基于InVEST模型的张家口地区水源涵养功能研究

水源涵养是生态系统提供的最重要的功能之一,开展水源涵养功能评价对了解地区水环境、合理发展分区管理有重要意义.张家口作为京津重要的水源地与生态屏障,承担着维护区域经济可持续发展与生态环境质量改善的关键任务,深入探究其水源涵养现状具有现实意义.然而,当前针对张家口实际降雨强度与地表覆被等特征开展的水源涵养功能研究与探讨仍较...     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

基于InVEST模型的1980–2100年长江中下游地区动植物生境质量时空变化研究

20世纪80年代以来,人类活动加速了长江流域的土地利用变化,这对当地动植物的生境质量造成了影响,在中国生态文明建设和长江经济带发展战略不断推进的大背景下,对长江中下游地区的生境质量变化开展长时间多时段的研究具有重要的现实意义。本研究以长江中下游地区7省的土地利用覆盖数据(1980–2018年)与未来土地利用模型模拟出未来四种情景(A1B,A2,B1,B2)下的土地利用覆盖数据(2050年,2100年)为基础,借助环境服务与权衡综合评估(In VEST)模型评估了长江中下游地区的生境质量时空变化。结果表明:(1)2000–2015年,研究区的坡度(R=0.502,P <0.01)和海拔(R=0.003,P <0.05)、人口密度(R=0.299,P <0.01)、NDVI(R=0.366,P <0.01)与生境质量显著相关;(2)从1980年到2018年,研究区总面积61.93%的土地生境质量下降,38.07%的土地生境质量上升;在A2情景(人口密度大,环境技术投入少,传统能源成本高)和B2情景(中等人口密度,中等绿色技术,区域政府间缺乏合作)下,研究区的生境质量将下降;(3)长江下游的生境质量恶化程度高于中游,研究区北部的生境质量恶化程度低于南部。整体上,积极的环境保护政策是有效的,但并未根本上遏制生境质量的整体退化趋势。区域发展应加大环境保护力度,控制人口增长,鼓励绿色技术创新,在处理生态问题时,要注重省际合作。本研究可为区域野生动植物保护规划和国际上的类似流域研究提供科学参考。     

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。     

基于InVEST模型的青海湖流域产水功能时空变化及驱动因素分析

以青海湖流域为研究区,基于1985—2020年8期土地利用图,结合地形、土壤和气象等数据,运用本地化修正后的InVEST模型及地理探测器方法,模拟流域产水服务、评估产水量空间分异特征、剖析其空间异质性归因。结果显示：青海湖流域1985—2020年产水量变化区间为11.68～81.52亿m³,变化趋势明显,表现为先下降后上升、再下降后上升的“W”型变化趋势;产水深度在空间分布上表现为东南高西北低,高值区均集中在海晏县内;垂直梯度上,产水能力随海拔增加而减弱;地理探测结果显示单因子对产水服务空间分异的解释能力存在显著差异,在不同分区中以气候类因子解释力最为显著;产水服务空间分异的影响程度由多因子共同决定,整体上以降水与实际蒸散量的交互作用解释力为主导因子。     

不同视角下InVEST模型的土壤保持功能对比

土壤保持是生态系统的重要服务功能之一。黄土高原是世界上水土流失最严重的地区,黄河中游地区是黄河泥沙的主要来源,继续开展黄河中游地区土壤保持研究,对于当地的水土保持、土地利用结构调整、退耕还林、生态补偿以及水库管理具有重大意义。以黄河一级支流无定河的源头(营盘山库区)为研究区,采用生态系统服务和交易的综合评估模型InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs),从水文和土地利用两个角度出发,对研究区地块截留能力、输出能力和保持能力进行对比研究,重点探讨哪种角度的结果更科学合理,并进一步研究清淤情境下2010年营盘山库区的土壤保持能力及其空间格局特征。结果表明：① 基于子流域边界和土地利用边界的计算结果差异悬殊,水文学意义的子流域边界可以保证沉积物沿水文路径迁移过程的完整性,评价结果更科学合理;InVEST沉积物模型应该采用水文意义上的自然流域边界,而不宜将土地利用边界作为子流域单元进行评价。② 2010年营盘山库区在清淤情境下的沉积物截留总量为586482.60 t,输出总量为129868.61 t,平均输出量为12.93 t/hm²,保留总量为1559198.40 t,平均保留量为151.57 t/hm²。③ 地块的沉积物截留能力从上游至下游逐渐增强,而沉积物输出能力却刚好相反。无定河西侧支流的土壤保持能力比东侧支流偏高,两大支流平均土壤保持量低值区均出现在河流上游地区。     

