基于DPSIRM模型的苏州吴江区湿地生态安全评价

  目的  科学评价水网地区湿地生态安全状况,为区域生态安全与高质量发展提供依据。  方法  基于水网地区湿地在城市发展过程中所面临的威胁,以苏州市吴江区为研究对象,运用驱动力-压力-状态-影响-响应-管理(DPSIRM)模型构建评价指标体系,采用组合赋权法赋予指标权重,结合地理信息系统(GIS)格网技术将部分指标进行空间量化,最终通过综合评价法对2012—2020年吴江区的湿地生态安全进行评价。  结果  2012、2016、2020年吴江区湿地生态安全值分别为0.394 4、0.455 2和0.516 4,总体由低安全和中度安全向较高安全等级演变;各时期的高值区域集中于太湖沿岸、震泽片区、北麻漾片区、同里湖片区、三白荡片区以及元荡片区;基于DPSIRM模型分析,管理、影响、驱动力子系统安全值明显提升,压力子系统有所下降,状态、响应子系统呈先降低后升高的态势。  结论  研究时段内吴江区湿地生态安全值总体呈上升状态。今后湿地的生态保护应当注重对压力指标的调节,加强对生态安全等级较低区域的管控,并保持较高强度的管理措施。图8表1参31     

长江上游典型石漠化地区生态环境质量评价

  目的  长江上游石漠化地区影响着整个长江流域的生态安全,在国家大力推行石漠化综合防治下,石漠化形势有明显缓解,但目前缺乏石漠化地区的生态环境质量评价方法,无法实时、定量地进行生态评价。  方法  以长江上游典型石漠化地区云南省会泽县2002、2010、2018年Landsat 5、Landsat 7、Landsat 8卫星影像数据为基础,划分研究区石漠化等级,利用遥感生态指数(RSEI)法对研究区生态环境质量进行定量评价与分析。  结果  ① 2002—2018年,会泽县石漠化状况整体明显改善,石漠化面积减少583.33 km2。②石漠化与生态环境质量呈显著正相关(r2 为0.688~0.873),表明RSEI法评价石漠化地区生态环境质量效果较好。③ 2002、2010、2018年研究区遥感生态指数均值分别为0.458、0.490、0.488,生态环境质量整体表现为中等水平,16 a间生态环境质量优化面积占全县面积的27.42%,生态变差的地区面积占15.09%。④干度指标对遥感生态指数的贡献度不断增加,第一主成分载荷值由?0.029变为?0.622,是制约会泽县生态环境质量优化的重要因素。  结论  2002—2018年,会泽县石漠化状况得到明显改善,生态环境质量呈中等水平,干度是制约生态环境质量优化的重要因素。今后应着重石漠化严重地区的保护。表8参28     

1980—2018年江苏里下河平原景观格局时空变化及其热点分析

  目的  探讨景观格局时空变化及其冷热点,为区域生态安全与高质量发展提供科学依据。  方法  以江苏里下河平原1980、1990、2000、2010与2018年共5期景观类型数据为基础,采用景观格局指数、景观转移矩阵、景观综合动态度等方法,分析里下河平原近40 a景观格局的时空变化特征,基于热点分析探究景观变化的冷热点区域。  结果  研究区耕地、湖荡湿地和建设用地为优势景观类型,耕地是面积占比最多的景观,但整体上持续减少了1 000.67 km2,湖荡湿地和建设用地面积不断扩张,建设用地扩张面积达679.83 km2,草地和未利用地面积有所减少,林地面积有所增加。近40 a来,研究区各景观类型之间发生了复杂的相互转化,最显著的是耕地与湖荡湿地、建设用地之间的相互转化。研究期间格网景观综合动态度变化幅度为0~5.43%。里下河平原景观变化具有明显的方向性和聚集性,以“东南—西北”方向为主轴发生倾斜,兴化市、高邮市、盐都区及江都区是景观变化的热点区域。  结论  里下河平原景观格局变化显著,景观多样性增加、破碎化加剧,人类活动对景观格局的影响增强。自然湿地恢复政策的实施对研究区景观生态安全产生了积极影响。图4表4参32     

