面向生态系统结构的生物多样性保护成效空间对比评估

开展生物多样性保护成效对比评估对于合理执行生态补偿机制的转移支付政策,以及进一步促进全国生态保护管理水平的有效提升都具有重要意义。以2015年版《全国生态功能区划》划定的生物多样性保护重要生态功能区为研究对象,采用生物多样性保护成效结构指数,探讨重要生态功能区生物多样性保护成效的区域分异情况。研究结果表明：(1)华南、华东与华中地区重要生态功能区的生态结构参照基准较高,东北地区重要生态功能区居中,较差的重要生态功能区则位于西南和西北地区,说明了全国生态环境本底的区域分异性;(2)西北和西南地区重要生态功能区的保护成效结构指数较高,华中和华南地区居中,而东北和华东地区的保护成效结构指数较低,体现了2015年全国重要生态功能区生物多样性保护成效的空间差异情况;(3)从草原、森林与湿地生物多样性的保护成效结构指数来看,西北与西南地区、东北和西南地区及华东地区的重要生态功能区分别具有较大优势。上述研究结果反映了全国重要生态功能区生物多样性保护成效优劣的空间差异状况,可为政府部门健全生态补偿机制以及制定生态系统恢复方案提供决策参考。     

2011和2019年生物多样性维护型国家重点生态功能区状态及变化评估

适时掌握国家生物多样性维护型重点生态功能区的生境质量状况及其变化特征,是国家生物多样性保护战略规划及措施实施的重要科学依据。针对生物多样性维护型国家重点生态功能区,重点考虑生态系统结构与功能、人类活动的生态胁迫、人类社会响应3方面影响因素,构建生物多样性综合评估指标体系,评估了生物多样性维护型国家重点生态功能区2011和2019年的状况及变化。结果表明：（1）从2011到2019年,生物多样性维护国家重点生态功能区内人口以迁出为主,但路网密度显著上升,人类干扰指数和生态空间破碎度仍然呈增加趋势;（2）2011和2019年,各生物多样性维护型生态功能区综合评估指数BDI总体上均维持在0.4以上,生境质量总体上处于中、良等级范围内;（3）从2011年到2019年,各生态功能区BDI值平均从0.582上升到了0.606,中、良等级的功能区占比从61.5%提升到了76.9%;（4）从2011年到2019年,有2个生态功能区的BDI值出现下降,占比15.4%。近十多年内,生物多样性维护型国家重点生态功能区总体上呈现持续向好的变化趋势,但人口密度、路网建设、生态空间破碎度等因素,仍然是今后一定时期内国家生物多样性保护面临的关键压力,而加大保护区面积并严格控制,是缓解压力的有效途径。     

国家生态保护重要区域植被长势遥感监测评估

国家生态保护重要区域植被长势对于维持区域生态系统结构和功能的稳定性至关重要.以国家重点生态功能区、国家重要生态功能区、国家生物多样性保护优先区和国家级自然保护区等四类生态保护重要区域为研究区,选取年累积NDVI作为指示因子,监测评估了1998-2007年间国家生态保护重要区域的植被长势特征.结果表明:(1)国家生态保护重要区域总面积为536.59万km2,占全国陆地国土面积的55.89％.国家生物多样性保护优先区与国家重点生态功能区、国家重要生态功能区的重叠面积较大,分别占到相应生态功能区总面积的53.36％和50.20％.国家级自然保护区与其他三种类型区域的空间叠加关系较好,尤其与国家重点生态功能区,重叠面积占国家级自然保护区总面积的75.10％.国家重点生态功能区和国家重要生态功能区的重叠面积分别占各自面积的63.73％和39.15％.(2)对于植被长势总体状况,国家生态保护重要区域中东部的植被状况好于西部.植被状况较差的区域面积为10.59％,植被状况一般的区域面积为29.59％,植被状况好的区域面积为23.44％,植被状况较好的区域面积为36.39％.国家级自然保护区和生物多样性保护优优先区的植被状况好于国家重要生态功能区和国家重点生态功能区.国家级自然保护区的空间分布差异最大.(3)对于植被长势变化趋势,国家生态保护重要区域的植被状况整体呈现出变好趋势.62.39％区域面积的植被状况较为稳定,22.69％区域面积的植被状况呈现出变好趋势,14.93％区域面积的植被状况呈现出变差趋势.国家重要生态功能区的植被变好趋势最为明显,其次为国家生物多样性保护优先区.国家生物多样性保护优先区的植被变化趋势空间差异最大,国家级自然保护区的植被变化趋势空间差异最小.     

