基于SRP模型的西南喀斯特山区生态脆弱性时空变化特征

生态脆弱性评价作为可持续发展的核心要素之一, 对区域生态管理和决策具有重要意义。基于SRP模型, 选择人类活动、经济发展、地形、气象、土壤、植被状况、植被生产力等指标构建西南喀斯特山区生态脆弱性评价框架, 通过熵权法确定指标权重, 分析该区2000—2018年不同地貌区、海拔梯度的生态脆弱性时空变化特征。结果表明: (1)研究区生态系统由中度-重度脆弱性转变为轻度-中度脆弱性, 生态脆弱性在空间上呈北高南低、中部高四周低的分布特征, 其变化呈显著下降趋势。(2)不同地貌区生态脆弱性指数(EVI)均呈下降趋势, 且差异较大, 岩溶高原区的生态环境最为脆弱, 而其他喀斯特地貌区的生态环境较为脆弱, 非喀斯特地貌区生态环境最好。(3)不同海拔梯度EVI均呈下降趋势, 而低山丘陵、低中山、中高山的EVI差异较小, 高山区的EVI远高于前三个海拔梯度, 高山区生态环境最为脆弱, 低山丘陵区域的生态环境最好。     

2000—2018年内蒙古沙区“生态-经济-社会”复合系统脆弱性演变及关键影响因素

在气候变化和人类活动共同影响下,沙区“生态-经济-社会”复合系统快速变化,为沙漠化治理及区域可持续发展带来了严峻的挑战。因此,揭示沙区“生态-经济-社会”复合系统脆弱性演变规律,辨识影响脆弱性演化的关键因素及区域差异对沙区可持续管理具有重要意义。以内蒙古自治区为研究区,利用“暴露-敏感-适应”评估模型构建沙区“生态-经济-社会”复合系统脆弱性评价指标体系,将空间主成分分析与时空地理加权回归模型相结合,探讨2000—2018年内蒙古“生态-经济-社会”复合系统脆弱性时空演变及关键因素作用机制。结果表明：(1)脆弱性及暴露度、敏感性和适应性三个维度在空间上均有较强的异质性特征,脆弱性具有整体分散、局部聚集的分布格局;暴露度的空间分布为中部高,两边低;敏感性的空间分布为西部高,东部低;适应性的高低值分布与脆弱性相反。(2)脆弱性的变化在总体上呈现大部分区域降低,局部区域升高的趋势,显著升高区域主要聚集在内蒙古南部地区。(3)影响脆弱性分布的因素在每年均有所不同,但总体上植被覆盖度、沙漠化程度、气象指数等生态指标是影响脆弱性显著变化区域的主要因素。     

西南喀斯特石漠化型生态旅游景区开发模式构建及其规划思路综述

喀斯特山区是我国西南典型的生态脆弱区及农村人口集中地, 在自然因素和人为因素共同作用下导致喀斯特石漠化, 从而引发耕地资源减少、森林生态系统受损及自然灾害频发等生态环境恶化和区域贫困问题。石漠化地区的治理模式主要侧重于生态恢复, 如生物、工程和农业治理模式, 治理工程的实施初步遏制了石漠化的扩张, 但相对缺少在生态文明建设背景下旅游模式治理研究。生态旅游作为具有生态性、经济型双层属性的一种可持续旅游发展模式, 为喀斯特石漠化地区治理提供了新思路。基于对典型地区的喀斯特生态旅游景区开发模式分析和西南喀斯特自然和人文景观资源, 探讨了西南喀斯特石漠化型生态旅游景区保护性开发模式, 提出西南喀斯特石漠化生态旅游模式修复治理下的规划思路, 为西南喀斯特石漠化治理、生态旅游和区域经济发展提供参考。     

西南喀斯特地区退化生态系统整治模式

喀斯特脆弱生态区一直是学术界关注的热点地区.由于其脆弱的自然地质环境加之强烈的人为活动影响,导致该生态系统呈退化态势.本文以中国西南典型喀斯特脆弱区生态系统退化机理和生态环境脆弱性程度为依据,参考已进行的生态系统恢复和石漠化治理经验,综合考虑各种加剧喀斯特脆弱区生态环境退化的因素,并基于不同喀斯特生态环境综合治理的模式和技术体系以及因地制宜原则,综述了3套喀斯特脆弱生态区退化生态系统整治模式（生态移民－封山育林－恢复自然植被模式、退耕还林－蓄水保土－人工造林恢复植被模式、可持续生态农业－庭园经济－资源产业模式）,详细论述了各模式的适宜地区和成本效益情况,并指出了其推广应用过程中需注意的问题.     

