1949-2008年黄土高原沟壑区农业生态经济系统耦合分析——以陕西长武县为例

在分析农业经济系统与农业生态系统相互胁迫、动态演进关系的基础上,采用改进的熵值法确定了位于黄土高原沟壑区的长武县农业生态经济系统评价指标权重,利用耦合度模型分析了1949-2008年长武县农业生态经济系统耦合规律.结果表明:1949-2008年,长武县农业生态经济系统的发展经历了"粗放式传统农业阶段-农业机械化进程阶段-前现代化农业协调发展阶段"3个历史时期,与国家宏观经济政策调控效应基本吻合,系统耦合在"协调发展"和"极限发展"间经历了两起两落的急剧变化过程.1955-1961年、1984-1992年,长武县农业生态经济系统处于极限化耦合态势;1962-1965年、1981-1983年,为纠正前阶段宏观政策后的快速过渡期;1949-1954年、1966-1980年为生态系统与经济系统的低水平协调发展阶段;1993年以后,农业生态经济系统经过螺旋式发展,进入高水平协调发展阶段.目前,长武县农业生态经济系统有突破协调发展水平,并向极限化发展的潜在危险.良好的农业政策和外部环境能够促进农业生态经济系统在协调发展的水平上稳定发展,反之,容易出现系统相悖发展的局面.     

社会-生态系统视角下沙漠化逆转定量评价——以宁夏盐池县为例

对沙漠化逆转区进行有效管理是沙漠化治理至关重要的环节,研究沙漠化逆转区社会-生态系统的干扰状况可以为沙漠化逆转区的管理提供理论支持。基于MODIS NDVI产品数据,用移动窗口法则计算了不同空间尺度上盐池县社会-生态系统的干扰强度和干扰连通度,并分析了2000—2015年间不同时间段内宁夏盐池县社会-生态系统干扰的空间分布。结果表明:(1)盐池县不同时间段内社会-生态系统干扰的空间分布具有较大差异,2000—2004年强干扰主要集中于盐池县的南部;2004—2008年强干扰在北部、中部均有表现;2008—2012年强干扰分别位于东、中、西3个小区域,并没有集中于一个区域,且北部强干扰区域进一步增强;2012—2015年强干扰的区域主要集中于县域的北部、中西部和西北部。(2)不同空间尺度上社会-生态系统干扰强度和连通度有很大差异,随着移动窗口的增大,不同集群的干扰类型也发生了变化,主要表现为低干扰离散型向低干扰集聚型转变,高干扰集聚型向低干扰离散型转变。(3)总体上看,除了个别区域社会-生态系统干扰强度和连通度较大以外,盐池县大部分地区社会-生态系统受干扰的强度和连通度并不大,沙漠化逆转程度较低,还有待进一步加强沙漠化治理力度。     

基于生态系统服务价值变化的环境与经济协调发展研究——以陕西省为例

为探讨生态环境与经济发展间的协调程度,选取2000、2005、2010和2015年4期的陕西省107个县（区）数据,利用单位面积生态系统服务价值和人均GDP构建环境经济协调度指数。结合空间自相关分析和空间杜宾模型等方法,分析了环境经济协调度指数的时空演变特征及驱动因素。研究表明：（1）从时间上看,陕西省环境经济协调度指数整体呈现缓慢下降趋势;从空间上看,大部分县（区）已处于基本协调和中度协调状态,并形成了陕北地区优于陕南地区,陕南地区优于关中地区的空间格局。（2）陕西省环境经济协调度指数具有显著的空间正相关性,高高集聚和低低集聚效果比较明显。（3）退耕还林工程、城镇化水平、产业结构、降水量是提升协调度指数的关键因素,气温则是制约协调度发展的约束要素。未来应因地制宜实施差异化的发展战略,以实现环境与经济协调发展。     

