基于生态安全格局与多尺度景观连通性的城市生态源地识别

高度城市化区域面临着严峻的生态环境问题,生态安全格局构建是保障城市生态安全的重要途径。生态源地的科学识别一直是生态安全格局构建的技术难点。以高度城市化的深圳市为例,从社会-经济-自然三方面要素构建DPSIR模型评估区域生态安全,并基于景观连通性的多尺度分析识别生态源地。研究表明:(1)深圳市生态安全格局呈现东南部、东北部优良,中部、西部区域警告的空间特征,其中安全区、较安全区、基本安全区、预警、中警分别占比30.34%、13.49%、9.85%、9.15%和37.17%;(2)通过连接度、聚合度、内聚力和分离度4个景观连通性测度指标的主成分分析,可知400 m是深圳市生态源地景观连通性最优的识别尺度,斑块最小识别阈值面积为0.8 km~2;(3)深圳市生态源地面积为753.78 km~2,占全市总面积的37.74%,主要为深圳市东南部与西部区域的林地和水域用地,其中包含了86.87%的法定保护区,且91.92%的区域落入生态控制线范围内;(4)基于生态安全格局与多尺度景观连通性的生态源地识别方法可为城市生态源地的识别提供新思路,从而有效指导城市规划。     

雨洪调蓄视角下的城市人工湖水量平衡景观设计方法研究

作为水生态基础设施之一的城市人工湖,可以通过自身水量平衡的调节实现雨洪调蓄功能。但是当前城市人工湖规划建设普遍存在水量难以维持的矛盾。在厘清城市人工湖水量平衡基本原理与空间尺度的前提下,借助城市人工湖与自然湖泊水文循环过程的对比研究,构建出人工湖水量平衡过程,进而分析其8项水量平衡要素的影响因子及调控可行性,并从风景园林专业可控的视角,将城市人工湖水文循环过程与景观要素进行耦合,建立起以水量平衡为目标的城市人工湖景观设计导则,通过“空间结构对位”和“物质载体对应”2个设计步骤实现水量调控。以期为城市人工湖水量保持的现实问题提供普适性的规划设计方法体系,拓展水生态基础设施研究领域的范畴,为“海绵城市”的建设提供理论借鉴与实践参考。     

基于网络分析的城市生态空间结构优化——以常州市为例

经济社会的高速发展带来城市的快速扩张,造成城市生态空间的萎缩和生态功能的下降,城市生态安全受到严重威胁。系统研究城市生态空间结构,提出针对性保护和优化措施,对于城市的可持续发展具有重大意义。本研究以常州市为研究区,考虑城市生态空间的自然生态功能和社会服务功能两方面,构建基于自然生态的“源地-廊道”与基于人文生态的“供给-需求”两类生态网络,对于源地廊道生态网络,主要从节点重要性、网络连通性与稳定性进行定量分析,对于供给需求生态网络,主要从节点重要性、供需均衡与稳定性进行定量分析。结果表明: 常州市主城区源地廊道生态网络的连通性与稳定性水平不高,供给需求生态网络的稳定性水平一般且存在服务供给与需求的空间错位。从连通性与稳定性提升角度,提出新增12个源地节点与57条廊道的源地廊道生态网络优化方案;从供需均衡与稳定性提升角度,提出新增22个供给节点的供给需求生态网络优化方案。对比初始源地廊道生态网络,优化网络连通性水平提升10%,稳定性提升0.05;对比初始供给需求生态网络,优化网络的服务水平提升4%,网络稳定性提升0.10。最后,综合两类生态网络,分别针对现状保护斑块与新增节点两类对象,提出了保护与管理实施方案。     

地球关键带水文土壤学与自然资源可持续利用——2016年水文土壤学国际会议述评

第三届水文土壤学国际会议于2016年8月16日-19日在北京师范大学举行,会议吸引了来自18个国家150余名专家学者参加。本届会议围绕7个主题展开,分别为：（1）土壤结构及优势流;（2）地球关键带科学的观测及模拟;（3）土壤水文和生态水文的过程交叉;（4）关键带科学与观测站;（5）土壤生物物理学与生物化学复合;（6）水文土壤学与生态水文学;（7）土壤水分与其它土壤属性。对我国水文土壤学研究主要有以下启示:（1）推进水文土壤学理论的发展和完善;（2）注重新技术新方法在水文土壤学中的应用;（3）加强学科融合,培养具有多学科背景的人才;（4）拓展水文土壤学研究的国际合作。     

