海河流域森林生态系统服务功能评估

森林生态系统在流域中发挥着极其重要的生态作用,为流域发展提供着巨大的服务功能。本研究根据生态系统服务功能的内涵,建立了流域森林生态系统服务功能评价指标体系,利用市场价值法、影子工程法和生产成本法等,定量评价了海河流域森林生态系统服务功能的经济价值。结果表明：海河流域森林生态系统总价值2349.4亿元,其中直接价值358.7亿元,间接价值1990.7亿元。从不同的服务功能类型来看,其价值量大小依次为：涵养水源>固碳释氧>环境净化>提供产品>土壤保持>营养元素循环;从不同的森林类型来看,其价值量大小依次为：松柏类>灌丛>栎类>桦木类>混交林>杨树类>松杉类。但是从各种森林类型单位面积价值量来看,大小依次是：松杉类>松柏类>桦木类>混交林>栎类>杨树类>灌丛。从研究结果来看,海河流域森林生态系统服务功能价值巨大,该结果有利于加强人们对森林生态系统的认识,可以为流域生态系统管理、生态保护和生态补偿提供依据。     

海河流域湿地生态系统服务功能价值评价

摘要：海河流域湿地生态系统给人类提供了许多重要的产品和服务,但在社会经济发展的过程中,这些服务并没有完全被认识到,给海河流域社会经济的可持续发展造成了一定的影响。本研究结合海河流域湿地生态系统的特征、结构及过程,将海河流域湿地生态系统服务功能划分为提供产品功能、调节功能、支持功能及文化服务功能4大类,以2005年为基准年,评价了海河流域湿地生态系统所提供的12类生态系统服务,将这12类服务功能划分为具有直接使用价值的产品和具有间接使用价值的服务。结果表明,海河流域湿地生态系统提供的12类生态系统服务的总价值为4123.66?108元,其中直接使用价值和间接使用价值分别为257.46?108元和3866.20?108元,间接使用价值是直接使用价值的15.02倍。海河流域单位面积的湿地生态系统提供的生态系统服务功能价值为47.05?104元/hm2,高于单位面积的GDP产值8.10?104元/hm2。研究认为海河流域湿地生态系统对支持和保护人类社会具有重要的作用,为管理者和决策者有效的保护和管理湿地提供了重要的信息。     

佛山市农田生态系统的生态损益

农田生态系统是一类半自然半人工生态系统,既具有产品提供、生态缓冲与调节等正效益,也具有水资源消耗、温室气体排放、环境污染等负效益。根据生态系统服务的内涵,运用环境经济学的相关理论,建立了佛山市农田生态系统生态损益评价指标体系,并利用市场价值法、影子工程法、机会成本法、替代市场法等,定量评价了佛山市2000—2009年间农田生态系统服务的生态损益。结果表明,佛山市农田生态系统的生态价值由2000年的58.77×108元上升到2009年73.09×108元,10年间上升了14.32×108元。根据研究期间农田生态系统的生态价值分析,产品提供功能受人类技术和管理的影响较大,具有较高的提升潜力,是佛山市农田生态系统最主要的服务功能之一。产品提供价值占正效益价值比例由2000年的30.47%上升到2009年的61.15%,占净效益价值的比例则从2000年的36.86%上升到2009年的69.33%。可见,除产品提供价值外,佛山市农田生态系统的其他服务功能在逐渐削弱,需引起各部门的高度重视。全市正效益远大于其负效益,且正效益与负效益的差距在逐年扩大,正负效益价值之比由2000年的5.77∶1上升为2009年的8.48∶1。水资源消耗以及温室气体排放是佛山市农田生态系统最突出的生态问题,二者所产生的环境成本在2000年占总环境成本的82.79%,在2009年仍占78.40%。因此,有必要采取有效措施减少农田生产的灌溉用水或改变农田耕作制度以减少其负面影响。佛山市农田生态系统的生态损益研究表明,农田生态系统具有多种正、负生态效益,应该重视对农田生态系统各项生态效益价值的评估,从而实现快速城市化地区自然、经济、社会生态系统的持续发展。     

海河流域生态功能区划

从海河流域自身的特征出发,运用RS、GIS技术,采用定性和定量分析相结合的方法,对海河流域生态功能区进行划分.结果表明:海河流域可划分为5个生态区、24个生态亚区和114个生态功能区;以流域尺度上占主导地位的4项生态功能(水源涵养、水土保持、防风固沙和生物多样性保护)为依据,确定了对海河流域具有重要意义的11个重要生态功能区域.该区划结果明确了对海河流域生态安全具有重要意义的区域,可用于指导海河流域自然资源的有序开发利用和产业的合理布局,为海河流域生态环境保护提供了科学依据,对维护海河流域生态安全具有重要意义.     

