基于GEE和RSEI的长三角一体化示范区生态环境质量动态评估

生态环境质量变化的及时监测与定量评估,可为区域生态环境协同治理与管控政策制定提供决策支持。本研究基于Landsat5/TM和Landsat8/OLI影像,利用Google Earth Engine(GEE)平台和遥感生态指数(RSEI),综合考虑湿度、绿度、干度和热度等多种生态环境要素,对长三角一体化示范区2000—2020年生态环境质量变化进行了评估,并结合GDP和人口数据分析了社会经济因子对生态环境质量的影响。结果表明：绿度是对研究区生态环境质量贡献率最大的指标,且具有正面效应,而热度指标是引起生态环境质量退化的主要因素;研究区生态环境质量总体上处于中等水平,且呈现平稳上升趋势,其中,青浦区生态环境质量上升趋势明显,而吴江区和嘉善县的生态环境质量略有下降;2000—2020年,研究区生态环境质量提高区域面积占比(30.45%)略高于下降区域(28.35%),良好和优等级区域占比由27.34%增至29.79%,在不同时段,区县间和街镇间差异较为显著;人口增长对生态环境质量具有明显的负面影响,而经济发展并未以牺牲生态环境为代价,二者之间表现为脱钩关系。     

陇东黄土高原地区资源消耗、环境污染与经济增长的耦合关系——以庆阳市为例

环境污染与经济增长及资源消耗与经济增长的关系,一直是环境经济学与资源经济学的热点研究问题。但针对小尺度区域,将资源消耗、经济增长与环境污染三者纳入一个体系开展的分析研究较少。本文采用2000—2013年庆阳市主要的环境污染物排放量、资源消耗量和人均GDP数据,运用计量经济学方法,通过协整检验、基于向量自回归(VAR)模型的脉冲响应函数及方差分解分析,对三者之间的耦合关系进行了研究。结果表明:三者存在协整关系,庆阳市经济增长与环境污染、资源消耗之间存在一种长期均衡关系。化学需氧量和烟尘的排放对庆阳市经济增长的影响不大,但二氧化硫排放量、能源消耗量和水资源消耗量对其经济增长的影响较大。庆阳市经济增长是以污染物排放量增多和资源的大量消耗为代价的,经济增长是其环境污染、资源消耗的重要原因。经济增长对资源和环境的依赖度较强,环境污染、资源消耗与经济增长之间还未出现解耦,存在着相互促进的耦合作用关系。     

海南岛生态环境质量时空变化及其对气候变化与人类活动的响应

海南岛是气候变化敏感区以及生态环境脆弱区。近几十年气候变化和人类活动深刻地影响着海南岛的生态环境质量。然而,针对海南生态环境质量时空演变及其对气候变化与人类活动响应的规律还不清晰,理解这些规律对实现海南岛可持续发展目标具有重要意义。基于多源遥感数据,利用改进的遥感生态环境指数(MRSEI)探究了海南岛1992—2015年生态环境质量时空变化特征以及其对气候变化以及人类活动的响应,并利用像元尺度的多元回归法对比了气候变化与人类活动对生态环境质量变化的贡献。结果表明：(1)MRSEI指数适用于大区域,可用于本研究中的海南岛生态环境质量评价;(2)近24年,海南岛生态环境质量呈现波动上升的趋势,且在所有土地利用类型中,林地的MRSEI最高,多年平均值达到0.812;(3)MRSEI与气温、降雨呈现出显著正相关关系,与以夜间灯光表征的人类活动在沿海以及各市县的主城区呈现显著负相关关系;(4)气候变化在MRSEI演变中的贡献整体要高于人类活动影响。为海南中国特色自由贸易港建设中生态环境与经济社会协同发展研判提供科学的定量支撑,并为制定相应的政策提供依据。     

