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。     

湿地土壤水源涵养功能研究进展

湿地土壤依靠孔隙而发挥水源涵养功能,广义的湿地土壤水源涵养功能是指湿地土壤内多个水文过程及其水文效应的综合表现,而狭义的湿地土壤水源涵养功能仅指湿地土壤蓄水。主要从土壤水源涵养的机制、计算方法、土壤蓄水量及其对径流调节、影响土壤蓄水的因素等几个方面对当前湿地土壤水源涵养功能的研究进行了综述。土壤涵养水源是由于水分能在土壤孔隙中的存储、持留和运转。从力学的角度看,水分主要依赖于吸附力、毛管力和重力作用而持留。湿地土壤蓄水能力的3种计算方法各有优缺点,计算时应结合湿地水文波动的实际情况而选择。不同类型湿地的土壤蓄水能力因土壤本身性质而异。湿地土壤蓄水能力受土壤粒径组成、结构、孔隙、有机质和含水量等因素的影响,同时受自然及人为因素的调控。针对当前湿地土壤蓄水能力研究的不足,指出应加强对湿地蓄水能力的定量研究及计算方法的探讨;同时,土地利用对湿地土壤水源涵养功能影响的研究也需进一步加强。     

商洛市水源涵养服务功能空间格局与影响因素

以商洛市为例,利用InVEST产水量模型和多年平均涵养水量模型,以参数本地化、实地率定和结果验证,对该区水源涵养功能的空间格局分异规律及其影响因素进行分析。结果表明：① 商洛市水源涵养总量为27.48×10⁸m3/a,水源涵养能力为324.85 mm。五大流域水源涵养功能依次为旬河>乾佑河>金钱河>丹江>洛河。② 气候因素对产水能力空间格局影响最大,10 a土地利用变化和下垫面植被、土壤因素则对水源涵养空间异质性影响显著。③ 子流域单元产水能力相关性强的因子为多年平均降水、实际蒸散发和植物可利用水,水源涵养功能关键驱动因子是潜在蒸散量、土壤饱和导水率与森林覆盖率。     

明月江的森林水文效应研究

利用明月江水文站网观测资料，采用５个森林水文评价指标，检验９个对比年与１个对比时段共计５０个评价项目表明：明月江随着森林生态环境的改善及森林覆盖率的提高，枯水流量、年径流与径流年内的均匀程度均有较大增加，而河川含沙量则有所减少，反应了森林涵养水源、保持水土、调节径流年内分配的森林水文效应。     

西安都市农业水源涵养功能测评

都市农业作为城市生态系统的重要组成部分,在城市生态系统服务功能的发挥及城市可持续发展维持方面具有重要价值。利用生态经济学方法,从都市农业的自然属性、社会经济属性出发,通过引入农用地与建设用地的蓄水系数之差和水源涵养价值发展系数等参数,构建了都市农业水源涵养功能测算模型。对2011年西安都市农业圈水源涵养功能进行了评估和分析,结果表明:2011年西安都市农业圈涵养水源物质量16.6×108m3,价值量1.05×108元,其中周至、蓝田、户县、临潼、长安是主要贡献者;粮食作物种植是西安都市农业圈水源涵养服务的主体,但从单位面积水源涵养的能力来看,果木水源涵养能力最强;西安都市农业圈农业水源涵养功能在空间上呈现明显的带状结构,即东西高,中间低的格局,与西安市城市发展格局相反,说明城市的发展对都市农业生态服务功能具有负面影响。     