Spatiotemporal change of carbon storage in the Loess Plateau of northern Shaanxi,based on the In VEST Model

In recent years, land use and land cover have under gone tremendous change on the Loess Plateau, leading to temporal and spatial variation over many ecological factors, such as carbon storage. Based on four series of land-use data from remote-sensing imaging, spatiotemporal changes of land-use types and volume changes were analyzed. Combined with carbon-stock-assessment modules of the In VEST(integrated valuation ecosystem services and tradeoffs) model, the carbon-storage change was estimated and analyzed at the subcounty and subbasin scales. The results show that(1) cultivated land and grassland area decreased, while woodland and urban land area increased in northern Shaanxi;(2) the average carbon storage in Huangling County and the Beiluo River Basin is the largest, while that of Yuyang County and the Xinshui River Basin is the minimum, and that of Wuqi County showed the greatest growth;(3) carbon storage in the study area showed a definite decrease in 2000, but in general has increased from 1995 to 2010;(4) carbon-storage figures of subbasins and counties are all restricted by the natural status and land-use landscape of the whole study area. From the results,it can be seen that the effect of ecological policies is remarkable. This study has important implications for the rational planning of land use, adjustment of the ecosystem carbon cycle, and related policies.     

近年来的黄土高原耕地时空变化与口粮安全耕地数量分析

基于遥感调查数据集定量分析了1990—2015年中国黄土高原地区耕地的时空变化特征和口粮绝对安全最小耕地保障面积的数量变化。结果表明:黄土高原耕地面积从1990年的192 529.65 km²至2015年的182 688.50 km²,净减少了9 841.14 km²,幅度达5.11%,其中2000—2010年的减幅最大,净减少8 483.00 km²;较大的耕地动态变化图斑主要分布于中部和西部区域,细碎的变化图斑广泛分布;耕地地类转出面积(31 875.82 km²)大于转入面积(21 815.25 km²),耕地面积的增加主要由草地和林地转化而来,主要分布在灌溉农业区和东南部平原区,减少的耕地主要转化为草地和林地,主要分布在中部沟壑区的雨养农业区。此外,该时期耕地转化为建筑用地和交通用地等人工表面的面积逐渐增加,主要分布在东南部低海拔平原地区;黄土高原口粮绝对安全所需最小耕地保障面积呈明显减少特征(从1990年的70 913.37 km²     

陕北黄土高原景观动态的植被覆盖季节响应

半干旱地区生态环境状态与景观动态变化息息相关,为深入探讨景观动态的生态响应,本研究选择陕北黄土高原为研究区,分别就景观动态的3种类型 (景观类型间变化、类型内组分变化及未变化) 与植被覆盖状态进行分析。其中植被覆盖状态主要通过植被覆盖值高低及年内植被恢复期、维持期与转折点等曲线特征体现。结果发现研究区景观类型的动态变化并不显著,而各动态类型与植被覆盖的相关程度各不相同,植被覆盖不仅和景观类型有关,亦与景观动态类型有关,而在植被覆盖对景观动态的响应上,则体现出由于景观动态类型的差异,造成同一景观类型的植被覆盖季节响应模式和强度完全不同。     

