基于多目标线性规划的甲积峪小流域生态系统服务权衡优化

黄土高原是我国水土流失最严重的地区之一,区域生态系统服务退化。小流域是水土流失的主要发生地,在提升水土保持服务时如何权衡各类生态系统服务,是当前生态系统服务管理的重要内容。选取黄土高原典型小流域——甲积峪,以2012年为基准年,2022年为规划目标年,基于统计年鉴和调查数据,采用市场价值法、影子价格法、影子工程法、替代成本法和机会成本法对各土地利用类型的生态系统服务价值进行估算;采用多目标线性规划方法,将生态系统服务分为供给服务、水土保持服务与其他服务,以三者价值作为权衡子目标,生态系统服务总价值作为总目标构造目标函数,依据土地面积、粮油保障和各土地利用类型对坡度的适宜性,利用35个变量构造了17个约束方程,通过调整甲积峪土地利用类型实现小流域生态系统服务的权衡优化。结果表明,甲积峪生态系统服务价值主要受占地比例较大且生态系统服务价值较低的坡耕地和荒草地制约。权衡优化后,坡耕地和荒草地主要调整为生态系统服务价值较高的乔木林和梯田,土地利用结构得到明显改善。生态系统服务总价值增幅为9.23%,供给服务、水土保持服务与其他服务价值增幅分别为6.24%、9.81%和17.35%。三者增加量分别占生态系统服务总价值增加量的25.96%、54.42%和19.62%。与仅以供给服务、水土保持服务、其他服务或总服务价值为目标函数的优化结果相比,3个子目标的优化结果更加协调,且三大效益均明显增加。空间分布上,不同生态功能区的各生态系统服务价值增长率存在明显差异,上游其他服务价值增长率最高,中游水土保持服务价值增长率最高,下游供给服务和总服务价值增长率最高,与甲积峪上中下游生态功能区定位一致。充分考虑了土地利用适宜性,在保证供给服务的前提下,突出了水土保持服务并优化了其他服务,各综合治理效益评价指标均得到提高,符合黄土高原小流域的实际情况。     

生态系统综合评价的内容与方法

生态系统综合评价是系统分析生态系统的生产及服务能力,对生态系统进行健康诊断,做出综合的生态分析和经济分析,评价其当前状态,并预测生态系统今后的发展趋势,为生态系统管理提供科学依据。从总体上讲,综合评价更强调生态系统一系列产品与服务功能之间的权衡,具有很强的实践意义。许多学者对不同的生态系统服务功能进行了经济价值评估,但缺乏对生态系统的产品、服务、健康与管理之间关系的进一步探讨。对生态系统服务功能评价、健康评价的生态管理与预测进行了系统论述,目的是提出生态系统综合评价的框架,指导生态系统评价行动及生态系统管理。     

基于PSR的黄河河口区生态系统健康评价

根据压力-状态-响应(PSR)框架模型,从广义上定义河口区生态系统,将河口及毗邻的陆域、海域生态系统作为一个整体,从压力指标、状态指标、响应指标3个方面构建了黄河河口区生态系统健康评价的指标体系,以研究区1991年数据和相关国家标准为基准,2013年代表现况,利用综合指数法(CEI)评价了黄河河口区的生态系统健康状况。结果显示:黄河河口区生态系统健康评价的响应指数最高(0.9055),压力指数居中(0.8288),状态指数最低(0.6458),综合指数为0.7427。总体来看,与1991年相比,目前黄河河口区生态系统仍处于\"健康\"状态,但健康状况明显下降,其中状态指数下降最为严重。从区域轻度开发到人类活动强烈干扰阶段,黄河河口区存在过度捕捞、湿地不合理开发、浅海养殖过度及污染物排放等一系列影响生态系统健康的问题,应进行区域的生态恢复和科学管理。     