海河流域生态功能区划

从海河流域自身的特征出发,运用RS、GIS技术,采用定性和定量分析相结合的方法,对海河流域生态功能区进行划分.结果表明:海河流域可划分为5个生态区、24个生态亚区和114个生态功能区;以流域尺度上占主导地位的4项生态功能(水源涵养、水土保持、防风固沙和生物多样性保护)为依据,确定了对海河流域具有重要意义的11个重要生态功能区域.该区划结果明确了对海河流域生态安全具有重要意义的区域,可用于指导海河流域自然资源的有序开发利用和产业的合理布局,为海河流域生态环境保护提供了科学依据,对维护海河流域生态安全具有重要意义.     

海河流域典型河口生态环境需水量

在分析河口生态环境需水量类型及特征的基础上 ,采用水文学、生物学及水力学方法计算了海河流域中海河口、滦河口及漳卫新河口生态系统水循环、生物循环消耗水量及生物栖息地需水量。考虑不同生态功能需水量间的兼容性 ,得到各河口生态环境需水年度总量 ,以保持河口径流时间分布自然性为基础 ,确定了生态环境需水量年内时间分配。结果表明 ,即使不考虑污染物的排放 ,近年来海河口、漳卫新河口实际径流量已无法满足最低等级生态环境需水量 5 .97和 4 .96亿 m3的要求。相应河口生态系统已发生了不可自然恢复的退化。滦河口径流年度总量基本满足生态环境要求 ,其生态保护重点在于保持生态环境需水量年内时间变化的自然状况。通过比较不同河口间生态环境需水量结果 ,认为河口生态环境需水量空间差异性主要源于河口间气候和径流量的不同 ,时间差异性则受到河口地区年内季节间气候变化幅度的影响。保证污染物达标排放基础上 ,保持河口生态系统蒸发消耗、水体盐度需水量及相应年内时间变化的自然性应成为海河流域河口生态环境保护及恢复工作中的基础     

基于MODIS的海河流域生态系统空间格局

以2007年23时相MODIS增强型植被指数为数据源,利用决策树分类方法对海河流域生态系统进行了分类,分析了生态系统空间分布格局及其与地形因子的关系。结果表明：利用MODIS植被指数时间序列数据进行的生态系统分类,精度达到85.6％,Kappa系数为0.82。农田、城市和湿地生态系统分别占流域总面积的53.8%、1.0%和1.3%,主要分布在海拔<200 m的平原;森林生态系统占22.5％,主要分布在500～1000 m的低山;草地生态系统占21.4％,主要分布在1000 m以上的区域。农田、城市和湿地生态系统主要分布在坡度<2°的地区,森林和草地生态系统主要分布在5°～15°的地区。随着坡度增加,农田、湿地和城市生态系统所占比例减小,森林生态系统所占比例增加,草地生态系统所占比例则先增加后减小。     

山东省农田防护林生态系统服务功能价值核算

研究农田防护林生态系统服务功能价值对于区域经济的发展和生态环境的保护具有重要意义。运用市场价值法、机会成本法、影子价格法等,对山东省2001和2005年农田防护林生态服务功能价值进行了核算。结果表明:2001和2005年农田防护林生态服务功能的总价值分别为95.83亿元和124.97亿元,各项生态服务指标的价值顺序为保育土壤>作物增产>生物多样性保护>固碳供氧>净化空气;生态服务的总价值年均增加7.29亿元,其中保育土壤的价值增加最大为3.23亿元,其余依次是作物增产、生物多样性保护、林产品、固碳供氧、净化空气,增加价值分别为2.19、1.25、0.56、0.05、0.01亿元。因此,农田防护林具有的生态服务功能价值是巨大的,应该尽快建立生态服务市场补偿机制和完善生态服务功能价值评估方法,促进农田防护林从生态型向生态经济型转变。     