生态环境脆弱性与多维贫困的耦合关系——基于广西河池市1586个贫困村的实证分析

探索精细尺度上生态环境与区域综合贫困之间的关联性以及两者互动机理,是实现精准脱贫和乡村振兴背景下资源环境与社会经济绿色可持续发展的重要前提和保障.本文通过分别建立生态脆弱性和多维贫困评价模型体系,并结合耦合协调度模型,系统全面地揭示了生态环境脆弱性与多维贫困之间的协调发展关系.对研究区1586个行政村的测试结果表明:研究区生态环境高脆弱区主要分布在东南部;多维贫困状况从西北向东南呈现递增趋势,空间分布上均呈现“整体分散、局部聚集”的格局.在协调发展区,生态环境脆弱度与多维贫困程度的耦合度较高,两者呈显著正相关关系;在衰退失调区,生态环境脆弱度与多维贫困程度的耦合度较低,两者呈显著的负相关关系,说明生态环境质量改善和多维减贫发展不同步.生态环境脆弱性与多维贫困之间存在密切的复杂关系,扶贫开发的同时应重视生态环境保护,防止陷入生态贫困陷阱.     

基于上升性理论的重庆市生态经济系统投入产出分析

从信息论的角度入手,运用上升性理论对生态经济系统增长、发展与环境质量进行定量地描述。以重庆市为例讨论了上升性理论在生态经济系统中的应用,利用投入产出表的延长表来计算产业废弃物的排放量,并利用产业废弃物的排放量来反映环境质量状况,把环境质量变化归因于受系统总吞吐量的规模效应、技术效应和结构效应的共同影响。研究结果表明,在1990-1999年重庆市生态经济系统实物型总吞吐量年均增加7.40%,上升性(A)增加近4倍,但是平均相互信息却从0.447比特降到0.342比特,废气排放量年均增长1.1%,废水排放年均增长率达3.2%,根据上升性理论表明在这10a间重庆市生态经济系统处于不可持续的发展状况。在1999-2006年,重庆市生态经济系统实物型总吞吐量仍不断增加,但年均增加率从1999-2006年的7.40%降到3.91%,上升性(A)增加了2倍多,平均相互信息从0.342比特增加到0.478比特,废气排放量的年均下降2.5%,废水排放量年均下降3.7%,这表明在这7a间重庆市生态经济系统朝着良性方向发展。要实现重庆市的生态经济系统良性发展,需提高资源在生态经济系统中的利用效率,实现资源的循环利用,加强资源在生态经济系统中各部门之间的流通性。     

2001—2019年中国自然保护区生态环境质量时空变化特征及其驱动力

自然保护区对维护生物多样性,改善生态环境质量具有重要作用。然而,我国自然保护区生态环境质量变化及其对自然因素与人类活动的响应规律还不清晰,理解这些规律对我国的生态文明建设以及生物多样性的保护具有重要意义。基于2001—2019年中国历史高分辨率生态环境质量数据CHEQ数据集以及自然因素,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验以及多元回归残差分析等方法,探究了2001—2019年中国自然保护区的生态环境质量时空变化特征及其对自然因素与人类活动驱动因素的响应。结果表明：(1)我国自然保护区的CHEQ指数呈现多阶段波动变化,总体呈小幅度下降趋势,平均趋势率为-0.54×10^-3/a;在空间上,中国自然保护区CHEQ变化趋势值呈“南高北低,东高西低”的分布格局;(2)自然因素与人类活动的共同作用是我国自然保护区生态环境质量恶化的主要原因,且恶化区域主要分布在自然保护区的实验区和缓冲区。其中自然因素对我国自然保护区生态环境质量变化的影响在-3×10^-3/a—0/a之间,人类活动的影响在-1×10^-3     

重庆市城市化与生态环境交互关系的协整分析

运用协整理论和误差修正模型考察了重庆市1978-2007年期间城市化与生态环境相互作用的关系,遴选出作用于生态环境的2项主要的城市化指标和影响城市化的4项主要的生态环境指标,它们能反映出交互作用的机制。结果发现:1978-2007年,重庆市城市化与生态环境之间存在长期均衡关系,城市化对生态环境的正向作用明显强于生态环境对城市化的反向影响,误差修正系数较长期协整方程中的系数要小。从长期来看,城市化水平对生态环境变化的解释能力正在逐步增强,这充分证明生态环境功能的弱化是城市化步伐推进的必然结果。就城市化对生态环境的响应效果而言,一方面城市化是影响重庆市生态环境的重要原因,另一方面生态环境对城市化也存在着反作用。生态环境对城市化进程产生外在压力,但这一反馈机制往往具有一定的滞后效应。城市化对解释生态环境预测方差分解起着重要作用,然而生态环境对城市化预测方差的贡献度较小。     

