南水北调中线工程水源地南阳市生态安全评价研究

以南水北调中线工程水源地南阳市为研究区,结合统计数据与遥感数据,基于GIS平台和压力-状态-响应（Pressure-State-Response,PSR）模型,选取了16个关键指标,从生态压力、生态状态和生态响应3个方面构建了生态安全评价体系。对2000年、2010年和2015年南阳市-丹江口水库汇水区-水渠缓冲区3个维度的生态安全水平进行评价,并对其时空演变特征进行分析。结果表明：（1）2000年、2010年和2015年,南阳市生态安全指数（Ecological Security Index,ESI）均值分别为48.88、49.76、50.60,丹江口水库汇水区ESI均值分别为51.52、52.80、53.70,干渠周边ESI均值分别为47.98、49.57、51.02,均呈现缓慢增加的趋势,总体上南阳市生态安全水平有所改善。（2）从空间来看,南阳市生态安全水平总体上呈现出西北高、东南低的空间分布特征。2000—2015年,南阳市西部地区整体呈现增加趋势,而东部地区整体呈减小趋势。（3）南阳市各行政单元生态安全水平具有明显的区域差异。2000—2015年,ESI均值最大的是淅川县,最小的是新野县,处于一般安全的区县共6个,较低安全水平的县区共6个。淅川县、内乡县、邓州市和市辖区生态安全水平有所提高,社旗县生态安全水平明显下降。（4）南阳市生态安全水平与生态状态指标的相关性整体较高,与生态响应指标的相关性较低。研究结果可为南水北调水源区其他城市的生态安全建设和规划提供参考。     

南水北调中线工程途经区生态服务价值的时空变化

南水北调中线工程是我国迄今为止最重要的跨流域调水工程,为沿线二十四个大中城市提供了紧缺的生产和生活用水。但是,迄今为止人们对调水影响下南水北调中线工程途径区生态服务价值的动态变化过程所知甚少,阻碍了人们对该工程生态效益的科学评估与沿线土地资源的合理利用。南水北调中线工程建成前后的生态服务价值变化研究有助于沿线土地的合理规划和科学利用。为此,首先基于改进的当量因子法分析了2000、2005、2010、2015、2018年研究区生态服务的静态价值时空变化,然后利用优先指数重构了研究区生态服务的动态价值并探讨了其时空演变的特征。结果表明：① 2000—2018年,研究区生态服务的总价值先减后增,2018年达到峰值。研究区生态服务价值的增长在一定程度上归因于南水北调中线工程的影响。② 研究区水文调节功能价值占总价值的比例最高,约占30%,养分循环功能的价值占比最低,约为1%;各年份林地、草地、耕地和水体均为研究区生态服务总价值的主要构成部分。③ 2000—2018年,研究区生态服务价值空间分布存在明显差异,自西部向东部递减,调水后北京市和天津市的高值区增加。④ 研究区生态服务的动态总价值（1.38×10¹²元）只有静态总价值（2.58×10¹²元）的一半,主要是由于动态与静态生态服务的价值系数差别较大。因此,应重视土地利用类型变化和薄弱生态服务功能对生态服务总价值的影响,优化土地利用结构,对南水北调中线工程沿线周边开展针对性保护,以稳步提升整个区域生态服务的总价值。     

生态需水在输水工程生态影响评价中的应用

以南水北调工程为例的输水管道工程在解决我国水资源供需矛盾和地域分配不均的问题中发挥着重要作用,输水管道工程的建设在产生巨大社会、经济、生态效益的同时,也给工程建设区域、调水相关区域脆弱的生态环境带来新的问题。工程建设的环境影响评价往往关心工程建设、运行时期对相关区域内主要环境要素的影响、响应及评价,而对工程建设相关的关键生态系统的影响关注较小。而南水北调等输水管道工程是与水密切相关的国家级大型工程,对工程建设区域、影响区域的水生生态系统产生较大的影响,如何科学、定量地评价输水工程对关键生态系统的影响是输水工程建设管理人员关注的热点之一。基于对生态需水评价理论与方法的总结及输水工程生态影响定量评价难点的分析,对生态需水与水生生态系统健康之间相辅相成的关系进行研究,提出了将生态需水引入输水工程生态影响评价的技术路径与评价模型。以南水北调中线工程为例,对其影响范围内的生态需水量进行评价,进而判断工程建设运行对相关区域关键生态系统的影响。     