海河流域生态需水核算

从生态系统角度分析了生态需水内涵和生态需水与生态用水概念的差别。探讨了海河流域自然陆地、河流、湿地、城市 4种生态系统类型生态需水核算方法 ,并对其生态需水量进行了核算。大气降水首先被天然植被利用后形成地表径流 ,才能被人类管理利用来满足经济水量和生态水量需求。从水资源管理来说 ,河流、湿地、城市等生态需水来源于径流性水资源可称为狭义生态需水 ,而包括利用降水性水资源的天然植被生态需水在内的全部生态系统生态需水可认为是广义的生态需水。狭义生态需水是水资源管理及生态需水研究和关注的重心。研究结果表明 :海河流域河流生态需水 31.6 4× 10 8m3,占多年平均天然径流量的 12 % ;湿地生态需水为 34.31× 10 8m3,占 13% ;城市生态需水量 10 .83× 10 8m3,占 4 .1% ,3项合计占径流总量的 2 9.1%。生态需水量是一个动态的值 ,随生态保护目标的提高和经济的发展核算结果必然发生变化 ,维护生态环境质量的状况不同 ,也存在最大、最小生态需水量的阈值问题 ,此类问题需今后进一步研究     

基于GIS的鄱阳湖流域生态系统服务价值结构变化研究

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖,国际重要湿地,其生态环境保护与可持续发展意义重大。基于生态系统服务价值分析方法,以鄱阳湖全流域为研究区,利用1990年、2000年、2008年3个时期数据,分别从全流域与子区域两个层次,计算了生态系统服务价值。并且基于威弗(Weaver)组合指数,求出了鄱阳湖各子流域的生态系统服务价值结构与坡度结构类型。分析表明,鄱阳湖流域在3个时期生态系统服务价值量持续增大,全流域的可持续性向有利的方向发展。在各子区域中,大部分区域生态系统服务价值较高,可持续发展水平较好,且呈现良性发展趋势,但是在鄱阳湖流域的中部地区生态系统服务价值较低,可持续发展水平较差,且呈现不良发展趋势。鄱阳湖流域的生态系统服务价值组合结构以林地、农用地、水体3类为主,且单重结构类型所占比例最大,双重结构类型与三重结构类型次之;坡度类型以小于15°的组合类型为主,结构类型除三重结构类型外,其它类型分布均较多。促进流域可持续发展向更高水平发展,在全流域角度,应该继续执行退耕还林、还湖工程,严格控制建设用地的增加;从子区域的角度,对鄱阳湖流域的中部地区应该控制建设用地与农用地对林地、草地的占用,严格执行退耕还林、还草工程。从生态系统服务价值结构角度,对于山地丘陵区,应该加大对生态环境的维护,并且合理的发展林业经济以促进经济发展;对于环鄱阳湖平原区,应该推进资源消耗少,污染排放小,高科技产业,促进湖区生态环境保护与社会经济的协调发展。     

海河流域生态水分利用效率时空变化及其与气候因子的相关性分析

生态水分利用效率(water use efficiency,WUE)是碳-水循环的重要参数之一,明晰其时空演变特征对水资源短缺地区生态系统的健康发展具有重要的意义。海河流域水资源短缺是区域农业发展的重要制约因素,基于遥感、气象数据,利用趋势分析、相关分析等方法分析了海河流域2000—2014年总初级生产力(gross primary productivity,GPP)、蒸散量(evapotranspiration,ET)及WUE的时空分布特征,并识别WUE对降水、气温及干旱的响应。研究结果表明:(1)时间上,GPP和ET的变化趋势不显著,WUE呈现显著的增加趋势,增速为0.0185 gC/kg H_2O a~(-1)(R~2=0.6299,P0.01);(2)空间上,WUE和GPP均呈现从东南向西北减小的趋势,高值区主要分布在华北平原农业生态区和京津唐城镇与城郊农业生态区。从变化趋势来看,黄土高原农业与草原生态区的GPP和WUE上升趋势最大;(3)植被类型中,农田的WUE值最高,草地的WUE最低,农田、有林草原和草地均呈现显著的增加趋势(P0.05);(4)影响因素上,降水对WUE的影响最大,WUE由降水、干旱和气温控制的区域分别占整个流域植被面积的44.44%、39.23%和16.01%。     

