基于生态系统服务簇的内蒙古自治区生态功能分区

生态功能分区是生态系统管理的重要环节,有助于维持生态可持续性.目前生态功能分区的框架复杂多样,但对多重生态系统服务之间关系的理解还不够深刻.生态系统服务簇可以识别多重生态系统服务间的交互作用,并依据簇的特征对区域进行生态功能分区,从而更好地进行社会-生态系统管理.本文以内蒙古自治区为例,定量评估了供给服务、调节服务和支持服务,以旗县(区)为基本空间单元,运用自组织特征映射网络(SOFM)得到生态系统服务簇、划分生态功能区.结果表明: 研究区各项生态系统服务分布整体上呈现从东北向西南递减的格局;供给服务和调节服务存在权衡关系,支持服务和调节服务存在协同关系;依据聚类结果将内蒙古自治区划分为4个生态功能区,分别为西部荒漠生态脆弱区、中部草原水土保持区、东部草原牧业盈余区、东部森林生态均衡区.本研究基于生态系统服务簇的概念,分析了内蒙古自治区多重生态系统服务的权衡与协同关系,为生态功能分区提供了新的视角和方法.     

基于要素-结构-功能的生态功能分区——以大理白族自治州为例

生态功能分区综合反映了区域自然生态功能的特征差异,是自然资源开发和生态环境保护空间差异化管治的重要依据。针对以往生态功能分区分析框架复杂多样、权重设定人为主观等问题,本文以云南省大理白族自治州为例,基于要素-结构-功能系统分析框架,从基底要素-干扰结构-主导服务三方面构建指标体系,运用自组织特征映射(SOFM)神经网络依次进行流域主导生态系统服务分区、基底要素分区、干扰结构分区和生态功能综合分区,最终将大理州划分为4个生态功能区和10个生态功能亚区。不同要素分区对比结果表明,大理州生态功能综合分区主要受主导生态系统服务制约,二者重叠率达79.98%。本研究基于要素-结构-功能分析框架,系统刻画了区域生态系统结构与功能特征及其空间差异,为生态功能分区提供了新的方法指引。     

基于生态系统服务供需匹配与耦合协调的生态管理分区——以大连市为例

生态管理分区是建设用地扩张指引和生态空间管控的重要依据,对维护区域生态安全和生态文明建设具有重要意义。以我国北方沿海重要中心城市——大连市为例,选取食物供给、水源涵养、固碳释氧、土壤保持、生境维持和美学景观6项指标,综合运用模型法及生态经济学方法量化生态系统服务供给,并结合土地利用、人口和经济现状定量评估2015年生态系统服务需求。利用象限匹配法和耦合协调度模型,探究千米网格尺度下生态系统服务供需匹配关系和协调关系及其区域差异,进而通过空间叠置分析划分生态管理分区并提出相应管理措施,旨在为区域内生态修复以及差异化建设提供科学参考。研究结果表明：①大连市生态系统服务供需具有显著空间异质性,总体呈现北部林地和东西部沿海生态系统服务供给高、需求低,中南内陆城镇区生态系统服务供给低、需求高的空间格局;②生态系统服务供需不匹配和失调特征明显,匹配类型以高供给-低需求和低供给-高需求为主,生态系统服务供需耦合协调度平均值为0.38,表现为轻度失调;③综合分析将大连分为4个生态管理区,其中,生态涵养区为高供低需-供需失调区,要以保护为主培育为辅,重点保护;生态农业区为高需-供需平衡区,以生态保护和生态建设为主,提高其投入产出效率;生态改良为低供高需-供需失调区,以生态建设和整治为主,综合改善生态系统服务水平;生态一般保护区为高供-供需失调区,以综合保护为主,提高生态溢出效应。     

