三峡库区农业生态经济分区的研究

选取31个生态经济指标,以行政县（区）为单元,采用ISOTATA模糊聚类分析方法,把三峡库区分为4个农业生态经济区,即1主城区郊丘陵菜旅花牧加生态经济区,II江万丘陵低山粮经果牧加生态经济区,Ⅲ武秭中山低山果林粮牧特生态经济区,Ⅳ兴宜低中山丘陵林果牧粮生态经济区,通过对各区生态经济特征的分析,提出了其生态经济的发展方向和生香环境保护的策略,可为三峡库区农业可持续发展和生态环境保护提供理论依据。     

潮安县凤凰镇"猪-沼-茶"生态农业模式的结构与效益研究

对潮安县“猪-沼-茶”生态农业模式的结构及其功能效益进行了案例调查与研究分析。“猪-沼-茶”生态农业模式是以种茶为中心,以沼气和沼渣为纽带,综合发展种植业和养殖业的一种生态模式。这种模式可提高茶叶品质,节约生产成本;改善茶园生态环境和提高土壤肥力,具有较好的经济效益、生态效益和社会效益。这种模式适合于我国南方丘陵山区推广应用。     

基于水敏性城市设计的城市水环境污染控制体系研究

随着城市化进程加快,自然地表被硬化的不透水地面所替代,城市面源污染加剧,城市水环境恶化成为限制城市发展的关键因素。水敏性城市设计(Water Sensitive Urban Design,WSUD)提出从城市设计和生态管理角度实现城市发展与水环境保护的共同目标。综述了WSUD理论内涵、设计原则、技术体系以及隐含在其中的生态学思想,提出当前WSUD理论发展需要进一步完善的技术体系,整合生态学思想以及建立科学的效益评估方法,并与传统生态智慧关联,为WSUD在我国的发展和研究提供科学参考。同时,基于WSUD技术及蕴含于其中的生态智慧,针对三峡库区城市水环境特点和城市面源污染特征,兼顾城市景观优化、生物生境再造、生态服务功能优化与城市建设协同发展,采取生态缓冲、湿地消纳和自然调控相结合的综合防控思路,以水陆界面生态屏障综合控制为主线,根据城市生活区-休闲娱乐区-水陆界面缓冲区3个空间层次,提出城市污染源头-滨湖绿带-生态护坡-基塘湿地-自然消落带多重拦截和消纳的城市水环境污染控制体系,形成三峡库区水敏性城市设计与建设的模版和参考,为三峡库区城市水体污染控制提供科学依据,促进三峡库区水质保护与城市人居环境协同发展。     

长江三峡库区土地利用/覆盖的长期变化

了解土地利用/覆盖的时空变化有助于揭示气候变化和人类活动对生态系统的影响,是开展生态系统管理的重要前提.长江三峡库区是我国重要的生态脆弱区,环境变化影响的复杂性显著,但目前对此仍缺乏系统了解.本文通过解译Landsat时序遥感影像,获取三峡库区土地利用/覆盖数据,研究土地利用/覆盖构成结构及其分布的长期时空变化特征,以揭示三峡库区土地利用/覆盖的演变规律,为深入了解生态脆弱区生态系统变化复杂性和区域生态系统管理提供科学依据.结果表明: 1990—2015年间,三峡库区土地利用/覆盖结构的空间异质性和变化显著,农田面积比例由66.2%降至40.4%,林地面积比例由31.3%增至53.5%,库区由农业景观转变为以森林、灌木林等为主的林地景观,建设用地和水体逐渐增加;林地逐渐向库区中部扩张,建设用地点状扩张;海拔500～1000 m和坡度15°～25°区域林地面积比例增长最明显,针叶林、针阔混交林和灌木林等植被类型增长最快.研究期间,三峡水库建设和各类生态恢复工程的实施促使区域土地利用/覆盖结构呈阶段性变化,总体表现为生态恢复趋势.积极的生态恢复措施有助于消减工程建设对区域生态环境的负面影响.     

