长江经济带森林生态安全评价及时空演变研究

由于森林生态系统的安全关系到人类的生存与发展,因此本文以长江经济带1107个区县为研究对象,运用熵权法、ArcGIS和GeoDA软件、重心分析模型、空间相关分析来分析长江经济带森林生态安全指数（ESI）,结论如下：（1）森林状态指数中,权重最高的指标为森林火灾受灾率,其次为森林有害生物成灾率和林地面积比率;在森林压力指数中,权重最高的指标为政府林业投入强度,其次为年度造林比例和自然保护区占比。（2）从全域来看,森林ESI值长江上游 > 中游 > 下游,长江南岸高于北岸。长江经济带森林ESI值总体水平较低,但在2000-2015年间总体呈上升趋势。从各省看,云南省森林ESI值最高,上海市森林ESI值最低。在此15年间,湖南省森林ESI值提高幅度最大（19.77%）,江苏省提高幅度最小（0.76%）。（3）各支流流域森林ESI值排序：赣江 > 沅江 > 金沙江 > 乌江 > 湘江 > 汉江 > 嘉陵江 > 岷江。从2000-2015年,八大流域的森林ESI值总体呈上升趋势,其中湘江流域增长幅度最大（20.87%）,而金沙江流域增长幅度最小（3.6%）。（4）森林ESI值的重心先后经历了在从南往西、从西往东北和从东北往南等过程。（5）长江经济带森林ESI值有较为显著的集聚性,森林ESI值High-High集聚区域主要分布在四川省和云南省,Low-Low集聚区县主要分布在上海、江苏和安徽,其次在湖北江汉平原、四川成都平原较为集中。（6）基于以上分析,本文建议：①应注重森林火灾、病虫害防治、林业投资、植树造林等工作。②从全域看,生态修复的重点应放在长江下游。从支流流域来看,岷江、嘉陵江和汉江流域应重点加强森林修复工作。③应在上海、江苏、安徽等Low-Low集聚区域加强植树造林和退耕还林的力度,而在四川、云南、江西和浙江等High-High集聚区域适当发展木材加工和林下种植等产业。     

黄河流域陆地生态系统碳储量测算及其影响因素

准确估算陆地生态系统碳储量,科学制定生态环境保护和土地利用政策,对促进区域低碳可持续发展,实现"碳中和"目标具有重要意义。基于大量碳密度样点数据,将其与生态地理分区和土地利用类型图空间叠置,采用克里金插值法得到黄河流域碳密度空间分布数据集。应用InVEST模型对2000年、2010年和2020年黄河流域陆地生态系统碳储量的时空演变测度,提高了碳储量估算结果的准确性。利用Pearson相关性分析和多尺度地理加权回归模型(MGWR)对自然、社会经济和景观格局指数等因素对县级行政单元尺度单位面积碳储量的影响进行分析。主要结论如下:(1)黄河流域碳密度空间分布呈西部大于东部、东部地区自东南向西北递减的格局;(2)2000-2020年黄河流域陆地生态系统碳储量增加0.02%(7.011×10⁹-7.012×10⁹t),空间分布与碳密度相同,空间集聚特征显著,"高高集聚区"主要分布在黄河上游西南部的青藏高原地区, "低低集聚区"主要分布在黄河上游北部和黄河下游大部分地区;(3)Pearson相关性分析得出与碳储量呈正相关的影响因素为Pr(降水)、NDVI(归一化植被指数)和Slope(坡度);呈负相关的影响因素为TEM(温度)、HAI(人类影响指数)、SHDI(香农多样性指数)、DN(夜间灯光数据像素值)和PPOD(人口密度)。(4)MGWR模型得出TEM、Pr、NDVI和SHDI空间异质性强,HAI在2010年后异质性强;Slope空间异质性中等;DN和PPOD为全局尺度变量,空间影响平稳;(5)MGWR模型得出NDVI对黄河流域县级单位面积碳储量作用强度最大。NDVI、Slope对县级单位面积碳储量的影响呈正效应,TEM、HAI、DN和PPOD呈负效应,Pr、SHDI呈正、负双向效应。     

