基于生态需水保障的农业生态补偿标准

面向流域农业需水和生态需水间的矛盾问题和协调发展的要求,提出了基于生态需水保障的农业生态补偿标准计算方法。其中考虑农业用水定额计算基于生态需水保障的农业用水短缺,引入水分生产函数模型建立保障生态需水量产生的农业用水短缺与产量损失间的关系,根据不同季节作物产量响应系数的变化,定量确定具有时间和等级差异性的农业生态补偿标准。以保障黄河口生态需水引起的山东引黄灌区农业损失补偿标准分析为实例,计算了冬小麦和夏玉米种植户不同等级的生态补偿标准。结论认为,农业生态补偿标准需根据不同的来水过程及生态需水等级确定,面积稳定和保障功能显著的粮食作物应作为补偿标准计算的依据。     

基于农业气象学原理的林地生态需水量估算——以泾河流域为例

从农业气象学原理出发 ,森林植被的生态需水可以理解为林地的蒸散耗水量。根据土壤水分有效性的划分 ,林木暂时凋萎含水量和生长阻滞含水量分别是能保证林木基本生存和正常生长时土壤含水量的下限 ,据此可以作为林地最小生态需水定额和适宜生态需水定额计算的依据 ,其数值通过计算林地的潜在蒸散并利用土壤水分修正系数和林木系数进行订正获得。根据遥感图像资料 ,在 GIS支持下 ,计算了泾河流域现有林地生长季的最小生态需水量和适宜生态需水量 ,分别为 2 0 396 0× 10 4 m3和340 330× 10 4 m3。     

西部干旱区生态需水的规律及特点——以塔里木河下游绿色走廊为例

天然植被蒸散耗水量小,水分有效利用程度高,生态需水可塑性及水质变幅较大等是生态需水的主要特点．保护塔里木河下游绿色走廊的生态需水量,主要是指大西海子以下自然植被的需水量．即地下水位恢复总水量和全河段生态总维持水量,前者主要包括水位恢复水量、侧向排泄量及河道蒸发水量．2005年泄水目标为阿尔干,生态总需水量为恢复大西海于至阿尔干地下水的总水量,该水量为13．20×10^8m^3,年均需水量为2．64×10^8m^3．2010年泄水目标及植被保护目标都是台特玛湖,生态总需水量包括恢复阿尔干至台特玛湖段地下水位的水量以及维持大西海子至台特玛湖段生态的维持水量,该水量为18．32×10^8m^3,年均需水量为3．66×10^8m^3．2010—2030年的生态总需水量包括每年维持大西海子至台特玛湖段生态的总维持水量,同时也包括增加植被18．67×10^4hm^2所需要的水量,20年生态总需水量为139．00×10^8m^3,年均需水量为6．95×10^8m^3．通过一系列措施保证生态用水,是干旱区生态建设的关键．     

基于SD的生态安全指标阈值的确定及应用——以上海崇明岛为例

结合区域复合生态系统的特点,建立由经济、人口、资源、环境和生态5个子系统71个参数构成的上海崇明岛区域生态安全的系统动力学模型,并以变量"净GDP"为参考依据,通过情景仿真进行生态安全趋势分析和方案比较,确定生态安全的指标阈值;通过系统模拟对阈值进行验证,认为阈值在反映系统动态发展趋势上,是一定发展模式下的生态安全的特征参照系。这一尝试克服了目前生态安全指标阈值的研究中以参照法为主的静态性缺憾。将确定的阈值应用于崇明岛生态安全的评价和因子分析中,发现由于崇明岛生态岛的定位和生态保障措施的实施,近几年生态安全综合得分呈现逐步提高的特点,但目前(2007年)得分为0.523,仍处于中等水平;并以阈值为标准的因子检验发现各主要安全因子差异较大,主要的制约因子主要体现为环境治污水平和能源利用等方面。     