极端气候胁迫下西南喀斯特山区生态系统脆弱性遥感评价

全球气候变暖导致极端天气事件频发,针对西南喀斯特山区的特殊地理国情(水土流失和石漠化严重),引入了大尺度景观格局指数(香农均匀性指数和蔓延度指数)和极端气候指数(极端高温日数、极端低温日数和极端降雨日数),构建了生态系统脆弱性遥感评价体系,进而分析和探讨了该地区近13年的生态系统脆弱性时空变化格局和驱动机制,研究结果表明:西南喀斯特山区的生态系统则属于轻-中度脆弱,其分布格局表现为以川滇黔为核心向周边减小的趋势。2000—2013年,西南喀斯特山区的生态系统脆弱性表现为先增加后减小的趋势。近13年西南喀斯特山区的生态系统脆弱性时空变化格局受人类活动(不同产业GDP和人口密度)、降水、地形地貌、水土流失、石漠化等因素影响较为显著。本研究可以为西南喀斯特山区的生态系统保护及生态环境的恢复与治理提供决策依据和技术支持。     

热带旅游海岛珊瑚礁生态脆弱性评价——以马来西亚热浪岛和停泊岛为例

珊瑚礁生态系统提供了重要的经济和生态效益,但人类活动和气候变化已威胁到脆弱的珊瑚礁生态系统。本研究选取马来西亚的热门旅游海岛——热浪岛和停泊岛作为研究区域,基于暴露性-敏感性-适应性模型框架,结合调查数据和人类活动兴趣点空间分析方法建立珊瑚礁生态脆弱性评价指标体系,评估研究区珊瑚礁的生态脆弱程度,并提出管控对策。结果表明：研究区珊瑚礁生态脆弱性指数为-0.30～0.66,热浪岛周边站位生态脆弱性指数平均值为0.08,停泊岛周边站位生态脆弱性指数平均值为0.26,停泊岛区域的珊瑚礁脆弱性整体高于热浪岛,高度脆弱地点主要聚集在大小停泊岛的南部,而轻度脆弱地点位于停泊岛西北和热浪岛东部。冗余分析结果表明,影响珊瑚礁生态脆弱性的主要环境因子为盐度、浊度,主要人类活动因子为度假村和客运码头。控制娱乐设施与珊瑚礁区的距离、对海洋公园进行功能区划分等措施可能对降低当地珊瑚礁脆弱性具有积极意义,可作为当地珊瑚礁保护管理的备选对策。     

浅谈广南县喀斯特地区石漠化综合治理

借助系统论的观点对喀斯特地区石漠化的内涵进行分析研究,探讨之后发现石漠化产生最主要的原因是当地喀斯特地区环境条件比较恶劣,同时再加上人类各种不合理的社会经济活动,石漠化的发展不是线性的。所以在针对喀斯特地区的石漠化进行综合治理的时候,要对地区环境的脆弱性进行针对,把人地关系之间的协调作为治理的宗旨,逐步改善人类社会经济活动,在实现对石漠化治理的同时,促进社会的可持续发展。     

