宜昌运河公园多塘型城市绿地水质水量调控效果及运行研究

对建成运行多年的宜昌运河公园中的多塘进行了监测,分析了它的水量水质的调控效果并结合现场观察和访谈总结了公园管理运行中的经验。主要结论有:1)多塘通过蓄滞和释放达到削减洪峰和延迟洪峰的效果,串联形式的多塘形成了多级的调蓄作用。2)多塘对高浓度污染物有较好的削减作用,污染物浓度较低时削减作用不明显;从沿程去除效果来看,多塘前半部分污染物去除率高,后半部分去除率低或为负;在停止运行状态下,蓄积在塘中的水体24 h后污染物含量会增加。3)公园经过长时间的运行和使用,最初的设计目标出现了简化、丢失和改变的情况,但这也使景观变得丰富和多样。     

武汉城市圈生态服务价值时空演变分析及影响因素

基于2005—2015年武汉城市圈土地利用变化过程,采用专家打分法对"中国生态系统单位面积生态服务价值当量表"进行修订,定量测算生态服务价值(ESV,Ecological Service Values)并比较不同功能与服务,分析武汉城市圈ESV的时空演变特征,以生态服务估算价值为基础构造了经济、景观与ESV三者之间的双对数空间回归计量模型;挖掘ESV时空变化的驱动因素,为区域生态系统管理提供科学基础。研究结果表明:2005—2015年间,武汉城市圈ESV逐年减少,2005年为176.175亿元,2010年为169.296亿元,2015年为153.717亿元;ESV在空间上呈现较为显著的地区空间差异,呈现以武汉市区为圆心的由外向内环层递减结构;从不同功能价值和单项服务来看,区域生态功能的调节服务文化服务供给服务,其中食物生产又是最为主要的单项服务功能,且在历年价值逐渐减少的同时保持相对稳定变化;驱动力影响机理的研究结果表明,生态服务价值总量与单项服务价值均与农村居民人均可支配收入和景观AI(Agglomeration Index)聚集度指数呈显著的负相关关系,与农业总产值显著正相关。社会经济的快速发展和区域景观格局的改变影响着生态系统的格局特征与生态过程,社会经济发展与景观演变一起共同影响与作用于生态服务功能并表征于货币经济核算价值的相对正负变化,为开展区域生态功能保护与补偿、促进区域性可持续发展提供了科学参考。     

设计生态系统绩效研究专题导读

面对全球,特别是中国大范围的生态与环境问题,设计生态学应运而生:通过人工设计生态关系,修复、重建甚至创造基于自然的生态系统,已经成为当下生态文明和美丽中国建设的关键途径。人类有关生态科学的研究成果、古老文明的生态智慧积累和当代人对美好生活的向往是设计生态的三大灵感源泉,使设计的生态具有基于自然的、以综合生态系统服务为导向的、科学和艺术完美结合的特质。本专栏发表了对若干人工设计生态系统的绩效研究,研究结果已经给设计生态学在解决中国当下生态与环境问题的前景带来希望,尤其在城乡大规模生态修复方面显示出广泛的应用前景。设计生态学必将成为生态文明时代的一门崭新而极富挑战的新学科。     

校园再生水回用人工湿地景观绩效评价及优化设计——以辽宁公安司法管理干部学院为例

设计生态是相对于自然的生态而言的人工设计的生命与自然环境相互作用的系统,其是解决当代生态问题的新范式。从环境、社会、经济3个方面对辽宁公安司法管理干部学院人工湿地的设计生态的景观绩效进行了评价,主要得到以下结论:(1)人工湿地能对回用再生水产生一定的净化作用。再生水经过人工湿地后,TP、TN、NH_3-N、COD、SS分别减少74.9%、6.66%、61%、41.18%和64.71%,但整体水质类别保持不变。湿地基质土壤中TN、TP的含量与湿地水体有密切关系,再生水回用于人工湿地可以提高湿地基质中的土壤肥力。湿地周边植物生境类型为落叶阔叶林、灌木丛、草丛、浅水沼泽,其结构、优势种、下层植物差异明显。植物群落地域特征十分明显,整体多样性较为丰富,共计22科,37属,37种。(2)人工湿地景观为校园师生提供了较好的游憩、社交和视觉景观服务,超过80%的使用者对其总体评价在"满意"以上。同时,人工湿地运行、维护成本低,约每年可节约用水成本6.7万元。(3)以提供生态系统服务为目标的景观在设计初期,应当全面考虑运行中的地域独特性,提高设计绩效的预见度。     

