重庆市森林生态系统水源涵养功能研究

以重庆市为研究区域,根据该区自然地理环境条件的差别,利用2001—2010年重庆市MODIS植被类型数据,划分为针叶林、阔叶林、针阔混交林、灌木林、草地、湿地和5个森林生态系统类型区域,利用年降水量,林冠截留率数据,结合气象观测数据,计量和评述了该地区2001—2010年间森林生态系统水源涵养能力及其变化。结果表明:总体格局空间上,东部巫溪、城口、酉阳等地区由于植被状况良好,其森林生态系统水源涵养能力较强;中西部渝中区、沙坪坝区、大足县等地区由于植被状况较差,是森林生态系统水源涵养能力的薄弱环节;东部森林生态系统水源涵养能力强,西部弱,巫溪县最强,渝中区最弱;其中渝东北生态涵养发展区森林生态系统水源涵养能力最强,都市功能核心区森林生态系统水源涵养能力最弱;三峡库区森林生态系统水源涵养能力较强,平均为61亿m3;2001—2010年,重庆市森林生态系统水源涵养量呈逐渐上升的趋势,但受降水影响,各年差异明显,多年平均水源涵养量为103亿m3,2010年森林生态系统水源涵养量最高为129亿m3,2006年森林生态系统水源涵养量最低为73亿m3。     

城市森林水土保持功能及经济评估——以长沙市为实证分析

以我国第三个"国家森林城市"长沙市为实证分析,阐述了城市森林生态系统的涵养水源和固土保肥功能,并对其经济价值进行了评估。根据长沙市"十五"森林资源调查报告数据(2005年),计算出长沙市城市森林生态系统涵养水源和固土保肥功能的经济价值分别为3.27亿和33.74亿元/a,其水土保持总价值为37.01亿元/a。     

重庆四面山森林生态系统服务功能价值的初步评估

采用机会成本法、市场价格替代法等手段对重庆四面山地区典型亚热带常绿阔叶林生态系统 的涵养水源、保持土壤、净化空气、固定CO2、休闲游憩等生态系统功能进行了初步估 算.最后得出该地区森林生态系统的涵养水源价值为1.035亿元、保持土壤价值为0.279 7亿元、固定CO2价值为0.837 9亿元、净化空气价值为0.687 0亿元、休闲游憩价值为1.90 0 4亿元.该地区森林生态系统服务功能的总价值为4.74亿元 .     

吉林省森林生态系统服务价值评价

[目的]对2009—2013年吉林省的森林生态系统服务价值进行评价,为森林生态系统的可持续经营和管理提供依据。[方法]以第8次森林资源清查和吉林省林业调查规划院编制的8个林业局森林经营方案等数据为基础,建立森林生态系统服务评估指标体系和定量方法,采用价格倒算法推演森林涵养水源价格公式。[结果](1)2013年吉林省森林生态系统服务总价值为13 801.35亿元。(2)森林生态系统各服务价值排序为净化大气环境(10 225.91亿元,占总服务价值的74.09%)生物多样性维护(1 063.27亿元,占7.70%)涵养水源(997.70亿元,占7.23%)保育土壤(941.61亿元,占6.82%)农田/草场防护(564.75亿元,占4.09%)固碳释氧(8.12亿元,占0.06%)。[结论]在吉林省森林生态系统服务价值中,以净化大气环境、生物多样性维护和涵养水源服务价值最高。倒算法推演得到的结果较以往研究更贴合实际,有力地提升了森林涵养水源价值核算的准确性和合理性,也使森林涵养水源价值研究评价方法更加科学。     