三峡库区生态脆弱性评价

基于遥感和地理信息系统技术,采用"压力-状态-响应"评价模型,选取18个指标,利用空间主成分分析对2001—2010年三峡库区(重庆段)生态脆弱性进行综合定量评价,对生态脆弱性时空分布及动态变化进行分析。根据计算得到的生态脆弱性指数,将生态脆弱性划分为5个等级:微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极度脆弱。通过统计不同脆弱性等级面积,求算得到生态脆弱性综合指数。结果表明:三峡库区(重庆段)2001—2010年生态脆弱性指数标准化平均值为4.23±1.29,整体处于中度脆弱。生态脆弱性空间分布呈现西高东低的格局特征,高度脆弱地区主要分布在中西部,低度脆弱地区主要分布在东北部和东南部。近10年生态脆弱性综合指数最小值为2002年的2.37,最大值为2008年的2.99,三峡水库蓄水后生态脆弱性综合指数逐年递增,2008年到达峰值后有所降低。三峡库区生态脆弱性是人类活动与自然环境相互作用的结果,城市生活污染、水土流失、植被状况等为主要的驱动因子。研究时段内三峡库区(重庆段)生态脆弱性呈现两极化趋势,高度脆弱地区的脆弱性显著增加,低度脆弱地区脆弱性明显降低。     

基于Meta分析的中国西南喀斯特地区土壤动物群落特征研究

我国西南喀斯特地区环境容量小、生态系统变异敏感度高、灾变承受能力低,是典型的生态环境脆弱区。土壤动物是陆地生态系统的重要组成部分,对生态系统功能和稳定性具有重要的意义。通过Meta分析研究西南喀斯特地区土壤动物群落特征,得到如下结果:本区域土壤动物隶属于5门15纲31类;中小型土壤动物平均密度6.0×10~3—1.9×10~4m~(-2);中小型土壤动物密度和类群数表现为夏秋高、冬春低,土壤动物表聚性明显;喀斯特石漠化显著降低中小型土壤动物的密度和类群数量。本研究的结果表明,我国西南喀斯特地区土壤动物类群数量较为丰富,个体密度较低但可能被低估。在今后喀斯特地区生物多样性保护和脆弱生态系统的恢复工作中,应注重土壤动物群落的相关研究。     

基于元胞自动机的喀斯特石漠化格局模拟研究

西南喀斯特山区的石漠化问题是目前我国西部地区最为突出的地域环境问题之一,其迅速发展已经严重影响到当地人们的生产生活。以导致石漠化发生发展的自然、人文因子为切入点,通过模拟影响喀斯特系统地表覆被变化的基本生态过程(如植物定居、植物死亡、水蚀风蚀引起的土地退化以及岩石成土过程等),利用随机元胞自动机具有的简单邻域规则产生复杂空间格局的特点,使喀斯特系统地表覆被植被-裸土-裸岩状态在一定概率下发生状态转换,并结合RS和GIS技术,构建了简单、有效的喀斯特石漠化模拟及预测模型(KarstCA)。以典型喀斯特石漠化地区关岭县为研究区,在自然、人文驱动因素共同影响以及只考虑自然驱动因素情景下,KarstCA模型模拟的研究区2007年石漠化空间分布格局的差异主要分布在中部和南部,其主要是不同空间范围上人类活动作用方式和强度差异所致。在16a中(1992—2007年)喀斯特地区地物(植被-裸土-裸岩)丰度变化成非线性关系,当植被覆达到54%以上并继续增加时,裸岩发展趋势与之呈明显的负相关(P<0.01)。在模拟期内人类活动对研究区石漠化的发展起到抑制作用,人类活动的正效应(植树造林等)与负效应(乱砍滥伐、过度放牧等)在一定程度上抵消了植被总面积的剧烈变化趋势。将地表过程耦合进元胞自动机模型,突破了以往该类研究只通过概率考虑状态转换,而对其机理认识的不足;同时本研究考虑了自然、人文驱动因素在不同空间尺度上作用于石漠化现象的复杂性,对于探索这些因素是如何作用于地表过程及其贡献率等研究具有一定的参考价值。     