中亚热带典型森林生态系统对降水中铅镉的截留特征

实验于2012年9月到2013年8月期间,在重庆市江津四面山对常绿阔叶林生态系统大气降水、林内降水、枯透水及土壤渗滤液中的铅(Pb)和镉(Cd)进行了持续一年的动态变化特征的研究。结果表明:研究期间,大气降水中Pb和Cd的质量浓度分别为(22.92±13.57)μg/L、(2.82±1.46)μg/L,月均沉降量分别为(3.06±2.74)mg/m2、(0.32±0.27)mg/m2,该林区降水受到轻度的Pb污染,但并未受到Cd污染;该林区重金属Pb和Cd的主要污染源为大气沉降,林区中常绿阔叶林对重金属Pb和Cd有很好的截留净化作用,总截留系数高达98.52%和99.09%,经过该系统各层次的净化后,重金属Pb和Cd含量均符合国家地面水环境质量标准(GB3838-88)的Ⅰ类水质标准;其中,林冠层的截留能力最强,对Pb和Cd的截留系数分别为91.67%和86.84%,枯落物层次之,分别为67.86%和79.74%;土壤层对Pb和Cd的截留特征截然相反,土壤层对Pb的解吸量大于吸附量,导致渗滤液中Pb的平均质量浓度相对枯透水升高。     

Trade-offs between water yield and carbon sequestration for sub-alpine catchments in western Sichuan,China

Aims There is increasing concern on the trade-off between carbon sequestration and water yield of forest ecosystems. Our objective was to explore the effects of vegetation composition on water and carbon trade-off in the sub-alpine watersheds of western Sichuan during 1982-2006.Methods The WaSSI-C, which is an eco-hydrological model with coupled water and carbon cycles, was employed to calculate the key components in water balance and carbon sequestration for the 22 sub-catchments in the upper reaches of Zagunao River. Spearman’s Rho trend analysis was used to examine the trends in runoff and net ecosystem productivity. Important findings Compared with either subalpine meadow or mixed forest dominated catchments, the conifer-dominated catchments had much higher water loss due to high evapotranspiration, and the loss was not offset by its higher soil water infiltration during the growing season. The change in soil water storage for subalpine meadow, mixed forest and coniferous forest are -44 mm, -18 mm and -5 mm, respectively, which indicated significant decline in soil water storage and thus water yield particularly in alpine meadow catchments. Significant negative relationship was found between runoff and net ecosystem productivity, the alpine meadow as the dominant vegetation type showed high water yield and low carbon sequestration, and the conifer-dominant and mixed forest vegetation showed low water yield and high carbon sequestration, moreover, the higher the forest coverage, the lower the water yield. Upward trends in net ecosystem productivity were observed in the three vegetation types during the study period and the alpine meadow type was significant.     

基于多水文改变指标评价东江流域河流流态变化及其对生物多样性的影响

新丰江、枫树坝和白盆珠3座大型水库的建立对东江流域河道流量和河流流态过程有了较大改变,威胁河道下游生态系统的健康。基于广义指标生态剩余和生态赤字评价了东江流域受水库影响后流域生态需水需求目标总的盈余和缺失变化过程,基于IHA32指标计算的Do和DHRAM评价了水库对下游河段河流水文过程总的改变程度以及威胁河道生态系统健康的风险性大小,并进一步分析了对河道生物多样性的影响。研究结果如下:(1)水库对流量历时曲线(FDC)有显著影响,曲线上部下降,尾部上升,尤其体现在秋季和冬季。降水对年与夏季生态剩余影响较大,水库对各季节生态剩余和生态赤字均有较大影响:秋季和冬季生态赤字几乎为0,生态剩余显著增加。生态剩余和生态赤字与大部分IHA中32个指标具有很强的相关性,可作为衡量东江流域年和季节径流变化的生态指标。(2)龙川、河源、岭下和博罗4站点总体改变程度分别为58.48%、54.04%、54.32%和52.47%。河流流态变化导致总季节生态剩余增加并维持在较高水平,进一步引起河流生物多样性下降,并维持在较低水平。龙川和河源两站河流流态的变化对河流生态系统造成了高风险性影响,岭下和博罗两站则为中等风险。     

