玛纳斯河流域农田生态系统服务功能价值评估

农田生态系统可为人类提供各种产品及多种间接生态系统服务功能.本文运用环境经济学,借助GIS技术,对玛纳斯河流域农田生态系统1976年和2005年两个时段的产品提供、气候调节、土壤保持、碳固定、02释放以及营养物质保持等6项生态系统服务功能价值进行了物质量及价值量的估算和分析.结果表明.农田生态系统服务功能总价值从1976年的352 219.4×104元上升到2005年的767 061.5×104元,29年间上升117%.根据两个时段农田生态系统服务功能价值的分析,农田生态系统的产品提供功能受人类技术和管理的影响较大,具有较高的提升潜力,其价值占总生态系统服务功能价值的比例从1976年的7%上升到2005年的39%;而间接生态系统服务功能体现了农田生态系统的自然属性,为人类提供了巨大的调节、支持服务功能,从1976年至2005年,其生态系统服务功能价值上升43%.玛纳斯河流域农田生态系统服务功能研究表明,农田生态系统具有多种生态系统服务功能,应该重视对农田生态系统各项生态系统服务功能价值的评估,从而达到干旱区流域社会、经济、自然生态系统的和谐发展.     

窟野河流域生态系统服务功能变化及其驱动因素分析

[目的] 窟野河流域地处黄河流域重要补给段,是黄河中上游侵蚀最强烈的地区之一,其生态环境不仅影响自身的发展,还影响黄河下游的区域生态发展。[方法] 为了对窟野河流域生态系统服务功能有更加全面的认识与理解,运行InVEST模型定量评估1990-2020年生态服务功能(碳储量、土壤保持、水源涵养、生境质量),并采用地理探测器分析其驱动因素。[结果] (1)在土地管理政策的驱动下,建设用地的面积显著增加,未利用地的面积明显减少,主要土地类型以草地为主,植被覆盖度呈波动上升的趋势。(2)窟野河流域生态服务功能均表现出在2000年左右下降,2010年后波动升高,生境质量指数基本稳定在0.22~0.24,整体生境质量较差。(3)土壤保持和生境质量指数在流域内以低-低聚集的冷点分布为主,碳储量和水源涵养量冷点和热点的空间分布较为分散,高值和低值在空间上呈现交错分布。(4)近30年碳储量、生境质量主要受土地利用影响,土壤保持和水源涵养主要受地形、土壤类型和降水影响。[结论] 研究结果可为窟野河流域生态服务综合效益的提升和水土保持措施的配置提供科学的依据。     

基于土地利用的祊河流域生态系统服务价值动态变化

为了保护生态环境和合理利用土地资源,以1978年、1985年、1995年、2005年、2015年5个时点的土地利用数据为基础,采用生态系统服务价值评估法、空间自相关分析、热点分析等方法分析了1978—2015年祊河流域生态系统服务价值时空演变规律。结果表明:(1)流域土地利用变化趋势为耕地和草地减少,建设用地、水域、林地、未利用地增加。各地类间的转移以耕地向建设用地的转移为主,其次是耕地向林地以及耕地和草地之间的转移。(2)流域生态系统服务总价值变化呈"先减少后增加再减少"的波动减少趋势。耕地和草地的服务价值减小,林地、水域和未利用地的服务价值增加;土壤形成与保护、食物生产、生物多样性保护、气体调节、原材料和气候调节的服务价值减小;水源涵养、娱乐文化和废物处理的服务价值增加。(3)流域生态系统服务价值呈空间集聚分布格局且集聚程度略有减弱。冷点区范围呈明显的扩张趋势,且集中分布于平邑县、费县和兰山区的城区内;热点区范围基本保持不变,主要分布在蒙山山脉、水库、河流和低山丘陵。     

北川河流域退耕还林不同配置模式对土壤抗冲性的影响

在青海大通县北川河流域分浅山区和脑山区各选择了5种退耕还林配置模式,研究了不同配置模式对土壤抗冲性的影响,结果表明:在浅山区,土壤抗冲性指数与枯落物现存量呈显著正相关,以模式D(中国沙棘)的抗冲性指数最大,为1.136 s/g,以模式E(柠条)的最小,为0.385 s/g;在脑山区,土壤抗冲性指数与团聚度、总孔隙度呈显著正相关,模式F(青海云杉)的土壤抗性指数最大,为1.652 s/g,模式J(青杨 中国沙棘)的土壤抗冲性指数最小。     

