基于遥感生态指数的阿克苏地区生态质量时空变化及其驱动力

为及时全面地监测阿克苏地区生态环境质量的时空变化,基于谷歌地球引擎(GEE)平台,利用MODIS多光谱传感器2005年、2010年、2015年、2020年的遥感数据构建遥感生态指数(RSEI),运用Moran指数、地理探测器等方法探究阿克苏地区生态环境质量时空演变及影响因素检测。结果表明：(1)2005—2020年阿克苏地区RSEI由0.24增至0.27,生态环境质量呈波动上升趋势,RSEI高值区主要分布于阿克苏地区北缘以及中部绿洲区,低值区主要分布于沙漠、戈壁等地。(2)2005—2020年,RSEI全局Moran指数为0.80～0.87,表明阿克苏地区RSEI呈较强的正相关;其聚集分布以高—高(H—H)和低—低(L—L)分布为主。(3)各因子对空间异质解释力(q值)在2005—2020年存在不同程度变化,土地利用和降水为关键影响因素。同时,相比单因子,交互探测的影响力均大于单一因子的作用强度。研究结果可为当地生态环境保护提供数据支撑及方法借鉴。     

基于生态保护红线的生态安全格局构建与国土空间修复分区

国土空间生态修复分区有助于针对生态服务、农业生产、居民生活等功能分类施策,具有提高生境质量、保障区域生态安全、促进区域可持续发展的重要作用。该研究以福建省三明市为研究区,采用生态保护红线划定方法全域识别生态源地,构建生态源地扩展阻力评价体系,采用最小累积阻力模型判别生态廊道和生态节点,提取生态断裂点,从而构建三明市生态安全格局。根据生态安全等级划分和“三生空间”范围界定,进行生态修复分区,并提出针对性生态修复和保护建议。研究结果：1）三明市生态源地共有34 处,面积2185.44 km²,约占三明市国土面积9.5 %,围绕中部盆地分布于周边丘陵山地,北部为密集区。2）判别重要生态廊道和一般生态廊道分别为12 和70 条,提取重要生态节点和一般生态节点分别为30 和47 个,提取生态断裂点66 个。三明市生态安全格局完整,生态安全水平总体较高,但南部地区廊道稀疏却断裂点密集,网络连通性较低。3）划分生态安全等级、叠加“三生空间”范围,将三明市划分成核心重点区（16.6 %）、监测预警区（25.06 %）、缓冲过渡区（35.29 %）、保育防护区（23.06 %）四大类12类生态修复小区。在此基础上,针对不同修复分区提出生态防护建议,以期达到南方丘陵地区维护区域生态安全、实现城市高质量发展的目标。     

北戴河新区景观生态安全格局源地动态识别

源地是构建景观生态安全格局的基础。考虑到时间动态变化,提出了进一步完善源地识别的方法,为更加合理地构建景观生态安全格局奠定基础。借助Fragstats 3.4,ArcGIS 10.0,Conefor Sensinode 2.2和InVEST 2.2.0软件,对北戴河新区1991年、2001年和2013年三期的景观斑块质量进行动态评价,并将各时期评价结果划分为1—5五个级别（定义级别数值越小,斑块质量越好）,叠加三个时期的分级结果,选取三个时期都为1级和2级的斑块作为2013年的景观生态安全格局源地。结果表明:北戴河新区源地总面积为73.34 km²,占全区总面积的14.25%。其中,1级斑块的面积为37.44 km²,占全区总面积的7.27%;2级斑块的面积为35.90 km²,占全区总面积的6.97%。源地主要分布在水产局及周边、七里海及周边、刘台庄镇东南部以及国有林场南部地区,应当对这些区域进行重点管护。     

