格尔木河流域地下水生态功能及经济损益阈值解析

在西北内陆河流域，地下水是维系人类生存、生态环境和社会经济发展的重要水源，但这些流域生态环境脆弱。为保护地下水资源和脆弱的生态环境，亟待开展地下水合理开发利用研究。本文在分析格尔木河流域水文地质条件、环境地质问题基础上，采用遥感解译、野外调查和地下水动态监测的方法，界定了地下水的生态功能及阈值，即维系植被生态地下水埋深为0.5~10 m、减轻盐渍化程度的地下水埋深应大于3 m、减轻城市内涝的地下库容应大于3.42×10⁸ m³、维系达布逊湖面积的入湖流量应大于2.82×108 m³·a^-1。基于格尔木河流域生态系统服务价值构成，得到减轻城市内涝及减缓盐渍化程度的环境正效益值分别为8 000×10⁴元·km^-2和163×104 元·km^-2；地下水不合理开发利用导致植被退化、河湖面积萎缩的环境负效益值分别为191元·km^-2和1 032元·km^-2。本文研究成果可为流域内地下水资源开发利用和生态环境保护科学依据，同时也可为西北其他内陆河流域地下水合理开发利用借鉴。     

基于InVEST模型的宁夏盐池县禁牧草地生态补偿标准空间识别

以农牧交错带宁夏盐池县草地为研究对象，综合集成草地植被与土壤调查、草地信息提取、遥感反演、空间分析等技术方法，基于本地化的InVEST模型，选取碳储存、土壤保持和水源涵养3项关键生态系统服务类型，对禁牧前后（2000年，2015年）草地生态系统服务物质量进行精准评估，在此基础上，采用市场价值法对其价值化，测算禁牧前后草地生态系统服务价值变化量，以此确定生态补偿标准，并借助冷热点、三维趋势分析对生态补偿标准进行不同尺度的空间识别。结果显示：① 禁牧以来，盐池县草地生态系统服务显著增强，其中碳储量增加45.66×10⁴ t、强度增加0.42 t/hm²，水源涵养量增加9 351×10⁴ t、强度增加211.14 t/hm²，土壤保持量增加2 091×10⁴ t，强度增加44.93 t/hm²；② 草地生态补偿标准县域为309.21元/hm²、乡镇尺度介于7.25~1 146.36元/hm²、村级介于3.04~2 074.56元/hm²，村级尺度更能体现草地的生态贡献；③ 补偿标准的三维趋势呈现由西向东提高、南北向呈“U”型分异的特征，补偿热点区集中于盐池县东南部和东北部。     

干旱区水资源约束下的生态退耕空间优化及权衡分析——以奇台县为例

干旱区耕地大规模扩张导致水资源超载、生态问题频发,亟须退地还水。因此,探索水资源约束下的生态退耕空间优化方案,不仅有助于解决干旱区面临的问题,还可为土地利用规划和决策提供参考。目前对退耕方案多效益矛盾的研究尚量化不足,有鉴于此,本文建立生态退耕空间优化配置及权衡分析模型,以新疆奇台县为研究区进行模型应用,构建了水资源约束下的生态退耕方案群,并设计保有耕地优先和保护生态优先等两种情景,利用蚁群优化算法实现了生态退耕的空间配置模拟与优化。结果表明：耕地面积在保有耕地优先情景将减至9.94万hm²,保护生态优先情景则为6.96万hm²;在此退耕过程中,河道内生态用水占水资源总量的比例从10%增加到30%,防固沙量由713.22万t增加至816.59万t,经济效益则由34.86亿元下降至24.75亿元。通过比较单位经济效益的减少比例可产生的生态效益增加比例,确定耕地面积退至8.35万hm²时是权衡生态和经济效益下的生态退耕最优方案。退耕还草主要发生在奇台县耕地集中区的东北、西北及西南部边缘,将有利于北部的沙漠化防控和南部的水源保护。本研究实现了干旱区水资源约束下生态退耕方案空间模拟和优化,对农业经营和生态保护具有重要参考意义。     

