农户对生态环境变化的适应能力及驱动因子——以内蒙古自治区杭锦旗为例

适应性研究是全球变化科学研究的重点领域,其核心宗旨在于提高适应能力。采用主成分分析法,通过构建农户生态环境变化适应能力测量指标体系,对位于库布其沙漠的杭锦旗不同区域和不同生计类型农户对生态环境变化的适应能力进行了定量评价与对比分析,并就农户对生态环境变化适应能力的主要驱动因子进行了探析。结果表明:(1)杭锦旗农户对生态环境变化的适应能力处于较低的水平。其中,南部梁外区农户对生态环境变化的适应能力高于北部沿河区;兼业型农户对生态环境变化的适应能力高于纯农户和非农户。(2)农户对生态环境变化适应能力的驱动因子,由主到次依次为:人力能力及生计多样化程度、耕地及物质财富拥有状况、生态环境意识、基础设施条件和农户从事畜牧业的状况。在此基础上,提出了提高杭锦旗农户生态环境变化适应能力的政策建议。     

大堤型湖滨带生态系统健康状态驱动因子——以太湖为例

湖滨带是湖泊生态系统的重要组成部分,对维持湖泊生态系统健康和改善水环境功能具有积极作用。由于防洪需要,我国许多湖泊在湖滨带中修建了防洪大堤,防洪大堤对湖滨带生态系统的影响还缺乏研究,识别引起大堤型湖滨带生态健康退化的驱动因子是开展湖滨带生态修复的必要前提。针对太湖湖滨带的特点,在定性筛选了太湖主体营养状态、入湖河流污染负荷通量、岸带类型、风浪强度4个主要影响因子的基础上,分别采用"多元线性逐步回归法"和"偏相关系数法"进行驱动因子识别,2种方法确定的驱动因子个数均为3个,且3者的驱动力大小排序也相同,即太湖主体营养状态>岸带类型>入湖河流污染负荷通量。3个驱动因子对太湖湖滨带生态系统健康的影响均为负效应,也即太湖主体的营养状态综合指数越高、入湖河流污染负荷通量越重、岸带状况越差,湖滨带生态系统也就越不健康。另外,从统计方法的角度解释了"风浪强度"没有入选为驱动因子的原因;澄清了现阶段环境学、生态学领域对"驱动因子"识别方法的误解及不足之处。研究结果为大堤型湖滨带的生态修复方案提供了理论支持。     

东北粮食主产区农业生态系统健康格局与因子诊断——以吉林省为例

运用生态系统健康的理论与方法研究粮食主产区农业生态系统健康问题具有重要的意义,以东北粮食主产区的典型区域吉林省为研究对象,基于构建的胁迫-状态-免疫(S-S-I)与活力-结构组织-恢复力(V-O-R)农业生态系统健康评价指标体系,运用最优组合赋权法、综合评价模型、GIS空间分析技术和灰色斜率相似关联度诊断模型对2000—2011年吉林省农业生态系统健康的时空格局以及影响因子进行分析.结果表明: 时间特征上,2000—2011年吉林省农业生态健康等级从“不健康级”状态向“较健康级”状态转变,农业生态系统健康水平正逐步提高.空间特征上,2000—2011年吉林省农业生态系统健康状况空间差异日益显著,中部地区的农业生态健康水平保持不变,东南部与西部正逐渐提高.吉林省农业生态系统健康水平提高的主要贡献因子是经济驱动、环境治理与社会发展,主要障碍因子是生态压力、组织结构与投入能力等.最后,提出相关措施进一步改善区域农业生态系统健康状况.     

