1993-2015年中国草地净初级生产力格局及其与水热因子的关系

[目的]估算1993-2015年中国草地净初级生产力（net primary productivity,NPP）,分析其时空变化格局及与水热因子的关系,了解这一时期中国草地生态系统的生产力水平及其对水热因子变化的响应。[方法]基于长时间序列遥感数据,气象数据和植被类型数据,运用CASA模型（Carnegie-Ames-Stanford Approach）估算草地净初级生产力,利用一元线性回归、二阶偏相关分析以及GIS空间分析方法,探讨草地NPP的变化趋势以及与对水热因子的关系。[结果]①1993-2015年,中国草地NPP年均总量为7.595×10¹⁴ g （以C计）,单位面积NPP均值为296.76 g/m²/a。总体上,草地NPP呈现从东部到西部、从南部到北部逐渐减少的空间分布特征。②1993-2015年草地NPP总量以-1.415×10¹² g/a的线性速率（p>0.05）波动式下降。其中,1993-2010年草地NPP总量以-2.312×10¹² g/a的线性速率（p<0.05）显著降低,2011-2015年草地NPP总量以7.00×10¹¹ g/a的线性速率（p>0.05）波动式上升。1993-2015年,NPP呈减少态势的面积大于NPP呈增加态势的面积且40.40%的草地NPP呈现显著性变化。③年际变化上,除去2011年以来草地NPP的波动性变化,草地NPP与太阳总辐射和降水量的二阶偏相关性显著,与年平均气温没有表现出显著的相关关系。空间分布上,草地NPP与太阳辐射显著偏相关的面积 > 与降水显著偏相关的面积 > 与气温显著偏相关的面积。[结论]1993-2015年,中国草地NPP总体上呈现普遍降低、局部改善的变化特征。这种变化主要受到太阳总辐射和降水量的影响,受温度变化的影响较弱。     

流域尺度全球景观生态风险时空演变及其对NPP变化的影响

人类活动强度的迅速增加,不断改变全球下垫面,造成区域景观生态风险持续变化。该研究以全球主要流域和亚流域为研究对象,使用1982—2015年连续34 a的土地利用栅格数据,构建了景观生态风险指数,分析了流域尺度全球景观生态风险时空演变特征,并进一步量化了不同驱动因素对景观生态风险的影响,同时分析了流域尺度全球植被净初级生产力（net primary productivity,NPP）的时空变化特征,揭示了流域尺度全球景观生态风险对NPP的影响。结果表明：1）温带和寒温带、干旱气候带以及北极附近的极地带区域的流域多年平均景观生态风险较高。在1982—2015年间,17.44%和23.45%的流域景观生态风险分别呈现显著增加和显著减少趋势（P<0.05）。2）干旱气候带、亚热带和热带地区的景观生态风险变异系数的空间变化幅度较大,36.82%的流域景观生态风险存在显著突变点,这些突变点主要发生在1988—2006年（P<0.05）。3）在多年尺度,各种因素对流域景观生态风险的影响从大到小依次为降水量、气温、NDVI、人口密度、海拔、坡度和GDP。此外,各种因素对景观生态风险的变化存在增强的交互作用。4）超过50%的流域年NPP变化具有显著增加趋势,而仅有12.60%的流域年NPP呈显著减少趋势（P<0.05）,超过20%的流域年景观生态风险与年NPP间存在显著相关关系（P<0.05）。研究成果可为气候变化背景下,实现全球碳中和,增加陆地生态系统碳汇,适应气候变化提供坚实的科学依据。     

降雨和植被因子对延河流域土壤侵蚀影响的定量评估

[目的] 进一步明确降雨和植被因子在土壤侵蚀过程中的作用,为水土保持措施的制定和生态工程的成效评价提供科学依据。[方法] 基于气候数据、Landsat遥感影像和DEM数据,通过设置“自然状态”、“降雨因子（降雨侵蚀力R）固定—植被因子（植被覆盖管理因子C）变化”和“C固定-R变化”3种情景,利用修正通用土壤侵蚀方程（RUSLE）分析2000—2018年延河流域土壤侵蚀强度时空动态,并定量评估降雨和植被因子对土壤侵蚀的相对贡献。[结果] ①在自然状态和R固定-C变化的情况下,2000—2018年延河流域土壤侵蚀模数均呈现下降的趋势,而在C固定-R变化的情况下,土壤侵蚀模数呈现上升的趋势;②2000—2018年,在自然状态和R固定-C变化的情景中,延河流域强烈、极强烈和剧烈土壤侵蚀的面积均呈现下降的趋势,主要分布在延河的中、下游地区;③在2000—2018年,植被因子有效地抑制了土壤侵蚀强度的增加,其正向贡献率为77.20%,而降雨因子则对控制土壤侵蚀起负作用,贡献率为22.80%。[结论] 植被因子是延河流域土壤侵蚀量下降的主导和控制因子,上游地区土壤侵蚀强度仍较高,未来应加强水土保持措施,合理配置植被资源。     