生态经济型防风治沙体系优化配置技术规程研究

通过对景电灌区农林业生产状况、自然环境条件、以及风沙危害程度的实地调查，应用系统工程学和生态经济学原理，研究提出：景电灌区防风治沙工作应该走系统工程和生态经济相结合的道路，以封沙育林草为主导措施发展沙区自然植被系统，进一步建立和健全工程治沙系统，并营造和发展人工生态经济型林草植被系统。通过这三大子系统的合理搭配和联合交互作用，使新灌区形成新型的生态经济型防风治沙体系。文章就该体系的合理配置问题及建设技术规程进行了论述     

基于生态恢复的阿克苏河流域生态输水调度优化研究

生态输水调度是生态保护和恢复最有效的措施之一,实施生态输水对恢复干旱半干旱地区天然生态系统、维护绿洲生态系统健康具有重要意义。结合阿克苏河流域生态输水现状,在识别自然植被重点区和估算生态需水的基础上,建立了基于生态恢复目标的流域生态输水调度优化框架。首先采用高分系列影像识别自然植被信息,建立阿克苏河流域2015—2020年自然植被数据集,逐像元统计自然植被出现频次确定了艾希曼湖湿地区、第一师边缘胡杨林区、五团边缘胡杨林区3个自然植被重点区,面积达1257.69 km2;借助面积定额法和水量平衡法估算3个自然植被重点区的生态输水量分别为1.53×10⁸m³、2.73×10⁸m³、1.14×108m³;确定了流域生态输水的最佳时间为5—9月,单次或2次进行生态输水,建议单次生态输水量大于0.2×10⁸m³且输水天数大于10 d;渠系网络分析显示3个自然植被重点区设置的8个输水口可以作为今后生态输水路径的参考。研究结果对阿克苏河流域生态输水...     

北京市耕地资源价值体系及价值估算方法

北京市为例尝试设计了耕地资源价值体系, 分析其价值关系, 进而探讨耕地资源经 济价值、社会保障价值、生态价值的估算方法, 并对北京市1990-2005 年耕地价值进行了定 量测算。研究结果表明: ① 北京市耕地资源单位面积经济价值呈较快增长, 1990 年为 12.57×10⁴ 元/hm², 2005 年为108.12×10⁴ 元/hm²; ② 耕地资源社会保障价值供给能力和农 村居民的需求水平相距甚远, 1997 年供给能力为49.19×10⁴ 元/hm², 需求水平为160.56×10⁴ 元/hm², 2005 年供给能力为74.82×10⁴ 元/hm², 需求水平为305.48×10⁴ 元/hm²。可见, 耕 地作为农民重要的社会保障资源已不堪重负, 农村社会保障体系亟待建立; ③ 生态价值供给 能力总体呈下降趋势, 1994 年达到171.21×10⁸ 元, 2005 年为70.87×10⁸ 元, 大量耕地减少 是重要的影响因素。但基于人口增加和人们生活水平不断提高, 生态价值的总体需求和多元 需求呈不断增长趋势, 所以需要保持和提高耕地表面的植被覆盖度, 为此政府有必要对农民 因种植耕地给予其一定的生态补偿。     

新疆孔雀河流域生态基流与天然植被需水量研究

研究和确定流域生态基流及天然植被需水量是为了遏制因河道断流或流量减少而造成的生态环境退化,以确保流域生态系统健康发展。根据孔雀河流域植被类型分布及多年径流状况,将河道分为A、B两部分,A段为孔雀河上游塔什店至第三分水枢纽常年未断流河道;B段为第三分水枢纽以下天然植被主要分布区。基于塔什店水文站近50 a水文数据,结合Tennant法等4种方法对A段河道生态基流进行估算;选择潜水蒸发法、定额法对B段距河道1 km辐射范围内的天然植被需水量进行计算。结果表明:Tennant法估算的年均生态基流为9.13 m³·s^-1,对应基本生态水量为2.88×10⁸ m³·a^-1,满足A段河道2000—2018年多年平均河损,且近10 a(2009—2018年)塔什店实测年均流量均可满足此生态基流标准;B段河道辐射范围内天然植被总面积为4.66×10⁴ hm²,生态需水量为0.95×10⁸ m³·a^-1,以孔雀河生态输水工程为例科学调控水资源,在满足A段基本生态基流的同时兼顾B段天然植被需水量。研究结果对实现孔雀河河道修复和不同水平年下生态供水具有一定的意义。     