神农架林区景观格局时空演变及其驱动力分析

  目的  20世纪90年代以来神农架林区森林保护工程陆续实施,使得神农架林区景观格局发生显著变化。需要分析这些变化及其驱动机制,以探究保护工作成效,同时为林区未来生态环境保护与土地合理利用对策的制定提供参考。  方法  在遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术支持下,以神农架林区为研究对象,选取1996、2007、2018年共3个不同时期的遥感影像为数据源,利用土地利用转移矩阵、景观格局分布重心模型与景观格局指数,定量分析了神农架林区1996?2018年景观格局的时空演变特征及驱动力。  结果  1996?2018年,林地与水域景观处于稳定向好状态,林地是研究区最主要的用地类型,占林区总面积的90%以上;草地与耕地面积总体呈减少趋势,其他土地用地类型向建设用地转化的趋势较明显。神农架林区总体上景观破碎度有所降低,而东北部区域与中南部区域的破碎化程度加剧,景观多样性也随之呈现扩散趋势。经济、人口、政治等是引起景观格局变化的主导因素。  结论  神农架林区退耕还林等生态保护与恢复工程初见成效,景观格局总体趋于整合,局部破碎化加重而景观多样性有所增加,社会经济空间与生态空间相互融合;近年来神农架大力开发的旅游产业造成了人工斑块对自然景观的侵占,对林区生态安全产生威胁。图4表5参32     

浙江省近自然毛竹林空间结构特征

  目的  研究浙江省不同地区毛竹Phyllostachys edulis林空间结构特征及其差异性。  方法  以浙江省不同地区近自然生长的毛竹林为研究对象，共设置54个样地，采用聚集指数、竞争指数和年龄隔离度3个空间结构指数。  结果  浙江省不同地区毛竹林竞争指数为2.88~8.81，其中余姚地区最大，庆元地区最小；年龄隔离度为0.30~0.84，其中黄岩地区最大，武义地区最小；聚集指数为0.73~1.24，其中宁海地区最大，余姚地区最小。浙江省不同地区毛竹林年龄隔离度和聚集指数没有显著差异，而不同地区间竞争指数存在显著差异（P < 0.05）。  结论  浙江省毛竹林空间分布格局以聚集分布为主。空间结构指数存在一定的区域变化趋势，从北到南竞争指数逐渐减小。     

库布齐沙漠地区生态系统格局演变及其驱动力分析

  目的  研究库布齐沙漠地区生态系统格局演变及其驱动力,厘清不同驱动因子对生态系统格局变化的影响程度,进而提出针对性的改进措施,为库布齐沙漠地区生态保护和高质量发展提供科学依据和决策支持。  方法  采用生态系统变化幅度、年变化率、动态度及景观格局指数分析了库布齐沙漠地区2000—2018年生态系统格局和演变特征,及主要驱动力对生态系统变化的贡献。  结果  （1）库布齐沙漠地区生态系统以草地、裸地和农田为主,三者共占91.46%,水域、建设用地和林地占比都很小。（2）研究期内,库布齐沙漠地区生态系统农田、草地和建设用地面积增加,林地、水域和裸地面积减少,生态系统演变以裸地转换为草地为主,同时草地转换为裸地也较为明显。（3）研究期内生态系统景观破碎化程度和景观多样性指数均上升。（4）生态保护与修复是生态系统格局演变的首要驱动力,贡献率为44.53%;土地退化是引发生态系统变化的第二驱动力,贡献率为23.87%;农田扩张、城镇化建设和水资源开发的贡献率分别为17.72%、8.51%和5.37%。  结论  为实现库布齐沙漠地区生态系统可持续发展,应科学实施生态保护修复工程,统筹推进山水林田湖草沙综合治理、系统治理、源头治理,重点防止土地退化,合理开发利用耕地,促进生态系统良性循环,维护区域生态安全。      

基于碳汇和游憩服务协同提升的北京市第二道绿化隔离地区郊野公园环空间布局优化

  目的  快速的城市化建设导致全球变暖、游憩空间缺失等一系列生态及社会问题,严重影响了城市生态环境及人类健康,制约了社会经济的可持续发展。针对地处城市边缘地区的北京第二道绿化隔离地区进行基于碳汇和游憩服务协同提升的郊野公园环空间布局优化研究具有重要意义。  方法  研究基于RS与GIS技术,首先利用CASA模型计算区域提供的植被净初级生产力用以表征区域内生态空间可提供的碳汇量的时空分布趋势;其次,应用核密度分析模型与邻域分析探究区域综合游憩功能的时空分布强弱,利用最小累计阻力模型帮助识别潜在游憩廊道;最后,应用CA-Marcov复合模型预测2023年区域生态空间格局变化趋势,全面支撑北京第二道绿化隔离地区郊野公园环的优化选址。  结果  综合不同区域所提供的碳汇服务及游憩潜力的差异,结合北京第二道绿化隔离地区现状生态空间分布情况以及2023年生态空间格局演变模拟结果,共筛选出59处以碳汇和游憩服务协同发展为导向的郊野公园拟建用地范围。  结论  协同提升碳汇与游憩两类功能的郊野公园选址方法具有一定的空间定量化研究优势,相关评价结果可为北京第二道绿化隔离地区郊野公园环的空间布局优化和其他生态空间建设提供科学依据。      

