基于地形分析的黄土侵蚀沟综合治理模式

黄土侵蚀沟水土流失严重,采取何种综合治理模式直接影响黄土侵蚀沟的可持续发展。本文基于复杂开放系统观点,采用地形分析的制图方法,以山西省寿阳县三眼井小流域的两条典型黄土侵蚀沟为例,探索风化层雨洪调蓄规律,依此提出黄土侵蚀沟生态治理模式。实验表明,黄土侵蚀沟的蓄水场所主要是在风化层,治理黄土侵蚀沟的核心是将生境层和风化层有机结合;采用高分辨率影像叠加大比例尺地形图进行地形分析的方法,可以准确识别由不同尺度的蓄水盆地-岬组成的最小生态单元;依此风化层蓄水规律,通过合理配置植物材料,可以有效改善地表生境,从根本上治理黄土侵蚀沟。这一途径符合自然生态规律,从而实现生态健康的黄土侵蚀沟复合生态系统。     

基于服务功能的昆虫生态调控理论

鉴于昆虫在植物传粉授精、害虫生物控制、土壤有机物分解中提供多种生态系统服务功能,本文在害虫生态调控、区域性害虫生态调控与生境管理的基础上,进一步提出基于多种生态服务功能的农田景观昆虫生态调控理论、方法与实践。认为:昆虫管理不仅仅是害虫的管理,还应包括有益昆虫(如传粉昆虫、天敌昆虫、分解昆虫)的管理,这种管理应从单一农田生态系统扩展到农田景观生态系统,充分考虑农田景观中昆虫的传粉功能、生物控害功能和分解功能,通过对功能植物、作物与非作物生境的空间布局以及时间序列上的生态设计,从空间上明确昆虫(包括害虫、天敌、传粉昆虫、分解昆虫)在不同生境中的转移扩散动态,从时间上掌握昆虫在不同寄主植物与非作物生境上的演替过程,从技术上着重发挥有利于昆虫的传粉功能、生物控害功能和分解功能的综合措施,在研究方法上突出使用稳定同位素、生态能量学、化学生态学等定量分析手段,研究景观区域内中"植物-昆虫"互作过程及其生态调控措施的作用,寻求不同时空条件下控害保益的关键措施,设计和组装出维持多功能的农田景观昆虫生态调控技术体系,创造有利于天敌控害、蜜蜂传粉、土壤分解的环境条件,以发挥昆虫类群在农田景观中最大的生态服务功能。     

基于陆地-水生态系统耦合的海河流域水生态功能分区

水生态功能分区是针对水生态系统特征的陆地生态系统划分,是为流域水生态管理提供生态背景和基本单元。陆地-水生态系统的耦合是水生态功能分区的核心,但多停留在个别小流域进行理论探讨,大型流域的实际案例较少。针对海河流域独特的气候、地貌、水文和人类活动特征,提出了水生态功能分区的三级指标体系。一级二级区针对气候、地貌、水文背景进行"自上而下"的分区,三级区针对人类活动对水资源、水环境、生境影响,采用"自下而上"的分区方法。最终,海河流域划分了6个一级区、16个二级区和73个三级区。研究充分体现了"以水定陆、以陆控水"的基本原则,以及"自下而上"和"自上而下"分区方法的优点,结果可为海河流域水生态管理提供科学依据,为水资源空间调配与合理利用、产业结构布局与区域协调等服务。     

浙江省生境质量时空演变与生态红线评估

生境质量是反映生物多样性状况与局地生态功能的重要指标,在高质量发展背景下研究区域生境质量的时空演变具有重要意义。以浙江省为研究区,基于InVEST模型、热点分析及地理探测器模型探究生境质量的时空演变与影响因素,并利用生境质量结果对浙江省生态红线开展了定量评估。结果表明:(1)2000-2015年,浙江省生境质量均值呈减速下降趋势,空间上形成了西北、西南、中东高和东北、中部低的分布格局;生境退化度呈现"中心-外围"的圈层辐射结构。(2)热点分析显示,生境质量与生境退化度在乡镇尺度上集聚特征相似、冷热点空间分布趋势相反。(3)地理探测分析发现,地形(高程、坡度)是影响浙江省生境质量的主要因素,植被因素(NPP、NDVI)的贡献度随时间推移逐渐增大;浙江省生境质量空间分异受到自然因子与社会经济因子的协同作用。(4)浙江省生态红线的生境质量整体较高且稳定,不同红线类型的生境质量存在差异;高生境质量区与生态红线的错位区域主要分布在浙西南、西北部山区,而北部、中部以及东部相对较少。基于此,对生态红线调整、区域生态功能区划提出对应的策略,以期提升浙江省生态空间管控。     

