2001—2010年疏勒河流域生态系统质量综合评价

疏勒河流域属于典型的干旱区内陆河流域,生态环境脆弱,对其进行生态系统质量评价意义重大.本文利用多源遥感数据,依据生态系统生产能力指数(EPI)/生态系统稳定性指数(ESI)/生态系统承载力指数(EBCI),建立遥感综合评价模型,对疏勒河流域2001—2010年的生态系统质量进行综合评价.结果表明: 疏勒河流域2001—2010年生态系统质量平均值为43.21,处于较低水平.EPI、ESI和EBCI的均值分别为47.16、58.09和28.52,说明疏勒河流域生态系统承载力较低.2001—2010年,EPI和EBCI分别增加了18.9％和20.1％,ESI下降了9.4％.流域生态系统质量总体呈现出先增加后下降的趋势,2001、2005和2010年生态系统质量年均值分别为 43.71、44.80和41.13.农田生态系统质量最高,水体生态系统质量最低.人工生态系统质量综合评价值为46.43,明显高于自然生态系统.     

基于RS和GIS的干旱区内陆河流域生态系统质量综合评价——以石羊河流域为例

石羊河流域是河西走廊东段重要生态区,也是用水矛盾最突出、生态环境问题最严重的地区之一,对其进行生态系统质量的评价,可为干旱区内陆河流域的生态保护工作提供借鉴.依据生态系统质量概念,以统计数据、遥感数据和土地覆被数据为基础,从生态系统的3方面(生产力、稳定性和承载力)构建评价指数,基于非参数Kruskal-Wallis卡方(χ²)检验和熵值法确定指标权重,结合RS、GIS和SPSS软件对2000、2005、2010和2015年石羊河流域不同生态系统类型的质量及各指数进行综合评价及变化分析.结果表明: 2000—2015年,石羊河流域生态系统质量均值为57.76,呈现显著下降趋势,年降幅为0.72,空间分布呈上游优于中游、中游优于下游的状态;生态系统生产能力、稳定性和承载力均值分别为67.52、45.37、58.53,生产能力和稳定性小幅上升,承载力逐渐下降.就各生态系统类型来看,森林生态系统质量最高,年均值为78.12,年降幅最小,为0.28;其次是草地、农田和城镇生态系统,年均值分别为62.45、58.76、50.29;湿地生态系统质量最低,年降幅最大,达0.98.     

建设项目引发的区域生态变化的遥感评估——以敖江流域为例

建筑用地规模的扩大,在很大程度上影响着区域生态质量,制约了区域的可持续发展,利用遥感对地观测技术及时监测区域生态质量具有十分重要的意义。以敖江流域为例,重点研究该流域中的贵安开发区建设项目引发的建筑用地变化及其对区域生态质量的影响。选取2010年建设前的ALOS影像和2016年建设后的GF-1影像,构建基于ALOS和GF-1影像的建筑用地提取模型;采用遥感生态指数(RSEI)来对生态质量进行综合评价,并构建了ALOS和GF-1影像的湿度分量,在此基础上定量分析了区域建筑用地变化及其生态效应。研究表明:2010—2016年间,研究区建筑用地面积显著增加,其中有86%是由于贵安开发区建设引起的。贵安开发区建筑用地的增加导致了区域生态质量的总体下降,其遥感生态指数RSEI均值从建设前的0.787下降到建设后的0.689,降幅达12.4%,生态优良等级所占面积的比例从2010年的91%下降到2016年的79%。定量分析表明,区域建筑用地面积比例与生态质量呈显著负相关关系,建筑用地面积占比每增加10%,其RSEI值将下降0.041。因此,应加强敖江流域生态环境的保护与治理,严格控制沿江的建设开发项目,切实保护好流域的生态环境。     