基于贝叶斯网络的生态系统服务权衡协同关系及其驱动因子分析——以陕北黄土高原为例

了解生态系统服务的权衡协同关系及其驱动因子效应是实现生态系统有效管理和改善人类福祉的基础。以陕北黄土高原为例,定量评估其2018年土壤保持、产水服务、粮食供给和固碳服务,在构建贝叶斯网络生态系统服务模型的基础上,通过节点的重要性分析识别影响生态系统服务的关键节点,利用联合概率分布、概率推理和情景模拟探讨生态系统服务权衡协同关系及其驱动因子效应。结果表明：（1）陕北黄土高原各类生态系统服务空间异质性较强。其中,土壤保持、产水服务和固碳服务的空间分布情况较为一致,高值区集中在东南部,低值区在西北部,呈"南高北低"的分布特征;粮食供给呈"中部高、南北低"的分布特征。（2）土壤保持、产水服务和固碳服务之间互为协同关系,粮食供给分别与土壤保持、产水服务、固碳服务为权衡关系。其中,产水服务与固碳服务的协同关系、产水服务与粮食供给的权衡关系较强。（3）土地利用、降水和NPP （Net primary production）是影响生态系统服务权衡协同关系的主要驱动因子,其中土地利用主要影响生态系统服务的协同关系,而降水和NPP在影响协同关系的同时对权衡关系也有一定的制约作用。研究发现：不同驱动因子在不同状态下产生相同的协同（或权衡）方式,相同驱动因子在不同状态则会造成协同（或权衡）方式的差异。研究对于认识多种生态系统服务间的复杂关系及其驱动因子差异,为后续提出改善生态系统管理和提高人类福祉的对策与措施,具有重要的理论和实践价值。     

传统农业生态系统的实态分析：以松江县华阳镇为例

自闻大中先生首先利用中国的古农书《补农书》分析嘉兴地区17世纪传统农业生态系统以来[1],中国传统农业生态系统的高效性和持续性,受到了国际有关专家的重视。前几年,Ｃｏｒｎｅｌｌ大学的艾尔青博士在中国做博士后期间,曾以太湖地区传统农业为课题进行研究工作。但就目前来看,太湖地区传统农业生态系统的分析研究仍处于初步阶段。因为一批民国时期的调查资料尚未利用,特别是日伪时期满铁上海事务所在这一地区所做的调查非常详实具体,是研究传统农业生态系统极好的材料。本文的研究主要就是在满铁30年代末关于松江县华阳镇四个村庄63家农户…     

淡水湖泊生态系统退化驱动因子及修复技术研究进展

目前我国多数淡水湖泊污染、退化问题非常严重,诸多修复技术也已初见成效。影响淡水湖泊生态系统退化的驱动因子众多,既有生物因素也有非生物因素,它们之间相互联系,相互作用,且作用机理错综复杂。首先介绍了淡水湖泊生态系统退化的含义及形式;其次,分析、总结了淡水湖泊生态系统退化的驱动因子,从退化的生态学完整性意义和退化修复的技术手段上看,淡水湖泊生态系统主要受物理、化学和生物三大驱动因子影响,且基本遵循"环境变化-驱动力-压力(阈值)-状态-响应"原理;再次,在厘清湖泊生态系统退化驱动原理的基础上,从淡水湖泊生态系统功能模块和湖泊生态系统修复实践经验总结的角度出发,构建了淡水湖泊生态系统修复模块技术体系,并就湖泊富营养化和湖滨湿地生态系统退化修复的技术进行了讨论和对比;最后,对淡水湖泊生态系统修复的环境变化驱动因子的作用机制、作用途径和修复技术的长效机制等方面进行了展望。     

扬州城市生态系统影响因子分析

随着城市化进程的加快,城市生态系统受到一定压力,运用主成分分析法对城市生态系统影响因子进行研究。并以扬州市为例,从社会、经济和自然三方面选取指标,采集了2000～2008年的相关数据,利用主成分分析方法从32个指标中选取影响扬州城市生态系统动态变化的主成分,定量分析影响扬州城市生态系统变化的最主要的影响因子。结果表明,前三主成分累计贡献率为88.158%,包含了原始数据中大部分信息,能够代表原始指标进行分析。扬州城市生态系统主要影响因子分为两类:社会因素和环境因素。     

