土地利用/覆被变化对区域径流的影响——以秦皇岛地区为例

土地利用方式的变化是影响流域径流的重要因素。为定量研究土地利用/覆被变化对径流的影响,该文结合SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型,分析了秦皇岛地区2000年、2005年、2010年和2014年不同土地利用/覆被变化对径流的影响,并在子流域尺度上分析径流的空间变化。研究结果表明:1)SWAT模型能够较好地模拟研究区流域的月径流过程。2000-2005年研究区耕地急剧增加,林地和裸地减少,导致多年平均径流量增加4.79%;2005-2010年林地明显增加,耕地和裸地减少,导致多年平均径流量减少3.32%;2010-2014年城镇建设用地增加明显,耕地和林地减少,导致多年平均径流量增加2.62%。2)耕地和城镇建设用地的增加在不同程度上会增加径流量,而林地具有涵养水源、减少径流量的作用。3)研究区年均地表径流变化空间差异较显著,整体呈增加趋势。研究结果可为合理规划土地利用格局、优化配置水资源提供参考依据。     

生态脆弱区土地利用格局演变及其生态响应——以榆林市为例

运用土地利用变化强度、土地利用程度变化率、生态系统服务价值以及G IS软件对榆林市土地利用时空格局演变及其生态响应进行了分析。结果表明,1990—2005年榆林市土地利用类型转换较快,耕地、林地、园地、城镇用地的土地利用变化强度分别达-0.46%,0.39%,0.09%,0.03%。1990—2005年榆林市生态系统服务价值呈现逐年增长态势,16年间增加了19.26亿元,同期耕地生态价值减少了8.19亿元,林地、草地生态价值分别增加了27.25和0.27亿元。县域生态系统服务价值结果显示,16年间靖边县生态系统服务价值下降了0.27亿元,其他各县均呈现增长态势。     

黄河源区土地利用/覆盖生态服务功能价值评价及时空预测

利用黄河源区1977-2006年土地覆盖数据集,分析了土地利用覆盖变化格局。根据高寒草地生态系统的特点,改进了生态功能服务价值系数计算方法,把土地利用的生态效益转化为简单易懂的货币形式,为决策者提供直观的生态信息。同时利用基于案例推理的CA模型模拟黄河源区2018年的土地覆盖情景,并得到其生态服务价值。研究表明:1977-2006年生态系统服务价值由460亿元降至418亿元,其中林地、高覆盖草地与湿地的生态服务价值分别减少10亿元、30亿元和20亿元,中、低覆盖草地生态服务价值提高20亿元,水体与沙(裸)地等变化不大。2006-2018年草地覆盖度将逐步上升,高、中覆盖度草地面积逐渐扩大,低覆盖度草地面积减小,生态服务价值得到较大幅度提升。     

基于Budyko假设的党河径流变化归因

流域水资源变化特征及其归因识别一直是水文研究的重要科学问题。本文以党河流域为研究区,采用线性倾向估计等方法分析了流域气象、下垫面和水文要素变化特征,基于Budyko水热耦合平衡方程量化了气候变化和人类活动对径流变化的贡献。结果表明：(1)流域内气温呈升高趋势,降水呈增加趋势,气候向暖湿化方向发展;(2)林地、草地、耕地、水域和建设用地面积增加,未利用地面积缩减;冰川退缩速率为3.86 km²·a^-1;多年平均最大冻结深度平均递减速率为1.14 cm·a^-1;(3)党河径流年际递增速率为0.21亿m³/10a,年内分配为“双峰型”,降水和气温对径流年内变化贡献分别为57.2%和42.8%,气候变化和人类活动对径流变化贡献分别为59.46%和40.54%。     

