黄土丘陵沟壑区坡面尺度土壤水分空间变异及影响因子

土壤水分空间分布特征及其影响因子是土壤前期含水量模拟和小流域产流机制研究的重要内容,也是半干旱地区进行生态建设的重要参考。通过对黄土高原典型坡面雨季前后100 cm深度内土壤含水量进行观测,分析地形、植被和雨季对土壤水分空间分布的影响。基本统计分析显示,土壤水分的空间异质性在上层(<20 cm)较小,在下层(>40 cm)较大。坡面尺度上,土壤含水量的空间差异主要表现在不同植被类型之间,而不是坡位之间。各覆被类型的土壤含水量相对大小为荒草地>8年生刺槐林>20年生刺槐林>沙棘林。即使沙棘林和刺槐林位于更利于获取土壤水分的地形条件下,其土壤含水量仍然明显低于荒草地。地形对土壤水分的影响被植被类型的影响所掩盖。上述规律在雨季前后都有明显表现。因此,完全基于地形指数的土壤水分预测模型在黄土高原应该慎用,植被类型应该作为土壤水分空间预测的一个重要参数。雨季使土壤含水量整体提高,但是土壤水分空间分布格局并没有根本改变,高处仍高,低处仍低,各样点处的土壤含水量在雨季前后达到显著相关水平,说明土壤水分空间格局并不是瞬时状态,而具有明显的时间稳定性。     

流域生态系统服务热点与冷点时空格局特征

生态系统服务热冷点的识别及其空间格局特征研究对生态保护规划有着重要的意义。目前有关生态系统服务热冷点的识别多采用直接分类法,缺乏对空间关系特征的综合研究。以延河流域为例,综合集成多源数据来模拟4种生态系统服务(土壤保持、植被碳固定、产水、洪水调节)的热点与冷点时空格局变化特征。主要结论为:(1)2001—2012年,延河流域土壤保持服务在流域下游高于上游,中游地区增长较快。植被碳固定服务和洪水调节服务在流域南部地区较强,且在中下游呈上升趋势。产水服务呈现"南北低、中间高"的分布格局,在流域上游呈下降趋势,在中下游呈上升趋势。(2)生态系统服务热点主要分布在延河中下游南部地区,冷点主要分布在延河上游地区。延河中下游南部地区4种生态系统服务均较强。生态系统服务保护效率最高的是延河上游。(3)延河流域林地的土壤保持服务、植被碳固定服务和洪水调节服务均强于其他土地利用类型,而产水服务较弱,湿地则相反。草地的土壤保持服务和植被碳固定服务相对较强。耕地的4种服务强于裸露地,裸露地的4种服务均较弱。湿地的土壤保持服务、植被碳固定服务和洪水调节服务保护效率最高,林地的产水服务保护效率最高。研究结果以期为流域生态系统服务保护与恢复决策提供理论支撑。     

基于参与性调查的退耕还林政策可持续性评价 ——卧龙自然保护区研究

农户是退耕还林工程中的经济主体,他们的经济行为和认知响应将会对工程实施产生重要影响。研究采用参与式农户评估方法,就农户对退耕还林工程的态度和认知、退耕还林工程对农户的经济影响、以及农户现有耕地面积等问题进行了调查,以期从农户角度出发,探讨卧龙自然保护区退耕还林工程的可持续性问题。研究表明,尽管农户对退耕还林工程持积极的态度,但是有3个问题影响了退耕还林工程的可持续性。一是当地居民的粮食需求问题,由于当地居民粮食消费的外在依赖性,以及工程本身导致的耕地和收入减少,使退耕还林工程的可持续性受到潜在的威胁;二是从经济发展的角度出发,结合当地居民的经济收入、就业状况和他们对于工程的经济预期,现行的退耕还林工程缺乏相应的配套措施和足够的吸引力来保证其可持续性;三从生态恢复理论和实践上看,退耕补偿的数量和期限须考虑区域的差异和生态系统功能的实现,在本研究区域须与生物多样性保护相结合。     