怀来山盆系统优化生态-生产范式

山盆系统是由山地和盆地组合而成的一种典型地貌组合。以河北怀来县为例,通过对区域生态经济系统的评价分析,以及对系统产业结构调整和土地利用结构优化的探讨,以生态环境恢复重建和农业可持续发展为目标,构建了怀来山盆系统“山间盆地．低山丘陵-中山山地”生态．生产范式。怀来山盆范式的功能带包括3“圈”5“带”：（1）山间盆地：①官厅水库,②环库水源保护带,③河谷平原高效农业经济带;（2）低山丘陵：④低山丘陵舍饲养畜和人工林（果园）灌草带;（3）中山山地：⑤中山山地林灌草生态保育带。     

非点源污染输出对土地利用和社会经济变化响应的案例研究

为研究三峡库区(重庆段)自2006年10月蓄水(156m)以来,非点源污染输出对土地利用及社会经济背景变化响应的时空分异特征,综合考虑库区典型土地利用变化模式及社会经济背景,选取三峡库区腹地奉节县、忠县、库尾江津区及主城沙坪坝区为研究对象,使用动态输出系数模型法,以2007年、2010年和2013年3期遥感影像为数据源,分析了研究区2007年到2013年非点源污染TN、TP负荷量随土地利用类型改变及社会经济的发展而产生的时空变化特征。研究表明,6年间,研究区污染物TN从2007年的12126.9t上升到2013年的12692.3t,TP从2007年的394.6t上升到2013年的407.2t。就各典型区县而言,城市发展新区江津区非点源污染负荷呈上升趋势,TN、TP负荷量涨幅分别达到了28.6%和24.1%;而库尾城市快速扩展的沙坪坝区则呈现下降趋势,非点源污染TN、TP负荷量分别下降了48.8%和68.9%;仍保持传统农业的奉节县和忠县变化不大。     

三峡库区流域水环境保护分区

流域内不同地域的社会经济发展水平、土地利用状况、植被覆盖程度、与水域的相对位置均对水环境质量存在显著影响.围绕水体保护的核心需求,面向流域空间范围开展水环境保护分区十分必要.本文以三峡库区为研究区,着眼于区域生态环境特征、水体压力-响应特征的空间差异性,基于生态因子叠置法、生态敏感性分析等方法,研究三峡库区水环境保护分区.分区综合考虑了水热条件、地势地貌、生态敏感性等因素,将库区划分为:1)红区,即严格保护区,总面积2924 km2,占库区的5.1%;2)黄区,即一级防护区,总面积10477 km2,占库区的18.4%;3)蓝区,即二级防护区,总面积43599 km2,占库区的76.5%.辨识了红区、黄区和蓝区不同分区的关键环境问题,并有针对性地提出各区的发展方向和水环境保护定位.     

三峡库区面源污染研究进展

为掌握三峡库区面源污染研究动态并明确研究中存在的问题, 基于1990-2018年三峡库区面源污染的相关研究成果, 检索、分类并统计分析了已发表论文数量变化趋势和高频被引论文内容, 从机理、影响因素、负荷与模型模拟、防治四个方面论述了库区面源污染的研究进展, 以便更好地进行区域生态系统管理。面源污染机理研究主要集中在降雨径流、土壤侵蚀、不同土地利用类型、不同管理措施下泥沙、N、P等污染物流失特征, 多关注单一过程及单一尺度, 严重破碎化土地利用格局背景下的面源污染发生过程、扩散格局及其转化机制有待进一步研究。影响因素多讨论土地利用, 景观格局变化对面源污染的影响机制仍不明晰。负荷模拟研究主要是建立经验模型和探讨国外模型在库区的适用性, 原始开发少。面源污染防治措施多集中于工程及单一技术措施, 最佳管理措施(BMPs)的研究较少, 缺乏生态系统、景观及流域尺度面源污染综合防控技术。提出三峡库区面源污染研究需在以下方面有所加强: (1)不同尺度和格局下N、P、泥沙等耦合作用下的运移、转化机理及其不同污染物在不同陆面斑块界面之间转化机制; (2)景观过程与面源污染动态关系; (3)借鉴国外模型理念, 研发适合我国区域地理特征的面源污染机理预测模型; (4)建设标准化面源污染监测系统; (5)统筹“山水林田湖草”系统治理, 研发面源污染综合防控技术体系。     