长江上游森林水源涵养功能及空间分布特征

以长江上游森林生态系统为研究对象,按照植被类型将研究区域划分成11个评估单元。根据研究区各森林类型林冠层、枯枝落叶层和土壤层的指标数据和2001年NOAA影像,结合野外调查,应用GIS技术对整个长江上游森林水源涵养功能及其在空间上的分布特征进行了探讨。结果表明:(1)长江上游森林水源涵养功能平均值为79.33 mm。林冠层、枯落物层、土壤层水源涵养功能平均值分别为1.29,2.81和75.21 mm。长江上游森林水源涵养总量为1.667 5×1010t。林冠层、枯落物层和土壤层分别占涵养总量的1.63%,3.54%和94.81%。土壤层是森林系统水源涵养总量的主体。(2)长江上游森林水源涵养功能由南向北呈现先增加后减少的抛物线趋势,由西向东表现出近似幂函数曲线的逐渐减少趋势。这与林冠层的变化趋势相反,与土壤层的变化趋势具有一致性。(3)在水平方向上,长江上游森林水源涵养功能以岷山—茶坪山—夹金山—锦屏山—玉龙山一线为界,表现出西强东弱的空间分布格局;在垂直方向上,森林水源涵养功能随着海拔的升高逐渐增加,至海拔4 200 m左右,出现减少的趋势。     

砒砂岩区沙棘人工林生态系统服务功能价值变化研究

依据《森林生态系统服务功能评估规范》构建评价指标体系,参照国内权威部门发布的价格参数,运用市场价值法、影子工程法、机会成本法等方法动态评价了我国砒砂岩区沙棘人工林生态系统服务功能价值.结果表明:保育土壤、涵养水源、积累营养物质、生物多样性保护和森林防护的总服务价值在2010年、2007年、2004年和2001年分别为52.83亿元、9.34亿元、3.59亿元、21.78亿元和24.78亿元,服务价值大小排序为:保育土壤＞森林防护＞生物多样性保护＞涵养水源＞积累营养物质;不同地区沙棘人工林生态系统服务功能价值排序为东胜市＞准格尔旗＞府谷县＞伊金霍洛旗＞达拉特旗＞杭锦旗;不同时间沙棘人工林单位面积生态服务功能价值排序为2010年＞2007年＞2004年＞2001年.研究结果可为砒砂岩区生态环境和经济建设可持续发展提供理论依据.     

吉林省森林涵养水源经济价值核算

[目的]分析吉林省各植被类型的森林涵养水源能力及森林生态系统总的涵养水源价值量,为森林可持续经营和管理提供依据。[方法]以吉林省森林生态系统降水截留率和降水量的测定数据为基础,应用降水截留率与森林林冠、降水量的关系得到森林涵养水源实物量,利用影子工程法得到森林生态系统涵养水源的经济价值。[结果](1)吉林省年均降水量为1 179.9mm,各植被类型的森林涵养水源能力为:天然林人工林乔木林经济林;(2)每年森林涵养水源总量为7.24×1010 m3,森林涵养水源的价值量为1.81×1011元。[结论](1)吉林省水资源流出量大于流入量,属于人口与生态双重缺水的省份;(2)森林植被类型虽然丰富,但森林资源存在区域分布不均,人工林树种单一且有着过伐林的资源结构特征等问题。     

青藏高原水源涵养能力评估

基于水均衡原理和地表能量平衡原理提出了一种计算区域水源涵养量的方法,并利用该方法结合RS和GIS软件对近几十年来青藏高原水源涵养能力强弱的空间分布及其生态价值进行计算和分析.结果表明:青藏高原境内大江大河流水量的补给主要发生在高原东南部,西北边缘大部分地区以及北部局部地区对江河的补给量很少.青藏高原年平均水源涵养量3.451 29×1011m3/a,青藏高原不同生态系统年总涵养水源的经济价值为2.312 37×1011元/a.     

