新疆生态脆弱性时空演变及驱动力分析

生态脆弱性评价是了解区域生态状况的重要途径,科学评估生态脆弱性等级及变化对区域生态保护与建设,实现区域可持续发展具有重要意义。研究利用SRP模型构建新疆生态脆弱性评价指标体系,结合空间主成分分析方法构建生态脆弱性指数评价模型,分析新疆生态脆弱性时空演变特征。结果表明:(1)2000—2018年,新疆生态敏感性整体为中度敏感,呈现东南高西北低,主要受景观破碎度和土壤侵蚀程度影响;生态恢复力受植被覆盖度影响较大,整体呈西北高、东南低,变化幅度小,恢复力较弱;生态压力大致呈南、北部的山区和中部绿洲区、山区高、东南低,主要影响因子是人均GDP、农业依赖度和人口密度。(2)2000—2018年新疆生态脆弱性整体处于中度脆弱到重度脆弱。南、北部植被覆盖度低的地区生态脆弱等级较高,中部高海拔林草丰富地区生态脆弱性等级相对较低;2000—2018年新疆生态脆弱性综合指数呈现先增长后降低趋势。(3)生态脆弱性主要驱动力方面,人为活动因子的农业依赖度、人口密度、土地垦殖率,自然环境因子的生境质量指数、景观破碎度、景观恢复力指数和年均降水量7个指标是新疆2000—2018年生态脆弱性变化的主要单因子;生境质量指数、景观恢复力指数、景观破碎度指数、植被覆盖率的变化与区域人类活动的相互作用是促使新疆生态脆弱性的主要驱动力。     

西北地区生态建设中的水资源容量问题

本文依据生态系统中水分平衡理论 ,针对西北干旱、半干旱地区水资源短缺的特点 ,较详细地探讨了区域生态建设中水资源特点以及对植被建设的影响 ,提出应依据西北地区水资源时空分布的特点来建设不同类型的植被 ,并以此做为区域生态建设可持续发展的基础     

基于空间插值的农用地单产水平差异性分析——以甘肃省陇东黄土旱塬区为例

利用农用地产能核算外业调查数据,对甘肃省陇东黄土旱塬区农用地理论单产与可实现单产的空间分布特性进行深入分析。方法采用了地统计分析法、泛克里格空间插值法、对比研究法。结果表明:(1)陇东黄土旱塬区南部县区的理论单产普遍高于北部县区,中部县区的理论单产最高;(2)陇东黄土旱塬区可实现单产水平差异较为明显,崆峒区中部的可实现单产最高,合水县东北部、宁县西南部、西峰区南部、泾川县中部及灵台县北部的可实现单产次之;(3)在崆峒区、崇信县、灵台县和泾川县境内存在一条西北——东南走向的较高单产水平带状区域。研究结论:(1)基于地统计分析法的空间插值可用于了解区域农用地单产水平的空间分布特性;(2)陇东黄土旱塬区中部地区应作为未来农用地管理的重点区域。     

塔里木河干流景观格局的时空变化分析

应用遥感技术,从景观格局着手,运用景观生态学的原理和方法,对比分析塔里木河干流断流前、治理前、治理后三个阶段的景观格局。结果表明:(1)1972年至2000年间,高覆盖度植被和水域面积逐年下降,低覆盖度植被面积增加最快;上、中游农用地有所增加,主要由高覆盖度植被和沼泽演变而来;下游由于河流断流,原有农用地被弃耕,变为荒地;(2)2000年至2006年间景观面积增加最多的是农用地,主要转移来源为沼泽、有林地、灌丛、草地;面积减少量最大的以低覆盖度植被最为典型,主要去向是水域和荒地;斑块数目增加最多的是农用地;(3)从1972年至2006年,整体景观斑块个数和斑块分维数都在增加,说明整体景观的破碎度和整体形状复杂程度在增加;(4)以1972年各景观类型为起点,经过生态治理,景观在某种程度上已经得到恢复,但恢复程度与起点相比还相差很远。     