北川河流域退耕还林(草)对土壤质量影响的评价

“万物土中生”，土壤是生态环境的重要组成部分。探讨退耕还林（草）工程对土壤质量的影响，可以为工程的持续开展提供有关的理论依据。通过对我国退耕还林（草）工程重点试验县——青海省大通县北川河流域不同时间序列的退耕地的土壤，进行了系统的对比研究。研究结果表明：土壤质量综合指数值为坡耕地34．0％〈弃耕地40．8％〈退耕地（3-10a）63．6％〈退耕地（11～20a）74．4％〈天然次生林地82．8％〈天然灌丛地90．6％。随着时间的延续，退耕地土壤理化性质将会得到明显改善，土壤质量会逐步得到提高。     

北川河流域退耕还林还草工程土壤渗吸性能研究

 土壤渗吸性能是土壤重要的物理特征,是生态效益的重要组成部分。探讨退耕还林还草工程影响土壤渗吸性能的机制,可以为工程的顺利实施提供有关科学依据。应用双环渗透仪法,对国家退耕还林还草工程科技试验县———青海省大通县北川河流域退耕地土壤渗吸性能进行了系统研究。结果表明:退耕地表土层渗吸过程基本上为INVERSE或S模型,突出表现为初期渗吸速度极大、中期降低、后期小,直至趋于某一常数亦即稳渗速度的过程。退耕地与天然林地的表土层,稳渗速度相同,平均达42mm/min,比农耕地高95倍。随着退耕地林分的正常生长,林分枝叶重量的增加,枯落物的不断积累,表土层厚度的增加及改良,退耕地稳渗速度会逐步得到有效提高。     

环境污染对城镇生态系统服务功能的影响

阐述了城镇化进程加速的同时,大气、水、噪声、固体废弃物及土壤等环境污染对城镇生态系统主要服务功能造成直接或间接的影响,即降低了植被净化空气和调节小气候的能力,减弱其削弱噪声的功能,限制其调节径流和吸纳废水中营养物质的作用,并使城镇带给人类的娱乐文化价值渐失。提出控制环境污染、保护城镇生态系统及其服务功能是城镇可持续发展的有效途径。     

大理河流域淤地坝拦沙贡献率分析

为提高淤地坝拦沙贡献率的计算精度,揭示淤地坝拦沙量对流域输沙量减少的作用。以大理河流域为研究对象,提出一种基于GIS和土壤侵蚀模数的淤地坝逐年拦沙量计算方法,分析大理河流域淤地坝拦沙量对流域出口输沙量减少的贡献率。结果表明:(1)1954—2011年,大理河流域淤地坝逐年拦沙量呈波动式增加,多年平均拦沙量为0.12亿t,累积拦沙量为7.17亿t,其中1980—1989年年均拦沙量最高,为0.19亿t。(2)1960—2015年,大理河流域输沙量呈显著减少趋势,且在1971年和2002年均发生显著突变(P<0.05)。(3)人类活动是大理河流域输沙量减少的主要原因,1971—2001年淤地坝拦沙量占人类活动减少输沙量的贡献率为47.42%;随着流域植被恢复,2002—2011年淤地坝拦沙量占人类活动减少输沙量的贡献率降至31.04%。该方法对评价大理河流域淤地坝拦沙贡献率有一定的指导意义。2000年以后,由于植被恢复,大理河流域淤地坝拦沙贡献率下降。     

伊洛河流域土壤保持生态服务功能动态变化

[目的]分析河南省伊洛河流域土壤保持生态服务功能的动态变化特征,为流域水土保持和生态管理建设提供参考。[方法]采用修正通用水土流失方程(RUSLE)和统计学方法,分析2010—2020年伊洛河流域土壤保持功能时空变化特征以及影响因素。[结果](1)2010—2020年伊洛河流域土壤保持功能呈递减趋势;空间分布基本一致,整体呈西南高,东北低的分布格局。(2)不同生态系统类型的土壤保持功能差异较大,2010—2020年森林和灌丛生态系统土壤保持总量较高,农田生态系统面积最大,但土壤保持功能较弱。(3)不同海拔和坡度的土壤保持功能随海拔和坡度的增加不断加强。(4)2010—2020年伊洛河流域土壤保持功能空间差异性主要受地形因素的控制,时间变化主要受降雨侵蚀力的影响。[结论]应注重和维护土壤保持功能较强的森林和灌丛生态系统,增强农田生态系统的水土保持措施,从而提高流域土壤保持功能,有助于提升伊洛河流域的生态安全。     

陕西省退耕还林(草)前后LUCC对生态系统服务的影响

基于1980s,1995年,2000年和2005年四期的土地利用矢量数据,借助ArcGIS技术,对退耕还林（草）前后的陕西省土地利用状况和生态系统服务价值进行了评估;进而借助SPSS探讨了土地利用程度对生态系统服务价值的影响。结果表明:相比于改革开放初期,退耕还林（草）前陕西省土地利用程度增加,而后随着退耕还林（草）的实施又逐步下降,生态系统服务价值在退耕还林（草）前后的变化趋势则与之相反。经线性拟合检验,退耕还林（草）前后4个年份陕西省各县土地利用程度综合指数与单位面积生态系统服务价值的相关系数绝对值均超过0.7,且在0.01水平上显著,说明二者之间存在较强的负相关性。     

