基于Google Earth Engine平台与复杂网络的黄河流域土地利用/覆被变化分析

黄河流域在中国社会经济发展和生态安全方面的地位十分重要,过去几十年的自然演变和人类活动对其造成了深远影响,系统科学地认识黄河流域的环境格局变化是实现黄河流域高质量发展的重要前提。基于Google Earth Engine平台和复杂网络分析方法,解译并分析了1986年至2018年黄河流域的连续年度土地利用/覆被变化(LUCC)。基于1000个独立验证点进行的评估显示解译的覆盖黄河流域33年的年度土地利用/覆被数据集的7个一级类的总体准确率为82.6%,15个二级类的总体准确率为74.7%。分析结果显示黄河流域的土地系统在整个研究期间呈现出复杂的时空变化,主要的LUCC模式包括：不变或很小的变化、伴随耕地流失的城市扩张、草地恢复、果园和梯田扩张和森林增加。基于复杂网络方法对黄河流域土地系统的分析表明,土地利用/覆被转移网络中的高覆盖草地、低植被覆盖地表和落叶常绿混交林与其他地类的转移较频繁,地类节点的中介中心性和度值较高,是黄河流域土地系统中的关键地类。另外与人类活动关系密切的果园和梯田、谷物耕地和城市及建设用地节点组成了较为活跃的网络社区结构,它们都有较高的结构多样性、接近中心性,这些地...     

保护区与社区关系协调:方法和实践经验

保护区的持续存在和发展必须得到当地居民的支持和认可。从理论上讲,保护区和社区之间的关系在区域尺度上表现为保护成本和收益分配不均衡,在保护区内表现为保护和发展之间的冲突。在实践上,保护区的管理模式已经从以前传统的强制性保护转向比较公开、民主的保护模式,比较典型的方法包括生物圈保护区、综合保护和发展项目(ICDPs)以及基于社区的自然资源管理(CBNRM)。通过多年的实践,上述方法取得了许多经验和教训．目前已在三个方面达成共识：社区和社区行为在理论和实践中不一致、社区居民与其他利益群体之间的协调机制以及项目实施所必需的支持／保障机制。本文对国内外协调保护区与社区关系的方法和实践经验等进行分析和总结,以期为改善我国自然保护区的管理,实现可持续发展提供借鉴。     

基于模型的景观格局与生态过程研究

景观格局与生态过程关系的研究是景观生态学的主要特色和理论核心之一。模型可以充分利用实验和观测数据并综合不同时间和空间尺度上的信息提炼规律或揭示内在机制,模拟景观格局与生态过程的动态与相互关系,成为景观生态学研究的有力工具。结合研究实例,总结了基于模型的景观格局研究、生态过程研究和格局-过程关系研究的发展现状和薄弱环节,同时探讨了通过构建耦合模型研究格局-过程相互关系的途径。总结了景观模型研究亟待发展的领域与发展趋势。     

生态系统服务建模技术研究进展

在生态系统服务评估模型的数量、类型及应用大量增加的背景下,为将生态系统服务评估有效整合到决策中,系统比较、甄别不同建模工具并筛选出适合决策需求的生态系统服务评估和模拟方法尤为必要。因此,归纳并总结了国内外现有的生态系统服务评估模型的建模技术,包括:相关关系法、生物-物理过程法以及专家知识法;分别对其原理、差异、优缺点以及适用性进行了详尽阐释。大多数相关模型侧重于统计关系,相对容易创建和扩展,适用于生态系统服务的初始评估;生物-物理过程模型难以构建且不易获取,但提供了探索人-地系统相互作用和长期变化的有效机制;专家知识法有效结合了多种类型的知识体系,关注人类社会与自然系统之间反馈和交互动态的系统整合,但当评估地点发生变化时难以验证。在此基础上,介绍了基于上述3种建模技术的典型生态系统服务综合评估模型的发展和应用现状。各类建模技术面临着实用性和科学准确性之间的权衡。通过对不同建模技术的梳理与整合分析旨在提升当前生态系统服务研究的决策支撑能力,并为国内相关研究提供参考和借鉴。     