鄱阳湖湿地灰化苔草种群生产力特征及其水文响应

淡水湖泊湿地中,水文条件是影响湿地植物分布和生长发育的关键因素,研究特定湿地植物种群与水文变化之间关系,对于认识湿地植被格局形成及进行湿地生态调控与恢复具有重要意义。选取鄱阳湖湿地洲滩优势植物——灰化苔草(Carex cinerascens)种群作为研究对象,基于野外实地观测数据,研究不同高程带灰化苔草春草种群生产力特征及其对水文变化的响应。结果表明:春草生长季内各高程带灰化苔草种群变化规律基本一致,但其生长发育过程对水文条件产生差异性反应,长期连续水淹和半水淹条件抑制灰化苔草的生长,而间歇性半水淹和未水淹条件则促进灰化苔草伸长生长和生物量积累;生长初期灰化苔草通过储水策略应对水分缺乏形成的干旱胁迫,而生长末期则通过增加干物质含量来应对淹水胁迫;灰化苔草定植与生长发育需要一定的水文条件,淹没期平均水深3.70—2.78 m、淹没频率42.08%—43.17%、平均距湖水面高度-0.23—0.77 m的水文环境更有利于灰化苔草的生长发育。研究结果可为未来鄱阳湖湿地植被保护和湖泊水位调控提供重要参考依据。     

基于SWAT的西北干旱区县域水文模拟——以临泽县为例

以西北干旱区的临泽县为例,利用1980—2012年的气象数据、土地利用数据、土壤数据、数字高程数据驱动SWAT模型,对县域水文过程进行了模拟并对行政区内的水资源状况进行了时空特征分析。研究表明临泽县1980—2012年均实际蒸发量、下渗量、壤中流补给量、地下水补给量、产流量、可用地表水资源量和产流系数分别为130.53、49.78、68.95、48.00、53.47 mm、(13.17±0.60)×108m3和0.16;生态用水量大(3.56±0.12)×1011m3),且呈现出增加趋势。由于黑河分水措施的影响,各水量要素的突变年份出现在2000年之后的5年内。从空间分布上看,地下水补给量和产流系数都呈现“南高北低”的趋势。研究结果也表明临泽县1980—2012年的产流量由地下水补给量控制,壤中流和地下径流的贡献分别为43%和57%;而可利用水资源量主要依赖上游的来水,上游来水量的贡献率达到83%。此外,我们的研究也发现临泽县2007—2012的实际蒸发持续增加,从而导致“蒸发悖论”现象的存在。     

基于MSPA模型的新型城市热景观连通性分析

基于土地利用景观格局对城市热岛效应的影响研究较多,但准确识别对城市热岛效应具有重要影响的关键斑块和节点方面的研究亟待开展。以新型中小城市株洲云龙示范区为例,以城市热岛网络构建为切入点,应用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis, MSPA)与景观连通性模型识别城市发展进程中核心热景观斑块和关键节点,并分析其时空演变特征。研究结果表明：(1)2007—2018年云龙示范区热岛斑块趋于集中,热岛面积较研究初期有明显增加,从地表温度空间分布上体现为城区与周边农村的温度对比更加鲜明,表明城市化进程中建设用地呈聚集扩散趋势。(2)研究期间热岛核心区占热景观面积比最大,且比例有明显上升趋势。而边缘、支线、孤岛、桥接、环线以及孔隙形态类型面积占比均呈现出不同程度的下降趋势,表明热岛斑块之间聚集程度不断提高。(3)识别出景观连通度重要性值较高的前20热景观斑块,其中前3斑块的重要性值和面积占比较大,属于极重要与重要两个热岛核心斑块重要性等级,值得重点关注与优化。(4)对重要性值高的热岛核心区域可优先采取降温措施,可以打断节点之间连接减缓整个区域...