湖泊生态系统健康定量评价方法

提出了湖泊生态系统健康定量评价的一种新方法生态系统健康指数法。该方法首先设计了一个0～100的生态系统健康指数作为定量尺度,然后通过评价指标选择、各指标生态系统健康分指数计算、各指标权重计算、生态系统健康综合指数计算等基本步骤,评价湖泊生态系统健康状态。以实用实例对意大利西西里湖泊群及单个湖泊进行了生态系统健康评价。结果表明,该方法原理简单,计算简便,结果可靠、直观,既可用于同一湖泊又可用于不同湖泊生态系统健康状态的定量评价与比较,是一种值得推广的定量评价方法。     

近100年植被破坏侵蚀环境下土壤质量退化过程的定量评价

以黄土高原子午岭地区近100a不同开垦年限位于墚坡的农地为研究对象,通过相关分析并结合所选指标的有效性、全面性和敏感性分析,从6个土壤物理指标、6个土壤化学指标、8个土壤生物指标,共20个土壤性质指标中,筛选出有机碳、真菌数量、碱性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、毛管孔隙度、物理性粘粒、粗粉粒和水稳性团聚体平均重量直径(MWD)等8个土壤性质指标,作为土壤质量退化评价指标体系。通过主成分分析,计算土壤质量综合指数(SQI),定量评价近100a植被破坏侵蚀环境下的土壤质量退化过程。结果表明,林地SQI在0—20和20—40cm土层分别为0.909和0.427;林地开垦耕种100a期间,SQI随开垦年限的增加呈快速下降的趋势,尤其是在开垦耕种初期4a内,SQI年均下降速率在0—20和20—40cm土层分别达0.073和0.028;同林地相比,SQI分别下降了32.3%和26.2%。此后随着开垦耕种年限的增加下降速率逐渐减小。开垦耕种12a后,0—20和20—40cm土层的SQI分别为0.549和0.235,分别下降39.6%和45.0%;4—12a期间的SQI下降速率分别为开垦初期的10.9%和35.7%。开垦耕种43a后,SQI在0—20和20—40cm土层分别为0.333和0.144,分别较林地下降64.4%和66.3%,12—43a期间的SQI下降速率分别为开垦初期的9.6%和10.7%;开垦耕种100a期间,SQI在0—20和20—40cm土层分别为0.140和0.068,分别下降84.6%和84.1%;43—100a期间的SQI下降速率分别为开垦初期的4.1%和3.6%。同时,SQI年均下降幅度在0—20cm土层高于在20—40cm土层;且随开垦耕种年限的增加,SQI在0—20cm和20—40cm上下两土层之间的差异趋于减少,说明加速侵蚀是研究区土壤质量下降的主要原因。     

区域农业生态系统健康定量评价

鉴于农业生态系统健康与人类、社会、经济、环境等具有密切的关系 ,从区域尺度出发 ,提出区域农业生态系统健康的概念、评价指标体系及其相应度量方法 ,并采用专家评判标准赋值法对各指标进行了标准量化。认为农业生态系统存在不健康、亚健康和健康 3种状态 ,在这 3种状态下各指标的属性判断值分别是 1、5和 10 ,并以山东省禹城市为例进行了实证分析应用。结果表明 :从 1980年到 2 0 0 0年 ,禹城市农业生态系统总体上表现为由不健康状态经过亚健康状态 ,目前处在向健康状态的过渡阶段 ,综合健康指数由 4上升为 6。其中 ,结构特征在由亚健康状态向健康状态过渡中又转变为亚健康状态 ,是因为资源可供性和结构多样性向不健康状态转变所致 ;生产功能特征表现为由不健康过渡为亚健康进一步向健康状态过渡 ,其中生态效率有向不健康转变的趋势 ;抗逆特征表现为由亚健康向健康过渡的趋势 ,而其中自生产力已表现为不健康状态。评价结果与实际情况基本相符     

河流生态系统健康及其评价

概括了河流生态系统健康概念的涵义,详细介绍了以着重藻类、无脊椎动物、鱼类为主要指示生物的河流生态系统健康的评价方法,并就其评价管理将这些方法分为预测模型法（predictive models）和多指标法（multimetrics两大类,提出了河流健康评价方法的发展方向,以及我国应尽快开展的研究工作。     