基于结构方程模型分析森林生态安全的影响因素

森林生态安全是维持国家生态安全的重要基础,也是人类生存的必要环境。森林不仅为人类提供木材和其他林副产品等实物价值,还具有美化环境、固碳释氧、涵养水源、防风固沙等生态服务价值,对维持生态平衡有重要作用。生态安全的相关研究多集中在构建评价指标评价森林生态安全,研究内容相对单一,而针对林业生态-产业共生关系的研究,并没有对林业产业类型进行区分,其次,林业产业发展对森林生态安全的影响研究较少。针对上述问题,在考虑产业分类的基础上,基于PSR理论和狭义的森林生态安全定义,利用31个省(市、自治区)3年的林业统计数据,运用PLS结构方程模型分析林业产业发展、森林生态保护对森林生态安全的影响及影响的大小,并分析了各地区森林生态保护的响应活动,为林业产业发展和森林生态保护的政策制定提供依据,从而促进林业的可持续发展。基于上述分析得出如下结果:(1)林业产业发展对森林生态安全无显著影响,但有部分子产业有森林生态安全有影响;(2)林业一产发展对森林生态安全有显著地直接影响,路径系数为0.175,间接影响不显著;(3)林业二产和三产发展对森林生态安全的直接影响和间接都不显著;(4)三类产业对林业产业发展的影响均显著,影响的大小分别为林业二产(0.636)、林业一产(0.204)、林业三产(0.151);(5)森林生态保护对森林生态安全有显著地直接影响,路径系数为0.619;(6)相对于其他地区,西部的森林生态保护活动积极性不高。由此得出如下结论:林业产业发展及林业二产、林业三产对森林生态安全未形成压力,只有林业一产发展对森林生态安全产生了正压力,需进一步加强林业产业结构的调整;加大保护响应力度对森林生态安全的影响大于合理利用的正压力;加强西部区域的森林生态保护力度,提高森林生态安全。     

区域协同视角下黄河流域生态安全格局构建

近些年黄河治理卓有成效,但因黄河生态底子薄弱,还存在生物多样性降低、生态系统不稳定和退化等问题。以区域协同视角构建黄河流域生态安全格局,主要贡献在于融合生态、经济和社会层面的集成数据为基础,从自然环境(地)、人类活动(人)和地物阻隔(人地耦合)三方面构建流域综合阻力评价体系,提出一个在黄河全流域地区构建生态安全格局的新框架。具体内容包括:①基于形态学空间格局和景观连通性进行黄河流域生态源地识别;②从自然环境、人类活动和地物阻隔三方面构建流域综合阻力评价体系,并对黄河流域生态安全进行分级;③结合最小累积阻力模型进行黄河流域生态廊道提取及战略点识别。结果表明黄河流域生态源地斑块数量为75个,面积为23.13万km²,占流域总面积的29.09%;流域高度安全区域面积为17.83万km²、中度安全区域面积为27.83万km²、较低与低安全区域面积为33.84万km²,占流域总面积的比例分别为22.43%、35.00%和42.57%;流域具有94条生态廊道,平均长度为37503 m,主要用地类型为草地和森林;流域生态战略点共有12个,主要分布于黄河流域东部,阻力值相对较高,容易成为影响黄河流域连通性的"瓶颈"。最后探讨生态安全格局构建对黄河流域整体生态保护以及现有《黄河流域生态环境保护规划》的影响,并从利用水资源评估体系优化生态源地的识别、基于电路理论结合指示性物种的迁移优化生态廊道和战略点识别,提出未来黄河流域生态安全格局优化建议,以期为构建面向流域国土空间生态修复的黄河流域资源时空配置,提供评价与优化的策略和方法;同时也为协同推动黄河流域经济高质量发展和生态环境高水平保护,提供有效保证。     

