干旱区内陆流域区域景观生态风险分析--以阜康三工河流域为例

本文以新疆阜康三工河流域为研究区域,分析了干旱区内陆流域的景观生态的基本特点。在此基础上,基于景观格局构造了景观损失指数和综合风险指数作为区域景观生态风险评价指标,并利用空间分析方法对风险指数进行变量空间化,通过对生态风险指数采样结果进行半方差分析和空间插值,揭示了该区域的生态环境状况的空间分布特征。结果表明：研究区内的生态风险有不断扩大的趋势,区域内形成三个高的景观生态风险区域。根据评价结果,提出了内陆流域生态环境的重点保护与治理区以及合理的保护与综合整治对策。     

高原湖泊流域国土空间生态修复优先区诊断及修复研究

高原湖泊流域是高原地区人类活动的重要载体,兼具高生态价值和高脆弱性的特点。随着高原湖泊流域城市化和工业化发展加速,湖泊面积萎缩,污染加剧,流域生态环境受损严重,引发了一系列生态环境问题,如水土流失、水污染、湿地退化、生境质量下降等。亟需开展生态修复以平衡经济发展与生态环境保护之间关系,而基于整体保护与系统治理思维诊断并修复生态修复优先区,是科学有序推进国土空间生态保护与修复的重要抓手。基于此,研究以高原湖泊流域典型代表滇池流域为例,利用人类足迹和景观生态风险模型定量评估生态系统所受负向干扰,以最小累积阻力模型和电路理论构建流域生态网络;提取生态网络受负向干扰较高的关键区域为生态修复优先区并提出针对性修复措施。研究表明：(1)滇池流域人类干扰和生态风险整体较高,人类干扰整体呈核心—边缘递减的圈层式分布,中高生态风险占据了绝大部分区域。人类交通网络大幅扩展了人类干扰和生态风险的强度和深度;(2)区域生态网络呈典型湖泊生态网络特点,38条生态廊道呈放射状或环状分布,连通湖区、山区两大生态空间内共23块生态源地,保障区域生态安全;(3)研究共提取生态源地修复优先区73.83km²     

石羊河流域景观生态风险时空分布特征

石羊河流域地处干旱内陆河流域,是西北乃至中国重要的生态屏障.以1986、2000和2015年三期土地利用数据为基础,构建景观生态风险评价指数,研究其景观生态风险时空分布特征及其与地形因子之间的关系.结果表明:(1)石羊河流域景观生态风险空间分布呈南低北高的趋势.Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ级景观生态风险区域为石羊河流域的主要风险类型.(...     

大辽河口水环境污染生态风险评估

河口生态系统位于河流入海口,是介于河流和海洋之间的生态交错区,也是人类活动集中的区域。针对目前河口生态风险研究较多沿用陆地生态系统模式,并忽略风险分布的空间异质性等问题,以大辽河口为研究区,建立具有针对性的河口区(河海交错区)生态风险评价模型,以盐度和污染源作为划分河口不同区段的主要因素,对不同水期大辽河口生态风险及其空间分布进行有效评估,探讨河口区生态风险时空分布差异规律。结果表明,大辽河口整体生态风险水平相对偏高(三时段风险平均值为0.56),在0至1的生态风险指数空间中超过中等风险水平;就时间尺度上而言,造成大辽河口区生态风险差异的主要原因是径流量;就空间尺度而言,大辽河口区生态风险空间分布受上游来水携带污染物、下游污染源排放以及入海口门段海水稀释作用三者共同影响。因此,从根本上讲,改善并提高河口区域的生态风险水平,应密切关注人类活动对河口态系统造成的不良影响,并应以提高整个流域整体生态状况为根本目标和途径,这样才有助于从根本上解决产生河口区域生态风险的环境问题。     