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。     

秦皇岛市北戴河区森林生态系统服务功能价值评估

[目的]评估城市森林生态系统服务功能价值,为城市生态环境持续改善和经济发展提供科学依据和理论支持。[方法]选用河北省秦皇岛市北戴河区森林生态系统作为研究对象,采用水量平衡法、替代工程法、机会成本法、生产成本法、碳税法、市场价值法、认购意愿法等,对森林生态系统提供的涵养水源、保育土壤、固碳释氧、净化大气、森林防护、游憩休闲等6种服务功能价值进行评估。[结果]北戴河区森林生态系统服务功能价值达到14.87亿元/a。其中,游憩休闲功能价值居首位,达到10.87亿元/a,约占总价值的73.12%。各项森林生态系统服务功能价值表现为:游憩休闲净化大气涵养水源固碳释氧保育土壤森林防护。[结论]森林生态系统在城市生态系统中发挥着重要作用,尤其是旅游业的发展能够很好地拉动北戴河区经济的发展,有助于合理利用与经营北戴河区森林资源,最终实现北戴河区森林资源的可持续利用。     

岷江上游森林涵养水源的能力变化分析

为探讨森林植被变化对水文方面的影响，客观评价近年来退耕还林等生态建设所取得的功效，以岷江上游为对象，根据森林植被、枯期径流等的变化，找出其间的关联和相应的规律。利用森林涵养水源能力的评价指标：流域最小月平均流量与年径流量之比，得出了各年段的涵养指数，并将其变化趋势与森林植被、枯期径流相比较。结果表明，森林涵养水源的能力与森林面积有很大的相关性，它随森林面积的减少而降低，随森林面积的增加而升高；尽管岷江上游森林植被遭到严重破坏，但从总体来讲，岷江流域涵养水源的能力还是特别强的，径流变化平稳，枯期水量相对丰富；退耕还林工程功效显著，大面积的退耕还林提高了涵养水源的能力，增加了枯期径流量，增强了岷江上游的生态环境安全。     

基于成本视角的水质水量双向调节生态补偿量研究

[目的]以黄河流域陕西片区为实例进行水质水量双向调节的生态补偿量研究,为解决黄河流域上下游生态权益分配矛盾,实现流域区域间公平发展提供理论依据。[方法]同时考虑成本、价值和奖惩3个方面,以基本补偿标准为基础,采用水质改良系数法和水量贡献度法,构建基于水质水量的补偿标准测算模型开展研究。[结果]黄河流域陕西片区生态补偿量的基本补偿标准为13.74亿元;基于水质、水量调节值分别为-5.66和6.84亿元;2018年陕西省获得生态补偿金额为14.92亿元。[结论]相比以往的测算模型,该模型的测算结果更符合实际情况,同时也更适应于外部环境要素的变化。     

基于InVEST模型的渭河流域干支流生态系统服务时空演变特征分析

渭河作为黄河的最大支流,是生态保护建成区重点之一,对其生态系统服务研究有利于实现流域内高质量发展和生态保护之间的平衡关系,保持流域生态系统服务功能,促进流域生态系统恢复。基于InVEST模型分析渭河流域2000—2018年5期土地利用和干支流生态系统服务时空动态变化,采用相关性分析水源涵养、土壤保持和生物多样性之间的权衡和协同。结果表明:19年间,研究区土地利用情况主要以耕地、草地和林地为主,占总面积的95%以上。流域内水源涵养呈现"先上升后下降"趋势,平均栅格单元产水量542.9 mm,渭河流域干流水源涵养量最高,为6.88×10~8 m~3,其次为北洛河和泾河流域,分别为3.36×10~8,5.04×10~8 m~3。土壤保持呈斑块状分布,流域整体土壤侵蚀状况为微度侵蚀,且渭河流域干流实际土壤侵蚀量总量最高为6.67×10~8 t,其次为北洛河和泾河流域,分别为6.22×10~8,3.13×10~8 t。生物多样性表现为生境质量高区集中分布在生态较好的森林生态保护区,人类活动较为密集地区生境质量较差。研究期间,渭河流域水源涵养与土壤保持、生态质量之间为高度协同关系,其他生态系统服务不显著,不同的土地利用类型对生态系统服务之间权衡和协同贡献值不一致。     