黄土丘陵区小流域系统生态经济要素分析

以隆德县李太平小流域为例,对比分析了退化小流域系统恢复重建过程中系统的生态经济要素变化,揭示系统演变趋势.应用能值方法分析了投入产出的动态变化,评价治理的生态经济效果.结果显示：农、林、牧业用地比例由1990年的6.2：2.0：1.0变为2003年的1.9：1.4：1.0,土地利用及种植结构趋于合理,农业产值所占比重由79.6%下降为54.8%,林业、牧业、副业产值比例分别由9.6%、9.6%、1.1%上升为22.7%、15.1%、7.4%,收入多样性指数也呈增加趋势,显示了流域收入构成的多元化,有利于生态经济系统的稳定.同时,恩格尔系数减小,表明人民生活水平日益提高.基于能值的流域生态经济系统投入产出效率动态研究结果表明在调整后的土地利用格局及种植结构下,净能值产出率由1990年的2.5增长到2003年的3.41,资源利用效率逐年提高,环境负荷率在1990、1995和2003年分别为2.55、2.44和2.11,呈减小趋势,能值持续性指数从1990年的0.98增加到2003年的1.62,经济与生态环境的协调性不断提高.研究结果表明该治理模式是成功的.     

河口生态系统健康评价研究进展

河口生态系统一方面能提供多样化的生态服务和较多的经济产出,但同时也更易受到人类活动的影响。合理评价河口生态系统健康有利于了解河口生态系统现状,为可持续利用河口生态系统提供科学依据。本文在查阅国内外大量文献的基础上,对河口生态系统的特征、健康内涵以及健康标准进行了归纳和分析,并系统论述了河口生态系统健康的评价指标、评价方法、指标筛选原则以及主流评价指标体系和评价模型,概述了RS和GIS技术在河口生态系统健康评价中的应用。针对目前研究中存在的主要问题,提出了河口生态系统健康评价研究的发展方向,认为今后开展河口生态系统健康评价研究还需要在概念、影响机理、空间尺度选取以及新技术新方法的应用等方面进一步加强。     

黄河上游甲积峪小流域生态系统管理能力动态评价

对小流域生态系统管理水平进行有效评价,可为管理者制定相应对策提供依据.在生态环境领域系统评价方法综述的基础上,通过构建指标体系,应用层次分析法对黄河上游甲积峪小流域生态系统管理水平进行了动态评价.研究结果表明,1999年至2006年该小流域生态系统管理能力处于一般偏差水平,但正在向好的方向发展;所建立的指标体系和分级标准对评价黄河上游小流域生态系统管理水平,具有一定的适用性;单指标评价和指标综合评价、静态和动态评价各有优势,只有互相补充才能更好地评价小流域生态系统管理能力.     

流域生态系统健康评价方法

介绍了流域生态系统健康的定义、特征及其研究尺度,讨论了流域生态系统健康评价的科学基础及目标,着重阐述了流域生态系统健康评价的方法。流域生态系统健康评价主要有两种方法：一是指示物种评价法,二是指标体系评价法。流域生态系统健康的综合评价必须包括生态学、物理化学、社会经济和人类健康四个范畴。还对流域生态系统健康评价指标的度量进行了初步的探讨,最后提出了流域生态系统健康评价存在的问题及今后的研究趋势。     

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评价——以长株潭城市群为例

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评估框架为城市群生态风险管理和国土生态修复提供新的视角。以生态风险评估框架为基础,综合运用生态系统服务、生态系统健康评估模型以及相关分析法对长株潭城市群展开生态风险评价,并对风险程度进行分类。结果表明:(1)城市群的城市化水平提升,区域生态风险也随之增加。生态系统服务价值、生态系统组织、生态系统活力、生态系统弹性等生态指数呈现下降趋势。(2)人工表面比率和生态指数之间的Pearson相关系数表明,人工表面比率与生态指数之间存在负相关关系,人工表面比率是生态风险提升的关键因素。(3)城市群人工表面比率要控制在36%以下,以进行生态风险管理和国土生态修复。总的来说,评价框架可以作为区域生态风险的评价终点。     

白洋淀生态系统健康评价

涵盖热力学指标的指标体系可全面表征湖泊生态系统在受扰条件下的健康状态。本文在实地监测的基础上,应用浮游植物生物量(BA)、浮游动物生物量/浮游植物生物量(BZ/BA)浮游植物群落初级生产量(P)、能质(Ex)、结构能质(Exst)和浮游植物对TP的缓冲能力(βp)表征白洋淀的健康状态,并通过集成健康综合指数,确定了白洋淀14个水域的健康等级。结果表明,白洋淀大部分水域健康受损较为严重。枣林庄和采蒲台水域处于亚健康状态,烧车淀、光淀张庄和东田庄水域处于不健康状态,其余9个水域均处于病态。结合各水域人类干扰活动的分布可知,白洋淀健康退化的程度与人类干扰强度密切相关。府河和淀内居民生活及水产养殖污水排放是造成白洋淀健康受损的主要原因。该结果可为白洋淀生态系统的管理和修复提供一定的科学依据。     