干旱半干旱区坡面覆被格局的水土流失效应研究进展

植被恢复与建设是控制水土流失的重要措施.在干旱半干旱地区,植被在空间上的分布呈现离散特征,在坡面上形成的裸地-植被镶嵌和植被条带分布等覆被格局对水土流失过程具有重要影响.覆被格局与水土流失关系研究是景观生态学格局与过程研究的重要内容.从植被斑块、坡面覆被格局对水土流失的影响与耦合覆被格局与水土流失的手段和方法三个方面对国内外相关研究进行总结分析.从中发现,植被类型、层次结构和形态特征是植被斑块尺度上影响径流泥沙的关键因素;不同覆被类型的产流产沙特征与覆被格局的准确描述是研究覆被格局水土流失效应的重要基础;坡面覆被格局对水土流失的影响关键在于其改变了径流泥沙运移和汇集的连续性,应重点关注径流泥沙源汇区的连通性和空间分布在水土流失中的作用;以坡面的精确覆被制图为基础,建立基于水土流失过程的覆被格局指数和耦合格局信息的径流与侵蚀模型是定量研究覆被格局影响的有效手段.今后应加强以下研究:以动态系统的观点研究覆被格局的变化对水土流失的影响,系统理解覆被格局与水土流失之间的相互联系与反馈机制,探讨两者间动态关系随尺度变化的规律性并发展尺度上推方法;构建过程意义明确且简单实用的格局指数,将覆被格局与水土流失过程有机联系起来;发展覆被格局的动态信息与产流产沙过程相结合的水文模型,加强对格局与径流泥沙反馈系统的耦合,建立真正意义上的覆被格局-水土流失过程耦合模型.     

生物多样性资源：利用、保护与管理

生物多样性在本质上是一种具有多重价值,高度综合的资源形式,是人类社会生存与发展的物质基础,在人类社会发展过程中,生物多样性资源利用与保护之间日益表现为彼此冲突的特征,但并非不可调和。本文认为,协调二者关系,实现生物多样性资源可持续利用和区域社会经济可持续发展的根本途径是生物多样性资源管理,它由主体层,客体层和目标层构成,应该具备主体多元化,参与的广泛性,过程的动态性与持续性,尺度性与地域性和公平性等基本特征,主体层是由以人为核心的各种组织形式构成的,是从社会经济系统中分化出来的一个职能层次;客体层也就是管理的对象层,是生物多样性资源系统和社会经济系统的耦合体,目标层包括生物多样性资源的可持续利用,生态文明的构建与发展和区域社会经济的可持续发展,生态文明是生物多样性资源可持续利用和区域社会可持续发展的根本保障,其中,主体层和客体层构成了生物多样性资源管理的实体部分,而目标层则是生物多样性资源管理的参照体系,生物多样性资源管理包括管理范围界定,问题辨识,目标确定,政策制定与方案运筹,实施,监测与评价,适应性调整6个基本步骤,是一个复杂的多层次动态反馈过程,这一过程中,科学研究发挥着非常重要的作用,因此应该在加强生物多样性科学研究的同时融合科学与管理的关系,使科学成果真正转化成效的管理行为。     

生态系统保护现状及保护等级评估——以江西省为例

基于生态系统的保护是防止生物多样性丧失的重要手段,已成为保护生物学研究的热点。对生态系统保护等级进行划分,确定局域、区域和全球尺度上生态系统保护的优先性,可为制定生态系统保护方案提供重要依据。目前,生态系统保护等级划分的常用指标包括面积流失率、幅度和代表性。以江西省生态系统为例,基于20世纪80年代的江西省植被图、生态系统图、2010年土地利用图和自然保护区图,在GIS环境下进行图层叠加运算和重分类,再进行定量评估和归一化,将江西省生态系统划分为极重要、重要和一般3个级别。结果表明:过去的30年间江西省自然生态系统面积共减少了82613.83km2,减少率超过了60%。全省的37个自然生态系统类型中有19个类型建有国家级自然保护区,但得到保护的面积比例较低。森林生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占省国土面积的16.7374%、5.5310%和3.8242%,受国家级自然保护区保护的比例分别为0.51%、3.73%和5.76%;灌丛生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.0975%、0.9335%和0.0100%,保护比例分别为1.72%、0.17%和0.70%;草地生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.2647%、0.0005%和0.1064%,保护比例分别为0.21%、0.00%和3.49%;湿地生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.3532%、0.0345%和1.5650%,保护比例分别为1.87%、0.00%和18.01%。从各级生态系统空间分布来看,极重要生态系统分布范围最广,主要分布在江西省的东南部和西北部;重要生态系统主要分布在西北部和东北部;一般生态系统分布范围最小,主要分布在北部。中部地区的自然生态系统多数由于经济发展而退变为农田、城市等人工生态系统。结合江西省生态系统现状,将极重要的生态系统作为重点保护范围,因而占江西省国土面积17.46%的生态系统应该得到优先保护。这一结果为有效地开展生态系统管理,制定有针对性的生态系统的保护规划具有重要参考价值。     

