中国集中连片特困区退耕还林还草生态效应评估

集中连片特困地区作为我国生态环境脆弱区是退耕还林还草的主战场,其退耕成效直接反映了退耕还林还草工程的整体实施效果,为新征程中巩固和拓展退耕还林还草成果提供经验镜鉴。以《中国农村扶贫开发纲要(2011-2020年)》文件明确的14个集中连片特困地区作为研究区域,基于2000-2020年生态系统年总初级生产力(AGPP)数据集和归一化植被指数(NDVI)数据集,对比分析集中连片特困区的退耕区和未退耕区AGPP和NDVI的年际变化差异,以此来评估集中连片特困地区实施退耕还林还草工程的生态效应。研究发现:(1)2000-2020年,集中连片特困区退耕还林还草面积为178554km²,占2000年耕地总面积的44.71%;(2)研究期内,退耕区与未退耕区AGPP和NDVI整体表现出增长趋势,其中退耕区AGPP和NDVI呈现极显著和显著上升趋势的面积分别占总面积的69.07%和86.51%,未退耕区的占比分别为65.88%和72.61%,且退耕区AGPP和NDVI的年均值和相对变化率均高于未退耕区;(3)2000-2020年整个区域、退耕区以及未退耕区AGPP和NDVI年际变化趋势大体一致,均表现出线性递增态势,且退耕区AGPP和NDVI的增长始终高于整个集中连片特困区和未退耕区。因此,研究通过探讨原集中连片特困区退耕还林还草对AGPP和NDVI的影响,为进一步调整和优化退耕还林还草政策提供了参考依据。     

退耕还林还草过程中的经济补偿问题探讨

经济补偿作一为项政策措施,对保障当前西部开发进程中退耕还林还草工作的顺利展开,发挥着十分重要的作用,然而,作为我国植被生态建设中一个全新的举措。目前经济补偿政策的实施刚刚开始,有关的理论研究尚处于初步的探讨阶段。循着“为什么要补偿？→补偿多少？→如何补偿？”的思路,建立了经济补偿的概念模型,着重探讨了补偿标准的确定以及多层次补偿制度建立等问题,并对目前处于试点示范中的经济补偿政策进行了评述。     

中国退耕还林还草对生态系统服务权衡与协同的影响

基于生态系统服务之间相关关系的时空动态变化,实现区域可持续发展与生态系统利益最大化,是兼顾生态保护、粮食安全、改善民生等多目标的重要途径。通过分析退耕还林还草工程县域粮食供给与地块水源涵养、土壤保持、防风固沙功能变化,评估退耕还林还草工程对生态系统关键服务之间权衡与协同关系的影响。结果表明：（1）2000-2015年,约76%工程县域的粮食供给增加,约46%和49%工程县域退耕还林还草地块的土壤保持与水源涵养功能呈提升态势,而风蚀区仅约2%工程县域的地块防风固沙功能明显提升。（2）1897个工程县域中,约24%县域粮食供给与地块水源涵养、约18%县域粮食供给与地块土壤保持之间呈显著地空间协同关系,风蚀区约38%县域粮食供给与地块防风固沙之间呈显著地空间权衡关系。（3）31%工程县域表现为多重生态系统服务供给区,其中双重服务供给县域占43%,三重服务供给县域占53%,四重服务供给县域占4%。（4）近16年,不同区域退耕还林还草工程导致粮食供给与调节服务之间呈现权衡与协同相互转换、权衡或协同程度变化等差异的空间相关关系,反映了多重生态系统服务联合权衡与协同在未来工程生态效应评估中的重要性。     

