基于生态功能区的河北省生态系统服务权衡与协同分析

生态系统服务权衡与协同分析是当下生态系统服务的研究前沿和热点,可为生态系统管理提供科学依据。本文基于河北省生态功能区划分,选取粮食生产、碳储存、土壤保持和水源涵养4种生态系统服务,利用空间叠置法分析了2017年河北省不同生态功能区生态系统服务的权衡/协同关系,主要结论为：(1)河北省粮食生产总量为3828万t,五大生态区的贡献排序为低平原生态修复区（PY）>燕山太行山生态涵养区（YS）>环京津生态过渡带（HJJ）>坝上高原生态防护区（BS）>沿海生态防护区（YH）。(2)河北省碳储存、土壤保持、水源涵养服务的总量分别为8567万t碳、470161万t土、656875万t水。3种服务呈现相似分布,以燕山太行山生态涵养区贡献量最高（均超过75%）,其余各生态功能区贡献量普遍较低。(3)河北省全域不同生态系统服务之间以强权衡和低协同关系为主,强权衡、低协同、弱权衡、高协同的比例分别为48.15%、45.92%、5.09%、0.83%。(4)河北省强权衡关系生态系统的主导功能与其所处生态区功能定位基本一致,强权衡关系的生态系统可为生态功能区主导功能的发挥提供保障。本文可...     

2000—2018年克孜河流域生态系统脆弱性、服务功能价值及风险评价

在人类活动强度不断增加的情境下,掌握区域生态环境质量现状,可为区域生态风险防范提供科学支持。基于2000、2010、2018年遥感影像数据,采用主成分分析方法、生态系统服务功能价值及生态风险模型,探究克孜河流域生态脆弱性、服务功能价值及风险的时空分异特征。结果表明：（1）克孜河流域重度脆弱区面积明显增长,18年增长204.78%,空间分布由高到低分别为中游区域、下游区域及上游区域。（2）18年生态系统服务功能价值减少65.20%。其中作为生态服务主要贡献者的天然林草价值下降43.05%;生态系统服务功能价值空间分布呈现由西向东,由绿洲向荒漠递减的分布趋势。（3）生态风险空间分布由高到低分别为流域中游、下游及上游区域;流域高风险区面积18年增长112.48%,整体分布已由以低风险为主转变为低风险与中、高风险各占约50%,说明流域生态环境受损严重。     

基于生态系统服务的中国陆地生态风险评价

传统的生态风险评价主要依据是点源性威胁、区域景观格局变化等生态实体特征指标,忽略了与实体功能属性密切相关的人类福祉因素。将生态系统服务纳入生态风险评价体系是一个新的研究思路。本文运用GIS和遥感技术重构了中国陆地生态系统服务的空间图谱,采用生态风险分析模型给出了基于生态系统服务的中国陆地生态风险格局的定量描述和空间分布,划定了不同置信水平下的生态风险管控优先区。结果表明：① 2000-2010年中国陆地生态系统年均总生态系统服务指数取值在0~2.17之间,年际间呈现小幅波动趋势,年平均总指数在0.30~0.57之间变化,其中24.7%的区域显著增加,主要分布在台湾、云贵高原及新疆西北内陆区,37.1%的区域显著减少,主要分布在东北、青藏高原及中东部地区;② 不同置信水平下的中国陆地生态系统服务存在的风险损失不尽相同。如当置信水平为90%时,总生态系统服务指数的可能损失比例为24.19%,生态风险指数为0.253。比较置信水平和生态风险指数间的关系,发现当置信水平较高时,生态系统服务蒙受风险的概率相应降低,但此时出现风险时所承受的损失也对应增加;③ 以90%置信水平为例,中国生态地理区划的风险特征表现为：平均生态系统服务风险指数居前列的六位依次为内蒙古高原生态区、华北平原生态区、黄土高原生态区、东北平原生态区、横断山生态区、青藏高原生态区,极重度风险所占区域面积比例依次为55.89%、26.63%、24.35%、20.62%、18.70%、25.12%。     

基于生态系统服务价值变化的生态经济协调发展研究

以1987年、2000年和2010年石羊河流域遥感影像数据为基础,对生态系统单位面积服务价值当量因子进行修正,结合生态经济协调度（EEH）评估模型对石羊河流域生态服务价值和经济发展与生态环境的协调发展水平进行了评估。结果表明：（1）研究区生态系统服务价值呈下降趋势,其损失主要集中在2000-2010年间;（2）生态系统服务价值增长的县（区）分布在流域中上游,降低的县（区）中,民勤县的损失量和下降幅度最大;（3）研究区的EEH值为-0.0174,生态经济发展总体上已处于低度冲突水平,在空间上,低度协调的县（区）主要分布在流域的上游和中游,而低度冲突的县（区）主要分布在流域的中下游;（4）各县（区）在协调发展水平上呈现出低度冲突-低度冲突、低度协调-低度协调、低度冲突-低度协调、低度协调-低度冲突、低度协调-中度冲突5种形式。     