基于能值的沼气农业生态系统可持续发展水平综合评价——以恭城县为例

近年来,农村传统的粗放式发展模式对资源和环境造成了巨大的压力,严重阻碍农村的可持续发展进程,为此,国家在农村大力推行以沼气为重点的农村生态建设,加快建立以沼气为纽带的可持续农业发展模式。因此,对沼气农业生态系统的可持续性进行评价对农村能源生态建设和沼气工程的推广具有重要意义。本文选取广西恭城瑶族自治县沼气农业生态系统作为案例,将种植业、养殖业和生态旅游业作为一个复合生态系统,应用能值分析方法将不同能质的能量折算为统一的能值单位,分析了复合农业生态经济系统的可持续发展现状,通过能值分析发现案例区域恭城县沼气农业生态系统具有以下特点:(1)与传统农业生态系统相比,有机肥所占比重较大;(2)水果生产为当地主导产业,生态旅游业有了初步发展;(3)农业的快速发展使人民具有较高物质生活水平;(4)科技水平相对落后,生产率低;(5)沼气替代传统能源,大大减小了环境压力。通过对恭城县农业生态系统发展中的问题进行识别,提出相应政策建议,能够对其未来的发展模式提供参考,对沼气农业生态系统的推广具有重要意义。     

生态系统服务消费计量——以传统农业区贵州省从江县为例

目前国内对生态系统服务的研究多是从供给的角度对生态系统服务的功能量和价值量进行评估,对生态系统服务的消费及其与供给的相互关系重视不够。以传统农业区贵州省从江县为例,利用不同计量方法对当地居民对生态系统服务的消费进行测算,并对当地的生态系统服务供给-消费平衡关系进行衡量。结果表明:(1)价值量方法、能值分析方法和生态足迹方法的计量结果都说明,从江县居民对供给服务的消费构成了生态系统服务消费的主体部分;(2)运用能值分析方法和生态足迹方法得到的负荷能力系数表明,从江县2007年基本上处于生态系统服务供需平衡状态。尽管几种方法各有优缺点,但都不失为计量生态系统服务消费的有效方法。     

基于主成分分析和熵权的水库生态系统健康评价——以海南省万宁水库为例

采用主成分分析(PCA)与熵权相结合的新方法,对万宁水库水生态系统健康进行评价,旨在检验该方法是否能解决传统的基于熵权法的水生态系统健康评价方法所存在的赋权重复问题.结果表明: 2010-2012年,万宁水库的水生态系统健康状况整体呈变好趋势;年均水生态系统健康综合指数(EHCI)分别为0.534、0.617、0.634,健康状态评级分别为Ⅲ类(中等)、Ⅱ类(较好)、Ⅱ类(较好).该水库水生态系统健康状况存在季节性差异,但并没有明显的季节性变化规律.从EHCI的整体波动程度来看,其波幅逐渐变小,表明近年来万宁水库的水生态系统趋于相对稳定.新方法与传统方法的指标赋权对比表明,传统方法中相关性较强的溶解氧、化学需氧量、五日生化需要量、铵态氮4项指标的累计权重为0.382,而新方法中仅为0.179;说明PCA的引入有效解决了赋权重复的问题.营养状态指数与EHCI呈显著的负相关关系,说明PCA与熵权结合的新方法在解决了赋权重复的基础上,很好地保证了评价结果的准确性,适用于该水库水生态系统健康评价.
     

