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。     

自然保护地整合优化的景观格局变化分析——以贵州省思南县为例

自然保护地整合优化是我国重构自然保护地体系、衔接三条控制线划定、完善国土空间规划的重要举措。利用自然保护地整合优化成果、国土三调数据,综合运用GIS空间分析、景观格局指数和保护地边界分析法,对贵州思南县自然保护地整合优化各阶段景观格局的变化特征及其合理性进行了分析。结果表明：（1）整合优化后土地利用/覆盖组成变化显著,耕地、建设用地显著减少,优势景观林地面积增加。（2）整合优化后,思南县自然保护地景观异质性降低、优势度增强、破碎度增加。（3）各斑块类型的复杂性和异质性降低,林地优势度增强,但耕地、园地的破碎度增加,整合优化未造成优势景观的破碎化。（4）整合优化后,自然保护地边界复杂度显著提高,自然保护区、地质公园变化最明显,将给自然保护地勘界定桩增加难度。（5）耕地、建设用地、林地变化是思南县自然保护地景观格局变化的主要因素,耕地、建设用地主要作为矛盾调出自然保护地,而林地则主要作为破碎化斑块伴随矛盾一并调出。本研究自然保护地整合优化方案围绕矛盾和问题开展调整,所反映的景观格局变化,与整合优化调整规则限定的内容相适应,整合优化方案总体可行、合理。由于存在的破碎化、边界复杂化、区域分离等问题,在整合优化过程中应进一步优化调整规则,统一数据精度,尽量避免此类问题的产生。景观格局指数变化所反馈的信息可为自然保护地整合优化的科学开展及其成果的合理性评价提供一定参考,引入成果评估机制对自然保护地整合优化工作具有重要意义。     

生态资产评价方法研究——以青海省为例

生态资产是自然资源资产的重要组成部分,保护和恢复生态系统的目的就是增加生态资产,增强生态资产提供生态系统服务的能力。青海省生态资产丰富,生态区位重要,各级政府高度重视青海省的生态文明建设,评估青海省生态保护与恢复成效对于合理保护青海省生态资产具有重要意义。通过核算生态资产面积、质量,建立生态资产指数指标,综合评估了青海全省以及重点生态功能区和非重点生态功能区各类生态资产实物量现状和过去15年的变化。青海省生态资产以草地生态资产为主,同时拥有丰富的野生动植物资源。草地生态资产质量分布较为均匀,优良以上级别占草地总面积的32.1%;森林生态资产质量呈两极分化状态,灌丛生态资产质量较差,自然湿地生态资产质量整体较好。十五年间,青海省生态资产面积变化幅度不大,但是自然生态资产质量显著提升,生态资产指数稳步增长。全省自然生态资产面积增加3239.3 km2,其中自然湿地面积增加15.1%。全省优良质量以上自然生态资产面积增加61920.1 km~2,增幅高达55.5%;其中,重点生态功能区优良级别以上生态资产面积增加48621.9 km2,非重点生态功能区优良以上生态资产面积增加13298.3 km~2。青海省生态资产综合指数从240.37增长到278.22,提高了15.7%。退耕还林还草、湿地生态补偿、三江源自然保护区生态保护和建设工程、青海湖流域生态环境保护与综合治理工程等一系列生态保护与恢复工程对青海省自然生态资产面积增加和质量提升起到积极作用。青海省生态资产变化亦受气候因素影响,气候变化导致自然湿地生态资产面积增加、草地生态资产面积减少同时热量增加在一定程度上促进了森林、灌丛、草地生态资产质量的提升。     

福建省自然保护区生态网络的构建与优化

自然保护区对维护物种多样性具有重要意义,但城市化的快速发展造成自然保护区不断被蚕食和破坏,保护区日益破碎,生物多样性不断减少.构建生态网络能够有效连接破碎生境,为物种保护提供空间保障.本文基于ArcGIS软件平台,在确定源地斑块和景观阻力面的基础上,采用最小耗费距离模型构建福建省自然保护区潜在生态网络,并基于连通性指数和重力模型对构建网络前后的连通性和廊道重要性进行定量分析和评价,最后提出生态网络优化的措施和对策.结果表明: 林地、草地、湿地是研究区潜在廊道的重要景观构成类型;面积大的生境斑块在网络中的重要性较高;构建网络后,景观整体连通性指数和可能连通性指数显著提高;不同斑块间的相互作用强度差异很大,但相互作用力大的斑块间的廊道在生态网络中的重要性程度较高.本研究结果可为福建省自然保护和规划提供科学参考和依据.     

