近20年疏勒河流域生态承载力和生态需水研究

水资源是一切生物赖以生存和不可替代的基本自然资源,生态需水在维持流域生态系统平衡和生态承载力可持续性方面扮演着极其重要的角色,干旱区内陆河流域尤为突出。以疏勒河流域和其所辖县区为不同尺度区域,利用LandsatTM/ETM+/OLI遥感数据(30 m分辨率),解译该流域近20年5期土地利用数据,同时在收集和整理流域多年水文水资源基础数据的基础上,以流域生态需水为研究主线,运用多学科方法和原理,结合遥感技术、GIS技术,通过现场调查和观测,计算了流域及其所辖县区近20年生态承载力和天然植被生态需水量。结果表明:近20年来,伴随流域生态承载力的增加,生态需水量也呈增加趋势,两者呈非常明显的正相关关系,相关系数达0.6076;县域尺度上,生态需水与生态承载力正相关关系也较高,其中林、草地的生态需水与生态承载力拟合优度R~2分别达0.8519、0.7235,说明林、草地生态承载力的变化对生态需水变化的解释能力更强,二者之间的关系更为紧密;基于空间热点分析,该流域生态承载力和生态需水的热点和冷点区域均呈现相似的空间格局,说明二者之间在空间尺度上也呈正相关关系。研究结论可为疏勒河流域生态水资源量的科学配置和调控提供重要的决策依据。     

疏勒河流域气候变化和人类活动对植被NPP的相对影响评价

气候变化和人类活动是对陆地生态系统碳循环产生重要影响的两个因素,定量评估气候变化与人类活动对植被净初级生产力(NPP)的相对影响,对深入理解其驱动机制和控制荒漠化发展具有重要意义。以疏勒河流域为研究区,利用遥感和气象数据计算潜在NPP(PNPP)及其与实际NPP(ANPP)之间的差值,分别衡量了气候变化和人类活动对流域NPP的相对影响。研究结果表明:(1)2001—2015年疏勒河流域年ANPP整体呈缓慢增加趋势,与全国和西北地区相比,普遍较低,流域植被整体生产力水平不高。流域年ANPP空间分布呈现上游祁连山区和中下游绿洲区ANPP较高,而中下游荒漠戈壁区ANPP较低的分布格局。(2)2001—2015年流域年PNPP的变化趋势表明,降水量的变化是导致疏勒河流域植被退化加剧或缓解的主要气候驱动因素,但气温的变化对植被的影响较为复杂。(3)2001—2015年流域大部分地区植被退化系人类活动造成的,但人类活动的负向影响力在减弱。(4)气候变化和人类活动对植被NPP的相对影响均表现出明显的空间异质性,其中人类活动是疏勒河流域植被变化的主要驱动因素。     

基于扰动指数的天水南部植被扰动时空序列研究

利用全球扰动指数(The MODIS Global Disturbance Index, MGDI)模型并以长时间序列的MODIS的增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)和地表温度(Land Surface Temperature,LST)数据作为数据源对天水南部地区2001—2016年植被扰动指数时空分布变化特征和驱动因子进行研究。结果表明:(1)16年来植被扰动指数的均值空间分布不均,其值分布于0.66—1.09之间,天水市南部地区的西北和西部部分地区植被扰动指数明显低于其它地区,且主要为积极扰动。(2)植被扰动指数的年际变化呈降低趋势,占总面积的89.58%,其中研究区中农耕区减小的趋势最为明显。植被扰动指数的变异系数分析结果表明, 2001—2016年以来天水南部大部分地区植被扰动指数变化较稳定。其中,西北部的农耕区扰动指数波动幅度较大,而林区波动相对较小。(3)植被扰动情况受海拔和坡度、河流和道路的影响。空间分布上,扰动主要发生在海拔相对较高、坡度较缓及近河流和道路地区。     

