气候干旱化背景下云南地区生态系统脆弱性的变化特征

基于CASA模型模拟云南省1982—2019年植被NPP,根据IPCC脆弱性框架分析其生态脆弱性时空变化特征,并结合标准化蒸散指数(SPEI)探讨干旱对生态脆弱性的影响。结果表明:近38年研究区生态脆弱性总体呈波动上升趋势,增长比例最为明显的是极度脆弱区,面积比例增加了2.7%;生态脆弱性空间分布差异较大,以轻度与中度脆弱区为主(85%);重度与极度脆弱区占比较少,主要分布在横断山区以及高山峡谷区域;大部分地区(53%)生态脆弱性与干旱呈正相关,随干旱等级增大,生态脆弱性增大,其中呈显著正相关的区域(面积占比15%)主要集中在横断山区、高山峡谷地带,受干旱影响显著;随干旱频率上升,轻度与中度脆弱区比例增加显著;热带森林植被生态脆弱性整体上最高,但受干旱的持续性影响不显著;持续性干旱对亚热带森林、灌丛、草地与高山植被的生态脆弱性有较显著的影响。     

宁夏贺兰山国家级自然保护区建立前后区域生态脆弱性时空格局变化研究

以宁夏贺兰山为研究对象, 基于VSD模型从暴露、敏感、适应三方面构建指标体系, 通过SERV模型进行生态脆弱性评估, 定量测度了1988和2013年国家级自然保护区建立前后宁夏贺兰山生态脆弱性的时空格局。结果表明: 保护区建立25年后, 宁夏贺兰山生态脆弱性明显降低, 生态脆弱性分级指数从7.4下降至5.3, 区域生态环境由原先的强度脆弱为主降低为中度脆弱。空间上来看, 生态脆弱性整体呈现中部高四周低的分布格局。其中极度和重度脆弱区大范围减少, 主要转化为中度和轻度脆弱区, 但仍有部分中度和轻度脆弱区转化为极度和重度脆弱区。本研究有助于全面掌握宁夏贺兰山的生态脆弱程度及时空分异特性, 对识别关键脆弱环境因子、提高生态环境治理具有重要意义。     

三江源地区生态环境脆弱性评价

三江源地区的生态问题对全国经济和生态具有十分重要的影响,研究、分析其生态环境脆弱性具有重要的理论和现实意义。本文基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力概念模型(SRP),选取了气温、降水、地形起伏度等16个评价指标,使用层次分析法(AHP)与主成分分析法相结合的手段,建立了三江源地区生态环境脆弱性评价指标体系,通过计算生态环境脆弱性指数(EEVI)对研究区生态环境进行定量分析与评价。结果表明:三江源地区生态环境以中度脆弱区为主,所占面积比例为45.55%,轻微、轻度、重度、极度脆弱区分别占总面积的5.76%、23.12%、20.14%和5.43%,重度与极重脆弱区集中分布在地形复杂的西北部裸地、低植被覆盖地带及人口、经济活动压力较大的东北部地区。     

基于SRP概念模型的沂蒙山区生态环境脆弱性评价

基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度(SRP)概念模型,选取景观多样性指数、土壤侵蚀、高程等13个评价指标,在GIS环境下,结合空间主成分分析法和层次分析法,对沂蒙山区生态环境脆弱性进行评价,并根据生态环境脆弱性指数(EVI)值,将研究区生态环境脆弱度分为5级:微度脆弱(<1.8)、轻度脆弱(1.8～2.8)、中度脆弱(2.8～3.5)、重度脆弱(3.5～4.0)和极度脆弱(>4.0).结果表明:沂蒙山区生态环境脆弱性以中度脆弱性为主,其中,微度、轻度、中度、重度和极度脆弱区面积分别占研究区总面积的6.1%、33.8%、43.3%、15.9%和0.9%,重度和极度脆弱区主要集中在地形较复杂的山地丘陵区或人类活动强度较大的丘陵和平原过渡交错带.     