庙岛群岛北五岛景观格局特征及其生态效应

海岛由于自然特征的空间差异、人类活动的日益增强以及生态系统的脆弱性,其景观格局空间分异性明显且生态效应趋于复杂。以庙岛群岛北五岛为研究区,基于现场调查和3S技术,从景观尺度、海岛尺度和区块尺度分析海岛景观格局空间特征,进而探讨景观格局与净初级生产力(NPP)、植物多样性和土壤性质的关系。结果显示:(1)不同尺度景观格局均表现出了空间差异。景观尺度上,针叶林、阔叶林和草地3类植被景观面积最大,斑块密度、边缘密度和平均形状指数总体较高,建筑用地也具有较大规模,其斑块密度较高,平均形状指数处于最低值,裸地也具有一定规模,其各项景观指标处于中间位置;海岛尺度上,随着海岛面积、人口和GDP的增加,斑块密度和人为干扰指数均明显增大;区块尺度上,斑块密度、边缘密度和平均形状指数与海拔呈显著正相关,人为干扰指数与海拔和坡度均呈显著负相关。海岛面积、地形和人类活动分别是北五岛景观格局的基本因子、重要限制因子和直接驱动因子。(2)海岛景观格局的生态效应与尺度密切相关。景观尺度上,各项生态效应指标在不同景观类型上均具有显著差异,海岛尺度上的生态效应指标对景观格局的响应不甚灵敏;区块尺度上,生态效应指标与景观格局指数表现出了显著的简单相关性和偏相关性,但二者结果具有差异。NPP和土壤水分主要受到景观类型和植被生长状况的影响,多样性和土壤养分同时受到景观类型和景观格局破碎度、边缘效应的影响,人为活动强度的增大地带来了各项生态效应指标的降低。控制建设规模、优化景观布局与改进开发利用方式是维系海岛生态系统稳定性的重要措施。     

黄河流域草地净初级生产力时空动态及其驱动机制

黄河流域是生态系统的敏感区,流域草地生态系统在气候变化和人类活动驱动下发生了显著变化。基于多源遥感影像和气象站点资料等,采用改进后的CASA模型估算2001—2018年黄河流域草地净初级生产力(NPP),评估定量反演结果精度,分析研究时段内流域草地净初级生产力时空动态,探讨气候要素和人类活动对流域草地净初级生产力的影响。结果表明：1)基于改进的CASA模型能够高精度模拟黄河流域草地NPP。2)2001—2018年黄河流域草地NPP呈增加趋势,且在2013年发生突变。2001—2013年气候和人类活动均促进流域草地NPP增加,而2013年后人类活动抑制流域草地NPP增加的作用明显增强,抑制区域面积较前一阶段增加34.89%。整体上,人类活动对草地NPP的影响强度低于气候要素影响强度。3)耕地和建设用地面积的变化,是驱动实际净初级生产力动态的重要人类活动要素。耕地和建设用地面积的增加与草地面积减少、实际净初级生产力增加速率的降低紧密相关。伴随经济发展,应坚持实施退耕还林还草政策,并加强对草地生态保护的监督。     

基于熵权TOPSIS法的西南自然保护区景观保护成效评价

定期开展保护成效评估,是制定保护决策与提升保护地管理效果的重要基础。景观动态能够直观地指示保护地成效,但针对区域尺度保护地网络,采用多指标评价体系的景观保护成效研究还相对缺乏。以我国西南地区102个国家级和省级自然保护区为研究对象,从景观生态状况、自然生境格局与连通性以及人类干扰4个方面构建评价指标体系,应用熵权TOPSIS模型的综合分析方法,评估自然保护区在1990—2015年间的景观保护成效,并探讨自然保护区属性与保护成效间的关系。研究发现：(1)从1990—2000年至2010—2015年评估时段,保护成效上升的自然保护区数量约占77.5%,但低于保护成效综合评价指数平均值的自然保护区数量持续增加,表明自然保护区的整体景观成效趋于两极化发展。(2)自然保护区景观保护成效表现出明显的空间差异性,保护成效明显提升的自然保护区主要分布在川藏滇桂四省区,成效下降的自然保护区主要分布在黔、桂及两者交界区域。(3)不同类型与等级的自然保护区之间保护成效存在差异。类型上,整体成效表现为森林生态类较好、内陆湿地类次之、野生动植物类较差,而保护成效改善程度为野生动物类>内陆湿地类>森林...     