岷江上游典型油松人工幼林的生态环境效应

油松林是岷江上游和大渡河上游地区河谷与中山段灌丛地上恢复重建的代表性人工林类型之一,还缺乏深入研究。选择岷江上游典型的油松幼林,通过2a的定位监测,研究了油松林恢复重建的生态环境效应。1)与重建前的灌丛比较,油松幼林林下土壤物理性质(容重、土壤孔隙度、非毛管孔隙度、土壤重力水库容、土壤水向下渗透性速度、土壤通气度)得到明显改善,土壤持水能力提高了16%;2)油松幼林林冠对降雨的拦截和再分配作用明显。雨量等级低,拦截作用越大,尤其是当降雨量小,历时较长时,截留率越高,对降水的涵养比率越高。油松幼林生态系统能全部就地涵养全年降雨频率60%～70%的<10mm等级的雨量而不致产生明显的地表径流;对于占全年降雨频率35%～30%的10～50mm等级的降雨量,有至少30%～50%能被油松林生态系统就地涵养;3)重建的油松幼林林下土壤平均侵蚀模数36t·km-2·a-1,灌丛地表为713t·km-2·a-1,分别比裸地少99 55%和91 09%,而同期灌丛地表平均径流模数有38 90×104m3·km-2·a-1,油松幼林为7 23×104m3·km-2·a-1,分别比裸地减少79 47%和99 96%,油松林重建基本控制了土壤侵蚀和水土流失;4)油松林重建明显降低了不同深度的土壤温度。夏季降低的效果明显强于秋季。油松林内与林缘灌草丛5cm层土温较裸地分别平均     

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。     

澜沧江流域生态系统水源涵养功能研究

生态系统的水源涵养功能一直以来都是生态学和水文学研究的热点和难点问题。本文基于新开发的InVEST模型对澜沧江流域的水源涵养功能进行了研究,得出以下结果：（1）澜沧江流域年均供水7.24E＋10 m3 y-1,其中干流贡献率为23.87%,而支流贡献率为76.13%,从上游至下游呈明显递增趋势。（2）草地生态系统和森林生态系统的水源涵养量贡献率共计达71.66%;对不同组成结构生态系统类型的水源涵养能力进行比较,阔叶林〉针阔混交林〉竹林〉针叶林〉灌木林〉草地。（3）澜沧江流域三分之二的水由占总面积40%的热点区域提供。研究为澜沧江流域水资源的有效管理提供一定依据。     

2000-2020年藏北高寒草地水源涵养功能变化及影响因素分析（英文）

藏北地区平均海拔4500 m以上,被称为“世界屋脊上的屋脊”,同时也是青藏高原生态安全屏障的主体,但在全球气候变化和人类活动的双重影响下,藏北高寒草地生态系统变化明显,部分区域出现退化趋势。2009年我国开始实施了《西藏生态安全屏障保护与建设工程》(以下简称工程),旨在恢复和保育高原的生态系统及其服务功能。而水源涵养是藏北高寒草地生态系统最为重要的服务功能之一,工程实施以来,藏北草地的水源涵养功能如何变化、生态工程的效益如何？本文基于InVEST模型评估了2000–2020年生态工程前后藏北草地水源涵养功能的变化,量化了气候变化和人类活动在其中的贡献率。结果表明：(1)藏北各类型草地的水源涵养能力虽然差异较大,但工程实施后水源涵养的功能均出现了明显的变化,产水量比工程实施前增加10.07%,水源涵养服务上升8.86%。其中高寒草甸区的水源涵养变化速率增长最大,由工程前的–1.84 mm yr^–1转变为工程后的2.24 mm yr^–1;其次是高寒荒漠草原和高寒草原,在工程的影响下水源涵养功能下降的速率明显减缓。(2)气候变化仍是藏北草地水源涵养...     

基于InVEST模型的陕北黄土高原水源涵养功能时空变化

以陕北黄土高原为研究区,基于InVEST水源涵养功能评价模块,定量评价退耕还林还草工程背景下土地利用/覆被变化对研究区水源涵养的影响,在此基础上开展水源涵养空间分区。结果表明：① 2000-2010年,陕北黄土高原草地、灌丛和林地的面积分别增加了3204 km²、285.3 km²和122.7 km²,城镇面积增加了450.4 km²;农田、荒漠、湿地的面积分别面积减少了3984.5 km²、72.7 km²和5.2 km²。② 2000-2010年,陕北黄土高原水源涵养量整体以减少为主,中部减少最为显著,减少量在25 m³/hm²~40 m³/hm²,局部区域在40 m³/hm²以上;其他大部分区域均有0~25 m³/hm²不等的减少。③ 陕北黄土高原水源涵养功能高度重要区和极重要区的总面积为32255.1 km²,所占比例为40.5%。④ 通过陕北黄土高原水源涵养功能评价和重要性分区为生态系统的科学管理提供参考。     