国家重点生态功能区生态环境质量变化动态分析

国家重点生态功能区是保障国家生态安全、提升生态环境质量的重要区域。基于国家重点/非重点生态功能区生态环境质量变化的对比分析,结合土地覆被变化,对国家重点生态功能区转移支付政策执行之前的生态环境质量状况形成全面的认识。结果表明:国家重点/非重点生态功能区土地覆被类型均以生态用地为主,2000—2010年生态用地占比下降。国家重点生态功能区各年生态用地占比均高于非重点生态功能区,且土地覆被类型转换程度相对于非重点生态功能区要小。重点/非重点生态功能区的植被覆盖度、生物量密度、NPP均由东南向西北逐渐降低。水土保持型重点生态功能区的植被覆盖度最高,生物多样性维护型重点生态功能区的平均生物量密度、平均NPP最高,水源涵养型重点生态功能区的生物量总量、NPP总量最高,防风固沙型重点生态功能区由于多位于西北内陆,整体上植被覆盖度最低,生物量密度和生物量总量、平均NPP和NPP总量也最低。总的来说,2000—2010年间国家重点生态功能区的生态系统质量有所改善,但是改善的幅度不及非重点生态功能区。表明实施生态保护工程与转移支付,进一步改善重点生态功能区的生态环境质量,对提升全国整体生态安全水平具有重要的作用。     

西南地区生态重要性格局研究

生态保护重要性是表征区域生态系统结构和功能重要性程度的综合指标。在明确西南地区自然环境特征和关键生态问题的基础上,综合分析生态敏感性和生态服务功能重要性,构建西南生态重要性评估指标体系,并运用GIS技术识别具有重要保护意义的地区,为优化生态保护策略、划定生态红线和主体功能区划提供技术支持。研究表明:西南地区生态保护极重要区为75.7万km2,主要分布于雅鲁藏布江流域、横断山区、川西高原等地区。该区占西南地区总面积的32.5%,提供了59.4%的土壤保持总量和54.5%的水源涵养总量,保护了69.7%的重要物种。研究建议,划定极重要区为生态红线进行强制性严格保护,以保障和维护生态安全,促进西南地区可持续发展。     

国家重点生态功能区2010-2015年生态系统服务价值变化评估

国家重点生态功能区是国家重要的生态安全屏障,其生态保护价值对维护国家生态安全具有重要意义。基于单位面积价值当量因子的生态系统服务价值化方法,采用模型运算和地理信息空间分析,定量分析了25个国家重点生态功能区在实施转移支付后（2010-2015年）生态系统服务价值的时空分布格局及其变化特征。研究结果表明：（1）2015年,全国重点生态功能区生态系统服务价值呈现明显的"西北低,东南高"的分布格局。从25个重点生态功能区来看,中高值区的面积占比31.60%,个数占比60%。4类自然生态功能区的生态系统服务价值大小排序为水土保持型功能区 > 生物多样性维护型功能区 > 水源涵养型功能区 > 防风固沙型功能区。（2）2010-2015年,全国重点生态功能区的生态系统服务价值整体呈明显增加趋势,增幅为16.46%。从空间分布来看,80.14%面积的生态系统服务价值基本持衡;从分级变化特征来看,高值区、较高值区的面积增加,中值区面积减少,较低值区面积增加,低值区面积减少。（3）近5年来,25个重点生态功能区的生态系统服务价值呈增加的有21个,占比84%,而生态系统服务价值出现减少区域的变化幅度均小于1%;4类自然生态功能区生态系统服务价值均呈增加趋势,其变化幅度从高到低依次为水土保持生态功能区（1.44%） > 水源涵养生态功能区（0.22%） > 防风固沙生态功能区（0.21%） > 生物多样性生态功能区（0.08%）。生态系统服务价值整体呈上升趋势,反映出生态保护与工程建设成效明显。本文研究成果可为分类分区开展生态系统保护、改善及其效果的定量综合评估提供科学依据,为重点生态功能区管理和国家生态安全格局的构建提供有效参考依据。     

