基于供需关系的西南喀斯特区生态系统服务空间流动研究

生态系统服务的持续供给是社会和自然可持续发展的基础,人类通过对生态系统服务的消费来满足需求和提高福祉。科学理解生态系统服务从产生、传递到使用的全过程,明确区域生态系统服务供给与需求的平衡状况,对于实现区域可持续发展与提高人类福祉具有重要意义。基于RUSLE、InVEST、CASA等多种模型和方法,量化西南喀斯特区2000-2015年土壤保持服务、产水和碳固定服务的供给量和需求量,探讨供需空间盈余变化特征,确定服务流传输路径和流量。结果表明：（1）研究区土壤保持、产水和碳固定服务供给量和需求量均呈增加趋势,供给量分别增长679.52 t/hm²、2.2×10⁵ m³/km²、72.91 t/km²,需求量分别增加298.6 t/hm²、0.04×10⁵ m³/km²、168.36 t/km²。（2）整个研究区上三种生态系统服务供给尚能满足需求,土壤保持和碳固定服务供需比均呈减少趋势,而产水服务的供需比呈增加趋势。（3）土壤保持高服务流主要分布在云南的黑水河流域、四川的雅砻江流域、广东的北江和东江流域;广西的红水河流域在2000年为产水服务需求区,而到2015年转变为高服务流;碳高服务流主要分布在云南的西南部,方向由西南至东北。     

基于受益人口的洞庭湖流域生态系统土壤保持服务重要性格局

生态系统服务概念明确指出,生态系统条件和过程只有对受益者产生效用才能成为服务。近年来,生态系统服务研究强调了生态系统及其受益者之间空间连接的重要性,但现有研究大都侧重生态系统服务的供给,对受益者考虑不足。研究以洞庭湖流域为例,运用通用土壤流失方程（USLE）和流域水文路径分析,提出了基于受益人口的生态系统土壤保持服务评价方法。结果表明：（1）从生态系统角度,洞庭湖流域生态系统土壤保持重要区域面积2.80万km²,主要分布于土壤保持强度较高的沅江流域（38.14%）和湘江流域（39.73%）,从受益者角度,土壤保持重要区域面积1.57万km²,主要集中于受益人口较多的湘江流域（92.95%）;（2）与基于生态系统角度的结果相比,考虑受益人口后有1.71万km²土壤保持重要区域因受益人口较少（12362人）,土壤保持重要性降低,主要包括沅江流域的武陵山、雪峰山等地,另有0.48万km²地区因受益人口较多（53628人）,被新增识别为土壤保持重要区域,主要包括湘江流域的南岭、罗霄山脉等地;（3）综合生态系统角度和受益者角度研究结果,洞庭湖流域土壤保持重要区域面积3.28万km²,主要分布于西部的武陵山、雪峰山,南部的南岭山脉、阳明山以及东部的罗霄山脉、幕连九山脉等山地区。研究从受益者角度分析土壤保持服务实际产生的效用,是对土壤保持服务研究的有益补充,研究结果可为流域水土保持和生态保护提供数据支持,为提升土壤保持服务对人类福祉的支撑作用提供参考。     

流域生态系统服务热点与冷点时空格局特征

生态系统服务热冷点的识别及其空间格局特征研究对生态保护规划有着重要的意义。目前有关生态系统服务热冷点的识别多采用直接分类法,缺乏对空间关系特征的综合研究。以延河流域为例,综合集成多源数据来模拟4种生态系统服务(土壤保持、植被碳固定、产水、洪水调节)的热点与冷点时空格局变化特征。主要结论为:(1)2001—2012年,延河流域土壤保持服务在流域下游高于上游,中游地区增长较快。植被碳固定服务和洪水调节服务在流域南部地区较强,且在中下游呈上升趋势。产水服务呈现"南北低、中间高"的分布格局,在流域上游呈下降趋势,在中下游呈上升趋势。(2)生态系统服务热点主要分布在延河中下游南部地区,冷点主要分布在延河上游地区。延河中下游南部地区4种生态系统服务均较强。生态系统服务保护效率最高的是延河上游。(3)延河流域林地的土壤保持服务、植被碳固定服务和洪水调节服务均强于其他土地利用类型,而产水服务较弱,湿地则相反。草地的土壤保持服务和植被碳固定服务相对较强。耕地的4种服务强于裸露地,裸露地的4种服务均较弱。湿地的土壤保持服务、植被碳固定服务和洪水调节服务保护效率最高,林地的产水服务保护效率最高。研究结果以期为流域生态系统服务保护与恢复决策提供理论支撑。     