艾比湖流域植被生态需水量

基于遥感数据,通过SEBAL模型估算蒸散量,计算艾比湖流域不同植被类型下植被生长季（59月）的生态需水量。结果表明：研究区植被主要为牧草地、灌木林地、耕地、乔木林地,面积分别为13 944km²（50%）、8 071km²（29%）、5 022km²（18%）、566km²（2%）。SEBAL模型估算的日蒸散量7月最大,为4.36mm。5、6、8、9月日蒸散量分别为4.26、4.07、4.24、4.15mm。SEBAL模型估算结果整体相对误差在10%以内,在允许范围内。20002015年生长季植被生态需水量整体上呈现出增加-减少-增加的变化趋势,2000、2005、2010、2015年分别为151.003×10⁸、149.611×10⁸、144.431×10⁸、136.374×10⁸m³。各植被类型下的生态需水量相比,牧草地 > 灌木林地 > 耕地 > 乔木林地,牧草地约占总生态需水量的53%～55%,而灌木林地、耕地的生态需水量分别占21%～25%、19%～20%,乔木林地的生态需水量所占比例最小,仅为2%～3%。     

基于生态-经济权衡的京津冀城市群土地利用优化配置

探索生态保护与经济发展的权衡关系,并利用该权衡关系协调土地利用优化配置是解决城市群经济与生态协调发展难题的重要途径,已成为目前的一个研究热点。论文针对京津冀城市群生态友好型协同发展的需求,设置生态系统服务价值最大化和经济价值最大化2种优化目标,每种目标下再设置“生态保护”“统筹兼顾”“粮食安全”和“经济发展”4种土地利用情景,采用CLUE-S模型模拟2025年京津冀城市群在不同情景下的土地利用空间配置格局,及其生态系统服务价值、经济价值在不同目标的各种情景下的变化。研究结果表明：相比2015年,2025年在不同目标不同情景下,各类土地利用面积的数量变化和空间格局均有较大不同,且生态目标和经济目标下不同情景的土地利用配置不同。生态系统服务价值在生态目标生态保护情景下最大,为14423.58亿元;而经济价值则在经济目标经济发展情景下最大,为96771.49亿元。从土地利用变化的空间分布上来看,生态用地中林地与草地的增加多出现在坝上高原和燕山与太行山山地,水体的增加则主要分布在东部沿海地区。研究认为,生态效益与经济效益间存在权衡关系,基于生态-经济权衡的土地利用优化研究结果对未来京津冀城市群生态实践工作有较大的参考价值。     

紫色丘陵区典型小流域非点源磷迁移特征

通过对居民点、林地、坡耕地等土地利用类型的小型集水区(亚流域)径流磷形态与通量的定位监测,研究了紫色丘陵典型小流域的非点源磷流失特征。结果表明,居民点在降雨量4 mm即可产流,林地与坡耕地的产流临界降雨量为20 mm。居民点的降雨径流响应迅速,径流与降雨峰值基本同步;林地和坡耕地产流时间延迟,径流峰值较降雨延迟20~120 min。居民点、坡耕地和林地的次降雨平均径流深分别为22.4、12.3、9.5 mm,径流系数分别为0.36、0.17和0.09,泥沙流失量分别为136.2、73.5和48.6 kg/hm2。居民点和林地径流的总磷(Total P-TP)、颗粒态磷(Particulate P-PP)浓度在径流过程中迅速达到峰值后陡然下降;坡耕地径流的TP、PP浓度呈多峰变化。居民点径流的可溶性磷(Dissolved P-DP)浓度随径流量增大而减少;林地径流的DP浓度逐渐增加;坡耕地DP、磷酸盐(PO3-4-P)浓度较低且波动较小。居民点小雨、中雨、大雨和暴雨等雨型下的TP流失负荷分别为42.6、136.3、190.0、1 245.6 g/hm2,平均负荷为403.6 g/hm2,林地与坡耕地在中雨、大雨和暴雨等雨型下的TP流失负荷分别为3.5、3.9、90.6和6.6、10.2、210.6 g/hm2,二者的平均负荷为32.7和75.8 g/hm2。降雨量越大,磷流失负荷越高,暴雨条件下的TP流失负荷最高。居民点的磷流失负荷远高于坡耕地和林地,表明居民点的径流污染是非点源污染控制的关键源。     