山西省生态安全格局空间识别研究

维护生态安全格局对于生态环境的维护和改善、支撑经济社会可持续发展具有重要作用。生态保护红线是识别区域生态安全格局的基础框架和关键组分,划定生态保护红线有助于保障生态安全。为研究山西省生态安全格局空间识别,结合山西省生态环境现状,应用水源涵养、水土流失、维护生物多样性、防风固沙生态系统服务功能与水土流失、土地沙化生态敏感性评价划定生态保护红线的方法,利用最小累积阻力算法的思想,通过确定生态保护红线为"生态源地"、进而得出缓冲区、生态廊道、辐射通道和战略节点识别生态安全格局。结果表明:研究区生态安全格局分为三级,依次分为高安全水平格局、中等安全水平格局和最低标准安全水平格局,各分区面积比例分别为24.45%,25.66%和30.24%,有效突出了山西省生态安全格局分布,为保障我省生态系统的完整性、生态系统服务功能的重要性具有重要的意义。     

汉江流域水源涵养功能的关键生态修复区识别与植被优化配置

[目的]识别汉江流域水源涵养关键生态修复区,进行植被优化配置和生态修复效果的验证,为生态修复工程实施范围提供科学依据。[方法]主要利用InVEST模型,估算2020年水源涵养量,通过水源涵养功能强弱识别关键生态修复区,将水源涵养弱功能区内有林地、灌木林、草地、未利用地和25°坡以上的耕地区域作为修复区,对修复区进行林地适宜性评价,依据林地适宜性评价结果完成各土地覆盖类型之间的优化配置,模拟完成配置后修复区的水源涵养功能,并与配置前进行比较。[结果]植被优化配置后,修复区产水量降低了6.97%,水源涵养总量提高了14.96%。[结论]汉江流域通过植被优化配置手段提升水源涵养功能具有一定的潜力,未来应在水源涵养功能的基础上同时考虑其他生态服务功能,进行汉江流域修复区识别,以便采取更全面的修复措施来解决汉江流域的生态问题。     

生态修复措施对干旱半干旱地区生态系统服务影响研究——以河北坝上地区为例

为了揭示生态修复措施对干旱半干旱地区生态系统服务的影响,以对生态可持续发展提供决策参考,基于典型的干旱半干旱地区——河北坝上地区2000年、2018年土地利用数据以及4种与生态修复措施对应的情景,结合InVEST模型分析了生态修复措施对该区3个重要的生态系统服务(水源涵养、生境质量、碳储量)的影响。结果显示:(1) 2000—2018年坝上地区土地利用变化以草地大量缩减以及林地显著扩张为主(>500 km²),期间,水源涵养量下降7.03%,碳储量、生境质量分别增长2.82%,1.29%;(2)相比林地缓冲带、植树造林情景,开垦荒地和综合发展情景对上述3个生态系统服务的提高更为显著;(3)水源涵养、碳储量均与生境质量呈较强协同作用(r>0.42),碳储量与水源涵养呈较弱协同作用(r<0.24)。综上分析,生态修复措施能够提高坝上地区生态系统服务的供给,但以造林为主的生态修复方式在干旱半干旱地区仍需谨慎实施。     

基于生态产品价值的流域生态补偿标准核算研究——以海南省南渡江为例

[目的] 探索流域生态补偿标准在生态产品价值实现路径中的可操作性,为流域生态环境建设提供理论支撑。 [方法] 以海南省南渡江流域为研究区,基于生态损害赔偿、生态保护补偿理念,将其与InVEST模型和ArcGIS相结合,评估南渡江流域内主要生态系统服务,从生态系统服务变化的角度计算生态补偿标准。 [结果] ① 2015—2020年,南渡江流域内生态系统服务具有明显的空间异质性,中上游地区水源涵养服务、土壤保持服务和水质净化服务能力较强,流域下游地区较低。 ②2015—2020年,流域内水源涵养价值在205.39～260.76亿元之间;土壤保持价值在19.11～20.39亿元之间;水质净化价值在2 782.30~3 233.92万元之间。水源涵养变化量价值在11.50～27.32亿元之间;土壤保持变化量价值在1 137.16～10 365.34万元之间;水质净化变化量价值在7.99～400.59万元之间。 ③根据3种服务功能价值量计算,南渡江流域2016—2020年生态补偿标准为90.62亿元,年生态补偿标准在11.82～28.36亿元之间。 [结论] 2015—2020年,南渡江流域生态系统服务价值在224.81～281.48亿元之间,流域2016—2020年生态补偿标准在11.82～28.36亿元之间。该流域中上游是提供综合生态系统服务的核心区域。     