武夷山国家级自然保护区景观生态格局分析与评价

在GIS 软件支持下提取景观斑块的数量、面积、周长等信息, 运用相关的景观格局指数, 对武夷山国家级自然保护区的景观生态格局进行分析; 并利用层次分析法, 选取多样性、代表性、稀有性、自然性、面积适宜性、人类威胁、生态脆弱性等7 项指标对该自然保护区进行景观生态评价。结果表明: 针阔混交林、常绿阔叶林和竹林是研究区的主导景观类型且破碎化程度低, 植被的保护较完整; 居民点、农田和人工植被景观的斑块数多, 面积小, 破碎化程度高, 对景观类型的形成有较大的影响; 景观多样性指数为1.48475, 景观总体的异质性较低, 景观生态结构呈现出不合理性和简单化。武夷山国家级自然保护区景观生态质量的综合评价指数为0.9195, 说明该自然保护区的景观生态质量好, 保护价值高。     

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.     

黑河中游生态用地景观连接性动态变化及距离阈值

景观连接度描述了景观组分在景观格局、过程和功能上的有机联系.本文利用1986、2000和2011年土地覆被数据,基于图论方法,研究了黑河中游生态用地(林地、草地、湿地)景观连接性动态变化,并通过分析不同阈值下景观连接度值的变化揭示了研究区景观的适宜阈值.结果表明: 黑河中游1986—2011年对景观连接度产生重要作用的生态斑块面积呈减少趋势.湿地斑块面积2000—2011年减少幅度较大;草地斑块数量先减少后增加,面积变化不大,但是有斑块破碎化的趋势.不同阈值下景观连接度值的变化验证了距离阈值的正向作用.400～800 m是研究黑河中游物种扩散和生态流运行的适宜距离阈值.选择600 m作为距离阈值时,大型斑块对区域总体景观连接水平影响最为显著,是区域生态系统稳定和健康的关键组成;小型生态斑块虽然占生态斑块总面积的比例不大,但对区域的生态安全格局的维持和改善有较大影响,亦需加强保护与管理.研究结果对干旱区生态系统管理具有重要的借鉴意义.     

江苏省区域农业生态经济的时空变异分析

以江苏省徐连、沿海、宁镇扬、沿江和太湖5个经济区及其9个代表县市区域为研究对象,基于"社会-生态-经济"的系统分析,建立了包括目标层、准则层和指标层3个层次多指标的农业生态经济综合评价指标体系,采用主成分分析方法对评价指标体系进行检验、筛选,并以江苏省为案例,综合分析了农业生态经济系统的时空变异特征。结果表明:江苏省农业生态经济发展水平的时空变异明显,空间上,徐连、沿海、宁镇扬、沿江和太湖5个经济区表现出由北向南逐渐上升的趋势,且随时间的推移逐渐上升;时间上,徐连和太湖经济区农业生态经济发展水平在1999—2008年间呈持续上升,处于良好或优质协调状态。虽然两经济区的农业生态环境-经济发展协调发展水平均较高,但差距较大,徐连和太湖经济区的农业生态环境-经济发展协调度从1999年到2008年呈逐渐下降趋势,但总体上仍处于良好或优质协调状态。     

西部地区农业生态系统健康评价

农业生态系统健康是农业生态系统的综合特征,它具有活力、组织结构和恢复力,是实现生态农业建设目标的重要保障。根据西部地区农业生态系统的特点和农业生态系统健康的内涵,从活力、组织结构和恢复力3方面选取单位面积农业净产值、农民人均纯收入、NPP利用率、土地人口承载度、系统生产优势度、人口密度、农村劳动者受教育程度、植被覆盖度、水资源供需比、系统稳定性指数、绿色覆盖度、抗灾度、有效灌溉面积率、单位面积耕地化肥农药农膜负荷和农业支出比例等17个指标,构建了西部地区农业生态系统健康的评价指标体系。然后,应用综合评价法、层次分析法和G IS等多种方法与手段,在区域尺度上对西部地区的6个农业生态区进行农业生态系统健康评价。最终得到如下结果:处在“亚健康”状态的是四川盆地区和广西盆地区;处在“不健康”状态的是青藏高原区、云贵高原区和黄土高原区;处在“恶化”状态的是蒙新区。西部地区农业生态系统健康综合评价结果的排名次序为:广西盆地区>四川盆地区>云贵高原区>青藏高原区>黄土高原区>蒙新区。     