半干旱区生态恢复关键生态系统识别——以内蒙古自治区和林县为例

我国土地退化严重,且大部分发生在干旱半干旱地区.恢复为何种生态系统类型是生态学研究的重要课题.采用生态功能区划,根据各个生态功能区主体生态系统功能,推导发挥此功能的生态系统类型的方法,识别关键生态系统类型.以内蒙古自治区和林县为例,采用文献调研、实地调查、3S技术等方法,在评价该县生态敏感性、生态服务功能重要性的基础上,将该县划分为3个一级生态区,11个二级生态功能区.根据各个生态功能区的主体生态系统服务功能,分析发挥该功能的可能生态系统类型.再根据全国自然植被区划、气候变化趋势模型以及现状植被类型,识别各个生态功能区的关键生态系统类型.     

区域经济-环境复合生态系统协调发展动态评价——以连云港为例

经济与环境协调发展评价是发展中国家可持续发展领域研究的热点问题。目前协调评价的模型取得了新的进展,但在应用方面多集中在现状评价,预测的案例较少;另外现有的研究多以经济子系统的发展水平与环境子系统的发展水平进行协调性评价,忽略了发展潜力这一重要变量。以连云港为分析案例,把发展潜力作为重要变量与发展水平变量相结合计算得到的综合发展指数纳入经济与环境协调评价模型中,并尝试根据系统历史与现状协调发展的演变规律运用GM(1,1)灰色模型预测系统未来的协调发展状态。现状评价与未来的预测结果表明:(1)1996—1999年连云港经济与环境系统从低级共生向环境资源的粗放利用转变;(2)2000—2006年,经济与环境的关系进入快速调整期,经济-环境复合生态系统综合发展指数不断增强,协调程度较上一阶段变化稳定;(3)到2007—2009年,环境对经济的限制作用将又逐渐显现;(4)2010—2015年,经济-环境复合生态系统整体协调度和综合发展指数都相应处于快速上升阶段。综合来看,1999年以后连云港经济-环境复合生态系统的协调度均处于0°以下,说明连云港在经济快速发展的初期往往是以环境破坏为代价的,因此在以后的发展中应主要处理好经济发展与环境保护的速度和公平问题。     

山区社会-生态系统转型测度——以三峡典型库区为例

三峡库区是集农村和山区为一体的社会-生态系统,研究其系统内部的相互作用和系统间的耦合转型有利于推动库区高质量的可持续发展。通过构建社会-生态系统耦合转型研究框架,采用地形位指数、耦合协调度模型等方法,以库区腹地草堂溪流域为例,揭示其社会-生态系统转型与否、转型路径的多样性及其驱动机制。结果表明：(1)2000—2020年三峡库区社会-生态系统数量-结构-功能均发生了显著变化,表明库区社会-生态系统发生了转型;(2)库区低地形位社会-生态系统表现为由社会生态型向生态经济型转变,中地形位表现为由生态社会型向生态主导、生态经济为辅转变,高地形位则表现为由生态调节型愈加趋向于生态主导型;(3)农户和政府需求变化是驱动社会-生态系统由传统耕地种植系统向新型经果林种植系统转型的根本因素;(4)研究方法证实对山区具有普适性,构建的研究框架较适合刻画山区社会-生态系统转型路径,在其他地方也能同样适用。     