国家重点生态功能区生态系统服务时空格局及其变化特征

基于遥感数据及地理信息系统平台,利用生态模型,定量分析中国国家重点生态功能区在实施转移支付前（2000~2010年）、后（2010~2015年）生态系统宏观格局及关键生态系统服务的时空分布格局及其变化特征。研究结果表明：在气候变化与转移支付政策的共同影响下,中国国家重点生态功能区生态系统宏观结构总体好转,荒漠化得到有效控制,水体与湿地得到有效恢复,但森林及草地生态系统发生退化,农田与聚落生态系统面积进一步扩大;水土流失及土壤风蚀得到有效遏制,水源涵养及土壤保持服务得到大幅提升,但防风固沙服务整体有所下降,同时人类活动对生物多样性维护功能的威胁程度基本持衡。     

河西走廊山地绿洲荒漠复合农田生态系统服务价值变化及其影响因子

从不同生态功能区分析生态系统服务价值有助于认识生态系统服务功能的异质性。以肃南裕固族自治县、甘州区和民勤县为例,分别计算了河西走廊南部山地、中部绿洲、北部荒漠区2002年和2009年的农田生态系统服务价值,并采用多元逐步回归模型分析了不同功能区人类活动对农田生态系统服务价值变化的影响。结果表明:河西走廊单位面积农田生态系统基本服务价值和农田生态系统服务总价值都呈北部荒漠>中部绿洲>南部山地的空间梯度分异;在研究期内,不同生态功能区农田生态系统服务总价值都呈增长趋势,其中北部荒漠区增加了1.83×108元、中部绿洲增加了0.70×108元、南部山地增加了0.13×108元;农田生态系统基本服务价值,北部荒漠区年均增加0.16×108元、中部绿洲年均增加0.11×108元、南部山地年均增加0.02×108元;使用化肥等导致农田环境污染损失的价值都表现出不同程度的增大趋势;农业耗水损失价值方面,下游荒漠区年均减少0.11×108元,而中部绿洲年均增加0.03×108元,南部山地变化较小;回归分析结果显示河西走廊农田生态系统服务价值的变化主要是由种植业结构调整引起的,不同生态功能区所受影响程度具有一定差异性。     

中国沙漠（地）生态系统水文调控功能及其服务价值评估

荒漠生态系统是整个生物圈中分布较广的一个系统,是陆地生态系统中一个重要的子系统。开展荒漠生态系统服务价值研究和评价,对荒漠生态系统重要性认识和管理具有重要的现实意义。本文基于中国沙漠（地）生态系统的生态水文过程、水平衡机理和水文调控功能等,对其在淡水提供、原盐生产、水源涵养和气候调节方面的物质流——水资源进行了核算,结合不同类型生态服务价值通量,初步评估了中国荒漠生态系统在水文调控方面的服务价值。结果表明:中国沙漠（地）生态系统水文调控方面的生态服务价值为每年5 510.05亿元,其中供给服务价值370.42亿元,调节服务价值5 139.63亿元,分别占总服务价值的6.72%和93.28%。     

黑河流域生态系统服务的地形梯度效应及生态分区北大核心CSCD

黑河流域是中国西北地区生态安全重要屏障,厘清该地区生态系统服务的梯度效应对制定差异化生态保护政策具有重要意义。基于InVEST模型和CASA模型等方法,利用多源遥感数据量化2018年黑河流域典型生态系统服务,结合海拔、坡度、地形起伏度和地形位指数因子分析各生态系统服务的梯度效应,根据地形分布指数划分生态分区。结果表明:(1)黑河流域产水、土壤保持、植被固碳和食物供给服务空间分布差异明显,高值区在上游祁连山区,低值区在下游荒漠区。(2)各生态系统服务在各地形梯度上存在明显层级分布,总体上随地形梯度等级的提升而呈先增加后下降的趋势。(3)流域多重生态系统服务重要区空间分布差异明显,生态系统服务重要性随着地形梯度等级的提升而提升。(4)基于地形分异规律,黑河流域可划分为核心生态保护区、山地生态提升区、可持续发展区和生态防护治理区。     