退耕还林还草工程对陕北地区生态系统服务价值时空演变的影响

基于陕北地区1990、2000、2015年土地利用数据,运用单位面积生态系统价值当量因子法、格网法、探索性空间数据法（ESDA）,分析了退耕还林还草工程实施前后生态系统服务价值（ESV）的空间分布和演化规律,探讨了退耕还林还草工程对ESV的影响。结果表明：（1）陕北地区退耕还林还草工程实施效果显著,工程实施后共有297066.15 hm2耕地转化为林地和草地,林草覆盖率由57.33%增长至60.50%。（2）退耕还林还草工程使得陕北地区ESV得到了显著提升。25年间陕北地区ESV共增加了32.82亿元,ESV在工程实施后比工程实施前多增加了5.93亿元,增长主要源于退耕引起林地和草地面积的增加。（3）ESV空间分布上呈显著的“南高北低”分布格局,并表现出正向的集聚性和依存性,ESV热点区和冷点区集聚效果明显,热点区集聚与林地、草地的空间分布相吻合,冷点区集聚与未利用地、耕地和建设用地的空间分布相吻合。（4）受退耕还林还草工程影响,陕北地区中部中等等级和次高ESV分布区域逐渐增大、次热点区空间集聚性逐渐增强,北部次低等级和低等级ESV分布区域逐渐减少、冷点区空间集聚性逐渐减弱。整体而言,陕北地区土地利用类型转移和ESV的增减变化与推行退耕还林还草工程在时间上相呼应、在空间上相匹配,退耕还林还草工程实施使得陕北地区生态环境得到了有效改善,ESV得到了显著提升。     

桂西北典型喀斯特峰丛洼地退耕还林还草的固碳效益评价

退耕还林还草作为桂西北喀斯特地区主要的土地利用转变方式,对该区域产生了积极的生态效益。就退耕还林还草政策的实施对该区域土壤有机碳储量的影响进行评价。结果表明:1)将剖面碳密度与深度做对数拟合得到的参数进行协同克里格插值的方法能较准确估算研究区碳密度,R2为0.723;2)退耕还林还草措施对土壤有机碳(SOC)含量产生了显著的影响,耕地(19.3 g/kg)转变为牧草(23.5 g/kg,退耕近10a)和草地(34.6 g/kg,退耕30a)的SOC含量均有增加,转变为人工林(17.8 g/kg,退耕8a)的SOC含量略有下降;3)退耕还林还草工程实施后研究区土壤碳储量提高了23.43%,退耕后单位面积土壤碳储量为2938 t C/km~2;4)种植牧草兼顾固碳效益和经济效益,是一种较好的退耕模式。     

北方农牧交错带退耕还林与还草对地面节肢动物群落结构的影响

在中国北方农牧交错带宁夏盐池县,以农田为对照,以人工柠条林地、杨树林地和弃耕后自然恢复草地为研究样地,采用陷阱诱捕法,调查了退耕还林与还草4种类型样地的地面节肢动物群落结构特征,旨在分析农牧交错带退耕还林与还草措施对地面节肢动物群落结构生态效应的差异性。结果显示:(1)调查共获得地面节肢动物7目23科25类,其中优势类群为蜉金龟科和蚁科,其个体数占总个体数45.30%;常见类群13类,其个体数占总个体数49.17%;其余10类为稀有类群,其个体数占总个体数5.53%。(2)农田和草地生境的优势类群均有4个类群,而柠条林地和杨树林地生境的优势类群只有1个类群(即蚁科),但草地生境的优势类群种类组成完全不同于农田生境;优势度从农田的86.67%降为杨树林地的54.90%、柠条林地的63.16%和草地的61.70%。退耕还林还草后常见类群数及其优势度均呈现显著增加趋势。另外,4种类型样地生境中均无稀有类群。(3)退耕还林与还草仅对地面节肢动物类群数和Shannon指数产生显著影响(P0.05),而对个体数和优势度指数均无显著影响(P0.05)。地面节肢动物类群数和Shannon指数均表现为草地最高,杨树林地次之,农田和柠条林地最低。(4)不同生境类型样地间Jaccard指数均较低,介于0.13—0.39之间,属于不相似或中等不相似。(5)偏RDA分析表明,土壤含水量和总氮含量是影响地面节肢动物群落个体数分布的关键驱动因子。研究表明,退耕还柠条林地和弃耕后自然恢复草地对土壤性质改善均具有显著影响,并且弃耕后自然恢复草地更有利于节肢动物多样性的恢复。     

黄土高原典型县域植被覆盖度时空变化及地形分异特征

探讨黄土高原植被时空格局变化及地形分异效应,对于掌握退耕还林还草工程可持续性发展模式以及区域生态演变规律具有重要意义.本研究以位于典型黄土高原区的山西省吉县为研究区域,基于1997-2018年植被生长期的Landsat影像,结合数字高程模型(DEM)数据,分析退耕还林工程实施前后研究区域内植被覆盖度(FVC)时空格局变...     

