2000—2019年中国重大生态工程生态效益遥感评估

本文提出了重大生态工程实施生态效益评估理论框架,在选取生态系统宏观结构、生态系统质量和生态系统服务3大类、6个一级指标和9个二级指标的基础上,利用地面和遥感数据,结合模型模拟,生成了2000—2019年长时间序列评估指标参数数据集,定量评估了中国重大生态工程实施20年后的生态效益。结果表明：生态恢复程度中等、较高和高的区域面积分别占全国国土面积的24.1%、11.9%和1.7%,生态工程实施数量越多的地区,生态恢复程度越高,生态恢复程度较高和高的区域主要集中在黄土高原、北方农牧交错带、东北平原、川滇黔渝湘结合部等地区;气候因素和生态工程对植被净初级生产力变化的贡献率分别为85.4%和14.6%,对水蚀模数变化的贡献率分别为69.5%和30.5%;中国植被覆盖度有20%的恢复潜力,森林植被覆盖度恢复潜力为6.4%,草地植被覆盖度恢复潜力为23%;气候条件是生态恢复的重要限制因素,生态恢复程度较高和高的区域主要分布在年均温大于0 ℃和年降水量大于300 mm的地区。因此,重大生态工程的部署,应充分考虑气候条件的限制性,避免实施单一生态工程或单一生态恢复措施,充分发挥生态工程组合措施的综合效应,提高生态投入资金的最大效益。     

过去30年气候变化对黄河源区水源涵养量的影响

黄河源区高寒生态系统具有重要的水源涵养功能。基于改进的LPJ动态植被模型,模拟研究1981-2010年中国黄河源区水源涵养量的时空变化特征,进一步探讨气候要素变化的影响。结果表明：近30年来黄河源区水源涵养量整体略呈减少趋势,减少速率为-1.15 mm/a,区域差异特征体现为大部分地区以减少趋势为主,特别是黄河源区东南部。过去30年黄河源区降水量以及大气水分需求能力的变化是影响生态系统水源涵养量增减的主要气候因素。随着干湿条件不同,两者影响程度各异,降水减少和潜在蒸散增加共同导致黄河源区东南部半湿润地区水源涵养量减少,而降水增加则是北部半干旱地区水源涵养量增加的主要原因。     

蒙古国植被自然恢复潜力

植被自然恢复能力评估是生态恢复实践的重要内容。基于蒙古国的MODIS EVI植被指数产品、气象数据及土壤数据,依据相似生境原则,构建了植被恢复潜力计算模式,计算得到蒙古国植被恢复潜力值（VRP,可代表在自然条件下区域植被能够恢复到的最佳状况）及植被恢复潜力指数（VRPI,代表植被生长现状与最大潜力之间的差距）,并用蒙古国纵贯铁路沿线长期围封区的采样分析数据进行了验证。结果表明：（1）蒙古国整体上具有较高的植被恢复潜力,植被自然恢复潜力值0.6—0.9;（2）受降水、气温、土壤等自然要素组配的空间分异影响,蒙古国植被自然恢复潜力具有较大的空间差异性,其中北部及东部地区为VRP高值区和VRPI低值区,植被轻度退化,且较容易恢复;南部及西部地区为VRP中低值区和VRPI高值区,植被退化程度较重,恢复难度相对较大。     

黄土高原植被恢复潜力研究

黄土高原从1999年开始大规模退耕还林（草）,植被覆盖发生了较大变化,对黄土高原植被恢复现状和恢复潜力进行评估具有重要意义。本文使用1999-2013年SPOT VEG NDVI数据,采用线性回归、Hurst指数分析法、统计学方法以及地理空间分析技术,对黄土高原植被恢复状况和潜力进行了探讨。结论主要为：① 1999年退耕还林（草）以来,黄土高原植被覆盖度呈显著上升趋势,黄土高原三分之二地区的植被将会持续改善;② 植被响应曲线分析表明,黄土区植被覆盖度和干旱指数呈显著的指数关系,且缓坡相关性大于陡坡。土石山区植被响应函数为线性函数,相关系数下降;③ 整个黄土高原地区平均植被恢复潜力为69.75%。植被恢复潜力值东南高而西北低,黄土高原东南地区植被恢复状况较好,其植被恢复潜力指数较小,而植被恢复潜力指数较高的地区主要为北方风沙区及西部丘陵沟壑区;④ 不同降水量条件下,植被恢复速度差别显著,其中降水量在375~575 mm之间的地区,植被恢复最快。植被恢复措施应该“因水制宜”,避免因造林带来的土壤干化加剧。研究结果以期为黄土高原生态文明建设提供科学支撑。     