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。     

典型岩溶山区土地石漠化过程——以粤北岩溶山区为例

中国南方岩溶区是土地石漠化广为发生发展的脆弱生态区域。运用面上调查、定位观测和模拟试验相结合的方法,以粤北岩溶山区为例,从地表生态过程的角度对土地石漠化过程进行解析、研究。在轻度石漠化向极重度石漠化发展的过程中,仅2-3 a,植被就从灌草混合群落退化为草本群落,物种减少76%,植被盖度降低87.2%;土壤侵蚀量逐渐加大,土壤物质不断流失和丢失,土层变薄,侵蚀模数呈10多倍、数10倍增加。岩溶坡面特殊的水文过程和水循环模式,使石漠化土地上"四水"转化迅速。随着石漠化程度加重,地表水和壤中水流失量加大,石灰岩脉动式"生长"速度加快,使基岩裸露率由30%—50%增至90%以上,最终导致土壤粗化,养分减少,生物生产量减少89%甚至更多。这表明,土地石漠化过程是由植被退化丧失过程、土壤侵蚀过程、地表水流失过程、碳酸盐岩溶蚀侵蚀过程和土地生物生产力退化过程相互联系、组合而成的土地退化过程,也是岩溶山区土地生态系统演变为石质荒漠系统的地表生态过程。     

喀斯特石漠化综合治理及其区域恢复效应

国家加大生态保护与建设力度背景下,我国西南喀斯特石漠化面积实现"持续净减少",面临由传统高强度人为干扰向大规模自然恢复与人工造林的转变,石漠化治理也面临转型。现有喀斯特生态研究已阐明了喀斯特脆弱生态系统人为干扰退化机制,初步揭示了生态治理改善生态系统结构与功能的恢复机理,突破了保土集水与植被恢复的适应性石漠化治理技术与模式,评估了石漠化治理显著加速区域植被生长与恢复的固碳效应。但目前石漠化治理面临着治理成效巩固困难、治理技术与模式缺乏区域针对性、大规模低效人工林亟待改造、社会人文驱动机制不清等问题。未来喀斯特生态恢复应聚焦石漠化治理提质增效,从侧重单一生态要素、单一生态过程的研究向多要素综合、多过程综合以及喀斯特地表-地下过程耦合、景观格局与生态过程耦合、生态过程与生态系统服务耦合、自然与人文过程耦合等陆地表层系统集成的方向发展,为我国西南喀斯特地区石漠化治理与扶贫开发成效巩固、乡村振兴与美丽中国战略的实施提供科技支撑。     

石漠化治理过程中农民参与意识与响应——以广西壮族自治区河池地区为例

基层农民在石漠化治理中有着不容忽视的作用,但对其态度及参与意愿的了解相对较少。基于参与性调查方法,按不同石漠化程度,对广西河池地区环江县、都安县、大化县33个屯154户居民石漠化治理过程中参与意识与响应进行了调查。结果表明,了解石漠化的农民所占比例较小,且随石漠化程度的增加反而减少。影响农民石漠化治理参与意识的主要因素是农民的文化程度和年龄,但生态示范区内农民参与意识要远好于非示范区。生态农业模式能被多数农民所接受,但因存在成本、农产品销路、技术等问题而实施难度大。政府支持的经济发展模式往往具有经济生态双重效益,但实施过程复杂;农民自发形成的发展模式通常具有收益高及操作简单等特点,但规模往往较小,且受市场影响较大。因此,石漠化治理过程中,一方面需要加强对重度石漠化地区农民的宣传教育,同时充分发挥生态示范区的作用,增加示范区的辐射范围;另一方面,在支持已有发展模式的同时,应重点支持种桑养蚕、手工品加工等农民自发形成的发展模式,并开拓农产品市场。总之,在石漠化治理过程中,政府加大支持力度,科研单位提供技术指导,农民群众积极配合,形成政府-科研单位-基层农民共同参与的石漠化治理模式。     