基于生态系统服务供需平衡的宁夏固原生态修复分区与优化策略

科学开展生态修复分区是落实差异化修复策略和促进区域提质建设的重要前提。本研究以宁夏固原市为例,基于多源数据,运用InVEST模型、耦合协调度模型、空间自相关等方法,以乡镇为尺度单元量化区域生态系统服务供给量和需求量,构建供需匹配与协调关系,划定生态修复分区,并根据分区内部自然资源和社会经济发展特征提出相应优化策略。结果表明: 固原市产水、固碳、土壤保持和生境质量4种服务供给较高的地区主要位于南部乡镇,人口密度、经济发展水平较高且对生态系统服务需求较大的地区主要位于中心城区和各县城政府驻地所在乡镇。各乡镇生态系统服务供需匹配关系以低供给-高需求和高供给-低需求的空间错配型为主导,且平均协调度指数为0.5,表现为供需关系基本协调。结合生态系统服务供需关系和区域自然地理格局,将固原市划分为生态重点修复区、生态潜在修复区、生态经济重整改造区、特色农业发展区、生态核心保护区和生态产业提质建设区6类,同时提出差异化生态修复路径,为针对性开展生态修复实践提供科学支撑。     

土壤保持服务:概念、评估与展望

土壤保持服务作为一项重要的生态系统调节服务,是防止区域土地退化、降低洪涝灾害风险的重要保障。针对在全球范围内影响最大的土壤水蚀,基于土壤侵蚀、运移和输出过程,对土壤保持服务的概念、评估方法进行了梳理总结。土壤保持服务是指生态系统防止土壤流失的侵蚀调控能力及对泥沙的储积保持能力。土壤保持服务的评估往往是基于通用土壤流失方程RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation),以潜在土壤侵蚀量(裸地时土壤侵蚀量)与实际土壤侵蚀量之差,作为指标衡量。由于生态过程具有尺度依赖性,对土壤保持服务的有效评估,需要采用多尺度方法。土壤保持服务与人类需求紧密相关,在未来土壤保持服务研究中应强调连接土壤保持服务与人类福祉,对土壤保持服务产生、流动、使用的全过程及土壤保持服务时空动态与人类福祉变化的关系进行探究。     

土壤保持服务:概念、评估与展望

土壤保持服务作为一项重要的生态系统调节服务,是防止区域土地退化、降低洪涝灾害风险的重要保障。针对在全球范围内影响最大的土壤水蚀,基于土壤侵蚀、运移和输出过程,对土壤保持服务的概念、评估方法进行了梳理总结。土壤保持服务是指生态系统防止土壤流失的侵蚀调控能力及对泥沙的储积保持能力。土壤保持服务的评估往往是基于通用土壤流失方程RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation),以潜在土壤侵蚀量(裸地时土壤侵蚀量)与实际土壤侵蚀量之差,作为指标衡量。由于生态过程具有尺度依赖性,对土壤保持服务的有效评估,需要采用多尺度方法。土壤保持服务与人类需求紧密相关,在未来土壤保持服务研究中应强调连接土壤保持服务与人类福祉,对土壤保持服务产生、流动、使用的全过程及土壤保持服务时空动态与人类福祉变化的关系进行探究。     

水生态一、二级分区技术框架

水生态功能分区是流域水环境分类、分级、分区、分期管理的基础。回顾总结国内外水生态功能分区工作的基础上,针对我国流域水生态功能一、二级分区工作,提出了一个可供参考的分区指标体系,探讨了流域尺度水生态分区技术框架的构建以及可能存在的问题。该技术框架主要由3部分内容组成:环境要素对水生态因子的驱动机制、分区指标体系和分区技术。作为技术框架的理论依据,驱动机制分析首先以水-陆生态水文耦合模型为框架对环境要素如何影响水生态系统功能进行阐述。指标体系是技术框架的基础部分,主要包括水生态因子和环境要素两大类,其中一级分区指标包括气候、水文和地貌等要素,二级分区指标包括水质、水生动植物、藻类、土壤、植被、土地利用和社会经济要素。针对一、二级水生态功能区采用"自上而下"和"自下而上"的分区方法,为技术框架付诸现实提供了保障。为正在进行的各大流域水生态功能分区工作提供一定的参考依据,同时也希望在这些具体分区工作的基础上能进一步完善本分区技术框架。     