干旱地区生态环境需水评价研究——以民勤县为例

为科学准确的评价半干旱地区生态环境需水状况, 对生态环境需水评价概念进行概括, 以“自然—水资源—社会经济—生态”复合系统为研究角度, 建立1目标、4准则, 29指标的半干旱地区生态环境需水评价体系, 将熵值理论引入层次分析法结合计算指标权重以消除主观经验对结果的影响, 以半干旱地区民勤县为例, 使用模糊综合评价法对该地区2006—2015年的生态环境需水及其子系统状况进行评价分析。结果表明: ①对半干旱地区生态需水评价指数影响最大的是“水资源”子系统与“生态”子系统; 缺水量、年平均水资源量、生态用水量占比、地均水资源量及人均水资源量为影响力最大指标。②近十年民勤县的生态环境需水处于“较差”转向“一般”的阶段, 与各子系统的协调度逐年变好, 说明该地生态治理取得了成效。该方法可应用于类似半干旱地区的生态环境需水评价, 为半干旱地区制定水资源调控战略及生态需水研究奠定一定的理论基础。     

泥石流多发区生态安全评价——以汶川县为例

通过对四川省汶川县的地形、植被、气候和社会经济等数据的收集、整理,应用生态安全理论构建泥石流多发区的生态安全评价指标体系与综合指数,采用地理信息系统(GIS)结合主成分分析方法,对汶川县119条小流域的生态安全状况进行了评价.结果表明:1)泥石流多发区生态安全水平主要与地形因子相关,人类不合理的开发利用加剧了生态安全的变化和生态环境恶化;2)划分的五类生态安全区中,生态不安全区、较不安全区、临界区占全县面积的41.17%,其大部分位于岷江沿岸;3)对生态安全指数的分级经过验证,评价结果与现实状况吻合.     

极端干旱区尾闾湖生态需水估算——以东居延海为例

以东居延海为研究对象,利用遥感技术目视解译ETM影像,提取东居延海2002—2012年各月湖面面积。通过水文保证率法确定不同保证率下的湖面面积,结合额济纳旗气象站观测的风速、相对湿度、气温、水汽压、降水量等气象数据估算湖泊蒸发耗水量和湖泊降水补给量,根据湖泊渗漏系数估算湖泊渗漏量,最后运用水平衡原理构建湖泊生态需水模型,估算了东居延海在湖面面积保证率为50%、75%、95%时各月月均和年均生态需水量,其中年均生态需水量分别为1.78×108、1.60×108、1.03×108m3,约占莺落峡年均径流量的9.66%、8.66%、5.59%,约占正义峡年均径流量的16.27%、14.60%、9.42%,约占狼心山年均径流量的30.81%、27.65%、17.84%。     

河湖生态系统生态用水优化研究——以滇池流域为例

生态需水是河流与湖泊生态系统健康的重要基础。湖泊流域的河流与湖泊生态系统之间存在密切的水量联系,目前对流域内生态用水的研究多为单一生态系统生态需水简单相加,忽略了河流和湖泊之间复杂的水量联系。基于河湖复合生态系统之间的水量联系构建了河湖生态系统生态用水优化模型,并以滇池为例分析了河湖生态系统生态用水规律。结果表明：湖泊流域中单一河流或湖泊生态需水计算结果不能满足复合生态系统的生态用水要求,需要综合考虑河流和湖泊之间的水量联系;在当前水质状况下,牛栏江每年的调水量不能满足滇池流域的生态用水要求;滇池流域水体污染对流域内生态用水影响较大,随着水体污染程度的下降,流域生态用水量和调水量呈指数下降,河流生态用水呈线性下降。     

