估并使用点格局方法对不同空间尺度下各生态脆弱等级动态特征和变化规律进行分析。结果表明: (1)水域的生态脆弱性最高, 草地和灌木林地次之, 乔木林地最低; (2)全县生态脆弱性空间分布差异较大, 呈现 “中部高两端低”的分布特征; (3)中安镇生态脆弱性最高, 墨红镇最低; (4)不同脆弱度等级空间分布格局表现出一定相似性, 在中小尺度下高度集群分布, 随着空间尺度的增大, 聚集性逐渐减弱, 且尺度范围有所变化。     

生态脆弱性及其研究进展

生态脆弱性已成为当前全球变化与可持续发展研究中的热点问题.有关生态脆弱性的研究,正逐渐从重点考察某单一生态要素发展到关注区域人地系统的整体性响应.当前生态脆弱性研究的内容主要包括系统变化分析、系统自身的敏感性与外部扰动的潜在影响,人地系统的适应性等.主要的研究方法有情景分析法、生态模拟法和指标评价法.目前生态脆弱性研究中存在的问题主要是情景分析与模拟的不确定性、适应性能力与社会经济发展的关系不明晰、自然因素与社会经济因素脆弱性研究相对不足等.生态脆弱性未来研究的重点是推进脆弱性研究多学科、跨尺度的融合,加强脆弱性中自然与人文因素的厘定和耦合研究,并开展基于历史变化史实的生态脆弱性实证分析.而作为脆弱性研究归宿,适应性研究不仅需要探讨能力建设和策略优化,还应深入研究适应性能力阈值与社会经济发展的关系以及国家、区域和群体之间适应性能力的总体协调与管理.最后,需要加强人地系统对极端自然灾害事件的脆弱性的研究.     

多尺度流域生态脆弱性评价及其空间关联性——以甘肃白龙江流域为例

生态脆弱性研究对区域生态环境保护及可持续发展具有重要意义.甘肃白龙江流域是长江上游重要的水源涵养和水土保持区,开展流域生态脆弱性研究十分必要.本研究以流域内各乡镇为研究单元,基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度模型,并结合景观格局指数和流域典型生态系统类型构建生态脆弱性评价指标体系,综合运用辅助回归法、熵权法、综合指数法及空间自相关等方法,从乡镇、县区、流域3个尺度深入分析2002、2014年甘肃白龙江流域生态脆弱性的时空格局,并探讨了流域生态脆弱性的空间关联关系.结果表明: 乡镇尺度上,2002和2014年处于重度、极度脆弱的乡镇均集中分布在武都大部及宕昌西北,且12年来流域乡镇的生态脆弱性从以中度脆弱为主向轻度脆弱转变;2002-2014年,县区尺度上,仅舟曲县生态脆弱性的变化程度较平稳,武都、文县、宕昌、迭部相对剧烈,且武都、文县、迭部的生态脆弱性在一定程度上发生好转,而宕昌县在逐渐恶化;流域尺度上,2002和2014年流域生态脆弱性指数的平均值分别为0.2976和0.2904,呈小幅下降趋势,表征12年来流域的生态脆弱性有所降低;变异系数分别为0.3905和0.4358,呈增加趋势,说明流域生态脆弱性的空间格局向不均衡方向发展;2002年流域生态脆弱性指数的Moran I值为0.5460,表明2002年流域生态脆弱性在空间上呈集聚现象,高高聚集区主要分布在武都北部及中部,零散分布在宕昌西北;2014年流域生态脆弱性指数的Moran I值增加至0.5635,空间集聚更为显著,高高聚集区集中分布在武都中部及宕昌西北.     

基于景观格局的矿区生态脆弱性评价——以吉林省辽源市为例

矿区自然生态系统脆弱性研究不仅对生态资源及生态环境有重要作用,还对资源合理利用及实现区域可持续发展有指导意义.在分析生态脆弱性概念与评价方法的基础上,依循“压力,状态-响应”评估框架,基于景观格局指数,从自然生态系统压力度、敏感性、恢复力3方面出发构建矿区自然生态系统脆弱性评价指标体系.以辽源市为例,对其进行系统分析与评价.结果表明:各类自然生态系统类型中,辽源市草地的脆弱性最高、林地最低;33个乡镇中,杨木林镇生态脆弱性最高、东丰县县城最低;从4个区县来看,脆弱性大小为龙山区＞西安区＞东丰县＞东辽县;用地分布格局,自然生态环境,采矿、居民点等人为干扰,是影响生态脆弱性空间分异的主要原因.     