基于改进三维生态足迹模型的洞庭湖区生态可持续时空演化研究

洞庭湖是长江流域重要的调蓄湖泊,也是中国重要的农产品主产区。科学评估洞庭湖区生态可持续状态,揭示其时空演化特征,对探究其生态可持续影响因素与作用机理,降低生态赤字具有重要意义。基于碳足迹与生态足迹理论构建了改进的三维生态足迹模型,填补了化石能源无法核算生态承载力的问题,同时调整了不同土地利用类型的参数因子。在对洞庭湖区25个区县进行可持续发展的动态评价分析中,计算了2000—2019年生态赤字、足迹广度与深度的时空分布特征。研究结果表明：(1)近20年来洞庭湖区的人均生态足迹增长速度远高于人均生态承载力,致使人均生态赤字在时间维度上不断增大,空间维度上呈湖滨向周边地区扩散的趋势;(2)洞庭湖区除林地之外的土地利用类型均存在自然资本存量的消耗,且表现为高生态赤字;(3)三次产业结构的分配、土地利用的变化、居民对生活质量的提高以及生态保护政策的有效实施等均会对洞庭湖区的可持续发展产生较大影响;(4)改进后的化石能源账户相较于传统账户的计算方法更能反映真实的碳排量与碳吸收量。研究以期为洞庭湖区土地利用、生态保护以及促进社会经济可持续发展提供科学参考。     

苏南典型城镇耕地景观动态变化及其影响因素

基于高分辨率遥感影像获得3期土地利用数据,引入景观动态度和缩减强度指数分析了辛庄镇各村水田景观减少的速度和强度;利用转移矩阵和GIS地图叠加方法分析了辛庄镇水田景观变化的时空特征;应用冗余分析方法,直观地展现了主要的水田转变方式与各影响因子的定量关系。结果表明:1991-2009年间,研究区水田景观面积比例减少了30.5%,且呈加速下降趋势;各村水田景观缩减的规模、速度和强度差异明显;减少的水田主要被工业用地、鱼塘和居住用地占用,且这种现象集中发生在主要道路与河流周围。社会经济因子和区位因子对水田变化的空间差异具有很好的解释作用,且各因子对解释不同时段水田变化的空间分异的贡献率差异显著。     

湖州市生态资产遥感测量及其在社会经济中的应用

 该文利用高空间分辨率Landsat 7 TM卫星影像及中空间分辨率MODIS卫星影像获取生态系统类型、质量状况等参数,计算湖州市各类生态系统的净第一性生产力(Net primary  productivity, NPP),结合地理属性数据及统计数据计算出各类生态系统的生态资产,并应用于当地社会、经济活动分析。结果表明：1) 4年间湖州市林地、水田、灌丛、裸地4 类占有明显优势,占全市的面积比例平均达87%以上,草地、水域/湿地、旱地3类占全市面积的13%左右;2) 湖州市生态资产平均为203.33亿元·a^-1,森林对生态资产的平均贡献率为 73.22%,森林及耕地在全市的生态资产构成中占主要地位,各县(区)的生态资产呈波动递减,平均生态资产依次排列为：安吉县(91.76亿元·a^-1)>长兴县(41.33亿元·a^-1)>吴兴区(29.31亿元·a^-1)> 德清县(28.27亿元·a^-1)>南浔区(12.66亿元·a^-1); 3) 4年中生态资产在国民经济中的比重由大到小排列均为：安吉县＞长兴县＞德清县＞市辖区,但各县（区）生态资产占GDP的比重均逐年下降（市辖区仅在2002年略高于2001年,但4年中总体趋势也在下降）;4年中人均及地 均生态资产均按安吉县＞德清县＞长兴县＞市辖区的顺序排列。各县(区)人均及地均生态资产与国民生产总值的变化均呈相反趋势,即经济发展相对较快的地方,其人均及地均占有的生态资产相对低,同时其人均及地均污染水平高,这些都反映出目前当地经济增长特点,即经济高速发展的同时也带来了较为严重的环境问题。     

区域生态足迹盈亏测算及其空间特征——以江苏省为例

生态足迹分析法能够通过计算生物生产性土地和水域的产量,估算人类对自然资本的消耗和自然资本的供给情况,进而对区域发展的可持续发展状态进行定量评估。论文在改进国家公顷生态足迹模型的基础上,对江苏省及其13个地级市生态足迹盈亏进行测算,进而揭示其空间演化特征。研究结果表明:(1)2015年江苏省的人均生态足迹为1.7890 hm2/人,人均生态承载力为0.2991 hm2/人,生态赤字为-1.4899 hm2/人,万元GDP生态足迹为0.2033 hm2/万元;(2)地级市中,人均生态足迹上,常州市最高为2.9317 hm2/人,宿迁市最低为1.7348 hm2/人;人均生态承载力上,盐城市最高为0.6111 hm2/人,苏州市最低为0.0812 hm2/人;人均生态赤字上,常州市最高为-2.8115 hm2/人,盐城市最低为-1.1503 hm2/人;万元GDP生态足迹上,宿迁市最高为0.3956 hm2/万元,无锡市最低为0.1651 hm2/万元;(3)江苏省及其苏南、苏中地区的人均建筑用地生态足迹和化石能源用地生态足迹所占比例较大,苏北地区人均耕地生态足迹和草地生态足迹所占比例较大;(4)人均生态足迹和生态赤字在空间分布上较为一致,呈现出南高北低的特征,而人均生态承载力呈现北高南低的分布特征;万元GDP生态足迹空间分布北高南低,整体上与人均地区生产总值成反比。研究结果能够为江苏省区域协调发展、生态文明建设提供理论指导和定量参考。     