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。     

Ecosystems patterns and dynamics in Haihe river basin

Research on ecosystems patterns and dynamics is critical for understanding the regional problems of resources and environment. In this study, based on the technology of RS and GIS, the composition, patterns and dynamics of the ecosystems in Haihe river basin during 1990–2005 were analyzed using landscape indices including the area of average patches, aggregation index and Shannon–Weaver diversity index. According to the development situation of economy and society in Haihe river basin, some driving factors for dynamics of ecosystems patterns were concluded based on correlation analysis. Results showed that the ecosystems patterns in Haihe river basin changed greatly from 1990 to 2005. The area of urban and grassland increased, but farmland, forest and wetland decreased. As for landscape indices, the area of average patches, value of aggregation index, clump index and diversity index all increased, indicating the trend of evenness for the whole ecosystems. Growth of population, economy growth together with urbanization and policy were the main driving factors for dynamics of ecosystem pattern in this basin.     

Ecosystems patterns and dynamics in Haihe river basin

Research on ecosystems patterns and dynamics is critical for understanding the regional problems of resources and environment. In this study, based on the technology of RS and GIS, the composition, patterns and dynamics of the ecosystems in Haihe river basin during 1990–2005 were analyzed using landscape indices including the area of average patches, aggregation index and Shannon–Weaver diversity index. According to the development situation of economy and society in Haihe river basin, some driving factors for dynamics of ecosystems patterns were concluded based on correlation analysis. Results showed that the ecosystems patterns in Haihe river basin changed greatly from 1990 to 2005. The area of urban and grassland increased, but farmland, forest and wetland decreased. As for landscape indices, the area of average patches, value of aggregation index, clump index and diversity index all increased, indicating the trend of evenness for the whole ecosystems. Growth of population, economy growth together with urbanization and policy were the main driving factors for dynamics of ecosystem pattern in this basin.     

海河流域西部地区水库沉积物重金属潜在生态风险评价

海河流域西部地区水库是下游平原区重要的水源地,水库沉积物重金属的潜在生态风险受到关注.运用Hakanson潜在生态风险评价方法对海河流域西部10座水库沉积物重金属的潜在生态风险进行评价,并采集水库上下游河流沉积物与水库作对比分析.结果表明:海河流域西部水库沉积物中Cd超标严重,平均含量是背景值的1.67倍,最高达2.77倍;超过半数水库的Pb超出背景值.结合毒性系数,计算了沉积物重金属的潜在生态风险,依次为Cd＞As＞Pb＞Ni＞Cu＞Cr＞Zn.多数水库的Cd生态风险危害等级均在中等危害及以上,承担保定市和北京市供水功能的西大洋水库Cd生态风险等级为“强”.水库上、下游河流沉积物重金属中Cd的生态风险显著高于水库自身,水库上游河流沉积物Pb、Cu、Ni的生态风险也高于水库,Zn和Cr的生态风险在水库上下游差异不显著.     

辽河流域大型底栖动物耐污值

大型底栖动物耐污值是构建河流生物评价指标的基础。受自然地理区域影响,同一分类单元的耐污值会出现地域上的差异,因此计算和修订适用于某一研究区域的耐污值是准确评价该区域河流健康状况的前提。目前尚未有针对我国北方河流大型底栖动物耐污值计算和修订的报道,基于2009年春季、秋季和2010年夏季在辽河流域308个样点的大型底栖动物数据,采用Simpson多样性指数的水质分级标准对所有样点的水质等级进行了划分,并利用累积分位数法计算获得了辽河流域大型底栖动物195个分类单元的耐污值;同时参考专家经验和相关文献核定了其余71个分类单元的耐污值。依据耐污值敏感特征划分标准,辽河流域大型底栖动物优势类群以敏感种和一般耐污种为主,两者几乎占到总分类单元数的84%,耐污类群种类较少,仅占16%。其中敏感类群有齿蛉科Corydalidae,襀科Perlidae,原石蛾科Rhyacophilidae,细裳蜉科Leptophlebiidae等;一般耐污类群有纹石蛾科Hydropsychidae,四节蜉科Baetidae,扁蜷螺科Planorbidae等;耐污类群有颤蚓科Tubificidae、石蛭科Erpobdellidae等。