基于韧性理念的中国城市雨洪管理研究热点与趋势

在中国洪涝灾害频发的背景下,海绵城市等雨洪管理实践有助于灾害的缓解,提高城市应对雨洪的“韧性”。韧性城市作为应对灾害风险的城市规划理念,已被应用于一些国家的雨洪风险管理中。本文基于韧性理念,运用科学计量分析工具CiteSpace梳理中国雨洪研究现状,从生态、工程、社会雨洪韧性3方面分析了雨洪管理热点与相关技术,发现在跨领域的雨洪系统管理、区域到街区间不同空间尺度用地调蓄管理方面存在不足,提出未来应构建以“生态-工程-社会”为核心,涵盖“区域-城市-街区”尺度,多技术集成为支撑的自适应韧性雨洪管理体系。     

城市雨洪管理实践需要生态实践智慧的引导

生态实践智慧是人类(个人、人群乃至社会)在对人与自然互利共生关系深刻感悟的基础上、成功从事生态实践的能力,是一种选择"正确的"生态知识成功进行"为善的"生态实践的能力。生态知识只有通过成功的生态实践,才可能转化为生态实践智慧。生态实践智慧通过巧妙连接各类生态知识与整体实践行动,不仅自古以来就引导着人类应对雨洪管理实践,还成就了众多造福万代的雨洪管理工程。在当下我国城市雨洪管理的实践中,它应该而且能够继续成为有效的引导者。     

发挥河网调蓄功能 消减城市雨洪灾害——基于传统生态智慧的思考

河网水系是我国东部平原区关键的生态廊道和自然生境,具有重要的自然调蓄功能和社会文化功能,但伴随着区域快速的城市化进程,河网水系在数量密度和结构形态方面都受到人类活动的强烈干扰。回顾了近年来太湖流域河网水系结构形态面临的主要压力,分析了相关结构形态指标变化引发的生态水文和社会服务功能响应,探讨了传统生态智慧对太湖流域河网水系结构及水乡风貌恢复的启示,建议将河网水系这一地域性生态系统类型和历史文化景观予以整体保护,作为绿色基础设施和自然蓄排系统消减雨洪灾害。     

时空信息熵在延河流域生态可持续性分析中的应用

视流域为一个有生命力的不可分割的有机整体,为表征其生态可持续性,从熵的视角出发,提出结合空间信息熵和时间信息熵的时空信息熵方法。其中空间信息熵用于表征生态系统格局在空间分布的有序程度,时间信息熵用于度量生态系统的动态演变是否有序,时空信息熵方法将格局和动态有机结合,定量分析流域生态系统的可持续性。以延河流域为研究区,基于土地利用数据和归一化植被指数数据,利用时空信息熵方法分析2000-2018年延河流域生态可持续性。结果表明:(1)延河流域生态系统格局朝着有序的方向变化,此间整体处于生长期或恢复期;(2)时间信息熵结果呈现空间异质性,耕地、中低覆盖度草地和其他林地的时间信息熵值较高,生态弹性能力更强;(3)研究区生态可持续性以"强"和"较强"为主(61%),广泛分布在其中部和北部地区,表明流域的生态弹性能力总体增强,生态可持续状况明显改善。对基于熵视角研究生态可持续问题的有益探索,为延河流域及黄土高原其他类似流域的生态保护和修复提供借鉴和参考。     

