生态建设背景下三江源自然保护区生态系统服务价值变化

青海三江源是我国淡水资源的重要补给地,也是全国生态保护和建设工程的重点实施区域,对其开展生态恢复过程的生态系统服务价值变化研究,有利于揭示生态保护和建设工程的实施效果。在构建三江源生态系统服务价值评估指标体系的基础上,选择生态工程前后两个时间段(2000年和2008年),采用物质量和价值量相结合的方法对三江源自然保护区生态系统服务价值进行了评估和对比分析,结果表明:2000—2008年保护区生态系统服务总价值呈现明显的增长趋势,8 a间一共增加1.68×1010元。保护区草地生态系统的整体质量状况大幅度提升,生态系统服务价值增加48.69%,是由生态建设和气候因子变化共同作用的结果;森林生态系统服务价值增加12.71%,主要跟森林区域水热条件的改善有关;水体与湿地生态系统服务价值在8 a间减少56.08%,关键是由区域气温升高和降水量减少所致,而非人为因素的影响;2000—2008年间,保护区人口数量增加了26.08%,较高的人口增长压力促使大量的草地被开垦为农田,导致农田面积增加392.52%,从而引起农田生态系统服务价值大幅波动。     

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.     

向海自然保护区景观格局变化及湿地梯度分布特征研究

应用遥感和地理信息系统技术,对向海自然保护区不同年代景观格局特征,及其重要湿地景观梯度分布特征进行深入的分析。研究发现因受人类活动和气候暖干影响,研究区草地和湿地景观减少趋势明显,而耕地、林地和未利用地增加趋势较为突出;景观丰富度指数逐渐降低,多样性指数保持着小幅度的上升趋势,优势景观越来越不明显。向海自然保护区湿地景观分布呈向西南方向递增;向海核心区湿地景观消退速率也明显快于缓冲区;1960年向海自然保护区核心区内湿地景观梯度区域占了总核心区面积的80％,到2004年DI≥30区域所占比例减少到了45％,保护区湿地景观梯度值呈整体性下降,导致了保护区湿地生态系统功能下降趋势明显。人类活动干扰、气候逐年变暖、蒸发强烈、再加上霍林河上游供水不足导致向海保护区内霍林河河道逐渐干涸,是向海自然保护区景观格局变化的主要驱动因素,并导致河道周边湿地退化过程将向西南方向逐渐推进,因此加强人类活动的自我约束,合理地引用有限资源,加大保护区重要湿地的保护力度已迫在眉捷。     

气候变化背景下典型草原自然保护区生态系统服务价值评估

基于单位面积的生态系统服务价值评估方法,结合遥感和GIS技术分析了锡林郭勒草原国家级自然保护区1985-2014年的生态系统服务价值,并探讨了气候变化对该保护区生态系统服务价值变化的贡献率。结果表明:(1)近30年保护区草地面积持续减少,生态系统服务价值总体呈减少趋势,每10年至少减少18亿元;(2)平均温度和降水对保护区生态系统服务价值变化的贡献率至少为52.5%,保护区每10年因气候变化损失的生态系统服务价值至少为9.5亿元;(3)保护区现有生态保护力度一定程度上缓解了气候变化对其生态系统服务功能的影响。本文的研究结果可为建立自然保护区生态补偿机制,制定合理的区域生态保护和经济开发政策以及保护和恢复保护区生物多样性提供较为可靠的依据。     

吉林省湿地生态安全评价

利用随机森林算法对吉林省湿地保护区进行了湿地遥感分类,构建了景观指数与“压力-状态-响应”模型综合评价体系,对吉林省2015-2017年18个湿地自然保护区和湿地公园进行了生态安全评价。结果表明:(1)18个自然保护区中范围最大的是松花江三湖湿地,湿地面积最大的为查干湖湿地,8个保护区湿地面积减少,其中吉林圆池湿地退化最严重,龙沼湿地退化面积最大;(2)景观指数显示,吉林省近3年内18个湿地保护区中只有5个出现了景观破碎化现象;(3)PSR模型综合评价结果表明:吉林省大部分自然保护区(14/18)处于相对安全的等级,但处于该等级的下限。月亮湖湿地、雁鸣湖自然保护区、圆池湿地保护区和长春北湖国家湿地公园处于生态安全预警状态。     