滇中湖泊流域生态环境质量监测与评价

九大高原湖泊流域在云南省经济发展中占有举足轻重的地位,其中,滇中五大湖泊流域(滇池、抚仙湖、星云湖、杞麓湖、阳宗海,下文称五湖流域)是云南工农业、旅游业等经济和社会发展最活跃的地区,与流域生态环境质量密切相关。本研究基于遥感生态指数(RSEI)对滇中五湖流域1988—2018年的生态环境质量进行监测和评价。结果表明: 尽管1988—2018年间研究区生态环境质量呈转好趋势,RSEI平均值由0.368增加到0.481,但流域整体生态环境质量欠佳;生态环境质量提高的面积占比57.6%,主要分布在湖泊之间的山地,下降区域主要为湖周的平地区;研究期间,滇池、抚仙湖、阳宗海的生态环境质量持续变好,但近10年,杞麓湖和星云湖的生态环境质量明显变差,各湖泊生态环境质量变化与湖泊水质变化存在一致性。未来生态环境质量的改善还需更多的社会关注和政府投入。     

三峡库区坡耕地利用转型及其社会经济-生态环境影响——以奉节县为例

探究典型生态脆弱区坡耕地利用转型及其对区域社会经济-生态环境的影响,对于合理利用山区坡耕地资源、实现社会经济-生态环境系统可持续发展具有重要意义。基于奉节县2000、2010、2020年土地利用数据,采用坡耕地利用形态转型测度、社会经济发展水平和生态环境质量评价等方法,揭示山区坡耕地利用转型的一般规律,综合定量探究坡耕地利用转型对区域社会经济、生态环境的影响,并测量对其耦合变化类型的驱动机理。结果表明：(1)2000—2020年奉节县坡耕地面积整体缩减,以廊道和边缘斑块坡耕地形态减少为主,减少的坡耕地主要向具有生态功能的林地和生态经济功能的园地转换;(2)社会经济发展水平和生态环境质量整体均呈增长趋势,且区域差异显著,前者呈“长江河谷区高—山区低”的分布格局,后者呈“长江河谷区低—山区高”的空间格局;(3)坡耕地利用转型对社会经济发展-生态环境质量耦合响应类型可以归纳为社会经济-生态环境同步发展型、社会经济发展-生态滞后型、社会经济滞后-生态恢复型、社会经济发展水平偏低型和生态环境质量偏低型5种;(4)社会经济-生态环境变化的各类型主要受到坡耕地利用强度、土地利用多样性、距县行政中心距...     

东北虎豹国家公园生态环境质量动态评价及其气候响应

人类活动及气候变化对东北虎豹国家公园生态环境产生深刻的影响,探究该地区生态环境质量的时空演变规律对园区可持续发展具有重要意义。在原有遥感生态指数基础上,选用增强型植被指数代替原绿度指标中的归一化植被指数,构建2001—2020年植被生长季遥感生态指数,探讨园区内核心保护区、虎豹潜在栖息地及主要人口聚集区三大管控区生态环境质量时空变化特征,并基于像元尺度分析其对气候因素的响应。结果表明：(1)近20年虎豹公园生态环境质量呈波动微弱下降趋势,2015年后生态环境质量逐步提升,2020年达到良好水平;(2)园区内各管控区生态环境质量具有明显的空间分异性,东部核心保护区中部及虎豹潜在栖息地中部以南地区生态环境质量较好,主要人口聚集区相对较差。(3)近20年虎豹公园生态环境质量稳定性较差。未来生态环境质量变化趋势为上升的面积占60.86%,表明未来生态环境趋势总体向好,但局部地区仍存在持续恶化态势。(4)虎豹公园生态环境质量主要受降水的影响,与降水呈显著正相关关系,与气温及日照的相关性较弱。     