盆中丘陵区生态恢复重建的生态与经济效益亟待提高

以紫色岩为背景的盆中丘陵区 ,是构建长江上游生态屏障的重点地区。近 10多年来 ,以林木植被恢复重建为主要内容的生态建设取得了显著成效 ,平均森林覆盖率已达到 2 2 %。但是 ,森林植被生态系统的生态与经济功能尚处于较低的水平 ,其中桤柏混交林生态系统开始出现退化的趋势 ,纯柏林面积日趋扩大 ,病虫害逐年增多。为此需应用生态学和经济学原理 ,实施农村生态经济工程建设的途径 ,把该地区生态建设推向一个新的水平。     

苔藓植物的生态功能及在植被恢复与重建中的作用

苔藓植物由于形体微小,传统上被误认为缺乏经济价值而常被忽略。作者从CO₂的固定、水土保持和涵养水源、营养物质的循环与贮存和森林更新等方面,详细论述了苔藓植物在生态系统中的生态功能,对有关苔藓植物在退化生态系统植被恢复与重建中的重要作用的国内外研究进展进行了综述,并提出了干旱半干旱地区苔藓植物多样性与生态学研究的方向和着眼点。     

腾格里沙漠沙坡头地区固沙植被对生物多样性恢复的长期影响

地处腾格里沙漠东南缘的沙坡头人工固沙植被始建于1956年,46 a来不仅确保了包兰铁路沙漠地段的畅通无阻,而且对区域生态环境的恢复产生了巨大的影响,成为我国干旱沙漠地区交通干线荒漠化防治与生态恢复的成功模式。长期定位监测结果表明:人工固沙植被建立4~5 a后,沙丘表面物理结构初步得到稳定,并由大气降尘形成的无机土壤结皮逐渐演变形成土壤微生物结皮。荒漠藻类、苔藓和地衣等隐花植物在结皮层中得到了大量的繁衍:固沙植被建立46 a后出现藻类24种;苔藓仅有5 种,少于天然固定沙丘结皮上的种类,此外,地衣也在植被区发现,这说明固定沙丘景观逐渐趋于稳定的状态;相对于流沙区,固沙植被区近地面风速降低了 40%,土壤有机质含量增加了60%,其中氮、磷、钾等荒漠生态系统主要限制养分因子及土壤理化性质得到了改善,沙丘表层成土过程明显;土壤水分循环的时空变异驱动了植被的演变,为大量的草本的侵入和定居创造了条件;此外,对鸟类、昆虫和土壤动物及荒漠动物的生存产生了积极的影响。46 a后,固沙植被区共有鸟类 28 种,昆虫 50 种,动物 23种。生物多样性的恢复使原有的相对单一的固沙植被演变成一个结构、组成和功能相对复杂的荒漠生态系统。沙坡头地区生态环境在人为促进下的恢复为我国西部生态建设提供了科学依据。     

陕南秦巴山区植被生态功能的价值测评

根据秦巴山区20世纪末植被类型及覆盖度的分布,在GIS支持下测定秦巴山区植被生产和生态调节的物质量。利用生态经济学方法,测定各类植被生态功能的价值,建立秦巴山区植被生态数据库及植被生态账户。生态服务功能价值测评中,充分考虑了不同类型的覆盖度差异,并结合能量平衡、水量平衡和区域蒸散模式,测评结果表明：陕南秦巴山区植被生态系统有机质生产价值为199.6×108 元/a;植被保持土壤经济价值为22.64×108元/a;植被涵养水源的经济价值为22.66×108 元/a;植被固定CO2价值为352.24×108元/a;释放O₂价值为374.19×108 元/a;陕南秦巴山区植被有机物生产、保持土壤、涵养水源、固定CO₂和释放O₂ 5种生态服务功能价值共968.33×108 元/a。其中温带落叶阔叶林贡献率最高占29.35%,亚热带竹林、亚高山灌丛、草甸草原、山麓果树生态服务价值比重均在1%以下。     