2000-2015年川西地区植被NPP时空动态及驱动因子

对川西植被净初级生产力进行估算并分析了其时空格局变化及驱动因子与植被净初级生产力的变化关系,为深入认识川西植被生产力状况提供科学依据。在原CASA模型的基础上,通过区域实际蒸散量与区域潜在蒸散量对水分胁迫影响系数进行了改进,进而估算2000—2015年期间川西地区植被净初级生产力;运用逐像元趋势法分析了川西地区植被净初级生产力在研究期间内其空间变化情况;同时结合气象因子、土地利用变化、植被类型、地形因素、人类活动与植被净初级生产力进行了相关性分析。结果表明:川西地区植被空间差异明显,其NPP多年平均值为199 gC/（m²·a）,在2000—2015年期间,大面积区域植被NPP呈显著上升,汶川、泸定、金川、康定局部区域受自然灾害及人类活动等因素NPP呈下降趋势;降水、气温、太阳辐射等气象因子对植被空间格局分布产生一定影响,不同土地利用及植被类型的NPP差异较大;海拔与研究区NPP相关性非常显著（R²=0.896,p<0.001）;人类活动对汶川、泸定等局部地区负干扰明显。     

基于MODIS数据的陕西省植被净初级生产力与实际蒸散的变化关系分析

[目的]分析陕西省植被净初级生产力(NPP)及实际蒸散量(ET),为生态环境中碳循环、水循环特征提供理论支持。[方法]基于美国航天局(NASA)提供的净初级生产力产品(MOD17A3)及蒸散产品(MOD16)数据,利用GIS与数理统计等方法,对陕西省2000—2014年植被NPP与ET的时空分布特征及其关系进行分析。[结果]陕西省植被NPP与ET的分布特征均为南高北低;2000—2014年陕西省植被NPP在波动中呈现上升趋势,其中陕北地区增加最大,陕南地区增加最不显著;陕西省ET年际变化呈波动状态。植被NPP与ET空间相关性较显著,陕北地区相关系数极高,而陕南地区相关性并不显著。[结论]在较为干旱区域植被NPP与ET的关系更为密切。     

基于3S技术的河北省山区植被净初级生产力估算及空间格局研究

植被净初级生产力是国际地圈—生物圈计划（IGBP）、全球变化与陆地生态系统（GCTE）以及京都协定的核心研究内容之一。以GIS为主要技术手段,借助CASA模型计算出河北省山区NPP,分析了山区NPP的空间格局,并对森林、草原的NPP分布情况进行了统计分析,对引起这种变化的主要因子进行了初步探讨,评价分析模型的不确定性。结果表明:（1）河北省山区2012年植被NPP总量为24 746.51 kt/a,平均值为744.1 g/（m²·a）;从整体上看,植被NPP主要分布在境内燕山山脉,太行山山脉呈带状分布,其它地区零星分布。（2）河北省山区NPP值差异显著,由森林、草原、灌丛依次递减。（3）NPP空间分布与气温和降水的空间分布有一定的相关性。研究结果为河北省山区生态系统结构功能协调性、生态承载力、生态服务功能等后续研究奠定基础,为山区社会经济和生态环境可持续发展提供科学依据。     