黄土丘陵沟壑区典型小流域生态系统服务权衡与协同关系研究

黄土高原植被恢复状况制约生态系统服务的提升,本研究依托中国科学院水利部水土保持研究所安塞国家科学野外观测站的基础土壤、植被、气象和水文等数据,在黄土丘陵沟壑区选取纸坊沟和坊塌2个典型小流域,通过购买1998、2008和2018年遥感影像,采用InVEST （Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）模型对生态服务（碳储量、土壤保持量、生境质量和产水量）进行评估,探究植被恢复过程中生态系统服务的协同效应和权衡关系。通过对比得知：随着植被的恢复,坊塌和纸坊沟各生态服务（碳储量、土壤保持量、生境质量和产水量）均得到了大幅度的提升,其中2008-2018年增加幅度较小,而1998-2008年增加幅度较大,主要原因在于该阶段（1998-2008年）是退耕还林还草的初始10年,林地及草地面积增长较多,而后10年为退耕的延续阶段,退耕面积增长减缓。从1998-2018年,受自然因素和人为因素的影响,坊塌和纸坊沟流域生态系统服务表现出协同和权衡关系。对于坊塌流域,2008年生态系统服务主要表现为协同关系,1998、2018年以权衡关系为主;对于纸坊沟流域,1998年生态系统服务主要表现为协同关系,2008和2018年以权衡关系为主。相同生态系统服务在不同年份有所差别,土地利用类型相同生态系统服务也可能不同。综合来看,2个典型小流域的碳储量、产水量和土壤保持量均以协同关系为主,伴随区域的权衡关系;主要是由于在植被恢复过程中,生态系统服务在时空上增加的幅度不同;因此,在黄土丘陵沟壑区的植被恢复过程中,应综合考虑生态系统服务的协同与权衡,因地制宜的划分和制定合适的保护策略。     

贵州省退耕还林还草潜在碳汇效益评估

作为我国的一项重要生态工程,退耕还林不仅有利于生态保护,对提升森林碳汇功能、实现碳中和目标也具有重要意义。以退耕还林的碳汇效益为目标,对贵州省退耕还林的潜在碳汇效益进行评估,在对耕地条件及退耕还林还草目标进行分析的基础上,根据坡度、石漠化程度和土壤重金属污染等退耕要求确定出需要退耕的区域;采用随机森林分类算法对地形、气候、土壤等影响植被生长的关键因子进行分类,进而对退耕地的宜林宜草宜灌适宜性进行评价,根据评价结果对贵州省的主要植被类型碳汇因子进行修正,得到不同植被的固碳率并据此对退耕还林工程的碳汇潜力进行评估。结果显示：（1）贵州省现有25°以上陡坡耕地82.5万hm²,重要水源地15-25°坡耕地7.9万hm²,严重石漠化耕地25.1万hm²,受重金属镉、铅、锌严重污染的耕地分别为9.3万hm²、21.7万hm²和6.9万hm²;（2）降雨量、海拔和≥10℃积温是影响植被生长的3个重要自然因子,131.9万hm²待退耕地中,宜林、宜草和宜灌地的面积分别为63.5万hm²、38.7万hm²和29.7万hm²;（3）贵州省新一轮退耕还林还草工程的碳汇潜力巨大并以林地碳汇最大,林地、灌木、草地碳汇增量分别为1779万t、293万t和45万t,碳汇总收益可达2117万t,对实现碳中和目标具有积极作用。     