脆弱性研究进展:从理论研究到综合实践

从20世纪60年代脆弱性概念提出到21世纪脆弱性逐渐成为一门独立的新科学,脆弱性已成为评价地区发展状况的依据以及衡量未来发展规划的判据。基于国内外脆弱性研究文献的回顾和总结,回顾了脆弱性概念起源与发展,梳理了脆弱性评价的定性和定量方法,科学评述了21世纪以来脆弱性研究的新进展:评价方法创新、多尺度精细评价、多源数据挖掘、关键要素阈值界定、人为活动影响和脆弱性演化机理综合研究。研究发现21世纪以来脆弱性进展迅速,主要特点为多元化、多角度、精细化和综合化,表现为评价数据和方法的多元化;横向空间对比和纵向时间序列的多角度分析;多尺度精细评价;关键要素阈值与演化机理综合研究。未来,脆弱性研究应完善脆弱性概念框架和理论体系,关注耦合系统脆弱性过程与机制,探究脆弱性驱动因素和演化机理,科学界定脆弱性关键要素阈值,挖掘和提取多源遥感数据信息,开展系统脆弱性动态评价和时空分析,实现脆弱性定量评价与综合实践,最终满足国家和地区可持续发展战略的需要。     

脆弱性研究进展:从理论研究到综合实践

从20世纪60年代脆弱性概念提出到21世纪脆弱性逐渐成为一门独立的新科学,脆弱性已成为评价地区发展状况的依据以及衡量未来发展规划的判据。基于国内外脆弱性研究文献的回顾和总结,回顾了脆弱性概念起源与发展,梳理了脆弱性评价的定性和定量方法,科学评述了21世纪以来脆弱性研究的新进展:评价方法创新、多尺度精细评价、多源数据挖掘、关键要素阈值界定、人为活动影响和脆弱性演化机理综合研究。研究发现21世纪以来脆弱性进展迅速,主要特点为多元化、多角度、精细化和综合化,表现为评价数据和方法的多元化;横向空间对比和纵向时间序列的多角度分析;多尺度精细评价;关键要素阈值与演化机理综合研究。未来,脆弱性研究应完善脆弱性概念框架和理论体系,关注耦合系统脆弱性过程与机制,探究脆弱性驱动因素和演化机理,科学界定脆弱性关键要素阈值,挖掘和提取多源遥感数据信息,开展系统脆弱性动态评价和时空分析,实现脆弱性定量评价与综合实践,最终满足国家和地区可持续发展战略的需要。     

生态安全评价研究中的若干问题

生态安全评价是对生态系统完整性以及对各种风险下维持其健康的可持续能力的识别与研判,以生态风险和生态健康评价为核心内容,并体现人类安全的主导性．生态风险识别和生态脆弱性是生态风险评价的构成要素,生态健康则表现在生态完整性、生态系统活力与恢复力三方面．生态安全评价的准则与指标体系应将生态风险与生态健康有机结合。同时兼容不同空间尺度并能体现动态变化,其中在EDI、REI和IRI分类基础上叠加暴露分析指标是较大空间尺度生态安全指标体系建立的发展方向．文中综述了现阶段主要的生态安全评价方法,表明暴露-响应综合评价模式在现阶段应用最为广泛,生态模型法评价不同尺度的生态安全则是未来主要发展领域,并注重生态过程安全评价．生态安全评价研究需要与生态安全预测及预警研究相结合,并将生态安全的保障、维护与管理研究纳入其范畴．     

基于灰色三角白化权集对分析模型的喀斯特山区农业生态环境脆弱性评价

生态脆弱性一直是全球变化与可持续发展研究的热点问题,研究农业生态环境脆弱性问题有利于合理利用区域农业资源,提出有效的农业生态环境保护措施。针对农业生态环境脆弱性评价未考虑不同评价级别内各指标之间同、异、反关系,本研究基于灰色三角白化权集对分析(SPA)模型,从生态环境外在脆弱性方面选择人口密度、人均耕地面积、人均造林面积等11个评价指标,对喀斯特山区农业生态环境脆弱性进行评价。结果表明: 研究区农业生态环境比较脆弱,以极度、高度和中度脆弱度为主;极度、高度、中度、轻度和微度农业生态环境脆弱区比例分别为32.4%、14.1%、17.7%、23.6%和12.2%;评价结果与研究区域农业生态环境脆弱性实际状况相符。说明以灰色三角白化权SPA模型评价农业生态环境脆弱性具有可行性,可为农业生态环境脆弱性评价提供一种新的方法和思路。     