基于DPSIR模型的森林生态安全时空间变化研究——以浙江省79个县区为例

森林生态安全对于维持生物多样性、促进经济可持续发展、保障人类生存具有重要影响,本文主要探讨森林生态安全的影响因素以及森林生态安全指数时间与空间变化情况,以期为提高浙江省森林生态安全状况提供理论参考。基于DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应,Driving force-Pressure-State-Impact-Responses)模型,运用专家法、熵权法等确定浙江省森林生态安全指数,从县区角度对浙江省2000—2015年森林生态安全指数进行计算与分析,并通过绘制森林生态安全指数空间分布图观察森林生态安全空间变化状况。研究结果表明:(1)响应指标权重最大,政府政策作用显著,财政支持效果明显。(2)浙江省森林生态安全等级为较安全,森林生态安全指数分布在0.4—0.5之间,呈现波动式上升趋势。(3)状态指标的影响最明显,其次是压力指标、影响力指标、驱动力指标与响应指标;天然林面积减少是造成状态指标作用下降的主要原因;响应指标受其他指标的相互作用,上升趋势明显;经济发展一定程度上抑制了浙江省森林生态安全环境的改善与指数的提高。(4)浙江省森林生态安全指数地区分布不均匀,西南部地区森林生态...     

黄土高原区主导生态风险识别及分异性研究——以黄河流域中游为例

黄河流域作为典型的生态脆弱区,其生态问题复杂多样,亟待全面的生态治理和修复。同时,黄河流域生态保护和高质量发展是当前我国发展战略之一。明确黄河流域存在的生态问题,做好区域生态修复,开展综合治理是黄河流域可持续发展的重点。因此把握黄河流域的自然条件的区域差异,开展综合性的生态风险识别与评价,明确区域风险空间异质性分布与特点,是服务于区域生态修复、促进黄河流域高质量发展的重点。结合黄河流域中游气候、地形、植被等多自然本底情况识别风险源,建立服务于研究区生态保护和修复的区域生态风险评价体系,并通过GEE和GIS平台,可视化和量化了各类生态风险,并采用空间相关分析明确了生态风险的主要成因。结果表明：1）研究区的生态风险空间分布具有显著的区域特征,各个要素的生态风险呈现明显的东南和西北的差异、不同土地覆被情况的差异、人类活动带与非人类活动带的差异以及河流沿河与非沿岸的差异;2）植被净生态系统生产力呈现东南高西北低的特征,温度植被干旱指数显示西北部、山西、陕西南部存在较高的干旱风险,土壤侵蚀风险主要存在于黄河沿岸、其他河谷地带以及西北部,防风固沙服务能力在山西省山区以及植被生长较好的地区较高;3）综合生态风险评价显示宁夏以及陕西北部多数地区属于高风险区,低风险区主要分布在研究区西南部以及山西省西部沿线地区;4）双变量的Moran''s I指数显示地表温度、植被覆盖和汛期降水是导致综合生态风险西北和东南差异的主要原因,坡度是导致局部风险差异的主要原因。     

中国城镇化对森林生态安全的影响

森林关系国家生态安全,城镇化已经成为中国的一个重要发展战略规划。既要推进城镇化,也要提高森林生态系统的安全性。中国城镇化是提高森林生态系统安全性还是恶化森林生态环境,存在争议。借鉴PSR模型、EKC曲线,采用1999-2018年中国省际面板数据,分析森林生态安全指数时空变化,建立固定效应模型研究中国不同时期、不同区域城镇化对森林生态安全的影响,得出以下结论：①1999-2018年,中国森林生态安全指数均值从0.4683上升至0.5038,森林生态安全水平整体上得到了提升。②总体样本上,城镇化与森林生态安全指数之间存在倒"U"型。城镇化水平较低时,能够提高森林生态安全水平,反之,降低森林生态安全系统的安全性。③城镇化对森林生态安全的影响存在时间差异性,1999-2010年,城镇化与森林生态安全显著正相关,而2010-2018年,二者负相关。④城镇化对森林生态安全的影响存在区域差异性。东部地区城镇化与森林生态安全显著负相关,而中西部地区二者正相关。此外,三二产业占比与森林生态安全指数正相关,产业结构升级带来森林生态安全的改善。基于以上分析,本文建议：①城镇化水平较低的地区,加快农村劳动力向城市转移,促进农村人口向城市集聚,而城镇化水平较高的地区,加强森林生态安全红线控制,降低能源总量消耗和污染总量排放。②用生态文明理念引领产业结构实现绿色转型,推进循环经济。     

