黑河中上游典型地区草地植被变化及其生态功能损失分析--以山丹县为例

以黑河流域山丹县1986年和2000年TM影像资料为主要数据源,运用遥感信息解译与地理信息系统技术,分析了研究区10多年来草地植被覆盖的时空变化。并参照Costanza等的生态系统服务功能的单位价值和谢高地等人的中国自然草地生态系统服务价值,初步估算退化型草地植被覆盖变化的生态损失价值,对草地植被覆盖变化给研究区生态系统宏观经济所造成的影响进行了分析研究。结果表明:在1986～2000年间,该区域草地植被覆盖总的变化趋势是草地、林地向其它类型转化,即草地植被覆盖总量在逐年减少。高、中、低覆盖度各类草地,分别减少达35％、9．9％和13．8％。草地植被覆盖类型也呈减少趋势,其中高覆盖度草地减幅最大,其次是低覆盖度草地和中覆盖度草地。草地植被利用过度或退化较为严重,生态环境将趋于恶化。由此导致草地生态系统宏观经济价值损失约9 466．8×104CNY／(km2·a)。     

中国草原生态系统退化的价值损失量遥感估算

在传统的草原生态系统退化价值估算基础上,利用遥感技术对草原生态系统退化的价值损失进行估算,利用2003和2005年的MODIS数据获得草原生态系统退化的价值损失量空间分布图.结果表明:2003-2005年价值损失量共为66.603亿美元;单位面积价值损失量在0～1 000美元·km-2的面积约占草原总面积的1/4,价值损失量1 000～3 000美元·km-2的面积约占草原总面积的1/3;内蒙古、新疆、西藏、青海、甘肃、云南和四川等西部7省的价值损失总量为52.219亿美元,占总价值损失量的78.41%,其中,内蒙古的价值损失量最大,占总价值损失量的25.89%.     

基于RS、GIS的岷县草场退化的时空特征研究

本文运用遥感手段,对2000年6月份的TM影像解译得到岷县草场资源分布图,对比分析1981年的岷县草场资源分布,对岷县草场退化的时空特征进行研究。经过Moran'I的全局空间自相关计算、局域空间自相关计算-G^*统计的Z(G_i^*)值的计算,发现岷县的草场退化重心位于县域的西北部;20年来草场资源一直呈现东多西少、南好北差之势,并且这种空间格局愈加明显。表现为县域的西北部和中部的草场呈现大面积的集中退化的趋势,而东部的几个乡镇的草场面积还有增加的现象。说明县域的西北部和中部的科技水平以及草场保护投入的资金相对不足,抗干扰能力差。     

内蒙古草原草场放牧退化模式研究及退化监测专家系统雏议

本文将定位研究与路线考察相结合,将放牧影响下草原的动态演替及其在牧压梯度上的空间变化相对比,研究了内蒙古主要草原草场的放牧退化模式,并在此基础上初步探讨了判别草场退化的数量指标和退化监测专家系统。1)植物种与牧压关系的分析,区别出放牧的定性和定量指示植物及宜中牧植物,并划分植物为不同的放牧生态种组。2)退化草原恢复过程的研究表明,根茎禾草的恢复快于丛生禾草;群落恢复过程是单稳态的,且恢复演替动态与其牧压梯度上的空间变化相对应。3)内蒙古高原主要草原草场在持续放牧影响下均趋同于冷蒿(Artemisia frigida)草原。冷蒿是最可靠的正定量放牧指示植物,但同时又是优良牧草和草原退化的阻击者。4)讨论了草原草场退化的概念,论述了草原逆向演替与草场退化的区别和联系,提出了区分草原的逆向演替为草场熟化和退化两个过程,并依草场群落与牧压的关系建立了判定草场是否退化及退化程度的数量指标。5)初步设计了草原草场退化监测—决策专家系统,包括监测、判别和决策三个步骤。     