生态恢复评价研究进展与展望： 第5届国际生态恢复学会大会会议述评

第5届国际生态恢复学会大会于2013年10月6—11日在美国威斯康星州麦迪逊召开.来自50多个国家的约1200位代表参加了本次大会,讨论了生态恢复不同领域的最新进展.会议中关于生态恢复评价的探讨主要从生态恢复评价指标体系的建立、生态恢复的评价方法、生态恢复监测与动态评价三方面展开.会议强调了生态恢复评价在生态恢复过程中的重要地位,关注了生态恢复评价研究中面临的挑战.对我国生态恢复评价研究主要有以下启示： 1)加强构建全面、综合的评价指标体系,注重评价过程的多方参与;2)注重生态恢复评价的尺度效应与尺度转换研究;3)拓展3S技术在生态恢复评价中的应用,促进生态恢复动态监测的发展;4)积极开展国际交流合作,提升我国生态恢复研究的国际影响力.
     

基于多源数据的三江源国家公园土地生态安全综合评价

开展国家公园尺度的土地生态安全综合评价，对优化三江源国家公园土地利用管理规划、加强生态网络建设具有重要借鉴价值。在“压力-状态-响应”(PSR)理论框架中融入草地退化指数、冻土稳定型分布、生态系统服务价值和景观生态脆弱性等指标，分析三江源国家公园土地生态安全状况及其主导因素。研究表明：(1)三江源国家公园景观生态脆弱性整体较低，不同园区景观生态脆弱性指数略有差异，长江源园区为中等脆弱区，黄河源园区脆弱性次之，澜沧江源园区景观生态脆弱性优于其他两园区。(2)三江源国家公园整体土地生态安全状况为较不安全，其中，长江源园区、澜沧江源园区以较不安全区等级为主、临界安全等级次之，黄河源园区临界安全及以上等级的面积比重为93.94%。(3)土地生态较安全区和安全区分布于长江源园区中南部，以及黄河源园区南北两侧边缘区，较不安全区和临界安全区在长江源园区、澜沧江源园区以及黄河源园区交错且连片分布。(4)基于地理探测器模型的自然生态和社会经济影响因素识别结果显示，居民点密度、水网密度和景观生态脆弱性是影响三江源国家公园土地生态安全的主导因素，揭示了人类活动扰动程度与生态系统脆弱性对国家公园土地生态安全状...     

西北干旱区生态脆弱性时空演变分析

西部大开发政策实施以来,随着社会经济的发展和环境政策的调整,西北干旱区生态环境发生深刻变化。基于西北干旱区生态本底特征,选取土壤、地形、气候并结合夜间灯光数据构建西北干旱区生态脆弱性评价体系,运用空间主成分分析法（SPCA）、地理探测器对西北干旱区2000、2007、2012、2018年生态脆弱性时空演变及驱动力进行分析。结果表明：（1）从西北干旱区生态脆弱性时空演变特征来看,研究区生态脆弱性以重度脆弱性为主;从不同土地利用脆弱性来看,微度脆弱区以草地、林地为主,轻度脆弱区以草地为主,中度脆弱区和重度脆弱区以未利用地为主,18年来研究区生态脆弱性整体保持不变;（2）影响西北干旱区生态脆弱性分异的主导因素包括土壤有机质含量、地形位指数、气温、降水、夜间灯光指数,各因素对生态脆弱性的平均决定力分别为0.63、0.36、0.27、0.26和0.22。（3）基于生态脆弱性监测结果和驱动因素分析,将西北干旱区划分为5个生态功能区：生态核心保护区、生态综合监测区、生态优化关注区、生态恢复治理区、生态潜在治理区,并提出相应管理方案。研究可以为干旱区生态环境保护提供借鉴。     