生态恢复背景下陕甘宁地区NPP变化及其固碳释氧价值

基于MODIS NPP(植被净初级生产力)数据,利用线性趋势法、ESDA(Exploratory Spatial Data Analysis)及固碳释氧价值模型,探讨2000-2012年生态恢复背景下陕甘宁地区NPP变化及其原因,并评估NPP变化的固碳释氧价值。结果表明:(1)2000-2012年,陕甘宁地区NPP年增长率为4.3%,总体呈现阶段性增长趋势,其中有两次持续增长期;(2)陕甘宁地区NPP受水热格局影响显著,整体呈现东南高、西北低空间分布特征,空间集聚显著,但研究期内集聚水平呈下降态势,与退耕还林还草工程由前期的局部试点向后期的全区扩散相互印证;(3)陕甘宁地区NPP增长趋势是人类活动和气候因素共同作用的结果,其中人类活动为主要驱动因素,尤其是退耕还林还草工程的实施;④生态恢复背景下,陕甘宁地区植被固碳量累计增加1.06×10⁷ t,释氧量累计增加2.7×10⁷ t,固碳释氧价值累计增加9.34×10¹⁰元。生态恢复创造效益比较明显。     

退耕还林还草工程对黄土高原植被总初级生产力的影响

采用Landsat解译的2000年和2015年土地利用/覆盖数据和VPM模型（Vegetation Photosynthesis Model）模拟的2000~2016年总初级生产力（Gross Primary Productivity, GPP）数据,识别出了近16 a黄土高原退耕还林还草的空间范围,并估算了GPP的年际变化趋势。在此基础上,对比分析了退耕区和未退耕区GPP年际变化的差异,从而揭示退耕还林还草工程对GPP年际变化的影响。结果显示,2000~2015年,黄土高原退耕还林还草面积约3.5万km ²,占2000年耕地面积的16.8%。期间,GPP呈增加趋势,GPP显著上升区域占全区面积的67.3%,平均增速24.1 g/(m ²?a)（以C计,下同）。虽然退耕区多年平均GPP低于未退耕区,但退耕区GPP年际增速和相对变化率明显高于未退耕区,分别提高了5.9 g/(m ²?a)和1.5%。     

塔里木河干流区天然植被的空间分布及生态需水

塔里木河流域荒漠河岸林具有重要的生态、经济和社会效益。本文以塔里木河干流的荒漠河岸林系统为对象,借助于卫星遥感、GIS等技术,研究塔里木河干流区各河段天然植被分布特征,应用缓冲区梯度分析方法对林地分布结构和生态需水进行分析。结果表明： （1）塔里木河干流区天然植被面积为146.1×10⁴ hm²,占研究区总面积的35.18%;北岸天然植被面积较南岸多46.34×10⁴ hm²。（2）塔里木河干流区荒漠河岸林分布随距离河道的增加呈波动下降趋势。在影响保护带、基本保护带和重点保护带下,天然植被保护范围分别为4.7～30.1 km、2.2～24.2 km和0.8～12.3 km。（3） 塔里木河干流区天然植被总的生态需水量为21.932×10⁸ m³,在重点保护带、基本保护带和影响保护带下,生态需水量分别为9.56×10⁸ m³、14.97×10⁸ m³和19.08×10⁸ m³。根据荒漠河岸林的分布特征和保护目标,对塔里木河干流用水作统一规划和协调是符合实际的生态治理措施。     