藏北草地退化与生态服务功能价值损失评估——以申扎县为例

藏北草地是我国重要的畜牧业生产基地和生态安全屏障。基于遥感和GIS技术,利用1990、2000、2010年3期不同时相的TM、ETM+和CEBERS遥感影像,对申扎县草地资源退化状况进行了遥感监测,并采用生态经济学评估模型对草地生态系统8个方面的服务功能价值损失进行了评估测算。结果表明:1990—2010年,申扎县草地退化面积增加了47.40×10~4hm~2,生态系统服务功能价值损失高达5.20×10~8元;其中1990—2000年,草地退化较严重,该时段也是生态系统服务功能价值损失较多的时期;2000—2010年,草地退化趋势变缓。藏北草地提供生物量价值仅约占生态系统服务功能总价值的7.0%,草地生态服务功能远大于其提供的生物量价值,因此必须从生态服务功能的的理念出发去经营草地,从而实现草地的可持续发展。     

海口市海岸带生态系统服务及其时空变异

海岸带位于陆地、海洋交汇地带,有着重要的生态价值,但也是生态环境较为脆弱的地区。以海口市为研究区,研究海口市海岸带生态系统服务及其时空变异。基于1990、1995、2004和2012年4期Landsat TM影像得到土地利用覆盖数据;采用基于当量因子的生态系统服务价值评价方法,结合海口市实际情况,构建了海口市海岸带生态系统服务价值动态评估模型;借助GIS空间分析技术,应用局部空间自相关模型,定量研究了生态系统服务价值(ESV)的时空变异特征。研究结果表明:(1)在生态系统服务的总值方面,过去20多年的ESV整体变化不大,但近年来ESV有所降低,生态环境出现退化趋势。(2)在生态系统服务的时空变异方面,海口市海岸带ESV的空间正相关性显著,空间集聚程度较高,高值区主要集中于中心城区西部和东寨港周围,低值区主要集中于中心城区;近来,在发展城市经济和保护生态环境的双重作用下,位于中心城区的低值区和位于东寨港红树林自然保护区的高值区都有所辐射扩张。     

若尔盖高原土地利用变化对生态系统服务价值的影响

运用GIS和遥感技术分析了若尔盖高原1990年、2000年和2005年的土地利用/覆盖特征, 在此基础上, 使用生态价值系数(C)计算出该区生态系统服务价值, 并使用敏感性指数(CS)对所选的C值进行验证. 结果表明, 该区域1990-2005年间生态系统服务价值从603.10?108元减少到586.07?108元, 共损失17.03?108元, 且损失量和损失幅度呈加速增加趋势; 该区域生态系统服务价值中, 废物处理价值最高, 水源涵养价值次之, 食物生产价值最低, 且各服务类型的价值均呈持续减小趋势; 若尔盖高原1990和2005年人均生态系统服务价值分别为38.93万元和27.03万元, 表明若尔盖高原由于人口增长和土地退化, 环境压力呈明显增大趋势. 湿地和草地退化是导致该区域生态系统服务价值减少的主要原因, 尤其是湿地退化. CS检验说明本文所选C值较为合理.     

基于多源数据的泰国生态环境遥感评估

针对国家层次的生态环境状况开展评估与分析对于生态保护和环境治理意义重大, 而遥感技术应用于生态环境评估已经显示出大范围、多尺度、高时效的优势。基于MODIS、灯光数据等遥感产品及社会经济数据, 建立泰国生态环境评估指标体系, 采用层次分析法(AHP)确定各指标层权重, 利用“压力-状态-响应”(PSR)模型开展了泰国2005—2015年生态环境在压力、状态、响应各层和综合状况的时空变化分析。结果表明, 泰国整体生态环境综合状况处于健康等级的中(Ⅲ)级, 呈逐步退化趋势, 2010年至2015年退化程度较大。泰国七个主要地区中, 曼谷地区从生态状况中(Ⅲ)级退化为差(Ⅱ)级; 南部地区生态状况最优, 处于良(Ⅳ)级; 中部和东北部地区生态状况处于差(Ⅱ)级; 北部、西部和东部地区生态状况处于中(Ⅲ)级。泰国生态环境遥感综合评估结合使用了多源遥感数据和社会经济统计数据, 对泰国近十年的生态环境进行评估, 得到了泰国2005年、2010年和2015年三期1 km×1 km象元尺度的生态环境时空变化结果, 可以为区域生态保护战略提供科学依据。     