流域生态空间与生态保护红线规划方法——以长江流域为例

生态空间是指以提供生态系统服务为主要目标的地域范围,确定生态空间范围是协调保护与发展、保障生态服务持续供给的基础。长江流域是中华民族的摇篮与中国文化发祥地之一,是中国经济发展的重要增长极,以及具有全球意义的生物多样性热点区。以长江流域为对象,探讨面向流域生态空间规划的方法与管理对策。研究中,选择生态系统服务指标(水源涵养、洪水调蓄、水质净化、水土保持和生物多样性维护)和生态敏感性指标(水土流失、石漠化和土地沙化),基于流域水文路径分析和与其关联的生态系统服务的受益人口,提出一种流域尺度的生态空间规划方法。研究结果显示,长江流域生态空间面积为102.25万km^2,占长江流域总面积的57.42%,森林占52.87%,灌丛占19.51%,草地占18.96%,湿地占4.26%,保护了79.47%的水源涵养功能,86.99%的洪水调蓄功能,78.09%的水质净化功能,80.60%的水土保持功能,以及86.49%的自然栖息地。在生态空间规划的基础上,进一步探讨了长江流域生态保护红线的格局,现阶段生态保护红线面积为59.25万km^2,占长江流域总面积的33.27%,其中上游占比59.24%,中游和下游分别占比38.05%和2.71%。本文提出的规划方法与研究结果,不仅可以为长江流域生态空间规划、保障流域生态安全和促进流域经济社会可持续发展提供依据,还可以为其他流域的生态空间的规划提供参考。     

城市化对流域生态水文过程的影响研究综述

了解流域水文过程(水量和水质)是流域综合管理的基础。城市化引起的生态环境问题已成为目前和未来一段相当长的时期内人类社会面临的重大问题。然而,城市化(土地利用/覆被变化、新污染物产生)、水文(降水、入渗、蒸散、径流过程)和生态系统服务(产水服务、调节气候、土壤保持、初级生产力、维持生物多样性等)在不同时空尺度之间的相互作用还存在知识空白。从城市化对流域生态系统结构和功能的影响、城市化对地表能量平衡与水量平衡的影响、城市化对水质和水生生物的影响、以及城市土地利用/覆被变化的大气环境效应等多方面系统总结了城市化影响流域生态水文过程的研究进展。研究发现,城市"热岛"、"干岛"、暴雨径流引起的城市内涝、水污染等环境现象都与生态水文过程密切相关。强调现代城市规划需要遵循生态水文学规律,从全流域生态系统角度认识近年来新出现的不同尺度的城市环境效应。城市最佳管理措施应以流域为单元实施,以调节土地利用/覆被、保护湿地(包括自然与人工湿地)为手段,充分发挥自然生态系统调节功能(如植被蒸散和净化水质)。未来城市生态水文学应围绕"低影响开发"以及"基于自然的解决方案"等城市流域管理措施,在稳定城市小气候、缓解洪涝干旱等极端水文气象灾害风险以及减轻城市水污染等方面开展多尺度综合研究。     

流域生态系统补偿机制研究进展

生态补偿是近年来生态环境管理领域的一个新发展起来的方向和热点,尤其在我国,生态补偿受到学者和政府部门的高度关注,其研究和实践进展迅速。流域是完整的地理与生态系统区域,是实施生态保护和生态补偿的典型单元。从流域角度研究和实施生态系统保护,可以最好体现生态系统的完整性和生态要素的综合性。流域生态补偿机制研究是当前生态经济研究的前沿命题。系统梳理和全面总结了流域生态补偿研究的国内外进展与应用案例,总结了当前流域生态补偿研究存在的主客体界定、补偿原则、措施短效性等方面存在的主要问题,提炼概述了流域生态补偿研究的理论分析框架,并就流域生态补偿确定方法、补偿途径等关键问题进行了探讨。结合水权交易与水市场、流域社会化管理等问题,对流域生态补偿的未来研究趋势进行了展望。     

Ecological engineering in a new town development: Drainage design in The Woodlands,Texas