西藏高原生态功能区划研究

在分析西藏高原生态环境特征,明确生态系统类型的结构与过程及其空间分布特征的基础上,评价不同生态系统类型的生态服务功能及其在区域社会经济发展中的作用和重要性。运用生态系统科学的原理与方法,结合遥感、地理信息系统和综合分析等手段,对西藏高原在生态区、生态亚区和生态功能区3 个级别上进行生态分区,划分为7 个生态区、17 个生态亚区和76 个生态功能区,并用3 级命名法对这些分区进行命名,绘制了西藏高原生态功能分区图,为高原生态保护和区域社会经济发展提供了理论依据。     

基于综合指标法的中国生态系统服务保护有效性评价研究

将生态系统服务保护纳入到传统的以保护区为基础的自然保护之中是生态保护研究的新领域。利用综合指标方法,分析了中国从2000-2010年的4种生态系统服务时空变化特征;并对中国的七大生态保护和恢复区域的服务空间保护成效进行评价,提出了国家尺度上的生态系统服务保护优先性分级。主要结论为：① 中国的生态系统服务自西北向东南逐渐增加,显著增加区主要分布在黄土高原地区,显著减少区主要分布在东北及华北地区。黄土高原的生态系统服务提高主要是农田向草地和林地、草地向林地的转换引的;华北地区的降低主要是耕地的减少以及人工用地的增加引起的;东北地区是由于林地向耕地草地、耕地向湿地与人工用地的转换引起的。② 七大生态保护和恢复区的生态系统服务均为增加趋势而且显著增加面积大于减少面积;显著增加面积最大的为三北防护林工程区、最小的为重点生态功能区;显著减少最大为重要生态功能区、最小的为三北防护林工程区。而且,对服务的保护成效在重要生态功能区最高,其次为天然林保护工程区,其余区域均小于全国平均水平。③ 提出的生态系统服务保护优先性等级中,极高级别占到了国土面积的26.18%,保护的生态系统服务量占到全国总量的64.19%,保护成效为全国平均水平的2.47倍。     

塔里木河流域生态功能区划研究

生态功能区划为流域生态保护与修复提供重要的科学参考。而塔里木河流域由于缺少生态功能区划导致目前生态修复工程缺乏针对性,生态引水工程布局欠佳,以及生态修复和水资源管理的成效低下。为此,在对区域生态环境特征分析的基础上,将流域内不同区域的水文过程与生态结构、服务功能及生态环境敏感性相结合,依据生态功能区划原则、方法和指标体系,形成了塔里木河流域生态功能区划方案,即将该流域分为2个生态大区、4个生态区、28个生态亚区。研究成果不仅为流域实现水资源的优化配置和生态环境保护提供参考依据,也可为相似流域的生态功能区划研究提供示范和借鉴。     

塔里木河下游绿色走廊生态输水对沙漠化逆转的影响

自2000年起实施向塔里木河下游应急生态输水以来,通过修建从博斯腾湖引水的第二输水系统和上、中游综合治理与灌区节水改造,5 a累计从大西海子水库输水17\^64亿m3,沿河自上至下改善生态面积达800 km2,补给地下水11亿m3,实现了下游河道季节流水和尾闾的积水,并使地下水位回升,初步恢复了塔里木河下游水流系统。这是下游绿色走廊在极端干旱荒漠生态系统中维持稳定的重要因子,为使其充分发挥生态功能,还需期待绿色走廊的生态植被复苏和扩展,为此,仍需每年继续输水,才能直接发挥防沙治沙效益。     

黑河上游天涝池流域典型灌木生态参数研究

祁连山自然保护区是河西地区重要的水源涵养区,而灌丛作为祁连山主要植被类型之一,对该区水源涵养功能具有举足轻重的作用。以黑河上游天涝池流域两种典型亚高山灌木为研究对象,基于2014、2015年野外观测和ArcGIS10.1分析功能,获得灌木生长季期间生态参数（叶面积、叶面积指数和比叶面积）的变化;同时,结合分辨率为0.5 m×0.5 m的LiDAR数据和Geoeye-1影像数据,估算研究区灌木叶面积指数的空间分布。研究结果表明：灌木在生长季期间比叶面积值在一定范围内波动;叶面积、叶面积指数变化较大。其中,在6、7月份增加最明显,8月份趋于稳定,9月份叶片开始凋落。其次,随海拔梯度水热条件的不同,流域灌木叶面积指数空间异质性较大,以海拔3 400 m为节点,在3 200~3 400 m海拔带叶面积指数呈递增趋势,在3 400~3 750叶面积指数呈递减趋势。     