基于小流域尺度的土壤重金属分布与土地利用相关性研究——以厦门市坂头水库流域为例

人类活动改变流域集水区土地利用方式同时提高了土壤重金属水平,并影响地表水重金属负荷。以具有明确地理边界的流域作为研究单元可能实现计量区别不同人类活动或因其引起的土地利用方式对土壤重金属空间分布及其环境风险的贡献。但不同人类活动及其改变的土地利用方式对土壤和地表水重金属负荷的相对贡献研究缺乏可操作性方法论。以我国典型的山塘水库小流域—福建省厦门市坂头水库流域为例,结合遥感影像解译、野外土壤重金属水平调查和GIS地统计方法,针对小流域尺度土壤重金属空间分布及其环境风险与土地利用方式相关性研究进行方法论的探索。坂头水库流域覆盖205km2,土地利用类型有林地、农业用地、城镇用地、绿地和水面等5大类。按照不同土地利用类型覆盖面积为权重,以统计最小样本数为准则,在该流域内共采集150个表层土壤样品,针对6种具有人为源特征重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Cd)土壤总量及富集水平进行分析,以潜在生态风险指数评价流域土壤重金属风险,并结合土地利用类型分析了其空间特征。结果表明:与林地和绿地相比,城镇用地和农业用地表层土壤重重金属水平显著较高;土壤重金属富集水平及其潜在生态风险依次为:城镇用地农业用地绿地林地;城镇化加重了流域土壤重金属Cu、Zn和Cd的污染风险;土壤Pb富集水平与土地利用方式无关,可能为大气沉降来源;所有土地利用方式土壤Cr和Ni总量低于区域土壤背景值,但城镇用地的富集指数显著高于林地。基于土地利用方式的反距离加权空间插值(LU-IDW)也清晰地揭示了土壤重金属富集及其潜在生态风险与人类活动密切相关,尤其是城镇化。以野外调查结合遥感卫星图像解译和基于土地利用方式的空间插值的研究方法有效地揭示了研究流域土壤重金属的空间分布特征及其潜在风险评价空间模式,为小流域尺度的环境质量演变研究提供了方法论和案例。     

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.     

鸭绿江口湿地滩涂表层沉积物重金属空间分布特征及生态风险评价

利用GIS软件空间内插值法分析鸭绿江河口近海湿地滩涂表层沉积物重金属的空间分布特征,并采用环境风险指数法和潜在生态危害指数法进行重金属元素的生态风险评价.结果表明: 研究区表层沉积物中的重金属含量与国内典型河口湿地相比处于较高水平.从空间分布上看,重金属含量东部高于西部,在人类活动密集区存在明显的累积性.环境风险指数法分析结果表明,Cu对该区域环境污染的影响最大,而Hakanson潜在生态危害指数法分析结果表明,Hg和Cd的潜在生态危害最大,重金属的综合潜在生态危害指数介于93.65～507.20,平均值为189.30,属于中等生态危害,并以东部潜在危害程度最大,应作为今后重金属污染防治的重点区域.     

1975—2018年南四湖流域景观生态风险时空变化及其驱动因素研究

研究区域的景观生态风险变化趋势及其驱动因素,可以更加科学地保护和开发流域生态系统。以南四湖流域1975—2018年9期土地利用数据为基础,借助ArcGIS 10.2和Fragstats 4.2等软件计算景观生态指数,并构建景观生态风险评估模型,通过空间自相关性分析,探究南四湖流域自改革开放40年来生态风险的时空变化,并用地理探测器定量研究驱动因子的贡献量。研究结果表明:流域最大斑块指数不断减小,景观破碎化加剧,且与景观生态风险指数呈正相关;而平均分维数、香浓多样性和香浓均匀度与生态风险指数呈负相关。在空间上,生态风险指数具有较强集聚性,东部草地和林地区域主要是高值区,湖区北部以及西部耕地和建设用地则主要是低值区;总体上,研究区大部分为低风险和较低风险区,且生态风险平均值不断降低;地理探测器分析表明,海拔和人为干扰度因子贡献量在35%以上,对生态风险有显著的解释力。据此,以后应减少人类行为对南四湖流域生态系统的干预,降低流域的景观生态风险,实现经济、社会和生态的可持续发展。     

基于探索性空间数据分析的海坛岛土地利用生态风险评价

生态风险评价作为一种新型环境管理工具,提供了定量化评估土地利用变化生态效应的新视角.本研究以福建海坛岛为案例区,基于1990年Landsat TM与2010年SPOT5遥感影像、2030年平潭综合试验区总体布局规划图和野外调查等数据,构建度量生态终点的生态风险表征指数,运用探索性空间数据分析中的空间自相关和半方差分析方法,对海坛岛过去 现在 未来不同土地利用情景下生态风险进行评价,分析其潜在的风险性及其变化趋势.结果表明： 海坛岛生态风险指数存在明显的尺度效应,在3000 m范围内表现出较强的正相关,生态风险指数空间分布以高 高聚集和低 低聚集类型为主;生态风险指数具有显著的各向同性特点,且其空间分布与对应时期局部空间自相关指数分布模式一致;各生态风险等级区年际变化较为剧烈,波动态势与波动幅度均有所不同;低生态风险区呈先增后降趋势,中、高生态风险区呈先降后升趋势.规划期的人为扰动强烈,高生态风险区在整个区域扩展蔓延.为减低土地利用生态风险、维护区域生态安全,可采取的生态风险控制策略包括：优化土地资源空间格局、保护关键生态区域、控制建设用地规模.
     