基于多尺度秦巴山区生态系统服务权衡协同关系的表达

秦巴山区是中国南北过渡带,具有明显的多维地带性结构和复杂的地貌特征,从大、中、小不同的空间尺度上研究生态系统服务权衡协同关系,为区域间的山水林田湖草生态保护提供基础性参考。从全域、综合分区、典型样区、样点间隔4个尺度分析秦巴山区2005—2015年植被净初级生产力(NPP)、粮食生产、土壤保持、生境质量、水资源供给5种生态系统服务之间权衡协同关系。结果表明:①从全域尺度:水资源供给分别与生境质量、土壤保持、NPP、粮食生产呈现协同关系;NPP分别与生境质量、土壤保持同呈现协同关系;生境质量与土壤保持是协同的关系;粮食生产分别与生境质量、土壤保持呈现权衡的关系。②从综合分区尺度:依据地貌和气候类型划分的综合分区,会出现特定的区域内生态系统服务关系的异同,加上影响生态系统服务的机制不同,促使生态系统服务间的关系在综合分区的体现也有所差别。③典型样区尺度:山地的南北坡在气候类型、植被类型、地貌特征等方面存在明显的差异性,随着时间的推移生态系统服务之间会发生相互转变。④样点间隔尺度:成对服务间的权衡/协同关系与样点间隔尺度存在一定的关联性,不同的间隔尺度权衡/协同关系的发展趋势存在差异性。该研究可以协助决策者在适当的空间尺度制定相应生态管理策略,促进生态-经济协同发展。     

基于陆地-水生态系统耦合的海河流域水生态功能分区

水生态功能分区是针对水生态系统特征的陆地生态系统划分,是为流域水生态管理提供生态背景和基本单元。陆地-水生态系统的耦合是水生态功能分区的核心,但多停留在个别小流域进行理论探讨,大型流域的实际案例较少。针对海河流域独特的气候、地貌、水文和人类活动特征,提出了水生态功能分区的三级指标体系。一级二级区针对气候、地貌、水文背景进行"自上而下"的分区,三级区针对人类活动对水资源、水环境、生境影响,采用"自下而上"的分区方法。最终,海河流域划分了6个一级区、16个二级区和73个三级区。研究充分体现了"以水定陆、以陆控水"的基本原则,以及"自下而上"和"自上而下"分区方法的优点,结果可为海河流域水生态管理提供科学依据,为水资源空间调配与合理利用、产业结构布局与区域协调等服务。     

鄂尔多斯东胜地区不同生态功能区的土壤侵蚀敏感性

利用ETM影像数据和GIS技术,对鄂尔多斯东胜地区进行生态功能分区.以水土流失通用方程 (universal soil loss equation, USLE) 理论为基础,并依据土壤侵蚀敏感性驱动力的相似性和差异性,分析了降水、土壤质地、地形和地表覆盖因子对该区域不同生态功能分区土壤侵蚀与水土流失敏感性的影响.研究结果表明:典型草原丘陵区土壤侵蚀敏感性指数SSj为4.2,典型草原平原区为4.0,典型草原沙化区为4.6,荒漠草原区土壤侵蚀敏感性指数为5.0;4个生态功能区的土地沙漠化都属于土地沙漠化高度敏感区,其由高到低的排序为荒漠草原区 > 典型草原沙化区 = 典型草原平原区 > 典型草原丘陵区;就土壤侵蚀程度而言,典型草原平原区属于土壤侵蚀轻度敏感区,荒漠草原区、典型草原沙化区、典型草原丘陵区属于土壤侵蚀中度敏感区.将其土壤侵蚀化程度由高到低排序:荒漠草原区 > 典型草原沙化区 > 典型草原丘陵区 > 典型草原平原区;就土壤盐渍化而言,典型草原丘陵区属于土地盐渍化不敏感区,其它3个区属于土地盐渍化轻度敏感区.在综合评价其土壤侵蚀敏感性区域差异基础上,阐述了鄂尔多斯东胜地区水土流失敏感性区域土地利用格局的调整与优化取向.     