Detecting low fragmented sites surrounding European protected areas – Implications for expansion of the Natura 2000 network

EU member states have set an ambitious goal of establishing additional protected areas (PAs) preserving 30 % of terrestrial land by 2030, specifying that additions should be of high ecological quality. A targeted selection of existing PA expansions into surroundings marginally fragmented by human infrastructure, may be an efficacious strategy to secure high ecological quality by maximizing PA area, accommodating species movement, and boosting climate change resilience. We used high-resolution data on effective mesh density, a metric measuring landscape fragmentation, in the vicinity of Natura 2000 PAs (N2k) to assess their potential for expansion. Our results show that contrary to most of Central Europe, mountainous and remote territories exhibit the lowest degree of fragmentation in N2k surroundings. Fragmentation in N2k surroundings is highly correlated with national population density, while economic wealth, measured by GDP per capita, plays a minor role. To address the long-standing dilemma of where scarce economic resources in nature conservation do the most-good, we conducted a country-level comparison between fragmentation in N2k surroundings and national expenditures on nature conservation relative to N2k area. Our results show a vast incongruity in resource availability for nature conservation among EU countries. Eastern European states, especially Romania, host underfunded N2k PAs while holding the highest potential for expanding N2k PAs into low fragmented lands. If protecting low fragmented lands is accepted as an efficacious strategy to meet EU biodiversity targets our results could be used to formulate pragmatic conservation decisions, while also ensuring high ecological quality of PA additions under climate change.     

黑河中下游绿洲生态安全评价

生态安全包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全 ,尤指自然和半自然生态系统的安全 ,即生态系统完整性和健康的整体水平反映。生态安全是维护地区或国家乃至全球的生态环境不受威胁的状态 ,能为整个生态经济系统的持续发展提供生态保障。从水安全、土地安全、经济社会安全出发 ,选取水资源量供需比、地表水质量、地下水埋深和地下水矿化度 4种水安全评价指标 ;土地人口承载度、林地覆盖率、草地载畜度、绿洲面积变化率、绿洲土地沙化率、绿洲土地盐碱化率和抗灾度等 7种土地安全评价指标 ;人均 GDP产值、单位面积农业生产总值、农民人均纯收入、绿洲人口密度、城市化率和文明度等经济社会安全评价指标 ;共计 17项 ,建立了绿洲生态安全评价综合指标体系。然后 ,应用综合评价法、层次分析法和 GIS等多种方法与手段 ,在绿洲尺度上对黑河干流中下游地区的张掖、临泽、高台、鼎新和额济纳 5个绿洲进行绿洲生态安全综合评价。评价结果显示 :自黑河中游至下游 ,各个绿洲的生态安全状况依次降低 ,最下游的额济纳绿洲生态安全仅为 4级的差状态。其中 ,水安全是关键 ,土地安全是载体 ,经济社会安全是保障 ,以上几方面相互关联 ,共同作用导致绿洲的生态安全综合水平。     

基于灰色三角白化权集对分析模型的喀斯特山区农业生态环境脆弱性评价

生态脆弱性一直是全球变化与可持续发展研究的热点问题,研究农业生态环境脆弱性问题有利于合理利用区域农业资源,提出有效的农业生态环境保护措施。针对农业生态环境脆弱性评价未考虑不同评价级别内各指标之间同、异、反关系,本研究基于灰色三角白化权集对分析(SPA)模型,从生态环境外在脆弱性方面选择人口密度、人均耕地面积、人均造林面积等11个评价指标,对喀斯特山区农业生态环境脆弱性进行评价。结果表明: 研究区农业生态环境比较脆弱,以极度、高度和中度脆弱度为主;极度、高度、中度、轻度和微度农业生态环境脆弱区比例分别为32.4%、14.1%、17.7%、23.6%和12.2%;评价结果与研究区域农业生态环境脆弱性实际状况相符。说明以灰色三角白化权SPA模型评价农业生态环境脆弱性具有可行性,可为农业生态环境脆弱性评价提供一种新的方法和思路。