权衡生态安全与城市扩展模拟的山地城市增长边界划定

进行城市空间增长边界模拟研究,对区域有序开发土地资源和有效保护生态效益具有重要意义。传统方法未考虑到现实约束下生态需求对城市扩展的影响,缺乏一定的客观评价。本文以2005年和2015年两期城镇建设用地数据为基础,从协调城市扩展与生态安全的视角出发,借助ArcGIS平台构建改进CA模型,模拟了2025年万州城区的城镇用地扩展情况,并划定了城市增长边界。首先,通过计算生态敏感性、生态服务价值和禁止开发区划定生态保护红线,结合水域用地得到生态安全格局;其次,合理选取城市扩展潜力因子建立Logistic驱动评价体系,并纳入可控的邻域作用和随机作用构建CA模型模拟城市扩展的空间形态;最后,综合评价划定出2025年城市增长边界。结果表明:(1)以2005年为基期模拟2015年研究区的城镇用地情况,模拟总精度为96.80%,Kappa系数为0.86,模型效果好;(2)2025年模拟的城市增长边界内面积为166.79 km~2,占研究区面积的15.32%。模拟结果可为城市空间规划提供定量支撑,保障了城市扩展的可持续性,对生态环境敏感、城市用地紧张的山地型城市的增长边界划定具有参考价值。     

贵州省土地利用及其生态系统服务价值与灰色预测

以贵州省1996-2008 年土地利用变更调查数据为基础, 采用生态系统服务价值评估模型、敏感性指数和灰色预测模型, 对土地利用变化引起的生态系统服务价值的变化进行了估算, 对区域土地利用构成和生态系统服务价值进行了灰色预测。结果表明:贵州省近13 年来, 耕地、牧草地和未利用土地面积均呈现减少的趋势, 而林地、园地、建设用地和水域面积呈增加趋势;贵州省2008 年的生态系统服务总价值比1996 年增加了59.08 亿元, 变化率为3.01%;贵州西北地区的生态系统服务总价值的变化率较贵州东南地区显著;敏感性分析表明采用的生态价值系数是合理的, 研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性;利用灰色GM(1,1)模型对贵州省2015 年和2020 年的土地利用构成和生态系统服务价值进行预测, 未来10 年贵州呈现林地、建设用地持续增加、耕地持续减少的趋势;2015 和2020 年土地利用结构信息熵分别为1.4320 和1.4331, 表明土地利用结构逐渐趋于均衡, 2020 年区域生态资产增加到2119.03 亿元。     

咸阳市三原县新庄不同植被土层含水量研究

通过测定咸阳市三原县新庄2005和2006年降雨正常年份人工林地土壤含水量得知,从地表向下土层含水量呈由高到低再到高的变化;2005年草地和玉米地土层含水量由上向下呈逐渐增高趋势,比同年12龄杨树林地和13龄中国梧桐林地平均含水量高约7%。2003年降水量达880 mm丰水年后,人工林土壤干层中水分完全恢复,人工林出现持续近4年茂盛生长期,预计2007年该区将会再次出现发育弱的土壤干层。     

疏勒河径流量与绿洲面积、农业产值及生态效益的关系

基于1954-2010 年疏勒河干流出山径流量、2000-2010年流域内灌区水资源供应量、灌区农作物种植类型、农作物及林草地面积等资料,通过建立系统动力学模型,探讨了气候变化背景下疏勒河径流量对绿洲的影响。结果表明:绿洲受径流量变化影响显著,若出山径流量按1954-2010 年变化趋势增加,绿洲面积、农业产值、生态效益将有不同程度增加; 若出山径流量减小,绿洲面积、农业产值、生态效益亦相应减小。2020年出山径流量较2010年分别减少5%、10%、15%时,绿洲面积和农业产值相应减小4.5%、8.9%、13.4%。在径流量不变情况下,若普及常规节水,林、草地面积均增加16%以上; 若普及高效节水,林、草地面积均扩大54.7%; 若提高渠系利用率到0.70,林草地面积扩大5%以上,总产值增加5.4%; 若提高渠系利用率到0.75,林草地面积增加12%以上,总产值增加12.2%。     