吉林省西部生态支撑能力与社会经济发展的动态耦合

利用协调发展模型和剪刀差方法,对1986—2004年间吉林省西部生态支撑能力［F(x)］和社会经济［F(y)］的耦合关系进行了分析.结果表明：研究期间,吉林省西部F(x)呈先下降后略有上升的趋势,而F(y)总体呈指数形式增长;受自然和人为因素影响,F(x)和F(y)具有明显的脆弱性;F(x)和F(y)的剪刀差α从1986年的4.93°下降到1996年的0.28°,后又上升至2004年的12.30°;1995—2004年间,吉林省西部由以损害F(x)促进F(y)发展的状态正逐渐向两者协调发展状态过渡,F(x)和F(y)的耦合协调度由轻度或濒临失调衰退类型转变为勉强或初级协调类型,但这种刚发展起来的初级协调状态仍存在较大的不稳定性;1995年后,α增长较快且协调度C波动强烈F(x)和F(y)冲突较强烈,研究区处于生态环境问题的多发期;相比单一的协调发展模型,与剪刀差方法结合可从发展状态和演变速率2个角度来表征F(x)和F(y)的相互作用,它既能反映两者发展的均衡程度又能反映两者的冲突强度,可更加全面和深入地探讨生态支撑能力和社会经济发展的耦合关系.     

地震灾害对四川省区域生态系统危害及损失评价

地震是自然灾害中最为严重的一种,其带来的生态破坏灾难巨大,区域生态系统损害估算是目前研究中的难点问题之一。对我国西部地震的生态损失特点进行了研究,系统总结国内外地震灾害的生态系统损失评估成果,提出了西部地震生态损失评估模型：Eq=Ep＋ERC＋ERL,利用指数分析法和机会成本法等构建了地震研究的基本计算模型和理论,提出用地震生态损失量和地震生态损失灾害度相结合的办法来研究具体区域生态系统的地震灾害损失。利用模型计算,四川省在本次地震中森林碳汇储备能力每年损失78．1万t,损失价值2．5×10^8元,森林释放氧气能力降低67．38万t,损失价值2．7×10^8元。直接生态系统损失（％）647．58×10^8元,生态系统恢复费用（ERC）1158．31×10^8元,全省森林生态系统生态服务价值损失达1055．88×10^8元,综合生态损失在3527．31×10^8元,灾度0．38,属于明显灾害破坏。灾害损失和灾害度的快速评估对于指导灾后生态系统重建工作和生态系统工程的防灾都具有重要的积极作用。     

喀斯特脆弱生态系统复合退化控制与重建模式

以西南喀斯特地区为例,通过总结前人的研究成就和采集中国科学院亚热带农业生态研究所喀斯特生态实验站部分收集整理和试验数据,系统分析了喀斯特脆弱生态系统及其退化的机理,从"人-自然-经济复合生态系统"的观点出发,以干扰程度、群落类型、服务功能、土地退化和贫困状况为指标,创新性地提出了喀斯特脆弱生态系统的复合退化模式(含4个阶段),运用现代生态恢复学原理、方法和现代管理学创新理论,建立了喀斯特脆弱生态系统复合退化的控制模型.以此为基础,在喀斯特石山区、半石山区和土山丘陵区3个区域环境尺度范围内,针对性地建立了生态保护型、外向经济型和双三重螺旋3种生态恢复与重建模式,以促进喀斯特区域生态、经济、社会的全面协调与可持续发展.     

湿地保护区周边农户生态补偿意愿比较

湿地生态补偿研究一直是国内外学者们研究的热点和难点。运用问卷调查方法和统计学的多元回归模型,分析湿地保护区周边生态补偿机制中微观经济主体-农户的行为与选择的问题,确定农户的生态补偿意愿值,及影响农户生态补偿意愿的主要影响因素并做比较分析。以陕西朱鹮国家级自然保护区为例,应用条件价值法(CVM),计量了2008年和2011年朱鹮保护区周边社区农户的绿色水稻生态补偿意愿值,分别为:3560.56元/hm2和3679.83元/hm2;Logistic回归模型分析的结果表明,同时影响农户2008年和2011年生态补偿意愿的相同因素是水田面积占耕地总面积比重,另外影响显著的因素主要是家庭年均收入、是否有非农收入、农户生产区距离朱鹮保护区核心区的远近、水稻田由于保护朱鹮减产是否严重。研究结果表明:应以政府为主导,加大湿地生态补偿的力度并建立生态补偿的长效机制。对推进和落实我国湿地生态经济补偿机制,特别是为陕西朱鹮湿地保护区生态经济补偿机制的完善具有参考价值。     