淇河流域生态系统服务权衡及空间分异机制的地理探测

复杂的地形地貌使小流域具有生产、水源供给和调节等多种生态系统服务功能和显著的区域差异性,然而对小流域生态系统服务权衡关系及外部驱动机制集成测度一直是地理学、生态学和经济学研究的难题。以太行山南段淇河流域为研究对象,利用气象数据、土地利用/覆被数据、植被NDVI等多源数据,使用CASA模型和InVEST模型分别估算固碳、土壤保持及水源供给服务,运用空间叠置法和相关性分析测度生态系统服务权衡关系,进一步利用地理探测器中因子探测和交互探测分析自然环境和人类活动影响对生态系统服务权衡关系的空间影响。结果表明：①2000-2015年,淇河流域多年平均固碳量为375.55 gC m^-2 a^-1,且多年递减速率为18.20 gC m^-2 a^-1;多年平均土壤保持量为396.72 t hm^-2a^-1,多年递减速率为1.2 t hm^-2 a^-1;多年平均水源供给量为67.26 mm/a,以0.16 mm/a的速率递减。②研究时段内,生态系统服务关系以强权衡和低协同为主导,且存在显著的空间分异特征,低协同分布区域减幅为16.21%,强权衡增幅最多（11.85%）,表明流域生态系统服务能力呈升高趋势;生态系统服务两两关系中固碳与水源供给、水源供给与土壤保持表现为权衡关系,固碳与土壤保持呈协同态势。③地理探测器结果表明：固碳与土壤保持方面,植被NDVI（0.306） > 气温（0.241） > 土地利用程度（0.002）;固碳与水源供给方面,植被NDVI因子解释力最强（0.381）;水源供给与土壤保持方面,降水、气温和高程因子解释力均高于0.5;交互探测后各影响因子解释能力显著增强。     

科尔沁沙地关键生态系统服务的约束关系分析

理解生态系统服务间的相互关系,对于区域生态系统服务的管理和优化具有重要意义。以科尔沁沙地为研究区,评估了2000-2018年植被净初级生产力、产水服务、土壤保持服务和风力侵蚀负服务的时空变化,基于分位数分割法提取生态系统服务对之间相互关系的约束线,分析景观水平和类水平上生态系统服务对之间的约束关系,并用约束关系的阈值、约束线回归方程的斜率和常数项来表征约束线的关键特征值。结果表明：（1）2000—2018年科尔沁沙地植被净初级生产力、产水量、土壤保持量和风力侵蚀量的多年均值分别为256.5 gC/m²,211.9 mm,26.3 t/km²和3.8 t/m²;整体上,这四项关键生态系统服务有所改善。在空间上,植被净初级生产力改善的区域主要位于东南部和中部地区;产水量在中部偏南的区域增加;土壤保持量主要在西北部和西南边缘有显著增加;中部和北部地区的风力侵蚀量有所减少,南部的翁牛特旗、奈曼旗和科尔沁左翼后旗等旗县作为风蚀重度区,风力侵蚀仍在加剧,应当重点治理。（2）植被净初级生产力与产水量、土壤保持量、风力侵蚀量的约束线,产水量与土壤保持量、风力侵蚀量的约束线均呈抛物线型;而土壤保持量与风力侵蚀量的约束关系呈线性类型。这些约束线的类型在2000-2018年间几乎保持不变。（3）植被净初级生产力的变化对其他生态系统服务的动态起到放大器的作用。它微小的变化会引起其他生态系统服务较大幅度的变化,是塑造约束关系强度的关键性服务。约束线阈值范围能够为合理利用区域植被净初级生产力提供初步依据,可以使植被净初级生产力对其他服务的负面约束作用最小化。（4）林地和草地提供土壤保持服务的能力较耕地水平高。在景观管理实践中,应重点发展草地、林地生态系统;在耕作条件适宜的地区选择需水量较少、耐旱的农作物并实施节水灌溉,以提高科尔沁沙地景观总体生态系统服务的供给能力。探究生态系统服务对的约束关系及识别其关键特征可以为土地利用优化,调整管理措施及实现区域可持续性提供科学依据。     