湖南酒埠江湿地公园建设效益研究

对酒埠江湿地公园建设的预期效益进行了研究,结果表明:①湿地公园建成后,其潜在生态效益巨大,为32300.5万元/a,其中洪水调节和提供水源价值分别为14626.1万元/a和11480.0万元/a,占总体生态价值的45.3%和35.5%;②社会效益良好,为我国大型水库湿地生态系统的保护和恢复树立示范;③经济效益可观,湿地公园在经营期内总收入为66440.4万元,利润总额为16881.9万元,净利润为11310.9万元。     

赣江流域生态经济价值与生态补偿研究

借鉴生态补偿研究中生态价值当量的思路,构建森林、草地、农业用地、湿地、河流湖泊和荒地6类不同生态系统指标,对赣江流域的生态经济价值进行测算与分析。结合以生态服务功能价值为基本依据的生态补偿,引入经济学中的博弈论,以赣江流域上游的赣州市和下游的南昌市为例,建立流域生态补偿模型。结果表明:基于修正系数下赣江流域2013年的生态价值当量为730.16万,生态经济价值为46.85亿元,各县域的生态价值当量和生态经济价值差异均较大且二者表现高度一致。从生态价值当量看,最小值为赣州市区的2.87万,最大值为宁都县的31.36万;从生态经济价值来看,最大为宁都县的2.04亿元,最小为赣州市区的0.18亿元。空间上看,赣江流域的生态价值当量和生态经济价值存在一定的地域分异规律,上游明显优于中下游,高值区域集中分布在梅江流域的宁都县、兴国县等县域,低值中心分布在除宜春市区外流域内的各个地级市区,其中林地生态系统的贡献最大,比重达58.98%。利用2004—2013年赣州市的GDP数据和环保投入与南昌市的GDP数据,结合博弈论分析得到上下游的补偿额度在91.53亿~113.18亿元之间。     

祁连山水源涵养林恢复的生态补偿效应评估——以山丹段为例

祁连山森林资源丰富,但由于林区人口增长和不合理的放牧,导致水源涵养林生态系统严重退化,为了恢复与保护退化生态系统,居住在祁连山核心区的居民必须以生态移民的方式外迁,必须对他们保护生态环境所做出的贡献给予一定的补偿。通过对祁连山移民区水源涵养林直接使用价值、间接使用价值、选择价值和存在价值的计算,估算出祁连山移民区水源涵养林的生态价值大约为15432．5万元。     

河北太行山区土地利用/覆被变化及其环境效应

根据1996-2001年土地调查数据，分析太行山区土地利用变化特征。阐述城乡建设用地增加、土地过度垦殖、林草覆盖减少导致水土流失加剧、耕层土壤遭到破坏、水利设施受损、水旱灾害频繁等不良后果。对不同土地覆被盖度下的减灾效应进行比较，提出发展生态农业的对策与建议。     

步云山自然保护区生态功能价值研究

以可持续发展为目标,以生态学原理为标准,通过对保护区涵养水量、森林价值以及生态足迹三方面的研究和计算,系统分析了步云山自然保护区的生态功能,指出保护区在规划过程中存在的问题,提出相应解决办法的依据。     

官司河流域防护林结构调整及景观格局变化

利用2005年度的IKONOS4卫片解译数据、1:1万林相图、2007年度森林资源二类小班调查资料,结合样地调查数据以及四川省林业科学研究院森林生态效益定位站(四川绵阳新桥)径流场的有关数据,对绵阳官司河流域的防护林结构进行了调整,并对调整前后的生态经济效益和景观格局的变化进行了对比分析.结果表明:目前本区的林地面积分配不合理.针阔混交林面积偏小,仅占整个有林地面积的14.97%,而针针混交林的面积却占了27.37%,针叶纯林的面积更是占了42.48%.从物种多样性、均匀度以及生态优势度综合来看,均表现出混交林优于纯林.经调整后各类防护林面积比例为针阔混交林28.05%、灌木林17.28%、经济林13.27%、阔叶纯林13.13%、针针混交林11.04%、针叶纯林10.89%、草地6.34%.针阔混交林面积明显增加,从原来的124.39 hm2增加到现在的233.13 hm2,增加了87.42%.经济林的面积有所增加,从原来的96.67 hm2增加到调整后的110.30 hm2.本区防护林土地利用的生态效益指数由调整前的2 053.93点上升到调整后的2 327.39点,净增了13.31%,经济效益指数则从调整前的2 300.40点上升到调整后的2 493.63点,净增了8.40%.景观多样性指数(H)和景观均匀度指数(E)分别由调整前的1.826 1和0.523 8增加到调整后的2.192 3和0.768 3,分别增加了20.05%和46.68%.景观优势度和蔓延度指数由调整前的0.734 8和0.732 7减少到调整后的0.381 6和0.692 8.说明景观的异质性提高,向着多样化和均匀化方向发展.调整后各景观要素的边缘密度和斑块密度减少,其斑块向小型化发展,景观破碎度增加.调整后各要素的散布与分列指数IJI都有明显的增加,说明其空间关系趋于复杂化.聚集度指数AI增大,其斑块越来越聚集,斑块的结合底在增大.各景观要素的LSI都有不同程度的减少,而分维数都有不同程度的增加,说明其斑块复杂程度减少,稳定性增加.     