生态脆弱性评价与预测研究进展

如何定义和观测生态脆弱性,如何对生态脆弱性进行客观评价和有效预测,对于维持生态系统稳定、实现区域可持续发展有着重要的理论参考价值.本文在分析国内外相关研究进展的基础上,讨论了生态脆弱性的研究方向、研究尺度和研究方法等问题,并对生态脆弱性评价和预测进行了总结.当前生态脆弱性研究中,存在着研究框架不完善,研究方法不统一,以及研究尺度与精度之间难协调等问题.未来生态脆弱性研究应关注:1)进一步增加生态脆弱性研究的广度和深度;2)生态脆弱性研究与其他学科的交叉与融合;3)利用“3S”技术建立更加系统和完善的集脆弱性动态监测、综合评价和趋势预测为一体的生态脆弱性研究体系;4)生态脆弱性应对政策的研究.     

南水北调中线工程对海河流域鱼类入侵风险分析

海河流域是南水北调中线工程的受水区之一, 为评估中线工程引发海河流域鱼类入侵的风险, 本研究统计了南水北调引水区和受水区海河流域鱼类物种多样性差异, 采用水生生物入侵能力筛查系统(aquatic species invasiveness screening kit, AS-ISK)和外来鱼类入侵风险评估体系筛选引水区有入侵风险的鱼类物种, 并用MaxEnt模型预测有入侵风险的鱼类物种在海河流域的潜在适生区。结果表明, 丁鱥(Tinca tinca)、陈氏新银鱼(Neosalanx tangkahkeii)和大口鲇(Silurus meridionalis)是具有高入侵风险的鱼类, 另有3种鱼类具有中入侵风险, 均需重点监控; 而具入侵风险鱼类的适生区预测结果表明, 海河流域南部的徒骇马颊河水系、海河水系的漳卫南运河以及环渤海地区的河流是极易发生鱼类入侵的水域。因此在海河流域高入侵风险水域应开展持续性的水生生物监测, 针对具有高入侵风险的鱼类应进行早期筛查, 此外在水资源利用和分配上应加强管理, 从源头上杜绝鱼类入侵的发生, 还应尽快开展针对东线工程的鱼类资源调查和入侵风险评估工作。     

锡林郭勒盟煤电基地开发生态脆弱性评价

内蒙古锡林郭勒盟国家大型煤电基地的建设,对我国华北和华东区域能源安全具有重要的作用。但随着锡盟大型煤电基地的开发,其对锡林郭勒盟这一具有重要生态屏障功能的典型草原区的生态环境造成不利影响。通过对区域生态敏感性、生态弹性及生态压力的系统研究,建立了基于生态敏感性、生态弹性及生态压力的生态脆弱性评价模型,对该区域生态脆弱性进行了评价。结果表明,锡盟地区总体生态环境质量较好,但呈现由东北向西南递减的特征。研究为锡林郭勒盟国家大型煤电基地的开发建设,区域协调发展与生态环境保护提供理论支持。     

三峡库区生态脆弱性评价

基于遥感和地理信息系统技术,采用"压力-状态-响应"评价模型,选取18个指标,利用空间主成分分析对2001—2010年三峡库区(重庆段)生态脆弱性进行综合定量评价,对生态脆弱性时空分布及动态变化进行分析。根据计算得到的生态脆弱性指数,将生态脆弱性划分为5个等级:微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极度脆弱。通过统计不同脆弱性等级面积,求算得到生态脆弱性综合指数。结果表明:三峡库区(重庆段)2001—2010年生态脆弱性指数标准化平均值为4.23±1.29,整体处于中度脆弱。生态脆弱性空间分布呈现西高东低的格局特征,高度脆弱地区主要分布在中西部,低度脆弱地区主要分布在东北部和东南部。近10年生态脆弱性综合指数最小值为2002年的2.37,最大值为2008年的2.99,三峡水库蓄水后生态脆弱性综合指数逐年递增,2008年到达峰值后有所降低。三峡库区生态脆弱性是人类活动与自然环境相互作用的结果,城市生活污染、水土流失、植被状况等为主要的驱动因子。研究时段内三峡库区(重庆段)生态脆弱性呈现两极化趋势,高度脆弱地区的脆弱性显著增加,低度脆弱地区脆弱性明显降低。     

基于SRP模型的四川省生态脆弱性评价

综合评价四川省生态环境脆弱性,掌握四川省生态脆弱性的时空分布特征,有助于为生态环境治理和修复工作的实施与改进提供理论支持.以土地利用数据、DEM数据、MODIS 13Q数据、气象数据、土壤数据等为基础地理数据,选取人口密度、土壤有机质、景观多样性指数、土壤侵蚀强度、生物丰度、植被净初级生产力等17个评价指标,基于地理信...     