西部地区生态状况变化及生态系统服务权衡与协同

西部大开发战略实施20年以来,一系列重大生态建设工程使得西部地区的生态状况和生态服务发生了重要变化,本文分析西部地区生态状况变化及其生态服务时空变化特征,并运用相关分析法研究其服务功能权衡协同关系。研究发现西部地区2000—2019年间：① 聚落和湿地生态系统面积显著增加,草地有逐年下降趋势。② 植被覆盖度呈波动上升趋势,存在年际差异且空间差异较大。③ 水源涵养服务有轻微下降趋势,下降区域主要分布在藏东南地区、三江源西部地区、喀斯特石漠化地区等;土壤保持服务波动中呈上升趋势,上升区域主要黄土高原地区、川滇西部地区、藏西北地区、藏东南地区等;防风固沙服务呈下降趋势,大幅下降区域主要位于内蒙古中西部地区、西藏和北疆部分地区。④ 生态系统供给与水源涵养、土壤保持主要为协同关系,与防风固沙主要为权衡关系且分布在农牧交错带地区。⑤ 生态工程区内生态系统服务协同程度大于非工程区。定量评估生态系统服务变化及其权衡协同关系有助于进行科学化生态管理,最大化生态效益。     

黄河源区气候—植被—水文协同演变及成因辨析

全球变化下黄河源区水文过程的演变影响流域生态系统的水源涵养功能,流域植被改变也影响水循环。本文基于气候、植被信息和VIP分布式生态水文模型,开展黄河源区水碳循环要素变化的集成模拟,分析了气候—植被—水文要素的协同演变机制。结果表明,2000年以来黄河源区气候呈暖湿化趋势;植被绿度明显提高,2010—2019年比2000—2009年平均增加了4.5%;生长季延长了至少10 d;植被生产力（GPP）显著上升,倾向率为4.57 gC m^-2 a^-1;植被恢复措施对GPP变化的贡献约为23%,气候变化和大气CO₂升高的施肥效应的贡献为77%。源区植被蒸散量（ET）呈增加趋势,倾向率为2.54 mm a^-1,水分利用效率（WUE）亦提高,平均相对上升率为5.1% a^-1。GPP、ET和WUE年总量及其变化率在海拔4200 m以下随高度上升而减小,之后变化趋缓。源区植被绿度和径流系数与当年和前一年降水呈显著正相关,反映降水蓄存于植物根层土壤的遗留效应。蒸散增强在一定程度上有利于源区地表—大气之间的水分再循环,帮助缓解生态恢复引起的产水能力下降,促进降水—植被—径流之间的良性互馈关系的形成。揭示水文对气候变化和植被恢复的响应和互馈机制,可为生态恢复措施对源区水源涵养功能的影响及效应的定量评估提供科学依据。     

黄土高原植被覆盖变化对生态系统服务影响及其阈值

黄土高原是退耕还林工程的核心区域,是中国生态恢复成效最显著的区域。明确黄土高原植被恢复对生态系统服务的影响,识别植被影响的阈值效应,是学术研究和管理实践共同的需求。然而,目前相关研究仍存在研究空缺,特别是在区域尺度对生态系统服务随植被变化阈值进行识别的研究较少。本文选择植被覆盖度（FVC）为指标表征2000—2015年黄土高原植被恢复情况,以土壤保持服务、产水服务和碳固定服务为指标表征研究区生态系统服务情况,对二者的时空变化及交互作用进行分析,评估植被覆盖变化对生态系统服务的影响,并对影响的阈值进行定量识别。结果显示：① 2000—2015年黄土高原植被显著恢复;生态系统服务变化差异明显,碳固定服务明显增强,土壤保持服务得到一定改善,产水服务较为稳定。② 植被覆盖变化与生态系统服务变化的相关程度存在差异,植被覆盖与碳固定服务的关联性最强,其次为土壤保持服务。③ 植被覆盖增加能够促进区域生态系统服务总体提升,但促进作用存在阈值效应。植被覆盖影响的阈值在林地区、林地—草地区、草地区和草地—沙漠区分别为44%、32%、34%和34%,超过上述阈值,植被覆盖增加的促进作用趋于减弱。     