基于SPCA和遥感指数的干旱内陆河流域生态脆弱性时空演变及动因分析——以石羊河流域为例

以石羊河流域为研究区,基于干旱内陆河流域生态特征和遥感数据快速、客观、大面积观测的特点,采用遥感模型计算湿度、绿度、干度和热度等指标,并构建石羊河流域生态脆弱性评价指标体系,在此基础上运用空间主成分分析法(SPCA)对石羊河流域2000和2016年生态脆弱性时空演变及动因进行了分析。研究结果表明:(1)从各遥感指数空间分布来看,湿度和绿度指标均值在17年间呈增长趋势,证明该流域水源涵养能力变好,植被覆盖率变大;干度指标均值有所下降,表明该流域地表裸露程度有所降低;而与植被和水资源关系密切的地表温度均值呈逐年上升趋势,说明该流域水热平衡差异进一步增加,对未来生态脆弱性影响显著;(2)从全流域生态脆弱性时空演变特征来看,该流域主要以强度和中度脆弱为主,17年间生态脆弱性整体上呈缓慢降低趋势;(3)从不同的海拔生态脆弱性分布来看,中山区(1000—2000m)最高,高中山区(2000—3000m)次之,高山区(3000m)最低,17年间中山区生态脆弱性有所下降,而高中山区与高山区却呈上升的趋势;(4)从不同的行政区划生态脆弱性来看,金川区、凉州区、永昌县、民勤县和古浪县整体上处于中度和强度脆弱水平,而天祝县和肃南县处于轻度和微度脆弱水平;(5)从生态脆弱性的演变动因来看,4个指标对石羊河流域生态脆弱性影响均为显著。2000年生态脆弱性的主导影响因子依次为热度湿度绿度干度,而2016年为热度干度绿度湿度。总的来看,石羊河流域生态脆弱程度近年来有所降低,但综合治理工作仍任重道远。本文的遥感方法和分析思路对该流域生态脆弱性保护及治理提供一定的理论基础和决策依据。     

一种基于SWAT模型的干旱牧区生态脆弱性评价方法——以艾布盖河流域为例

针对干旱牧区生态脆弱性特点,以GIS为平台,利用气象、土壤、土地利用、水资源开发利用等数据,结合SWAT模型模拟结果,建立了一种基于SWAT模型子流域划分的干旱牧区生态脆弱性评价体系,对西北干旱牧区艾布盖河流域1990年、2010年生态脆弱性进行了评价。从评价结果可以看出,研究区北部及西部生态稳定性保持较好,生态脆弱等级下降主要发生在研究区的东南部,20年间耕地扩张造成的草地被侵占及水资源过度开发利用是造成生态退化的主要原因。评价体系紧紧围绕干旱牧区"水-草-畜"关系设置评价指标,将观测数据与水文模型模拟相结合,统计数据与空间地类相联系,点面结合,能够较好的反映出研究区20年间生态脆弱程度变化趋势及主要问题。     

滇东南喀斯特区域生态脆弱性的时空演变及其影响因素

由于自身的脆弱性和人类活动的扰动,喀斯特区域植被破坏、水土流失和石漠化等生态问题突出。综合分析喀斯特区域的生态脆弱性及其影响因素,可为区域生态修复、环境治理提供科学支持。本研究以滇东南典型喀斯特区域广南县为例,从自然和人为因素角度构建喀斯特区域生态脆弱性评价指标体系,运用SPCA对2000、2010和2018年的生态脆弱性进行反演,分析其时空演变特征,并利用地理探测器探究其影响因素。结果表明: 2000—2018年,广南县整体脆弱性变化较小,但脆弱程度在不断加剧。在脆弱等级方面,该县以微度脆弱为主,但轻度、中度和重度脆弱在逐渐增加。广南县沿“者兔-莲城-杨柳井-板蚌”以南地区的生态脆弱性较高,以北地区的脆弱性较低;脆弱性空间集聚效应强烈,北部处于脆弱性低-低集聚区,而西南部和东南部处于脆弱性高-高集聚区;生态工程的实施有利于区域生态脆弱性的改善,而人类活动的干扰使生态脆弱性进一步恶化。岩性和石漠化面积比重对喀斯特区域生态脆弱性的影响较为显著,导致喀斯特生态脆弱的基础是喀斯特碳酸盐岩的发育。     