“山地-绿洲-荒漠”复合系统土地利用变化的生态系统服务权衡与协同效应——以张掖市为例

开展复合生态系统土地利用变化的生态服务效应研究可为优化国土空间格局和强化生态系统管理提供重要的基础依据。以干旱区"山地-绿洲-荒漠"复合系统的典型区域张掖市为例,基于1987年、2000年和2018年3期土地利用数据,以乡级行政区为基本单元,引入相对优势度指数划分山地、绿洲、荒漠子系统,研究复合系统的土地利用变化特征及生态系统服务权衡/协同效应。结果表明：（1）张掖市复合系统呈现地域分异特征,由南部山地系统,中部绿洲系统和北部荒漠系统构成;山地系统以林地和草地为主,绿洲系统以耕地和建设用地为主,荒漠系统以未利用地为主。（2）从时间上看,2000-2018年各系统的土地利用变化更强烈,其中,绿洲系统的耕地面积增加量最大,为363.08km²,荒漠系统的建设用地面积增加幅度最大,为78.23%。各系统土地利用转移模式为：山地系统以草地转耕地为主,绿洲系统和荒漠系统以未利用地转耕地为主。（3）张掖市复合系统的生态服务价值呈增加趋势,其中,荒漠系统生态服务价值量的增幅最大,各子系统的价值量之间的关系表现为山地系统 > 绿洲系统 > 荒漠系统,耕地对各系统生态服务价值贡献量最大。（4）张掖市土地利用变化的协同效应大于权衡效应,其中荒漠系统的生态服务之间均为协同关系,山地系统中供给服务与其他服务呈现权衡关系,占比32.73%,绿洲系统中调节服务与其他服务呈现权衡关系,占比18.18%。     

社会-经济-自然复合生态系统生态位评价模型——以四川省为例

在深入分析区域资源、环境、社会、经济综合系统基础上,建立了四川省2001—2010年社会-经济-自然复合生态系统生态位评价指标体系,复合生态系统综合生态位包括资源、环境、经济和社会4个子系统生态位。将耦合投影寻踪模型应用于复合生态系统生态位评价,其中,采用并行模拟退火算法对评价模型参数进行优化。研究结果表明:2001年—2010年四川省复合生态位呈现先降后升的趋势,复合生态位评价值从2001年3.1325下降到2005年的2.8499,从2005年开始,复合生态位逐渐增加,到2010年增加到3.3304。表明环境重视程度的提高,环保意识的加强,促进了复合生态位的提高,区域自然生态和环境得以改善。最佳投影方向各分量的大小反映了各评价指标对生态位评价等级的影响程度,值越大则对应的评价指标对生态位评价等级的影响程度越大。区域生态位评价等级指标的影响程度最大的10项中有4项是环境生态位子系统指标,表明环境生态位子系统对综合生态位影响最大。发展过程中经济生态位子系统和社会生态位子系统指标值相关系数为0.9957,表明两子系统基本上是保持同步发展。而经济生态位和环境生态位子系统指标值相关系数为-0.9346,呈现明显的负相关关系。资源子系统呈现上升趋势。模拟退火优化的投影寻踪耦合模型应用于复合生态位评价,具有实用性和可行性,为区域生态管理科学决策提供重要依据。     

基于NDVI的社会-生态系统多尺度干扰分析——以甘肃省榆中县为例

作为人类与自然界耦合的社会-生态系统是一种动态等级结构,需要以多尺度的视角进行分析。恢复力作为社会．生态系统的重要属性是指系统进入新状态前可以承受的干扰大小,由此可见系统所受到的干扰在恢复力的研究中至关重要,但由于社会一生态系统的复杂性,目前尚缺乏对于扰定量化研究的案例。选取社会．生态系统运行的驱动因子——干扰作为研究对象,将遥感技术中对植被覆被／变化敏感的NDVI指数作为干扰反馈变量,采用移动窗口运算法则,以一个行政单元（甘肃省榆中县）为研究对象,提出了社会-生态系统多尺度干扰的一种计算方法,从而为评价社会-生态系统恢复力、构建生态保护网络、增强生态系统对环境变化（土地覆被／变化、生境破碎化）的适应能力、探索可操作的社会．生态系统案例研究模式提供了技术支持。     