基于MODIS NDVI的广西沿海植被动态及其主要驱动因素

归一化植被指数(NDVI)可以表征区域植被状况,目前利用NDVI表征沿海区域植被动态的研究仍相对缺乏。以MODIS NDVI为源数据,分析2000—2014年间,广西沿海区域的植被动态、NDVI动态趋势和持续性,以及NDVI动态的主要驱动因素。结果表明:在海岸线10 km区域范围内,NDVI均值较高(0.71),年际间波动较小(SD为0.02)。空间上,NDVI呈现出陆地高、滨海和河口区域低的分布特征,不同类型植被NDVI差异显著,以广泛分布于陆地的林地最高(0.76),以滨海湿地植被(0.52)和其他类型植被(未利用地等)最低(0.50)。植被动态趋势(斜率k)表明,57%的林地表现为改善趋势(k≥0.002),而52%的滨海湿地则表现为退化趋势(k≤-0.002)。利用Hurst指数对生态持续性进行分析,林地、旱地表现为持续改善,滨海湿地呈现持续退化的趋势。驱动因素分析表明,气象因素对植被NDVI的影响均不显著,NDVI的动态主要受地形特征和人为因素的影响,NDVI及其动态趋势与复合地形指数和距河流的距离多呈负相关,与坡度、高程、距交通线路和城镇的距离多为正相关。总体上,区域内NDVI动态趋势以良性发展为主,但滨海湿地等呈现持续退化的区域需持续关注。     

用回归树模型分析陕北黄土丘陵沟壑区气候因子对NDVI变异的影响

基于延安市1998年4月到2008年7月SPOT VEGETATION的旬合成NDVI数据,以及同时期延安市的气象资料,用回归树法分析了影响该地区NDVI年内及年际变异的主要气象因子.结果显示：各气象因子对NDVI变异性的影响随季节及滞后时间的不同而不同;气温和降水是影响NDVI年内变异的主要气象因子;导致NDVI年际变异的气象因子为平均最高气温.回归树在判断影响NDVI的主要气象因子方面具有较强的优势,但它无法建立气象因子与NDVI之间的定量表达关系,从而限制了对其更加广泛的应用.     

基于生态系统服务的生态安全研究进展

生态安全是全球环境变化背景下人类可持续发展面临的重要问题之一。生态系统服务作为自然环境中人类赖以生存的环境条件与效用，成为人们感知和评价生态系统结构或功能变化的重要指标，同时为研究自然生态与社会-经济两大系统之间的交互作用提供了连接路径。目前，国内外对基于生态系统服务的生态安全研究尚处于起步阶段。在大量查阅国内外相关文献的基础上，总结了生态安全的理论内涵及方法体系，并从基于生态系统服务内在关系和基于生态系统服务拓展的生态安全研究，以及将生态系统服务与生态安全结合应用的综合研究等3个方面系统性梳理了目前国内外基于生态系统服务的生态安全研究进展。结果表明，发展初期的生态安全研究主要基于各种生态系统服务之间的供需关系、权衡/协同关系和服务重要性等内在关系，二者的结合效果能通过耦合生态系统服与生态系统状态指标和相关模型得到改善，近年来将生态系统服务与生态安全结合应用的综合研究在区域规划管理等领域已呈现良好的发展趋势。在此基础上，本文指出了目前研究过程中所存在的一些不足与未来发展的方向，为进一步深入开展生态系统服务与生态安全的耦合研究提供理论依据。