1981—2015年中国西北牧区植被覆盖的时空变化北大核心CSCD

我国西北牧区绝大部分属于中温带干旱半干旱地区,其植被对环境变化极为敏感,也易受人类活动干扰。近年来,西北牧区植被发生了明显变化,影响了农牧业生产和生态建设。因此,亟需进一步掌握国家生态工程和种植业结构调整措施下西北牧区植被覆盖的动态变化特性,为农牧业生产和生态建设提供理论支持。利用1981—2015年8 km×8 km分辨率的GIMMS 3g NDVI产品,采用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验与Hurst指数等方法,研究西北牧区植被覆盖的时空变化特性。结果表明：（1）1981—2015年,西北牧区植被覆盖发生了明显变化,改善面积占总面积的41.9%,其中,2006—2015年植被覆盖改善最明显,占比达到63.7%。（2）11种植被类型均呈恢复趋势,其中栽培植被改善面积占比超过80%,而草原和草丛改善超过60%。（3）35 a来,西北牧区植被覆盖呈正向可持续发展趋势,持续性恢复和稳定不变的面积占总面积的70%以上,其中,2006—2015年持续恢复和稳定不变的面积占总面积的63.8%。国家生态工程和种植业结构调整措施对西北牧区植被覆盖有明显影响,未来该区植被覆盖以持续性恢复为主。     

基于生态系统服务价值的宁夏区域生态补偿研究

采用宁夏回族自治区第二次土地调查和《宁夏统计年鉴2011》中的数据,运用相关公式,计算宁夏不同主体功能区和各县市区单位面积生态系统服务价值和生态补偿优先级(ECPS)。结果表明:宁夏限制开发生态区泾源、彭阳、隆德、红寺堡等县区单位面积生态系统服务价值和生态补偿优先级明显高于银川市辖区、石嘴山市辖区等重点开发区,后者应对前者进行生态补偿。     

河西地区社会—生态系统恢复力时空演变特征及影响因素

立足社会—生态系统恢复力理论视角，从脆弱性和应对能力两个维度及社会、经济、生态三个系统构建社会—生态系统恢复力评价指标体系，分析社会—生态系统恢复力时空演变特征，并识别其障碍因子。研究发现：1)2000-2020年，社会—生态系统恢复力呈波动上升态势，整体处于较低和中等恢复力阶段。其中，社会系统恢复力呈“下降—上升”态势，处于较低和中等恢复力阶段；经济系统恢复力亦呈“下降—上升”态势，处于中等恢复力阶段；生态系统恢复力呈“上升—下降”态势，处于较低恢复力阶段。2)社会—生态系统恢复力整体呈“西北低—东南高”的分布格局，空间变化不大。其中，社会系统恢复力高值区分布在市辖区和资源型城市，空间变化显著；经济系统恢复力空间格局与经济发展水平具有一致性，变化县区主要集中在西部，中东部县区基本不变；生态系统恢复力高值区分布在祁连山沿线，变化县区分布在西部，不变县区分布于中东部。3)区域内部各研究单元恢复力障碍因子差异性显著。城市供水总量和规模以上工业企业产值是制约河西地区社会—生态系统恢复力提升的主要障碍因子。     

面向生态系统服务供需的开都-孔雀河流域生态安全格局研究

构建干旱区生态安全格局有利于促进区域生态系统服务供应与需求之间的动态平衡。以干旱区开都-孔雀河流域为研究区，利用InVEST模型、RWEQ模型和Getis-Ord Gi*模型分析生态供给源地，以土地利用程度、地均GDP、人口密度和夜间灯光指数分析生态需求源地，并基于最小累积阻力模型确定供给源地与需求源地之间的生态廊道，从而构建研究区生态安全格局。研究结果表明：（1）开都-孔雀河流域生态供给源地14个，占研究区面积的21.46%，重点生态需求源地共9个斑块，占流域总面积4.63%；生态廊道126条，重要廊道17条，总长度654.68km；生态节点65个，重点生态节点24个。（2）开都-孔雀河流域生态系统服务供给与需求空间错位明显，高供给区域与高需求区域呈现出以城镇边界为分界线的明显特征。（3）结合研究区自然地理特征和景观生态系统服务流动性，运用阻力面模型，构建“两核心、两片区、三横四纵多节点”的开都-孔雀河流域生态安全格局可为保障区域生态系统服务功能和可持续发展政策的制定提供科学参考。     