近20年来西藏地区NPP时空变化及影响因素

[目的] 探究西藏地区植被净初级生产力(net primary productivity， NPP)时空变化规律以及与影响因素之间的关联，为该区绿色生态建设和国土资源开发提供科学依据。 [方法] 利用MOD17A3 NPP数据、气象数据和植被类型空间分布等数据，采用趋势分析、偏离分析、相关性分析法和地理探测器等方法，对西藏地区2000-2020年的NPP时空格局及影响因素进行分析。 [结果] ①西藏地区2000-2020年NPP总体呈增长趋势，均值为137.36 g/(m²·a)，波动范围为128.04～148.06 g/(m²·a)，总体分布具有明显的空间异质性，呈东南高西北低的趋势； ②不同植被类型的年均NPP差异明显，其中阔叶林最高，为1107.09 g/(m²·a)，荒漠最低，为29.76 g/(m²·a)，按NPP均值大小顺序排列为：阔叶林＞栽培植被＞针叶林＞灌丛＞草甸＞高山植被＞草原＞荒漠； ③NPP与气温和降雨均存在明显相关性，其中NPP与降雨多呈负相关，与气温多呈正相关； ④各影响因子对NPP空间分异性解释力依次排列为：降雨量＞海拔＞气温＞坡度＞植被类型＞土地利用类型，自然因子对NPP的影响力强于人为因子，双因子交互作用影响力强于单因子。 [结论] 西藏地区水热条件分布不均，NPP空间分布差异较大，整体生态系统呈改善趋势，局部生态系统较脆弱。     

工程堆积体坡面不同植被格局的控蚀效果研究

为探明不同植被格局对工程堆积体陡坡坡面土壤侵蚀的影响,采用10,20,30 L/min 3种放水流量,对黄土区不同格局（裸坡、坡顶、坡中、坡底、条带）下的高陡边坡（32°,20 m×1 m）进行模拟放水试验,选取径流率、产沙率、减流效益、减沙效益等因子对堆积体坡面植被的控蚀效果进行分析。结果表明：3种放水流量下,条带、坡顶、坡中、坡底的平均径流率较裸坡分别减小57.33%,61.17%,41.62%,24.78%,平均产沙率较裸坡分别减小74.99%,61.10%,55.01%,46.43%,且径流率与产沙率的线性关系（R²=0.57~0.80,p<0.01）整体上弱于裸坡（R²=0.71,p<0.01）。不同植被格局中,条带及坡顶格局的减流效益分别是65.97%,60.52%,减沙效益分别为71.44%,57.22%,二者的控蚀效果远高于其他格局。产沙率与径流功率的线性相关性（R²=0.61~0.83,p<0.01）高于径流剪切力（R²=0.29~0.76,p<0.01）,径流功率能更好地反映堆积体坡面土壤侵蚀机制。     

基于ZGS和TW模型的长江流域植被NPP时空演变特征

[目的]研究长江流域陆地植被生态系统初级净生产力(NPP)的时空演变特征,为政府部门建立和调整生态功能恢复项目提供参考。[方法]以长江流域为研究区,基于2000—2019年的降水和气温数据,采用周广胜—张新时模型(ZGS)和Thornthwaite Memorial (TM)模型估算NPP,并进一步利用皮尔逊相关分析、一元线性回归分析、Mann-Kendall显著性检验等,对比分析长江流域陆地植被生态系统NPP时空演变特征。[结果](1)基于上述两个模型模拟得到的长江流域NPP时空演变趋势基本一致,相关系数R为0.982,呈现显著正相关关系;(2)2000—2019年长江流域陆地植被生态系统实际NPP与潜在NPP均呈上升趋势,上升速率分别为6.85,2.74 g/(m~2·a)。(3)长江流域实际NPP和潜在NPP在空间上呈东南高西北低的分布格局,低值区域主要分布在草地生态系统;高值区域大部分分布在森林生态系统和农田生态系统。(4)2000—2019年长江流域实际NPP与潜在NPP呈上升趋势的面积分别占研究区总面积的80.65%和84.81%,主要分布在云南、青海、西藏、四川北部及浙江...     

2001-2017年新疆NDVI变化及其对极端气候的响应

[目的] 研究新疆2001—2017年植被覆盖变化，并分析其与气候指数之间的响应特征，以期为该地区生态环境保护和区域可持续发展提供理论依据。[方法] 基于2001—2017年的MOD₁₃Q₁ NDVI数据，采用最大合成法、Savitzky-Golay（SG）滤波法和相关分析等方法，并结合同期气温和降水数据，分析新疆生长季归一化植被指数（NDVI）和极端气候之间的响应关系。[结果] ①2001—2017年，新疆地区植被覆盖普遍不高，自2009年开始表现出缓慢改善趋势，且未来一段时间内，该趋势具有一定的持续性；②NDVI总体上呈西北向东南降低趋势，天山山脉和伊犁河谷地区是NDVI高值区，北疆各子区域生长季NDVI普遍高于南疆地区；③NDVI在北疆中部和南疆西南部等地区与极端气温指数多呈负相关，日平均温差（DTR）和冷夜日数（TN_10p）是主要的影响指数；NDVI与平均气温指数在沙漠地区多呈负相关，在部分山区呈正相关，这主要与年平均气温（T_y）的变化有关；④NDVI与降水指数之间多呈正相关，且单日最大降水量（RX_{1 d}），连续5日最大降水量（RX_{5 d}）和年降水量（TP_y）对NDVI的影响都很显著。[结论] 新疆植被覆盖总体向良好方向发展。NDVI对降水指数的响应高于气温指数，其中，降水指数以正向影响为主，气温指数则以负向影响为主，降水对新疆植被改善有着明显的促进作用。     