河北典型样带土地利用生态安全格局研究

"河北雄安新区规划纲要"全文发布,提到要坚持生态保护优先,打造以"太行山脉—渤海湾"与"京南生态绿楔-拒马河-白洋淀"生态廊道,形成连山通海、南北交融的区域生态安全格局。鉴于此,本文参照陆地样带选取原则和依据,布设河北省典型样带,并利用MCR(minimum cumulative resistance)模型,以样带的林地、草地和湿地作为生态源地,人工表面作为城镇扩张源地,从土地内在属性和外在属性两方面,选取高程、土地景观类型、土壤类型、生态敏感性和生态系统服务价值等5方面指标,研究该样带土地利用生态安全格局。研究结果表明:河北省典型样带划定成:生态核心区、生态缓冲区、生态过渡区、生态可占区和生态治理区5个生态安全区。生态源地和城镇扩张源地空间格局分布具有明显的界限,均呈集中连片分布,但生态连通性较弱。生态核心区面积最小,为1 082.42km2,该样带自然保护区核心地带均位于样带的西北部;生态缓冲区面积最大,为6 943.63km2,位于样带的西北部和东部沿海,是连接上、中、下游的媒介,应在保护的基础上合理利用。生态过渡区面积为3 189.25 km2,是今后作为城乡建设后备用地开发建设重点区域,应合理规划;生态可占区分布在生态过渡区和生态治理区的过度地带,是目前城镇建设和经济发展的主要区域,面积为5 835.34 km2;生态治理区面积为1 710.70 km2,主要是生态脆弱区,也是未来进行生态恢复、生态产业发展的重点地区;以上3区交错分布于中部和东南部。综上,生态核心区和生态缓冲区应大规模植树造林;生态过渡区应严格控制向生态用地扩张;生态可占区应根据城市人口、经济等需求进行因地制宜开发;生态治理区应实施退耕还淀恢复淀泊水面,严守土壤环境安全底线,优化生态安全屏障体系。     

生态功能保护条件下的重庆市生态保护红线划分

[目的]划定生态功能保护条件下重庆市生态保护红线,旨在维持生态稳定性及可持续性发展。[方法]选取水源涵养、生物多样性维护和土壤保持等生态系统服务功能重要性因子,以及水土流失、石漠化等生态环境敏感因子建立评价模型,在GIS空间分析技术支持下,开展生态系统服务功能重要性和生态环境敏感性评价,结合研究区现有各类禁止开发区,最终提出重庆市生态保护红线划定方案。[结果]全市共划分出4大类716块生态保护红线区,总面积30 790.91km2,占重庆市幅员面积的37.33%。渝东北秦巴山区、渝东南武陵山区、三峡库区、都市区"四山",以及渝南大娄山区等区域被划定为生态保护红线区。[结论]重庆市近年来大力实施的生态保护区建设工程取得了积极进展,对维护和提升区域生态系统服务功能起着积极作用。     

基于生态保护红线和生态网络的县域生态安全格局构建

随着环境形势的严峻化和生态问题的复杂化,加大对生态系统的保护已成为全民共识,而构建符合区域实际情况的生态安全格局对提升生态环境质量和维护区域可持续发展具有重要意义,已然成为国土空间规划编制和生态文明建设的重要内容。该研究以河北省青龙县为研究区,利用土地利用调查及影像数据和多年气象数据等,将生态保护红线划定方法及生态网络构建方法融合,通过空间叠加及分析将生态系统服务功能重要性评价、生态敏感性评价结果融合于研究区域的生态保护网络,旨在规避常规研究中单独使用一种方法造成保护要素缺失、安全格局不连通等问题。基于该方法构建了研究区生态安全格局。结果表明:青龙县生态保护红线总面积达443.94 km²,占县域面积的12.7%,主要分布在东南部和西北部的国有林场区和中部的河流水系沿线地带;生态网络由11块生态源地、24条生态廊道、22个生态节点和34个生态断裂点构成;青龙县生态安全格局由生态安全保护要素、生态安全保护目标区以及生态安全保护措施共同构成。研究结果可为县域尺度的国土空间规划的制定和生态修复及保护工程的建设实施提供技术支撑和科学依据。     