洱海流域土地利用变化及其对景观生态风险的影响

为探析高原湖泊所集成的小尺度自然流域景观空间变化及其对景观生态风险的影响,以云南洱海流域3期(1995年、2005年和2015年)Landsat遥感影像解译数据为基础,利用GIS空间分析技术和Fragstats软件计算景观格局指数,并在此基础上构建了景观生态风险指数,对洱海流域生态风险时空变化及其演化机制进行了分析。结果表明:1995—2015年,流域土地景观类型面积变化表现为林、草地和水体面积减少,耕地和湿地面积先减少后增加,建设用地面积显著增加的变化特点;景观指数定量分析表明,流域景观空间异质性下降,景观类型分布趋于从集中向分散转变,林地对流域景观的控制作用减弱;20年来,流域生态趋于恶化,生态风险指数均值由1995年的0.4998上升到2015年的0.5896,高生态风险面积所占的比重由1995年的34.0%上升到2015年的47.8%,生态风险空间分布由主要沿流域外沿分布转变为以环洱海地带为重心的多极分布;流域生态风险时空变化与土地利用类型的演变及人类活动关系密切,大规模旅游开发和城乡发展机制上的差异是导致该区域高生态风险等级区域增多和转移的重要原因。     

流域景观结构的城市化影响与生态风险评价

以南京市九乡河流域为研究区域,以2003、2009年两期遥感影像数据为基本信息,在构建生态风险指数的基础上,利用ARCGIS的空间分析功能,揭示了城市化对研究区景观结构的影响,生态风险的时空变化以及城市化与生态风险之间的关系。结果表明：2003-2009年,城市化过程使流域的景观结构发生较大变化,建设用地大幅增加,分离度降低,而耕地则大幅减少,耕地、水域、草地等景观类型的分离度、破碎度增加;流域生态风险程度从中度/低风险向中度/较高风险转变,生态风险有增加的趋势;生态风险的空间差异明显,生态风险较低的区域主要集中在流域南部青龙山一带,较高的区域主要集中在西北部地区,中度风险区集中在流域中部的平原农业区;城市化对生态风险的正效应明显,生态风险随着城市化水平的增加而升高。     

Using the Ecological Risk Index Based on Combined Watershed and Administrative Boundaries to Assess Human Disturbances on River Ecosystems

Efforts at the restoration of river ecosystems are needed not only in local habitats but are also important in terrestrial regions. Large-scale assessment of human activities can be useful in integrated watershed management. In this study, we modified the Ecological Risk Index (ERI) by considering the spatial distribution of human activities in China's Haihe River Basin (HRB). The stressor factors of human activities included population, impervious surface, cattle, agricultural land use, industry, fertilizers, pesticides, water conservation facilities, and roads. A total of 423 assessment units in the HRB were created by combining watershed and administrative boundaries to analyze the spatial distribution of human activities. Two index options, the ERI (including all stressors) and the ERI-D (excluding reservoirs and sluices), were examined for different management objectives. All the stressors and both ecological risk indices (ERI and ERI-D) were ranked in four levels: low, moderate, high, and very high. Our study demonstrated that the ERI and ERI-D can provide an overview of the spatial pattern of human stressors related to river ecosystems across a large geographic region. The approach developed in this study is useful for prioritizing management actions in targeted areas.     

密云水库流域多尺度景观生态风险时空演变趋势

密云水库作为北京重要的地表饮用水水源地、水资源战略储备基地受到广泛关注，相关研究多基于流域尺度，缺乏多尺度针对水源保护区的生态风险评价，开展多尺度生态风险评价有利于指导密云水库流域高质量和可持续发展。以1990、2000、2010和2018年4期土地利用数据为基础，基于景观指数，采用地统计学方法，分析流域土地利用类型及变化，从流域尺度、水源保护区尺度构建生态风险评价模型，揭示生态风险时空变化。结果表明：(1)流域内主要土地利用类型为林地和草地，随着城市扩张和“退耕还林”等政策实施，耕地和未利用地面积减少，建设用地面积增加，流域景观趋于复杂和分散，破碎化程度加剧；(2)生态风险区域在流域尺度呈“边缘高、中间低”的空间分布规律，高风险区域面积逐渐向低风险区域转移，高风险区域集中分布在流域边缘的南部密云区、兴隆县、赤城县和流域北部丰宁县，生态安全逐渐提高。(3)水源保护区尺度呈“中间高、边缘低”的空间分布规律，高风险面积逐渐减少且空间分布集中，生态风险趋于减弱。(4)流域景观生态风险呈正相关关系，Moran’s I指数均大于0,分别为0.322、0.305、0.298和0.317,1990年...     

