贵州省后寨河小流域地形因子、人为干扰与石漠化定量研究

为定量研究喀斯特区域地形因子、人为干扰和石漠化之间的关系。基于网格法和实地观测,建立后寨河流域石漠化信息数据库并分析。结果表明:后寨河流域石漠化面积为14.43 km~2,不同利用类型石漠化面积呈以下规律:荒地坡耕地乔木林地耕地灌木林地灌草地草地弃耕地园地乔灌木林地水田经果林地;流域内岩石裸露率和土壤厚度主要受到坡度、坡位和人为干扰的制约,而人为干扰具有主观性,主要在岩石裸露率低、土壤较厚和坡度较缓的区域进行农业生产活动。荒地和弃耕地占据了石漠化面积的32.64%,且存在较大潜在石漠化的风险。回归模型发现人为干扰程度对岩石裸露率(负效应-0.286)和土壤厚度(正效应0.264)的直接效应最大,坡向对岩石裸露率(正效应0.067)和土壤厚度(负效应-0.054)的直接效应最小。认清地形因子、人为干扰和石漠化之间的耦合关系有利于喀斯特小流域石漠化治理。     

西南喀斯特地区石漠化时空演变过程分析

喀斯特地区石漠化对当地社会经济的可持续发展有严重的阻碍作用，因此，研究喀斯特石漠化时空特征及演变规律，对石漠化治理有着重要的意义。以西南八省为研究区，利用归一化差分植被指数（Normalized Difference Vegetation，NDVI）、净初级生产力（Net Primary Productivity，NPP）、地表反照率（Surface Albedo）和坡度（Slope）数据，借助ArcGIS等软件平台，分析石漠化在不同的坡度、土地利用和生态保护区内的变化。结果显示：（1）轻度和中度石漠化是西南主要的石漠化类型。从空间分布来看，石漠化发生分布面积最广的是贵州，其次为云南和广西。（2）从不同土地利用来看，2000-2015年间无石漠化面积最多，潜在石漠化次之。石漠化主要发生在耕地和林地两种土地类型上，其他用地上石漠化发生面积最少，但是极重度石漠化在其他用地上的发生比例很大，平均在11%左右。（3）从不同坡度来看，石漠化严重程度不随坡度的增加而加剧，在坡度6°-25°之间石漠化发生面积最大。（4）从生态保护区来看，2000和2015年西南喀斯特生态保护区是石漠化面积分布最多的区域，分别为27481.86 km²和21738.65 km²。最少的是大别山山地生态功能保护区，从变化量来看，增加最多的是三峡库区，增加1641.22 km²，减少最多的是西南喀斯特生态功能保护区，减少5743.22 km²。（5）利用NPP、NDVI、地表反照率和坡度能较精准的反演石漠化，其反演权重依次为0.33、0.42、0.15和0.1。研究时段内，西南生态环境逐渐得到改善。     

贵州黔南州石漠化格局变化特征

基于3S 技术分析了2000-2015 年间黔南州植被覆盖度和不同等级石漠化格局变化特征, 为喀斯特山区生态环境保护和石漠化防治提供参考。采用2000 年、2005 年、2010 年、2015 年的植被NDVI 遥感影像计算植被覆盖度, 通过图像差值分析和石漠化转移矩阵定量分析研究期间石漠化格局变化特征。2000 年黔南州无石漠化面积占总面积的51%, 重度石漠化面积占11%, 石漠化程度最严重的是长顺县、惠水县和独山县; 2005 年其无石漠化面积达到研究期间的最大值, 重度石漠化面积达到最小值, 长顺县石漠化较严重; 2010 年无石漠化面积为研究期间的最小值, 重度石漠化面积为最大值, 整个黔南州石漠化程度加深, 面积在扩大, 黔南州各县、市均有较严重的石漠化分布; 2015 年其无石漠化面积在2010 年的基础上有所上升, 而重度石漠化面积在2010 年的基础上有所下降、石漠化程度有所减弱, 黔南州中西部、东南部石漠化较为严重。黔南州生态环境脆弱, 在石漠化治理过程中要坚持生态治理模式, 促进经济社会可持续发展。     