西南地区文化多样性时空格局

我国西南地区少数民族类别众多,各民族在历史发展中形成了许多优秀的文化传统和独特的生态意识。本研究以县级行政区为基本研究单元,基于民族类别及其人口定量测度了西南地区的文化多样性指数,并比较了1990年、2000年与2010年的动态变化。西南地区文化多样性指数具有明显的空间异质性,整体上呈现西北低东南高的格局。虽然文化多样性指数在时间序列上有一定程度的增加,但总体上县域尺度的文化多样性水平偏低。此外,随着空间尺度的扩大,文化多样性指数逐渐增加,即西南地区整体上表现为"大杂居,小聚居"的分布格局。省域尺度上,文化多样性的差异总和与各组分差异均随时间的推移而减少,同时,其民族构成的相似性趋于增加,表明西南地区各民族人口的分布更加融合,民族交融成为趋势。在西南地区的生态环境背景下,文化多样性的空间分布与平均坡度密切相关。研究探讨了民族融合的社会历史背景,分析了阶梯过渡带具有较高文化多样性的原因,并呼吁加强对西南地区优秀传统文化的重视与保护。     

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。     

深圳市景观生态安全格局源地综合识别

城市生态安全格局是景观生态学研究的热点和重点之一,识别源地是构建生态安全格局的首要环节.在总结已有研究中重要斑块识别方法的基础上,提出了结合景观连通性分析、生物多样性服务评估和生境质量评估来提取重要斑块的方法.以深圳市为研究区,采用基于图论的景观连通性指数、生物多样性服务当量、InVEST模型生境质量评估模块和GIS技术相结合的方法识别生态用地重要斑块.结果表明:深圳市生态斑块依照连通性、生物多样性和生境质量的综合评估分为五级,其中最重要斑块主要分布在龙岗区、盐田区和罗湖区;现行基本生态控制线政策可以保护大部分重要斑块.     

城市公园和郊区公园生物多样性评估的指标

随着城市化进程的加快,城市的生物多样性不可避免地受到城市化的各种影响,城市及其郊区的生物多样性保护越来越受到人们的重视。城市公园与郊区公园中往往具有高度多样化的生境,并保存着某些自然植被片段和动物物种,那里的生物多样性较高。可见,在城市和郊区的生物多样性保护中,公园生物多样性的保护是一个非常关键的环节,而对其生物多样性的评估又是有效保护的基础。目前,我国生物多样性评估方面的研究工作多集中于物种水平,而对生境的研究较少,但实践证明,保护生境比保护物种更为重要。本文介绍了比利时学者Hermy & Cornelis在比利时西佛兰德省的Loppem市立公园的保护实践中构建的一种对城市公园和郊区公园中的生物多样性进行评估的方法。该方法从两个方面展开：生境多样性和物种多样性。在生境水平上,首先对各种生境单元进行分类,这些单元被分为面状、线状和点状要素。针对每种要素,分别计算了Shannon-Wiener多样性指数和饱和度指数。饱和度指数是实际的多样性指数与最大可能的多样性指数之比。在物种水平上,使用了物种数、Shannon-Wiener多样性指数和饱和度指数来评估公园中的高等植物、蝴蝶、两栖动物和饲养的鸟类等物种。这样,就获得了20个生物多样性指标,根据这些指数就可以对Loppem市立公园内的生物多样性进行评估。结合我国生物多样性评估工作的实际要求,文章最后对上述方法进行了讨论,指出该方法对我国公园的生物多样性评估工作具有借鉴意义,但在运用时各地需要结合本地的实际情况。     

基于综合指数法的白龙江流域生物多样性空间分异特征研究

大中区域尺度上生物多样性空间分布格局识别是制定和实施区域生物多样性保护计划的前提条件,也是生物多样性保护确定优先区域研究工作迫切需要解决的关键问题之一。拟以甘肃白龙江流域为例,结合InVEST模型和遥感、GIS技术,以区域生境质量、植物净初级生产力和景观状态指数为评价指标,应用归一化处理方法,构建区域生物多样性空间格局综合评估方法,在栅格像元尺度上开展白龙江流域生物多样性评价及其空间分异特征分析。结果表明:白龙江流域生物多样性较为丰富,空间分异特征明显。生物多样性较高的区域(Ⅰ和Ⅱ级以上)面积约占39.80%,且主要集中在自然保护区和林业管护区。生物多样性较低的地区主要分布在舟曲-武都-文县的白龙江两岸及其以北区域、宕昌县岷江沿岸、高寒稀疏植被区和高山积雪-裸岩区。     