This paper presents a comparative study of two different drainage designs in a 10,930-ha new town development of The Woodlands, Texas. Open surface drainage by shallow grassed swales was used in the first two subdivisions that were developed with ecological approaches. Open surface drainage mimics the natural flow regime and is regarded to mitigate development impacts on watershed. In other later subdivisions, the drainage design shifted back to a conventional stormwater drainage system, that is, curb and gutter, drop inlet, and underground piping, known to concentrate stormwater and lead to downstream flooding. The objective of this study is to compare The Woodlands’ two drainage systems on their correlation with downstream floods. Two sub-watersheds within The Woodlands that used different drainage designs were compared. U.S. Geological Survey stream data from the gauge station at the outlet of each sub-watershed were used for analysis. Geographic Information System was used to quantify the development conditions. Correlation analysis was performed using measured precipitation and streamflow data. Results show that open drainage watershed generated less storm runoff than the conventional drainage watershed, given the similar impervious area in both watersheds. Furthermore, the open surface drainage watershed responded to rainfall in a way similar to its predevelopment natural forest conditions, indicating effective flood mitigation post development. In contrast, in the conventional drainage watershed, the precipitation–streamflow correlations increased enormously after development. The open drainage system presents an advantage over the conventional drainage one in mitigating flood problems in urban development.     

面向湖泊生态系统健康维护的生态管控分区研究——以红枫湖流域为例

以湖泊生态系统健康维护为目标的生态管控分区成为水环境保护与治理的重要手段,有助于全面掌握流域生态状况,对流域生态经济可持续发展具有重要参考价值。以红枫湖流域为例,从水文水资源、物理结构、水质、生物、社会服务功能5个方面对湖泊生态系统健康进行评价。运用ArcGIS空间分析工具,以200 m×200 m格网为评价单元辨析流域生态敏感性和生态服务功能空间分异特征,进而运用SOFM聚类方法优选聚类方案,划定生态管控分区。结果表明：1）红枫湖湖泊生态系统健康评分为68.4分,属健康状态,物理结构是当前威胁红枫湖湖泊生态系统健康的主要因子;2）红枫湖流域生态敏感性及生态服务功能空间差异明显,生态环境脆弱,生态服务功能较低;3）红枫湖流域生态管控分区划为优先控制区、重点控制区、缓冲控制区及一般控制区,应实施差异化管理,重点任务是调结构、转方式,逐步修复生态系统。     

生态流量方法应用现状研究

水资源是制约国家经济社会发展的重要因素。长期以来,水资源的过度开发利用直接影响了流域的生态保护和高质量发展。生态流量(Ecological Flow)是保障流域水生态环境可持续发展和管理的重要指标。然而当前研究方法众多,尚未进行系统性梳理。以生态流量为出发点,归纳总结国内生态流量评估的最新进展,系统地对水文学法、水力学法、生境模拟法和整体分析法等四大类共17种方法进行对比总结,评述其优缺点及适用条件,并根据国内流域的生态流量评估现状,建议在我国流域水系庞杂且气候、水文地质、下垫面和水资源开发利用等条件差异较大的情况下,因地制宜地选择生态流量评估方法。未来的生态流量研究和流域水生态管理应综合考虑气候、水文条件变化和人类活动的影响,依据生态流量目标制定、水利水电工程调度、生态流量监测、流域制度法规建设等方面系统性完善生态流量管理与研究,实现流域水资源的高质量发展。     

黄塘小集水区生态经济型防护林林种布局研究

１黄塘小集水区概况１．１社会经济概况集水区总面积３２７ｋｍ２,有村民小组１１个,村民２５０户,人口１０１８人,人均耕地００８７ｈａ,其中水田００６７ｈａ。区内共有劳动力４８６人,劳动力资源丰富,每年农闲时期外出打工的人数多达３００人左右,有９４...     