汶川地震重灾区恢复期生态系统健康评价

2008年的汶川地震对区域生态系统造成了显著破坏。为了解震后区域生态系统恢复情况,从而为震区生态恢复策略提供科学依据,利用遥感数据研究了四川省汶川地震重灾区39区县2010—2015年的生态系统类型及活力变化,并运用In VEST模型评估了震区土壤保持、水源涵养、生境质量等生态系统服务能力,最后基于VOR模型并耦合关键生态系统服务定量评估了震区生态系统健康状况。结果表明:2010—2015年间震区湿地和城镇面积有所增加,植被和农田有不同程度的减少,但是Ⅹ—Ⅺ地震烈度等级区域内森林面积增加1309.77 hm2;震区生态系统活力均值明显上升,Ⅹ—Ⅺ地震烈度级别区生态系统活力增幅最明显,分别为14.84%、12.47%;水源涵养能力稍有降低,减幅0.46%,土壤保持服务增幅1.26%,生境质量指数无明显变化;生态系统健康指数(EHI)均值有小幅度提升,从0.6761上升到0.6853,增幅1.36%,Ⅹ—Ⅺ地震烈度级别区EHI增幅比其他地区明显,增幅分别为4.01%、3.48%,表明受灾最严重的地区生态恢复比较显著。但是,由于震区重建开发导致局部区域如宝兴、汉源、石棉、涪城、广汉、汶川西北部和震区北部部分区域EHI下降。未来应继续保持Ⅹ—Ⅺ地震烈度级别区良好的生态恢复趋势,同时也要重视震区中部平原地区的基本农田保护和南部、北部地区的自然生态空间保护工作,维持震区生态系统健康和区域可持续发展。     

典型资源型城市生态承载力评价——以唐山市为例

资源型城市生态承载力评价研究的开展对促进资源型城市自然-经济-社会复合生态系统健康可持续发展具有指导意义。以唐山市作为案例城市,基于资源型城市独特的生态系统特点,从生态弹性力、承载媒体的支撑力、承载对象的压力三方面提出对生态承载力进行量化的研究方法,构建了较完整的生态承载力综合评价指标体系,利用主客观相结合的赋权方法,对唐山市生态承载力状况进行评价,探讨了2001—2010年10年间唐山市生态承载力变化趋势。结果表明:唐山市在研究时段内,生态弹性力指数波动强烈,表明生态系统的稳定性较差;承载媒体的支撑力指数逐渐增大,指数由0.111上升至0.898,显示系统的承载指数越来越高;承载对象的压力变化较为复杂,呈现先降后升,近几年又略有下降的趋势;系统的生态承载力整体上呈现波动性上升趋势,综合指数由0.345上升至0.720,说明唐山市生态系统的承载能力不断提高,但资源依赖型发展模式带来的资源短缺、环境污染和生态破坏等问题仍是制约生态承载力进一步提高的主要因素。研究成果客观地反映了唐山市生态承载力状况,对于唐山市未来的发展提出了合理的对策和建议,可为其他地区生态承载力研究提供一定借鉴。     

洞庭湖森林生态系统空间结构均质性评价

以东、南、西洞庭湖区域君山岛、龙山、赤山岛龙虎山林场、明朗山、常德林场、和洑林场和桃源县天然次生林为对象,借鉴生态学有关生态系统内部均衡和均质原理,在森林生态系统(斑块)尺度,从空间结构的混交、竞争、空间分布格局3个方面分析提出空间优化的均质性目标、均质性指数及均质性评价方法和评价标准.结果表明:15个洞庭湖湿地调查林分平均均质性评价指数为0.2517.均质性评价的5个等级中处于l级和2级的林分为12个,占80％,处于3级的林分只有3个,仅占20％.说明洞庭湖各林分整体上在空间结构、生长环境和树种优势度等方面不具有明显优势,离理想空间结构差距太大;按照高程不同,洞庭湖湿地从湖沼到丘陵岗地,林分空间结构均质性特征逐渐增强.森林生态系统空间优化均质性目标及均质性指数的提出是森林可持续经营空间途径的拓展,为森林经营的理想空间结构及其表达探索一条新途径.     