银川市湖泊湿地景观空间格局动态演化分析

区域生态安全是可持续发展的基础,湖泊湿地对于区域生态安全的维护具有至关重要的意义.应用3s技术以及景观空间格局指数方法,对银川市湖泊湿地进行了动态演化研究.分析得出:①近20年来,银川市湖泊湿地景观斑块总面积A总、平均面积A、斑块最大面积Amax等特征呈逐年减小的趋势;②银川市湖泊湿地景观内部结构中,虽然部分指标特征有所改善,但整体仍呈脆弱化、不稳定化的变化趋势,如2004年MSI,FD,FS等指数特征虽都明显好于1997年,但是与1987年状态相比仍有差距;③银川市湖泊湿地景观动态演化的驱动力因子有气候和水文的自然因子以及人口增长、农业开发活动和政策调整等人为因子,其中人为因子为主要的驱动力因子.根据结论进一步提出对策及建议,以期为银川市生态建设和生态安全维护提供参考.     

西北干旱区生态系统服务重要性评价——以阿勒泰地区为例

生态系统服务是国内外研究的热点问题,西北干旱区独特的地理特征赋予其宝贵的生态系统服务.以阿勒泰地区为研究区,结合”山盆系统”理论评价了生态系统服务重要性,分析了水源涵养、土壤保持、生物多样性保护和固碳释氧4种典型服务的空间分布格局,为研究区的生态保育提供支撑.结果表明,生态系统服务极重要区域面积占总面积的25.21％,主要位于植被覆盖度高的山地带.因此,我们建议当地政府尽快落实生态保护红线,禁止在山地带进行大规模开发活动,同时保护好过渡带的传递服务与生态屏障功能.     

泾河流域生态建设与可持续农业发展对策

泾河流域是全国水土流失的重点区域,影响泾河流域生态环境建设与农业可持续发展的主要限制因素是植被极度破坏,水土流失严重,荒漠化趋势加剧;人口增长过快,资源难以为继;农业结构单一,整体效益差。发展对策应以植被的恢复建设为突破口,通过“生态塬”、“圈层结构”和“梯层结构”等治理模式,以小流域为单元,统一规划,综合治理;发挥川塬旱作农业优势,提高土地生产力,发展高效优质的旱作农业体系;以恢复农业生态系统的良性循环为核心,通过退耕还林还草和农业生产结构的调整,带动土地利用结构的调整与优化,实现生态环境改善与经济协调发展。     

干旱地区生态移民土地利用变化生态风险 ——以宁夏红寺堡区为例

以全国最大的移民安置中心——红寺堡区为研究对象,基于1995、2000、2005、2010年和2015年五期遥感数据,采用RS和GIS技术,选取土地利用程度、耕地垦殖指数、景观多样性指数和景观破碎度等指数构建生态风险指数模型,并运用生态风险模型和空间分析方法对红寺堡区1995—2015年的土地利用变化及其生态风险的时空分布特征进行分析。结果显示：研究时段内草地面积下降明显,共减少29 494 hm²,耕地、林地、水域和建设用地面积呈上升趋势,其中建设用地面积增幅最大,而未利用地面积虽波动明显,但研究时段始末变化不大;1995—2015年研究区生态风险不断下降,生态风险指数由1995年0.3972下降至2015年的0.3235;红寺堡生态移民安置区各乡镇生态风险空间分布变化较大,不同类型区间均有转换,且不具有规律性,1995—2005年间以最高风险区和较高风险区为主,2005—2015年间以中等风险区和较低风险区为主。通过地理探测器对影响红寺堡生态移民安置区生态风险因子进行探测发现,林地、草地和植被覆盖度等指标因子对安置区生态风险具有较大影响,因此在通过扬黄灌溉工程和基本农田建设,增强农田生产能力,保障生态移民安置区经济发展和生态安全的同时,应注重安置区生态用地面积的增加与建设,以此来增加安置区植被覆盖度和降低其生态风险程度;生态保护、摆脱贫困和经济发展是生态移民的主要方向,因此红寺堡安置区在发展过程中在追求经济实力提升的同时,也要注重生态安全的保障,将生态安全放在全区发展的重要位置。     