基于NPP数据和样区对比法的青藏高原自然保护区保护成效分析

在青藏高原选择11个代表性自然保护区,基于高寒草地植被净初级生产力（Net Primary Production,简写NPP）变化过程数据,比较分析了自然保护区与其相邻等面积区域的NPP变化差异;采用样区对比法,在自然保护区内外选取21组对比样区,比较自然保护区建立前后及其内外的生态状况,评估了自然保护区的保护成效。研究表明：1. 1982-2009年间,82%的代表性自然保护区NPP比保护区周邻区域及青藏高原的平均水平低,反映了自然保护区的生态系统状况更为脆弱;2. 在代表性自然保护区中,曼则塘自然保护区的NPP增长趋势最为明显,塔什库尔干野生动物自然保护区的NPP增长趋势最弱;除色林错自然保护区外,以草甸和湿地为主的自然保护区NPP增速明显高于以草原与荒漠草地为主的自然保护区;3. 代表性样区的研究发现：① 自然保护区内76%以上的样区和国家级保护区内82%以上的样区NPP增加幅度明显高于保护区外对应样区的增幅;② 取得明显保护效果的有中昆仑、长沙贡玛、若尔盖和色林错等自然保护区;曼则塘自然保护区的东南部边缘地区和塔什库尔干野生动物自然保护区的北部边缘地区的效果不明显,可能与保护区及其周邻地区人类扰动增强密切相关;③ 高寒草甸类型自然保护区的保护效果最为显著,高寒草原类型自然保护区的保护效果较差。本研究展示了样区对比法在评估大区域生态变化中所具有的独特优势,其关键在于科学设计样区并进行合理的空间抽样。     

中国天山冰川生态服务功能及价值评估

山岳冰川是干旱区生态环境和社会经济可持续发展的物质基础和特色文化基础,具有独特且无法替代的生态服务功能,而目前对冰川调节生态环境和提供人类福祉等方面服务功能和价值估算研究很少。本文基于第一、二次冰川编目数据,分析中国天山冰川面积和冰储量变化特征;梳理并构建山岳冰川生态服务功能体系,结合单位面积服务功能价格法和当量因子法,评估中国天山冰川年生态服务价值。结果显示：① 1970-2010年间,中国天山冰川面积减少1274 km²,退缩了13.9%,年平均冰川储量减少约4.08×10⁹ m³。高海拔区（> 5200 m）冰川面积出现增加,可能是由于该区域降水增加对冰川积累的作用大于气温上升对冰川消融作用造成的。② 中国天山冰川年生态服务价值为602亿元,气候调节、水文调节和淡水资源供给价值分别占总价值的66.4%、21.6%和9.3%,水力发电的年均生态服务价值约为3.5亿元,其他类型的调节和服务功能价值约12.8亿元。③ 比较分析冰川、森林、草地和湿地生态系统不同服务价值所占总价值比例发现,淡水资源供给/实物生产和生态调节功能在生态系统中均占比例较大,冰川单位面积生态服务价值高于其他类生态系统。本文以期能提高冰川对人类福祉和维持生态环境等方面的认知,服务于冰冻圈生态安全、环境保护以及资源的可持续利用规划与管理。     

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。     

国家级自然保护区土地覆盖类型转换趋势

国家为了防止生态系统恶化、保护自然栖息地及其生物多样性,到2010年底已建立2588 个自然保护区,总面积达 149.44×10⁶hm²,超过中国陆地总面积的15%。土地覆盖变化作 为导致生物多样性变化的首要因素,直接影响生态系统的结构和功能。本文选取180个国家级 自然保护,总面积44.71×10⁶hm²,占自然保护区总面积的29.9%,全国陆地面积的4.7%,根 据各保护区的生态系统特征和主要保护对象,将其划分为森林生态系统、草地生态系统、湿 地生态系统、珍稀动物、珍稀植物、地质和古生物遗址、以及荒漠生态系统7类自然保护区类 型,并在此基础上按东北、华北、华东、中南、西北及西南6个大区对其进行空间分析。论文 构建土地覆盖类型转换方向判别指数模型,运用生态多样性模型和斑块连通性模型,对各大 区内各类国家级自然保护区及其核心区、缓冲区和实验区的土地覆盖转换趋势进行计算。结 果显示,在20世纪80年代后期-2005年时段内,180个国家级自然保护区的土地覆盖转换强度 整体呈减缓趋势,西南地区的平均转换强度最大,而华东地区的平均转换强度最小。在各类 国家级自然保护区中,除了森林生态系统保护区外,其他各类型保护区的土地覆盖都存在逆 向转换,但逆向转换速率总体呈减缓趋势。国家级自然保护区的核心区土地覆盖逆向转换的 速度平均为0.16%/10a减少,其土地覆盖景观格局相对于缓冲区的和实验区更为稳定。生态多 样性指数和斑块连通性指数模型计算显示,国家级自然保护区土地覆盖景观格局的生态多样 性和斑块连通性在1995-2005年总体呈上升趋势。另外,各大区国家级自然保护区与非保护区 的土地覆盖转换强度对比显示,保护区土地覆盖转换强度整体上小于非保护区的土地覆盖转 换强度。总之,分析结果表明,国家级自然保护区的土地覆盖转换处于良性变化趋势,尤其是在1995-2005年期间,保护区内的土地覆盖类型及分布逐渐趋于正向转换和稳定态势。     