陕西省子午岭生态功能区水源涵养能力研究

应用InVEST模型和SCS模型,计算得出研究区多年平均水源涵养量约为3×108 m3,涵养深度69.79 mm,表明研究区具有比较突出的水源涵养服务功能,特别是在森林和灌丛分布相对集中的子午岭自然保护区内,水源涵养能力处于较高水平。不同土地利用类型的水源涵养能力有较大差别。由于灌丛具有较好的降水截留能力和较小的蒸腾作用,水源涵养能力最强;而森林由于蒸腾旺盛,加之冠层截留的大部分降水用于蒸发而无法积累,使其水源涵养能力稍低于灌丛;草地和农田覆盖地区,降水极易流失,因而草地和农田的水源涵养能力较差,对区域总水源涵养量的贡献也最小。此外,研究区多年平均产水深度139.4 mm,整体趋势是从东南向西北方向减小,与区域降水量空间变化趋势一致,在土地利用类型的影响下,这一趋势更加明显;多年平均径流深度71.1 mm,空间上大致由南向北减少,同时,由于径流深度还受到降水时间分配、土地利用类型、土壤质地的影响,因此呈现出较为复杂的空间分布特征。     

国土空间规划中水源涵养功能生态保护红线备选区的识别

水源涵养功能重要性是生态保护红线划分工作中重要的评价指标之一。通过对以往生态系统水源涵养功能区划分的指标及其区域导向的系统梳理,在进一步明晰国土空间规划中水源涵养功能生态保护红线区域指向的基础上,按照国土空间规划关于“三区三线”自下而上试划的要求,探讨了水源涵养重要性生态保护红线划分及其评价的改进方法。选取中国典型喀斯特区域六盘水市作为研究案例区,分别用环保部2015版与2017版《生态保护红线划定技术指南》中的模型法、NPP法以及本研究提出的改进方法,对六盘水市水源涵养功能生态保护红线进行了试划。对比三种方法的划定结果可以看出,改进方法因评价数据精度的提高减少了《生态保护红线划定技术指南》方法的区域损失,提高了区域判别的精准性,可望为国土空间规划中生态保护红线的划定提供科学依据。     

基于层次分析法的黄河上游水源涵养区生态系统恢复力评价——以甘南州、临夏州为例北大核心CSCD

在全球气候变化背景下,人类活动对生态环境质量影响的定量评价是区域生态保护与高质量发展的关键问题。本文基于层次分析法(AHP)和GIS可视化空间分析技术,应用遥感反演的生态系统分类资料和社会经济统计资料等,构建了包含社会经济、土地压力、自然条件3个准则层的生态系统恢复力评价指标体系,结合指标时空尺度无量纲化与综合指数法,进行了甘肃省甘南州、临夏州2000—2020年的生态系统恢复力定量评估。结果表明:研究区域空间尺度生态恢复力范围分别为0.14—0.65(2000年)、0.12—0.72(2005年)、0.07—0.70(2010年)、0.12—0.70(2015年)、0.28—0.82(2020年);甘南生态系统恢复力较高,临夏生态系统恢复力较低,在空间分布上,生态系统恢复力呈现北低南高的总体特征,高生态恢复力的乡镇以草地、森林、灌木生态系统为主,低生态恢复力的乡镇以农田、城镇生态系统为主;在时序变化特征中,生态系统恢复力总体向好,呈现先上升、后下降、最后上升趋势,受人类活动与气候变化共同作用。     

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。     

渭北高原植被水源涵养功能及价值测评

根据陕西植被图，在MapInfo4.0上建立渭北高原植被类型数据库，从林冠层、枯枝落叶层、土壤层三个层次分析了渭北高原植被水源涵养的物质量，并利用影子工程法、成本估算法等方法对其生态功能进行了货币化评定。结果表明林冠层的截留量为236378.35万t，枯枝落叶层的截卵巢量为9761.00万t，土壤层的截留量为255682.49万t，三个层次总截留量为501821.84万t，水源涵养总价值量为336220.63万元。这对于本地区水资源的合理利用以及生态环境建设着积极的作用。     