基于文化与政治生态学的社会生态系统演进机制研究 ——以杭州与西湖为例

科学认识社会生态系统演进机制是对其进行有效管理的重要基础。以文化与政治生态学为理论基础,提出适合杭州—西湖社会生态系统的综合研究框架,识别了杭州—西湖社会生态系统的5个演进阶段,并分析出系统演进中的3种潜在状态。自然、政治、经济以及社会驱动力是影响杭州—西湖社会生态系统的主导因素,人类行为影响整个生态系统中扰动的频率、大小和形式并改变西湖生态系统的结构与功能,进而影响西湖为城市提供生态系统服务的潜能。在不同历史时期,基于自然、社会、经济、文化等多层面的需求,西湖在不同系统状态下为城市供给不同类别和质量的生态系统服务,总体而言供给与调节服务比例逐渐下降,文化服务逐渐上升,并且后者逐步成为最主要的生态系统服务类别。杭州与西湖在长期的互馈共生中建立了社会生态系统的自适应性调节机制,其背后的生态智慧可为现代风景园林规划提供重要启示。     

沙质草原沙漠化过程中植被演替研究现状和展望

在综述了我国半干旱地区沙质草地沙漠化过程中植被演替研究现状,提出了目前沙地植被演替研究中存在的主要问题和今后的研究工作。指出,①沙地植被演替的最大特点就是沙质地表基质的流动性和风沙活动伴随着植被演替的各阶段,研究中应考虑近地表风沙流的影响;②在干扰对生态系统影响越来越大的今天,沙地植被的演替序列往往出现一些随机性和不规则性,应加强对沙地植被演替序列的非线性和演替顶极的多元性、多样性的研究;③应继续从生理生态、种群生态、群落生态以及生态系统生态等不同水平层面上深入研究演替过程中植物种的替代机制,还应加强沙地土壤种子库与地上植被动态耦合、种子岛效应等的研究,以及沙地植被演替趋势和速率等的预测。     

沙漠化对科尔沁沙质草地生态系统碳氮储量的影响

通过野外调查,研究了沙漠化对科尔沁沙质草地生态系统碳、氮储量的影响.结果表明:沙漠化对草地碳、氮含量和储量具有显著影响,随着草地沙漠化的进程,草地碳、氮含量和储量明显下降.与非沙漠化草地相比,轻度、中度、重度和严重沙漠化草地0～100cm深土壤有机碳和全氮含量分别下降了56.06%和48.72%、78.43%和74.36%、88.95%和84.62%、91.64%和84.62%,植物组分中的碳、氮含量分别下降了8.61%和6.43%、0.05%和25.71%、2.58%和27.14%、8.61%和27.86%;轻度、中度、重度和严重沙漠化草地地上植物组分中的碳、氮储量分别下降了25.08%和27.62%、30.90%和46.55%、73.84%和80.62%、90.89%和87.31%,0～100cm深地下植物组分中碳和全氮储量分别下降了50.95%和43.38%、75.19%和71.04%、86.76%和81.48%、91.17%和83.17%.2000年科尔沁沙地沙漠化草地总面积为30152.7km2,因沙漠化损失的碳、氮总储量高达107.53和9.97Mt.草地碳、氮含量的下降主要源于风蚀过程中土壤细颗粒的损失.土壤的粗化和贫瘠化最终导致了植物和凋落物中碳、氮储量的明显下降.     

典型岩溶山区土地石漠化过程——以粤北岩溶山区为例

中国南方岩溶区是土地石漠化广为发生发展的脆弱生态区域。运用面上调查、定位观测和模拟试验相结合的方法,以粤北岩溶山区为例,从地表生态过程的角度对土地石漠化过程进行解析、研究。在轻度石漠化向极重度石漠化发展的过程中,仅2-3 a,植被就从灌草混合群落退化为草本群落,物种减少76%,植被盖度降低87.2%;土壤侵蚀量逐渐加大,土壤物质不断流失和丢失,土层变薄,侵蚀模数呈10多倍、数10倍增加。岩溶坡面特殊的水文过程和水循环模式,使石漠化土地上"四水"转化迅速。随着石漠化程度加重,地表水和壤中水流失量加大,石灰岩脉动式"生长"速度加快,使基岩裸露率由30%—50%增至90%以上,最终导致土壤粗化,养分减少,生物生产量减少89%甚至更多。这表明,土地石漠化过程是由植被退化丧失过程、土壤侵蚀过程、地表水流失过程、碳酸盐岩溶蚀侵蚀过程和土地生物生产力退化过程相互联系、组合而成的土地退化过程,也是岩溶山区土地生态系统演变为石质荒漠系统的地表生态过程。     