基于暴露-敏感-适应性模型的生态脆弱性时空变化评价及相关分析——以中国大运河苏州段为例

为了及时掌握运河流域生态系统脆弱性的真实状况,以中国大运河苏州段区域为例,基于VSD模型建立生态脆弱评价指标体系,结合层次分析法-熵权法以及遥感-地理信息系统技术,以栅格为基础评价单元,运用空间叠置分析计算生态脆弱度,揭示其生态脆弱性时空分布格局及演变趋势。通过生态环境脆弱性综合评价及相关分析,其结果表明：(1)2008—2018十年间研究区生态脆弱度以潜在脆弱和轻微脆弱为主,合计占比从62.63%增长到68.79%,非常脆弱区与极度脆弱区占比较小,合计占比从22.45%下降到15.61%;(2)研究区生态恢复情况良好,根据时空演变趋势将研究区划分为生态修复区、生态持平区和生态退化区,生态修复率为37.09%,生态持平率为37.93%,生态退化率为24.89%;(3)对生态修复区与生态退化区进行划分,各包含四种等级区,其中生态修复区以Ⅰ级修复区为主,占比为13.31%;生态退化区以Ⅰ级和Ⅱ级退化区为主,合计占比为18.80%,Ⅳ级退化区占比仅有1.50%。     

基于GIS 的渭干河流域生态环境脆弱性评价

以生态环境脆弱的渭干河-库车河三角洲绿洲为研究对象, 基于Landsat8 遥感数据源, 利用ArcGIS 空间分析功能, 以植被覆盖度、地形起伏度、坡度和土壤盐渍化为评价因子, 通过生态环境脆弱性评价模型进行生态环境评价。研究结果表明: (1)研究区的生态环境以不脆弱、轻度脆弱和高度脆弱为主, 占总面积的比重分别为25.2%、20.5%和22.3%, 中度脆弱区和极脆弱区的面积所占比例分别为16.7%和15.3%, 不同区域生态脆弱性程度各有差异, 但脆弱性特征明显。(2)地形起伏度和坡度是影响生态环境脆弱的基本因素, 而植被覆盖度和土壤盐渍化却是主导因素, 对生态环境脆弱程度影响显著。通过人为恢复与保护地表荒漠植被以及防治土壤盐渍化, 阻止区域生态环境脆弱程度的进一步恶化。     

南方水土流失严重区的生态脆弱性时空演变

生态环境脆弱性评价研究,对生态环境保护与修复具有重要意义.以福建省长汀县为研究区,选择坡度、土壤类型、多年平均降雨量、地形起伏度、归一化植被指数、人口密度、土地利用类型7个指标,通过多重共线性诊断分析,构建生态脆弱性评价指标体系,采用熵权法及综合指数法对1999、2006和2014年长汀县生态脆弱性进行定量评价,分析生态脆弱性时空分布及变化.结果表明: 1999—2014年,研究区生态脆弱性等级指数总体减小,局部增大.研究区1999、2006和2014年生态脆弱性指数平均值分别为0.4533±0.1216、0.4160±0.1110和0.3916±0.1139,整体处于中等脆弱水平;生态脆弱性等级指数从1999年的2.92下降到2006年的2.38,再下降到2014年的2.13.生态脆弱性的空间格局呈内高外低的分布特征,高脆弱等级区主要分布在坡度<15°、海拔<500 m的河田镇及汀州镇一带.研究期间,生态脆弱性等级指数降幅最大的是三洲乡,最小的是汀州镇.     

