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。     

中国草地生态系统水源涵养服务时空变化

生态系统服务已成为国际上生态学和经济学研究的热点,水源涵养是草地生态系统重要的服务之一,是植被、水与土壤相互作用所产生的综合功能的体现。基于降水贮存量法,利用草地植被覆盖度确定水分调节参数,估算了中国不同区域、不同时段下草地生态系统的水源涵养量。通过前后两个10年(20世纪80年代末—2000年、2000—2010年)年平均水源涵养量的对比分析,评估中国草地生态系统水源涵养服务功能时空变化。结果表明,前后两个10年相比较,我国草地生态系统年平均水源涵养量增加了22.15亿m3/a,水源涵养服务功能保有率上升了4.80%,草地生态系统水源涵养服务功能有所提升。     

中国森林生态系统水源涵养功能

森林是巨大的绿色宝库,是全球维持生态平衡的主体和人类赖以生存的重要自然资源,对调解生物圈、地圈和大气圈平衡具有重要的不可替代的作用。森林以其高耸的树干和繁茂的枝叶组成的林冠层,林下茂密的灌草植物形成的灌、草层和林地上富集的枯枝落叶层截持和蓄积大气降水,从而对大气降水进行重新分配和有效调节,发挥着森林生态系统特有的水文功能。该项研究根据森林水源涵养的机理、森林的水文效应,对我国森林生态系统水文涵养功能及其价值进行了分析及评价。     

张家口市林地与水源涵养功能时空变化及其耦合关系

水源涵养功能是林地最重要的生态功能之一,特别是在干旱、半干旱脆弱山区,对维持区域生态安全和社会经济发展具有重要作用,进行林地与水源涵养功能时空变化及其耦合关系研究可为林地规划和生态建设提供科学参考。该研究以河北省张家口市为例,基于遥感影像数据、气象数据、森林资源清查数据等,运用GIS技术、InVEST模型和SPSS模型系统分析了张家口市林地和水源涵养功能的时空演变特征及其相互关系。研究结果表明：1）张家口市林地分布具有明显的空间集聚特征,研究期内林地面积持续增加。阔叶林所占面积最大,灌木增速最快,针叶林分布面积最小且增速最慢。2）1990—2020年研究区水源涵养功能呈东部及南部高,中部及西部低的空间分布格局,平均水源涵养量先减少后增加再减少。3）研究期内张家口市林地面积与水源涵养功能的空间分布具有一致性。随林地面积增加,水源涵养量呈先增加后减少的趋势,当林地面积达到区域总面积的1/2时,水源涵养量达到峰值。不同树种结构的水源涵养量排序从大到小依次为阔叶林、针叶林、灌木。4）未来张家口市应合理规划经济林与其他树种的种植面积及格局分布,同时注重混交林与原生林的种植,丰富树种多样性,从而充分发挥林地的水源涵养功能,促进张家口市生态建设和保护。     

三江源地区林草生态系统水源涵养服务评估

[目的]分析青海省三江源地区生态工程实施前后生态系统水源涵养服务的变化情况,客观评估生态工程的效果。[方法]采用降水贮存量法估算三江源地区林草生态系统的水源涵养量。[结果]1997—2012年三江源地区林草生态系统水源涵养服务在波动中有所提升,平均水源涵养量为1.54×1010m~3/a,单位面积水源涵养量为430.67m~3/hm~2。三江源生态保护与建设工程实施后(2005—2012年)林草生态系统年平均水源涵养量比前期(1997—2004年)增加了15.60%。从空间格局而言,三江源地区林草生态系统涵养水源能力自东南向西北逐渐递减。单位面积水源涵养量澜沧江流域最高,其次为黄河流域,长江流域最低。真实气候条件和平均气候状况下,生态工程实施后的区域林草生态系统水源涵养量均比前期高。前期主要受到区域气候变化的影响,后期则叠加了生态工程的驱动作用。两种情况下,生态工程实施后三江源地区林草生态系统水源涵养量的线性变化趋势分别为1.94×10~9和4.64×10~8 m~3/10a。[结论]生态工程对三江源地区水源涵养服务提升的贡献率约为23.98%。     