黄土高原神府资源开采区生态环境质量时空格局特征

煤炭的开采促进了地区经济发展,同时也影响了当地的生态环境。因资源开采区在监测研究中常忽视了生态环境质量的长时间影响和时空变化。以神府开采区为例,基于Landsat系列遥感数据,使用遥感生态指数、Mann-Kendall检验法、R/S分析法等,对该区2000—2020年间生态环境质量时空格局特征进行时间序列分析和空间格局特征研究。结果表明：研究区域20年的RSEI均值为0.469,生态环境质量多年平均属于中等等级。2000—2020年间神府矿区生态环境质量总体上看有所改善,20年前后波动变化维持在0.523;同时建设用地也不断增加,从107.09km²增加至273.53km²。变化趋势上生态环境质量趋势变优、不显著和变差的面积比例分别约为56.1%、16.3%和27.6%。研究区生态环境可持续性整体上不强,大量区域显示反持续性特征。资源开采活动引发的地质环境问题致使生态环境退化,表现为直接影响区生态环境质量低于间接影响区,平均低2.68%。研究揭示了矿区长时间序列的变化状况与未来变化趋势及可持续性特征,探讨工矿业对生态环境质量的影响,为神府矿区...     

基于能值生态足迹的长山群岛人地关系分析

为探究长山群岛人地关系变化特征以及人类活动对海岛资源环境的影响,利用改进能值生态足迹模型,分析了1996—2016年长山群岛人地关系供需平衡变化情况,并利用脱钩效应模型探讨了海岛经济发展与能值生态足迹之间的关系。结果表明:(1)经济发展速度和海岛居民生活水平的提高使长山群岛能值生态足迹增长,经济发展和城镇扩张导致能值生态承载力不断下降;(2)长山群岛人地关系始终处于生态赤字状态并呈扩大趋势,但各账户生态赤字表征涵义不同,应区别对待;(3)长山群岛能值生态足迹与GDP之间经历了"扩张连接-弱脱钩-扩张连接-弱脱钩-强脱钩"的转变过程,经济发展速度、产业结构和增长方式是脱钩状态变化的重要因素。(4)随着产业重心的转移,长山群岛能值生态足迹的影响从海洋转向岛陆。     

ENVIRONMENT SPECIFIC PLEIOTROPY FACILITATES DIVERGENCE AT THE ECTODYSPLASIN LOCUS IN THREESPINE STICKLEBACK

Adaptive radiation occurs when divergent natural selection in different environments leads to phenotypic differentiation. The pleiotropic effects of underlying genes can either promote or constrain this diversification. Identifying the pleiotropic effects of genes responsible for divergent traits, and testing how the environment influences these effects, can therefore help to provide an understanding of how ecology drives evolutionary change between populations. Positive selection on low-armor alleles at the Ectodysplasin ( Eda ) locus in threespine stickleback has led to the repeated evolution of reduced armor in populations following freshwater colonization by fully armored marine sticklebacks. Here, we demonstrate that Eda has environmentally determined pleiotropic effects on armor and growth. When raised in freshwater, reduced armor sticklebacks carrying "low" alleles at Eda had increased growth rate relative to fully armored sticklebacks carrying "complete" alleles. In saltwater treatments this growth advantage was present during juvenile growth but lost during adult growth, suggesting that in this environment stickleback are able to develop full armor plates without sacrificing overall growth rate. The environment specific pleiotropic effects of Eda demonstrate that ecological factors can mediate the influence of genetic architecture in driving phenotypic evolution. Furthermore, because size is important for mate choice in stickleback, the growth rate differences influenced by Eda may have effects on reproductive isolation between marine and freshwater populations.     