基于生态区位系数的湖北省森林生态安全评价及重心演变分析

森林是地球生态系统中的重要组成部分,然而随着人类经济与社会的迅速发展,森林生态系统越来越脆弱,这会影响到人类的可持续发展,因此研究森林生态安全具有较强的现实意义。基于湖北省从1999年到2014年的面板数据,首先运用熵权法和模糊物元法计算出森林生态安全指数,然后结合气象类指标和地形类指标计算出生态区位系数,再用此系数来调整森林生态安全指数,还结合了Arc GIS软件和重心分析模型,得出如下结论:(1)生态区位系数最高的区域主要分布在湖北省东部和中部少数区域,最低的区域主要分布在湖北西部,而且生态区位系数与经济发达程度具有一定的耦合性;(2)从这16年间的森林变化来看,森林生态安全最差等级区域的县域增加了100%,反映湖北森林生态安全形势整体不太乐观;(3)丹江口市、松滋市的森林生态安全指数在这16年一直保持上升趋势;(4)森林生态安全重心在1999年至2007年间的迁移方向为从西北到东南;2007年至2014年从东往西迁移,移动速度较快。     

基于SDR模型的抚仙湖流域生态安全空间分异特征研究

抚仙湖流域作为我国重要的战略水资源储备区,生态安全地位重要。本研究以该流域为研究对象,采用"状态-隐患-响应"模型,探索性空间分析法,基于格网尺度分析其1987-2020年生态安全空间分异特征。结果表明：（1）抚仙湖流域生态安全空间差异性明显,生态安全状况以中度安全（Ⅳ级）与高安全（Ⅴ级）状态为主,主要分布于流域四周,生态不安全（Ⅰ级）、较不安全（Ⅱ级）、临界安全（Ⅲ级）成片地集中于流域南北岸及东岸中部的人口农业密集区。（2）研究区生态安全空间集聚效应明显,全局空间自相关系数较高,且逐期上升,集聚效应增强,并以高高（HH）,低低（LL）集聚为主,HH区域集中于流域西北,东南,西岸中部片区,LL区域分布于流域北岸人口密集区及南岸的农业地带。（3）研究区生态安全在不同土地利用类型、坡度、人口密度上空间分异规律明显,生态不安全（Ⅰ级）在建设用地分布居多,生态较不安全（Ⅱ级）和生态临界安全（Ⅲ级）以耕地分布为主,生态中度安全（Ⅳ）和高安全（Ⅴ级）主要分布在林地。生态安全分别与坡度、人口密度存在明显的分异特征,坡度增加,生态安全水平高,人口密度变大,生态安全质量越低。     

黄河流域水源涵养服务功能动态演变及驱动因素

黄河流域是中国重要的生态屏障,研究其水源涵养服务功能对推动黄河流域生态保护与高质量发展具有重大意义。采用InVEST模型量化黄河流域1980-2020年水源涵养服务功能,使用空间自相关分析黄河流域水源涵养服务功能空间分布模式,并运用地理探测器分析黄河流域水源涵养服务功能的驱动因素。结果表明:(1)1980-2020年黄河流域水源涵养量为174.8639亿m³-378.4538亿m³,多年平均水源涵养量265.0475亿m³,其中草地与林地多年平均水源涵养量分别占黄河全流域水源涵养总量的52.94%和24.27%。全流域水源涵养量呈现上下游地区较高,中游地区较低的分布格局。(2)全局莫兰指数为0.875,表明黄河流域水源涵养服务在空间上呈现聚集分布,以低-低聚集与高-高聚集为主。(3)1980-2020年不同地类平均水源涵养能力排序:灌木林>有林地>高覆盖草地>其他林地>中覆盖草地>低覆盖草地>旱地>建设用地>未利用地>水田>水域。(4)降水量是影响黄河流域水源涵养量变化的主要驱动因子,降水量与土地利用间交互作用对黄河流域水源涵养服务功能空间分异解释力显著增强。研究结果可为黄河流域生态系统管理与高质量发展提供重要参考。     