新疆艾比湖生态脆弱区生态服务价值对土地利用变化的响应

以干旱区生态脆弱区新疆艾比湖区域为研究对象,运用GIS手段和生态经济学的方法,采用Costanza生态系统服务价值计算公式,并参照谢高地等人的中国陆地生态系统服务单位面积价值,探讨了艾比湖区域1990—2007年土地利用和生态系统服务价值的变化特征。结果表明:1990—2007年间,艾比湖区域土地利用处于发展阶段,土地利用程度呈增大趋势;1990,2001和2007年艾比湖区域生态服务价值分别为53.63,63.01和56.96亿元,呈波动性变化;研究区生态系统的服务性功能远大于生产性功能。2001—2007年间研究区生态系统服务价值下降速度较快,作为艾比湖湿地自然保护区的核心部分,生态系统服务价值具有退化的趋势,需要加强管理,控制人类活动的影响强度。     

Values of the Farmland Ecosystem Services of Qingdao City,China, and their Changes

The values of farmland ecosystem services are composed of several components: provisioning service value, regulating service value, supporting service value and cultural service value, so it is important to make a full assessment of the values of farmland ecosystem services for agriculture and farmland protection. Here, we assessed the values of farmland ecosystem services in Qingdao City in 1997, 2002, 2007, 2012 and 2017 by using various methods (market value method, carbon tax method, afforestation cost method, substitute cost method, equivalent factor method, etc.) based on establishing an assessment index system for the farmland ecosystem services value. The results show that the total yearly value of farmland ecosystem services increased from 499.74×10 ⁸ Yuan to 681.74×10 ⁸Yuan in the period of 1997-2017, and the yearly value of farmland ecosystem services per hectare increased from 6.57×10 ⁴ Yuan to 9.73×10 ⁴Yuan. The product provisioning service, carbon fixation service and oxygen release service, as well as the soil conservation service, are the main farmland ecosystem services, and the proportions of these four ecosystem service values to the total value of farmland ecosystem services in Qingdao City were large and kept increasing. Some countermeasures are put forward to adequately use the indirect service value of the farmland ecosystem and provide improved well-being for humans, such as protecting and wisely using farmland, developing agriculture that is rooted in local conditions, promoting agricultural production efficiency, speeding up construction of modern agriculture gardens, deepening the supply-side structural reform of agriculture, developing agricultural eco-tourism, etc.     

Estimation of areal precipitation in the Qilian Mountains based on a gridded dataset since 1961

Based on a 0.5°×0.5° daily gridded precipitation dataset and observations in meteorological stations released by the National Meteorological Information Center, the interannual variation of areal precipitation in the Qilian Mountains during 1961-2012 is investigated using principal component analysis (PCA) and regression analysis, and the relationship between areal precipitation and drought accumulation intensity is also analyzed. The results indicate that the spatial distribution of precipitation in the Qilian Mountains can be well reflected by the gridded dataset. The gridded data-based precipitation in mountainous region is generally larger than that in plain region, and the eastern section of the mountain range usually has more precipitation than the western section. The annual mean areal precipitation in the Qilian Mountains is 724.9×10⁸ m³, and the seasonal means in spring, summer, autumn and winter are 118.9×10⁸ m³, 469.4×10⁸ m³, 122.5×10⁸ m³ and 14.1×10⁸ m³, respectively. Summer is a season with the largest areal precipitation among the four seasons, and the proportion in summer is approximately 64.76%. The areal precipitation in summer, autumn and winter shows increasing trends, but a decreasing trend is seen in spring. Among the four seasons, summer have the largest trend magnitude of 1.7×10⁸ m³×a^-1. The correlation between areal precipitation in the mountainous region and dry-wet conditions in the mountains and the surroundings can be well exhibited. There is a negative correlation between drought accumulation intensity and the larger areal precipitation is consistent with the weaker drought intensity for this region.     

喀斯特生态系统服务价值评价 ——以贵州花江示范区为例

采用频度法对喀斯特生态系统服务类型及指标进行分析,结合中国南方喀斯特环境特征、生态功能区位等因素,构建了石漠化生态系统服务价值评估指标体系;并以贵州花江示范区为例,基于实测和调查数据,采用物质量和价值量相结合的方法对其2010年生态系统服务价值进行评估。结果表明：示范区生态系统服务价值为19 604.71万元。其中,固碳制氧价值11 181.25万元、土壤肥力价值3 051.56万元、产品供给价值为2 850.40万元、涵养水源价值2 521.13万元、土壤保持价值为0.37万元。示范区生态系统服务价值以间接价值为主,占85.5%,直接价值仅占14.5%;生态功能价值主要依靠灌丛、经济林、耕地和疏林生态系统提供,裸岩荒坡尽管是研究区的优势景观,但提供服务价值较低。     

