西藏尼洋河流域土地利用变化对生态敏感性的影响

[目的]以西藏尼洋河流域作为高原生态脆弱区的典型代表,对流域1995—2020年土地利用变化影响下的生态敏感性进行探索分析,为该流域土地利用规划和生态环境保护提供理论依据。[方法]通过计算流域土地利用强度指数和生态系统服务价值,构建土地利用变化下的生态敏感性指数,基于土地利用强度指数和生态系统服务价值在各子流域内的时空变化,利用GIS空间分析技术获得尼洋河流域生态敏感性空间分布状况。[结果] 1995—2020年尼洋河流域林地和建筑用地面积呈增加的趋势,而未利用地和水域面积呈下降趋势;土地利用强度指数由1.725 5上升到1.725 9,土地利用生态系统服务价值减少了约3 000万元。土地利用强度指数上升的区域分布在下游流域;流域生态敏感性指数由0.3增加到9.4,流域中、高敏感区主要分布在中下游流域,且高敏感区面积呈扩增趋势。[结论]流域内区域生态敏感性变化由土地利用类型间的转移流动的方向所决定。总体而言,近25 a来流域生态敏感性对生态系统中土地利用变化的响应较为明显,中下游区域生态敏感性呈恶化的趋势。     

近30年乌伦古河流域土地利用与生态系统服务价值变化研究

[目的]识别新疆乌伦古河流域近30 a土地利用/覆被变化及生态系统服务价值响应,为指导该区水土资源优化配置提供科学依据。[方法]选取研究区1989,1998,2006和2017年4期Landsat系列遥感影像,综合利用3S技术,监测并分析研究区近30 a LUCC时空演变特征,采用修正后的生态系统服务价值当量因子,计算并分析生态系统服务价值响应。[结果]①近30 a乌伦古河流域耕地和建设用地面积呈持续增加扩张趋势,水体和湿地面积呈微增加趋势,未利用地呈显著减少趋势,林地面积呈波动增加趋势,草地面积1989—2006年呈减少趋势,2006—2017年呈微弱增加趋势。其中,耕地净增加量最大(847 km~2),未利用地净减少量最大(744 km~2),各土地利用类型转移显著区域主要位于福海县、杜热乡和齐干吉迭乡;②乌伦古河流域土地利用综合指数由1989年的146.75增加至2017年的168.29,生态系统服务价值(ESV)由1989年的2.635亿元增加至2017年的2.915亿元,净增加0.28亿元。[结论]近30 a乌伦古河流域各土地利用类型面积均发生不同程度变化及相互转换,研究区土地资源总体处于高强度发展期,生态系统服务价值做出相应响应,总生态系统服务价值增加。     

生态脆弱区土地生态安全动态评价——以河北省张家口市为例

[目的]通过研究河北省张家口市土地生态安全的演变趋势及时空差异特征,旨在为张家口市土地资源管理及可持续利用提供科学依据。[方法]从土地自然基础状况、土地利用状况、土地污染、退化状况、土地景观格局状况、土地生态建设状况及土地社会经济状况6个方面构建张家口市土地生态安全评价指标体系,运用综合指数法对张家口市2000和2010年土地生态安全状况进行动态评价,分析其土地生态安全动态变化趋势及其空间异质性特征。[结果]2000—2010年张家口市多数区县的土地生态安全评价综合指数呈增长趋势,且土地生态安全状况多处于安全、较安全及敏感态,土地生态安全状况处于风险态和恶劣态的区县主要集中在中部市区及其周边地区。[结论]近10a来,张家口市土地生态安全状况总体变好,这与退耕还林还草工程及其他生态建设工程的实施具有密切关系。     

黑河水库非点源污染时空分布研究

[目的]对黑河水库上游流域进行非点源污染模拟与分析,为水库水环境质量改善提供科学支撑。[方法]采用非点源污染—SWAT模型对流域内水文站2002—2008年的实测降雨、逐月径流以及泥沙及水质数据进行率定与验证,并对流域的非点源污染进行分析。[结果](1)非点源污染的产出主要集中在汛期(6—10月)且与降雨成正相关关系;(2)流域内降雨量分布从南向北、从山区向平原递减,径流深与降雨量成正相关,泥沙、非点源负荷的空间分布与降雨量相反;(3)不同土地利用类型单位面积的非点源污染产出不同,耕地最大,草地次之,林地最小;(4)面积耕地减少,污染负荷显著减少,耕地转换为林地的效果优于耕地转换为灌木林,退耕还林还草可有效减少流域内非点源污染负荷。[结论]黑河水库非点源污染主要发生在下游汛期6—10月,退耕还林、减少施肥可有效控制区域非点源污染。     

黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤养分及生态化学计量特征

[目的]探究黄土丘陵区土地利用方式变化前后土壤养分及生态化学计量比的变化特征,为该区农业生产以及生态恢复工作提供科学依据。[方法]选取山西省永和县岔口小流域因生态工程的实施而改变土地利用方式的坡改梯地(梯田)、退耕还林地(林地)、地埂核桃园地(园地)3种样地为研究对象,以现有坡耕地为对照,利用时空互代法,比较不同土地利用方式变化前后0—20 cm,20—40 cm土壤C,N,P,K含量以及生态化学计量比的差异。[结果]①流域各种生态恢复措施实施后,土壤C,N元素含量明显增加,梯田、林地、园地0—40 cm土壤有机C含量分别是坡耕地的1.38,2.44和1.09倍,全N含量分别是坡耕地的1.76,2.66,1.68倍。P,K元素增加量不明显,林地相比其他2种土地利用方式对C,N元素的固持更加明显;②通过分析土壤养分化学计量比的关系,发现流域土壤的限制性元素为C,N元素;③流域土壤养分及计量比之间存在着稳定的耦合关系,C-N之间的耦合关系最为显著且在各元素和生态化学计量比稳定方面发挥着重要作用。[结论]流域3种土地利用方式有效地改变了土壤全量养分含量和元素的生态化学计量比,有利于流域的生态保护和植被修复。     

土地利用和气候变化对流溪河水库流域径流的影响

[目的]探究径流对土地利用与土地覆被变化(LUCC)和气候变化的响应，为华南地区流溪河水库流域未来水资源的合理利用开发及社会经济可持续发展提供依据。[方法]通过构建分布式生态水文模型CHESS和设置情景模式，定量分析了土地利用和气候变化对径流的影响，同时结合CA-Markov模型，对流域未来径流变化进行了预测。[结果]CHESS模型在流溪河水库流域径流模拟中有很好的适用性，率定期的纳什系数(NS)为0.82,R²为0.91,验证期的NS为0.74,R²为0.86;土地利用变化方面，耕地转化为林地或草地会导致年均径流量减少，林地或草地转化为耕地会导致年均径流量的增大，耕地、林地、草地对径流形成的贡献能力为耕地>草地>林地；气候变化方面，年均径流量与降水量成正比，与温度成反比；2000—2020年，流域年均径流量逐渐增大，气候变化促进了径流的形成，土地利用变化抑制了径流的形成，且气候变化的影响占主要地位；未来预估情景下，2030年、2050年流域内建筑用地面积会增大，林地、草地面积会减小，耕地、水体面积变化不大，且在2040—2050...     

干旱区内陆艾比湖流域景观格局时空变化及生态安全评价

[目的]为了探讨艾比湖流域近10a间景观格局及生态安全的动态变化。[方法]运用RS和GIS技术,并结合景观指数和生态弹性度对该流域生态安全进行了综合评价。[结果](1)近10a来,艾比湖流域土地利用变化剧烈,说明景观格局持续受社会经济发展两方面矛盾的巨大压力;(2)2001年斑块个数为2 560个,而2009年增加至3 476个,说明该流域生态环境整体呈破碎化趋势。景观破碎度由2001年的0.054 0增加为2009年的0.073 3,说明其景观趋于不稳定,生态安全性降低;(3)2001—2009年生态弹性度呈"∧"型变化趋势,先由2001年的1.20×107增加为2005年的1.57×107,然后再降为2009年的1.49×107,但总体是趋于增大的趋势。[结论]从整体上综合考虑,2001—2009年艾比湖流域土地利用的景观生态安全度降低。     