空间结构对捕食关系影响研究进展

随着人类对环境影响的加剧(如空间破碎化),生态系统的空间结构发生了剧烈变化,极大地改变了生态系统的结构和功能.空间结构对生态系统的影响与捕食关系的改变密切相关,探讨两者之间的联系对于了解破碎生境生态变化的机制至关重要.基于此,本文就典型空间结构对捕食关系的影响进行了论述,包括空间大小、形状、方向、布局和连通性等.资料表明,空间变小、连通性降低、空间及集合群落过度破碎化、空间方向和形状变化等导致捕食成功率过度增长,都不利于猎物-捕食者系统的稳定和持续.关于简单空间构型耦合形成的复杂空间结构对捕食关系,尤其是对多物种共存的复杂捕食关系的影响有待在今后的研究中进一步加强.     

Rapid learning of shelter position in an intertidal fish, the shanny Lipophrys pholis L.

The homing ability of an intertidal fish, the shanny Lipophrys pholis , was investigated using two experiments that were based on the shanny's natural propensity to home to a refuge. A displacement experiment demonstrated that the fish were able to accurately locate the previous position of a refuge once the shelter itself had been removed so that it could not be used as a cue to directly signal the goal location. This shows that the shanny can encode information about its familiar surroundings into a spatial map and use this information to home. A second experiment in which the cues internal and external to the experimental tank were put in conflict with one another suggested that the shanny can encode cues that are both intra- and external-tank cues in its representation of space, but that there is individual variation in the type of cues that are used, or memorized.     

空间分析方法在微生物生态学研究中的应用

微生物生态正在受到越来越多的关注,对其研究也渐趋深入。然而由于微生物个体微小的特点及研究手段的限制,多数研究还停留在探索阶段,研究方法也在不断完善当中。近年来,较多的研究开始探讨空间因素在微生物多样性和分布中的影响,对空间分布的探讨有助于更好地认识生态过程,是一种有力的研究手段。微生物空间分析方法已经成为微生物生态学领域中重要的研究方向之一,我国空间方法在微生物生态研究中的应用还没有得到普遍的重视。从不同研究角度出发,结合空间统计的作用,对空间统计方法在微生物生态研究中的应用的必要性及现状做了评述。介绍了空间自相关性的检验,方差图,Mantel检验,Kriging插值等方法在微生物生态研究中的应用,并论述了微生物研究中的尺度问题。这一梳理,对丰富微生物生态学研究中的新方法、新手段具有一定价值。     

中国陆域地表人类活动与自然环境的空间关系研究

在人类活动主导人地矛盾的当代背景下,从空间关联角度测度人类活动与自然环境相互作用是推动区域可持续发展的基本前提。以2015年数据为基础,通过选取特征变量构建综合测度指标体系,利用小波多尺度分析、双变量局域空间自相关、人地系统耦合协调度模型等方法多层次刻画中国陆域地表人类活动与自然环境的空间相关关系、空间匹配关系、空间耦合关系。研究结果表明:①人类活动与自然地理基础的空间相关关系随着地域尺度增大而趋于增强,说明自然环境条件对人类活动格局的基础性作用;②人类活动与自然资源支撑的空间匹配关系呈现非均衡性特征,华北地区人类活动规模与自然资源支撑空间错位显著、区域可持续发展面临严峻挑战;③人类活动与自然环境承载的空间耦合协调度从东南向西北递减,调整人类活动的结构与方式是化解区域人地矛盾的理性选择。     

基于相邻木排列关系的混交度研究

混交度是反映森林群落中树种相互隔离状况的一个重要指标,目前已提出多种混交度指数.Mg考虑了对象木与最近相邻木的树种异同,Mv和Ms进一步考虑了最近相邻木(空间结构单元)树种数,但仍不能准确描述树种隔离程度.基于相邻木排列关系的混交度Mp,利用“1+4”结构的17个不同空间结构单元和天目山常绿阔叶林数据对Mg、Mv、Ms和Mp4个混交度进行了比较分析.结果表明:Mp的区分能力最强,Mv和Ms次之,Mg最差.Mp最适用于分析混交结构复杂的林分.在天目山常绿阔叶林分析中,混交度水平为中度,4个最近邻体中有2个相同种顺序排列的空间结构单元个数明显多于交错排列的个数.基于相邻木排列关系的混交度Mp能准确区分树种隔离程度,提高了混交度的区分度,可反映森林实际混交状况.     