木本植物木质部栓塞脆弱性研究新进展

木质部空穴化和栓塞是木本植物在干旱等条件下遭受水分胁迫时产生的木质部输水功能障碍, 在全球气候变化的大背景下, 栓塞脆弱性对干旱响应的研究已成为热点和重要内容。近年来有关木质部栓塞脆弱性与植物输水结构和耐旱性的关系已有大量研究并取得一定成果, 但是, 不同学者在不同地区对不同材料的研究结果存在很大不同。该文就近年来这一研究领域取得的成果及争议问题进行了概括和总结, 主要涉及木质部栓塞脆弱性(P₅₀)及脆弱曲线的建立方法、木质部栓塞脆弱性与木质部结构(导管直径、导管长度、纹孔膜、木质部密度、纤维及纤维管胞)间的关系和木质部栓塞脆弱性与耐旱性的关系, 并对未来工作进行展望, 提出在未来的工作中应对同一树种使用Cochard Cavitron离心机法、Sperry离心机技术与传统方法建立的脆弱曲线进行比较验证、计算P₅₀值、分析植物个体器官水平差异(根、茎、叶)、测定树种生理生态指标, 探索植物栓塞脆弱性与输水结构和耐旱性的关系, 从而评估不同类型植物在未来气候变化下的耐旱能力。     

基于SPCA和遥感指数的干旱内陆河流域生态脆弱性时空演变及动因分析——以石羊河流域为例

以石羊河流域为研究区,基于干旱内陆河流域生态特征和遥感数据快速、客观、大面积观测的特点,采用遥感模型计算湿度、绿度、干度和热度等指标,并构建石羊河流域生态脆弱性评价指标体系,在此基础上运用空间主成分分析法(SPCA)对石羊河流域2000和2016年生态脆弱性时空演变及动因进行了分析。研究结果表明:(1)从各遥感指数空间分布来看,湿度和绿度指标均值在17年间呈增长趋势,证明该流域水源涵养能力变好,植被覆盖率变大;干度指标均值有所下降,表明该流域地表裸露程度有所降低;而与植被和水资源关系密切的地表温度均值呈逐年上升趋势,说明该流域水热平衡差异进一步增加,对未来生态脆弱性影响显著;(2)从全流域生态脆弱性时空演变特征来看,该流域主要以强度和中度脆弱为主,17年间生态脆弱性整体上呈缓慢降低趋势;(3)从不同的海拔生态脆弱性分布来看,中山区(1000—2000m)最高,高中山区(2000—3000m)次之,高山区(3000m)最低,17年间中山区生态脆弱性有所下降,而高中山区与高山区却呈上升的趋势;(4)从不同的行政区划生态脆弱性来看,金川区、凉州区、永昌县、民勤县和古浪县整体上处于中度和强度脆弱水平,而天祝县和肃南县处于轻度和微度脆弱水平;(5)从生态脆弱性的演变动因来看,4个指标对石羊河流域生态脆弱性影响均为显著。2000年生态脆弱性的主导影响因子依次为热度湿度绿度干度,而2016年为热度干度绿度湿度。总的来看,石羊河流域生态脆弱程度近年来有所降低,但综合治理工作仍任重道远。本文的遥感方法和分析思路对该流域生态脆弱性保护及治理提供一定的理论基础和决策依据。     

A review of new research progress on the vulnerability of xylem embolism of woody plants

Xylem cavitation/embolism is the blockage of xylem conduits when woody plants suffer from water stress under drought and other environmental conditions, the study of embolism has become a hot and key topic under global climate change. Recent researches on the relationship between the vulnerability of xylem embolism and hydraulic architecture/drought tolerance have made some progress, however, scholars reached different conclusions based on results from different regions or different materials. This paper reviews the current achievements and controversial viewpoints, which includes indicator of xylem embolism vulnerability (P₅₀), method of vulnerability curve establishment, the relationship between embolism vulnerability and hydraulic architecture (vessel diameter, vessel length, pit area, wood density, fiber and fiber tracheid) and the relationship between embolism vulnerability and drought tolerance of woody plants. Future studies should use Cochard Cavitron centrifuge and Sperry centrifuge coupled with traditional methods to establish vulnerability curves, calculate P₅₀, analyze the difference among different organisms (root, stem, leaf), and measure physiological and ecological indexes. Future studies should be aimed to explore the relationship between the vulnerability of xylem embolism and hydraulic architecture/drought tolerance and to assess drought tolerance ability of different species under future climate change.     

区域生态风险评价指标体系

区域生态风险评价包含多种风险源、多种风险受体和多种评价终点,评价指标的选取较为复杂,成为区域环境管理研究中的一个热点问题.大量国内外相关领域的研究成果表明,区域生态风险评价包括3个关键环节：1）风险概率评价,用风险概率指数来度量;2）生态系统在区域中的生态地位和价值评价,用生态指数来度量;3）各生态系统遭受风险时的脆弱程度评价,用脆弱度指数来度量.区域生态风险评价指标体系构建存在的主要问题为主观性强和可比性差,鉴于此,应遵循客观性、整体性、层次性和可比性原则分层次构建指标体系,其中,构建受体生态地位和价值的评价指标体系最为复杂,可通过建立必选指标和可选指标来完善,以增强区域之间生态风险评价结果的可比性.     