基于SPCA和遥感指数的干旱内陆河流域生态脆弱性时空演变及动因分析——以石羊河流域为例

以石羊河流域为研究区,基于干旱内陆河流域生态特征和遥感数据快速、客观、大面积观测的特点,采用遥感模型计算湿度、绿度、干度和热度等指标,并构建石羊河流域生态脆弱性评价指标体系,在此基础上运用空间主成分分析法(SPCA)对石羊河流域2000和2016年生态脆弱性时空演变及动因进行了分析。研究结果表明:(1)从各遥感指数空间分布来看,湿度和绿度指标均值在17年间呈增长趋势,证明该流域水源涵养能力变好,植被覆盖率变大;干度指标均值有所下降,表明该流域地表裸露程度有所降低;而与植被和水资源关系密切的地表温度均值呈逐年上升趋势,说明该流域水热平衡差异进一步增加,对未来生态脆弱性影响显著;(2)从全流域生态脆弱性时空演变特征来看,该流域主要以强度和中度脆弱为主,17年间生态脆弱性整体上呈缓慢降低趋势;(3)从不同的海拔生态脆弱性分布来看,中山区(1000—2000m)最高,高中山区(2000—3000m)次之,高山区(3000m)最低,17年间中山区生态脆弱性有所下降,而高中山区与高山区却呈上升的趋势;(4)从不同的行政区划生态脆弱性来看,金川区、凉州区、永昌县、民勤县和古浪县整体上处于中度和强度脆弱水平,而天祝县和肃南县处于轻度和微度脆弱水平;(5)从生态脆弱性的演变动因来看,4个指标对石羊河流域生态脆弱性影响均为显著。2000年生态脆弱性的主导影响因子依次为热度湿度绿度干度,而2016年为热度干度绿度湿度。总的来看,石羊河流域生态脆弱程度近年来有所降低,但综合治理工作仍任重道远。本文的遥感方法和分析思路对该流域生态脆弱性保护及治理提供一定的理论基础和决策依据。     

流域生态系统服务簇变化及影响因素——以大清河流域为例

生态系统服务簇是多种生态系统服务的组合,是生态系统多功能性中的主导功能表征。识别生态系统服务簇的空间和功能变化及影响因素,可为基于主导功能实施分区管理策略、统筹土地多功能性,进而为整体提升区域生态系统服务提供参考。本研究以大清河流域为例,选取6种生态系统服务（水资源供给服务、粮食供给服务、水源涵养服务、水质净化服务、土壤保持服务、固碳服务）,在乡镇尺度上探讨了生态系统服务簇的变化特征,研究了影响其变化的主要因素。结果表明：（1）依据主导的生态系统服务类型,大清流域可以分为3个生态系统服务簇,生态调节服务簇（B1）,农产品供给服务簇（B2）和人居环境簇（B3）;（2）2000-2015年,生态调节服务簇的空间格局变幅最大,乡镇变化率为19.6%,而农产品供给服务簇和人居环境簇的空间稳定性较强,变化率小于5.0%;生态系统服务簇类型发生转化的区域主要位于服务簇交界处;（3）尽管服务簇在空间上有变化,但生态调节服务簇、农产品供给服务簇和人居环境簇的生态系统服务呈增长趋势,平均增幅高达8.62%;（4）自然本底条件和生态保护政策是驱动生态调节服务簇变化的主要因素,农产品供给和建设用地面积的变化分别是驱动农产品供给服务簇和人居环境簇时空变化的主要因素。该案例研究结果为管理土地多功能属性、整体提升国土空间功能提供了有效的途径。     

Ecological and human health risk assessment of agricultural soils based on heavy metals in mining areas of Singhbhum copper belt,India

Risk characterization of agricultural soils in the mining areas of Singhbhum copper belt was done by determining the total concentrations of metals using inductively coupled plasma-mass spectrometry and assessing the potential ecological and human health risks. The concentrations were above the average shale values for most of the metals. Principal component analysis showed anthropogenic contributions of Cu, Ni, Co, Mn, Pb, and Cr in the soils. Ecological risk assessment revealed that 50% of the soil samples were at moderate to very high ecological risk. Health risks for adults and children were calculated using hazard quotients (HQs), hazard index (HI), and Cancer risks for the oral, dermal, and inhalation pathways. The HQs for all the metals except As and Co were below 1, which suggested that non-carcinogenic risks due to metal exposure through soils were within the safe limit. However, considering all the metals and pathways, the HI for adults and children was 0.71 and 5.61, respectively, suggesting appreciable risk to local residents. The carcinogenic risks due to As and Cr in the soils were within the acceptable value of 1E–04. For both carcinogenic and non-carcinogenic risks, oral ingestion appeared to be the primary pathway followed by dermal and inhalation pathways.     