三峡库区重庆段土地生态状况时空格局演变特征

以三峡库区重庆段为研究对象,基于“基础-结构-效益-胁迫”框架构建了土地生态状况评估指标体系,利用变异函数理论模型对研究区2000年、2009年、2014年土地生态状况综合指数进行了拟合分析,通过空间自相关、冷热点分析及转移矩阵分析方法,分析了2000—2014年研究区域土地生态状况的时空演化规律。结果表明:(1)研究区土地生态质量呈现出库区腹地、库区中部、库区尾部依次降低的分布特征,且2000—2014年呈现出快速恶化-缓慢逆转的变化过程。(2)研究区2000—2014年C0/(C0+C)先减后增,呈中等空间自相关,表明结构性因素引起的空间异质性起主要作用;但随机性因素对土地生态状况的空间分异影响亦不可忽视,这与研究区14年来经济高速发展、人类对土地资源利用强度加剧以及区域自然灾害频发的实际情况相符。(3)从Moran′sI值判断,2000—2014三峡库区重庆段的土地生态状况在区域上一直处于较高的集聚状态,2000—2009年集聚增强,2009—2014年集聚减弱。(4)从冷热点分析结果来看,2000—2014年,热点区域、冷点区域范围总体上均呈现出逐渐增加的趋势,但在空间上表现出了一定的分异特征:库区尾部的热点区域不断拓展,而库区腹地的热点区域则表现出逐年减小的趋势;且研究区热点区域主要集中分布在库区尾部的主城区和库区腹地万州区的中心城区,冷点区域主要分布在库区腹地的巫山县、巫溪县、奉节县、开州区和库区中部的石柱县、丰都县、武隆区等土地利用程度相对较弱、植被覆盖相对较好地区。     

三峡水库泄水期消落带土壤微生物活性

以三峡库区香溪河消落带土壤为对象,研究泄水期(5-8月)消落带不同海拔土壤理化性质及微生物活性,旨在揭示三峡库区消落带土壤质量变化趋势.结果表明:随着海拔降低、淹水强度增强,消落带土壤含水量增加,pH值上升,土壤微生物生物量和微生物熵逐渐降低,土壤代谢熵显著增加,干湿交替区165 m以下土壤代谢熵显著高于未淹没区175 ～185 m.表明香溪河消落带低海拔土壤受江水淹没胁迫,pH值趋于碱性,土壤环境质量降低,不适宜微生物的生长.消落带各海拔土壤SOC、TN和C/N无显著差异;但干湿交替区土壤SOC、TN和C/N的变异系数降低,表明干湿交替是影响库区消落带土壤碳、氮分布的重要因子.相关分析显示,土壤C/N与SOC呈极显著正相关,说明香溪河消落带C/N的变化主要由SOC决定.     

基于GIS的三峡库区生态风险评估及生态分区构建

快速城市化与土地利用变化导致的一系列问题不断影响着生态系统健康。开展生态系统服务供给和生态风险的空间量化研究，有助于科学管控区域生态用地，促进生态文明建设。采用GIS技术，利用生态系统服务价值核算模型、生态风险指数模型，研究了2000年以来三峡库区生态系统服务供给值和生态风险指数的时空演化特征，并利用Z-score标准化法进行生态功能分区构建。结果表明：(1)2000—2015年，三峡库区生态系统服务供给值总体变化较小，生态系统服务以调节服务为主且林地供给值最高。高供给值区主要分布于湖北省夷陵区、秭归县和兴山县等植被覆盖度高的区域，低供给值区分布在库区西南部的渝中区、渝北区和沙坪坝区等人口密集区。(2)三峡库区生态风险值总体呈小幅上升趋势，“西高东低”的分布特征明显，生态安全逐步向中等风险类型转移，其中低、较低生态风险区占区域总面积的55%以上，高风险区主要集中在重庆市主城区。(3)研究期间4种生态分区变化程度较小，表明生态分区处于较为稳定的状态。高供给值-高风险区(Ⅰ)的分布连续性最差，低供给值-高风险区(Ⅱ)和高供给值-低风险区(Ⅳ)分布较为集中。对三峡库区生态系统服务供给、生态风...     