闽三角城市群生态环境脆弱性及其驱动力

生态安全是地区社会经济可持续发展的基本前提之一,而生态环境脆弱性会威胁地区的生态安全,进行生态环境脆弱性评价具有重要意义。以闽三角城市群为例,分别选取2000年和2015年的高程、坡度、岩性、土壤类型、NDVI、年均降水量、年均温、人口密度、人均GDP、路网密度、景观多样性、土地利用程度和工业固体废弃物排放量等13个指标,基于空间主成分分析法,并结合全局Moran'I和LISA聚类图,从整体特征、空间差异、空间集聚、地类脆弱性分异以及驱动力5个方面,探讨闽三角城市群的生态环境脆弱性及其驱动力。结果表明:2000—2015年间,闽三角城市群的生态环境脆弱性整体处于中度脆弱,但呈现出由中度脆弱向重度脆弱过渡的趋势;2000—2015年间,生态环境脆弱性呈现出由东南沿海向西北内陆逐渐增强的整体趋势,并存在明显的地带性特征,东南沿海增长不明显,部分地区有所下降,而西北内陆增长明显;生态环境脆弱性存在显著的空间自相关性,且为显著正相关,在西北部山区地带为显著的高高聚集,在东南沿海平原地带为显著的低低聚集,16年间集聚性特征在空间上有所迁移和扩张;2000—2015年间,生态环境脆弱性在各地类存在着一定的异质性,其生态环境脆弱性指数大小顺序始终为:林地未利用地草地耕地水域建设用地,整体由中度脆弱向重度脆弱过渡;2000—2015年间,生态环境脆弱性的驱动力有所变化,但人口密度、景观多样性、岩性和土壤类型一直是闽三角城市群生态环境脆弱性主要的驱动力。     

省域乡村旅游扶贫重点村生态脆弱性评价——以福建省为例

贫困与生态环境问题呈现强烈的相关性,为避免旅游扶贫重点村发展落入"贫困陷阱",有效地评价其生态脆弱性成为开展旅游扶贫和精准脱贫的重要前提。然而,当前鲜有将旅游扶贫与生态环境问题置于同一分析框架内,开展乡村旅游扶贫重点村生态脆弱性及其驱动因子研究的成果。以福建省472个全国乡村旅游扶贫重点村为样本,基于"成因-结果"模型构建生态脆弱性评价指标体系,采用空间主成分分析法测算样本生态脆弱性指数,并深入分析其空间分异与驱动因子。结果显示:重点村生态脆弱性指数平均值为4.84,总体处于轻度脆弱;30 m×30 m栅格单元生态脆弱性呈零散分布格局,空间分异不显著;极度和重度生态脆弱村主要分布在三明市、宁德市、南平市和龙岩市,并在宁德市和三明市形成3处高度脆弱核心区;餐饮和床位数、旅游基础设施状况、土壤侵蚀强度、人口密度、多年平均降水量、坡度、休闲农业园面积等为生态脆弱性主要驱动因子。     

基于土地利用变化的东海区大陆海岸带生境质量时空演变研究

人类活动对生态环境的影响主要表现为土地利用方式的变化。土地利用变化影响下的生境质量时空格局演变,对优化区域国土生态布局具有重要意义。利用DEM数据、气象数据、社会经济数据与1980、1990、2000、2010、2018年5期土地利用数据,通过InVEST模型、景观格局指数、地理探测器评估、描述、分析东海区大陆海岸带生境质量时空演变特征。结果表明：(1)1980—2018年东海区大陆海岸带陆地面积增加,土地利用中林地所占比重最大,耕地、建设用地面积变化最明显,2000—2010年土地利用转化最显著。土地变化北部大于南部、东侧大于西侧。(2)1980—2018年生境质量均值为0.75,总体生境质量较好,但呈下降趋势,2000—2010年生境质量下降最明显,2010年后下降速度减缓。生境质量斑块趋于破碎化、多样化、均匀化。(3)生境质量总体上从沿海向内陆下降,受岸线性质与围垦影响,北部生境质量由陆向海退化,南部生境退化沿海向陆推进。低等生境质量区呈现点—面—带的扩张趋势。(4)建设用地指数、高程、夜间灯光亮度、土壤类型、坡度为影响生境质量分布的主要因素,38年间主导因素由高程变为建设用地指...     