重庆澎溪河湿地自然保护区生物多样性空间格局及热点区

生物多样性空间格局和热点区域的分析与探测是进行生物多样性保护规划和科学管理的有效途径。以重庆澎溪河湿地自然保护区为例,基于实地综合调查、历史资料、文献信息,利用生境质量指数、物种多样性和景观多样性评价指标,构建生物多样性综合指数。结合空间自相关分析,揭示保护区生物多样性空间分布格局及其空间自相关程度,并识别生物多样性热点区,探讨现有保护区对热点区域的保护有效性。结果表明: 保护区生物多样性空间格局呈现出随距河流及两岸消落带距离的增加而减少的趋势,生物多样性指数高值区主要集中在澎溪河、普里河、白夹溪及其沿岸地区。生物多样性在空间分布上具有显著的正相关性,局部空间自相关以高-高聚集和低-低聚集类型为主。生物多样性热点区域面积为457 hm²,占保护区总面积的11.1%。现有保护区核心区涵盖了51%的热点区域和50%的次热点区域,保护区结构和功能区布局有待进一步优化调整,建议将普里河段龙王堂区域,白夹溪小垭口、邓家湾、洞子岩、龙王塘、旧屋咀、铧头咀、新铺子与龙家院子等热点区域纳入核心区,将冷点区域划到核心区之外,完善保护区功能区划。研究结果可为保护区范围及功能区优化和管控、合理推进“三区变两区”调整提供定量的基础资料,对于提高物种保护效率、制定科学的保护策略具有指导意义。     

国家尺度自然保护地生态系统联网监测指标体系构建与应用研究

自然保护地是维护国家生态安全, 提升生物多样性保护成效的重要载体, 对保护地生态系统进行实时、高频、多尺度的监测是认知其动态变化的有效手段, 也是实现自然保护地生态系统健康管理的基石。由于目前我国没有形成自然保护地生态系统监测网络, 缺少统一的联网监测指标体系, 导致多数自然保护地生态系统组成家底不清、动态不明, 应对生物多样性保护新问题的能力不足, 并且在国家尺度上的自然保护地生态系统健康状况及保护成效评估缺乏联网监测数据支撑。因此, 亟需构建国家尺度的自然保护地生态系统组成和动态监测网络, 以及一套科学、系统、规范的自然保护地生态系统联网监测指标体系。该文针对自然保护地生物多样性和生态系统监测的目标和内容, 参考国内外现有的生态系统监测网络的指标体系, 确定了自然保护地生态系统联网监测指标体系建立和选取的基本原则, 建立了一套适用于国家尺度的自然保护地生态系统联网监测指标体系, 并在6个国家级自然保护区进行示范。构建的指标体系针对构成生态系统的6类关键要素(生境要素、生物要素、气象要素、土壤要素、大气和水环境要素、景观要素)制定了30个监测指标, 有效应用于森林、草地、荒漠、湿地等生态系统类型的自然保护地, 能够实现对不同类型自然保护地生态系统组分和结构的现状和演变特征进行长期、动态化监测, 并可为自然保护地保护成效评估和健康管理提供规范化、标准化的基础数据。     

基于土地利用格局变化的北京市生境质量时空演变研究

城市生境质量对生物多样性保护有至关重要的作用,以北京市为例分析2000—2015年北京市不同土地利用类型的空间分布特征和不同区域之间的差异,并借助In VEST-Habitat Quality模型评估了北京市4个时期(2000年、2005年、2010年和2015年)、4个区域(首都功能核心区、城市发展新区、城市功能拓展区、生态涵养发展区)的生境退化程度和生境质量变化情况。结果表明:(1)从2000年到2015年,建设用地增加了近40%,耕地、湿地是其快速扩张的主要来源,城市发展新区的建设用地增加了60%;(2)主要的生态用地(林地、草地、湿地)所占比例总体增加了5.71%,但是总体景观结构异质性减弱,斑块破碎化程度加大;(3)生境质量总体下降了2%,表现出明显的区域差异,首都功能核心区和生态涵养发展区的生境质量总值逐渐升高;生境退化度逐渐增加,最严重的区域在城市功能拓展区以及平原-山区交界地带。对区域生态服务价值评估的有益探索,为今后进一步城市景观格局的构建和优化提供依据和参考。     