基于生态系统评价的山水林田湖草生态保护与修复体系构建研究——以乌梁素海流域为例

山水林田湖草系统保护与修复工程实施的重要目标是维护和提升区域生态系统服务。从乌梁素海流域山水林田湖草的生态现状与功能出发,对乌梁素海流域水土流失、土地沙化等生态敏感性及土壤保持、水源涵养、生物多样性等生态功能重要性进行系统评价,形成基于生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果。以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,以乌梁素海流域生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果为基础,制定了“一中心、二重点、六要素、七工程”的乌梁素海山水林田湖草生态保护与修复体系,并基于此将乌梁素海流域生态保护修复分为6个主要治理区域,形成“四区、一带、一网”的生态安全格局,通过具体工程实施,流域生态环境质量和生态服务能力将取得明显提升,防风固沙能力有效增强,生物多样性持续改善,水环境质量稳定达标,生态系统的稳定性明显加强。通过乌梁素海流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复关键区域的识别提供了定量分析方法,为流域尺度构建生态安全格局、实现山水林田湖草系统保护和修复提供思路和途径。     

水足迹研究进展

水为生命之源,水资源的合理分配与科学管理是区域可持续发展与流域综合管理的核心环节;水足迹作为一种全面核算人类活动对水资源真实占用的综合指标,将人类消费终端与水资源利用密切关联,为维护流域水资源安全、提高区域水资源利用效率提供了重要的科学依据,已成为当前国际水资源管理的前沿研究领域。在明确水足迹及水资源生态足迹相关概念的基础上,对比分析了水足迹与生态足迹、水资源生态足迹模型的异同,明晰了过程、产品及区域等不同研究对象的水足迹核算方法,系统梳理了产品和区域水足迹评价、基于水足迹的区域水资源安全研究、区域水足迹可持续性分析等水足迹主要研究内容的近今进展,并展望了进一步的重点研究方向,即水足迹综合研究、水足迹评价不确定性分析、水足迹与物质流核算的关联研究,以及基于足迹整合的可持续发展多维测度等。     

中小尺度生态用地规划方法

生态用地指以发挥自然生态功能为主,具有重要生态系统服务功能或生态环境脆弱、生态敏感性较高的土地。它是土地利用与生态建设的直接联系,关系区域生态系统的稳定性和安全性。生态用地的研究有利于建立合理的土地利用系统,完善区域生态安全格局,促进经济社会发展与生态环境相协调。在不同尺度下,生态用地的内涵、性质、主导功能以及规划方法都有所不同,结合我国土地利用规划及城市规划的层次划分,选取市域和中心城区为研究范围,其中市域为中尺度代表范围,中心城区为小尺度代表范围,分别分析了两种尺度下生态用地的内涵及区别,提出了相应的规划方法及侧重点。定量规划方面,中心城区生态用地主要结合国家相关法规、规定、政策等确定;而市域生态用地采取借鉴法、土地利用结构数量优化方法以及情景分析三种方法综合确定。空间规划方面,城区生态用地采取分类规划方法,分别对点线面三类生态用地进行提取,主要步骤为辨识重要生态源,构建面状生态用地;结合水体和交通缓冲区,构建线状生态用地;提取关键节点,构建点状生态用地;生态用地分类。市域生态用地则采取综合规划方法,主要步骤为提取特殊生态用地、基于生态用地结构功能和生态敏感性等的生态建设重要性评价、生态用地空间提取及分类。     

Limitations to plant establishment on eroded slopes in southeastern Spain

Abstract. The possible causes for the lack of vegetation in five badland sites from southeast Spain were experimentally tested. The main factors affecting seed germination and seedling survival considered were seed availability, regolith water dynamics in relation to rain events, regolith salinity, seedling predation by herbivores and seedling removal by erosion. Four issues are addressed: 1. Both rainfall and the temporal and spatial dynamics of regolith water during the seedling emergence period were monitored in five different zones at one site (Petrer, Alicante). 2. Effects of salinity and water potential on the rate and speed of germination of local seeds were determined. 3. Seed reserve and seedling emergence and mortality were followed throughout one season. 4. Regolith characteristics of all five sites were compared and the consequences for plant colonization discussed. The main factor limiting plant colonization in these sites was the very short duration of available water in the soil, due to the physical and chemical characteristics of the regolith. In addition, high regolith salinity and its effects on seed germination, the aspect of the site and the pattern of rain events, played a very important role reducing germination and survival. Herbivory and erosion were seldom responsible for seedling mortality. However, there were no highly erosive rain events during the study period, although several have been measured during the past few years.