陕西黄土高原土壤干层对植树造林的影响

根据野外考察和陕北、关中土壤含水量测定,讨论了陕西黄土高原土壤干层的分布范围及其对恢复植被的影响。资料表明,黄土高原土壤干层分布普遍,向南分布已达关中平原地区。不同植被带土壤干层发生原因有一定差别,干层发育程度有明显不同。在生态环境建设中,应根据不同地区土壤干层发育强度差别恢复不同类型的植被。在以往划分的延安以南的落叶阔叶林带,土壤干层发育较轻,可采取草、灌、乔木相结合的措施逐步恢复森林植被。在延安到长城之间的森林草原带,土壤干层发育严重,应当先发展草灌植被,后恢复森林草原植被。在长城以北的草原带应自然恢复草原植被。在土壤干层发育严重的地区,造林一般不能带来环境效益与经济效益,反而会导致深部土壤水分的过量消耗等不良后果,是不适于造林的地区。在黄土高原退耕还林还草的生态建设中,不论是发展人工林还是发展草灌为主的植被,都不宜选择耗水多、生长快的植物种,而应当发展生长适中偏慢的乔、灌、草种。     

陕北黄土高原红枣种植区水热资源变化及未来趋势预测

为了揭示陕北黄土高原红枣种植区水热资源变化特征,给当地红枣产业适应气候变化提供科学依据,利用陕北黄土高原红枣种植区8个气象站1971—2019年的气温、降水资料,及中等(RCP4.5)和高等(RCP8.5)排放气候情景下2021—2050年的气候变化预估数据,采用线性倾向估计、M-K检验、Morlet小波分析方法对气温...     

Positive and negative terrains on northern Shaanxi Loess Plateau

The Loess positive and negative terrains (P–N terrains), which are widely distributed on the Loess Plateau, are discussed for the first time by introducing its characteristic, demarcation as well as extraction method from high-resolution Digital Elevation Models. Using 5 m-resolution DEMs as original test data, P–N terrains of 48 geomorphological units in different parts of Shaanxi Loess Plateau are extracted accurately. Then six indicators for depicting the geomorphologic landscape and spatial configuration characteristic of P–N terrains are proposed. The spatial distribution rules of these indicators and the relationship between the P–N terrains and Loess relief are discussed for further understanding of Loess landforms. Finally, with the integration of P–N terrains and traditional terrain indices, a series of un-supervised classification methods are applied to make a proper landform classification in northern Shaanxi. Results show that P–N terrains are an effect clue to reveal energy and substance distribution rules on the Loess Plateau. A continuous change of P–N terrains from south to north in Shaanxi Loess Plateau shows an obvious spatial difference of Loess landforms and the positive terrain area only accounted for 60.5% in this region. The P–N terrains participant landform classification method increases validity of the result, especially in the Loess tableland, Loess tableland-ridge and the Loess low-hill area. This research is significant on the study of Loess landforms with the Digital Terrains Analysis methods.     

陕北黄土高原正负地形研究

The Loess positive and negative terrains (P-N terrains), which are widely distributed on the Loess Plateau, are discussed for the first time by introducing its characteristic, demarcation as well as extraction method from high-resolution Digital Elevation Models. Using 5 m-resolution DEMs as original test data, P-N terrains of 48 geomorphological units in different parts of Shaanxi Loess Plateau are extracted accurately. Then six indicators for depicting the geomorphologic landscape and spatial configuration characteristic of P-N terrains are proposed. The spatial distribution rules of these indicators and the relationship between the P-N terrains and Loess relief are discussed for further understanding of Loess landforms. Finally, with the integration of P-N terrains and traditional terrain indices, a series of un-supervised classification methods are applied to make a proper landform classification in northern Shaanxi. Results show that P-N terrains are an effect clue to reveal energy and substance distribution rules on the Loess Plateau. A continuous change of P-N terrains from south to north in Shaanxi Loess Plateau shows an obvious spatial difference of Loess landforms and the positive terrain area only accounted for 60.5% in this region. The P-N terrains participant landform classification method increases validity of the result, especially in the Loess tableland, Loess tableland-ridge and the Loess low-hill area. This research is significant on the study of Loess landforms with the Digital Terrains Analysis methods.     

Land consolidation and eco-environmental sustainability in Loess Plateau: A study of Baota district,Shaanxi province,China

Journal of Geographical Sciences - Eco-environmental sustainability is the basis for sustainable development in ecologically fragile areas. Land consolidation plays an important role in...