中国县域森林生态安全指数——基于5省15个试点县的经验数据

生态安全与国防安全、经济安全、金融安全等已具有同等重要的战略地位,并成为未来社会经济安全的主要约束。森林作为陆地生态系统的主体,其安全程度将影响地球的生态平衡,并决定人类社会经济的可持续发展和未来资源的永续利用。基于森林生态系统与人类社会系统交互的内在机理,从森林生态的自身状态(生态状态指数ECI)与人类活动产生的压力(生态压力指数EPI)两个视角全面考量森林生态系统的安全程度,在此基础上提出森林生态安全状态—压力框架模型,最终设计了森林生态安全指数(ESI)的方法体系。为验证森林生态安全指数理论,本研究选取了5省15个县为森林生态安全评价试点县域,对其1999—2013年森林生态安全状况进行评价,以期为县域森林生态安全评价以及在空间和时间维度上的对比研究提供帮助。     

图们江下游湿地生态系统健康评价

湿地是世界上具有独特结构与功能的生态系统,图们江流域湿地生态系统的健康对该区乃至东北亚地区综合生态系统网络的建设具有重要意义。选择图们江流域下游为研究区,基于压力-状态-响应(PSR)模型,在压力系统、状态系统、响应系统三个层面选取30个指标构建了图们江下游湿地生态系统健康评价指标体系,运用层次分析法和多级模糊综合评判法对研究区湿地生态健康状况进行综合评价,其结果为0.5878,处于亚健康状态。其中,压力系统的健康指数为0.5292,响应系统的健康指数为0.6866,状态系统的健康指数为0.5116,各等级隶属度S=(16.83%, 25.37%, 16.76%, 16.97%,24.07%)。主要表现在研究区域湿地的补水水质差,导致湿地水质污染加重,富营养化现象严重;并且由于人为因素,湿地大面积退化,景观破碎化加剧,功能逐渐丧失,生产力水平下降;急需对本区域湿地进行保护与管理。     

新疆玛纳斯河流域景观格局变化及其生态效应

根据1976、1989、2000和2005年遥感影像以及新疆玛纳斯河流域气象站的数据,利用GIS技术和景观结构分析软件FRAGSTATS,分析了1976—2005年新疆玛纳斯河流域的景观格局变化及其生态效应. 结果表明：1976—2005年间,玛纳斯河流域景观变化主要表现为农田、草地、居民地面积的增加以及森林、湿地、沙漠、冰雪面积的缩减;从景观水平上看,研究区斑块个数、景观形状指数、蔓延度指数均有所增加,香农多样性指数减小;从类型水平上看,该区各景观组分的异质性指数及其变化过程均有较大差异,体现了研究区景观生态系统的复杂性;玛纳斯河流域景观格局变化的生态效应主要表现在湿地面积萎缩的负效应以及流域蒸发量减小和空气湿度增加的正效应. 1976—2005年间,研究区湿地面积由415.7 km²降至297.4 km²,降幅达28%;蒸发量的年均降幅为0.91 mm;空气相对湿度的年均增幅为0.037%.     

区域环境承载力评价指标体系的构建——以黄河上游水电开发区域为例

基于生态系统健康的环境承载力概念模型,采用层次分析法,建立区域环境承载力评价指标体系,确定各个评价指标值对区域环境承载力的基本权重,运用该评价指标体系对黄河上游流域青海片的环境承载力进行定量化计算。结果表明,1985—2009年,黄河上游流域青海片的人类潜力指数呈波动上升趋势,生态弹性力指数处于波动下降趋势,资源承载力指数以及相应的区域环境承载力指数也呈缓慢下降趋势。如何发挥区域经济发展和水电资源利用对区域生态系统状况和环境承载能力的提升作用,是未来区域发展需要重视的问题。     

基于INVEST模型的洞庭湖区土地利用景观格局对生境质量的影响研究

生境质量是区域生物多样性维持能力的重要表征, 土地利用变化是引起景观格局和生境质量变化的主要原因, 揭示土地利用及景观格局变化下生境质量的时空演变规律能为生物多样性保护提供参考依据。以洞庭湖区为研究对象, 基于1995、2000、2005、2010、2015、2018年6期遥感解译数据, 采用土地利用转移矩阵、景观格局指数及INVEST模型等方法, 分析近年来洞庭湖区土地利用和景观破碎度变化对生境质量的影响。结果表明: (1)研究区段内, 洞庭湖区湿地、建设用地增加比例为0.5%、44%, 耕地、林地减少比例为2.7%、1.6%; (2)耕地、林地破碎度都有所增加, 湿地的破碎度呈现“升高-降低-升高”的N型”波动趋势; (3)时间上看, 六个不同时期洞庭湖区生境质量分别为0.563、0.561、0.562、0.563、0.556、0.554, 经历了“降低-升高-降低”的“倒N型”波动趋势, 生境质量的提高与湿地的大量转入以及湿地破碎度的降低有关, 生境质量的降低与城镇开发占用大量耕地、林地以及主要生境类型(耕地、林地、草地)破碎度增加有关; (4)空间上看, 生境质量与景观破碎度的变化范围大致相同, 景观破碎度增加的地区, 生境质量明显降低。1995-2010年生境质量的变化主要体现在湖体附近包括岳阳市市区、华容县、沅江市、南县、湘阴县, 2010-2018年生境质量的变化体现在各县市城镇用地附近; (5)处理好“三生空间”之间的关系, 实施严格的湿地保护措施, 促进湖区生态保护和经济高质量发展, 是提高洞庭湖区生境质量的必由之路。     