近10 a京津冀地区生态服务功能变化

[目的]分析近年京津冀地区生态服务功能变化,为规划实施差异化生态修复和保育工程,建立生态补偿机制提供参考。[方法]以土地覆被变化为切入点,采用土地覆被转移矩阵分析、主导程度分析、叠合度分析等方法研究2005—2015年京津冀地区土地覆被变化情况,并分析研究区生态服务价值变化及其主导因素。[结果](1)2015年京津冀地区生态服务总价值相较2005年有所提升,生态环境明显改善。(2)生态服务高值区集中分布在林草集中的燕山—太行山生态涵养区和湿地水体相对集中的海岸海域生态防护区,它们是京津冀地区生态服务功能主要供给区。(3)生态服务功能变化的主导土地覆被转换类型为:草地转变为林地、耕地转变为林地、耕地转变为草地,主导因素为生态政策因素。[结论]2005—2015年京津冀地区生态环境质量呈改善趋势。     

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。     

皇甫川流域治理区与原生植被区植物多样性比较研究

在皇甫川流域,分别选择原生植被区、人工恢复治理区和退化未治理区3个样区,对其物种组成特征、优势种重要值、物种多样性特征等进行了对比分析.结果表明:人工恢复治理区经过20余年的小流域治理,其植被的区系组成、优势种组成和物种丰富度已接近原生植被区,生态优势度则显著高于退化未治理区和原生植被区,但其生活型谱、水分生态类型组成特征与未治理区相似而与原生植被区差异较大,均匀度和信息多样性指数则低于退化未治理区和原生植被区.文中还对流域治理过程中植被重建措施及生物多样性恢复等问题进行了初步探讨.     

宁夏西吉县可持续发展评价与预测

利用生态足迹法对宁夏西吉县近26年来的可持续发展进行了评价研究,构建了该县生态足迹、生态承载力随时间变化的预测模型,预测了未来西吉县的可持续发展趋势。结果表明,西吉县人均生态足迹由1978年的0.1905 hm^2逐年增加至2003年的0.4425 hm^2,而同期的人均生态承载力则由0.3044 hm^2逐年减少到0.2047hm^2,可见生态足迹与生态承载力呈反方向发展趋势。西吉县1978年的生态盈余为0.1139 hm^2,1987年出现生态赤字,2003年人均生态赤字增至0.2378 hm^2。该区1978年的生态压力指数为0.63,1986年为0.99,2003年增至2.16。说明西吉县人口对自然资源的利用从1987年开始超出自然生态系统的承载力,生态经济系统的发展处于不可持续状态。据模型预测,2010年和2015年西吉县人均生态足迹分别为0.5340和0.6397 hm^2,人均生态承载力分别是0.2059和0.2259 hm^2,人均生态赤字分别达到0.3282和0.4138 hm^2。如果不改变现有发展模式,西吉县的生态赤字将不断增加,可持续发展面临更严峻的考验。     

北方水源区生态输水小流域治理模式探讨

在我国北方水源区,水土流失严重和水资源严重短缺是最主要的生态和社会问题,传统的小流域治理模式已不适应形势的发展,甚至阻碍区域经济社会的全面进步,其水土保持生态建设方略应是把流域上下游水资源优化配置,将全流域的水资源可持续利用作为今后水土流失治理的重要目标,建设生态输水小流域。生态输水小流域治理以生态补偿为前提,强调对小流域进行生态功能分区与定位,总体治理思路是集水区总体弱化治理、生产生活区强化治理、复合区适度治理,水土保持措施配置以最大限度地向下游输水、输好水为原则。     

黄土高原北部地区生态退化与恢复研究进展

黄土高原北部地区是我国生态环境破坏最严重的地区之一，当地所存在的一系列生态问题，不但威胁该地区居民的生存与发展，而且也影响我国东部地区的生态环境质量与经济发展。因此，开展该地区生态恢复理论和实践研究就显得非常重要。对数十年来涉及该地区的生态退化和生态治理方面的理论和实践进行了总结分析，同时对该地区如何进行生态恢复提出了一些看法和建议，为更好地开展该地区的生态恢复理论和实践研究提供帮助。     