长江上游森林生态系统稳定性评价与空间分异特征

长江上游森林生态系统是长江流域的重要生态屏障。以长江上游为研究区域,采用RS、GIS技术,通过建立“干扰-响应”(D-R)生态系统稳定性评价框架和指标体系,开展大尺度森林生态系统稳定性评价研究,并深入分析其空间分布特征。结果表明:①长江上游森林生态系统稳定性整体处于中等偏差的状态,稳定性一般、较差及极差区占整个森林生态系统面积的50.09%;其中,稳定性极差区占6.63%,较差区占19.29%,一般区占24.17%,良好区占26.29%,较好区占23.62%。②长江上游森林生态系统稳定性表现为西北强东南弱的空间分布特征,稳定性与海拔呈近似正相关关系,稳定性较差的区域主要分布在10°-25°坡度区间,25°以上坡度区域稳定性较好。本研究可为长江上游森林生态系统的保护与恢复提供科学依据,进而为长江上游生态环境保护和生态屏障建设提供决策参考。     

三江源生态保护和建设一期工程生态成效评估

基于生态系统结构--服务动态过程趋势分析,针对生态保护与建设工程预期目标,构建了由生态系统结构,质量,服务及其变化因素构成的生态成效评估指标体系,研究发展野外观测,遥感监测和生态过程定量模拟一体化的监测评估技术体系,评估了三江源生态保护和建设一期工程的生态成效.结果表明:工程实施8年以来,三江源区宏观生态状况趋好但尚未达到1970s比较好的生态状况,草地持续退化趋势得到初步遏制但难以达到预期"草地植被盖度提高平均20%~40%"的目标,水体与湿地生态系统整体有所恢复,生态系统水源涵养和流域水供给能力提高,区域水源涵养量达到了增加13.20亿m³目标;重点工程区内生态恢复程度好于非工程区,除了气候影响以外,工程的实施对促进植被恢复具有明显而积极的作用;然而,草地退化局面没有获得根本性扭转,工程实施尚未遏制土壤水蚀增加趋势,一期工程局部性和初步性特点突显出三江源区生态保护任务的长期性和艰巨性.     

南北盘江森林生态系统水源涵养功能评价

森林生态系统水源涵养功能是植被层、枯枝落叶层和土壤层对降雨进行再分配的复杂过程。运用综合蓄水能力法,基于森林资源二类调查数据,估算了贵州省南北盘江流域不同类型森林生态系统的林冠层截留降水量、枯落物持水量和土壤蓄水量,分析了流域尺度森林生态系统的水源涵养能力及其时空变化。结果表明：① 南北盘江流域森林涵养水源总量约6.13×10⁸m³,单位面积水源涵养量629.85 t/hm²,森林水源涵养能力空间分布呈现东高西低的趋势;② 不同类型森林来说,阔叶林和灌木林对区域水源涵养总量的贡献率最大,而混交林的单位面积水源涵养量最高;③ 不同林龄比较,幼龄林对区域水源涵养贡献率最高,达45.95%,但其单位面积水源涵养能力最差,过熟林的单位面积水源涵养能力最高;④ 就坡位而言,平地和中坡森林对区域水源涵养总量的贡献率最大,山谷森林单位面积水源涵养能力最高,山脊森林单位面积涵养水源能力最低;⑤ 近35 a来,随着生态工程的实施,森林生态系统水源涵养总能力以1 447.89×10⁴m³/a速度持续提升,单位面积水源涵养量以每年5.33 t/hm²的速度稳步提高。     

南京新济洲湿地生态恢复研究

以新济洲湿地为例,研究了长江洲滩湿地生态恢复的内涵,提出了生态恢复工程方案。新济洲湿地位于长江下游南京市江宁区段,由于自然因素和人为因素的影响,该湿地结构和功能发生了明显的变化。通过对新济洲湿地的野外研究,分析了退化湿地生态系统的特征,从湿地生境、生物、结构与功能方面阐述了生态恢复的总体构想,研究了湿地恢复的工程手段与可持续利用模式。新济洲湿地生境恢复包括栖息地、基底、水体和土壤的恢复;湿地生物恢复途径有提高植被覆盖率、控制外来物种和保护野生动植物;湿地结构与功能恢复内容包括生态序列重建,生态系统、湿地景观与生物多样性恢复。湿地恢复的工程手段有景观建设、功能区建设、生态定位站、血吸虫防治、植被移植、防护林和河道整治等;湿地可持续利用模式包括桑基鱼塘、生态农业与生态旅游。     