1975—2015年甘肃省白龙江流域自然保护区生态系统服务价值及其时空差异

利用1975-2015年7期遥感数据重建甘肃省白龙江流域8个野生动物自然保护区的生态系统时空变化特征,并在对该研究区各类生态系统服务价值当量修订的基础上,采用生态系统服务价值评估模型和敏感性指数,对不同时期的生态系统服务价值进行评估。结果表明:(1)白龙江流域自然保护区以森林生态系统为主,研究期内生态系统格局总体稳定,农田和裸地生态系统面积减少,而森林、草地、水域和人工表面生态系统呈增加趋势,且在2000年后变化最活跃。(2)研究区生态系统服务价值由1975年的239.68×10^8元上升到2015年的243.58×10^8元,净增加3.90×10^8元,农田和裸地生态系统服务价值持续减少,而森林、草地和水域生态系统服务价值则呈增加趋势。(3)整体上,研究区南部生态系统服务价值呈增长趋势,而中北部地区则处于阶段性变化状态,文县大鲵自然保护区单位面积生态系统服务价值密度最高,多儿自然保护区价值密度最低,且为唯一衰退型保护区。(4)在不同生态系统服务类型中,调节服务居主导地位,且以气候调节服务价值最高。白龙江流域自然保护区生态系统服务价值缺乏弹性,水域生态系统面积变化对研究区生态系统服务价值的变化具有放大作用。     

Land Cover Status in the Koshi River Basin,Central Himalayas

The Koshi River Basin is in the middle of the Himalayas, a tributary of the Ganges River and a very important cross-border watershed. Across the basin there are large changes in altitude, habitat complexity, ecosystem integrity, land cover diversity and regional difference and this area is sensitive to global climate change. Based on Landsat TM images, vegetation mapping, field investigations and 3S technology, we compiled high-precision land cover data for the Koshi River Basin and analyzed current land cover characteristics. We found that from source to downstream, land cover in the Koshi River Basin in 2010 was composed of water body (glacier), bare land, sparse vegetation, grassland, wetland, shrubland, forest, cropland, water body (river or lake) and built-up areas. Among them, grassland, forest, bare land and cropland are the main types, accounting for 25.83%, 21.19%, 19.31% and 15.09% of the basin’s area respectively. The composition and structure of the Koshi River Basin land cover types are different between southern and northern slopes. The north slope is dominated by grassland, bare land and glacier; forest, bare land and glacier are mainly found on northern slopes. Northern slopes contain nearly seven times more grassland than southern slopes; while 97.13% of forest is located on southern slopes. Grassland area on northern slope is 6.67 times than on southern slope. The vertical distribution of major land cover types has obvious zonal characteristics. Land cover types from low to high altitudes are cropland, forest, Shrubland and mixed cropland, grassland, sparse vegetation, bare land and water bodies. These results provide a scientific basis for the study of land use and cover change in a critical region and will inform ecosystem protection, sustainability and management in this and other alpine transboundary basins.     