热带季节雨林和次生林水源涵养服务价值变化过程研究

为了掌握西双版纳热带季节雨林和次生林水源涵养服务价值的变化规律,基于西双版纳生态台站的定位观测数据,对比分析了两种林型水源涵养服务的构成及年内价值变化过程。结果表明,两种林型的水源涵养总量接近,分别为74 158m3/hm2和70 654m3/hm2,水调节量为主,占90%以上。热带季节雨林的水供给价值高于水调节价值,热带次生林的水调节价值和水供给价值大致相等,综合分析,热带季节雨林的年水源涵养服务价值(4 531元/hm2)比次生林(2 732元/hm2)高66%。两种林型的水源涵养服务变化过程相似:主要受水供给变化过程的影响,水源涵养服务变化曲线呈单峰态,月变异程度较大;热带季节雨林和次生林在雨季(5-10月)的水源涵养量分别占全年总量的54%和57%,水源涵养价值均占全年总价值的65%左右。     

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。     

基于SWAT模型的森林分布不连续流域水源涵养量多时间尺度分析

为解决森林分布不连续流域森林水源涵养功能及其多时间尺度特征的定量评价问题,根据分布式水文模型（SWAT）的特点,提出了反映森林斑块空间分布的水文响应单元划分方法,以及基于水量平衡法的森林不连续分布流域森林水源涵养量计算公式。以东南沿海的晋江流域为例,构建了2006年土地利用条件下的日时间步长SWAT模型,统计分析了2002—2010年降水条件下森林水源涵养量的时空变化规律。结果表明：① 构建的晋江流域SWAT模型精度较高,面积阈值为零生成的水文响应单元比较准确地反映流域森林斑块分布,提出的森林水源涵养量计算公式适用于森林空间分布不连续流域森林水源涵养量的多时间尺度分析,为流域森林水源涵养功能评价提供了一个新的方法。② 晋江流域森林水源年涵养量271.41~565.25 mm;月涵养量-29.15~154.59 mm;日尺度的极端降水期皆为正值,极端枯水期都为负值。表明年际之间不存在森林水源涵养的蓄丰补枯调节作用,但在年内的部分月份得到体现,而日尺度的森林蓄丰补枯功能充分发挥。从而揭示了不同时间尺度森林水源涵养量及其蓄丰补枯功能的差异。     

基于贝叶斯网络的水源涵养服务空间格局优化

以渭河流域关中—天水经济区段（简称“渭河流域关天段”）为研究区,基于贝叶斯网络和水量平衡原理建立了水源涵养服务网络模型;将CA-Marcov模型与贝叶斯网络模型相结合,预测了2050年不同土地利用情景及其水源涵养服务分布概率;提出了关键变量关键状态子集方法,对研究区水源涵养服务空间格局进行优化。结果表明：① 保护情景下,林地面积增长了18.12%,其主要来源为耕地;草地和城市面积增长缓慢,分别增加了0.73%和0.38%;水体和未利用地分别减少了5.08%和0.92%,该情景下的水源涵养量值偏高的概率在3种情景中最大,保护情景的设计对未来的土地利用政策制定具有一定参考价值。② 水源涵养服务的关键影响因子是降水、蒸散发和土地利用,水源涵养量最高状态对应的关键变量关键状态子集是：﹛降水= 1,蒸散发= 2,土地利用= 2﹜,该子集主要分布在年平均降雨量和蒸散发量较大,植被覆盖率高的地区。③ 研究区适宜优化水源涵养的区域主要分布在天水市麦积区南部、宝鸡市陇县西南部和渭滨区南部、咸阳市旬邑县东北部和永寿县西北部,以及铜川市耀州区西部。结合贝叶斯网络模型研究水源涵养服务的优化区域,不仅有助于提升对生态系统水源涵养服务过程的直观认识,而且增加了情景设计和格局优化的合理性。在此基础上提出的关键状态关键因子方法,对研究区水源涵养生态环境建设和政策制定都具有重要的意义。