民勤绿洲农田生态系统服务价值变化及其影响因子的回归分析

绿洲是干旱区特有的生态系统,而农田生态系统的数量和质量的变化很大程度上决定着绿洲的变化,进而影响到区域社会经济的可持续发展。以西北干旱区典型绿洲--民勤绿洲为例,采用生态经济学的方法,对民勤绿洲2000-2009年近10年的农田生态系统服务价值进行了定量计算及其驱动力分析,结果表明:民勤农田生态系统服务价值从2000年的3.21×10⁸元逐年增加到2009年的6.95×10⁸元,年均增长0.374×10⁸元,其中,单纯生态系统服务价值年均增加约0.289×10⁸元;社会保障功能价值每年保持在1.0×10⁸元左右;使用化肥等导致农田环境污染,使得农田生态系统损失的价值由2000年的0.43×10⁸元增加到2009年的0.64×10⁸元;由于节水技术的采用,水资源利用效率的提高,农业耗水价值在不断减少,平均每年减少0.104×10⁸元;采用资源紧缺度修正后的农田生态系统服务价值比原先都有所增加,但增幅不同,系每年水资源紧缺状况不同所致。采用多元回归分析法研究了人类活动对农田生态系统服务价值变化的影响,结果表明:民勤绿洲农田生态系统服务价值的这种变化是社会经济发展水平、农业管理水平、水资源利用、种植结构转变、以及人们的生态环保意识等多种因素共同驱动下的结果。     

基于RS和转移矩阵的泾河流域生态承载力时空动态评价

利用泾河流域1986、1995、2000、2008年4期遥感数据和转移矩阵分析方法,在GIS平台上,对该流域近23a的生态承载力时空变化进行了定量评价和空间化表达,结果表明,泾河流域生态承载力空间分布极不均匀,整体呈南高北低,并由东南向西北递减,由上游向下游递增的空间变化趋势,表现出与流域地貌特征,土地利用/覆被和环境禀赋相关联的地理特性和空间异质性;随着时间的推移,全流域生态承载力呈逐年降低趋势,尤其以2000年以后下降趋势明显,但流域内部不同区域的生态承载力及其各类土地生态承载力的变化幅度与趋势各有不同;3个时段内(1986-1995年、1995-2000年、2000-2008年)流域各类土地生态承载力转换频繁,转向趋势明显,且以2000年为拐点,前两时段以林地和草地生态承载力向耕地和建筑用地生态承载力转移为主,后一时段以耕地和建筑用地生态承载力向林地和草地生态承载力转移为主,导致近23a来泾河流域生态承载力及其内部组成变化均较大,说明土地利用/覆被的变化是流域生态承载力变化的主导因素,而1999年以后国家实施的退耕还林还草生态工程则是2000-2008年该流域生态承载力变化的主要驱动力。     

高寒草地生态经济系统价值流、畜群结构、最优控制管理及可持续发展

高寒草地是中国西部青藏高原地区重要的生态系统,该系统直接和该地区少数民族的民生相联系。由于长期过度放牧,该系统已经开始严重退化,而单纯的保护将会与当地畜牧业发展发生冲突。为了能深入地认识高寒草地牧业生态经济系统存在的经济规律,本砑究以甘南合作藏族自治州畜牧业经济为对象,首先从生态经济学角度以货币为计量标度,定量分析了一个以草地牧业为主的高寒牧区生态经济复合系统中单位面积上能流过程和价值流过程,解释该生态经济系统的耦合关系。然后利用线性规划方法,对该系统中的关键问题,即畜群结构进行优化分析并提出优化方案。最后利用最优控制方法,对放牧及刈割强度进行分析,提出合理的放牧强度模式,使高寒草地的经济效益与生态效益达到最佳平衡。利用这3种方法建立起高寒草地生态经济复合系统的可持续发展监督和管理模式,用价值流分析明确系统的价值走向和倍增效应,用线性规划使畜牧业的种内和品种结构达到最优化并使其经济效益最大,利用最优控制方法使畜牧业生产和草地保护有机结合,形成既保护高寒生态系统又改良并发展当地畜牧业的可持续发展模式。     