藏北高寒草地生态补偿机制与方案

根据藏北那曲高寒草地的生产力、季节放牧重要性、生态服务价值、生态环境敏感性,构建了基于草地亚类的功能分区模型,从空间上将高寒草地划分为适度生产功能区、减畜恢复功能区和禁牧封育功能区,据此构建了基于高寒草地功能分区的分级生态补偿模式,设计了高寒草地生态补偿的组织管理体系及流程、生态补偿的损益评估机制和约束奖惩机制;提出了针对不同功能区的生态补偿方案.根据藏北那曲高寒草地功能分区结果和不同功能区生态补偿内容和目标,确定生态补偿周期为5a,核算出适度生产功能区、减畜恢复功能区和禁牧封育保护功能区分别需要补偿资金19.4亿元、15.77亿元和0.6亿元,每年分别需补偿资金3.88亿元、3.16亿元和0.12亿元,5a全区共需补偿资金35.77亿元,年需7.16亿元.通过对高寒草地的功能分区分级生态补偿,对提高高寒草地的生态保护能力,增加牧民的经济收入,促进藏北高寒草地生态系统的可持续发展具有重要的理论和实践意义.     

小良热带植被生态恢复过程土壤保持的经济价值动态特征

以热带植被退化生态系统恢复过程中的长期连续的动态监测资料为基础,应用时空互代法、机会成本法、市场价值法和影子工程法等方法,对小良极度退化生态系统的热带植被恢复中的土壤保持生态经济动态特征进行研究。结果表明：（1）退化森林生态系统恢复到30a林龄时土壤保持量已趋于饱和。边际效用递减到0时土壤保持总效用达到最高,土壤侵蚀基本控制。（2）土壤保持的经济价值具有时效依赖性。退化生态系统植被在20a林龄前恢复经济价值呈快速增长;20a林龄后增长趋势放缓,人工植被对水土的保持能力基本接近天然混交林;（3）土壤保持的经济价值同生态效应具有一致性。小良退化生态系统恢复到20a林龄,林木林冠较茂密,郁密度达到85%左右,土壤肥力增加,土壤侵蚀基本得到控制,同时植物多样性和生物多样性指数增高,其经济价值呈快速上升趋势,到20a林龄后土壤保持经济价值增长趋势平缓。（4）恢复的森林生态系统在不同林龄时的土壤保持经济价值与一些区域自然森林生态系统具有一致性。     

Ecological indicators for assessing ecological success of forest restoration: a world review

Restoration is increasingly being used to reverse degradation and destruction of forest ecosystems. With increasing investment in restoration, there is an urgent need to develop effective programs to assess treatment efficacy and effects. We conducted a global review of forest restoration assessments, in order to identify geographic trends in the locations where assessments have been implemented and the specific ecological attributes (ecosystem composition, structure, and function) and indicators being used to measure effects. We found that the number of forest restoration assessments varied by region and was not related to degree of degradation or restoration need. Some regions, like Africa, which have experienced high rates of forest loss and degradation, had few assessments. The majority (43%) of assessments included indicators for only two of three key ecological attributes (composition‐structure or composition‐function) and assessments on average used fewer than three indicators per attribute. The most commonly employed indicators for composition were richness and abundance of plant species and for structure were height and diameter of trees, variables that are generally relatively easy to measure. The use of functional indicators has been increasing over time and they are now more commonly used than structural indicators. The most common functional indicators were soil functions. Most investigators evaluated treatment effects for 6–10 years after implementation. Our findings related to gaps in analysis of ecological indicators can serve as a guide for developing monitoring and assessment protocols for current global forest restoration initiatives by 2020–2030.     