海岛生态脆弱区景观生态安全时空分异特征——以福建海坛岛为例

基于2000、2009 和2013 年三期Landsat–ETM+遥感影像数据和土地利用详查变更数据, 应用景观干扰度和景观脆弱度构建景观生态安全指数, 并以空间统计学方法为分析工具探讨海坛岛景观生态安全时空分异特征, 结果表明: 2000-2013 年间海坛岛景观生态安全指数总体上呈下降趋势, 景观生态安全水平高值区逐步紧缩; 研究区景观生态安全指数具有较强的空间自相关性, 受差异性人类活动影响, 研究区景观生态安全集群结构发生了明显变化, 空间集聚程度呈逐渐降低趋势; 13a 间社会经济活动、国家政策等随机性因素对海坛岛景观生态安全的影响越来越强, 2013 年随机性因素成为影响海坛岛景观生态安全的主导因素。     

海岛城市化过程中的生态安全动态评价与驱动力分析——以平潭岛为例

随着海岛城市化进程的不断加速,海岛的开发建设与生态安全的矛盾日益突出,客观评价平潭岛开发建设中生态状况的动态变化及驱动力分析,对促进平潭岛社会经济与生态环境的协调发展具有重大意义。选取平潭岛2001年作为生态安全状况评价对比基准年份,另选取2005—2015年的自然与社会经济指标数据构建了平潭岛生态安全评价DPSIR评价指标体系。采用综合指数法发现驱动力因子、影响因子在评价年份中动态变化较为平稳;压力因子、状态因子动态变化趋势较为相似,响应因子在2009年设立综合试验区之前动态变化较为平稳,但是2009—2012年波动最为明显。响应因子、压力因子、状态因子对生态安全指数产生重大影响,其中响应因子是关键因子,对生态安全指数有决定性影响。平潭岛的生态安全状态总体呈上升趋势,2001年、2005—2009年生态安全状况总体上较为平稳,而设立综合实验区以来的2009—2011年期间生态安全指数上升幅度最为明显,尤其是从2011年开始,生态安全指数达到0.7612,生态安全状况由2010年的临界进入了良好,后续2012—2015年呈现略微下降的平稳状态。进行相关因子分析发现状态指数、驱动力指数、响应指数与安全总指数的相关系数较高并且响应指数大于压力指数相关系数;通过主成分分析与通径分析发现2011年与2015年的主成分综合得分最高,分别为1.5277与1.1974,响应因子对平潭岛生态安全状况起到决定作用,其中交通运输投资比率、卫生社会保障投资比率、公共设施投资比率对平潭岛生态安全状况产生直接与间接的影响较大。研究可以丰富海岛环境评估的实证案例与相关理论体系,同时为国内海岛城市化进程的生态安全评估提供借鉴。     

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。     

基于生态供需视角的生态安全格局构建与优化——以长三角地区为例

生态安全格局构建是保障区域生态安全与提升人类福祉的基本途径之一。以长三角地区为案例区,通过生境质量评估、生态系统服务重要性评价和景观连通性分析识别区域生态源地,在利用生态系统服务价值化方法辨别高生态需求区的基础上,运用最小累积阻力模型提取源地与高需求地之间的生态廊道,以构建并优化区域生态安全格局。研究结果表明:长三角地区生态源地总面积64911km~2,占全区的32.51%,主要分布于皖南和浙中;区域中高与较高生态需求斑块总面积占全区46.60%,主要位于上海市和江苏省;区域生态廊道总长度11188.85km,源间廊道主要分布于长江沿岸和区域南部,需求廊道主要位于区域东中北部。研究首次将生态需求评价纳入生态廊道建设框架,为生态安全格局构建提供新思路,结果可为生态空间保护规划提供参考。     