西南岩溶地区石漠化综合治理研究

我国西南岩溶地区石漠化是人地矛盾作用下生态系统退化的过程或结果,石漠化不仅带来水土流失加剧、旱涝灾害频发、生物多样性降低等生态问题,还会带来贫困落后等一系列社会问题。20世纪80年代开始进行的石漠化治理工作已经成为我国西南岩溶地区生态文明建设的重要举措与必由之路,通过近40年来的石漠化治理使得我国西南岩溶地区石漠化问题恶化的趋势开始得到扭转。面向生态文明新时期的建设目标,石漠化脆弱区仍存在人地矛盾难以全面消除、治理成果可持续性亟待提升等问题,石漠化防治需要从多年来石漠化治理研究与实践探索积累中汲取有益于促进人地和谐、提升生态系统可持续性的治理经验与做法。因此,本文以石漠化治理典型区域调研资料与文献资料为数据基础,从石漠化治理目标、技术、措施和模式四个层面梳理石漠化治理经验与做法,归纳总结出石漠化综合治理四点配置原则:(1)以治理目标与预期周期为导向,确立石漠化治理采取的措施;(2)针对解决的关键生态退化问题,结合区域特征遴选石漠化治理技术;(3)针对石漠化退化阶段的差异,确定石漠化治理途径措施;(4)结合石漠化综合治理模式的共性特征,以小流域为基本单元,因地制宜的选择与构建石漠化综合治理模式。以期通过对实践经验的总结为石漠化治理过程中选择具备区位适宜性和机理明晰性的生态技术提供参考。     

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。     

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。     

黔西北石漠化地区两栖动物多样性及其生境选择

对两栖动物多样性及其生境选择的调查, 可为两栖动物的保护提供基础性资料。我们于2018年9-10月、2019年3-8月对贵州省毕节市撒拉溪石漠化综合治理示范区30个研究样方的两栖动物进行了调查, 共观察到两栖动物5,688只, 隶属2目6科9属10种。采用Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数等分析了不同等级石漠化区域中的两栖动物物种多样性, 采用Sorenson相似性系数、聚类分析等方法分析了群落的相似性与差异性。结果显示: (1)云南小狭口蛙(Glyphoglossus yunnanensis)为优势种, 贵州疣螈(Tylototriton kweichowensis)、红点齿蟾(Oreolalax rhodostigmatus)、中华蟾蜍(Bufo gargarizans)、华西雨蛙(Hyla annectans)和昭觉林蛙(Rana chaochiaoensis)为常见种, 粗皮姬蛙(Microhyla butleri)、沼水蛙(Hylarana guentheri)、筠连臭蛙(Odorrana junlianensis)和威宁蛙(Rana weiningensis)为稀有种。(2)无石漠化区域与潜在石漠化区域两栖动物物种数、个体数以及生境类型较之其他3个等级石漠化区域更为丰富, 多样性指数、丰富度指数以无石漠化区域为最大。(3)无石漠化区域和潜在石漠化区域之间、无石漠化区域和潜在石漠化区域分别与其他3个等级石漠化区域之间表现出较强的差异性。研究表明, 喀斯特地区石漠化导致的生境差异是两栖动物分布差异的重要原因, 加强石漠化的生态治理是喀斯特地区保护两栖动物的重要途径。     

顾及石漠化敏感性的山地型城市生态网络构建——以云南省曲靖市为例

开展生态系统健康评价、构建生态安全网络是有效管理生态资本和保护生物多样性的重要举措，尤其对于石漠化广布、生态基底薄弱的滇东地区，其能够预防潜在生态风险和保障生态安全。将生态系统服务纳入到生态系统健康模型中，构建"活力-组织力-恢复力-生态系统服务"的生态安全评估体系，定量化地评估了曲靖市2000-2020年的生态系统健康状况，并据此识别生态源地，借助石漠化敏感性修正基于土地类型的基本阻力面，运用最小累积阻力模型和重力模型识别生态廊道，从而构建曲靖市生态安全网络。结果表明：（1）研究时段内，曲靖市的生态系统健康水平先上升后下降，整体呈下降趋势。除受人类活动影响较大的城镇建成区外，其余地区的健康状况总体稳定；（2）曲靖市生态源地共有8656.65 km²，占研究区总面积的29.92%，与自然保护区重合率达70.18%，由西北向东南呈不规则分布，集中分布于曲靖市北部及东南部地区；（3）潜在廊道143条，生态节点137处，生态断裂点82处，呈网状辐射分布，西南部未有源地和廊道分布，易形成生态孤岛，区域连通性亟待提升。顾及石漠化敏感性的生态网络能够更好地反映生物迁徙过程中受到的阻力，并可以通过生态廊道实现不同源地之间的连接。针对滇东喀斯特生态脆弱区的环境底质特征，构建顾及石漠化敏感性的山地生态网络格局，可为具有相似环境背景的中小型城市的生态网络优化提供新的思路。