漓江流域生态系统服务价值最大化的土地利用结构优化

土地利用结构优化是促进生态系统可持续发展的重中之重,而生态管理的最终目标是优化生态系统服务,使生态系统提供的服务达到最大化。选择典型生态脆弱区漓江流域为研究区,将整个生态系统服务价值的最大化作为研究目标,首先结合野外实验和五期Landsat高分遥感影像获取基础数据,对研究区1998-2018年各项生态系统服务价值进行估算,然后结合灰色线性模型对2018-2028年价值进行预测,借助Lingo软件提出生态效益最大化的土地结构优化方案,进而对优化前后研究区生态系统服务价值进行比较与分析。结果表明：（1）近20年间研究区主要土地利用类型一直以林地与耕地为主,所占比例保持在整个流域的95%。水域与耕地面积逐年减少,林地、建设用地及未利用地面积持续增加。此外,未利用地面积发生的变化最为显著,增加了近30倍,主要由林地与耕地转变而来。（2）研究区生态系统服务价值总体约减少了19.55×10⁶元,呈现先上升后下降趋势,并将长期处于下降趋势,至2028年时流域生态系统服务价值将减少至8067.43×10⁶元。在流域整体生态系统中,林地价值最高,在历年约占流域总价值的86%,其次是水域及耕地,分别占比8%、6%。（3）对研究区进行优化后,漓江流域总生态系统服务价值增长了2%,其中主要来源于林地与水域面积的增加,提高了生态系统调节服务的供给能力,耕地、建设用地面积略微增加,未利用地面积显著减少,基本与2008年水平持平。本研究通过优化喀斯特地区关键生态系统服务价值,为该区域生态管理提供科学支撑。     

基于2009-2018年径流小区观测数据的武汉市土壤侵蚀因子定量评价

武汉市位于桐柏山大别山国家级水土流失预防区与幕阜山省级水土流失治理区之间,其土壤侵蚀问题对长江中游生态安全具有重要影响。基于2009-2018年武汉市蔡店、磨盘山、西湖流域、燕子山等4个水土保持监测站35个径流小区的观测数据（139组）,定量分析了坡度、侵蚀性降水量、土地利用和水土保持措施对土壤侵蚀的影响,并借鉴USLE模型识别土壤侵蚀主导因子。结果表明,裸地小区的平均土壤侵蚀模数最高（2597.57 t km^-2 a^-1）,其次是经济林、草地和耕地小区且三者的侵蚀模数相差不大,土壤侵蚀模数与侵蚀性降雨量、坡度之间呈显著二元线性或幂函数关系;与天然植被小区相比,植物篱（草带、茶树、紫穗槐）及石坎梯田措施均显著降低了土壤侵蚀模数,其中植物篱措施的效果更优,且草带植物篱小区的侵蚀模数最低（46.13 t km^-2 a^-1）;3个坡度等级（0-10°、10-20°、20-25°）小区平均侵蚀模数分别为892.07、911.15、2087.60 t km^-2 a^-1,表明坡度超过20°后土壤侵蚀严重加剧;武汉市土壤侵蚀的主导因子为水土保持措施、植被覆盖与管理因子。研究结果可为武汉市水土保持措施合理布设及侵蚀预报模型的完善提供依据,基于径流小区长期观测数据的土壤侵蚀定量研究值得进一步深入。     

生态修复项目成本-效益动态评估

生态系统服务价值评估是全球生态学和经济学研究的热点领域,然而,多数学者在开展生态系统服务价值估算时忽略了生态系统在提供服务时所需要的成本或者仅仅计算了部分成本;生态系统服务净价值评估方法虽然对生态系统服务价值评估方法进行了改进,但没有考虑生态修复项目实施前和实施后土地景观变化引起净价值的变化,获得的结果只能反映土地利用的静态效益,不能反映生态修复项目引起土地变更的成本-收益动态变化。因此,构建基于生态系统服务和投入产出相结合的生态修复项目成本-效益动态评估新方法,是生态修复研究领域的重要科学问题。为了弥补这一领域的不足,该研究构建了生态工程成本-效益动态评估新方法,并以三北防护林、天然林保护、退耕还林工程为研究案例,验证了这一评估方法。结果表明,与项目实施前相比,三北防护林、天然林保护、退耕还林工程每年增加的净收益分别为 461.7×10⁹、2930.5×10⁹、530.1×10⁹ 元,收益率分别为29.3%、328.9%、77.0%。六种典型生态修复措施中退耕地种植经济林、荒地种植经济林和天然植被恢复能够在每个省产生净收益,荒地造林、飞播造林和退耕还林的实施会在部分地区产生损耗。依据成本-效益动态评估方法核算的结果可以帮助政府部门选择最佳土地利用和保护措施,最大限度地提高生态修复项目的生态经济效益。由于不同地区社会经济条件和资源禀赋存在较大差异,尊重区域差异因地制宜的生态修复非常必要。     