Ecosystem health assessment on the hill and gully area of Loess Plateau in Inner Mongolia,China

Maintenance of ecosystem health is the primary focus of a sound ecological restoration.Yet methods involved in quantifying and assessing the health level remain a challenge to the ecological community.In this study,we selected the hill and gully area of Loess Plateau,Inner Mongolia,China,as our study area.The soil and water erosions in this area continue to be responsible for many environmental problems in northern China because of its fragility and long disturbance history.In this study,we developed an assessment method of indicator system(AMIS)based on analytical hierarchy process(AHP),fuzzy mathematics.and the theory of net-hierarchy.At ecosystem or catchment scale,three sample areas,that is(1)intact vegetation(i.e., Aguimiao Natural Reserve,110°45'E,39°28'N),(2)reconstructed vegetation(Wufendigou Soil and Water Conservation Experimental Area,111°07'E 39°45'N),and (3)severely degraded vegetation(Yangquangou Catchment,111°06'E,39°45'N)in the hill and gully area of Loess Plateau in Inner Mongolia.China.were selected to examine ecosystem vigor,organizational structure,service function,and soil healm.We applied the AMIS for all three landscapes by categorizing each ecosystem into five health levels.Wle found that the health index for reconstructed vegetation were at levels of Ⅳ,Ⅱ,Ⅳ,and Ⅲ,while those of degraded vegetation were ranked at Ⅴ,Ⅳ,Ⅴ,and Ⅳ.Overall.the comprehensive ecosystem health index of reconstmcted vegetation was lower than that of intact vegetation but higher than that of degraded vegetation.The health index for reconstructed vegetation was at level Ⅲ.and that of degraded vegetation was still at level Ⅳ.The contributing values were:organization structure＞soil health＞vigor＞service function.Based on our results and assessments,we proposed several management recommendations and methods for restoring the regional ecosystems.     

三峡库区土壤保持时空分布特征及其驱动力

结合ArcGIS与通用土壤流失方程(RUSLE),研究了1990—2015年三峡库区土壤保持量的时空动态变化规律,并分析了气候、水文、地形、社会等因子对土壤保持功能的影响。结果表明:1990—2015年三峡库区年均土壤保持量为5.79×10~9t (1004.23 t·hm^-2),森林、灌木、草地、农田、未利用地的土壤保持功能依次降低。25年间三峡库区单位面积土壤保持量变化范围为818.73~1280.50 t·hm^-2,2000年土壤保持服务功能最高。三峡库区土壤保持功能呈现东北高,西南低,长江沿岸及重庆主城区附近较低的空间分布趋势;土壤保持量随海拔增加呈现先增加后减小的趋势,海拔1000~1500 m的区域土壤保持能力最强;土壤保持量随坡度呈逐渐增加的趋势。海拔、坡度、降水、植被覆盖变化对土壤保持功能变化的贡献最大。人类活动干扰是土壤保持功能变化的主要驱动力。加强生态保护与修复,统筹治理,降低人为干扰,有助于提升三峡库区生态安全。     

四川省生态系统土壤保持功能空间特征及其影响因素

土壤保持是生态系统通过其结构与过程减少由于降水所导致的土壤侵蚀的作用,是生态系统重要调节服务之一。四川省位于长江上游,是我国重要的生态安全屏障区域,对其生态系统土壤保持功能的保护和土壤侵蚀的控制是维持长江中下游生态安全的重要保障。研究采用通用土壤流失方程(USLE)和统计学方法,对四川省生态系统土壤保持功能的空间特征以及影响因素展开分析,结果表明:(1) 2015年,四川省生态系统土壤保持总量为199.01亿t,平均土壤保持强度约409.43 t hm-2a-1,森林和灌丛生态系统是土壤保持功能的主体,农田生态系统仍发挥了相当数量的土壤保持作用,但农业活动中需注意采取水土保持措施;(2)空间上,土壤保持功能较强的区域主要位于地形起伏明显的盆周山地区(包括龙门山、邛崃山、大凉山和米仓山等),以巴中市、雅安市、达州市、广元市、攀枝花市、乐山市等地的平均土壤保持强度较高,以凉山州、阿坝州、甘孜州、雅安市、巴中市、达州市等地的土壤保持极重要区分布较广;(3)自然因素中,气候和地形是影响研究区生态系统土壤保持空间格局的主要因素,土壤因素在区域尺度上也表现出一定的影响,植被因素则可能在局域尺度上发挥作用。研究从土壤保持功能角度揭示了保障生态安全的重要区域,研究结果可为四川省的生态保护和侵蚀控制提供科学指导。     