海水养殖生态系统健康综合评价:方法与模式

我国海水养殖业快速、大规模发展的同时给生态系统带来巨大的压力,养殖自身的健康和持续发展也受到影响。为了评估海水养殖生态系统所承受的环境压力、系统的状态和发展趋势,以海湾养殖生态系统为典型,根据系统性、动态性、生态-社会-经济相结合的原则,构建了基于指标体系法和层次分析法的海水养殖生态系统健康综合评价的方法与模式,以期为养殖海域生态系统健康评估和适应性管理提供科学工具。     

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。     

黄河上游流域生态系统服务变化及其权衡协同关系

黄河上游是我国重要的生态屏障和生态功能区,研究其生态系统服务的时空演化及其权衡协同关系对实现黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。基于土地利用、土壤、气象等数据,借助InVEST模型、相关性分析以及空间自相关分析等方法,定量分析了2000-2020年黄河上游生态系统服务的时空演化特征及其权衡与协同关系。结果表明:(1)黄河上游各项生态系统服务整体表现为\"西南高,东北低\"的分布格局,高值区主要分布于流域西南部,低值区主要分布于流域东北部;(2)研究期内,黄河上游各项生态系统服务均呈现波动变化的趋势,产水量和土壤保持呈现整体减少趋势,生境质量与碳储量呈现增加的趋势;(3)各项生态系统服务两两之间均存在不同程度的相关关系,产水量与生境质量、碳储量呈现此消彼长的权衡关系,产水量-土壤保持、生境质量-碳储量与土壤保持-碳储量之间呈现协同关系;(4)在空间分布格局上,各项生态系统服务间的权衡与协同关系表现出显著的空间异质性与尺度效应,不同分区之间差异较大。本文可为科学管理区域生态系统,促进流域可持续发展提供参考。     

侵蚀环境小流域生态经济系统健康定量评价

生态经济系统健康是黄土丘陵区侵蚀环境下水土保持与生态建设的目标.在分析侵蚀环境下生态系统健康特征和诊断指标筛选原则的基础上,从资源环境支持、社会经济人文影响和生态综合功能3个方面,选择17个因素作为参评因子,建立了一套适合于侵蚀环境小流域生态经济系统健康诊断的指标体系.以均方差决策法确定各指标的权重,运用递阶多层次综合法、线性加权函数法分别建立二级层次和综合指标健康诊断模型——健康指数.分析研究侵蚀环境小流域生态经济系统健康动态,结果表明,该环境系统健康状况相对稳定,健康指数呈逐年波动式上升趋势（由1985年的0.370增大到2003年的0.573）,具有较强的可持续发展能力.同时,以现实生态经济最佳水平为目标,引入障碍度、优势度等概念,运用通经分析对该环境小流域系统健康进行障碍和优势诊断,并据此提出了建设对策和建议,为该环境小流域生态环境建设提供科学依据.     

黄河三角洲人工恢复芦苇湿地生态系统健康评价

研究目的是对黄河三角洲人工恢复芦苇湿地生态系统的健康状况进行评价。按照层次分析法的思想,从环境、植物群落和植物生理生化特征等3个方面构建评价指标体系。在专家意见的基础上,确定各个指标的权重,计算生态系统健康指数。通过与自然芦苇湿地对比,对人工恢复芦苇湿地的健康状况进行评价。结果显示:人工恢复芦苇湿地的土壤有机质、全氮和全盐含量、群落盖度、密度和地上生物量等指标显著低于自然芦苇湿地,地表水电导率、叶片的APX、DHAR、MDHAR等酶的活性显著高于自然芦苇湿地,其生态系统健康指数低于自然芦苇湿地。这说明在短时间内,人工恢复芦苇湿地的健康状况和自然芦苇湿地还存在一定差距。恢复时间对生态系统健康评价有重要影响,长时间尺度上监测数据的积累是全面、深入了解生态系统、评价生态系统健康状况所必需的。     