美国流域生态健康评价体系的发展和实践

为了达到《清洁水法》规定的水质目标,美国环境部门在过去20多年的实践中逐步发展形成了涵盖整个流域,包括水文、化学、生物等多重指标在内的全国性流域综合生态健康评价体系.该体系已经成为美国流域水质管理系统的重要组成部分,为水环境保护和水生生态系统恢复提供了有力支持.本文从法律行政框架、生态功能分析、生态健康指标、综合评价体系和流域监测系统等方面系统总结了美国环境管理部门,特别是联邦环境保护局在流域生态健康评价方面的发展和实践;并介绍了美国水生资源调查采用的河流、湖泊、河口、海湾、湿地流域健康评价系统.在此基础上,根据我国水环境保护和治理的实际情况,提出了建立流域生态健康科学评价和决策支持体系建议.     

黄土丘陵区纸坊沟流域农业生态经济系统耦合过程分析

农业生态经济系统耦合指农业生态系统与农业经济系统按照其固有的互动关系,在人类适当干预和调控下所形成的有机统一体,其耦合态势可以依据农业资源与农业产业之间的循环链网结构予以表示.纸坊沟流域农业生态经济系统经历了“系统耦合→系统相悖→系统耦合→高层次上系统局部相悖”的过程,流域中农民的需求、国家宏观政策、经济手段和行政手段对农业生态经济系统耦合态势的调控和干扰是引起这一变化的主要因素.针对纸坊沟流域农业生态经济系统耦合过程中存在的问题,今后应建立以林草及其相关产业为中心的耦合体,建设农业生态经济系统优化耦合模式.     

基于GA-BP优化模型的中小河流健康评价研究

河流健康评价是河流生态修复的前提和依据,但目前中小河流还缺乏相应的评价标准。为客观评估中小河流健康状况,以桥边河为例,构建了河流水生生物、水环境、水文、形态、社会服务功能5个要素17个指标的健康评价体系,利用遗传算法（GA）优化BP神经网络方法建立GA-BP模型确定其指标权重,采用赋分法进行评价。GA-BP模型输出结果显示,指标权重中水环境指标赋值最大,其次是河流水文指标>河流水生生物指标>河流形态指标>河流社会服务功能指标。通过建立的评价体系对桥边河进行评价,结果表明有3个点健康等级评价为Ⅰ级,3个点评价为Ⅱ级,2个点评价为Ⅲ级。总体来看,桥边河流域基本处于健康状态,上游健康状况明显优于下游,从上游到下游越靠近河口位置,河流的健康状况越差。     

三峡库区典型流域“源”“汇”景观格局时空变化对侵蚀产沙的影响

以三峡库区王家桥流域为研究对象,基于五期遥感影像(1995、2000、2005、2010和2015)提取流域景观格局,采用马尔科夫模型研究"源""汇"景观格局时空变化,并结合野外多年实测数据建立景观格局指数与产沙量之间的关系,分析景观格局对流域侵蚀产沙的影响。结果表明:1995—2015年,王家桥流域景观格局时空变化明显,呈破碎化发展趋势。"源"景观面积持续下降,"汇"景观面积持续增长。在降雨量时序曲线相似的条件下,斑块类型尺度的景观指数对侵蚀产沙量的解释能力高于景观尺度。斑块类型尺度,"源""汇"景观指数与径流输沙量的复相关系数分别为0.946和0.903,均显著相关。对于"源"景观而言,相似邻近百分比(PLADJ)与斑块结合度(COHESION)是影响流域侵蚀产沙的重要指标。径流输沙量与PLADJ和COHESION指数呈正相关关系,输沙量随指数的增大而增大。对于"汇"景观而言,斑块密度(PD)、边界密度(ED)、景观形状指数(LSI)是影响流域侵蚀产沙的重要指标,径流输沙量与PD和LSI呈负相关关系,输沙量随着指数的增大而减小。斑块类型尺度上,流域景观格局时空变化对泥沙输出影响显著。研究结果可为建立其他流域景观格局变化与土壤侵蚀响应关系提供参考。     