“双碳”目标下山水林田湖草沙一体化保护和修复工程优先区与技术策略研究

巩固与提升生态系统碳汇能力是实现碳达峰、碳中和目标的重要途径之一。生态保护修复对生态系统固碳增汇有着重要影响。2016—2021年,财政部、自然资源部、生态环境部在我国27个省(自治区、直辖市)共支持了三批山水林田湖草生态保护修复工程试点和第一批山水林田湖草沙一体化保护和修复工程,共35个山水工程。通过分析已部署的35个山水工程布局的空间特征和碳汇效益,结合国家重点关注的生态保护修复区域、全国重要生态系统保护和修复重大工程分布、生态系统碳汇重要区域和敏感区域,探索“双碳”目标下山水工程布局优先区及生态保护修复技术策略。研究发现山水工程的碳汇效益具有空间差异性,且山水工程优先区主要依次分布在青藏高原生态屏障区、东北森林带、长江重点生态区(含川滇生态屏障)、南方丘陵山地带、黄河重点生态区(含黄土高原生态屏障)、北方防沙带等的森林、高原草地、荒漠、岩溶地区等区域。基于此,提出未来山水工程在不同区域的技术策略。在森林生态系统为主地区,不仅要提高森林覆盖度、森林质量,还应当加强生物多样性的保护和土壤碳汇能力的提升;在高原草原及冻土地区应加强草地退化和冻土监测,提高草地质量;在西北荒漠化地区加强碳...     

基于不同样带的干旱区城市景观格局时空演变特征——以张掖市为例

景观格局的变化影响着区域生态安全及可持续发展，研究干旱区城市景观格局时空变化特征，对干旱区景观格局优化具有一定的指导意义。基于1987、1995、2000、2006、2011和2016年6期土地利用数据，利用景观格局指数计算方法，研究张掖市景观格局的时空演变特征。结果表明：(1)2016年张掖市景观类型主要为未利用地，最大斑块指数和斑块聚集度最高，草地和耕地次之，草地的斑块个数和密度最大。(2)张掖市景观格局呈现明显的地域分异特征，圈层梯度带上揭示了绿洲-荒漠用地变化，研究期内第1梯度带内破碎度先上升后下降，城市在2006—2016年扩张较快，其余梯度带破碎度逐年升高；空间演变上，居住地在圈层上的变化呈“L”型，未利用地呈“N”型，张掖市从中心城区到外围区域依次为绿洲城市区、绿洲农业区和自然景观区。(3)水平样带揭示了山地-绿洲-荒漠的用地变化，将张掖市分为4类区域，分别为绿洲城市区、绿洲农业区、荒漠区、山地区；西北-东南样带上景观破碎度年变化不规律，在空间上经过居民点波动变化；东北-西南样带研究期内景观水平指数经过居民点波动变化，其余范围内年变化较稳定，中心城区景观异质性较强。(4)...     

基于多源数据的三江源国家公园土地生态安全综合评价

开展国家公园尺度的土地生态安全综合评价，对优化三江源国家公园土地利用管理规划、加强生态网络建设具有重要借鉴价值。在“压力-状态-响应”(PSR)理论框架中融入草地退化指数、冻土稳定型分布、生态系统服务价值和景观生态脆弱性等指标，分析三江源国家公园土地生态安全状况及其主导因素。研究表明：(1)三江源国家公园景观生态脆弱性整体较低，不同园区景观生态脆弱性指数略有差异，长江源园区为中等脆弱区，黄河源园区脆弱性次之，澜沧江源园区景观生态脆弱性优于其他两园区。(2)三江源国家公园整体土地生态安全状况为较不安全，其中，长江源园区、澜沧江源园区以较不安全区等级为主、临界安全等级次之，黄河源园区临界安全及以上等级的面积比重为93.94%。(3)土地生态较安全区和安全区分布于长江源园区中南部，以及黄河源园区南北两侧边缘区，较不安全区和临界安全区在长江源园区、澜沧江源园区以及黄河源园区交错且连片分布。(4)基于地理探测器模型的自然生态和社会经济影响因素识别结果显示，居民点密度、水网密度和景观生态脆弱性是影响三江源国家公园土地生态安全的主导因素，揭示了人类活动扰动程度与生态系统脆弱性对国家公园土地生态安全状...     