邛海流域生态脆弱性及其评价研究

目前,邛海流域生态环境问题日趋严重,表现出明显的生态脆弱特征。本文对其特征表现作了阐述,从自然和人为因素两方面对其成因进行了综合分析,指出流域存在四类结构型脆弱因子及三种人为型胁迫因子。在此基础上,建立了一套流域生态脆弱性评估指标体系,运用层次分析法(AHP)对流域生态脆弱性作了定量评估。评估结果显示,邛海流域生态脆弱度综合指数为3.035,已呈中-强脆弱程度。评估亦识别出影响脆弱性的主次因子,并据此探讨了流域生态环境改善的途径。     

基于模糊层次分析法的黄河三角洲生态脆弱性评价

黄河三角洲位于黄河入海口,生态系统类型丰富,具有重要的生物多样性保护和生态屏障作用;但频繁的人为活动和自然灾害已对该地区生态环境造成严重破坏,生态脆弱性增强,故及时掌握黄河三角洲的生态环境现状,为区域生态环境保护和资源开发管理提供可靠的科学依据和重要的数据支撑是相当必要的。基于多元数据,尝试利用模糊层次分析法对黄河三角洲进行生态脆弱性评价,获取黄河三角洲的生态脆弱性空间分布状况并进行原因分析,并利用模糊逻辑理论模型对指标和评价结果进行定量化分级,提高了评价过程的可靠性。结果显示,黄河三角洲生态脆弱性等级空间分布具有一定的规律性,从沿海到内陆生态脆弱性逐渐减弱,有堤坝防护的沿海地区相对其他沿海区域生态脆弱性低,土壤质量和地下水位对生态脆弱性的影响较重,空间相关性分别达到-0.55和-0.74,人为开发活动对生态环境也产生较大压力。     

延安市生态修复双赢模式实证研究

"越穷越垦、越垦越穷"的贫困陷阱是困扰全球可持续发展的学术难题之一,探索摆脱贫困陷阱的有效途径,是生态修复的核心目标。因此,生态修复不仅要依据当地气候与地理条件开展生态治理,同时要改变当地居民的生产生活行为,发展有利于生态修复的绿色产业,使当地居民的生产生活行为既可以提高收入、改善生活,又有利于生态修复。从而摆脱"越穷越垦、越垦越穷"的被动局面,实现生态修复与居民生计改善的双赢目标。为了验证这一模式的可行性,该研究在退耕还林项目实施的基础上,通过补短板的方式,在延安市开展了生态修复双赢模式实证研究。结果表明,新方案实施前,延安市NDVI增长速度是陕西省平均水平的41%;新方案实施后,是陕西省平均水平的195%,新方案的贡献率为74.0%。双赢模式较好解决了环境保护与社会经济发展彼此分离的这一矛盾,提高了生态修复的治理效果,为我国生态脆弱区精准扶贫和生态文明建设提供了理论依据和治理样板。     

林地资源变化对森林生态系统服务功能的影响——以南水北调核心水源地淅川县为例

森林生态系统是人类生存与发展的基础,其服务功能不可替代。以南水北调中线工程渠首所在地淅川县为研究区,使用2004年TM、2009年TM、2014年GF1号影像等数据,在PIC、Arcgis10.0等软件支持下,分析其2004—2014年的林地资源变化,并利用InVEST模型对森林生态系统服务功能(水源涵养、水质净化和土壤保持)进行定量评估。结果表明:(1)2004—2014年县域林地资源以有林地为主,面积增长迅速,灌木林地和苗圃地面积增长缓慢,疏林地和未成林造林地面积均呈现先增后减趋势;(2)伴随林地资源变化,森林生态系统服务功能产生相应显著变化,10年间县域水源涵养量功能减少19%,森林水质净化功能提高29%,土壤保持功能增加6%;(3)同一森林类型,其生态服务功能在不同年际之间的差异表现为平均水源涵养功能逐年下降,平均水质净化能力不断提升,平均土壤保持能力先增后减;(4)对比5种森林类型的生态服务功能,有林地的服务功能最强,其次为灌木林地和疏林地;(5)10年间县域森林生态系统的水源涵养、水质净化和土壤保持服务功能的高低与森林覆被的高低程度呈正相关,呈现出北高南低的空间分布格局;(6)科学管理森林生态系统服务的关键在于合理配置林地与其他用地的分布格局,提高林地与其它用地镶嵌构成的复合土地利用的可持续性。同时加强服务功能重要区域的保护,避免对对服务功能较差区域的破坏。此外,未来森林经营需要从单纯的森林面积扩张,转变为提高森林质量和生产力,从而加强森林生态系统对气候变化影响的适应能力。     