基于供需视角的黄河流域甘肃段生态安全格局识别与优化

利用多源空间数据,计算生态系统服务的高值区,识别生态源地,在计算土地利用程度、地均GDP和人口密度确定生态系统高需求区的基础上,通过夜间灯光数据修正生态阻力面系数,利用最小累积阻力模型提取源地与高需求区之间的生态廊道,以此构建并优化区域生态安全格局。结果表明：(1)黄河流域甘肃段生态源地总面积4.59×10⁴ km²,占研究区总面积的32.1%,集中分布于甘南和陇东中部地区。(2)生态系统服务高需求区总面积2.18×10⁴ km²,占研究区总面积的15.2%,主要集中于陇中及陇东的城市建成区,生态系统服务供应和需求空间匹配度差。(3)生态廊道总长度2908.3 km,整体格局上形成了东西向与南北向两大主要廊道轴线。生态廊道的识别中重点考虑了生态需求空间,提出了基于"两带-三区"的流域生态安全格局优化建议。     

黄河流域森林生态安全等级评价与时空演变分析

森林承担着保持水土、防风固沙等重要作用,黄河流域作为我国重要的生态屏障与经济带受到人们广泛关注,但是缺乏特定区域的森林生态安全研究是国内外相关研究的主要差异。因此以黄河流域9省69个地区为研究对象,运用熵权法与空间相关性计算分析黄河流域森林生态安全指数。得出以下结论：(1)森林承载力指标中天然林比重最大,权重为0.0800。社会经济压力指标中政府林业投资额占比最大,权重为0.1189。(2)9省的森林生态安全指数呈上升趋势,9省排序依次是宁夏>陕西>山西>四川>甘肃>内蒙古>山东>河南>青海。从全域来看,黄河流域南岸森林生态安全指数值高于黄河流域北岸,黄河流域中东部地区森林生态安全指数值高于西部地区。(3)黄河流域森林生态安全指数呈现显著的聚类分布,森林生态安全指数值高-高集聚区域主要分布在中部地区与东部地区,低-低集聚区域主要分布在青海省西部地区。因此,提出以下对策建议：(1)针对空间分布特征：(1)黄河南岸需要防范森林火灾、森林病虫害等,同时可以适当发展林产品贸易与森林旅游等产业;(2)黄河北岸应加强植树造林与林业工程建设,加强森林抚...     

耦合生态系统服务供需的生态安全格局构建——以苏南地区为例

生态系统服务供需平衡是保障生态安全的基础,将生态系统服务供需作用流动机制融入生态安全格局构建对保障区域生态安全和提升人类生态福祉具有重要意义。基于景观生态学原理,提出耦合生态系统服务供需的生态安全格局构建逻辑方法,以苏南地区为研究区构建了景观生态安全格局和社会生态安全格局。研究结果表明:(1)耦合生态系统服务供需的生态安全格局应以维系区域生态安全和保障区域人类生态福祉为构建目标。其中,生态安全以生态系统服务与生态风险为核心关注对象,人类生态福祉的实现依赖于人类主动获取与生态系统服务流;(2)苏南地区生态系统服务供需间存在错配格局,在此基础上分别识别生态源地与需求源地4247.46km²、1882.16km²,生态廊道与供需廊道1614.02km、1915.82km,生态夹点29处、生态障碍点23处、生态供需节点20处;(3)形成"三区四带两组团"的社会-景观生态安全格局优化布局方案,并在此基础上提出针对性保护修复策略,推动经济-生态空间协同发展。研究可为丰富区域生态安全格局构建理论和方法、推动国土空间优化与管控提供参考借鉴。     

水文变异下长江荆南三口河道内生态需水量变化及贡献因素

基于1951—2015年长江荆南三口5站实测原型年径流量序列,采用Mann-Kendall等方法检测其径流序列的突变年份.在此基础上,运用GEV概率密度最大流量法计算荆南三口河道内生态需水量,并从多时空尺度视角分析河道内生态需水量的时空差异及其贡献因素.结果表明: 研究期间,新江口、沙道观、康家岗、管家铺和弥陀寺水文站的第一次径流突变年份分别为1990、1959、1959、1972和1972年,并将第一次突变以前的月均流量序列作为水文变异前的水文序列.在水文变异条件下,长江荆南三口1—12月的各月生态需水量分别为69.63、26.15、55.65、452.65、2166.44、4660.83、10875.66、9966.49、7868.38、4773.60、1655.01和338.49 m³·s^-1.新江口、沙道观、康家岗、管家铺和弥陀寺5个水文站的年均生态需水量分别为901.57、507.00、221.30、1438.03和581.62 m³·s^-1.水文变异后,荆南三口满足河道内生态需水的频率大幅下降,由变异前的55%以上下降至变异后的20%以下,生态需水缺乏现象严重.影响荆南三口河道内生态需水时空变化的因素主要为不同时期水利工程、各行业用水量等人类活动.     