东南沿海土地利用转型的生态服务价值研究——以甬江流域为例

[目的]通过分析流域的土地利用变化对流域内各个自然过程生态服务价值的影响,为流域土地资源的合理利用和流域生态安全保护提供科学依据。[方法]基于土地利用转型变化,分析1980—2015年人类活动影响下的甬江流域土地利用变化及其生态服务价值变化。[结果]①甬江流域土地利用变化以耕地的减少与建设用地的增加为主要特点,且土地利用程度不断上升。土地利用类型之间发生复杂的相互转化,转移面积最大的是耕地转向建设用地。②35 a间,甬江流域土地综合利用动态度为0.42%。建设用地土地利用单一动态度最大,耕地面积减小幅度最大。③甬江流域生态服务在时间层面上,总价值先增大后减小,在1995年之前不断增加,但在之后不断减少。④在空间层面上总体呈现出由西南向东北逐渐变低的趋势。[结论]甬江流域土地利用转型剧烈,土地利用的快速变化加剧了生态系统功能退化。     

华北农牧交错区LUCC对生态系统服务及生态环境质量的影响——以内蒙古自治区多伦县为例

[目的]探究华北农牧交错区土地利用/覆被变化(LUCC)对区域生态环境的影响,为类似地区国土空间用途管制和生态文明建设提供理论参考。[方法]基于华北典型农牧交错区内蒙古多伦县2004年、2009年和2014年3期土地利用现状数据及其变更调查资料,获取该区2004—2014年LUCC时空数据。参考Costanza和谢高地等的研究成果,选取生态系统服务价值、生态环境质量指数和LUCC生态贡献率等,构建LUCC与生态环境质量评价体系。[结果]①2004—2014年,研究区土地利用/覆被类型发生明显改变。②生态系统服务价值总量不断提高,主要由林地增加而来;草地、耕地、水域和未利用地生态服务价值的减少在一定程度上削弱了这种增加趋势;10 a来研究区各土地利用/覆被类型生态系统服务价值变化与各自面积变化规律一致。③从生态环境质量指数变化来看,区域生态环境质量不断改善。但从变化细节上分析,生态环境存在改善和恶化双向变动;草地转向耕地和建设用地是该区生态环境恶化的主导因素,未利用地向草地和林地转换则促进生态环境质量的改善。[结论]生态文明建设过程中要切实重视生态脆弱区土地利用变化对区域生态环境之影响;从提高土地利用效率,加强"山水田林湖草"生命共同体建设,构建合理的国土空间规划体系入手,引导区域人口、经济、资源和环境持续高质量发展。     

甬台温海岸带景观格局及生态脆弱性时空演变特征

[目的]分析浙江省宁波市、台州市及温州市的海岸带土地利用景观格局及生态脆弱性演变特征,以促进海岸带地区可持续发展,为生态建设及修复提供理论支撑。[方法]基于甬台温海岸带1995—2015年三期土地利用数据,采用"压力度—敏感度—恢复力"评价模型对研究区进行景观类型脆弱度和生态脆弱度评测。[结果]①景观格局变化表现为:耕地面积减少最多,其次为滩涂和林地;建设用地面积增加最多;耕地、林地斑块数量增多,呈破碎化趋势。②生态脆弱度高区域集中在杭州湾南岸的余姚市、慈溪市和台州湾的路桥区,20 a来研究区高脆弱度区域增多,整体生态脆弱度增加。③区域生态脆弱度与扰动指数、破碎度呈显著正相关,和景观脆弱度指数则完全相关。[结论]甬台温海岸带景观类型变化明显,生态脆弱性增强。     

丹江口水库水环境变化特点及其改善对策

[目的]探讨南水北调中线工程运行后丹江口库区水环境变化影响因素及其防控对策,为削弱库区污染负荷,确保库区水质安全提供参考。[方法]以丹江口水库周围及上游流域为研究区域,采用前后对比分析法,分析水环境变化特征及其主要影响因素,从而提出保护改善水环境的对策。[结果]水库大坝蓄水后丹江库区水质总体良好但空间差异显著,部分入库支流和库湾局部污染较为严重,氮、磷和重金属元素含量较高。[结论]丹江口库周局部地区水土流失、农村点源污染、农业面源污染及人类活动是影响库区水质的主要原因。针对库区存在的生态环境问题,提出了继续稳定实施退耕还林/还草政策,优化农村产业结构,加强工矿企业排污监管,优化监控站点并加强居民环保意识的保护对策和建议。     