面向生态系统结构的生物多样性保护成效空间对比评估

开展生物多样性保护成效对比评估对于合理执行生态补偿机制的转移支付政策,以及进一步促进全国生态保护管理水平的有效提升都具有重要意义。以2015年版《全国生态功能区划》划定的生物多样性保护重要生态功能区为研究对象,采用生物多样性保护成效结构指数,探讨重要生态功能区生物多样性保护成效的区域分异情况。研究结果表明：(1)华南、华东与华中地区重要生态功能区的生态结构参照基准较高,东北地区重要生态功能区居中,较差的重要生态功能区则位于西南和西北地区,说明了全国生态环境本底的区域分异性;(2)西北和西南地区重要生态功能区的保护成效结构指数较高,华中和华南地区居中,而东北和华东地区的保护成效结构指数较低,体现了2015年全国重要生态功能区生物多样性保护成效的空间差异情况;(3)从草原、森林与湿地生物多样性的保护成效结构指数来看,西北与西南地区、东北和西南地区及华东地区的重要生态功能区分别具有较大优势。上述研究结果反映了全国重要生态功能区生物多样性保护成效优劣的空间差异状况,可为政府部门健全生态补偿机制以及制定生态系统恢复方案提供决策参考。     

基于土地利用格局的云南省福贡县生态脆弱度研究

福贡县位于滇西北横断山脉北段碧罗雪山和高黎贡山之间,云南省西北部是一个典型的生态脆弱带。本文从土地利用格局的角度分析区域生态脆弱度,选取分维数倒数、破碎度、分离度、土壤侵蚀敏感性和生境格局敏感性指数作为评价因子,探讨了福贡县生态脆弱度的分区规律。研究结果表明:土地利用类型生态脆弱度指数从高到低为:滩涂、城镇、耕地、荒草地、灌木林、有林地、水域。脆弱度分区的大致规律为,以福贡县城为中心,越往外围,脆弱度越低。在各脆弱等级区中,随着脆弱程度的上升,各区的分离度和破碎度指数呈上升趋势,土地利用格局趋于破碎化。     

Assessment of the Distribution,Sources and Potential Ecological Risk of Heavy Metals in the Dry Surface Sediment of Aibi Lake in Northwest China

The distribution, sources and potential ecological risk of heavy metals in the sediment of lakes in eastern China and other areas of the world that have undergone rapid economic development have been widely researched by scholars. However, this is not true for heavy metals in the sediment of rump lakes in the arid regions of China and world-wide. Because of this, we chose Aibi Lake to serve as a typical rump lake in an oasis in an arid area in northwest China for our study. Sediment samples were collected from the lake and then the quantities of the heavy metals Pb, Ni, Cd, Cu, Zn, Hg and Cr were measured. Then using a variety of statistical methods, we analyzed the distribution, sources, pollution status and the potential ecological risk of these metals. The results show that: (1) The amounts of the seven heavy metals all fell within the Second Soil National Standard, but the average and maximum values were all higher than the background values of Xinjiang in northwest China. (2) Multivariate statistical analysis determined that the Cd, Pb, Hg and Zn in the sediment were mainly derived from man-sources, and Cu, Ni, and Cr were mainly from the natural geological background. (3) Enrichment factor analysis and the geo-accumulation index evaluation method show that Cd, Hg and Pb in the surface sediment of the Aibi Lake were at low and partial pollution levels, while Zn, Cr, Ni and Cu were at no and low pollution levels. (4) Calculation of the potential ecological hazards index found that, among the seven tested heavy metals, Cd, Hg and Pb were the main potential ecological risk factors, and the contribution of each was 42.6%, 28.6%, and 24.0%, respectively. Cd is the main potential ecological risk factor, followed by Hg and Pb. This work revealed that recent economic development of the Aibi Lake Basin has negatively influenced the accumulation of heavy metals in the sediments of the lake, and, therefore, we should pay increasing attention to this problem and take effective measures to protect the ecology of the Aibi Lake Basin. This work can provide a scientific basis for an early warning of heavy metal pollution and for protection of the environment. Furthermore, it can serve as a reference when creating policies for the economic development in Aibi Lake Basin and environmental protection of rump lakes in arid regions of northwest China and other areas of the world.