流域生态风险评价研究进展

流域生态风险评价是流域生态环境保护与管理的重要研究内容,与一般的区域生态风险评价相比,具有其独特的流域特征。在已有研究基础上,对流域生态风险评价进行了概念界定与特征分析,并按照风险源、生态受体、生态终点的分类标准对流域生态风险评价进行了类型划分,简要评述了流域生态风险评价的相关研究主题,并尝试构建反映流域时空尺度变化规律的生态风险评价概念模型。最后针对流域生态风险评价的研究现状,重点讨论了目前存在的不足及未来的研究趋向。     

太湖流域生态风险评价

随着城镇的急剧扩张和经济的快速增长,流域生态环境遭到极大冲击和破坏,致使生态系统出现资源退化、环境恶化与灾害风险加剧的趋势,生态环境面临前所未有的挑战.从复合生态系统入手,深入分析流域内各生态系统要素之间的相互作用与影响机制,综合考虑多风险源、多风险受体和生态终点共存情况下的风险大小,从风险源危险度、生境脆弱度及受体损失度三方面构建了流域生态风险评价技术体系,并选取太湖流域为实证区域,对太湖流域2000年、2008年两个时期生态风险的时空演化特征进行评价与分析.结果表明:太湖流域生态风险指数介于0.015-0.253之间,以中等和较低生态风险为主.至2008年,高、较高生态风险所占面积逐渐扩大,已由2000年的5.66％、13.42％增加至6.05％、18.42％,主要集中在流域北部的常州市区、江阴市大部分地区以及无锡市区.     

基于供需视角的黄河流域甘肃段生态安全格局识别与优化

利用多源空间数据，计算生态系统服务的高值区，识别生态源地，在计算土地利用程度、地均GDP和人口密度确定生态系统高需求区的基础上，通过夜间灯光数据修正生态阻力面系数，利用最小累积阻力模型提取源地与高需求区之间的生态廊道，以此构建并优化区域生态安全格局。结果表明：(1)黄河流域甘肃段生态源地总面积4.59×10⁴ km²，占研究区总面积的32.1%，集中分布于甘南和陇东中部地区。(2)生态系统服务高需求区总面积2.18×10⁴ km²，占研究区总面积的15.2%，主要集中于陇中及陇东的城市建成区，生态系统服务供应和需求空间匹配度差。(3)生态廊道总长度2908.3 km，整体格局上形成了东西向与南北向两大主要廊道轴线。生态廊道的识别中重点考虑了生态需求空间，提出了基于"两带-三区"的流域生态安全格局优化建议。     

基于土地利用变化的细河流域景观生态风险评估

以辽宁省细河流域为研究对象,利用1985、1995年和2005年3个时期的Landsat TM及2015年Landsat OLI遥感数据,进行了细河流域土地利用解译,定量分析了流域近30年来土地利用动态变化特征;根据景观生态学理论引入景观生态风险评价模型,将研究区划分为340个生态风险评价单元,基于地统计学和空间自相关方法,对1985—2015年细河流域景观生态风险时空分布特征及空间关联格局进行了评价。结果表明:(1)自1985年以来,研究区的6种土地利用类型皆发生了变化,其中建设用地由于林地和耕地的大量转入增加最明显。(2)1985—2015年流域高、较高和中生态风险区面积增加,且向流域南部转移;低、较低生态风险区面积减少,且向流域北部集聚;流域整体生态风险呈增高趋势。(3)研究区各时期景观生态风险呈现正的空间相关性,在空间上趋于集聚。人类活动干扰导致景观破碎,是影响该区域景观生态风险最重要的原因。     

Using Ecological Risk Assessment Principles in a Source Water Protection Assessment

It has become increasingly common to apply ecological risk assessment (ERA) principles to watershed and regional scale environmental management. This article describes the application of watershed ERA principles to the development of a source water protection assessment and a strategic watershed management plan. The primary focus was on the protection of drinking water quality, a concern typically addressed by human health risk assessors. The approach emphasizes adaptations to the problem formulation phase of ERA (defining assessment endpoints, developing conceptual models and an analysis plan) suitable for watershed management planning in a multi-objective, multi-stressor context. Physical, chemical, and biological attributes were selected for primary drinking water quality assessment endpoints, and coupled with additional assessment endpoints relevant to other environmental and social management objectives. Conceptual models helped the planning team to better understand and communicate the multiple natural and human stressors in the watershed and the causal pathways by which they affected drinking water. The article provides an example of the types of adaptations that can make ERA principles suitable for watershed management related to human health goals, and illustrates the efficiency of integrating health and ecological assessments.