黔西北喀斯特退化植被恢复潜力评价

为了全面有效地评价黔西北喀斯特区域退化植被的恢复潜力,从而为该区域退化植被恢复的优先顺序以及恢复策略和技术的制定提供理论支撑,基于地上群落、繁殖体库、土壤基质和干扰状况4类指标群信息的13个指标,构建综合评价模型对该区域自然恢复过程中处于不同演替阶段的11个群落进行恢复潜力评价。结果将11个退化群落样地(1～11号)按综合恢复潜力指数(PI)分为四类,即PI<0.20(1、2号样地);0.20相似文献   

长江流域的湿地资源及其恢复保护

该文根据湿地的自然地理特征及空间分布，将长江流域的湿地大致划分为长江河口地区滨海湿地，长江中下游地区河流，湖泊湿地，长江上游云贵高原湖泊群湿地三种类型，长江流域的湿地资源在被开发利用的同时，没有得到充分的保护，加之自然环境的变迁，这些湿地面临着退化或丧失的威胁，在分析湿地的利用现状和退化原因的基础上，提出了相应的湿地恢复保护对策。     

塔里木河下游生态输水条件下胡杨林生态系统恢复研究

基于文献阅读,对塔里木河下游生态输水条件下胡杨林生态系统的恢复响应进行了讨论分析。生态输水显著抬升了地下水位,降低了地下水矿化度与土壤干旱指数,有效改善了塔里木河下游胡杨林生态系统的生境;胡杨复壮明显,距河道50 m胡杨冠幅最大增长达511.20%,距河道500 m内胡杨枯枝比平均小于0.15。输水后,下游胡杨树干径向生长平均增加62.80%,以胡杨为建群种的下游荒漠河岸林植被面积从2000年的492 km~2增加到2020年的1423 km~2,其中,低、中、高覆盖度植被面积分别增加20.80%、448.00%和190.00%;下游生态环境与植被群落对输水响应敏感,随输水量变化响应波动;现有输水模式因缺乏面上水文过程而难以保障下游胡杨林的有效更新,胡杨种群历经输水20 a依然保持"倒金字塔"型的退化龄级结构,并出现显著的性比偏雄与性别空间分异;胡杨群落依然处于恢复演替的初级阶段且不稳定,下游生态系统退化态势尚未彻底扭转。基于研究综述,探讨了塔里木河下游生态恢复中存在的问题,提出"优化输水方案,扩大受水面积和采取更加积极的恢复措施"的建议。     

自然恢复和人工促进恢复对侵蚀退化生态系统碳贮量的影响比较

本研究以严重侵蚀退化马尾松林为研究对象,采取自然恢复和人工促进恢复2种措施对退化地进行修复,监测恢复前后生态系统碳贮量变化。结果表明:自然恢复和人工促进恢复后生态系统总碳贮量分别是恢复前的2.78和4.87倍,其中,植被层碳贮量分别是恢复前的14.30和30.87倍,土壤层碳贮量分别是恢复前的1.85和2.78倍。生态系统内土壤碳的恢复速率落后于植被。2种不同恢复措施相比,人工促进恢复的生态系统碳吸存速率显著快于自然恢复(P0.01),人工促进恢复后生态系统碳吸存速率是自然恢复的2.17倍,其中植被和土壤的吸存速率也分别是自然恢复的2.26倍和2.09倍。而且人工促进恢复后的退化系统,碳库在乔木层各器官的分配方式更符合健康生态系统的分配方式,系统功能和结构更加稳定,有利于系统后期恢复。因此,从退化生态系统恢复的紧迫性和长期性考虑,采取积极的人工促进恢复措施能维持退化系统快速、持续恢复。     

湿地恢复的技术与方法研究

从湿地恢复的基本概念和应遵循的原则入手,阐述了湿地恢复的两种模式,即被动恢复模式和主动恢复模式。从确定湿地恢复的目标、明确恢复区域、制定恢复方案、监测恢复活动、评价是否成功、恢复的长期管理等方面阐述了湿地恢复的流程。最后从土壤基质的恢复、植被恢复、栖息地保护与生境改善、湿地生态水管理、富营养化治理、有害生物防控、火生态控制等方面介绍了常见的湿地恢复措施。