基于NPP数据和样区对比法的青藏高原自然保护区保护成效分析（英文）

Twenty-one typical coupled large samples were chosen from areas within and surrounding nature reserves on the Tibetan Plateau using the large sample comparison method(LSCM).To evaluate the effectiveness of the nature reserves in protecting the ecological environment,the alpine grassland net primary production(NPP) of these coupled samples were compared and the differences between them before and after their establishment as protected areas were analyzed.The results showed that:(1) With respect to the alpine grassland NPP,the ecological and environmental conditions of most nature reserves were more fragile than those of the surrounding areas and also lower than the average values for the Tibetan Plateau.(2) Of the 11 typical nature reserves selected,the positive trend in the NPP for Manzetang was the most significant,whereas there was no obvious trend in Taxkorgan.With the exception of Selincuo,the annual NPP growth rate in the nature reserves covered by alpine meadow and wetland was higher than that in nature reserves consisting of alpine steppe and alpine desert.(3) There were notable findings in 21 typical coupled samples:(a) After the establishment of the nature reserves,the annual rate of increase in the NPP in 76% of samples inside nature reserves and 82% of samples inside national nature reserves was higher than that of the corresponding samples outside nature reserves.(b) The effectiveness of ecological protection of the Mid-Kunlun,Changshagongma,Zoige and Selincuo(Selin Co) nature reserves was significant; the effectiveness of protection was relatively sig-nificant in most parts of the Sanjiangyuan and Qiangtang nature reserves,whereas in south-east Manzetang and north Taxkorgan the protection effectiveness was not obvious.(c) The ecological protection effectiveness was significant in nature reserves consisting of alpine meadow,but was weak in nature reserves covered by alpine steppe.This study also shows that the advantage of large sample comparison method in evaluating regional ecology change.Careful design of the samples used,to ensure comparability between the samples,is crucial to the success of this LSCM.     

Assessment of effectiveness of nature reserves on the Tibetan Plateau based on net primary production and the large sample comparison method

Twenty-one typical coupled large samples were chosen from areas within and surrounding nature reserves on the Tibetan Plateau using the large sample comparison method (LSCM). To evaluate the effectiveness of the nature reserves in protecting the ecological environment, the alpine grassland net primary production (NPP) of these coupled samples were compared and the differences between them before and after their establishment as protected areas were analyzed. The results showed that: (1) With respect to the alpine grassland NPP, the ecological and environmental conditions of most nature reserves were more fragile than those of the surrounding areas and also lower than the average values for the Tibetan Plateau. (2) Of the 11 typical nature reserves selected, the positive trend in the NPP for Manzetang was the most significant, whereas there was no obvious trend in Taxkorgan. With the exception of Selincuo, the annual NPP growth rate in the nature reserves covered by alpine meadow and wetland was higher than that in nature reserves consisting of alpine steppe and alpine desert. (3) There were notable findings in 21 typical coupled samples: (a) After the establishment of the nature reserves, the annual rate of increase in the NPP in 76% of samples inside nature reserves and 82% of samples inside national nature reserves was higher than that of the corresponding samples outside nature reserves. (b) The effectiveness of ecological protection of the Mid-Kunlun, Changshagongma, Zoige and Selincuo (Selin Co) nature reserves was significant; the effectiveness of protection was relatively significant in most parts of the Sanjiangyuan and Qiangtang nature reserves, whereas in south-east Manzetang and north Taxkorgan the protection effectiveness was not obvious. (c) The ecological protection effectiveness was significant in nature reserves consisting of alpine meadow, but was weak in nature reserves covered by alpine steppe. This study also shows that the advantage of large sample comparison method in evaluating regional ecology change. Careful design of the samples used, to ensure comparability between the samples, is crucial to the success of this LSCM.     

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。     

冀西北坝上地区不同植被类型的生态需水量

为了了解冀西北坝上地区不同植被的生态需水量,为该地区的植被建设提供科学依据,采用实际观测数据及Irmak-Allen公式对张北坝上地区乔木林、灌丛和草地的生态需水量、生态缺水量进行了研究。研究结果表明,冀西北坝上地区3种植被生长季的实际蒸散量由高到低为乔木林、灌丛和草地,分别为401.81 mm、358.78 mm和346.02 mm。生长季乔木林、灌丛和草地的最小生态需水量分别为243.96mm、218.35mm和211.36mm,适宜生态需水量分别为472.99mm、423.34mm和409.77 mm,适宜生态缺水量分别为198.56 mm、148.91 mm和135.34 mm。植被生态缺水量具有明显的季节性,5、6月份缺水量最大,7-10月份较低,甚至还有盈余,5、6月份进行人为补水将有助于缓解植被的干旱胁迫。冀西北坝上地区的降雨量能够满足乔木林最小生态需水量的要求,但与适宜生态需水量差距较大,不足以使乔木林维持良好的生长状态,这是导致坝上地区杨树防护林退化的主要原因。     