植被恢复模式对石漠化生态系统碳储量的影响

为揭示石漠化生态系统碳储量对植被恢复模式的响应,在广西天等县中度石漠化山地,研究了吊丝竹纯林(Dendrocalamus minorD)、任豆纯林(Zenia insignis Z)、任豆、蚬木(Buerretiodendron hsienmu)和顶果木(Acrocarpus fraxinifolius)混交林(mixed plantation M),以及相应同龄封育林(D_(CK)、Z_(CK)、M_(CK))的碳储量。结果表明:人工林碳储量显著高于相应同龄封育林的碳储量,D、Z、M人工林碳储量分别为67.75、66.56、121.20 t/hm~2,而D_(CK)、Z_(CK)、M_(CK)封育林仅为49.75、52.89、60.86 t/hm~2。碳储量在乔木层、地被物层、土壤层分配排序因生态系统类型而异,如M:乔木层土壤层地被物层;D和Z:土壤层乔木层地被物层;D_(CK)、Z_(CK)和M_(CK):土壤层地被物层乔木层。此外,M、D、Z乔木层年平均碳储量差异显著,而封育林尚未形成乔木层,其植被碳储量则随封育时间的增加而提高,即M_(CK)Z_(CK)D_(CK)。可见,在中度石漠化山地,植被恢复模式显著影响生态系统碳储量及其分配。人工造林相对于封山育林更能快速促进植被恢复、形成乔木林,从而提高生态系统碳储量。     

乡村复合生态系统中村庄的社会经济生态位研究

为研究村庄社会经济子系统在乡村社会生态网络中的地位等级与未来发展潜力,提出社会经济生态位的概念,并以生态位的"态""势"理论为基础,利用主成分分析法、引力模型结构与社会网络分析方法对厦门岛外260个行政村的社会经济生态位进行计算。研究发现:(1)村庄社会经济生态位的"态"值分布具有不均衡性,厦门岛外村庄"态"值得分较高的村庄多聚集于厦门岛外南部与同安工业区。(2)村庄社会经济生态位的"势"值高低受地理空间与资源禀赋共同作用,厦门岛外"势"值得分较高的村庄集中在自身发展条件优越且地理位置处于区域核心位置的同安工业区与靠近厦门岛的集美大学城区。(3)相比自然子系统,乡村社会经济子系统更强调村庄之间的互动性,社会经济生态位得分中4个行政区村庄平均得分由高到低依次为集美区>同安区=翔安区>海沧区。研究为乡村复合生态系统的生态位研究提供了新的研究视角与方法,与传统生态位的计算方法相比更加强调村庄在实际发展中的互动性与带动作用,可以为村庄发展规划与居民福祉研究提供科学基础与理论依据。     

石漠化地区饲用植物资源概况及其开发应用分析

我国饲用植物资源丰富、种类繁多,是草地资源的主要组成部分。开发利用饲用植物资源,不仅有利于缓解畜牧业发展过程中饲草、饲料紧缺的现状,有助于破解"人畜争粮"的问题,而且能够满足在石漠化综合治理中草食畜牧工程建设的需要,促进石漠化地区生态恢复,达到治石与治贫相结合的目的。该文通过查阅文献资料调查石漠化地区饲用植物资源的概况,并对饲用植物资源的生态价值、经济价值和社会价值进行研究。同时,针对饲用植物综合开发利用,分析其在石漠化地区生态恢复、区域经济发展以及生态文明建设中的作用,并从饲用植物自身特性、石漠化地区地质地貌特点以及当地居民的意识等方面出发,探讨了石漠化地区饲用植物资源开发利用存在的问题,提出了相应的解决对策,并指出综合开发利用石漠化地区饲用植物资源,有利于促进石漠化地区草食畜牧业的发展,有利于促进石漠化地区生态文明建设与区域经济发展,是缓解人地矛盾、促进石漠化综合治理的有效途径,具有较大的开发利用前景。     