辣木全球潜在适生区与生态特征

  目的  预测辣木全球潜在适生区，并分析不同适生区的生态特征。探究不同适生区与辣木原产地的气候差异，为辣木引种和栽培管理措施提供参考。  方法  通过国内外植物标本馆和相关研究文献得到辣木在全球的500个分布点，运用Maxent模型预测辣木在全球的潜在适生区，并基于不同时间尺度的环境因子和相关统计学方法分析不同适生区的生态特征。  结果  辣木广泛分布于南北半球的热带、亚热带地区，北半球主要集中于南亚、东南亚、非洲西部地区。南半球主要位于非洲南部、南美洲。影响其地理分布的主要是6个环境变量，其中3个极端温度指标（最冷季度平均温度（bio11）、最冷月份最低温度（bio6）、最暖季度平均温度（bio10））；一个温度变异幅度指标（温度变化方差（bio4））；一个水热同步指标（最湿季度平均温度（bio8））；以及一个极端水分条件（最湿季度降水量（bio16））。  结论  辣木在全球范围内主要分布在北纬32°到南纬29°的区域，温度是影响辣木地理分布的主要环境因子。      

梅花2个PmWRKY2基因克隆及在逆境胁迫下的表达模式

  目的  低温是影响梅花Prunus mume栽培应用的重要环境因素。WRKY基因是一类主要存在于植物中的转录因子，参与响应非生物胁迫等过程。了解梅花WRKY基因对非生物和脱落酸(ABA)胁迫的响应，对梅花定向育种具有重要的意义。  方法  以梅花‘骨红朱砂’Prunus mume ‘Guhong Zhusha’为材料，通过反转录PCR(RT-PCR)克隆获得了2个WRKY2转录因子，命名为PmWRKY2-1和PmWRKY2-2；采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析PmWRKY2-1和PmWRKY2-2基因在低温和干旱下的表达模式。  结果  PmWRKY2-1和PmWRKY2-2的编码区长度分别为2 223和2 220 bp，分别编码740和739个氨基酸，包含2个WRKY结构域和C₂H₂型锌指结构；PmWRKY2-1与PmWRKY2-2亲缘关系较远，但两者与蔷薇科Rosaceae植物欧洲甜樱桃P. avium、桃P. persica、李P. dulcis的亲缘关系较近。qRT-PCR结果显示:在低温和干旱处理下，PmWRKY2-1与PmWRKY2-2都能被诱导；脱落酸(ABA)处理后，PmWRKY2-1与PmWRKY2-2的表达显著降低。  结论  PmWRKY2-1与PmWRKY2-2可能参与调控梅花低温和干旱响应，并可能受到ABA的调控。图6表1参28     

南京市域绿地格局时空演变特征及其影响因素

  目的  市域绿地不仅是区域生态环境的重要组成部分,也是城郊游憩的重要承载空间和约束城市无限蔓延的结构性空间。南京是长江三角洲地区的特大城市,南京市域绿地对于长江三角洲地区的可持续发展具有重要作用。研究南京市域绿地动态景观变化及其影响因素有助于进一步实现南京绿地空间结构优化以及区域可持续发展。  方法  选取2000、2005、2010、2015、2020年5个时间节点的南京市土地覆盖数据,运用动态度计算和景观格局指数分析南京市域绿地格局时空演变规律,利用偏最小二乘回归方程(PLSR)模型探究社会经济因素和自然因素对绿地格局演变的影响作用。  结果  2000—2020年,南京市域绿地面积整体上呈先减后增的状态。2000—2005年,南京市域绿地斑块趋于整体化,绿地景观破碎度有所缓和。2005年后市域绿地规模有所增加,但破碎化趋势明显,整体景观连接度也持续降低。回归模型显示:社会经济因素中产业结构比例以及建成区绿化面积和市域绿地格局变化有较大关联性,自然因素作用力大小存在差异。  结论  南京市域绿地规模总体有所增加,格局破碎化趋势明显。社会经济影响因子是市域绿地空间格局演变的直接影响力,自然因素多对绿地格局呈限制作用,亟需加强针对区域绿地的系统性规划。图5表6参29     