疏勒河流域土地利用变化对净初级生产力的影响

研究区域土地利用变化对植被净初级生产力(NPP)的影响, 对厘清植被的生长状况及其和土地利用变化的关系, 以及维持区域生态环境可持续发展具有重要意义。以中国西北干旱区疏勒河流域为例, 基于土地利用数据和CASA模型计算的2001—2015年植被NPP数据, 分析了疏勒河流域NPP的时空变化特征, 探讨土地利用变化对植被NPP的影响。结果如下: 2001—2015年, 疏勒河流域NPP年总值整体上呈上升的趋势。NPP增加的区域占总面积的84.29%,上游山区和中下游绿洲区增加的最显著。NPP减少的区域占总面积的15.71%,主要分布于北部的肃北、敦煌的西部和南部及中下游绿洲的南北两侧。15年间土地利用的面积变化对NPP贡献率空间差异显著, 但总体上对NPP总量增加起到促进作用, 且耕地面积的变化对NPP总量的贡献率最大。     

疏勒河流域陆地水储量与植被指数的时空耦合关系

干旱区水资源与植被生长状态的时空变化规律及其耦合关系的研究一直以来都是水文学和生态学等领域研究的重点和热点。以我国干旱区内陆河流域—疏勒河流域为研究区,利用2002—2016期间GRACE卫星反演的陆地水储量变化(TWSA)和MODIS的增强型植被指数(EVI)两个指标开展了基于像元的流域水资源和植被状态的时空格局变化及其耦合关系研究。结果表明:(1)在时间尺度上,疏勒河流域的TWSA和EVI表现出明显的周期性、季节性以及趋势性规律;(2)在空间尺度上,基于像元的流域TWSA和EVI均呈明显的空间异质性;(3)在时空耦合关系方面,年均TWSA与EVI在流域整体尺度上呈中度负相关;在子分区尺度上,中部平原区呈高度负相关,南部山区和北部山区相关性不显著;在像元尺度上,年均TWSA与EVI呈高度负相关、中度负相关、低度负相关的像元分别占全流域的19%、32%和31%;仅有18%的像元呈低度正相关,说明疏勒河流域的TWSA与EVI的时空耦合关系复杂且具有明显的空间异质性和尺度效应。研究结论将为疏勒河流域的水资源优化配置和合理开发利用,以及为实现干旱区的可持续发展提供科学依据。     

创新生态科学,建设美丽中国——2016年第十五届中国生态学大会综述

综述了2016年8月25日至27日在兰州大学举行的第十五届中国生态学大会的8场特邀报告,29个主题会场和“全国生态学研究生论坛”的多个报告,内容包括全球变化生态学、景观生态学、保护与恢复生态学、生态系统管理、动植物行为与生态功能、人文与农业生态学等6个分支领域。内容从微生物到动植物,从微观尺度到宏观尺度,从自然生态到人文生态均有涉及。报告内容表明,单纯的基础研究比例在减少,应用型基础研究和应用研究的比重较前几届有增高,多学科交叉研究报告显著增加,未来生态学的发展不断贴近生产实践、朝向“多学科交叉的应用型研究”方向发展,可持续性和绿色发展趋势明显。另外,本文还结合现代生态学100个关键科学问题进行了探讨和总结。会议围绕“创新生态科学,建设美丽中国”的主题,旨在探讨生态文明建设的新途径,绿色发展的新道路,为我国生态学领域各类成果搭建了充分的展示平台,为生态学及其相关领域的交流和合作提供了重要渠道,其中华东地区和华北地区（含北京）的报告和参会人数一直维持较高比例。总之,此次会议不仅促进了我国生态学领域专家、学者的交流与合作,也充分展现了我国生态学的研究水平,扩大了我国生态学的影响,对促进我国生态学发展起到了积极作用。     

甘南高寒湿地草地放牧系统管理的AHP决策分析及生态恢复对策

以甘南玛曲县的高寒湿地为研究对象,系统探讨了湿地植被退化及土地沙漠化的主要动因及其时空变化特征。采用多层次的AHP(Analytic Hierarchy Process)决策模型,对导致湿地植被退化的主要因素及诸种恢复措施综合效果进行了管理决策分析。结果表明：引发湿地植被退化的诸因素中,长期超载放牧和鼠害、虫害是其主要因素,其权重分别为0．4995和0．2684;在湿地恢复的诸管理措施中,围栏轮牧和建植人工草地或半人工草地的综合效果显著,其组合权重分别为0．2584和0．2009。基于上述分析,提出了湿地生态恢复与可持续利用的主要管理对策。