秦岭水源涵养功能解析

稳定且良好的水源涵养功能是区域发展的基础,生态系统的水源涵养功能是当下区域生态水文研究的关键领域。秦岭因其重要的生态功能与地理环境特征,掌握其水源涵养功能的变化、水源涵养功能空间格局、影响因素敏感性等信息具有科学和实践指导双重意义。选取陕西秦岭为研究区,基于InVEST产水模块和水源涵养模型,计算秦岭2000—2014年15年间水源涵养量的变化,从坡度、高程、坡向方面分析了水源涵养空间格局,选取降水、蒸散发、季节常数、根系深度、叶面积指数等因素敏感性。结果表明：（1）年均水源涵养量与年均降雨量基本同步波动,2000—2014年15年间秦岭水源涵养总量呈增加趋势,年均增加值为2×10⁹ m³,并且增加的趋势越来越明显。秦岭主要流域年平均水源涵养量为汉江流域 > 丹江流域 > 渭河流域 > 洛河流域 > 嘉陵江流域。（2）秦岭水源涵养功能与高程、坡度、植被覆盖度呈正相关,阴坡水源涵养量大于阳坡,子流域水源涵养功能以中等重要和重要为主,一般重要和极重要较少。（3）影响水源涵养功能关键因子参数敏感性为降雨 > 潜在蒸散发 > 叶面积指数 > 季节常数 > 植被根系深度。     

高寒草地植被与土壤水源涵养功能的时空耦合关系

探究草地植被格局与土壤水源涵养功能的关系,对于评价和有效利用土壤及草地植被资源起着重要的作用。以黄河源区的高寒草地生态系统为研究对象,运用MODIS数据构建土壤水源涵养功能模型并探究其时空变化特征,明确草地植被的时空变化规律,以耦合协调度理论为基础探讨二者耦合关系的季节性变化和空间分布特征。结果表明：(1)2000—2021年土壤水源涵养功能指数和综合植被指数在各个季节上均呈增加趋势,22年的季平均值表现为夏季和秋季高于春季和冬季;(2)2000—2021年各个季节土壤水源涵养功能—植被(SWCF—VEG)的耦合协调度基本上均呈增加趋势,同时各土层深度耦合协调度值的空间分布差异明显,且在季节上表现为夏季>秋季>春季>冬季;(3)2000—2021年季节上各草地类型的SWCF—VEG耦合协调度均为增加趋势;各季节温性草原不同土层深度耦合协调度的平均值均最大,且夏季、秋季和冬季各草地类型的值均表现为10—20 cm>0—10 cm;各草地类型不同季节的耦合协调发展类型各异。研究结果为黄河源区草地植被与土壤水源涵养功能的耦合关系提供高效定量的时空分析方法,可为草地植被...     

2000—2019年京津冀地区水源涵养功能时空格局变化及其驱动因素

[目的] 研究京津冀地区水源涵养功能时空格局变化及其驱动因素,为区域协同发展过程中的生态保护和建设工作提供科学支撑。[方法] 基于研究区基础地理数据和相关参数,利用InVEST模型及水源涵养公式,在ArcGIS平台上采用一元线性回归模型、变异系数和土地利用转移矩阵等空间分析法,分析2000—2019年京津冀地区水源涵养功能时空格局变化特征及主要驱动因素。[结果] ①京津冀地区多年平均产水量为1.87×10¹⁰ m³,产水量空间格局为东高西低。②京津冀地区水源涵养量空间格局呈东北—西南燕山、太行山较高,西北—东南坝上高原、河北平原较低。③水源涵养量年际变化较大,多年平均水源涵养量为7.85×10⁹ m³,2002年最低,2012年最高。像元尺度上,2000—2019年水源涵养功能增强区面积大于减弱区,增强区占研究区67.49%,减弱区占研究区32.51%。20 a间水源涵养功能呈“中低波动为主,少数区域波动强烈”的特征,低波动、相对低波动区占93.96%,中等波动、相对高波动和高波动区占6.04%。④京津冀地区水源涵养功能变化主要驱动因素为降水、潜在蒸散发和土地利用变化,典型区水源涵养深度与降水量呈显著正相关,与潜在蒸散发量呈显著负相关。在土地利用变化方面,退耕还林还草等生态工程使林地、草地面积提高,水源涵养能力相对增强;而工矿等建设用地扩展侵占林草、耕地面积,水源涵养能力相对降低。[结论] 京津冀地区水源涵养功能时空格局变化明显,水源涵养功能主要驱动因素是气象因子与土地利用变化。     