石羊河流域生态系统服务价值的空间异质性及其计量

生态系统服务价值评估是当前生态学和生态经济学研究的一个热点,生态服务功能的空间异质性是影响生态系统服务价值的重要因素,也是国家制定生态补偿政策的基础,但不易对其进行定量计算。本文以石羊河流域为例,遵循资源稀缺性原理,依生态区位（自然和社会）差异条件对石羊河各流域生态服务功能空间异质性进行测算。在此基础上,利用2009年石羊河流域各地区基础数据建立计量模型,对其流域内植被系统生态系统服务价值进行测算;并利用ArcGIS9.3对石羊河流域单位面积生态系统服务价值进行可视化处理。结果表明:（1）石羊河流域同一生态系统在不同流域存在巨大差异,其中以耕地最为明显,其下游是上游单位生态系统服务价值的13.99倍;（2）上游地区为典型的生态“输出”型地区,而中游与下游为典型的“输入”型地区;（3）耕地已经成为石羊河流域中游与下游重要的生态系统,其生态系统服务价值分别为334 343.516万元和125 179.201万元;（4）石羊河流域植被系统生态系统服务价值为1 277 691.282万元,占石羊河流域国内生产总值的32.53%。     

基于InVEST模型的黑河流域上游水源涵养量

黑河流域上游生态系统具有重要的水源涵养功能,对维系流域生态平衡有着重要的意义。基于InVEST模型估算了黑河流域上游水源涵养量,分析了水源涵养量的时空变化特征及其与气候因子的相关性。结果表明：2001—2015年黑河流域上游草地、林地、灌丛面积分别增加了1 665.00、381.75、162.75 km²,而荒漠和农田分别减少了2 165.25、20.50 km²;2001—2015年黑河流域上游水源涵养量年均值为228.64 mm,在空间上呈现东南高、西北低的分布特征,高值区位于祁连山一带,肃南裕固族自治县北部条带状为上游水源涵养量的低值区;从变化趋势来看,研究区水源涵养量以7.60 mm·a^-1的速率减少;近15年来,研究区潜在蒸散、降水量分别呈现增加和减少趋势,速率分别为1.45、-0.67 mm·a^-1,水源涵养与潜在蒸散以负相关为主,而与降水量正相关,降水量主要影响上游的中东部、北部的祁连山高寒地区,而潜在蒸散主要制约西北部的水源涵养量。     

祁连山及河西走廊气候变化的时空分布特征

利用祁连山区及河西走廊20个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析、5 a趋势滑动、Spline插值法,进行气候变化的时空分布特征分析。结果表明：祁连山及河西走廊的气温在20世纪60—80年代偏低,90年代以后偏高;气温的年际变化率为0.0298 ℃·a^-1,并且升温趋势显著;大部分地区的增温幅度在0.02~0.04 ℃·a^-1之间,其中祁连山区的增温幅度大于走廊平原;气温的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,大致以黑河干流为界,中东部地区的增温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部地区从南到北呈减小趋势;降水在60年代偏少,其他年代偏多,其中2000年以后明显增多;降水的年际变化率为0.6571 mm·a^-1,不过增加趋势不太明显;大部分地区降水的增加幅度在0~2 mm·a^-1之间,其中祁连山区的增加幅度大于走廊平原;降水的年际变化幅度在空间上呈现出南北分异,其增加幅度从南到北呈减小趋势。     

近50 a来黑河流域水资源问题与流域集成管理

 基于黑河流域器测水文等资料,分析了近50 a来黑河流域水资源形成区——上游山区水资源变化的历史背景和趋势、平原绿洲-荒漠耗水区3个循环带水资源时空变化及区域耗水特征,以及水资源管理政策变化下的流域中下游水环境问题和社会经济系统水循环过程中的水问题,探讨了解决内陆河流域水问题的水资源集成管理和区域可持续发展对策。     

河西地区黑河流域土地资源优化配置研究

根据大量野外调查资料和前人研究基础,运用现代自然地理系统研究方法,研究了黑河绿洲土地资源的开发利用现状;提出了土地资源优化配置的五条原则;并根据水、土、光、热等资源组合特点,将黑河流域划分为四大土地开发利用区:①上游祁连山区以保护、抚育水源涵养林为重点,以水养林,合理开发利用天然草场资源,提高畜牧业经济效益。②高位绿洲区,充分利用光、热优势,发挥现有土地潜力,以大宗粮食及油料生产为主,粗放畜牧业与精细畜牧业结合。③中位绿洲区以发展节水、节地、节粮农牧业为主,扩大经济作物和饲料/草种植,发展舍饲畜牧业。④下游低位绿洲以生态环境保护与恢复为重点。总之,抚育、保护上游,调整、发展中游,恢复、保护下游是当前及今后相当长时期内土地开发利用模式的最佳选择。