黄土丘陵区纸坊沟流域“退耕还林”工程实施后生态足迹变化分析

以黄土丘陵区纸坊沟流域所辖3个自然村农户的调查资料为依据,利用生态足迹理论及模型对该流域生态足迹与生态承载力进行了测算。结果表明,纸坊沟流域退耕还林工程实施前（1999年）生态足迹0．9910hm2／cap,生态承载力0．8926hm2／cap,生态赤字0．0984hm2／cap;退耕还林工程一期结束后（2007年）生态足迹1．0188hm2／cap．生态承载力1．2703hm2／cap,生态盈余0．2515hm2／cap,说明退耕还林丁程的实施已见成效;同时退耕还林一期工程实施前后3个自然村生态足迹顺序并未发生变化,这与其区位特征一致。根据该流域及其3个自然村的发展特点,为实现其可持续发展,应发展商品型生态农业,强化产业与资源的耦合。     

黄土高原丘陵沟壑区退耕还林生态效应评价

基于1986,2003年两期遥感影像解译获得的吴起县土地利用变化数据,采用生态系统价值衡量土地利用类型相对生态价值,对吴起县退耕还林的生态效应进行了综合评价.(1)1986-2003年间,吴起县土地利用类型发生了显著变化.林地、草地面积显著增加,耕地面积大幅度减少,其中,63.55%的耕地转换成林地和草地.(2)吴起县的生态环境指数从0.507上升到0.747,生态环境指数明显增加.其中,林地对区域生态环境指数增长贡献明显,从0.058增长到0.368.说明吴起县退耕还林还草带来了较好的生态效应,整体的生态环境质量得到了极大改善.     

干旱半干旱地区植被生态用水计算

干旱半干旱地区是生态环境比较脆弱的地区 ,特别是人类不合理开发 ,使生态环境受到严重威胁。为了挽救中国西部干旱半干旱地区已遭破坏的生态环境 ,我国政府提出了“退耕还林”的号召。针对干旱半干旱地区 ,植被生态系统实际用水量以及达到某一目标要求的生态用水量如何计算或合理确定 ,对流域规划、生态建设以及水资源合理配置都有重要意义。先从生态系统的一般意义上来介绍生态用水的概念 ,进而介绍植被生态用水的计算方法 ,并针对“退耕还林”和“植被生态改善与恢复”情况下的生态用水计算问题进行专门介绍。     

黄土区高标准梯田生态服务功能及其价值

研究黄土区高标准梯田生态服务功能的变化特征,探讨坡改梯工程对高标准梯田生态服务功能价值的影响趋势和潜力,可为黄土丘陵区探索低投入、高效用和可持续农业发展模式提供理论基础。在庄浪县采用机会成本法和影子工程法等生态经济学方法,界定了黄土区高标准梯田的生态服务功能,选取土壤肥力保持功能、水土保持功能、土壤水分涵养功能3类生态服务功能,构建了高标准梯田生态功能的物质量模型和价值量模型,评估了高标准梯田的生态服务功能和价值。结果表明:每公顷高标准梯田每年为人类提供了约119 667.00 kg的总物质量和114 046.53元的生态服务总价值,其生态功能价值可观;庄浪县坡耕地和高标准梯田的水土流失量分别为82.76,0.05 t/(hm~2·a),高标准梯田的水土保持量为82.71 t/(hm~2·a),坡耕地改造成高标准梯田对生态服务功能的价值有显著影响;高标准梯田单位面积的水土保持功能价值为3 831.67元/(hm~2·a),远低于土壤肥力保持功能价值(88 869.52元/(hm~2·a))和土壤水分涵养功能的价值(24 239.20元/(hm~2·a)),高标准梯田水土保持功能还有很大的提升空间和升值潜力,应通过梯田产业结构调整,选择合适的经营发展模式,提高梯田单位面积收益,最大限度发挥高标准梯田的水土保持功能。黄土区高标准梯田建设在国民经济发展过程中具有重要的生产、生态和生活功能特征,文中为高标准梯田的生态功能价值核算提供了较为全面的评估方法,研究结果有利于完善黄土区高标准梯田建设过程中生态功能的价值核算方法,最大限度发挥其生态效益,同时挖掘潜在的生态功能和价值,从而实现高标准梯田生态系统的可持续发展。