Detection and visualization of spatial genetic structure in continuous Eucalyptus globulus forest

Visualizing the pattern of variation using microsatellites within a Eucalyptus globulus forest on the island of Tasmania provided surprising insights into the complex nature of the fine-scale spatial genetic structure that resides in these forests. We used spatial autocorrelation and principal coordinate analysis to compare fine-scale genetic structure between juvenile and mature cohorts in a study area, 140 m in diameter, located within a typical, continuous E. globulus forest. In total, 115 juvenile and 168 mature individuals were genotyped with eight highly polymorphic microsatellite loci. There was no significant difference in the level of genetic diversity between cohorts. However, there were differences in the spatial distribution of the genetic variation. Autocorrelation analysis provided clear evidence for significant spatial genetic structure in the mature cohort and significant, but weaker, structure in the juvenile cohort. The spatial interpolation of principal coordinate axes, derived from ordination of the genetic distance matrix between individuals, revealed a spatially coherent family group which was evident in both cohorts. Direct comparison of the genetic structure within each cohort allowed visualization of a shift in the spatial distribution of genetic variation within the population of approximately 10 m. As the shift coincided with the direction of prevailing winds, it is hypothesized that this phenomenon is due to downwind dispersal of seeds and is indicative of the important role of prevailing winds in forcing eastward gene flow in these high-latitude forests.     

Less than eight (and a half) misconceptions of spatial analysis

Spatial analyses are indispensable analytical tools in biogeography and macroecology. In a recent Guest Editorial, Hawkins (Journal of Biogeography, 2012, 39 , 1–9) raised several issues related to spatial analyses. While we concur with some points, we here clarify those confounding (1) spatial trends and spatial autocorrelation, and (2) spatial autocorrelation in the response variable and in the residuals. We argue that recognizing spatial autocorrelation in statistical modelling is not only a crucial step in model diagnostics, but that disregarding it is essentially wrong.     

Local dispersal can facilitate coexistence in the presence of permanent spatial heterogeneity

Abstract In the presence of permanent spatial heterogeneity, local dispersal, especially short‐range dispersal, can facilitate coexistence by concentrating low‐density species in the areas where their rates of increase are higher. We present a framework for predicting the effects of local dispersal on coexistence for arbitrary forms of dispersal and arbitrary spatial patterns of environmental variation. Using the lottery model as an example, we find that local dispersal contributes to coexistence by enhancing the effects of environmental variation on scales longer than typical dispersal distances, which can be characterized solely by the variance of the dispersal kernel. Higher moments of the dispersal kernel are not important.     

山西植被空间格局及演替简

在ArcGIS软件中采集1984年和2005年山西植被类型的图形,得到山西群系、森林、灌丛、草本植被及栽培植被的图形及面积,用叠置分析和景观格局分析方法研究植被的空间分布及其演替、空间格局及其变化。森林在西南部相对集中分布,在西北角增加明显,它在山西植被中所占面积及比重都最小,最为破碎。油松林在山西森林中占优势,恢复森林主要是油松林、小叶杨林、辽东栎林。1984年灌丛的面积在植被中最大,所占比例也最高,超过50%,集中连片分布面积较大,但灌丛缩减迅速,主要在中南部,在山西植被中遭破坏最为严重。沙棘、虎榛子灌丛和黄栌、连翘灌丛对灌丛的影响最大。草本植被主要在北部减少,在中南部分散增加,更加破碎。白羊草草丛在山西草本植被中占优势,蒿、禾草草原和百里香、禾草草原变化最大。栽培植被明显增加,在植被中所占比重急剧增加,成为山西优势植被。森林、栽培植被分别增加24.3%、71.5%,而灌丛、草本植被却分别减少70.3%,15.6%,演替主要是人为因素造成的。