陕北黄土高原植被恢复与生态系统服务的时空关系

陕北黄土高原作为退耕还林还草核心区域,是地表格局及植被显著变化的区域之一。评估植被恢复成果及其对生态系统服务的影响,对促进区域生态环境提升具有重要作用。本研究选择植被覆盖度作为指标评估区域植被恢复状况,以碳固定服务、土壤保持服务、生境质量及产水服务作为指标表征区域生态系统服务,分析权衡协同关系及不同尺度的时空变化,同时运用双变量空间自相关分析植被恢复对生态系统服务的影响。结果表明: 2000—2020年,陕北黄土高原植被覆盖度呈波动上升趋势,年均值由31.7%升至47.1%,植被改善显著;研究区碳固定服务、土壤保持服务呈明显上升趋势,生境质量几乎保持不变,产水服务先升后下降总体呈上升趋势,各生态系统服务时空变化存在明显的尺度效应;4种生态系统服务间的关系主要为协同;植被覆盖与生态系统服务之间存在显著的空间依赖性,相关程度存在一定差异,植被覆盖度对土壤保持服务影响最明显,其次为碳固定服务,而植被覆盖增强条件下林草耗水增多则导致区域产水量下降,造成一定的负效应。总的来说,陕北黄土高原地区植被建设已取得显著成效,生态环境得到明显改善。     

中国退耕还林还草对生态系统服务权衡与协同的影响

基于生态系统服务之间相关关系的时空动态变化,实现区域可持续发展与生态系统利益最大化,是兼顾生态保护、粮食安全、改善民生等多目标的重要途径。通过分析退耕还林还草工程县域粮食供给与地块水源涵养、土壤保持、防风固沙功能变化,评估退耕还林还草工程对生态系统关键服务之间权衡与协同关系的影响。结果表明：（1）2000-2015年,约76%工程县域的粮食供给增加,约46%和49%工程县域退耕还林还草地块的土壤保持与水源涵养功能呈提升态势,而风蚀区仅约2%工程县域的地块防风固沙功能明显提升。（2）1897个工程县域中,约24%县域粮食供给与地块水源涵养、约18%县域粮食供给与地块土壤保持之间呈显著地空间协同关系,风蚀区约38%县域粮食供给与地块防风固沙之间呈显著地空间权衡关系。（3）31%工程县域表现为多重生态系统服务供给区,其中双重服务供给县域占43%,三重服务供给县域占53%,四重服务供给县域占4%。（4）近16年,不同区域退耕还林还草工程导致粮食供给与调节服务之间呈现权衡与协同相互转换、权衡或协同程度变化等差异的空间相关关系,反映了多重生态系统服务联合权衡与协同在未来工程生态效应评估中的重要性。     

Forest ecosystem services of changbai mountain in china

The forest ecosystem of the Changbai Mountain is the most typical upland temperate forest ecosystem in eastern Asia. It is also of the most primitive vegetation type that came into being through the natural succession of soil and vegetation following volcanic eruption. The forest ecosystem has great importance for maintaining the structures and functions of the watershed ecosystems of the Songhua River, the Yalu River and the Tumen River. We combined physical assessment method (PAM) with the value assessment method (VAM) to evaluate the forest ecosystem services of the northern slope of the, including eco-tourism, forest by-products, timber, soil and water conservation, air purification, and the recycling of nutritive elements. We also assessed the integrated forest ecosystem service and analyzed its dynamics. The service value provided by the Changbai Mountain forest ecosystem amounts up to RMB 3.38 × 10¹² yuan, of which, water conservation is 66%, water conservation and air purification together make up 80%, while the timber value is only 7%. Therefore, developing the ecosystem services besides timber is the best way to exert the integrated value of the forest ecosystem services of Changbai Mountain.     