喀斯特峰丛洼地不同退耕还林还草模式的土壤微生物特性

以坡耕地为对照,研究了喀斯特峰丛洼地任豆、香椿、板栗、柑橘、任豆+桂牧1号、桂牧1号和撂荒7种常见退耕还林还草模式下土壤微生物种群数量、微生物量碳氮磷及其分形特征和主要土壤酶活性特征。结果表明,不同退耕还林还草模式土壤微生物种群数量组成不同,除任豆模式外其他退耕还林还草模式均能提高土壤微生物总数量;不同退耕还林还草模式(除任豆模式外)土壤微生物量碳(MB_C)含量极显著增加,撂荒地最高,土壤微生物量氮(MB_N)含量变化范围不大,呈下降趋势,土壤微生物量磷(MB_P)含量的变异很大,香椿、板栗、撂荒和桂牧1号模式显著或极显著高于坡耕地;土壤MB_C与细菌数量的关系最相关(D=-4.07,R=0.81,P<0.01),其次为MB_C与放线菌数量(D=3.82,R=0.44,P<0.05),再次为MB_N与真菌数量(D=0.58,R=0.61,P<0.01),MB_C与真菌数量、MB_N与细菌、放线菌数量以及MB_P与细菌、真菌、放线菌数量之间不存在分形关系;不同退耕还林还草模式(除桂牧1号模式外)均显著或极显著增加了土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性。总之,不同退耕还林还草模式均改善了土壤微生物特性,为喀斯特峰丛洼地脆弱生态系统恢复与重建提供了重要依据。     

陕西省退耕还林植被覆盖度与湿润指数的变化关系

使用MODIS-NDVI数据和气象站点资料,通过GIS遥感技术和数理统计等方法,分析了陕西省退耕还林后(2000—2012年)植被覆盖度与湿润指数的时空变化规律及两者变化的关系。结果表明,陕西省植被覆盖度和湿润指数都呈现由南向北递减的分布规律并且有明显的季节变化特征。2000—2012年,陕西省植被覆盖度在波动中呈现大幅增加的趋势,陕北地区增加最为显著,生态环境得到明显改善,然而部分城市周边地区植被有退化的迹象。2000—2012年湿润指数年际变化波动较大,有上升的趋势,陕南地区增加显著。空间分布上随着植被覆盖度的增加湿润指数呈指数变化趋势,相关性与植被覆盖度面积取值范围有关,范围取值越大相关系数越高。植被覆盖度的年际变化受到气候和人为因素影响,陕南地区植被覆盖度与湿润指数的相关性较显著,而受到人为影响比较明显的陕北、关中地区相关性不显著。     

陕西省退耕还林工程生态效益评估

基于截止2013年底陕西省退耕还林工程的资源数据,依据林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》和《退耕还林工程生态效益监测评估技术标准与管理规范》,采用分布式测算方法从涵养水源、保育土壤、林木营养物质积累、固碳释氧、保护生物多样性、净化大气环境及森林防护等7个方面对陕西省退耕还林工程的生态效益进行评估,得出陕西省退耕还林工程生态效益价值量为973.47亿元/a,以涵养水源(274.06亿元/a)、净化大气环境(203.96亿元/a)和固碳释氧(173.95亿元/a)价值为主;3种植被恢复类型中以宜林荒山荒地造林模式的生态价值最高,封山育林模式的价值最低;在3个林种类型中,生态林的生态效益价值大于经济林和灌木林;在不同区域的生态效益价值评估中,以延安市的生态效益价值量为最高。     