黄土高原植被恢复与生态系统土壤保持服务价值增益研究——以延河流域为例

为探究黄土高原地区退耕还林（草）工程（1999）实施后植被恢复的生态效益,选择黄土高原延河流域为研究区,利用趋势线分析法、SWAT（Soil and Water Assessment Tool）水文模型和生态系统服务价值评价方法（市场价值法、机会成本法、恢复费用法和影子工程法等）,重点分析2000-2015年该区域植被恢复状况及其对土壤保持的作用,并评估生态系统服务价值的提升效应。研究结果表明：（1）退耕还林（草）工程实施后,延河流域植被覆盖均呈增加趋势,植被恢复显著;（2）植被恢复对土壤侵蚀的抑制作用明显。在没有植被覆盖的条件下,土壤极易发生侵蚀,且侵蚀模数大;从该工程实施以来,2001-2014年土壤保持量具有不同程度的增幅,表明多年来流域治理取得一定的成效;（3）流域植被覆盖以中覆盖为主,土壤保持量以低保持为主。不同植被覆盖下土壤保持量存在差异。其中,中低、中、中高覆盖能有效保持土壤;（4）生态系统土壤保持服务价值时空分布特征明显。流域年均（2000-2015）土壤保持服务价值为3.64×10⁸元,生长季月均土壤保持服务价值为6.06×10⁷元,生态系统土壤保持服务价值显著提升。时间尺度上,生态系统土壤保持服务价值受降水因素影响;空间尺度上,流域生态系统土壤保持服务价值空间差异大,具体表现为下游残塬平梁沟壑区最高,上游山地区次之,中游梁峁丘陵沟壑区最低。通过研究延河流域植被恢复状况以及定量评估土壤保持服务价值,不仅阐明了退耕还林（草）工程带来的巨大生态效益,同时也为流域乃至黄土高原的水土流失治理工作提供一定的参考作用。     

基于地表湿润指数的农牧交错带地区生态安全格局构建——以内蒙古自治区杭锦旗为例

区域生态安全格局的构建可以有效保障区域生态安全、实现区域可持续发展,已经成为景观生态学研究的热点和重点之一.对于生态本底较为脆弱、地表覆被类型较为单一的内蒙古高原地区来说,区域生态安全格局的构建尤为重要.本研究以内蒙古自治区杭锦旗为例,针对区域自然环境特征,选取食物供给、固碳释氧、土壤保持、产水、生境维持5种典型生态系统服务评估区域生境重要性,并在综合考虑单一生态系统服务质量和景观多功能性的基础上识别生态源地;利用地表湿润指数修正基于地表覆被赋值的基本生态阻力面,并运用最小累积阻力模型识别生态廊道,从而构建杭锦旗生态安全格局.结果表明: 杭锦旗生态源地面积为6781.70 km²,占全旗土地总面积的35.9%,主要分布在北部河套平原和南部鄂尔多斯草原地带;杭锦旗生态廊道总长度为498.51 km,库布齐沙漠将其从中隔断分为南北两个组团.针对北方农牧交错带干旱、脆弱的生态基底特征,构建区域生态安全格局,可为当地经济开发建设和生态保护提供决策指引.     

Characteristics of the Vegetational Zones in the Nei Monggol Autonomous Region

Vegetation of the Nei Monggol (Inner Mongolia) Autonomous Region can be classified into the following four major natural vegetational regions: Eurasia Coniferous Forest Region, East Asia Broad-Leaf Forest Region, Eurasia Steppe Region and Asia-Africa Desert Region. As a result of the differences in the temperature caused by the latitudes and in the precipitation by the southeast monsoon, five zones of vegetation may be distinguished in this region: the bright coniferous forest zone of cold-temperate type, the deciduous broad-leaf forest zone of mid-temperate type, the steppe zone of mid-temperate type, the steppe zone of warm-temperate type and the desert zone of warm- temperate type. Each of them has its own representative of vegetation formation and soil type, with corresponding climatic index. These characteristics have important bearing on the development of agriculture and animal-husbandry in this region. The vegetation of steppe and desert in this region is more arid than the Kazakstan steppe and Middle Asia desert. It is shown by the higher xerophilizaticn of edifieators and the lower productivity of communities. Difference of the characteristics of soil caused by different characteristics of vegetation may also be noticed.     