湖泊-流域生态系统管理的内容与方法

在流域生态系统管理研究综述的基础上,对湖泊一流域生态系统管理的概念进行了界定,对水环境管理、综合流域管理与流域生态系统管理之间的差异进行了对比分析。确定了生态系统生态学、流域生态学、生态系统健康和流域方法为湖泊．流域生态系统管理的理论基础,生态系统方法和流域分析为其方法学基础。在上述分析的基础上,提出了湖泊．流域生态系统管理的6个主要步骤：研究范围界定、基础信息收集与基本生态学问题的分析和评价、管理目标设定、系统综合、生态系统综合评价、适应性管理;识别出湖泊-流域生态系统管理中的3个关键问题：①生态系统管理中的不确定性和障碍分析;②流域土地利用变化对湖泊水质和生态系统的影响;③流域生态子系统与社会子系统的关联。     

农业生态系统脆弱性评价方法

开展农业生态系统脆弱性评价是减缓气候、环境变化带来不利影响的重要环节.虽然近10年对不同的生态系统已经开展了一些脆弱性的评估研究,但尚未形成统一和公认的方法.本文以典型的农业生态脆弱区北方农牧交错带为研究对象,在分析影响其农业生态系统脆弱性主要因素基础上,选取了4类共17项指标构建了农业生态系统气候脆弱性评价指标体系.通过层次分析法确定了指标权重,并采用模糊评判原理,得出农业生态系统的气候脆弱性的综合定量评价方法.     

基于灾害风险综合指标的陕西省农业干旱时空特征

随着气候变化,农业干旱直接威胁粮食安全.本文以陕西省为研究对象,基于自然灾害风险理论,综合考虑干旱灾害影响因素,从致灾因子的危险性、承灾体的暴露性、环境的脆弱性和地区的抗旱能力4个风险要素选取指标,采用层次分析法确定指标权重,构建自然灾害风险综合指标,分析2009—2013年陕西省农业干旱时空特征.结果表明: 研究期间,陕北地区农业干旱风险略呈下降趋势;陕南地区呈急剧升高态势,以商洛市为甚;关中地区基本稳定,以咸阳市最高、西安市最低.陕西省农业干旱风险大体呈现从南向北逐渐递增现象.     

克隆整合是否有助于空心莲子草抵抗菟丝子的短期寄生?

关于克隆植物通过克隆整合抵御逆境能力影响的研究已有很多,但克隆整合是否能抵御植物寄生的研究还比较缺乏。本文利用匍匐茎克隆植物空心莲子草和1年生寄生植物菟丝子作为研究系统,检验假说\"克隆整合有助于克隆植物抵抗寄生植物的寄生胁迫\"。在实验中,相连分株分别经历了以下处理:M+-D-(分株对中母株被寄生,子株不被寄生),M--D+(母株不被寄生,子株被寄生),M+-D+(母株、子株均被寄生),M--D-(母株、子株均不被寄生)。研究发现,菟丝子寄生显著影响了空心莲子草的叶绿素相对含量、最大光量子产量等生理指标,以及叶片数、匍匐茎长度、分株数等生长指标,但不同处理间的生物量没有显著差异。本实验的结果没有支持实验假说。这样的结果可能是由于本实验时间较短所引起的,表明克隆整合适应性的表达不是无条件的。进一步实验应该既能够检验短期效应也能够检验长期效应。     

层次分析法在大花蕙兰品种选择上的应用

运用层次分析法对大花蕙兰8个品种的株高、叶色、花色、花香、花径、花枝数、每枝花朵数、花枝长度、抗性、是否春节开花等10个性状进行综合评价。结果表明:所选品种综合性状表现优良,与生产实际基本相符,尤其是‘开心果’、‘韩国小姐’和‘欲望’3个品种,可在育种和生产上多加重视。     