新疆克拉玛依生态农业开发模式探讨

根据生态农业“整体、协调、循环、再生”的基本原理及“区域性、高效性、持续性”的特点,针对克拉玛依生态环境比较脆弱的实际情况,设计出克拉玛依生态农业开发模式参考图;并在确定生态农业开发具体规模的前提下对生态系统中土壤养分平衡、能量平衡进行了初步分析。分析结果表明,土壤养分三元素氮、磷、钾的输入输出比分别为1.54、1.27和0.56,由于克拉玛依是缺磷少氮富钾地区,因此,系统所缺养分的输入大于输出：能量的投入产出比为2.51,系统能实现良性循环和可持续发展。     

基于土地利用变化的新疆塔城地区碳排放特征分析

[目的]分析新疆塔城地区1980—2020年的碳排放变化时空特征及效应,为科学制定区域碳减排措施及低碳调控政策提供依据。[方法]基于1980—2020年土地利用变化数据,计算了塔城地区碳排放量和碳吸收量,并采用碳足迹和碳生态承载力评估了碳排放效应。[结果](1)1980—2020年,塔城地区净碳排放量表现出明显的增加趋势,其中耕地和建设用地的不断扩张是导致塔城地区碳排放量增加的主要诱因,而林地面积的持续减少是造成塔城地区碳吸收量减少的关键因素;(2)在空间分布上,沙湾县和乌苏市是塔城地区的主要碳源区,解释了塔城地区净碳排放的67.20%,和丰县和额敏县解释了塔城地区净碳排放量的20.89%,托里县是塔城地区的主要碳汇区;(3)在碳排放效应方面,2000年前塔城地区绝大多数区域都表现为生态盈余,但2000年后开始出现碳排放的生态赤字。[结论]当前,沙湾县、乌苏市及和丰县,存在明显的生态赤字,是未来塔城地区碳减排的重点控制区域。     

北疆引水干渠边坡生态恢复效果的调查与评价——以新疆克拉玛依市西干渠工程黄旗坝段为例

[目的]分析西干渠黄旗坝段边坡生态恢复效果,为调控植被演替速率和预期植被恢复效果提供依据。[方法]对渠道开挖造成的阴坡、阳坡和渠道边坡坡顶上的自然生境下对照样地的土壤、植被状况进行了调查和分析。[结果](1)经过生态恢复后的阴坡、阳坡植物的多度、盖度、均匀度指数Pielou、多样性指数Shannon-Wiener和丰富度指数Margalef均有所提高,阴坡高于阳坡,但仍低于自然生境下的水平。(2)在土壤氮、磷、钾养分特性方面,阴坡、阳坡的土壤氮、磷、钾养分均有所提高,但仍低于自然生境下的水平,呈现出自然生境阴坡阳坡的分布差异。(3)阴坡、阳坡经过生态恢复后植物群落指数仍偏低,群落演替仍处于灌草植物群落阶段。[结论]边坡生态恢复技术能改善西干渠地区边坡的土壤养分状况,促进边坡植被的生长,但鉴于西干渠地区特殊的环境条件,短时间内生态恢复措施效果尚不明显,需加大长期的修复力度。另外,北疆地区边坡生态恢复中植物的选择应以当地乡土植物为主。     