基于MODIS的洞庭湖湿地面积对水文的响应

利用MODIS影像数据集提取了2000-2010年间的洞庭湖水面面积。结合城陵矶水位数据分析了10月-翌年5月洞庭湖水体湿地和洲滩湿地的面积变化。研究结果表明,洞庭湖水体湿地呈现明显减小的趋势。2010年2月、10月、12月较2000年2月、10月、12月相比,分别有29.98%、26.76%和9.02%水体湿地转化为洲滩湿地。城陵矶在24-26 m水位涨落的时序变化较大,使东洞庭湖草滩湿地提前出露。推迟淹没,洲滩湿地裸露时间延长,亦将导致低海拔的草滩湿地向芦苇滩湿地的演变。洞庭湖湿地面积的变化是三口、四水来水减少、降雨减少等多方因素共同作用的结果,而三峡在9-10月间蓄水,将进一步加重湿地洲滩化的趋势     

洞庭湖景观格局变化及其对水文调蓄功能的影响

景观格局影响并决定着湿地水文调蓄过程和功能。基于洞庭湖区1980、1990、2000和2005年的景观格局数据和相应4年的水文实测数据,利用灰色关联分析,探讨了洞庭湖景观格局变化对水文调蓄功能的影响及其作用机制。结果表明,洞庭湖区景观格局指数与调蓄功能存在不同程度的相关性,其中调蓄量与最大斑块指数和聚合度指数关联度最大,分别为0.77和0.75,说明景观中的优势斑块大小以及同质斑块间的连通性有利于湖区调蓄能力的增加。泥沙沉积率与斑块数、形状指数、多样性指数和均匀度指数关联度也较大,变化于0.7—0.78之间,说明景观的破碎化程度,多样性,形状复杂度的增大会加大湖区泥沙沉积率。分流比、分沙比与景观格局指数的关联度均较小。景观类型指数与调蓄量的关联度分析表明,水田、林地和水体的最大斑块指数和聚合度指数与调蓄量关联度均较高,说明水田、林地和水体最大斑块面积和聚合度的增大有效增大了湖区调蓄能力。     

基于改进三维生态足迹模型的洞庭湖区生态可持续时空演化研究

洞庭湖是长江流域重要的调蓄湖泊，也是中国重要的农产品主产区。科学评估洞庭湖区生态可持续状态，揭示其时空演化特征，对探究其生态可持续影响因素与作用机理，降低生态赤字具有重要意义。基于碳足迹与生态足迹理论构建了改进的三维生态足迹模型，填补了化石能源无法核算生态承载力的问题，同时调整了不同土地利用类型的参数因子。在对洞庭湖区25个区县进行可持续发展的动态评价分析中，计算了2000—2019年生态赤字、足迹广度与深度的时空分布特征。研究结果表明：(1)近20年来洞庭湖区的人均生态足迹增长速度远高于人均生态承载力，致使人均生态赤字在时间维度上不断增大，空间维度上呈湖滨向周边地区扩散的趋势；(2)洞庭湖区除林地之外的土地利用类型均存在自然资本存量的消耗，且表现为高生态赤字；(3)三次产业结构的分配、土地利用的变化、居民对生活质量的提高以及生态保护政策的有效实施等均会对洞庭湖区的可持续发展产生较大影响；(4)改进后的化石能源账户相较于传统账户的计算方法更能反映真实的碳排量与碳吸收量。研究以期为洞庭湖区土地利用、生态保护以及促进社会经济可持续发展提供科学参考。     