基于土地破坏的矿区生态风险评价:理论与方法

矿区生态风险评价已成为区域生态风险研究的热点领域。如何合理选择和表征区域生态风险源和风险受体,量化多风险源和多风险受体的交互作用,是目前区域生态风险评价研究的焦点。为此,在总结矿区生态风险评价研究成果的基础上,构建了矿区生态风险源、风险受体及作用对象与过程的因果链模型,结合矿区生态环境问题产生过程的独特性,将土地挖损、占用及塌陷等土地破坏作为矿区的直接生态风险源。基于土地破坏类型提出了适宜矿区的区域生态风险评价流程、指标体系与计算方法;并专门在定量化多风险源与多风险受体交互作用上做出探讨,构建了生态系统单元暴露指数和土地破坏累积作用指数来评价矿区土地破坏与生态系统单元间的暴露与危害作用关系。为矿区生态风险评价的实证研究提出了理论基础与方法框架,未来可结合实证研究对此方法及相关指标参数做出完善与改进,为矿区生态环境管理与生态安全建设提供科学的参考依据。     

Ecological vulnerability indicators

Indicators provide easy and quick information on the status or condition of an object of interest and are therefore widely used in policy-making. In recent years, policy interest in vulnerability research has increased and a growing number of studies have been aimed at developing vulnerability indicators. Some of these studies have been done within the social–ecological system (SES) framework, taking into account both social vulnerability and ecological vulnerability. A particular challenged faced, however, is with regard to the incorporation of indicators to capture the latter, especially as the concept of vulnerability as applied in ecology is relatively new and not yet well-explored. This paper expounds on this problem by answering the following questions: (1) How are the concept of vulnerability and thereby ecological vulnerability currently understood? (2) What are the challenges in the development and use of ecological vulnerability indicators? (3) What are the current efforts to overcome these challenges? One insight gathered is that due to the complexity, nonlinearity, and multiplicity of dynamics of natural systems, development of sufficiently general indicators of ecological vulnerability may not be realizable. Rather, ecological vulnerability assessment and the development of indicators thereof, whether done independent of the human system or within the SES, should be conducted at smaller scales and must be context-specific.     

生态承载力与崇明岛生态建设

概述了崇明岛的生态建设目标及历史背景,分析了崇明岛生态经济现状和制约因素,阐明了崇明岛生态建设要解决的科学问题.据此提出,崇明生态岛建设科学研究应从生态承载力研究着手,紧密结合崇明岛的区域特点,研究借鉴国内外生态岛资源节约型可持续发展模式,从系统和动态的观点出发,综合研究崇明岛生态承载力现状和发展动态,提出操作性强的提升崇明岛生态承载力的对策,制定与区域生态承载力相适应的新型产业结构、人口规模调整和优化布局方案,构建崇明岛有效的生态安全预警调控系统,为崇明生态岛经济发展和环境资源可持续利用提供建议和战略决策依据.     

采煤矿区的生态脆弱性——以内蒙古锡林郭勒草原胜利煤田为例

以锡林郭勒草原胜利煤田为典型研究区,构建了由生态敏感性、自然与社会压力及生态恢复力3方面16个因子组成的生态脆弱性评估指标体系,基于专家打分法和层次分析法建立了生态脆弱性模型,借助遥感及地理信息工具完成了对区域生态脆弱性指数的计算,分析了土地利用与生态脆弱性的关系,并通过空间自相关分析对计算结果进行了全局及局部聚类检验.结果表明： 研究区脆弱性总体属于中等偏高水平;胜利煤田4个露天矿的开采导致采区脆弱性显著增加,由于矿井疏干水和人为活动的影响,矿区周边300～2000 m范围都演变为生态高脆弱性区;随着矿区的进一步开发,整个煤田都将转变为中度和重度脆弱区,而煤炭资源开采是导致区域脆弱性提高的主要因素.全区及局部聚类结果显示,该区域脆弱性空间分布有很好的聚类特征.降低矿区人口密度、控制草地载畜水平、控制建设用地和耕地比率是解决矿区社会经济压力的最佳途径,增加投入、提高植被恢复系数是改变区域生态脆弱性的根本措施.