中国西南喀斯特地区植被变化时空特征及其成因

2000年以来,国家在中国西南喀斯特地区开展一系列生态治理工程,该地区退化生态系统得到一定程度的恢复,而2008年开展石漠化综合治理工程以来该地区的植被覆盖和生产力如何变化尚不清楚。本研究利用遥感增强型植被指数(EVI)和总初级生产力(GPP)数据,研究2000—2015年西南喀斯特地区植被EVI年均值和GPP年总量的时空变化特征,重点探讨2008年以来石漠化综合治理工程、气候变化等因素对植被覆盖及生长的影响,进而评估石漠化综合治理工程的成效。结果表明,2000—2015年西南喀斯特地区植被EVI总体显著增加,其中2008—2015年植被EVI均值和变化率分别比2000—2007年高6.9%和85.7%,EVI显著增加的区域占西南喀斯特地区的13.4%;该区域GPP年总量亦呈显著增加趋势(20.58 g C m-2a-1)。2008—2015年气温和降水对植被EVI变化趋势的贡献仅占28.3%,退耕还林还草等生态恢复措施、大气CO2浓度、大气氮沉降的增加可能是该区域植被覆盖显著增加的主要贡献因子。在100个首批石漠化综合治理试点县中,大部分试点县植被EVI的变化趋势受非气候因子的影响,其中治理面积大的县受非气候因子的影响显著高于治理面积小的县,表明石漠化综合治理工程的实施有效地促进了试点县植被覆盖的增加。     

喀斯特地区耕地生态承载力供需平衡

以喀斯特地区耕地生态承载力供需关系作为切入点,采用GIS软件和耕地生态足迹模型,在修正耕地产量因子的基础上构建喀斯特地区耕地生态承载力供需平衡指数,对以喀斯特地貌为主的毕节市2014年耕地生态足迹供需平衡现状进行分析评价。结果显示:(1)毕节市耕地生态足迹供需在空间分布上呈现北部盈余而南部超载的态势;(2)国内生产总值与耕地生态足迹供需平衡指数之间存在负相关关系;(3)耕地生态承载力供需平衡指数与潜在石漠化、轻度石漠化及中度石漠化面积占比之间存在负相关关系,与强度石漠化面积占比存在正相关关系;(4)全市8县(区)中,4个县(区)耕地生态盈余,2个县耕地生态平衡,2个县耕地生态赤字,全市约75.28%的人口生活在耕地生态盈余区和平衡区,24.72%的人口生活在耕地生态赤字区。可为毕节市农业产业结构调整、生态安全预警、区域经济发展及土地利用总体规划编制提供决策依据。     

不同岩性背景下土壤侵蚀与石漠化关联性分析

喀斯特地区土壤侵蚀与石漠化问题备受关注,为了定量分析不同岩性下土壤侵蚀与石漠化的关联性,为研究区优化生态环境提供决策依据,以贵州省沿河县为例,以Landsat遥感影像、1∶5000地形图、岩性和石漠化为基础数据,采用监督分类方法、表面分析和栅格计算,提取出土壤侵蚀的各项指标因子。对不同岩性背景下土壤侵蚀与石漠化关联性分析,结果显示:(1)沿河县石漠化面积为284.44 km2,占全县国土面积的11.52%。已发生石漠化等级以轻度、中度、强度较显著;土壤侵蚀面积为1838.97 km2,占全县总面积的74.48%,已经发生土壤侵蚀等级以轻度、中度、强度侵蚀为主。(2)灰岩与碎屑岩互层和连续性白云中,石漠化与土壤侵蚀发生面积较显著,分别占石漠化与土壤侵蚀面积的57.99%和50.45%。(3)非碳酸盐岩、灰岩夹碎屑岩、灰岩与白云岩混合、灰岩与碎屑岩互层、连续性白云岩和石灰岩上,石漠化等级与土壤侵蚀程度在潜在和轻度呈负相关、轻度和中度石漠化内呈正相关、中度和极重度石漠化内呈负相关,土壤侵蚀等级与石漠化在微度和轻度侵蚀内呈正相关,在轻度和剧烈侵蚀内呈负相关,其中灰岩与白云岩混合和连续性白云岩上,石漠化等级与土壤侵蚀存在单一的负相关。     