山水林田湖草生态问题系统诊断与保护修复综合分区研究——以陕西省为例

山水林田湖草生态保护修复分区的划定,是科学合理的分区域提出生态保护修复方案的基础。但是,目前生态保护修复分区的划定,对于生态系统问题诊断的综合性考虑不足,未能很好的体现山水林田湖草生命共同体的理念。因此,选取了8个指标综合考察了陕西省的山水林田湖草生态系统问题,并以小流域为基本单元,划定了陕西省山水林田湖草生态保护修复综合分区。研究表明：（1）2015年陕西省生态修复指数平均值为0.39（该值越小表明山水林田湖草人的综合问题越严重）,各流域生态修复指数在0.23-0.60之间。总体来看,陕西省生态修复指数的空间分异较为明显,呈现自南向北逐渐递减的格局。（2）划分了8个生态保护修复分区,包括陕南秦岭东部地区、关中平原中部的城镇地区、汉江河谷盆地、陕北黄土高原中南部地区、陕南秦岭山区、陕北黄土高原北部地区、关中平原地区和陕南大巴山地区。在生态系统问题综合诊断方面,水土流失、植被退化、降水资源不足是陕北黄土高原地区主要生态问题;南部秦巴山区的生态系统则易受到极端降水和土壤侵蚀的影响;关中平原主要存在林草植被退化、矿产资源开采强度大和水土流失等生态问题。     

基于生态系统服务能力提升的干旱区生态保护与修复研究——以额尔齐斯河流域生态保护与修复试点工程区为例

科学实施山水林田湖草生态保护与修复工程是我国态文明建设的必经之路,也是解决生态环境问题的重要举措之一。从额尔齐斯河流域山水林田湖草的生态特征与功能出发,对生态系统服务价值、生态系统质量和生态功能稳定性进行了分析。依据研究区的生态特点和地形地貌特征,基于最小阻力模型构建生态网络,结合识别出的退化生态源,构建了整个流域的生态格局。结果显示：（1）流域生态系统服务价值及生态质量的降低主要是人为活动导致的林草植被覆盖度下降造成的。（2）流域内有20.67%的地区生态质量严重恶化,亟需进行生态修复。（3）流域生态源呈现“西北到东南带状延伸,东北向西南交替出现”的空间格局,结合构建的21条各级生态廊道和9个重点生态节点,构成了全流域生态格局。（4）在流域生态保护与修复过程中,应按照以北部山区涵养生态功能、中部区域维护生态安全、南部荒漠保育生态环境的方式施行。（5）生态保护与修复应遵循自然规律,注重“山水林田湖草-人”生命共同体的整体保护与系统修复,坚持科学管理,推动生态系统的良性发展。     