基于In-VEST模型的汉江上游森林生态系统水源涵养服务功能研究

生态系统服务功能及变化是生态系统评估的核心,是生态学、环境经济学等领域的研究热点。汉江上游秦巴山地是中国重要的水源涵养和供给功能区。近年来,受自然与人为双重驱动因子影响,森林生态系统出现退化现象,水源涵养及供给能力受到一定影响。以汉江上游流域森林景观为研究对象,运用In-VEST模型水源涵养模块对其水源涵养功能进行动态变化分析。结果表明,汉江上游森林生态系统水源涵养总量为1.21×10¹⁴ m³,最大涵养水源深度为362.51 mm,平均水源涵养深度为80.69 mm。在各森林景观中,常绿阔叶林水源函养量最大,乔木园地最小。在空间上,南北秦巴山地地区水源涵养量较大,水源涵养服务功能明显。     

中国平原林业工程涵养水源生态服务功能价值估算

平原林业是我国林业建设事业的一个重要组成部分。在过去几十年的发展中,平原林业在生态、经济、社会中发挥了重要作用。为了探讨平原林业在涵养水源生态服务功能方面的贡献,运用水量平衡法、替代工程法以及影子价格,对我国平原林业的涵养水源物质总量和经济价值进行了定量评估。经估算,2005年我国平原林业水源涵养总量是1019.4亿m³,其中华东地区为453.5亿m³,中南地区为304.9亿m³;我国平原林业涵养水源的总价值是5810.56亿元,占2005年全国林业产业总产值的68.69%,单位面积平均涵养水源的价值是23154.7元/hm²,其中中南地区和华东地区分别是34 005.8元/hm²和30334.2元/hm²。     

三峡库区水土保持工程农户参与行为调查

[目的]研究三峡库区水土保持工程农户参与程度、参与阶段性特征及主要影响因素,为区域水土保持生态环境建设提供决策参考。[方法]采用参与式农户评估法调查了113户农户,并通过深度访谈重点了解农户对水土保持的相关诉求,运用二元逻辑回归模型分析了农户参与水土保持工程的主要影响因素。[结果](1)库区农户对水土保持的认知度和对水土保持工程的满意度均不高。(2)库区农户多以有偿投工方式参与水土保持工程;农户参与程度低,以零参与和低度参与为主,中度参与和高度参与仅占12%。水土保持工程规划设计、施工、后期管护三阶段农户参与比例分别为19%,42%和2%。(3)参与工程能否挣钱和农户对水土保持的认知是影响农户参与水土保持工程的主要因素。农户参与工程收入越多、水土保持认知度越高,其参与水土保持工程积极性越大。[结论]三峡库区农户水土保持认知度偏低,农户参与水土保持工程偏少,参与阶段主要集中在施工期,不利于水土保持工程的开展和效益发挥。今后要加强水土保持宣传和教育,改革农户参与激励机制,增强水土保持工程实用性和适宜性,以更好发挥水土保持工程的作用。     