中国典型自然保护区生境状况时空变化特征

中国已建立各类自然保护区2740个,占全国陆地面积的14.8%。本文以典型国家级自然保护区为例,基于遥感反演、模型模拟、空间分析等方法,获得植被覆盖度、净初级生产力（NPP）和土地覆被时空数据集,分析2000-2015年中国不同区域、不同类型自然保护区生境状况时空变化及人类扰动的影响,进而评估自然保护区在栖息地及生物多样性保护方面的效果。结果表明：2000-2015年,国家级自然保护区植被覆盖度从36.3%提高到37.1%,各类型自然保护区均有不同程度提高,其中森林类保护区年增速0.11%,草原草甸类0.84%,内陆湿地类0.21%,荒漠生态类0.09%,野生动物类和野生植物类则分别为0.11%和0.08%。草原草甸类、内陆湿地类、荒漠生态类、野生动物类自然保护区植被NPP年增速分别为2.06 g·m^-2、1.23 g·m^-2、0.28 g·m^-2、0.4 g·m^-2,而森林类和野生植物类则分别以3.45 g·m^-2和2.35 g·m^-2的年速率减少。近15年,国家级自然保护区内人类扰动呈现微弱变化,除青藏高原区和南亚热带湿润区内保护区人类扰动略微下降以外,其他区域均有所增强,特别是北亚热带和温带湿润区,其保护区人类扰动由4.70%明显增至5.35%。     

塔里木河干流区土地利用/覆被变化及其生态环境效应

在GIS和遥感技术支持下,利用1973年MSS遥感影像、1983年航空遥感土地利用图、1990年TM、2000年TM和2005年CBERS遥感影像对新疆塔里木河干流区土地利用/覆被变化过程和生态环境效应进行了分析。结果表明,1973~2005年塔里木河干流区土地利用/覆被发生了显著变化,耕地、未利用地和城乡居民及建设用地面积分别增加了25.72×104hm2、17.33×104hm2和0.51×104hm2,林地、草地和湿地面积分别减少了29.10×104hm2、8.63×104hm2和5.84×104hm2。在1973~1983年、1983~1990年、1990~2000年、2000~2005年4个时段中土地利用变化呈"显著变化—缓慢变化—显著变化—急剧变化"的过程。土地利用类型转移的主要方向是林地和草地转化为耕地、耕地转化为城乡居民及建设用地、草地转化为未利用地。土地利用/覆被的变化引起了干流区水环境恶化、土壤质量改变、天然植被严重退化、土地荒漠化和盐渍化加剧、湿地面积减少和生物多样性丧失等一系列生态环境问题。     

京津风沙源治理工程区土地利用/覆盖变化及生态系统服务价值响应

监测土地利用/覆盖及生态系统服务价值变化是评估生态工程效益最直接有效的方式。以京津风沙源治理工程区为研究区,基于土地利用/覆盖变化面积和植被覆盖度等指标,从土地利用/覆盖类型转换和土地覆盖渐变两个角度揭示区域土地利用/覆盖变化过程;并运用改进的当量因子法,评估同期生态系统服务价值的变化。结果表明：区域草地面积超过总面积的一半,总体上呈现草地和耕地集中分布,林地、沙丘零散镶嵌的格局。1990—2018年,区域沙地、草地面积减少,耕地、林地面积增加;同时,沙地上表现出植被覆盖增加的渐变特征,增速为每10年约增长4.22%。同期区域生态系统服务价值呈现出先减少后增加的趋势,生态工程实施后,2010—2018年生态系统服务价值增加明显。1990—2018年,生态系统服务价值总体上增加了3 655.21亿元,其中,由土地利用/覆盖类型变化导致的价值增加量为120.53亿元,而由土地覆盖渐变导致的增加量为5 355.04亿元。土地覆盖渐变对生态系统服务价值的影响不容忽视,我们建议在生态建设过程中,不仅要重视退耕还林、未利用地造林种草等土地利用/覆盖方式的改变,更要关注草地和林地的修复和恢复,注重生态工程成果的维持和质量的提升。