晋中盆地土壤重金属分布特征及生态风险

[目的]对晋中盆地土壤重金属分布特征影响及生态风险进行研究和评价,旨在了解该地区土壤污染现状以及为土壤重金属综合治理与防治提供科学依据。[方法]对晋中盆地表层土壤进行采样,测定208个土壤样品中Pb,Cr,Cd,As和Hg这5种重金属的含量,采用单因子污染指数、综合污染指数和潜在生态危害指数对盆地污染进行评价,并利用GIS空间分析技术对污染现状进行分析。[结果]重金属Pb,Cd,Cr,As和Hg的平均含量分别为20.87,0.316,68.226,10.457和0.129mg/kg,分别为山西省土壤背景值的1.42,3.16,1.23,1.15,5.61倍;单因子污染指数结果显示,Hg和Cd为盆地污染的主要贡献因子,Pb,Cr和As对盆地污染的贡献较少;综合污染指数和潜在生态危害指数结果显示,盆地污染程度较为严重,达到中等污染和重度污染的样点占比共达到95%以上;污染空间分析显示,盆地整体污染程度较深,在盆地北部太原地区和南部孝义、介休市存在明显的污染突出地区。[结论]受人类活动影响,晋中盆地土壤重金属污染已较为严重,应引起足够重视。     

南方山丘区水源地土地利用结构对河库水质的影响——以珊溪水库流域为例

[目的]探明珊溪水库流域土地利用结构与河库水质的相关性,为南方山丘区土地开发利用和水源地保护提供依据。[方法]在库区以及河流入库点设置23个监测断面,于2017年7月及2018年1月进行实地取样监测,利用2016年TM影像数据对研究区用地类型进行划分,并通过ArcGIS水文、空间分析功能将整个流域分为8个子流域,分析每个子流域土地利用结构。选取高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)、总磷(TP)、溶解氧(DO)4个水质指标分析其时空变化特征,探讨子流域不同坡度下土地利用结构对河库水质的影响。[结果]珊溪水库流域土地以林草地、耕地为主,两者面积比例总和达到80%以上。枯水期河库水质整体优于丰水期。各水质指标与林草地比例呈现负相关,而与耕地、建设用地呈正相关,丰水期土地利用结构与水质相关性相比枯水期更为明显。河库水质与不同坡度土地利用类型的相关性有差异,低坡度带(15°)COD_(Mn)与耕地比例呈显著正相关;中坡度带(15°～25°)TN,TP与林草地比例呈显著负相关,TN与耕地比例呈显著正相关。[结论]库区水体质量良好。在流域尺度上林草地和耕地是影响水体污染物浓度的主要土地利用类型。丰水期耕地是氮磷元素的主要输出源,林草地在一定程度上削减了氮磷元素的入河量,具有一定的正效应。     

东阳江流域生态系统健康评价

[目的]通过对东阳江流域生态系统健康进行评价,旨在为该区生态补偿体制的制订提供参考。[方法]参考环保部《流域生态系统健康评价技术指南》,建立水域生境结构、水生生物、水域生态压力、陆域生态格局、陆域生态功能和陆域生态压力共6大类17项评价指标,对东阳江流域29个评价单元进行生态系统健康评估。[结果](1)东阳江流域生态健康等级处于一般及以上水平,其中优秀、良好和一般的评价单元分别占6%,60%和34%。(2)水域生态系统健康的主要限制因子是水质质量指数;陆域生态系统主要限制因子为森林覆盖率、建设用地比例、重要生境保持率及水源涵养功能指数等。(3)山地丘陵地区流域生态系统健康等级高,平原与盆地地区健康等级低;上游健康等级高,中下游人口密集地区健康评价等级偏低。[结论]东阳江流域生态系统健康等级差异的根本原因是人类活动类型及强度的地区差异,而干流水质质量较差,建设用地比例高,点、面污染源排放量大是其主要的生态环境问题。     