退耕还林和地理特征对土壤侵蚀的关联影响——以陕西省107个县区为例

在自然要素和社会经济要素交互作用下,科学评估退耕还林工程对土壤侵蚀的影响,对生态修复政策的可持续性具有重要意义。在利用RUSLE模型评估陕西省土壤侵蚀强度时空演变特征的基础上,构建纳入社会经济因素的退耕还林防治土壤侵蚀效应研究框架,基于面板数据固定效应模型,探究地理特征对退耕还林工程防治土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)2000—2015年陕西省土壤侵蚀强度显著降低,全省土壤侵蚀总量由2000年34166.42万t,下降至2015年28260.69万t,区域土壤侵蚀强度及其时空变化特征存在显著异质性,陕北地区土壤侵蚀水平最高,同时下降也最为显著。(2)退耕还林工程对防治土壤侵蚀有显著的正向影响,表现为投资金额每增加1万元,土壤侵蚀总量下降26.30t,且资金投入的生态效益存在显著滞后效应。(3)地理特征在退耕还林工程防治土壤侵蚀效应中存在显著调节作用,相较关中和陕南地区,陕北地区退耕还林工程防治土壤侵蚀效应更为显著。坡度和降雨对工程的防治土壤侵蚀效应存在显著负向调节作用,而日照时间则表现出正向调节作用。决策者应充分考虑自然地理因素和社会经济因素对生态系统服务的复合作用机理以实现生态修复政...     

北京市退耕还林生态效益评估

基于北京市退耕还林工程区典型样地调查和北京市林业果树科学研究院多年以来对退耕还林生态系统服务功能的监测数据,依据中华人民共和国国家标准《森林生态系统服务功能评估规范》（GB/T 38582-2020）和中华人民共和国林业行业标准《退耕还林工程生态效益监测与评估规范》（LY/T 2573-2016）,分别从涵养水源、固碳释氧、保育土壤、林木积累营养物质、净化大气环境和保护生物多样性六项功能指标,对退耕还林生态效益物质量与价值量进行定量评估。结果表明,截至2018年,北京市退耕还林生态系统服务功能总价值量为18.92亿元/a,其中以涵养水源（41.15%）、固碳释氧（26.73%）和净化大气环境（17.27%）分项指标的贡献作用较大。比较北京市退耕还林工程行政区间生态效益价值量大小,发现退耕面积和北京城市总体规划中各行政区功能定位为主要影响因素,其中以密云区价值量最大为4.48亿元/a,占北京市退耕还林生态系统服务功能总价值量的25.56%。退耕工程区内板栗（29.51%）、仁用杏（13.54%）、核桃（12.57%）所贡献的生态系统服务功能价值量位列前三。不同林分类型单位面积价值量排序为生态林 > 生态经济兼用林 > 鲜果林。因此,建议遵循生态优先、适地适树、分类施策的原则,制定退耕还林成果保护政策,并根据各行政区生态价值评估结果确定生态补偿额度和补偿年限,为退耕还林分类补偿政策制定、低质低效林分改造和退耕还林生态系统监测网络体系奠定理论与实践基础。     

贵州省退耕还林还草潜在碳汇效益评估

作为我国的一项重要生态工程,退耕还林不仅有利于生态保护,对提升森林碳汇功能、实现碳中和目标也具有重要意义。以退耕还林的碳汇效益为目标,对贵州省退耕还林的潜在碳汇效益进行评估,在对耕地条件及退耕还林还草目标进行分析的基础上,根据坡度、石漠化程度和土壤重金属污染等退耕要求确定出需要退耕的区域;采用随机森林分类算法对地形、气候、土壤等影响植被生长的关键因子进行分类,进而对退耕地的宜林宜草宜灌适宜性进行评价,根据评价结果对贵州省的主要植被类型碳汇因子进行修正,得到不同植被的固碳率并据此对退耕还林工程的碳汇潜力进行评估。结果显示：(1)贵州省现有25°以上陡坡耕地82.5万hm²,重要水源地15—25°坡耕地7.9万hm²,严重石漠化耕地25.1万hm²,受重金属镉、铅、锌严重污染的耕地分别为9.3万hm²、21.7万hm²和6.9万hm²;(2)降雨量、海拔和≥10℃积温是影响植被生长的3个重要自然因子,131.9万hm²待退耕地中,宜林、宜...     