新疆玛纳斯河流域景观格局变化的生态安全分析

景观是资源要素、环境因子和生态过程的空间异质形态,其格局变化综合反映了各种生态关系及其稳定状态。在Erdas 9.0和ArcGIS 10.0技术平台上,采用3期同时期Landsat TM影像数据,运用景观格局指数和空间分析方法构建生态安全指数,借助破碎度、干扰度、分离度景观格局指数以及景观类型的脆弱度等生态安全指标定量评价近10年新疆玛纳斯河流域景观格局生态安全的变化。结果表明:（1）近10年流域景观格局生态安全度由0.362下降到0.354后又略微上升到0.359,呈现先恶化再好转的“V”字型变化,说明2000年以来的西部大开发造成了新的生态安全问题,而2005年实施的节水灌溉及退耕还草等工程产生了明显的生态治理成效;（2）草地受干扰的程度由0.234降为0.239,未利用地由0.344降为0.300,建设用地由1.316降为0.877,其生态安全度有所上升;林地受干扰的程度由0.483升为0.682,水域由0.413升为0.450,耕地由0.242升为0.258,其生态安全度明显下降;（3）研究区50%以上的面积处于重警区,并且重警区的面积在不断增加;较安全区的面积占研究区面积的20%左右,虽然面积较小但却不断增加;预警区占研究区的面积由24.96%降到10.10%,减少趋势明显,说明近10年玛纳斯河流域的生态环境呈缓慢恶化状态。     

基于生态安全格局的国土空间生态修复关键区域定量识别——以贵州省为例

为揭示贵州省生态安全格局空间分布特征并识别其国土空间生态修复关键区域,通过生态敏感性评价结合自然保护地识别生态源地,基于最小累积阻力模型和电路理论提取生态廊道,构建生态安全格局后由电流密度诊断生态障碍区并制定生态修复策略。结果表明:(1)研究区识别生态源地26 017.90 km²,其中大型生境斑块主要分布在贵州省东部; 生态阻力面呈“西聚集东分散,由市中心向外扩散”的特征。(2)构建了生态廊道1 414条,长34 765.84 km,主要分布在河流廊道、林地丰富和较平坦地区。(3)诊断出生态障碍区1 374处,面积3 903.04 km²,集中分布在研究区西部及西北部,其他区域较零散,主要为耕地和林地。(4)基于构建的生态安全格局,强化生态源地保护,修复生态障碍区且对不同生态景观提出具有针对性的修复策略并联动各类各级修复工程。研究可为贵州省生态安全格局优化提供理论指导,为国土空间生态保护修复提供参考。     

阿尔泰山采金矿区植被恢复效果初探

以阿尔泰山两河源采金废弃矿区为研究对象,设置不同恢复实验,监测恢复样地内的土壤与植被变化。结果表明:(1)采金活动后,严重破坏了当地的自然景观,形成了一个与周围环境极不协调的外观;(2)从植被恢复的角度,采取恢复措施后,地上生物量的恢复效果显著,较废弃矿区提高了223.2倍,覆土和人工补种措施恢复效果好;(3)从土壤含量(土石比)的角度,土石比值较废弃矿区最高提高了21.5倍,覆土和河水漫溢措施恢复效果好;(4)各恢复措施样方内土石比与地上生物量两者关系满足线性方程y=413.24x-36.76(R2=0.8905,P0.05),即地上生物量随着土石比的增大而增加;(5)初步推算出采取覆土措施后,土壤含量(土石比)和地上生物量恢复到原始草地水平的理论年限分别是7.3年、8.4年。     

基于PSR模型的广西石漠化地区土地生态安全动态评价

[目的]对广西壮族自治区轻度及以上石漠化地区进行土地生态安全评价,为该区土地生态安全及其可持续发展提供科学参考。[方法]基于PSR模型构建了广西石漠化地区土地生态安全评价指标体系,采用熵权赋权法确定权重,运用生态安全综合模型,对研究区2005,2015年的土地生态安全综合指数进行计算。[结果]广西石漠化地区土地生态安全主导因素为人口密度、单位GDP综合耗能、土地垦殖率、耕地粮食单产、城市化水平、人口自然增长率等因素;压力指数、状态指数和响应指数共同决定广西石漠化地区土地生态安全评价的综合指数;从时间上看,2005—2015年广西石漠化地区土地生态安全经历了从临界安全等级向较安全等级的变化趋势,土地生态安全的状况主要因响应状态系统的提升,而使得综合土地生态安全指数有所上升。从空间上看,2005年贵港地区的土地生态安全等级处于不安全级,2015年南宁、贵港、来宾等地区的土地生态安全等级处于较不安全级。[结论]广西石漠化地区的土地生态安全略有上升,但受压力和状态子系统承载力水平的限制,研究区的土地生态安全仍处于中等水平,需要进一步加强土地生态安全建设。