喀斯特石漠化区苔藓植物物种多样性变化

为了揭示喀斯特石漠化地区苔藓植物的物种多样性,通过野外实地调查对贵州喀斯特地区不同程度石漠化区域苔藓植物进行研究。结果表明,苔藓的科、属、种数量随着石漠化程度加剧而下降,其中,强度石漠化的科数最少且显著低于其他三种石漠化类型,比潜在、轻度、中度石漠化地区苔藓科数分别降低70.00%、57.14%、33.33%;轻度石漠化地区的真藓科、青藓科、丛藓科、曲尾藓科等包含属数较多,占总属数34.62%;Shannon-Wiener指数和Simpson指数变化基本一致,随石漠化程度加剧而下降,其中苔藓植物在潜在石漠化地区Shannon-Wiener指数为1.9393,高于其他三种石漠化区域,比强度石漠化区高43.97%,Simpson指数以轻度石漠化过渡到中度石漠化地区物种丰富度下降最快,下降26.73%;潜在石漠化区较其他三个区域拥有更高的苔藓数量。说明苔藓植物的分布和石漠化程度密切相关,随着石漠化程度加重,苔藓植物的科、属、种总数均有不同程度下降。     

基于遥感的广州市城市绿地生态服务功能评价

利用TM卫星影像数据和野外观测数据,运用遥感定量反演模型和知识,提取影响广州市城市绿地生态服务功能的地表参数,如叶面积指数、植被指数、土壤水、地表反照率、地表温度等,然后利用神经网络技术实现对单一因子的城市绿地生态服务功能的评价与分级;在此基础上,利用模糊聚类法对广州市城市绿地生态服务功能进行综合评价。结果表明:广州市城市中心绿地生态服务功能偏弱;绿地在各区分布差异较大,空间布局不够合理。生态服务功能一级的城市绿地面积为2.1km2,仅占研究区域总面积的0.4%,生态服务功能二级、三级和四级的绿地面积占研究区域总面积的比例分别为2.4%、5.0%和2.9%。     

基于MaxEnt模型的二郎山廊道大熊猫栖息地适宜性评价

基于地理分布点和环境变量数据,利用MaxEnt模型(Maximum Entropy Modeling)对二郎山廊道大熊猫Ailuropoda melanoleuca栖息地适宜度进行综合评价:坡度、坡向和干扰距离的综合贡献值分别为53.00%、21.90%和18.00%,累积贡献率达92.90%,是影响该区域大熊猫分布的主要生态因子。使用自然断点法将大熊猫栖息地分为不适宜、潜在、适宜和最适宜栖息地4种类型:不适宜栖息地面积为168.45 km~2,占研究区域面积的39.02%;潜在栖息地面积为212.71 km~2,占研究区域面积的49.28%;适宜栖息地和最适宜栖息地面积分别为49.79 km~2和0.68 km~2,两者仅占研究区域面积的11.70%。建议在该廊道开展大熊猫栖息地人工修复项目,以增加该地大熊猫的适宜栖息地面积;同时尽可能减少人类活动对大熊猫栖息地的干扰,以便廊道在促进各种群之间的基因交流中更好地发挥作用。     

喀斯特石漠化区生态保护红线划定——以贵州省威宁县为例

科学划定喀斯特石漠化区生态保护红线,对于维护区域生态安全,促进经济社会可持续发展具有重要意义。选择水源涵养、水土保持、生物多样性维护3种生态系统服务功能以及水土流失、石漠化2种生态环境敏感性指标,构建喀斯特石漠化区生态保护红线划定方法。以贵州省威宁县为例,结合第二次全国土地调查数据和相关规划等数据,划定生态保护红线,并从生态用地、植被覆盖度与人类扰动指数三个方面评价划定效果。结果表明：（1）威宁县生态系统综合服务功能以极重要为主,占研究区总面积的40.57%。生态环境综合敏感性以敏感为主,占总面积的67.86%。优化调整后生态保护红线面积1496.13 km²,占全县面积的23.75%,红线内生态用地面积占比高于非生态用地面积占比20%以上。（2）近些年贵州省退耕还林、岩溶地区石漠化综合治理和草海自然保护区生态修复等工程的实施,威宁县植被覆盖显著增加,红线内NDVI基本不变区、轻微改善区和明显改善区面积占比达到88.42%,红线范围内植被覆盖呈增加趋势。（3）红线内人类扰动指数低于红线外人类扰动指数,雪山镇、麻乍镇需控制红线范围内人类扰动,确保生态用地性质不改变,加强生态保护和监管。威宁县生态保护红线划定研究可为其他石漠化地区红线划定及划定效果评价提供参考。     