基于系统动力学的重庆三峡库区生态安全情景模拟及指标阈值确定

根据重庆三峡库区生态系统的特征,建立了经济子系统、人口子系统和环境子系统的系统动力学模型,并在此基础上确定了其模型的主要参数和反馈关系,通过历史值与仿真值的对比进行了检验。选择了可持续发展型、资源衰竭型和自然状态型3种情景进行模拟最终确定其生态安全的指标阈值,并将其确定的阈值应用于生态安全评价指标,得出重庆三峡库区生态安全指标的综合得分,由此看出库区生态安全呈逐年递增的趋势,但仍然处于较为敏感的时期,需要相关部门的配合,从而最终实现库区的可持续发展。     

农田氮素非点源污染控制的生态补偿标准——以江苏省宜兴市为例

农田氮素流失引起的非点源污染已成为国内外农田生态环境资源可持续利用及农业可持续发展的瓶颈,对其进行有效控制愈显迫切.对非点源污染的控制不能简单地照搬点源污染的方法,须针对非点源污染本身具有的强烈外部性及复杂、广泛、不易监测等特征,探究与非点源污染特征规律相对应的对策.生态补偿作为应对全球生态危机和环境污染的一种公共政策工具,对于内化外部效应具有良好的效果.以农户减少一定程度的氮肥施用量获得政府补偿为切入点,论证了农户减少氮肥用量到最佳生态经济施氮量是获得补偿的依据;以宜兴市为实证对象,运用意愿调查评估法和成本-收益法相结合的方式测算了农户参与农田氮素非点源污染控制的生态补偿标准.研究表明:(1)宜兴市主要粮食生产的最佳生态经济施氮量为375.6 kg/hm2,农户参与农田氮素非点源污染控制的补偿额度理论值为620.0-7098.0元/hm2;(2)68.3％的受访农户愿意接受补偿而减少氮肥用量,受偿意愿与种田经验、受教育程度等因素正相关;(3)愿意接受补偿的农民中50.7％选择氮肥量减少到最佳生态经济施氮量,农田氮素非点源污染控制的补偿标准为620.0元/hm2.     

基于“源-汇”理论的资江下游地区非点源污染风险区划

开展非点源污染风险评估及区划研究对流域生态环境保护、土地利用结构调整和优化具有重要意义。以2010、2018年两期资江下游地区土地利用覆盖数据为基础,基于“源-汇”景观格局理论识别“源”、“汇”景观,综合考虑非点源污染发生和迁移因子的前提下,借助景观空间负荷对比指数(LCI)、非点源污染负荷指数(NPPRI),分析非点源污染风险的时空变化特征;通过识别非点源污染风险中的关键因子,对资江下游非点源污染区划进行分析。结果表明: 研究区非点源污染发生风险总体较低,“汇”景观为主的子流域占61.2%;非点源污染风险呈现西南低,东北平原区以及资江干流、志溪河、桃花江沿岸偏高的空间特征;2010—2018年,非点源污染风险呈现升高趋势,农村居民点、耕地的扩张及林地缩减对非点源污染发生风险分别具有正向与负向的响应关系;LCI、坡度、距离是影响非点源污染风险指数变化的关键因子。在此基础上,将资江下游地区划分为4个控制区,即近河道污染治理区、低坡地污染控制区、生态恢复-风险防控区、生态优先保护区。     

城市非点源污染控制的景观生态学途径

城市非点源污染是伴随城市快速发展而出现的新问题.城市土地利用的特殊性、不透水层面积的增加,使城市非点源污染不同于农业非点源污染,而控制难度更大.治理城市非点源污染的常用方法是最佳管理措施(BestManagementPractices,BMPs),主要采取一些局部修复措施在地表径流迁移过程中控制污染物.但城市土地利用格局的改变对非点源污染的影响十分显著,结合局部的BMPs和区域的景观规划是控制城市非点源污染的一个理想途径.城市非点源污染控制的景观生态学途径首先需要了解城市景观格局对非点源污染源、污染物迁移过程和受纳水体的影响,明确非点源污染与景观格局的关系,判定造成非点源污染的主要原因和关键环节.在此基础上,根据城市非点源污染控制要求,针对性地重新组合原有景观格局或引入新的景观要素以构建新的景观格局,并将BMPs融入规划之中,将景观规划与管理有机结合,增强城市景观异质性,实现对城市非点源污染的有效控制.     