黄河流域生态环境质量时空格局与演变趋势

黄河流域是我国重要的生态功能区，在我国经济社会发展和生态安全方面的作用举足轻重。如何及时、准确的获取黄河流域生态环境质量的时空格局与演变趋势，对黄河流域生态环境保护和建设具有重要意义。利用Google Earth Engine（GEE）平台，筛选目标年份及其前后各1年的夏季（6-9月）Landsat遥感影像，去除有云像元，掩膜水体信息，采取中值合成提取绿度、湿度、热度和干度4个生态指标，通过主成分分析快速构建遥感生态指数（RSEI）。结果表明：（1）绿度（NDVI）、湿度（Wet）、热度（LST）和干度（NDSI）4个指标在第1主成分（PC1）上的平均贡献率为89.60%，依据PC1构建遥感生态指数（RSEI）在黄河流域是可行的。（2）1990-2019年，黄河流域RSEI总体呈现出"快速变好→缓慢转好"2个阶段，1990-2000年增长趋势平均为0.005/a，增长率为11.69%，生态环境质量等级由差转为较差（10.18万km²）、较差转为中等（5.69万km²）、中等转为良（7.08万km²）贡献较大；2000-2019年增长趋势平均为0.001/a，增长率仅为3.86%，生态环境质量等级由较差转为差（6.10万km²）、良转为中等（4.09万km²）贡献较大。（3）1990-2019年，黄河流域生态环境质量提升的面积占黄河流域总面积的76.38%，其中显著提升的面积占26.14%；生态环境质量降低的面积占黄河流域总面积23.62%，其中显著降低的面积仅占1.46%。30年来黄河流域生态环境质量整体向好，实施生态工程的黄河上中游地区生态环境质量提升最快，而一些国家重点经济开发区生态环境质量有所恶化，使用GEE平台可以及时、准确的获取黄河流域生态环境质量的时空格局与演变趋势。     

舟曲藏文化生态环境观对比分析

采用资料分析和指数分析两种方法对舟曲县3个藏汉村寨的生态环境进行了差异分析,从生态观的角度分析了导致这种差异性的原因,说明舟曲县3个村寨村民不同的生态观是决定其生态环境质量差异的关键因素。分析了舟曲藏文化的生态环境观与当地生态环境之间良性循环、相互影响的作用机理,并挖掘了这种生态观背后特定的文化内涵,总结了舟曲藏族生态文化主要包括苯教生态文化和藏传佛教生态文化。从地理学角度进行了思考,阐述了舟曲藏族生态文化与当地地理环境之间相互作用、相互影响的关系,指出要从根本上解决当前生态危机,应当将藏族传统生态文化与现代文化有机结合,树立合理的生态观。     

The seaweed holobiont: from microecology to biotechnological applications

In the ocean, seaweed and microorganisms have coexisted since the earliest stages of evolution and formed an inextricable relationship. Recently, seaweed has attracted extensive attention worldwide for ecological and industrial purposes, but the function of its closely related microbes is often ignored. Microbes play an indispensable role in different stages of seaweed growth, development and maturity. A very diverse group of seaweed-associated microbes have important functions and are dynamically reconstructed as the marine environment fluctuates, forming an inseparable ‘holobiont’ with their host. To further understand the function and significance of holobionts, this review first reports on recent advances in revealing seaweed-associated microbe spatial and temporal distribution. Then, this review discusses the microbe and seaweed interactions and their ecological significance, and summarizes the current applications of the seaweed–microbe relationship in various environmental and biological technologies. Sustainable industries based on seaweed holobionts could become an integral part of the future bioeconomy because they can provide more resource-efficient food, high-value chemicals and medical materials. Moreover, holobionts may provide a new approach to marine environment restoration.     

Ecosystem, environmental quality and ecotechnology in the Taipei metropolitan region

The “self-design” capability of a natural environment is ignored in currently practiced environmental technology and urban planning professionals. Therefore, we propose an ecological engineering approach to conduct scenarios for environmental management in the metropolitan region of Taipei. Ecological energetic analysis is applied to assess the ecological economic status and the role and contribution of solid waste and water resources in the Taipei metropolitan region. The benefit of an ecological engineering approach to the environmental quality and sustainable development of the metropolitan region is evaluated using emergy synthesis. The results indicate that Taipei metropolitan region operates its activity mainly on the imported fuels and goods and services, which account for 90% of total emergy used. The treatment of waste as resources and the use of the self-design capability of the natural environment according to the ecological engineering approach can generate positive contribution and aid the environmental quality and productive potential of the ecological economic system. It is concluded that ecological sustainability should be used as a reference of environmental quality for urban development policy.     