三峡库区传统耕作措施水土保持机理研究

通过大量野外勘查、测量数据,说明了传统耕作措施的规律性及其坡长与坡度特征参数,同时将物理过程侵蚀模型(WEPP)模拟结果与实测数据进行对比分析,主要从坡长因子的角度阐明了传统耕作措施的水土保持作用机理。研究结果表明,实测的5°~10°、10°~15°、15°~20°、20°~25°、25°~30°坡面对应的坡长分别为7~10 m、5~7 m、4~6m、3~5 m、3~4 m,与同一坡度条件下WEPP模拟的坡面侵蚀发生的突增拐点值比较接近;传统耕作措施通过缩短坡长来分散坡面径流,阻止细股流的形成,从而有效防止了坡耕地中主要的侵蚀类型——细沟侵蚀。     

三峡库区蓄水前后土地利用变化对生态系统服务价值的影响

随着三峡库区蓄水完成以及城镇化进程的推进,土地利用结构发生了明显变化,其相应的生态系统服务价值也发生了改变。研究以三峡库区2000年、2007年和2014年三期的TM影像数据为数据源,利用RS和GIS技术,提取各期土地利用现状图,分析了三峡库区各期土地利用类型的数量、变化状态、转移趋势以及土地利用动态度、土地利用程度的变化特征,研究了三峡库区蓄水完成前后土地利用变化对生态系统服务价值的影响,最后利用敏感性指数模型验证结果的准确性。结果表明:2000—2014年三峡库区总体上呈现耕地、草地、林地和未利用地面积减少,建设用地、水域面积增加的趋势;建设用地和水域土地利用动态度较大,草地、耕地和林地动态度较小;2000—2014年三峡库区生态系统服务价值总体上呈现减少的趋势,14 a间减少了0.63亿元;三峡库区所有土地利用类型的敏感性指数均小于1,生态系统服务价值对生态价值系数缺乏弹性,结果可信。研究结果有助于了解近14 a来三峡库区的土地利用变化特征,从而为三峡库区土地利用的结构调整和环境保护提供参考。     

三峡库区重庆段土地利用转型及生态服务功能价值时空分异特征

为充分掌握土地系统与生态系统时空分异特征,推动自然生态系统和社会经济系统长期协调发展,以三峡库区(重庆段)为研究对象,基于土地利用数据,考虑土地利用转入转出双过程,挖掘空间置换的土地利用转移,采用Costanza的生态系统服务价值当量法,探讨了2005-2018年研究区土地利用转型时空特征及其生态系统服务价值时空变化特征,并运用空间自相关理论定量研究了生态系统服务价值空间分布关系及土地利用与生态价值间的空间响应特征。结果表明:研究区近15 a间耕地转出幅度最大,建设用地转入幅度最高;土地利用转型活跃程度与生态系统服务价值变化空间分布一致。生态系统服务价值量先增后减,以巫溪-涪陵为界,西低东高,西减东增;生态系统服务价值强度的空间分布具有显著的正向空间自相关关系,聚集趋势明显;土地利用程度与ESV具有显著空间负效应,极显著相关区域主要位于主城区范围、江津北侧及研究区东北边缘等地区。     

三峡库区经济发展与生态环境的时空耦合特征

[目的]研究经济发展与生态环境之间的关系,为长江经济带高质量发展和三峡库区经济与生态协调发展提供政策参考。[方法]以三峡库区重庆段为研究区域,基于脱钩模型对2006—2018年经济与生态环境"脱钩状态"(分为绝对脱钩、相对脱钩、临界状态、耦合状态)进行判定。结合探索性空间数据分析(ESDA)法,运用ArcGIS, OpenGeoDa软件对脱钩状态相关数据进行空间差异及格局演化特征分析。[结果]三峡库区重庆段整体的脱钩系数偏低,空间相关性较弱;在2006—2010年和2014—2018年脱钩系数主要表现出空间正相关,2010—2014年期间主要表现出空间负相关;从局部空间自相关(LISA)图分析得出,研究区各区县之间的脱钩状态显著性较弱;研究区在3个研究时间段的脱钩状态呈现出显著的倒"V"型发展趋势。[结论]2006—2018年来,三峡库区经济发展与生态环境耦合特征波动较大,亟需进一步深入研究并制定相关整治措施。     