基于随机森林模型的国家重点保护陆生脊椎动物物种优先保护区的识别

准确可靠地识别国家重点保护陆生脊椎动物物种的优先保护区,是生物多样性保护的热点问题之一。采用随机森林(random forests)模型,基于12个环境变量,对中国263种国家重点保护陆生脊椎动物建模,并预测各个物种在背景点的适生概率,迭加计算得到国家重点保护陆生脊椎动物物种的生境适宜性指数。此外,基于对生境适宜性指数的空间自相关分析,识别和确定国家重点保护陆生脊椎动物物种优先保护区,并对优先保护区目前的被保护情况进行分析。结果表明,国家重点保护陆生脊椎动物物种的优先保护区的面积为103.16万km~2,约占我国国土面积的10.90%。优先保护区主要分布在我国的西部地区,包括西南地区的秦岭-大巴山山区、云南省与印度及缅甸的交界地区、武陵山山区、喜马拉雅山-横断山脉山区、阿尔泰山脉山区、天山山脉山区、昆仑山山脉山区;东北的大、小兴安岭、东北-华南沿海地区及长江中下游地区有少量分布。优先保护区中被保护的面积为50.40万km~2,占优先保护区总面积的48.86%,保护率偏低,未被充分保护。利用系统聚类分析,将未被保护的优先保护区划分成3种优先保护顺序,以期为相关部门的决策提供科学依据,更好地保护生物多样性。     

2000—2010年我国重点生态功能区生态系统变化状况

分析了2000—2010年我国水源涵养型、水土保持型、防风固沙型、生物多样性维护型重点生态功能区的生态系统结构、质量与核心服务的变化.结果表明: 近11年来,水源涵养型重点生态功能区的森林、草地面积减少,水体与湿的面积增加,森林、草地、湿地生态系统水源涵养总量增加了2.9%,该类区域需要遏制森林、草地的减少趋势.水土保持型重点生态功能区的农田面积减少,而森林、草地、水体与湿地的面积增加,土壤侵蚀总量减少了28.2%,生态系统土壤保持总量增加了38.1%.防风固沙型重点生态功能区的农田、森林面积增加,草地、水体与湿地的面积减少,单位面积土壤风蚀量下降,单位面积防风固沙服务量有所提升,该类区域多位于干旱半干旱区,需要减少农田面积,优先保护原有生态系统.生物多样性维护型重点生态功能区的草地、荒漠面积减少,其他类型的面积有所增加,人类扰动呈现微弱的上升趋势,该类区域需要减少人类干扰.重点生态功能区应该针对核心服务和保护目标,分类分区开展生态系统保护、改善及其效果的定量综合评估.     

辽宁省生物多样性保护优先区识别

生物多样性保护优先区是我国为加强生物多样性保护划定的重要区域,辽宁省境内目前并无此类优先区,弥补相关缺失具有重要意义。本研究通过对生态系统保护、人类影响和生物多样性保护区划3个准则层7个指标进行计算,依次获得辽宁省生物多样性保护优先区指标值、准则层值和优先区识别综合值,结合辽宁省县(市)行政边界和自然保护区边界数据,确定了辽宁西部和东部生物多样性保护优先区的建议地域范围。其中,辽宁西部生物多样性保护优先区面积为12951 km²,森林覆盖率为53.6%,包括9个省级以上自然保护区,以水土保持作为区域重要生态功能;辽宁东部生物多样性保护优先区面积为20057 km²,森林覆盖率为78.9%,包括8个省级以上自然保护区,以水源涵养作为区域重要生态功能。上述优先区是国家和省级保护物种的集中分布区,也是辽宁省重要生态系统的分布区,亟待开展生物多样性保护工作。