黄河中游河道生态环境需水量研究

河流生态环境需水量作为维持河流生态系统功能的重要因素已成为当前研究的热点问题之一.本文在探讨河流系统生态环境需水量内涵的基础上,系统阐述了生态环境需水各分项的计算方法,并以黄河中游为例,针对该区的实际情况,采用蒙大拿法、最小月平均流量法、最大月平均含沙量法等计算研究区主要支流的生态环境需水量.计算结果表明,黄河中游生态环境需水量为47.356亿m3,输沙需水量为40.666亿m3,水面蒸发需水量为10.314亿m3.窟野河、无定河、汾河、泾河、北洛河、渭河、伊洛河和沁河的河道生态环境需水总量分别为2.071亿m3、3.393亿m3、10.143亿m3、8.699亿m3、3.575亿m3、34.601亿m3、6.481亿m3和2.505亿m3.由于黄河中游并非一个独立的河流系统,与上、下游有着密切的水利联系,难以确定黄河中游河道生态环境需水总量,有待进一步探讨和研究.     

黄河生态系统特征及生态保护目标识别

根据黄河流域生态和环境状况,对黄河流域进行了生态分区,并阐述了各生态区的特征。在黄河河道湿地研究和黄河水体内顶级物种(鱼类)的调查分析基础上,确定了黄河不同类型生态保护区的生态保护目标:从流域角度而言,黄河上游的主要生态保护目标是植被和水源涵养林;中游应以水土保持为主,主要是恢复和保护植被;下游以保护湿地类型和维持湿地面积为重点,保护生物多样性和重要鸟类资源。黄河水生态系统中的主要保护物种应是珍贵经济鱼类北方铜鱼、河口洄游鱼类刀鱼、鲤鱼等,主要保护的生态区包括库区湿地、河口湿地、河道湿地以及景观娱乐水域等。     

2010年汾河流域土地退化经济损失评估

土地退化是汾河流域严重的生态环境问题,直接关系到全流域社会经济的可持续发展。以实地调查为基础,结合已有的文献资料和汾河流域环境特征,运用生态经济损益核算方法,分析了汾河流域土地退化状况和变化趋势,估算了2010年汾河流域土地退化的经济损失。结果表明:(1)2010年汾河流域土地退化的经济损失高达3.83×109元,其中水土流失的经济损失最大(占61.79%),为2.37×109元,沙漠化、盐渍化的经济损失分别为2.31×108和1.23×109元。(2)2010年汾河流域土地退化的经济损失约占全流域GDP的0.77%(上游占1.45%),上游地区是土地退化的重点治理区;占第一产业产值的14.58%,影响着流域可持续发展能力;土地退化的经济损失人均负荷值为290.08元/人,制约着流域人民的脱贫致富,因此,应加强对土地退化的治理。     

径流季节变化对清水河河道生态环境需水量的影响

[目的] 估算清水河河道生态环境需水量,为保证清水河发挥其正常生态功能以及流域内水资源的合理配置提供依据。[方法] 通过对清水河流域用水情况实地调查,在分析整理多年水文统计资料的基础上,考虑生态用水安全,根据清水河径流随降水时间的季节性变化特点以及流域多年水文变化特征,在空间上选取清水河干流的不同断面计算河道生态环境需水量。针对需要满足河流不同生态功能要求,分别采用Tennant法、面积定额法,90%保证率最枯月水量法等方法计算河道基础生态需水量、蒸发需水量、输沙需水量以及水体自净需水量。[结果] 清水河河道生态环境需水量包括基础生态需水量、蒸发需水量、输沙需水量及水体自净需水量,年需水总量上游段为6.29×10⁶ m³,中游段为6.57×10⁷ m³,下游段为1.65×10⁸ m³。[结论] 清水河河道生态环境需水量与泥沙含量和水质有直接关系。泥沙含量高是清水河河道生态环境需水量高的最主要因素。     