基于黄土高原关键带类型的土地利用与年径流产沙关系空间分异研究

区域植被恢复改变了土地利用类型,从而有效控制了水土流失,但土地利用与水土流失关系的空间分异尚未明晰。整合了黄土高原坡面径流小区试验观测研究文献59篇和1121条年径流产沙记录,以8大关键带类型作为空间分层依据,采用地理探测器分析了土地利用与年径流产沙关系的空间分异。结果显示：撂荒地的年均径流量和产沙量最高分别为35.99 mm和4208.82 g/m²,撂荒地、裸地和耕地的产流产沙能力显著高于人工草地、林地、自然草地和灌丛,灌丛和林地的年均产沙量显著低于人工和自然草地（P<0.05）;除了撂荒地的年均产沙量在山地森林关键带最高（16240.40 g/m²）外,在丘陵沟壑农林草交错关键带的撂荒地年均径流产沙显著高于丘陵农业-草地关键带,丘陵沟壑农林草交错关键带和丘陵农业-草地关键带裸地、耕地的产流产沙能力较高,人工草地和灌丛年均产沙量显著高于其他关键带类型（P<0.05）;在山地森林关键带的林地年均径流量、径流系数和产沙量最低,分别为1.56 mm、0.41%和307.36 g/m²,而自然草地在各关键带类型都有较高的年均产流量和较低的年均产沙量;坡面径流小区的局地特征（如土地利用、面积、坡度、坡长）是影响年径流产沙关键带分异的首要因素,且存在多因子互作、非线性增强的关系。这些结果表明植被恢复能有效地保持水土,但是区域植被恢复时需要选择合适的类型,黄土丘陵沟壑区应首选自然草地、灌丛和林地。研究可为黄土高原区域植被恢复的优化配置提供科学依据。     

黄土丘陵小流域土地利用变化的土壤侵蚀效应: 基于137Cs示踪的定量评价

基于¹³⁷Cs示踪技术,结合土地利用变化数据,对黄土丘陵沟壑区羊圈沟小流域土壤侵蚀强度的演变过程进行了研究.结果表明：从20世纪80年代以来,该流域土地利用强度逐渐减弱;1980—2006年间,研究区坡耕地面积急剧下降,从94.9 hm²下降到0.2 hm²,乔木林地面积由0增加到51.1 hm²,灌木林地面积由0增加到19.2 hm²,果园林地面积由0增加到18.0 hm²,荒草地面积趋于稳定,由76.9 hm²增加到80.1 hm².研究期间,不同土地利用类型的土壤侵蚀强度依次为:坡耕地>灌木林地>果园林地>荒草地>乔木林地;1980、1984、1996和2006年流域土壤侵蚀强度分别为6408.9、5362.4、4903.9和3641.4 t·km^-2·a^-1,侵蚀程度由强度变为中度.土壤侵蚀强度降低的主要原因是该区的水保措施和植被恢复措施.     

黄土高原阴/阳坡向林草土壤水分随退耕年限的变化特征

研究地点位于半干旱的黄土高原区,在坡向导致的土壤水分差异的基础上,分析该区域撂荒草地和人工林地土壤水分随退耕年限的变化特征,进而以自然草地为参照,分析不同坡向人工林地土壤水分亏缺程度。结果表明:总体上,阴坡土壤水分显著高于阳坡,撂荒草地、自然草地和林地土壤水分在阴/阳坡之间的差异分别为:3.1%、2.6%、1.5%;可见,人工林地降低了由坡向导致的土壤水分的差异。在阴/阳坡上,撂荒草地土壤水分随退耕年限增加皆呈显著增加趋势,并且,总体上,土壤水分的增加程度随年限增加而增大,尤其在深层的土壤水分。而林地土壤水分在阴坡和阳坡皆呈显著降低的趋势;通过对比阴/阳坡不同土层土壤水分随退耕年限变化趋势,阳坡人工林地上层土壤水分(0—1m和1—2m)随年限增加降低程度有所减少,然而,较深层(2—3m和3—4m)土壤水分在后期降低程度更大,而阴坡土壤水分随年限增加的降低程度呈现与阳坡相反的趋势;人工刺槐林地导致的土壤水分亏缺程度(以自然草地土壤水分为参考)随着年限增加呈增加趋势,且随深度增加呈增加趋势,总体上,阳坡人工林地除0—1m土层的土壤水分亏缺程度高于阴坡,其余土层平均土壤水分亏缺程度在前、中、后期皆低于阴坡。     