库区主要经济林水源涵养功能分析

以刺槐林和灌丛草地为对照,研究了黄前库区流域主要经济林类型柿树林和板栗林对降水的截留和分配作用,研究结果表明:4种植被类型的涵养水源,保持水土功能总体比较为刺槐林>柿树林>板栗林>灌丛草地,即经济林的涵养水源,保持水土作用介于森林和灌丛草地之间。     

三峡重庆库区针对水土流失的土地资源生态安全评价

三峡库区由于地理位置的特殊性,在区域土地资源安全、持续利用中面临着极为严峻的矛盾和挑战。本研究基于PSR(压力-状态-响应)框架,针对水土流失建立三峡库区土地资源生态安全评价指标体系。具体压力指标包括降雨压力、可蚀性压力、地形压力、土地压力、人口压力、收入压力等指标;状态指标包括侵蚀状态、肥力状态、格局状态等指标;响应指标包括利用响应和政策响应。采用层次分析、分级赋值、综合评价的方法,对三峡重庆库区土地资源安全情况进行了初步评价,结果表明:三峡重庆库区的土地生态安全综合得分为2.53分,为临界生态安全。压力指标得分最低为2.25分,状态指标得分为2.58分,响应得分为3分。人为干扰是引起区域土地安全状况低下的最主要原因,紫色土广布和地形坡度大等自然地理状况是土地生态安全低下的第二大原因。为资源安全评价和退化土地的生态恢复提供一定的借鉴意义。     

基于地统计学的三峡库区重庆段耕地人口承载力时空特征研究

采用三峡库区2007和2010年遥感数据及社会经济统计数据,采用全覆盖的20 km×20 km网格划分空间样地,运用地统计学方法对三峡库区重庆段耕地人口承载力空间分布特征进行了模拟与分析。结果表明,2007-2010年三峡库区耕地承载力盈亏值发生改变。2007年耕地承载力超载463.76万人,2010年耕地承载人口具有56.57万人的潜力空间。三峡库区耕地承载力具有明显的趋势效应,东西方向呈1阶,南北方向呈多阶。耕地承载力的空间相关性较高。三峡库区耕地承载力空间分布呈现明显的条带状,并具有由西南到东北逐渐降低的趋势。2007-2010年,耕地承载力空间分布有所变化,主城9区的西南部承载力上升,江津区以及长寿区的耕地承载力降低明显。     

针对水土流失的三峡重庆库区土地质量评价

以三峡重庆库区为研究对象,基于PSR(压力-状态-响应)框架,针对水土流失建立土地质量指标体系.压力指标包括降雨压力、可蚀性压力、地形压力、土地压力、人口压力、收入压力等指标;状态指标包括侵蚀状态、肥力状态、格局状态等指标;响应指标包括利用响应和政策响应.采用专家打分、分级赋值、综合评价的方法,对三峡重庆库区土地质量进行了初步评价.结果表明,三峡重庆库区的土地质量综合得分为2.76分,土地质量偏低评定为3等.压力指标得分最低为2.14分,状态指标得分为3.13分,响应得分为3分.人为干扰是引起区域土地质量低下的最主要原因,紫色土广布和地形坡度大等自然地理状况是土地质量低下的第二大原因.本研究可为同类地区土地质量评价和退化土地的生态恢复提供一定的借鉴意义.     

三峡库区长江防护林模式的研究

鄂西三峡地区包括秭归、兴山、巴东、夷陵四县(区)。在推广、应用、转化“鄂西山地长江上干流生态经济型防护林体系营建技术研究”科技成果的基础上,通过对坡度的调查,结合气候带、立地条件等因子,划分防护林类型,建立了4种防护林模式类别,11个防护林模式类型,33个模式种类,总结出33个模式种类的关键技术,找出了模式的规律性。