广西紫金牛属野生观赏植物的综合评价

利用层次分析法,综合观赏价值、资源开发潜力、生物学特性三大约束因素共14个指标,对分布于广西的29种紫金牛属野生观赏植物进行综合评价。结果表明:按照开发利用价值的高低,可将29个种(变种)根据轻重缓急划分为4个等级,其中:Ⅰ级:开发利用价值高的种类,5个;Ⅱ级:开发利用价值较高的种类,9个;Ⅲ级:开发利用价值一般的种类,9个;Ⅳ级:开发利用价值较低的种类,6个。研究结果将为科学、合理地开发利用广西紫金牛属野生观赏植物资源提供决策依据。     

基于AHP-模糊综合评价的沙棘生态服务功能研究

采用专家咨询、频度分析等方法构建了包含保育土壤、涵养水源、防风固沙等8个方面涵盖29个指标的沙棘生态服务功能评价指标体系,通过参考相关标准、参照其他植被类型的生态服务功能特征参数以及利用经验公式计算等方式进行指标体系分级,应用AHP-模糊综合评价模型对达拉特旗沙棘生态服务功能进行了综合评价。结果表明,目前达拉特旗沙棘总体生态服务功能为Ⅲ级,其中防风固沙服务功能水平为Ⅱ级,而生物多样性和景观游憩服务功能仅为Ⅳ级水平。研究发现,AHP-模糊综合评价法足适合沙棘生态服务功能评价的可行方法,具有一定的推广价值及应用性。     

基于层次分析法的江苏宁镇山脉乡土树种评价

为了筛选适宜南京地区的优良城市绿化树种,在野外调查和问卷调查的基础上,利用层次分析法(AHP)建立江苏宁镇山脉乡土树种评价体系,对该区域的乡土树种进行客观的定量分析。结果表明:(1)乡土树种作为城市绿化树种应首先考虑抗逆性,其次是生态价值、美学价值和生物学特性;(2)参与评价的41种宁镇山脉乡土树种可分为4类,其中I类乡土树种应大力推广应用,Ⅱ类乡土树种可作为森林城市树种多样性的有益补充,Ⅲ类和Ⅳ类乡土树种作为城市绿化树种仍有一定的差距。13种Ⅰ类乡土树种作为城市绿化树种具有良好的应用前景。     

新疆玛纳斯河流域绿洲生态安全评价

利用层次分析法和模糊综合评判法建立了生态安全评价指标体系,从水资源、环境和社会经济3个方面选取了18个评价指标对2006年新疆玛纳斯河流域绿洲生态安全进行了综合评价.结果表明：2006年,研究区生态状况处于基本安全水平,其隶属度值为0.3347,综合评分值为0.551;水资源安全指数和社会经济指数分别处于比较安全和非常安全水平,而环境安全指数则处于不安全水平状态.水资源是绿洲实现可持续发展的保障,社会经济指数和环境安全指数展示了绿洲的发展水平和环境状况,三因素极大程度上决定了绿洲的生态安全水平.     

城市化地区湿地生态系统服务干扰评价——以深圳坪山河流域为例

城市化地区的湿地生态系统服务研究在湿地评价领域相对薄弱,现有的基于环境经济分析的评价模式也难以反映人为活动的干扰影响.本文从城市湿地生态系统服务的内涵确定和人为干扰方式辨识入手,建立表征干扰影响的评价因子体系,并运用层次决策分析法确定指标权重,采用两级式模糊综合评价模型考察人为活动干扰强度和干扰方式的空间分布异质性.以深圳市坪山河流域这一快速城市化典型地区为例进行试验性研究.结果显示：1）自然地理条件是影响坪山河流域湿地生态系统服务干扰的基础要素;2）南部丘陵山区以单一的植被覆被退化为主要干扰方式,干扰强度较低,但保护和管理不容忽视;3）北部平原宽谷地区的干扰强度普遍高于南部丘陵山区,且干扰方式多样化,干扰影响在空间上呈从干流上游至下游先增强、再减弱的趋势,与土地利用格局特征一致,但干扰方式的分布并不连续;4）模糊综合评价模型在湿地生态系统服务干扰评价中具有较好的实用性.