中国西南喀斯特石漠化时空演变特征、发生机制与调控对策

中国西南喀斯特石漠化及发展态势的遏制与综合治理是长江、珠江流域的生态安全需要。通过总结前人的研究成果、采集中国科学院环江喀斯特生态试验站部分收集整理和试验数据,尝试性地提出了新的石漠化概念和分类标准,探讨了西南喀斯特石漠化的空间分布及动态变化规律,阐明了不同石漠化程度生态系统的植被和土壤物理、化学、微生物等属性的表现特征,从自然和人为两个方面揭示了西南喀斯特石漠化的发生机制,提出了不同石漠化程度的治理对策,以促进喀斯特区域生态、经济、社会的全面协调与可持续发展。     

全球主要生态退化区和研究热点区的空间分布与演变

掌握生态退化区和研究热点区的空间分布、退化区生态系统的演变态势是认识生态问题、开展生态治理的基础,但目前缺乏全球主要生态退化区空间分布图等基础数据和相关知识。应用多源数据集成融合、长时序卫星遥感分析、互联网文献大数据建模分析等方法,对以荒漠化、水土流失、石漠化为代表的全球主要生态退化类型区的空间分布、演变态势、研究关注热度等进行了研究。结果表明：（1）全球荒漠化区面积约15.4×10⁶ km²,水土流失区面积约14.3×10⁶ km²,石漠化区面积约1.1×10⁶ km²;这些生态退化区主要分布在非洲撒哈拉沙漠南北边缘,欧洲西部、地中海沿岸、东欧平原南部,南亚印度河流域,中国西北地区、云贵高原,北美洲落基山脉以及南美洲阿根廷等地区。（2）2000年以来,上述退化区中约有3.9%的面积处于退化加重态势,73.3%的面积处于脆弱平衡状态,22.8%的区域出现好转趋势。（3）全球生态退化研究热点区的分布与全球生态退化区的分布总体呈现一致性。但在沙特阿拉伯中部、哈萨克斯坦北部,巴西大部,安哥拉、南非等生态退化区,存在生态系统继续恶化、缺乏研究界足够关注的情况。研究成果深化了对全球主要生态退化区分布格局的认识,对于防范全球发展和建设中出现加重的生态退化等具有参考价值。     

西南典型喀斯特地区石漠化时空演变特征——以贵州省普定县为例

为揭示我国西南典型喀斯特地区石漠化时空演变特征,选取贵州省普定县为研究对象,基于Landsat、DEM等影像数据,提取了坡度和4期植被覆盖度、岩石裸露率分布图,并利用地理探测器获得各自的贡献率,反演了1990—2015年4期石漠化空间分布信息,进而讨论了石漠化时空演变特征。结果表明:(1)在1990—2015年间,普定县石漠化演变复杂,经历了由好转到恶化再到好转的阶段,总体趋势在好转,局部恶化,石漠化治理仍需加大力度;(2)中度以上石漠化集中分布在三岔河沿岸附近,轻度以下石漠化则分布较散乱;(3)潜在和轻度石漠化演变方向复杂,潜在石漠化平均变化速率最大(2.75 km2/a),在1997—2006年间更是达到了16.5 km2/a;(4)植被覆盖度与岩石裸露率的变化主要呈负相关,前者的增加主导了石漠化的好转,而后者的增加则控制了石漠化的恶化;(5)石漠化演变存在突变,在三岔河沿岸附近,存在无/潜在石漠化突变为重度以上石漠化的现象;在靠近城乡居民地附近,存在重度以上石漠化突变为无/潜在石漠化的现象;(6)植被覆盖度、岩石裸露率、坡度能较准确反演石漠化,贡献率分别为44%、42%、14%。本文提供的石漠化反演方法快速高效,制作的图件、数据为同行提供了参考,得出的结论为石漠化治理提供了科学支撑。     