近40年来洞庭湖流域土地利用及生态风险时空演变分析

以洞庭湖流域为研究对象,利用1980年、1990年、2000年、2010年和2018年5个时期的土地利用数据,在定量分析近40年流域土地利用动态特征的基础上,从景观生态学视角构建生态风险评价模型,对1980-2018年洞庭湖流域生态风险进行评价,并进一步揭示其时空格局演变特征。结果表明：（1）1980年以来,洞庭湖流域土地利用类型以林地和耕地为主。洞庭湖流域土地利用格局发生较大变化,其显著特征为建设用地不断扩张、林地基本稳定、耕地日益萎缩和水域呈扩大趋势。（2）近40年来,洞庭湖流域生态环境较为良好,以较低和中等生态风险区为主导类型。在1980-1990年、1990-2010年和2010-2018年3个时段内,生态风险呈现增长、缓和、加剧的变化过程,高风险区以洞庭湖湖盆向环洞庭湖平原扩张,洞庭湖区、湘江流域和资水流域生态风险等级明显高于其他地区,而沅水流域、澧水流域和湘江流域的东南部生态风险相对较小。     

Are changes in remotely sensed canopy cover associated to changes in vegetation structure,diversity, and composition in recovered tropical shrublands?

The recovery of vegetation cover is a process that has important implications for the conservation of biodiversity and ecosystem services. Generally, the recovery of vegetation cover is documented over large areas using remote sensing, and it is often assumed that ecosystem properties and processes recover along with remotely sensed canopy cover. Here we analyze and compare the structure, composition, and diversity of trees and shrubs among plots established in a stratified random sampling design over four remotely sensed canopy cover change (CCC) categories defined according to a gradient in the percent of canopy cover. Plots were located in the Lake Cuitzeo basin (Mexico), where canopy recovery associated with agricultural abandonment has occurred in recent decades (1975–2000). We found that diversity measures, basal area, tree and shrub density, ground-truthed canopy cover, and mean plant height increased with increasing CCC category. However, Shannon index (H′) was lower in the CCC category with the most closed canopy cover category than in plots apparently not affected by agriculture. Furthermore, ordination analyses showed that composition of dominant species were not associated with CCC categories. Our results suggest that canopy closure in our study area is not associated with the recovery of species diversity, and does not result in similar species dominance as in sites not affected by agriculture.     

基于综合评价法的洞庭湖区绿地生态网络构建

绿地生态网络对于改善区域生态空间破碎化、生物多样性降低、生态系统服务供需不平衡及保障区域生态安全具有重要意义。本研究以洞庭湖区为例,在3S技术支持下,从生态系统服务功能、潜在生物多样性、形态空间格局的角度综合评价和识别生态源地及计算栅格单元的基本生态阻力;利用夜间灯光指数修正基本生态阻力;运用最小累积阻力模型识别生态廊道;构建加权评价模型,对源地的聚合度、离散度及廊道的生态连接贡献度进行评价;利用结构特征指数对综合网络、“源-汇”潜在网络及规划网络进行对比分析和评价。结果表明: 源地空间分布不均衡,林地、灌丛与水域三者面积之和占源地总面积的95.9%,位于研究区中部的洞庭湖湿地生态风险较高;源地离生态网络系统中心位置越近及到其他源地的平均最小累积阻力越小,聚合及离散的优势越强;高生态质量源地周围的中、高生态质量源地分布越密集,其聚合度、离散度越高;廊道离高生态质量的源地越近,表现为生态连接贡献度越大;林地、灌丛,尤其是河道在自然生态系统与人类社会系统之间起着非常重要的生态连接作用;“源-汇”规划绿道对“源-汇”潜在生态廊道形成了良好补充,与“源-汇”潜在网络相比,综合网络的α、β、γ、ρ指数分别提高123.1%、25.8%、26.2%、74.6%;与“源-汇”规划网络相比,α、β、γ、ρ指数分别提高了190.0%、31.1%、32.5%、114.6%。本研究结果能为洞庭湖区绿地生态网络构建、国土空间规划提供参考。