平行岭谷生态区生态保护修复的思路、模式及配套措施研究——基于重庆市“两江四山”山水林田湖草生态保护修复工程试点

山水林田湖草生态保护修复是新时代生态文明建设和国土空间综合整治的重要内容。基于重庆市“两江四山”山水林田湖草生态保护修复工程试点,探索平行岭谷区山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理的科学思路以及“山岭”“谷地”“江河”差异化的生态保护修复模式与措施。研究发现：平行岭谷区特殊的地形地貌条件决定了生态系统各要素具有纵向差异大、层次性强的特点,其山水林田湖草生态保护修复宜按照“山为骨、水为脉、林田湖草为肌体”的脉络进行布局,并依据海拔高程自上而下,在“山岭”“谷地”“江河”分区分层采用差异化生态保护修复与治理模式：“山岭”区域采用“保育恢复”模式,以矿山地质环境治理、森林抚育和生物多样性保护为主,“谷地”区域采用“综合整治”模式,以土地综合整治与土壤污染修复为主,“江河”区域采用“防治结合”模式,以两江沿线地质灾害防治、水环境保护和岛屿生态系统治理为主;未来应从拓展重庆地票生态功能、实施自然资源确权制度、全面试行生态环境损害赔偿制度、健全生态保护补偿机制、建立激励引导机制等方面进行制度创新和机制创新,形成山水林田湖草生态保护修复的长效机制。     

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。     

基于无人机影像的草方格生态恢复区植被空间格局演化研究

理解植物群落组成结构的演化对于阐明荒漠化的过程与驱动机制、制定有效的干旱区生态系统恢复措施具有重要价值。研究干旱区植物群落的空间格局的演化过程有助于深入理解荒漠化和生态恢复的过程与机理。目前大量研究关注于植被退化过程中的群落组成结构变化,而对于生态恢复过程中的植物群落空间格局演化的研究尚不多见。干旱区生态系统中植物通常较为稀疏且个体较小,准确提取植物的分布往往需要分辨率极高的遥感数据。近年来,低空无人机遥感技术的快速发展为精细尺度上植被空间格局的研究提供重要技术支持。利用2 cm空间分辨率的低空无人机遥感数据结合地面群落调查,在精细尺度上研究了宁夏沙坡头草方格生态恢复区内植物群落的空间格局变化。研究结果表明,沙坡头地区草方格生态恢复工程实验区域,相对于未实施生态恢复工程的裸露沙丘区域,植物物种多样性和植被盖度显著提高。恢复工程实施4年后,平均植被盖度增加3倍,物种丰富度增加1倍。在植被恢复过程中,随着植被盖度的增加,植被斑块表现出规模上升、破碎化程度下降、形状复杂化、空间自相关减弱等格局特征变化。这些空间格局特征的变化表明大型植被斑块趋于恢复,整体微环境的改善有利于单独生长的植物个体存活,整体上生态系统退化为裸地的风险降低。利用低空无人机遥感手段,对草方格生态恢复工程的植被恢复过程进行了详细、高分辨率的空间格局调查及分析,结合地面群落调查,从多个方面证明了草方格生态恢复措施的有效性。基于无人机的系统格局连续长期监测有助于深入理解干旱区生态恢复机理,对于科学开展荒漠化生态恢复措施也具有重要价值。     

基于生态网络的山水林田湖草生物多样性保护研究——以广西左右江为例

“山水林田湖草是生命共同体”的理念强调生态系统的整体性,反映了自然界各生态系统之间的联系,表明对生态环境的治理要建立在系统论的思想方法上,怎样将“山水林田湖草”的理论思想落实到具体的地区已成为生态保护与修复的关注热点。生态网络的构建不仅可以连接破碎生境,而且能够综合考虑生态系统的各个要素,因此,以广西左右江流域为例,选取保护区作为生态源地,结合最小累积阻力模型（MCR,minimum cumulative resistance）和整体连通性指数（IIC,integral index of connectivity）,分析潜在生态廊道的结构组成以及源地重要性,探讨研究区潜在生态网络“山水林田湖草”空间分布。研究结果表明：通过构建生态网络识别出69条潜在生态廊道,但在研究区中部没有可利用的廊道,导致明显的南北阻隔;在51个源地斑块中,仅有3个斑块的重要性指数大于0.2,景观整体连通性较低;通过廊道景观构成的分析发现,耕地占廊道面积比例达20.28%,仅次于自然林地（74.16%）,说明耕地对生态网络的构建有重要影响。最后通过廊道与道路的叠加选取9个关键生态节点和23个断裂点,并提出相应的修复和优化对策。研究结果可为广西左右江流域生物多样性保护提供方法和建议,同时作为对“山水林田湖草”生态保护与修复的探索,能够为今后类似研究提供参考。