喀斯特地区退耕还林工程下生态系统服务变化与关系分析

为了给新形势下退耕还林工程的实施提供科学的理论依据,以贵州省安顺市普定县为研究区域,借助生态系统服务和交易的估价权衡模型(InVEST)测度了普定县1990年、2000年、2010年、2017年的土壤保持、产水量、碳储存和生境质量4项服务。结果表明:(1)产水量、碳储量、土壤保持和生境质量服务在3个时段生态系统服务变化指数(ESCI)的结果各不相同,如持平和倍增。增益及损失范围在空间分布上不相同,同种生态系统服务在不同的时间段上分布也不相同。(2) 4种主导生态系统服务的分布格局也显示出显著的空间差别:土壤保持主导服务主要分布在山地林地地区;产水量主导服务主要分布在山地林地、建设用地及裸地;碳储量主导服务主要分布在林区;生境质量主导服务分布在水域、林地、草地和耕地。(3)普定县土壤保持与碳储存服务、土壤保持与生境质量服务、碳储存与生境质量都存在明显的协同关系;土壤保持与产水量存在较好的协同关系。(4)普定县4类及3类生态系统服务热点区主要分布在林地和草地地区,且随着退耕还林(草)政策的全面开展,4类及3类热点区面积逐年增加;0类和1类服务热点区主要分布在普定县的建设用地、裸地及耕地地区。     

植被格局特征对大理河流域侵蚀产沙的响应

为了进一步研究植被覆盖FBM(fractional brownian motion)分形维数在不同流域中对植被覆盖特征的综合效果及作为固定参数代替现有的植被量化指标在实际的水文、土壤侵蚀等预测模型中的应用,该文通过对大理河流域上中下游青阳岔、李家河和曹坪3个水文站控制流域的降雨、径流和产沙等资料的全面综合分析,以次降雨径流侵蚀功率作为侵蚀外营力输入,通过对站控流域地貌特征FBM分形维数、植被景观格局FBM分形维数和NDVI植被指数作为描述下垫面特征,以地理信息系统(GIS)为平台,利用GIS和RS技术,构建大理河流域侵蚀产沙量多元线性回归模型,并通过2组不同参数预测结果对比,结果表明:以植被格局分形维数为植被量化参数的模型输沙模数模拟值与实测值之间的相对误差和绝对误差比以NDVI为植被量化参数的小;在38场次暴雨洪水中,基于植被格局分形维数为植被量化参数的模型次暴雨输沙模数模拟值与实测值之间的相对误差小于10%、20%、50%的分别占总场次的34.21%、55.26%、86.85%;38场次暴雨输沙模数的模拟值和实测值之间的平均相对误差为25.19%,其中模拟值与实测值绝对误差小于300 t/km2有31场,植被格局FBM分形维数可以更好反映植被覆盖与水土流失之间的关系,并且分析得到植被格局分形维数与土壤侵蚀强度之间呈负相关关系,决定系数为0.5066,即土壤侵蚀强度随着植被格局FBM分析维数的增大呈减小趋势,说明植被格局FBM分形维数对土壤侵蚀强度的影响较大.     

大理河流域土壤侵蚀空间格局分形特征研究

土壤侵蚀空间格局作为流域地貌表面形态与生态景观特征的重要反映,一直为土壤侵蚀与水土保持学界研究的热点。从土壤侵蚀的角度来看,不同强度等级土壤侵蚀的图斑可以视为景观的一种元素[1],这样就可以利用景观生态学理论对不同等级土壤侵蚀所组成的景观进行研究。国内外学者对此进行了大量研究。De Cola[2]、Lam[3]等利用分形维数指标对区域景观复杂性和人类扰动强度进行了研究;张志等[4]在GIS支持下研究了宜昌地区土壤侵蚀强度景观的面积对比、多样性指数、优势度指数和多度等参数;田光进等[5]利用生态环境综合指数和土壤侵蚀强度指数研究了中国耕地土壤侵蚀空间分布特征及生态背景;王库等[1]通过FRAGS     

大理河流域地貌分形特征空间变异研究

以1：5万地形图为数据源,通过建立流域数字高程模型,采用基于变分法的分形维数计算模型和ArcGIS的窗口分析功能,对大理河流域中的10条子流域地貌分形维数进行了计算,分析了其空间变异特点。结果表明,大理河流域地貌分形维数从上游至下游呈明显增加趋势,右岸流域地貌分形维数平均值大于左岸,地貌分形维数较好地揭示了大理河流域地貌破碎程度和复杂程度的空间变异特点。本研究对于促进地貌分形维数在地貌学及水土流失预报等领域的应用研究具有重要意义。     