黄土丘陵沟壑区典型小流域生态系统服务权衡与协同关系研究

黄土高原植被恢复状况制约生态系统服务的提升,本研究依托中国科学院水利部水土保持研究所安塞国家科学野外观测站的基础土壤、植被、气象和水文等数据,在黄土丘陵沟壑区选取纸坊沟和坊塌2个典型小流域,通过购买1998、2008和2018年遥感影像,采用InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型对生态服务(碳储量、土壤保持量、生境质量和产水量)进行评估,探究植被恢复过程中生态系统服务的协同效应和权衡关系。通过对比得知：随着植被的恢复,坊塌和纸坊沟各生态服务(碳储量、土壤保持量、生境质量和产水量)均得到了大幅度的提升,其中2008—2018年增加幅度较小,而1998—2008年增加幅度较大,主要原因在于该阶段(1998—2008年)是退耕还林还草的初始10年,林地及草地面积增长较多,而后10年为退耕的延续阶段,退耕面积增长减缓。从1998—2018年,受自然因素和人为因素的影响,坊塌和纸坊沟流域生态系统服务表现出协同和权衡关系。对于坊塌流域,2008年生态系统服务主要表现为协同关系,1998、2018年以权衡关...     

森林植被变化（采伐）对小流域水文化学循环过程的影响

森林不仅调节流域的水文循环过程而且对流域的生物化学循环过程也产生重要的影响.森林流域通过林冠层截留、地被物层过滤、土壤入渗以及河岸植被缓冲带等环节,对降雨径流中的泥沙、有机物、污染物质进行有效的过滤、吸收和净化,从而达到改善水质的目的.回顾了国内外森林植被变化对小流域水文化学循环的影响研究,尤其是森林经营活动如采伐等对流域的河流水温、悬移质泥沙含量、溶解养分等方面的影响.多数研究认为森林采伐方式不同河流水温受影响程度不同;溶解养分与森林采伐的方式、地点及采伐流域的类型密切相关.特别指出河岸植被缓冲带在森林流域水质保护中的重要性,它的存在可以维持河流水温、有效防止和降低地表径流中携带的泥沙、污染物、有机质等进入河流,从而达到保护水质的目的.目前,我国在森林植被变化对流域水文化学循环影响领域的研究还主要侧重于森林减少泥沙效应方面,在森林的水质保护效应方面,多数的报道都集中在森林生态系统各要素(如林冠、地被物、森林土壤等)对大气降水化学物质输入的影响,而对小流域尺度森林植被变化(如采伐)对水文化学循环影响方面的研究开展得还很少.     

三峡库区流域水环境保护分区

流域内不同地域的社会经济发展水平、土地利用状况、植被覆盖程度、与水域的相对位置均对水环境质量存在显著影响.围绕水体保护的核心需求,面向流域空间范围开展水环境保护分区十分必要.本文以三峡库区为研究区,着眼于区域生态环境特征、水体压力-响应特征的空间差异性,基于生态因子叠置法、生态敏感性分析等方法,研究三峡库区水环境保护分区.分区综合考虑了水热条件、地势地貌、生态敏感性等因素,将库区划分为:1)红区,即严格保护区,总面积2924 km2,占库区的5.1%;2)黄区,即一级防护区,总面积10477 km2,占库区的18.4%;3)蓝区,即二级防护区,总面积43599 km2,占库区的76.5%.辨识了红区、黄区和蓝区不同分区的关键环境问题,并有针对性地提出各区的发展方向和水环境保护定位.     

基于ALOS影像的黄土丘陵区典型流域景观空间格局

基于ALOS卫星的中、高分辨率遥感影像,解译出与燕沟流域(燕沟流域是黄土丘陵沟壑区的典型小流域)生态恢复、农业生产、生活密切相关的7种景观类型,利用景观多样性和景观异质性两类指数分析了2007年燕沟流域景观格局和景观功能,并结合数字高程模型(DEM)数据,对燕沟流域整体和局部的土地景观格局合理性进行评价.结果表明:燕沟流域的主导景观类型为灌丛和林地,且主要分布在大于25°的坡面上;研究区景观斑块分维数为1.09,景观空间格局稳定;生态防护、生产经济和生活服务型景观的面积比例约为23∶9∶1;燕沟流域的相对合理度为0.76,景观整体布局较合理,但半阴坡、海拔900 m以下区域的土地利用合理度较低,其合理度分别为0.74和0.02.