城市生态品质公众感知与现状的定量指标研究

随着国家对韧性城市和人居环境的重视，城市生态品质正在不断的提升和优化，如何对生态品质进行量化以及如何满足公众需求是当前迫切需要解决的重要问题。内蒙古自治区作为我国北方重要的生态安全屏障，各盟市的自然条件和社会经济差异巨大，城市生态品质公众感知与现状亟需系统研究。从生态资源的数量、质量和可获得性三个维度建立了评价体系，通过收集内蒙古自治区12个盟市612份满意度调查问卷、7项百度指数以及12项城市生态品质现状定量指标，系统分析了城市生态品质公众感知与现状间的差异。研究表明，问卷调查和现状结果均显示出可获得性>数量>质量，而百度指数则相反，表明当前内蒙古自治区各盟市在城市生态品质建设中更需要注重质量上的优化。研究提出了内蒙古自治区城市生态品质建设的发展方向，为公众获得感和幸福感的提升路径提供了参考。     

我国春玉米潜在种植分布区的气候适宜性

根据中国气象局216个春玉米农业气象观测站资料与1971—2000年10 km×10 km空间分辨率的气候资料,基于全国区域和年尺度筛选出了影响我国玉米种植分布的潜在气候指标,利用最大熵(Maximum Entropy,MaxEnt)模型和ArcGIS空间分析技术,构建了春玉米潜在种植分布与气候因子关系模型,研究了影响我国春玉米潜在种植分布区的主导气候因子及其气候适宜性。结果表明,影响我国春玉米潜在种植分布的主导气候因子有:≥10℃积温、≥10℃的天数、最热月平均温度、年平均温度、年降水、湿润指数和气温年较差;结合春玉米存在概率,将我国春玉米潜在种植分布区划分成4个等级:气候不适宜区、次适宜区、适宜区和最适宜区,给出了各气候适宜区的气候特征。选取作物在待预测地区的存在概率这一综合反映各主导气候因子影响的指标来划分作物潜在种植分布区,有助于更加准确地进行气候区划,从而可为制定玉米应对气候变化措施提供科学依据。     

我国以梭梭属植物为优势的潜在荒漠植被分布

以我国最新出版的《中国植被图集》为基础,应用地理信息系统GIS软件ARC/ INFO(NT版)和数字化仪,提取以梭梭属植物为优势的现存荒漠植被地理分布信息,制作地理分布专题图;在生态信息系统(GREEN)软件支持下,定义地理气候适应参数区间,生成以梭梭属植物为优势的潜在荒漠植被分布图;将现存和潜在的分布图叠加并对照比较,揭示以梭梭属植物为优势的潜在荒漠植被分布特征,预测适宜以梭梭属植物为优势的荒漠植被发展的地理空间。结果表明:以梭梭柴为优势的潜在荒漠植被分布的行政区域包括新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、甘肃省、青海省等省(区) ,以白梭梭为优势的潜在荒漠植被分布的行政区域仅限于新疆维吾尔自治区;以梭梭柴为优势和以白梭梭为优势的潜在荒漠植被分布与现存的以梭梭柴为优势和以白梭梭为优势的荒漠植被分布的行政区域一致,分布的地貌也基本相同,但两者之间在地理分布边界和面积上存在较大差异。以梭梭柴为优势的潜在荒漠植被分布的北界超出现存的以梭梭柴为优势的荒漠植被的分布北界约0 .9个纬度,南界超出约0 .4个纬度;东界超出约5 .9个经度,西界超出约3.5个经度;以白梭梭为优势的潜在荒漠植被分布的北界超出现存的以白梭梭为优势的荒漠植被分布的北界约1个纬度;南界超出约0 .9个纬度;东界超