祁连山山地生态系统稳定性评估模型

通过建立祁连山山地生态系统稳定性评价指标体系和利用AHP法确定各评价指标权重，构建该地区山地生态稳定性综合评价模型。研究表明，水资源开发强度、植被覆盖度、地面坡度、生物多样性指数和自然保护区面积比重对祁连山山地生态系统稳定性贡献率较大，合理开发利用水资源、提高植被覆盖度、保护生物多样性和适当扩大自然保护区面积，是维护该区生态平衡、增强生态系统稳定性的重要措施。     

黄土高原水蚀风蚀交错带植被覆盖度动态变化

以GIMMS（global inventory modeling and mapping studies）归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）为数据源,采用像元二分模型,提取1982-2006年黄土高原水蚀风蚀交错带不同时段（1982-1989年、1990-1999年、2000-2006年）的植被覆盖度,并运用转移矩阵模型,定量分析水蚀风蚀交错带植被覆盖变化情况。结果显示：研究区植被覆盖度整体呈增加趋势,时段间先增加后减少;从植被空间分布来看,中低植被覆盖度所占比重最大,其次为低植被覆盖和中植被覆盖类型,高植被覆盖度类型所占比例最小。总体来说,从时段1（1982-1989年）到时段3（2000-2006年）研究区植被是良性发展的,虽然局部环境有一定恶化,但整体环境仍呈改善趋势。分析发现,低覆盖度植被类型重心向西南方向移动,而中高覆盖度类型和高覆盖度类型重心向东移动,反映了黄土高原西南地区宁夏、甘肃中部受降雨减少和城市化等因素的影响,在近25 a植被受到了一定破坏,而中东部吴旗、志丹、安塞、延安等地及毛乌素沙地东胜附近近年来进行的退耕还林等一系列生态建设,产生了较好的效益。     

2005-2015年石羊河流域生态系统服务时空分异

生态系统服务研究是目前生态学领域的热点和前沿。以石羊河流域为研究区,借助GIS技术和方法,对流域2005、2010年和2015年的水源涵养、土壤保持、水质净化、碳储存、生物多样性、食品供给6项服务进行定量评估,并对不同地类的服务变化规律及生态系统功能分区进行探索与研究。结果表明：① 各服务类型在空间上表现出差异性规律：水源涵养、生物多样性、碳储存在空间上呈现西南高东北低,高值沿河流及周围带状分布的空间格局;水质净化高值区分布较为零碎;武威、永昌和民勤盆地等地为食品供给服务的高值区。② 在不同土地利用类型中,草地和耕地是承担生态系统供给服务的关键角色。③ 研究区划分为3项生态功能区,即祁连山生态保育区、流域绿洲生态功能区、荒漠生态功能区。通过对石羊河流域生态系统服务时空分异特征进行深入分析,以期为相关研究提供数据和方法支持,并为相关流域生态保护与建设目标提供科学参考。     

渭河流域生态功能区划

本文以渭河流域为研究对象,根据流域生态环境现状,建立合理的指标体系,结合GIS与RS技术对研究区进行区划,并针对各功能区的主导生态功能或主要生态问题制定相应生态环境保护与建设重点。结果表明：渭河流域可被划分为7个生态功能区：① 防旱抗旱区;② 农业种植区;③ 牧业发展区;④ 水源涵养区;⑤ 防风固沙区;⑥ 植被保护区;⑦ 土壤侵蚀控制区。本研究为区域有效开发利用资源,合理制定生态环境保护措施提供科学依据。     

渭河流域生态功能区划

以渭河流域为研究对象,根据流域生态环境现状,建立合理的指标体系,结合GIS与RS技术对研究区进行区划,并针对各功能区的主导生态功能或主要生态问题制定相应生态环境保护与建设重点。结果表明:渭河流域可被划分为7个生态功能区:①防旱抗旱区;②农业种植区;③牧业发展区;④水源涵养区;⑤防风固沙区;⑥植被保护区;⑦土壤侵蚀控制区。本研究为区域有效开发利用资源,合理制定生态环境保护措施提供科学依据。     