Planning regional ecosystem sustainability under multiple uncertainties—An interval stochastic credibility-constrained programming approach

Inherent uncertainties in regional ecosystems can affect the modeling processes and the relevant results for managing and planning the real-world problems. In this study, an interval stochastic credibility-constrained programming (ISCP) method is developed for tacking multiple uncertainties expressed as intervals, fuzzy sets and probability distributions. The ISCP method is applied to planning regional ecosystem sustainability in the City of Dongying (China), in which ecosystem services valuation approach is directly incorporated within the optimization processes. Results associated with credibility levels of resources availability and the effects of sensitive ecological factors on the ecosystem services and ecological benefit are analyzed. Results show that a tighter limitation of ecological resources availability could cause lower economic development, particularly for oil field and oil refinery industries. Tradeoffs among social, economic and natural subsystems are also examined under different credibility levels, which are provided for generating optimal strategies in supporting of balancing the city’s economic and ecological sustainable development. Results of sensitivity analysis reveal that runoff coefficient is one of the most sensitive ecological factors in the process of calculating the ecological benefit. The findings can provide scientific bases for the integration of economic and ecological activities as well as the development of regional ecosystem-sustainability strategies.     

米草属植物入侵的生态后果及管理对策

生物入侵是全球变化的重要组成部分,可能对入侵地造成严重的经济和生态后果,所以评价外来种入侵的生态后果是入侵生态学研究的核心问题之一。本文以米草属(Spartina)植物为例,综述了其对入侵地区自然环境、生物种群、群落和生态系统的影响;结合国际上对米草属入侵种的管理策略,讨论了我国米草属植物管理中的一些重要问题。     

Scale-dependent effectiveness of on-field vs. off-field agri-environmental measures for wild bees

The effectiveness of agri-environment schemes depends on scheme type, taxon and landscape. Here, we show how spatial scale, i.e. studied transect, field or farm level, and controlling for yield loss, can drastically change the evaluation of biodiversity benefits of on-field (organic farming) vs. off-field (flower strips) schemes. We selected ten agricultural landscapes in Central Germany, each with a triplet of winter wheat fields: one organic, one conventional with flower strip, and one conventional without flower strip as a control. We surveyed the abundance of wild bees at field edges for two years. We found that comparing data at the transect level may lead to misleading conclusions, because flower strips, covering only 5% of conventional fields, support fewer bees than large organic fields. However, a 50% cereal yield loss of organic farming can be considered as equivalent to yield levels of 50 ha conventional plus 50 ha flower strip. This would promote 3.5-times more bees than 100 ha organic farming. In conclusion, considering various scales in the evaluation of agri-environment scheme measures is necessary to reach a balanced understanding of their ecological and economic effects and their effectiveness.     

区域生态恢复规划及其关键问题

生态恢复是一项长期的根本性生态建设措施,需要有区域性整体规划与长期维持的具体安排。目前,区域生态恢复规划却未受到足够的关注。重点讨论了区域生态恢复规划的内涵、理论基础、规划原则及关键问题,这些问题的探讨对于提升生态恢复效率,增强生态恢复的科学性具有重要意义。区域生态恢复规划从宏观整体性的角度对区域内所实施的生态恢复工程进行统筹规划,对区域内实施的具体恢复规划具有指导意义。区域生态恢复以不同生态功能区的主导生态功能为恢复目标。在退化生态系统诊断的基础上,确定在哪里恢复。通过局地恢复治理与区域调控相结合的恢复策略,实现生态链与产业链的结合,其本质则是实现生态建设与社会经济的协调发展。     

基于遥感的草原退化人为因素影响趋势分析

干旱、半干旱地区草原退化是我国重要的生态和经济问题,其通常是自然与人为因素综合影响的结果。而区分这两者的影响,无疑对草原退化的恢复重建工作具有重要的意义。该文在基于前人的工作基础上,发展了一种分时段的回归分析和残差分析相结合的方法来评价人为因素在草地退化区域中的影响趋势。具体而言,以内蒙古自治区锡林郭勒草原为例,利用1983~1999年8 km空间分辨率的逐旬NOAA/AVHRR NDVI数据及同期气象数据为基础数据源,对每个像元建立1983~1988年的气候因子(考虑温度、降水,及其时滞效应)与NDVI的回归关系模型,并逐年分析1989~1999年回归关系模型的预测NDVI值与实际NDVI的残差及变化趋势,从而判断以1983~1988年为基准各像元受人为因素影响的趋势。结果表明,除东乌珠穆沁旗以外,锡林郭勒草原的各旗(市)20世纪90年代都出现了较为严重的人类活动影响加剧的草原退化,但退化的严重程度不一,呈现出东部和中部较轻、西部较重的空间格局,整个研究区域已达到中等退化程度。该结果与锡林郭勒草原退化的现状基本相吻合。