甘肃省长江流域水土保持综合治理效益分析

[目的]揭示甘肃省长江流域调水保土效益、经济效益和生态效益,为实现水土流失区社会经济的可持续发展提供依据。[方法]运用甘肃省长江流域水土保持综合治理评价体系以及水土保持综合治理效益计算方法(GB/T15774-2008)计算分析了甘肃省长江河流域水土保持综合治理效益。[结果]甘肃省长江流域各措施累计调水2.01×1010 m3,其中坡面措施减水2.01×1010 m3,占总调水量的99.99%,累计保土3.59×108 t,其中坡面措施减蚀2.96×108 t,占总保土效益的82.45%;梯田、水保林、经济林、人工种草经济效益分别为58.08,180.02,29.69和15.20亿元,合计279.99亿元。[结论]通过水土保持措施对降雨径流的拦蓄,有效缓解了甘肃长江流域以及各类型区干旱、洪涝灾害及下游防洪压力,减轻了下游河道的泥沙淤积,同时改善了土壤肥力,增强土壤抗侵蚀能力。植被覆盖度由1980年的1.47%增长到2011年的29.83%,增长了28.36%,植被覆盖度增长幅度较大。     

Human and climatic drivers of land and water use from 1997 to 2019 in Tarim River basin,China

Climate and human activities change spatial and temporal distribution of water and land use. The Tarim River, the largest inland river in China, faced a long-term exploitation of land and water over a rapid economic development. We analyzed land and water use from 1997 to 2019 in Tarim River Basin by Landsat images, and data on hydrology, climate, population, economy and PM_2.5 (air particulate matter ≤2.5 μm). Agricultural land expanded the fastest (4–11%), followed by natural vegetation (15–16%) and water area (4–5%) with population and economic increase. Air quality (PM_2.5 μg m⁻³) improved in upper (62–27) and middle (48–17) reaches. The water area in lower increase 5% because of ecological water delivery since 2000. Land use in the lower reach was dominated by agriculture, where the downstream runoff consumption increased by 6.8 times. The average annual air temperature and precipitation gradually increased by 0.5 °C and 51 mm in source and 0.9 °C and 30 mm in main reaches. The average annual water consumption in upper and middle reaches was 4 × 10⁹ m³, accounting for 87% of input runoff in the main reach. Water consumption in middle reach increased by 33 times in 2009–2017. The industry structure was changing from primary to secondary and tertiary industry. To sum up, implementation of water saving strategies and ecological water delivery restored local ecology. Sustainable strategies should be applied facing industrialization. Furthermore, changing the industry structure and restoring the degraded farmlands to grasslands or forests would keep sustainability of Tarim River Basin.     

无定河流域土壤保持服务供需关系及服务流模拟

土壤保持服务是生态系统服务中调节服务的一项重要内容,无定河流域水土流失严重,土壤保持服务成为其首要的生态系统服务。利用SWAT模型和GIS对无定河流域土壤保持服务供需平衡和空间流动路径进行探究分析,揭示无定河流域土壤保持服务供需空间匹配特征及其空间流转机制。结果表明:(1)无定河流域土壤保持服务供给量与需求量变化趋势具有较强的一致性,两者都呈波动上升的趋势,均与降水具有较强的相互对应关系。其中,2001年8月、2013年7月、2017年7月供给量及需求量达到了2000—2020年所有月份中的较大值,供给量均超过2.5×10⁸ t,需求量则均超过了3.5×10⁸ t。相应地,月均降水量在这3个月也达到了较大值。(2)2000—2020年无定河流域亏损月份多于盈余月份,且亏损量呈增加趋势。中上游地区为盈余状态,供略大于需,中下游地区表现为亏损,且需远大于供;(3)对减沙服务空间流动路径模拟,在此基础上获取了各子流域减沙服务流量及受益量。2000—2020年流域内减沙服务流量波动性增多,尤其2020年在下游地区增长明显;减沙服务受益量在流域内具有累加效益,研究期间总体呈上升趋势。研究结果为流域水土流失治理提供新的视角,对生态修复和水土流失防治政策制定具有重要参考价值。