黄土高原水蚀风蚀交错带小流域植物群落特征的空间变异及其影响因素

小流域是黄土高原水土流失治理的基本单元,对其植被的空间分布特征和影响因素研究是该地植被恢复和重建的基础.为此,在黄土高原水土流失最为严重的水蚀风蚀交错带选取一小流域,调查了其植被分布与土壤性质等的变化,并用地统计学方法和冗余分析(RDA)方法研究了植物群落特征的空间变异特征及其主要影响因子.结果表明:该小流域共有植物27种,隶属于12科25属,以豆科、禾本科和菊科植物最多,占种总数的59.3%;总体上群落结构简单、组织水平低.群落地上生物量(AGB)和盖度(C)平均达到205.7 g·m^-2和57.7%,高于中国北方草地的平均值,但物种多样性水平较低.在空间尺度上,AGB为中等强度空间相关,丰富度指数(R)、多样性指数(H)、优势度指数(D)和均匀度指数(J)具有强烈的空间相关性;AGB呈斑块状和带状空间分布,在半阴坡和靠近小流域汇水口处最高;其余群落特征的空间分布较为破碎,R、H和J均在半阴坡坡顶较高.AGB和C主要受土壤有机碳、矿质氮、全氮、土壤含水量和海拔的影响,R、H、D和J主要受土壤饱和导水率、容重、砂粒和粉粒含量的影响.研究结果对于水蚀风蚀交错带植被恢复和生态系统结构与功能评估具有一定的指导价值.     

The WEPP Model Application in a Small Watershed in the Loess Plateau

In the Loess Plateau, soil erosion has not only caused serious ecological and environmental problems but has also impacted downstream areas. Therefore, a model is needed to guide the comprehensive control of soil erosion. In this study, we introduced the WEPP model to simulate soil erosion both at the slope and watershed scales. Our analyses showed that: the simulated values at the slope scale were very close to the measured. However, both the runoff and soil erosion simulated values at the watershed scale were higher than the measured. At the slope scale, under different coverage, the simulated erosion was slightly higher than the measured. When the coverage is 40%, the simulated results of both runoff and erosion are the best. At the watershed scale, the actual annual runoff of the Liudaogou watershed is 83m³; sediment content is 0.097 t/m³, annual erosion sediment 8.057t and erosion intensity 0.288 t ha^-1 yr^-1. Both the simulated values of soil erosion and runoff are higher than the measured, especially the runoff. But the simulated erosion trend is relatively accurate after the farmland is returned to grassland. We concluded that the WEPP model can be used to establish a reasonable vegetation restoration model and guide the vegetation restoration of the Loess Plateau.     

基于生态系统评价的山水林田湖草生态保护与修复体系构建研究——以乌梁素海流域为例

山水林田湖草系统保护与修复工程实施的重要目标是维护和提升区域生态系统服务。从乌梁素海流域山水林田湖草的生态现状与功能出发,对乌梁素海流域水土流失、土地沙化等生态敏感性及土壤保持、水源涵养、生物多样性等生态功能重要性进行系统评价,形成基于生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果。以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,以乌梁素海流域生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果为基础,制定了“一中心、二重点、六要素、七工程”的乌梁素海山水林田湖草生态保护与修复体系,并基于此将乌梁素海流域生态保护修复分为6个主要治理区域,形成“四区、一带、一网”的生态安全格局,通过具体工程实施,流域生态环境质量和生态服务能力将取得明显提升,防风固沙能力有效增强,生物多样性持续改善,水环境质量稳定达标,生态系统的稳定性明显加强。通过乌梁素海流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复关键区域的识别提供了定量分析方法,为流域尺度构建生态安全格局、实现山水林田湖草系统保护和修复提供思路和途径。     

国土空间生态修复与保护空间识别——以北京市为例

构建国土空间修复与保护识别体系可以有效实现区域生态系统修复与保护,然而,当前国土空间生态修复与保护研究和规划缺乏从系统性和完整性的角度识别关键生态修复与保护区。因此构建了系统的生态修复与保护空间识别方法,以实现区域协调发展、保障区域生态安全。基于该方法,以北京市为例,通过评估生态系统服务、生态系统质量和生态问题,构建生态修复与保护空间格局。研究结果表明：(1) 2000—2015年生态系统服务和质量退化区主要集中在平原区和密云水库北部,面积为760.4 km~2;生态系统质量低下区主要分布在西南部山区和东北部山区,面积为4925 km~2;水土流失问题区零星分布在山区,面积为130.1 km~2;基于以上三者的北京生态修复建议区总面积5606 km~2。(2)建议北京生态保护区6391 km~2,主要分布在北部山区和西南部山区,保护了79.63%的水源涵养功能,74.97%的土壤保持功能,58.79%的洪水调蓄功能和60.3%的自然栖息地。本研究构建的生态修复与保护空间识别方法体系,为北京生态修复和保护规划与生态安全格局构建提供科学依据,还可以为其他地区的生态修复与保护规划提供参考。     