生态服务功能的动态货币化评价——以南水北调后的湖北省襄樊市为例

生态环境是和社会经济紧密联系、相互影响的复杂大系统 ,且其内部各因子之间存在大量的未知关系 ,神经网络为未知复杂系统的建模提供了一条全新的思路。运用 BP网络 ,就南水北调对湖北省襄樊市生态服务功能价值的影响进行了动态研究。研究显示 ,在调走约 1/3汉江水量后 ,襄樊的生态环境将受到严重的破坏 ,其后果是当地社会经济的可持续发展能力将受到损害和抑制。在分析案例的基础上 ,论证了神经网络在生态建模中的适用性 ,探讨了生态服务功能价值动态评价的技术趋势 ,并进一步提出了生态系统建模的新思路。     

层次分析法对南水北调中线水源区的水质评价

层次分析法(AHP)是一种多指标多因素综合评价法,其理论内容深刻而表现形式简单,包括递阶层次结构模型、判断矩阵的建立及其求值、一致性检验和综合指数计算等运算过程.在南水北调中线水源区3个采样点进行了2a的水体浮游植物和9项理化指标的检测,并应用层次分析法通过季节4因素和6项理化指标对水质进行综合评价.结果表明:层次分析综合指数PI在3采样点有差异并且变化灵敏,渠首 (陶岔S1 ) PI=0.5697,水质属于污染;库心 (小太平洋S2 ) PI=0.3619,水质属于尚清洁;丹江入库上游 (大石桥S3 ), PI=0.7755,水质属于中污染;AHP分析结果与实际基本相符.根据结果分析认为:层次分析法做为综合评价法对水质评价有重要性,值得推广应用;丹江口水库是重要的水资源,但目前水质状况并不理想,因此做好水源区的长期生态监测,加强理论和技术研究,改善水质,极为重要.     

南方丘陵区生态水资源库脆弱度评价——以湖南省为例

以南方生态水资源库为研究对象,提出生态水资源库脆弱性概念,分析了其脆弱性成因和主要表现.从脆弱性成因角度构建了包含10个具体指标的南方丘陵区生态水资源库脆弱性评价指标体系.以湖南为研究案例,运用模糊物元评价模型对85个县级评价单元的生态水资源库脆弱度进行综合评判.结果表明,全省生态水资源库脆弱性等级以中等脆弱为主,其中,微脆弱等级3个,占总评价单元的3.5%,中等脆弱等级70个,占总评价单元的82.4%,强脆弱12个,占总评价单元的14.1%.脆弱度空间分布存在"西部大于东部,南部大于北部"的总体分布态势.其中,以湘西北、湘西南和湘南所构成的外部环形地带和以长沙、衡邵盆地为中心的中东部地带为全省两个比较明显的高脆弱区(带).     

秦巴特困区生态脆弱性与经济贫困的耦合关系——以陕西省山阳县为例

以国家扶贫开发重点县山阳县为例,采用遥感与地理信息技术对研究区的生态脆弱性进行定量评价,并构建以行政村为单元的经济贫困评价指标体系,以此分析研究区生态脆弱性与经济贫困耦合协调度的空间分异特征。研究结果表明:①山阳县生态脆弱性整体处于中等偏高水平,生态脆弱性高的地区集中分布在人类活动频繁的河川地带和水土流失严重的低山区;②贫困程度整体较深,地形条件、资源丰度、交通通达性及经济区位的综合差异形成了山阳县经济贫困的空间分布格局;③将山阳县生态脆弱性与经济贫困的耦合关系分为失调共损型、失调环境滞后型、失调经济滞后型、协调同步型、协调环境滞后型及协调经济滞后型六种类型,协调同步型行政村比例仅为13.0%,生态脆弱性与经济贫困的耦合协调度整体较低;④失调共损型、协调同步型及协调环境滞后型空间分布较分散,失调环境滞后型、失调经济滞后型及协调经济滞后型有明显的集聚区,失调环境滞后型和协调经济滞后型集中分布在低山河谷区,失调经济滞后型集中分布在海拔1000 m以上的偏远山区。     