基于土地利用变化的玛纳斯河流域景观生态风险评价

摘要：随着人类活动范围日益扩张和强度增加,景观生态风险评价已经成为预测和衡量生态环境质量和动态演化的重要手段。本文以玛纳斯河流域（简称玛河流域）为研究区,选取2000、2005、2010和2015年4期Landsat TM/ETM遥感影像,运用ENVI软件对研究区土地利用类型进行解译,定量分析流域近15年来土地利用动态变化特征,基于景观格局指数,采用地统计学方法,探究玛河流域景观生态风险程度及时空分异特征。结果表明：（1）2000—2015年,玛河流域景观格局发生了较大变化,耕地景观面积增加最多（2638.31 km^2）,主要由草地和未利用地转入;未利用地景观面积减少最多（2559.99 km^2）,主要转化成了草地、耕地和林地;（2）将流域景观生态风险划分为5个等级,研究期内流域低、中风险区面积增加而较高、高风险区面积减少,整体景观生态风险指数减小,所以研究区生态环境在整体上呈现好转;（3）2000—2005年、2010—2015年玛河流域在景观风险分布格局上发生较小变化,但2005—2010年流域景观风险分布格局发生较大变化,主要是中、较高和高风险区向流域南北方向分散并转移,低风险区向流域北部转移。     

喀斯特峰丛洼地石漠化治理自然地域分区

峰丛洼地是我国西南地区面积最大的喀斯特地貌类型区,水热资源相对较好,由于其较高的景观异质性,该区面临着石漠化治理投入与分区粗放、治理技术与模式区域针对性不强等问题,亟需开展面向石漠化治理的喀斯特峰丛洼地自然地域分区。基于修正的地质图将峰丛洼地区划分成碎屑岩为主的非喀斯特区和碳酸盐岩为主的喀斯特区,依据气候分异特征将喀斯特区划分为滇东南桂西南西南季风非典型峰丛洼地区和东亚季风典型峰丛洼地区,进一步依据大地貌部位及微地貌特征将东亚季风典型峰丛洼地区细分为黔西南高原面浅碟型锥峰洼地区、黔南桂北大斜坡北部漏斗型锥峰洼地区、桂中大斜坡南部漏斗型锥塔峰洼地区和桂南丘陵浅碟型锥塔峰洼谷区等亚区。分区结果表明各分区自然地域特征鲜明:碎屑岩为主的非喀斯特区坡缓土厚,人口压力相对舒缓;西南季风非典型峰丛洼地区受气候影响显著,地貌形态以常态山为主;桂中大斜坡南部漏斗型锥塔峰洼地区重度、极重度石漠化问题突出,但削减快、治理成效显著;黔西南高原面浅碟型锥峰洼地区人地矛盾最为尖锐,石漠化问题严重;黔南桂北大斜坡北部漏斗型锥峰洼地区石漠化比例相对较低、喀斯特景观资源丰富;桂南丘陵浅碟型锥塔峰洼谷地区水热资源最为充沛、人地关系相对缓和。面向石漠化治理的喀斯特峰丛洼地自然地域分区明确了分区的自然与社会经济条件差异,有助于提升石漠化治理的区域针对性和可持续性。     

流域生态空间与生态保护红线规划方法——以长江流域为例

生态空间是指以提供生态系统服务为主要目标的地域范围,确定生态空间范围是协调保护与发展、保障生态服务持续供给的基础。长江流域是中华民族的摇篮与中国文化发祥地之一,是中国经济发展的重要增长极,以及具有全球意义的生物多样性热点区。以长江流域为对象,探讨面向流域生态空间规划的方法与管理对策。研究中,选择生态系统服务指标(水源涵养、洪水调蓄、水质净化、水土保持和生物多样性维护)和生态敏感性指标(水土流失、石漠化和土地沙化),基于流域水文路径分析和与其关联的生态系统服务的受益人口,提出一种流域尺度的生态空间规划方法。研究结果显示,长江流域生态空间面积为102.25万km^2,占长江流域总面积的57.42%,森林占52.87%,灌丛占19.51%,草地占18.96%,湿地占4.26%,保护了79.47%的水源涵养功能,86.99%的洪水调蓄功能,78.09%的水质净化功能,80.60%的水土保持功能,以及86.49%的自然栖息地。在生态空间规划的基础上,进一步探讨了长江流域生态保护红线的格局,现阶段生态保护红线面积为59.25万km^2,占长江流域总面积的33.27%,其中上游占比59.24%,中游和下游分别占比38.05%和2.71%。本文提出的规划方法与研究结果,不仅可以为长江流域生态空间规划、保障流域生态安全和促进流域经济社会可持续发展提供依据,还可以为其他流域的生态空间的规划提供参考。