时空信息熵在延河流域生态可持续性分析中的应用

视流域为一个有生命力的不可分割的有机整体,为表征其生态可持续性,从熵的视角出发,提出结合空间信息熵和时间信息熵的时空信息熵方法。其中空间信息熵用于表征生态系统格局在空间分布的有序程度,时间信息熵用于度量生态系统的动态演变是否有序,时空信息熵方法将格局和动态有机结合,定量分析流域生态系统的可持续性。以延河流域为研究区,基于土地利用数据和归一化植被指数数据,利用时空信息熵方法分析2000-2018年延河流域生态可持续性。结果表明:(1)延河流域生态系统格局朝着有序的方向变化,此间整体处于生长期或恢复期;(2)时间信息熵结果呈现空间异质性,耕地、中低覆盖度草地和其他林地的时间信息熵值较高,生态弹性能力更强;(3)研究区生态可持续性以"强"和"较强"为主(61%),广泛分布在其中部和北部地区,表明流域的生态弹性能力总体增强,生态可持续状况明显改善。对基于熵视角研究生态可持续问题的有益探索,为延河流域及黄土高原其他类似流域的生态保护和修复提供借鉴和参考。     

Effects of vegetation cover and precipitation on the process of sediment produced by erosion in a small watershed of loess region

With growing concerns over changes of the living environment and ecological environment, more and more scholars have focused their researches on understanding how vegetation covers and atmospheric conditions respond to soil erosion in watersheds. Former studies show that both the natural factors such as precipitation, vegetation, slope of terrain, soil properties and human activities are the main factors to affect the amount of sediment produced by erosion in the watershed, and there are special conditions of climate and soil that are unique to loess areas for water and soil conservations. Thus the relationships between soil erosion and vegetation and precipitation are very complicated and interesting. As a loess area, the Lergou watershed with the area of 12.1 km² lies in west of China. The watershed was a key area of high water and soil erosion forty years ago, but the area of vegetation cover has become larger because of highly effective methods of water and soil conservation. In the factors affecting the amount of sediment produced by erosion in the study area, which is more important for soil erosion: vegetation cover or precipitation? The experts, community has discussed this question for a long time. And the Lergou watershed has become the natural and ideal test watershed. Based on water observation data, climate data and NOAA/AVHRR NDVI images collected from 1982 to 2000 in the Lergou watershed of loess areas, analyses of the correlation and multi-variable regression were used to discuss the relationships among the amount of sediment produced by erosion, water indexes, precipitation factors and vegetation cover. The conclusions showed that with the increase of precipitation indexes and the decrease of plant indexes, and the amount of sediment produced by erosion in the study area would become larger. In order to distinguish the influences of erosion due to human activity and natural factors, the paper introduced multi-variable regression method by standardization data to determine the relative contributing ratio to soil erosions in the study area. The conclusions showed that the contributing ratio of vegetation cover and precipitation changes were 45.7% and 54.3%. It was obvious that the influences of precipitation were larger than those of vegetation for the soil erosion in the study area.     

黄土高原土壤保持服务供需平衡及其驱动因素

土壤保持服务是黄土高原重要的生态系统调节服务，明确土壤保持服务供需空间格局及驱动因素，对于实现黄土高原生态系统管理和资源有效配置具有重要意义。采用修正通用土壤流失方程(RUSLE)量化了2000—2018年黄土高原土壤保持服务供给量和需求量，并分析其时空演变及供需匹配特征，基于地理加权回归(GWR)模型探究不同因子对土壤保持供需平衡影响的空间异质性。结果表明：(1)2000—2018年，黄土高原土壤保持服务供给量、需求量以及供需比均呈现波动增加的趋势，增幅分别为57.13%、11.9%、150%。供给量和需求量均呈现“东南高、西北低”的空间分布格局，供需比高值位于黄土高原东北部和西南部，低值位于西北部。(2)黄土高原土壤保持服务供需以低低型空间匹配为主，主要分布在黄土高原的西北部和东南部地区。(3)黄土高原土壤保持供需主要受到坡度、NDVI、降水、DEM以及人口密度的影响。其中，坡度、NDVI、降水和DEM表现出明显的正向促进作用；人口密度既有正向促进作用又有负面抑制作用，但促进作用强于抑制作用。该研究对优化调控黄土高原生态建设以及促进区域可持续发展具有一定的借鉴意义。