基于生态系统服务供需平衡的宁夏固原生态修复分区与优化策略

科学开展生态修复分区是落实差异化修复策略和促进区域提质建设的重要前提。本研究以宁夏固原市为例,基于多源数据,运用InVEST模型、耦合协调度模型、空间自相关等方法,以乡镇为尺度单元量化区域生态系统服务供给量和需求量,构建供需匹配与协调关系,划定生态修复分区,并根据分区内部自然资源和社会经济发展特征提出相应优化策略。结果表明: 固原市产水、固碳、土壤保持和生境质量4种服务供给较高的地区主要位于南部乡镇,人口密度、经济发展水平较高且对生态系统服务需求较大的地区主要位于中心城区和各县城政府驻地所在乡镇。各乡镇生态系统服务供需匹配关系以低供给-高需求和高供给-低需求的空间错配型为主导,且平均协调度指数为0.5,表现为供需关系基本协调。结合生态系统服务供需关系和区域自然地理格局,将固原市划分为生态重点修复区、生态潜在修复区、生态经济重整改造区、特色农业发展区、生态核心保护区和生态产业提质建设区6类,同时提出差异化生态修复路径,为针对性开展生态修复实践提供科学支撑。     

祁连山排露沟流域典型植被类型的水源涵养功能差异

土壤水分是"绿水"重要的储存,连接植被与水文系统的纽带。水源涵养功能是山地生态系统重要的生态系统服务,这种功能主要体现是生态系统将水分保持在系统内的过程和能力,并受多种因素的影响(如植被类型、土壤类型和地形)。通过对祁连山排露沟流域的土壤属性、土壤温湿度和降雨2个生长季的野外调查与观测,以及计算水源涵养功能指标来评估3种典型植被类型土壤水分涵养能力的差异。研究结果:(1)灌丛和青海云杉林下有机质、粉粒和砂粒含量、田间持水量、饱和持水量和孔隙度等土壤属性值高于草地,而土壤容重和粘粒含量低于草地;(2)青海云杉林的根区土壤累计入渗量高于灌丛和草地,草地土壤水分损失较灌丛和青海云杉林更快;(3)整个生长季内青海云杉林和灌丛土壤湿度明显高于草地湿度,青海云杉林的水源涵养功能指标值多大于1。这些结果表明青海云杉林较灌丛和草地具有更强的水源涵养能力。因此,研究结果能为国内干旱区山地生态系统的流域生态系统管理与可持续发展提供科学参考。     

Water quality improvement and phytoplankton response in the drinking water source in Meiliang Bay of Lake Taihu, China

Water quality experienced changes throughout the 3-year ecological engineering experiment in the drinking water source in Meiliang Bay of Lake Taihu. Average concentrations of TN, TP, NH₄⁺, BOD₅ and transparency in the drinking water source during the period of July–December 2005 were 1.85, 0.13, 0.23, 3.03 mg L⁻¹ and 27.5 cm, respectively, decreasing by 47.9%, 21.2%, 83.3%, 54.4% and 24.2%, compared to concentrations from the same period in 2003. Concentrations of chlorophyll a and COD were 89.9 μg L⁻¹ and 6.45 mg L⁻¹, increasing by 27.9% and 17.7%, compared to the values in 2003. Cyanobacteria (mainly Microcystis) dominated the phytoplankton community in the ecological engineering area during July–December 2005. Densities of cyanobacteria and Microcystis were higher in 2005 than in 2004 and higher inside the engineering area than outside. Density percentages of cyanobacteria and Microcystis to total algae were above 90% and 60% during the bloom period. Average density of flagellate algae was higher during July–December 2005 than in 2004. Changes in water quality in the engineering area resulted mainly from the weakening of waves, decrease in concentrations of suspended solids, and assimilation of mass algae and periphytons. In spite of initial improvement of water quality, cyanobacterial bloom still determined the phytoplankton dynamics and variations. Additionally, nutrient concentration still remained at a high level without control of external loading. Therefore, a more holistic approach and long-term management should be adopted in Lake Taihu.