大理河流域不同时间尺度水沙变化影响因素及趋势研究

近几十年来黄河中游水沙特征有所改变,以黄河中游典型流域大理河为例,通过分析流域气候及下垫面变化.探求流域产流、产沙量变化的原因及趋势.结果表明:流域水土保持措施的减水、减沙效益从1972年后开始显现,1960年代至1990年代,大理河流域产流、产沙量出现了一个先减少再增大的过程.以1960年代为基准,1970年代降雨与下垫面产流能力对流域产流量减少的影响比较接近(51.7%.42.2%),而在1980,1990年代降雨的影响要小于下垫面产流能力的影响(1980年代为27.0%,64.1%;1990年代为38.4%,54.9%);但在汛期尺度上,降雨、下垫面产流能力对流域产流量的影响此消彼长,随时间变化看不出什么规律.受气候以及水土保持措施等的影响,未来大理河流域多年平均尺度下流域产流量、产沙量将会减少,但在某些小的时间尺度(次暴雨)内的产流量、产沙量将有增大的可能;水力侵蚀将会减少,但风力侵蚀却有加强的趋势.     

青海省湟水河流域不同退耕还林模式土壤效应

基于野外采样、定点观测和室内实验,研究了青海省湟水河流域不同退耕还林模式土壤效应。结果表明,青海省湟水河流域相同林龄（8a）的不同退耕还林模式（5种）的土壤有机质含量、总孔隙度和微生物总量大小顺序为：云杉桦树混交〉桦树〉云杉沙棘混交〉云杉〉沙棘〉农田;土壤容重和pH值大小顺序为：云杉桦树混交〈桦树〈云杉沙棘混交〈云杉〈沙棘〈农田;土壤持水性大小顺序为：云杉桦树混交〉沙棘〉桦树〉云杉〉农田;土壤可蚀性K因子大小顺序为：沙棘〈云杉桦树混交〈云杉沙棘混交〈桦树〈云杉〈农田;缓解日温变化效应顺序为：云杉桦树混交〉桦树〉云杉沙棘混交〉沙棘〉云杉〉农田,土壤微生物总量中细菌〉放线菌〉真菌,其中细菌占95%以上。     

青海湟水河流域不同退耕还林模式水土保持效应

基于野外定点观测资料收集和室内实验分析,研究了青海湟水河流域不同退耕还林模式下水土保持效应,结果表明:41 a青杨>41 a云杉>天然次生灌木林>9 a云杉沙棘混交>9 a沙棘>9 a云杉(坡位下)>9 a云杉(坡位上)>4 a云杉沙棘混交>农田.同时对照农耕地土壤:退耕还林地土壤理化性质和生物特性在退耕5 a后有明显变化,天然次生灌木林稳渗率>9 a云杉沙棘混交>4 a云杉沙棘混交>农田;土壤可蚀性因子从农耕地的0.773减少到次生灌木林的0.483;41 a青杨枯落物单位面积有效蓄水量是41 a云杉的2.6倍.     

退耕还林对河北顺平县土地利用变化及生态系统服务价值的影响

退耕还林工程的实施,使区域的土地利用与生态环境发生了变化。为定量研究该区域退耕前后土地利用与生态服务价值的变化情况,本文应用Costanza生态系统服务价值计算公式和谢高地等人的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表,对顺平县2001-2008年土地利用变化对生态系统服务价值的影响进行了分析。结果表明:土地利用变化主要体现为耕地、其他农用地、未利用地的减少和园地、林地、建设用地和水域的增加;顺平县的生态系统服务价值在退耕还林期间呈逐年增加的趋势,其生态服务价值与总人口、GDP和农民人均纯收入均表现为显著正相关,反映出退耕还林工程对其生态、社会、经济等方面均起到了一定的积极作用。     

退耕还林（草）对延河下游流域生态系统服务价值的影响

为定量评估延河下游流域退耕还林（草）对生态环境的影响,在分析处理退耕前（1997年）TM影像和退耕后（2005年）CBERS卫片的基础上,根据Costanza及我国学者相关研究成果,计算并比较了延河下游流域退耕前后的生态系统服务价值。研究结果表明,通过退耕还林（草）,延河下游流域的生态资产总值增加3．6％,说明该区域的生态环境状况有所改善;退耕前后不同土地利用类型生态系统服务价值大小排序基本不变,依然是草地〉耕地〉林地,草地的贡献率增加10％,耕地贡献率减少11％;退耕前后生态系统服务功能价值结构比例基本未变。