区域生态安全灾变态势分析方法——以辽河流域为例

在实际生产生活中人们关注的不仅是基于P-S-R（压力-状态-响应）框架的生态安全状态评价,而是未来生态安全灾变态势问题。灾变是由风险演变而来。存在生态安全隐患,就存在生态安全灾变的风险,生态安全隐患是生态安全灾变的风险源。生态安全灾变风险是指在一定区域内,由于各种隐患因素对人与自然环境复合生态系统可能产生的危害作用,从而使生态安全状态所承受的恶化和灾变的可能性,是人们不能确切把握且不愿接受的安全状态恶化的一种态势。以区域突发型生态安全隐患和缓发型生态安全隐患的危害作用为研究对象,采用生态风险评价和地理信息系统（GIS）分析技术相结合的方法,以辽河流域为实例探讨了生态安全灾变态势的理论与方法。     

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。     

基于生态安全格局的山水林田湖草生态保护修复优先区识别——以四川省华蓥山区为例

优先区识别,是科学有序推进山水林田湖草生态保护修复工作的重要基础。以山水林田湖草生态保护修复工程之一的四川华蓥山区为例,基于生态系统服务重要性提取生态源地共1392.63 km²,占华蓥山区总面积的35.60%;结合土地覆被类型与地质灾害敏感性构建生态阻力面,并利用最小累积阻力模型与电路模型提取生态廊道共84条,夹点区域0.1 km²,含夹点廊道10条;生态保护优先区主要分布在景观破碎化较为严重的广安区境内,以及华蓥山西南端的夹点廊道。以生态修复模拟方法识别障碍点,确定生态修复优先区93.86 km²,大致分两片。其中,广安区境内受到人类活动干扰的破碎化生态空间,主要生态修复策略为植被恢复与退耕还林;华蓥山、铜锣山、明月山等滑坡、泥石流地质灾害频发区,主要生态修复策略是矿山地质修复与植被恢复。本研究提出生态安全格局构建与生态修复模拟的思路,为山水林田湖草生态保护修复工作提供了可行的定量方法。     

基于生态系统服务的流域生态安全格局构建——以辽宁省辽河流域为例

人口和社会经济的高速发展导致土地利用格局的变化和生态系统服务的退化。构建生态安全格局是保障区域生态安全的重要途经。识别和保护关键生态区域对维持生态系统的稳定性和可持续性具有重要意义。本文以辽宁省辽河流域为例,基于生态系统服务重要性评价,根据区域自然特征和生态环境状况选取并定量评估固碳释氧、土壤保持、粮食供给和产水4项关键生态系统服务,以生态系统服务的高价值区为生态源地,综合各项生态系统服务功能构建阻力面,运用电路理论的方法识别生态廊道和关键节点,从而构建辽河流域生态安全格局。研究结果表明：辽河流域内共有129个生态源斑块,243条生态廊道和38个“夹点”。其中,生态源斑块主要分布在研究区东部,主要由林地组成,斑块连续、跨度范围较大;生态廊道总长度为1606.07 km,呈梭形沿着平原与山区交错带延伸;“夹点”沿着河流分布在研究区的中部,主要由林地、耕地组成。本文通过构建辽宁省辽河流域生态安全格局,为缓解日益尖锐的辽河流域经济发展与生态保护之间的矛盾提出了新的思路。