旅游干扰下流域多尺度景观格局演化特征及驱动因素——以新安江流域为例

流域景观是旅游活动的核心吸引物之一,亦是探究旅游干扰对大尺度生态环境影响极具操作性的研究对象。基于Landsat系列遥感影像,以新安江流域为案例地,按照"流域-旅游热点区-景区"逐级递进的研究尺度,深入剖析旅游干扰背景下的流域景观格局演化过程,并借助格网和地理探测器等方法测度旅游干扰背景下的流域景观格局驱动因素,结果表明：（1）新安江流域以林地景观为主,整体景观格局受人为干扰程度逐年加剧,景观异质性提升,景观结构趋于均衡发展;（2）新安江流域高强度的旅游活动未加剧旅游热点区内的景观格局恶化趋势,但致使景区景观破碎化加剧,林地等优势景观的优势度和完整性降低,景观多样性提升;（3）新安江流域景观格局主要受河湖、城市、景区等干扰源影响,地形地貌是景观格局演化的核心驱动维度,而气候、工业发展水平和交通等维度对流域景观格局整体影响力较小;（4）旅游维度中的距高级别景区距离因子对景观格局作用显著,但接待旅游人数和旅游直接收入对景观格局解释力较低,旅游对流域景观格局的干扰具有尺度局限效应。     

Soil organic carbon changes as influenced by agricultural land use and management: a case study in Yanhuai Basin, Beijing, China

The effects of agricultural land use and management practices on soil organic carbon (SOC) are of great concern. In this study, SOC changes were investigated in sandy loam soils (Ustochrepts, USDA Soil Taxonomy) under orchard, vegetable, corn (Zea maize L.), and soybean (Glycine max L.) cultivation in northern China. The corn fields were further classified into three categories based on their inputs, i.e. high-input, mid-input, and low-input corn fields. In April 2005, a total of 197 soil samples were collected from 42 soil sites within 100 cm soil depth in Yanhuai Basin, Beijing, China. SOC contents were determined using rapid dichromate oxidation, and ANOVA statistical analysis was used to test the significances between land use and management practices at p<0.05. The results showed that: (1) the effects of land use and management practices on SOC primarily occurred within the topsoil (0–25 cm), and the SOC contents sharply decreased with the increase in soil depth. (2) SOC content and density values of orchard, vegetable, and high-input corn fields were higher than those of soybean, mid- and low-input corn fields.     

Soil organic carbon changes as influenced by agricultural land use and management: a case study in Yanhuai Basin, Beijing, China

The effects of agricultural land use and management practices on soil organic carbon (SOC) are of great concern. In this study, SOC changes were investigated in sandy loam soils (Ustochrepts, USDA Soil Taxonomy) under orchard, vegetable, corn (Zea maize L.), and soybean (Glycine max L.) cultivation in northern China. The corn fields were further classified into three categories based on their inputs, i.e. high-input, mid-input, and low-input corn fields. In April 2005, a total of 197 soil samples were collected from 42 soil sites within 100 cm soil depth in Yanhuai Basin, Beijing, China. SOC contents were determined using rapid dichromate oxidation, and ANOVA statistical analysis was used to test the significances between land use and management practices at p<0.05. The results showed that: (1) the effects of land use and management practices on SOC primarily occurred within the topsoil (0–25 cm), and the SOC contents sharply decreased with the increase in soil depth. (2) SOC content and density values of orchard, vegetable, and high-input corn fields were higher than those of soybean, mid- and low-input corn fields.     