基于生态系统服务簇的小尺度区域生态用地功能分类-以重庆两江新区为例

生态用地功能分类是其生态价值评估及管理的基础,与生态系统服务的权衡和协同关系联系密切;对小尺度区域进行生态用地功能分类研究有助于实现精细化生态资源管理。以重庆两江新区为例,选取该区8种重要的生态系统服务,兼顾生态与社会成分,基于层次聚类法得到6类生态系统服务簇,依据提供重要生态系统服务和维护关键生态过程的原则,对其重要性等级进行了划分;依据生态系统服务簇与土地利用类型之间的关联关系,将生态用地定义为提供重要生态系统服务、维护关键生态过程或生态脆弱的用地空间,并按重要性将其划分为3个等级。研究结果表明,基于生态系统服务簇的生态用地分类框架不仅能够最大限度涵盖生态用地的功能属性,而且能够在空间上量化不同生态系统服务的相对比例,有助于对用地类型与生态功能之间的对应关系形成深入系统的认识,也可为精细化生态管理提供参考。     

沙化和退化状态对甘南草地生态系统固碳的影响

陆地生态系统作为全球第二大碳库,其碳收支应对气候变化一直是研究的热点领域.多数研究主要探讨温/湿度、CO2浓度等对陆地生态系统碳循环的影响,而针对草地的沙化、退化对植被整个固碳过程所产生影响的研究相对不足.本研究以30 m×30 m空间分辨率的遥感数据做支撑,参考国家标准GB/T 24255-2009解译草地沙化和退化...     

Dependence of carbon sequestration on the differential responses of ecosystem photosynthesis and respiration to rain pulses in a semiarid steppe

Precipitation pulses play an important role in regulating ecosystem carbon exchange and balance of semiarid steppe ecosystems. It has been predicted that the frequency of extreme rain events will increase in the future, especially in the arid and semiarid regions. We hypothesize that large rain pulses favor carbon sequestration, while small ones cause more carbon release in the semiarid steppes. To understand the potential response in carbon sequestration capacity of semiarid steppes to the changes in rain pulse size, we conducted a manipulative experiment with five simulated rain pulse sizes (0, 5, 10, 25, and 75 mm) in Inner Mongolia steppe. Our results showed that both gross ecosystem productivity (GEP) and ecosystem respiration (R_e) responded rapidly (within 24 h) to rain pulses and the initial response time was independent of pulse size. However, the time of peak GEP was 1–3 days later than that of R_e, which depended on pulse size. Larger pulses caused greater magnitude and longer duration of variations in GEP and R_e. Differences in the response time of microbes and plants to wetting events constrained the response pattern of heterotrophic (R_h) and autotrophic (R_a) components of R_e following a rain event. R_h contributed more to the increase of R_e in the early stage of rain pulse response, while R_a played an more important role later, and determined the duration of pulse response, especially for large rain events of >10 mm. The distinct responses of ecosystem photosynthesis and respiration to increasing pulse sizes led to a threshold in rain pulse size between 10 and 25 mm, above which post wetting responses favored carbon sequestration. The disproportionate increase of the primary productivity of higher plants, compared with those in the activities of microbial decomposers to larger pulse events suggests that the carbon sequestration capacity of Inner Mongolia steppes will be sensitive to changes in precipitation size distribution rather than just precipitation amount.