The influence of species diversity on ecosystem productivity: how,where, and why?

The effect of species diversity on ecosystem productivity is controversial, in large part because field experiments investigating this relationship have been fraught with difficulties. Unfortunately, there are few guidelines to aid researchers who must overcome these difficulties and determine whether global species losses seriously threaten the ecological and economic bases of terrestrial ecosystems. In response, I offer a set of hypotheses that describe how diversity might influence productivity in plant communities based on three well-known mechanisms: complementarity, facilitation, and the sampling effect. Emphasis on these mechanisms reveals the sensitivity of any diversity-productivity relationship to ecological context (i.e., where this relationship should be found); ecological context includes characteristics of the surrounding environment, temporal and spatial scales of observation, and the intensity of human management. In particular, the legitimacy of the sampling effect as a mechanism of productivity enhancement is dependent upon the degree to which stochastic events influence immigration and extinction processes in a given ecosystem. A mechanistic approach also requires that the three mechanisms be separated and quantified in diversity experiments, and I examine the most appropriate analyses for doing so, focusing on the overyielding technique. Finally, I question why productivity per se is a relevant management concern in non-agricultural systems once relationships among diversity, productivity, and the qualities of the surrounding environment are considered.     

基于DPSIR-EES模型的旅游型城镇生态安全评价研究

保障生态安全是旅游型城镇实现环境、经济、社会系统健康发展的基础,二道白河镇作为典型的旅游型城镇,旅游业快速发展的同时生态环境保护面临着巨大压力。针对当前生态安全评价中信息屏蔽和主观性问题,基于DPSIR-EES模型构建生态安全评价指标体系,运用熵值法和均方差法确定权重,引入物元分析模型,实现2010-2019年二道白河镇生态安全评价与评价结果的可视化表达与分析。结果表明：（1）2010-2019年二道白河镇生态安全水平从不安全向安全水平不断转化,2016年后上升趋势尤为突出;（2）GDP增长率、社会保障建设水平、节能环保力度等三项指标以及影响层面、社会层面、经济压力层面等三个层面的影响最为突出,是二道白河镇生态安全水平健康发展的主要制约条件。多维度指标结合物元分析模型,既能得到综合质量信息以及反映评价对象的稳定状况,同时直观揭示各单项评价指标的分异情况,为二道白河镇下一阶段生态安全决策提供科学依据。下一阶段工作应以环境开发和保护为重点,积极采取对策,弥补生产、生活行为对生态环境系统的负面影响,从根本上减轻生态环境压力,实现二道白河镇经济、社会、环境协调发展。     

土地整治的生态环境效应:作用机制及应用路径

随着生态文明理念的不断落实和土地多功能管理的转型,土地整治的生态化发展开始进入全面创新与实践探索的关键时期.系统梳理土地整治的生态环境效应理论研究与实践探索的发展过程,明确“新时代”下学科研究的服务方向和实施路径,对于实施“生态化”土地整治战略非常重要.本文以2000年以来国内外有关土地整治生态环境效应的文献为分析对象,采用Citespace 1.0软件的文献计量分析及文献归纳方法,对土地整治的生态环境效应研究热点进行识别,并从生态环境要素、生态景观、生态系统服务3个方面总结并提炼了土地整治生态环境影响的作用机制.在此基础上,从区域生态系统服务水平测度及障碍因子诊断、土地整治对区域生态系统服务的影响效应及其机制、基于生态系统服务提升的生态化土地整治模式构建等方面提出未来“生态化”土地整治的应用路径,旨在为我国“山水林田湖草”生命共同体的修复与建设提供科学依据.