旅游活动对卧龙自然保护区社区居民的经济影响

旅游活动是提高自然保护区社区居民收入、缓解保护区与社区矛盾、促进生物多样性保护的重要途径之一.为评价旅游活动对自然保护区社区经济提升的现实效果,以卧龙自然保护区为案例,采用问卷调查的方法,通过分析保护区内旅游从业人员的经济收入、就业机会以及收入分配等,从一定程度上揭示旅游活动对该保护区社区居民的直接经济影响.结果表明,生态旅游可以给保护区的部分居民带来一定的经济收入,但这部分收入总量较低:保护区内的居民多从事一些较简单的旅游相关活动,对技能要求较高的活动则大多由来自保护区外的人员从事:旅游活动带来的经济收入不论是在当地相关从业人员之间还是在当地人与来自保护区外的人员之间的分配都表现出了一定的不公平性,居住位置、启动资金和技术技能是造成这种不公平现象的主要原因.依据以上调查及分析结果,论文提出了开发旅游项目、建立培训机制、设立专项基金以及逐步移民等相应对策.     

黄河流域经济发展与生态环境压力的脱钩关系及其驱动效应分析

经济发展与生态环境的协调平衡是推动黄河流域高质量发展的重要途径之一，这对区域经济一体化高质量发展和生态环境健康可持续具有重要的现实意义。以黄河流域379个区县为研究对象，基于熵值-TOPSIS综合评价法和Tapio脱钩模型动态解析1990-2018年经济发展与生态环境压力的脱钩关系，引入结构分解模型（SDA）探讨影响生态环境压力的驱动因素，并运用因果诊断算法（PCMCI）推断驱动经济发展与生态环境压力脱钩的因果关联路径。结果表明：（1）黄河流域70%的区县生态环境压力处于较低压和低压，但因资源条件禀赋经济得以快速发展的内蒙古地区生态环境仍承载着较高压和高压。（2）生态环境压力主要受技术效应和经济效应驱动，技术效应的驱动作用实现经济产出并缓解了生态环境压力，经济效应的驱动作用在流域中下游地区更为突出。（3）黄河流域68.34%的区县实现了经济发展与生态环境压力的有效脱钩（强脱钩和弱脱钩），经济总量增长的同时减小了生态环境承载的压力，但黄河流域各区县经济发展与生态环境压力的脱钩类型处于动态变化之中，应防范强脱钩或弱脱钩类型的区县倒退至负脱钩类型。（4）以乡村人口和城镇化率要素为代表的人口因子有效驱动了黄河流域经济发展与生态环境压力脱钩，其中乡村人口与脱钩指数出现因果关系的频率最高，城镇化率要素与脱钩指数的因果强度最大，农业技术因子主导了最多的区县实现经济发展与生态环境压力脱钩，农业结构多样化和农业集约化缓解了经济发展对生态环境的压力。研究结果对提高经济高质量发展与生态环境保护的可持续性具有可推广的实践价值。     

自然保护区管理的博弈分析

自然保护区作为地球上生态保育的基石,其管理的有效性和可持续性一直是备受关注的热点问题之一。自然保护区管理涉及自然环境和社会经济两大系统,具有复杂性特征。为解析这种复杂性,可以把自然保护区管理看成是博弈问题,将博弈论作为有力工具来解决自然保护区管理中的各种矛盾冲突,协调各种利益关系,以促进自然保护区管理的科学性、有效性和可持续性。一般地,自然保护区可以描述为n人博弈,能够通过Nash均衡和n人合作博弈的Shapley值以及核仁(Nucleolus)等方法求解。作者用博弈论思想分析了自然保护区管理中天然林保护、以电代柴和适度开发等典型案例,总结了自然保护区管理博弈分析的一般步骤。认为必须通过政策、体制和机制创新,促进自然保护区管理中各利益主体的广泛参与和密切合作,才能实现自然保护区管理中公平与效率、高效与持续的统一。