生态系统服务权衡与协同关系及驱动力——以江苏省太湖流域为例

生态系统服务权衡与协同关系研究是生态系统综合管理的前提。以太湖流域江苏省为例,通过空间显示的生物物理模型计算氮、磷净化、水量供给及土壤保持4种服务指标,借助GIS空间分析表征氮、磷指标与其他指标之间关系,并利用多元Logistic模型定量识别主导驱动力。结果表明:2000到2010年间,各指标的单位面积年均值呈现不同程度的变化,氮输出指标先增加后略下降,磷输出指标逐渐增加,水量供给先下降后上升,土壤保持逐渐下降,并且服务指标的空间格局显著差异。氮、磷净化与水量供给关系在空间上表现为广泛分布的权衡及协同变化区,但与土壤保持的关系不明显,氮、磷之间主要为协同变化关系。氮净化与水量供给的正向主导驱动力为城镇建设用地和农村居民点密度,而植被覆盖度和水网密度具有显著负作用。氮、磷关系的主要影响因素为植被覆盖度,其次是耕地及林地比例,且均起到正向促进作用。主导驱动力识别有助于明确生态系统服务间关系的作用机制,为区域环境管理及生态保护规划提供科学依据。     

黄土高原沟壑区生态环境状况遥感动态监测——以陕西省富县为例

基于主成分分析耦合植被指数、湿度指数、地表温度和裸土指数4个遥感评价指标,对黄土高原丘陵沟壑区陕西省富县1995—2014年的生态环境质量进行评价.结果表明: 基于主成分分析确定权重的遥感生态指数能客观定量揭示区域生态环境的变化;富县生态环境现状整体上属于良好级别,植被覆盖度较高,生物多样性较丰富;1995—2014年,富县生态环境总体上得到了较大改善,生态环境质量综合指数由3.17上升到3.53,牛武镇的生态环境质量整体状况最好,全县由西北方向到东南方向,生态环境质量改善的幅度逐渐递增,其中,交道镇和南道德乡变化最大;研究期间,生态环境质量等级下降地区的面积占全县总面积的16.7%,生态质量等级提高的面积占富县总面积的42.7%,生态环境等级提高的地区主要分布在县域中部的高塬和丘陵沟壑地、县东北部的土石低山区、西南的子午岭自然保护区.     

黄河中下游农业景观中景观简化对传粉昆虫多样性的影响——以巩义市为例

在农业景观中,传粉昆虫的生存繁衍与半自然生境的面积大小有关。集约化生产方式使半自然生境比例逐渐减少,农田比例不断增加,随着景观简化梯度的变化(农田比例逐渐增大),传粉昆虫群落多样性将会发生怎样的变化?选择黄河中下游典型农区巩义市为研究区域,采用诱捕盘法(Pan traps)进行农田、林地的传粉昆虫取样,以21个样点作为景观简化梯度(农田比例范围5%—86%)的呈现,基于每个样点的传粉昆虫多度和丰富度变化来探究景观简化对传粉昆虫多样性的影响。结果显示:区内累计捕获传粉昆虫39660头,优势类群包括双翅目(Diptera)、膜翅目(Hymenoptera)、鞘翅目(Coleoptera)等。采用逐步回归分析及线性拟合后发现景观简化程度与传粉昆虫多度和丰富度呈显著负相关(P0.05);景观简化对传粉昆虫类群间的影响也是有差异的,其中对鞘翅目多度的影响最为密切(R~2=0.27),同时对膜翅目和双翅目也有较大影响(R~2=0.14、R~2=0.11),景观简化与鳞翅目多度呈正相关;随景观简化的程度加深,农田生境中膜翅目多度呈显著下降趋势(P0.05),而林地中膜翅目多度变化不明显。在未来的景观规划中,应着重考虑传粉昆虫中鞘翅目类群的栖息地变化及食物资源状况。依据研究结果建议林地生境中应注重保护现有的自然植被群落,在人工林中可以种植一定面积的蜜粉源植物;农田生境内对杂草群落、半自然生境斑块进行合理规划的基础上,还可以种植线性景观植物作为传粉昆虫的食物源。