农牧交错区土地利用动态与生态效应变化--以榆阳区为例

以榆阳区1988-2003年土地数据为依据,在分析研究区土地利用的数量和结构变化特点的基础上,运用国内外学者在生态价值估算的方法与模式,结合该区的具体情况对估算方法进行修正,然后对研究区研究时段内各年度的生态系统服务功能经济价值进行了估算,并以1988年为基准测算了土地利用类型的数量和结构变化所引起的生态系统服务功能经济价值变化情况,分析了其变化的时段特点及变化原因,定量地揭示了在生态脆弱区环境与经济发展的关系。研究表明：1988-2003年,榆阳区土地利用变化所产生的环境响应总体米说是积极的,生态系统服务功能经济价值年度总量在波动中提高;营造防护林、退耕还林及农用地内部结构调整政策的实施实现了经济和环境双赢的预期效果。     

基于非期望产出和门槛回归模型的环渤海地区生态效率

利用基于非期望产出的SBM模型测算2005-2015年环渤海地区44个城市的生态效率,刻画其时空演化特征,并运用面板门槛回归模型分析其影响因素。研究表明：①未考虑非期望产出的环渤海地区生态效率值总体被高估,说明经济活动的非期望产出确实降低了实际经济价值,考虑非期望产出具有科学性、合理性。②2005-2010年,生态效率类型整体呈现“进化”特征;2010-2015年,整体呈现暂时性“退化”特征;可能与经济发展方式转变和驱动力转换有关。③各地区生态效率各类型数量和分布特征存在省际差异性和非均衡性,相同生态效率水平类型地区空间集聚特征显著。④科技水平、城市规模、对外开放、环境规制对地区生态效率均表现出双门槛特征,产业结构等对地区生态效率产生重要影响;提高科技吸收再创新能力、联防治污能力和人口素质,强化对外开放的“技术效应”,将增强各门槛变量对环渤海地区生态效率的促进作用;同时优化产业结构、加强信息化建设亦是提高该地区生态效率的重要举措。     

中国退耕还林还草发展历程、建设现状与前景展望

退耕还林还草工程是构建人与自然生命共同体最具标志性的世界重点生态工程,经过新中国成立以来的号召动员阶段、20世纪末开始实施的第一轮退耕还林还草、2014年启动实施的第二轮退耕还林还草,截至2020年,中央财政已累计投入5353亿元,在25个省(区、市)和新疆生产建设兵团的2435个县实施退耕还林还草3483万ha,其中退耕地还林还草1423万ha、荒山荒地造林1753万ha、封山育林307万ha,占同期全国重点工程造林总面积的40%,有4100万农户、1.58亿农民直接受益,工程建设取得了巨大成效,每年产生的生态效益总价值量达1.42万亿元,经济效益0.26万亿元,社会效益0.73万亿元,合计2.41万亿元,为建设生态文明和美丽中国做出了突出贡献。展望未来,退耕还林还草将走向高质量发展新阶段,就是要努力实现建设高质量、成果高效益、管理高水平,我国在2021-2035年间将继续推动第三轮退耕还林还草,预计可以退耕还林还草667万ha。