1990—2020年三峡库区植被覆盖转型及其驱动因素

探索山区植被覆盖转型，全面评估各驱动因素对其的影响，是理解全球气候变化和碳循环等生态系统过程的重要途径。三峡库区是长江流域生态环境的重要保护区，提供多种生态系统服务。基于植被覆盖(NDVI)数据提出山区植被覆盖转型理论，并运用地理探测器分析了潜在因素对1999—2020年三峡库区腹地植被覆盖的相对贡献。结果表明：(1)近30年三峡库区腹地植被覆盖整体呈良性发展趋势，增长率为0.006/a,空间特征为“东西低，南北高；中间低，四周高”;(2)不同时段植被覆盖的空间演化呈现“整体改善，局部退化”,空间转型总结为稳定型、波动型、退化型和恢复型4种模式，且以稳定型分布为主，时间上经历了减少、过渡和恢复3个阶段；(3)植被覆盖主要受土壤类型0.225>地貌0.200>土地利用程度0.181>海拔0.158>岩性0.152的驱动，人为和气候因素的作用较弱，表明自然因素是影响植被覆盖的主导因子。此外，双因子的交互作用在影响植被覆盖方面比每个因子单独作用更为重要。这些发现有利于更好的解析山区植被变化的复杂机制，为脆弱生态系统植被的管理和保护提供参考。     

基于通量分析方法的河川型水库生态屏障区位设计

区位选择是水生态屏障研究及建设过程中面临的重要科学问题.针对河川型水库入流方式多样、地形起伏大的特征,本研究从水生态屏障的非点源污染去除功能出发,提出一种基于通量分析的河川型水库生态屏障区位选择方法.以我国三峡库区为例,选择库区典型研究区运用该方法进行生态屏障区位研究.结果表明: 按照三峡库区沿岸100 m宽度的设计方案,研究区内水生态屏障作用不能得到有效发挥,其中,最佳功能区仅占设计面积的11%,无效区占设计面积的10%,流域内79%的总氮与93%的总磷集中在占生态屏障区总面积21%的区域进入水库.根据污染物通量及流量通量过程,可提取出高污染通量汇流区域及高污染物浓度区,根据保护目标,分别对应开展以污染物总量削减及污染物浓度达标的生态工程措施.采用该方法可充分考虑地形对污染物质通量的影响,划分出水生态屏障的重点保护区域,能有效解决河川型水体的水生态屏障区位设计问题.     

基于AnnAGNPS模型的三峡库区秭归县非点源污染输出评价

非点源(NPS)污染已成为全球关注的环境问题。由于NPS特点、实验手段和监测数据的局限,其研究多采用数学模型进行时间和空间模拟。模型模拟提供了一种成本低效率高的手段来评定区域非点源污染。选择连续农业非点源污染AnnAGNPS(Annualized AGricultural Non-Point Source)模型,构建该模型数据库,模拟秭归县黑沟、兰陵溪、杉木溪等3条典型流域和县域径流、泥沙和营养物质的输出。结果表明：AnnAGNPS模型对3条典型流域的径流模拟能力高于对泥沙和养分的模拟,径流模拟误差均在可接受范围之内,说明模型中采用的径流预测(SCS曲线)法对研究区的地理气候条件是适用的;对3条典型流域泥沙输出模拟误差较高,对氮磷等养分输出模拟的误差最高,通过调整RUSLE和HUSLE等子模型的输入参数来减小泥沙模拟误差;对小型降雨径流事件,模型泥沙、养分模拟误差有偏大趋势,对较大降雨径流事件,模型泥沙和养分模拟误差有偏小趋势;2006年秭归县县域模型模拟的地表径流量为363 mm,泥沙输出为19.6 t/hm2,总氮输出为122 kg/hm2,总磷输出为28 kg/hm2,有机碳输出为581 kg/hm2,模拟结果与相关文献研究和政府统计数据较为相符;AnnAGNPS模型对NPS污染物输出模拟具有一定的不确定性,但作为一个较好的高级农业流域管理工具,该模型可以在三峡库区地理气候条件下使用。