基于格点数据的1961-2012年祁连山面雨量特征分析

基于国家气象信息中心发布的全国0.5°×0.5°逐日降水量数据集和气象站点日降水量实测资料,利用主成分分析（PCA）和回归分析,研究了1961-2012年祁连山面雨量年际变化以及面雨量距平与干旱累计强度的关系。结果表明,该套格点数据能够很好地反映出祁连山及其周边区域降水的时空分布格局,山区降水量大于平原区降水量,山区东段降水量大于西段降水量。1961-2012年祁连山面雨量的多年平均值为724.9×10⁸ m³,其中,春、夏、秋、冬的面雨量分别为118.9×10⁸ m³、469.4×10⁸ m³、122.5×10⁸ m³、14.1×10⁸ m³,夏季面雨量最大,占全年的64.76%。除春季外,其他季节面雨量都呈现逐年增加趋势,夏季增幅最大,平均每年增加1.7×10⁸ m³。山区面雨量与祁连山及其周边区域的干湿程度表现出较好的相关性,干旱累计强度与面雨量表现出负相关性,山区面雨量较多时这一地区的干旱强度也较弱。     

托木尔峰国家级自然保护区土地利用/覆被生态服务价值变化分析

参照中国陆地生态系统服务价值当量,结合研究区不同土地利用∕覆被类型的生物生产量,研究各土地利用/覆被类型的生态服务价值变化。结果表明：① 1989-2014年,冰川面积增长27.63%,草地增长35.69%,水体减少55.43%,荒地减少13.81%,林地减少9.87%;1989-2002年的区域综合动态度为0.72%,2002-2014年的为0.62%。② 保护区的生态服务价值为52.31×10⁸元/a,突出了保护区重要的生态地位。在保护区11项生态服务功能中,水文调节和水资源供给生态服务功能价值最高,食物和原料生产生态服务功能价值较低。③ 1989-2014年生态服务总价值量降低31.49%,其中冰川和草地的总价值量持续增长27.63%和35.70%,水体和荒地的持续减少55.43%和13.81%,林地的先减22.13%,后增15.75%。在价值构成比例上,1989年水体占主要地位,2014年冰川占主要地位。     

退耕还林（草）背景下中国北方农牧交错带土地利用及碳储量变化

为明析退耕还林（草）背景下生态环境较为脆弱的北方农牧交错带土地利用及碳储量变化,基于该区2000、2010、2018年土地利用数据,通过动态度、土地转移矩阵,景观指数等指标从土地利用变化的数量、速率以及空间格局特征加以分析,同时基于InVEST模型定量估算了该区近20年来的碳储量变化。结果表明：（1）北方农牧交错带土地利用类型以草地、耕地、林地为主,面积合计逾4.30×10⁵ km²,占比超过91.83%;林地、建设用地显著扩张,草地与耕地有明显减少趋势,同时两者之间流转面积最多,高达1.67×10⁴ km²,研究区景观格局总体上收敛于“集中—分散”;（2）近20年来北方农牧交错带总碳储量51.44—52.81亿t,总体呈增加趋势,碳密度稳定在110 t·hm^-2左右,退耕还林（草）政策下碳储量净增加逾300万t。北方农牧交错带土地利用变化程度较为剧烈,退耕还林（草）政策不仅是土地更迭的主要驱动因素,也是该区固碳功能显著提升的重要原因。     

Evaluation of Inner Mongolia Wind Erosion Prevention Service based on Land Use and the RWEQ Model