灞河流域产流产污的时空特征模拟研究

[目的]探究灞河流域非点源污染物总氮(TN)和总磷(TP)时空演变特征及其与年径流量的负荷关系,提出污染负荷的空间分布规律,为流域规划治理提供思路。[方法]以1996年和2017年两期土地利用数据和2001-2017年灞河流域降雨数据为基准,基于GIS技术和AnnAGNPS模型开展现状模拟与情景设计。[结果]①相比1996年,2017年林地和耕地的面积减少,建设用地、水域等面积增多;模拟结果显示建设用地产流定额增加,TN负荷定额增加,TP负荷定额增加;林地产流减少,TN负荷减少,TP负荷减少;水域的产流、TN和TP负荷基本无变化。②2017年建设用地TN污染负荷相比1996年(5.24 kg/hm²)增加到16.13 kg/hm²,一定程度上反映了灞河流域近20 a城市非点源污染的严重性。③径流最大的区域是清峪河、灞河上游、清河以及辋川河这4个子流域。当径流值大于4.00×10⁸t时,TN和TP污染物负荷处于高负荷状态。④辋川河、库峪、岱峪以及清峪这4个子流域的TP,TN负荷分布占到了灞河整个流域的50.32%,56.09%。[结论]目前非点源污染是灞河流域的主要污染源,尤其要重视城市非点源污染。     

2007-2017年洞庭湖平原耕地生态安全评价及障碍因子诊断

[目的] 研究洞庭湖平原耕地生态安全状况,并诊断其障碍因子,为区域耕地合理利用和耕地污染治理提供参考依据。[方法] 基于DPSIR模型构建洞庭湖平原耕地生态安全评价指标体系,从县域尺度,采用基于熵权的改进TOPSIS模型测度洞庭湖平原2007—2017年耕地生态安全指数,并采用障碍度模型诊断耕地生态安全状态的主要障碍因子。[结果] 2007—2017年洞庭湖平原整体耕地生态安全程度处于临界状态,整体安全指数在研究期内波动上升但增速缓慢;不同县（区、市）耕地生态系统安全变化特征不一;中低产田改良比例、秸秆还田比例、测土配方施肥比例、农药使用强度、地膜使用强度、化肥施用强度、农业自然灾害成灾比例等是制约耕地生态安全的主要障碍因子。[结论] 为改善洞庭湖平原耕地生态安全状况,应大力实施全域土地综合整治,加强农业面源污染治理。     

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。     

小流域非点源污染模拟与生态修复影响评价

[目的]基于各流域场次降雨径流过程和非点源污染负荷模拟分析,评价小流域生态建设对密云水库流域水文过程和污染防控效果影响,为水源地保护、流域山水林田湖一体化修复和生态环境建设提供科学依据。[方法]以北京市重要饮用水源地密云水库上游蛇鱼川小流域为研究对象,利用EcoHAT-LCM模型和传统大尺度非点源污染模型相结合的模式进行模拟分析,并设置情景,分析评价小流域生态建设效果。[结果]随着场次雨量的增加,吸附态N,P负荷占污染负荷总量的比重在逐渐增加,溶解态N,P负荷占污染负荷总量的比重在逐渐减少。小流域内居民点具有小城镇级别的垃圾处理率和垃圾入网率时,农村生活N,P污染负荷可以削减28%;减少经济林的现有施肥量,农业生产活动的N,P污染负荷能够削减43.9%和48.9%。[结论]研究区域不同频次暴雨对吸附态N,P负荷的影响大于对溶解态N,P负荷的影响。生态修复措施对N,P污染负荷削减作用显著。     

基于DPSIR-灰色关联模型的重庆市土地生态安全评价

[目的]对重庆市土地生态安全定量化评价做出初步探索,为重庆土地生态安全研究和生态环境建设提供方法借鉴和理论参考。[方法]构建基于驱动力—压力—状态—影响—响应(DPSIR)概念框架的土地生态安全评价指标体系,借助灰色关联模型进行赋权,构建土地生态安全指数对重庆市1997—2012年土地生态安全指数进行评价。[结果]1997—1998年重庆土地生态安全处于敏感状态,1999—2002年处于较安全状态,2003—2009年处于敏感状态,2010,2011年为不安全状态,2012年为敏感状态。重庆市土地生态安全整体呈现缓慢的下降趋势,形势不容更乐观;重庆市土地生态安全的驱动力生态安全指数和压力生态安全指数呈现出轻微波动的整体下降趋势;状态指数和响应指数呈现整体增长趋势;影响安全指数呈现波动变化状态。[结论]通过产业结构的调整、环境保护力度及资金投入的加大以及技术的提高,农业生产技术改进,提高森林覆盖率,加强对土地生态安全的响应力度,是重庆市土地生态安全的根本保障。该评价模型和指标体系适用性较强,评价结果较为客观,是土地生态安全评价的可用方法。