基于生态系统服务的黑河中游退耕还林生态补偿研究

退耕还林工程是迄今为止世界上最大的生态建设工程,对我国生态恢复发挥了重要作用,而生态补偿机制构建则是保障该工程顺利实施的关键。以黑河中游为研究区,评估了区域水源涵养、土壤保持和气体调节等生态系统服务及其退耕还林增量;利用最小数据法耦合机会成本和服务增量,推导退耕还林补偿曲线;通过政策目标设定3种情景,比较不同情境下的补偿标准、退耕比例和范围以及生态系统服务增量。结果表明:①退耕还林有助于提高生态系统服务的能力,单位面积水源涵养、土壤保持和固碳三种生态系统服增量分别为8.87 mm/m~2、105.67 kg/m~2和43.16 g/m~2;②如不实施生态补偿,仅有1.42%的耕地愿意实施退耕还林;当补偿标准达到4381.35元/hm~2时,可实现5.17%耕地退耕,且全部属于高度适宜和适宜还林的耕地;而当补偿金额达到7500元/hm~2时,可实现退耕比例13.98%,且多数属于宜林的地块;当补偿标准为2803.06元/hm~2时,退耕比例仅为2.55%,但全部适宜林地生长;③最小数据法可求得理论上相对高效和经济的补偿标准,目前实施的7500元/hm~2的政策标准在合理的补偿范围内。研究结果为完善黑河中游生态补偿机制、提高生态补偿效率提供科学指导。     

基于SD模型的晋北退耕还林工程与社会经济互馈关系研究

生态恢复与社会经济发展密切相关,退耕还林工程的实施影响社会经济状况,统筹耕地与造林之间的矛盾成为亟待解决的问题。阐明退耕还林工程与社会经济之间的互馈关系,是实现生态保护与社会经济协同发展的前提和基础。通过构建山西省晋北地区退耕还林工程与社会经济之间的系统动力学模型,揭示二者间的互馈关系。以耕地、造林用地间的矛盾作为参数变换的前提,通过改变耕地面积变化率、造林面积、植树造林投资系数,设置持续退耕还林型、低速退耕还林型、保护耕地型、间断退耕还林型四种仿真情景,并阐明了不同退耕还林情景对社会经济的影响。结果表明：(1)退耕还林对社会经济有积极影响,各情景下社会经济变量均呈现不同速度上升态势。(2)尽管持续退耕还林型的林业产值增长最快,但却抑制了未来社会经济发展,在此情景下各社会经济变量较低;低速退耕还林型更有利于退耕还林工程与社会经济的和谐发展,地区生产总值(GDP)、粮食总产量等社会经济变量在此情景下较高;保护耕地型在模拟初期对粮食总产量有明显提升作用,后期则会对归一化植被指数(NDVI)、植被固碳量产生更加积极的影响。(3)在低速退耕还林型下,2035年山西省晋北地区GDP达18412....     

华西雨屏区植被恢复对紫色土酸化的影响

退耕还林是控制水土流失、恢复森林植被和改善生态环境的重要举措。植被恢复进程中会发生土壤酸化,进而影响植物生长,厘清不同还林树种对土壤酸化的影响程度及作用机制有助于更好地评估退耕还林工程的整体生态效益。以华西雨屏区紫色土坡耕地(玉米)为对照,分析了退耕20a后柳杉纯林、柳杉-光皮桦混交林、慈竹林和茶园土壤pH的变化及其垂直分异。结果表明：玉米地、慈竹林、茶园、混交林和柳杉纯林0—50 cm土壤pH平均值分别为5.66、5.55、5.12、5.03和5.00,相较于玉米地,柳杉纯林、混交林和茶园土壤pH值显著下降(P<0.01),土壤酸化严重。相较于玉米地土壤pH值的均匀分布,植被恢复不同类型人工林pH值随土壤深度的增加而增加,10—50 cm土壤pH值(4.89—5.90)显著高于0—10 cm土壤pH值(4.72—5.21)(P<0.01),表层土壤酸化最明显。土壤pH值与土壤有机质含量呈极显著负相关,而与风化指数Na/K比值呈显著正相关,有机质含量和Na/K比值共同解释了土壤pH值变化的53.9%,表明植被恢复引起的土壤有机质积累与长石类矿物风化是驱动紫色土酸化的重要过程...