Inner Mongolia is the important ecological barrier zone in northern China, which plays an important role in the prevention and control of wind in the regional ecosystem. Based on the Revised Wind Erosion Equation (RWEQ) model and the cost-recovery method, this study simulated the wind erosion prevention service (WEPS) in Inner Mongolia in 2010 and 2015, investigated the spatial pattern of material and monetary value of WEPS, and analyzed the differences among various cities and various ecosystems. The results indicated that the total WEPS of Inner Mongolia was estimated to be 73.87×10⁸ t in 2015, which was 4.61×10⁸ t less than in 2010, while the monetary value of WEPS was calculated to be 738.66×10⁸ yuan in 2015, which was 46.16×10⁸ yuan less than in 2010. Among all the leagues and cities, Xilin Gol League supported the highest WEPS, reaching 18.65×10⁸ t in 2015, while Wuhai provided the lowest. The WEPS of Hulunbeier increased the most, by 4.37×10⁸ t from 2010 to 2015. The WEPS in the grassland ecosystem was the highest among the different ecosystems, accounting for more than 55% of the total WEPS in Inner Mongolia, but it was reduced by 1.05×10⁸ t during the same period. The WEPS in the forest ecosystem increased the most, reaching 0.19×10⁸ t. This study found that the implementation of projects such as returning farmland to forests and grasses and sand control effectively increased the WEPS by increasing the forest area. However, unsuitable land use increased the desertification of ecosystems which resulted in a reduction of WEPS in Inner Mongolia.     

基于土地利用变化情景的生态系统碳储量评估——以太行山淇河流域为例

区域土地利用变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,影响其碳源、碳汇效应,但以往结合时空尺度探讨流域未来土地利用变化对生态系统碳储量影响的研究尚不多见。以太行山淇河流域为例,分析2005-2015年土地利用变化,采用Markov-CLUE-S复合模型预测2025年自然增长、耕地保护及生态保护情景下的土地利用格局,并基于土地利用数据,运用InVEST模型的碳储量模块评估2005-2015年及未来不同情景下的生态系统碳储量。结果表明：① 2015年淇河流域生态系统碳储量和平均碳密度分别为3.16×10⁷ t和141.9 t/hm²,自2005年以来分别下降0.07×10⁷ t和2.89 t/hm²。② 2005-2015年碳密度在低海拔区域以减少为主,在高海拔区域增加区与减少区比例相当,淇河中下游地区建设用地的大肆扩张以及上游林地的退化是导致碳密度下降的主要原因。③ 2015-2025年自然增长情景下碳储量和碳密度下降仍较明显,主要是低海拔区域固碳能力的减弱;耕地保护情景减缓了碳储量和碳密度的下降幅度,主要是由于低海拔区固碳能力的增强;生态保护情景下,碳储量和碳密度显著增加,分别达到3.19×10⁷ t和143.26 t/hm²,主要发生在海拔高于1100 m的区域。生态保护情景能够增强固碳能力,但不能有效控制耕地面积的减小。因此,研究区土地利用规划可统筹考虑生态保护和耕地保护情景,既能增加碳汇,又能保障耕地质量和粮食安全。     

Ecosystem Service Value Assessment for National Key Eco-function Zones for Water and Soil Conservation

National key eco-function zones for water and soil conservation are exceptionally fragile areas in terms of their eco-environments and are also severely affected by water and soil loss. They have been a focus of attention from all sectors of society. This research assesses important ecosystem service functions and their values using such indexes as NPP, soil conservation quantity and water conservation quantity. The result indicates that the ecosystem services of China’s eco-function zones for water and soil conservation are worth 3268.90×10⁸ CNY in total, of which organic matter production accounts for 530.96×10⁸ CNY, nutrient substance circulation and storage 301.91×10⁸ CNY, carbon fixation and oxygen release 1616.16×10⁸ CNY, soil conservation 442.70×10⁸ CNY and water source conservation 816.20×10⁸ CNY. Of the four functional zones, the Guangxi-Guizhou-Yunnan Area registers the highest value of 1551.30×10⁸ CNY, and the Three Gorges Reservoir Area the lowest value of 448.15×10⁸ CNY. In terms of ecosystem service value per unit of area, the Guangxi-Guizhou-Yunnan Area takes the first place, followed by Three Gorges Reservoir Area and the Dabie Mountain Area, which are roughly equivalent, and finally the Loess Plateau Area is at the bottom.