Spatiotemporal characteristics and influencing factors of ecosystem services in Central Asia

Land use/land cover (LULC) change and climate change are two major factors affecting the provision of ecosystem services which are closely related to human well-being. However, a clear understanding of the relationships between these two factors and ecosystem services in Central Asia is still lacking. This study aimed to comprehensively assess ecosystem services in Central Asia and analyze how they are impacted by changes in LULC and climate. The spatiotemporal patterns of three ecosystem services during the period of 2000-2015, namely the net primary productivity (NPP), water yield, and soil retention, were quantified and mapped by the Carnegie-Ames-Stanford Approach (CASA) model, Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs (InVEST) model, and Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). Scenarios were used to determine the relative importance and combined effect of LULC change and climate change on ecosystem services. Then, the relationships between climate factors (precipitation and temperature) and ecosystem services, as well as between LULC change and ecosystem services, were further discussed. The results showed that the high values of ecosystem services appeared in the southeast of Central Asia. Among the six biomes (alpine forest region (AFR), alpine meadow region (AMR), typical steppe region (TSR), desert steppe region (DSR), desert region (DR), and lake region (LR)), the values of ecosystem services followed the order of AFR>AMR>TSR>DSR> DR>LR. In addition, the values of ecosystem services fluctuated during the period of 2000-2015, with the most significant decreases observed in the southeast mountainous area and northwest of Central Asia. LULC change had a greater impact on the NPP, while climate change had a stronger influence on the water yield and soil retention. The combined LULC change and climate change exhibited a significant synergistic effect on ecosystem services in most of Central Asia. Moreover, ecosystem services were more strongly and positively correlated with precipitation than with temperature. The greening of desert areas and forest land expansion could improve ecosystem services, but unreasonable development of cropland and urbanization have had an adverse impact on ecosystem services. According to the results, ecological stability in Central Asia can be achieved through the natural vegetation protection, reasonable urbanization, and ecological agriculture development.     

玛纳斯河流域生态环境质量时空分异评价

利用3S空间分析和地学统计分析方法,选取植被覆盖度、坡度、土壤等归一化生态指数,采用生态要素及功能叠加的转移矩阵模型,研究了新疆玛纳斯河流域生态要素及环境质量时空分异规律。研究得出:①总体上玛纳斯河流域仍保持山地、绿洲、荒漠的空间分异格局,生态环境整体质量较差,但转好趋势明显,城乡建设格局变化决定着局地环境动态演变。②人工绿洲、山前缓冲区生态质量最好但变化较快,农田内部的盐渍化虽然得到很好控制,但大量盐分被排入下游及周边,对自然绿洲造成新的危害。中山林草带植被覆盖、土壤恢复、水土保持较好。③2000-2008年流域生态环境质量缓慢好转,其中以生态环境质量由差转中为主,集中在古尔班通古特沙漠,虽然绿洲-荒漠过渡带生态恢复明显,但高山冰雪带不断萎缩;2008-2016年流域生态环境质量明显转好,其中以生态环境质量由中变良为主,集中在山前缓冲区,虽然山地-绿洲过渡带生态改善进程加快,但高山冰雪带仍持续退缩。     

塔里木河干流生态风险评价

干旱区内陆河流域的自然地理背景决定了生态的脆弱性,流域生态系统孕含着一定的风险性。从塔里木河干流自然条件和人为干扰状况出发,建立塔里木河干流生态风险评价指标体系,并运用AHP-模糊综合评价方法构建了塔里木河干流生态风险评价模型。在此基础上,通过加权平均方法对模糊评价结果进行处理,借助ARC-G IS的地统计分析工具,生成风险评价结果图。研究表明:塔里木河干流的生态风险分布具有明显的空间差异性。并且,生态风险指数由上游的2.5增加为下游的4.1,生态风险大的区域主要分布在干流下游地区。加大对生态风险敏感因素的控制与管理力度是降低生态风险与维持生态稳定的重要途径。