江西省石城县降雨径流对森林质量的响应

  目的  分析江西省石城县域降雨径流和森林质量年代变化特征及规律,研究降雨-径流-森林之间的关系,为定量监测和科学评价南方红壤丘陵区水土流失与生态环境状况提供依据。  方法  根据石城县域1989?2018年的天然降雨、径流序列数据以及不同年代遥感影像图,采用小波分析、遥感监督解译及森林质量等级判定等方法。  结果  ①石城县域降雨径流随着年际变化表现出缓慢下降趋势,但下降趋势不显著;②森林质量指数随着解析年份的增加整体呈上升?下降?上升趋势;③森林质量提升具有显著滞洪作用;④建立石城县域小波模型,径流深与降雨量呈正相关,与森林质量指数呈负相关。  结论  森林质量的提升会加强森林涵养水源能力和森林滞洪作用。图4表5参27     

震后生态恢复初期植被?土壤的耦合关系研究

  目的  探究汶川地震重灾区不同气候区恢复初始阶段植被与土壤的耦合协调关系,为促进灾害干扰地区的生态恢复和植被?土壤系统的协调发展提供参考依据。  方法  以干旱河谷气候区、亚热带季风性气候区的受损治理区和未受损区（AT和AU、ST和SU）为研究对象,测定植被和土壤的21个指标,采用主成分分析法得出两个气候区4种生态系统的主要影响因子和21个指标的权重,并构建对应的植被?土壤耦合协调度（D）模型。  结果  SU的植被、土壤综合指数和D均显著高于其他3种植被?土壤系统。AT和ST均为初级协调发展类土壤滞后发展型,AU和SU分别为初级和中级协调发展类植被土壤同步发展型。干旱河谷气候区的影响因子较为单一,AT的主要影响因子为土壤有机碳、全氮、速效氮和速效磷,AU为植物碳、氮、钾和镁。亚热带季风性气候区的影响因子表现为植被?土壤影响因子共存,ST的主要影响因子为物种丰富度、生物量、土壤全氮和速效氮,SU为植被覆盖度、植物磷、土壤速效钾和细菌。  结论  气候和生态恢复类型对植被?土壤耦合状况具有一定的影响。SU的植被?土壤耦合状况显著优于其他3种生态系统。AT和ST的土壤环境均较差,经7年治理尚未恢复到震前水平。      

面向县级森林经营规划编制的辅助程序设计与应用

  目的  为维护国家生态安全，全面提升森林质量，原国家林业局于2018年下发《县级森林经营规划编制规范》，首次要求全国各县市开展县级森林经营规划编制工作，将县级森林经营规划作为未来三十多年县级森林经营的指导文件。由于县级森林经营规划编制专业性强、工作量大、时间要求短，因此，开发辅助程序对优质高效完成县级森林经营规划编制具有重要的实践意义。  方法  基于MATLAB 2014a平台，依据原国家林业局《县级森林经营规划编制规范》，采用MATLAB语言，开发县级森林经营规划编制辅助程序。  结果  县级森林经营规划编制辅助程序包含森林经理调查数据预处理、森林经营类型组织、森林作业法设计、森林经营区划分、森林经营投资估算、森林经营规划数据库导出、文本与绘图编辑等功能模块，并将该辅助程序用于广东省封开县、海丰县、高州市、化州市、信宜市和佛山顺德区6个县级森林经营规划编制中，实现森林经营类型组织、森林作业法设计、森林经营区划分等功能模块高效快速处理技术，满足编制规划基本需求。  结论  辅助程序界面友好，安全稳定，扩展性强，大大提高了县级森林经营规划编制质量和效率。辅助程序部分功能也可用于森林经营方案编制和其他有关林业调查规划设计。      

白洋淀大清河流域油松精准适宜性空间分布

  目的  油松Pinus tabulaeformis作为白洋淀大清河流域上游山区主要造林树种，研究其精准适宜性空间分布对流域内水源涵养林的建设与提升具有生产指导作用。  方法  依据植物生态学、植物地理学原理，采用空间限制性因子叠加及最大熵模型(MaxEnt)，以白洋淀大清河流域油松为研究对象，基于野外190个样方数据，结合24个地理环境变量(高程、坡度、坡向、气象、岩石类型、土壤类型等)，其中气象因子通过多元线性回归克里金插值方法(multiple linear regression Kriging, MLRK)得到，对白洋淀大清河流域油松的适宜性空间分布进行了研究。  结果  油松适宜性预测模型效果达到准确水平(受试者工作曲线ROC值为0.869)，积温、年均最大日降水量、高程、年均气温标准差为流域油松适宜性主导地理环境变量，油松高适宜区主要分布在灵丘县、涞源县、涞水县、易县、房山区等。  结论  白洋淀大清河流域油松的适宜性条件为:积温2 800~3 800 ℃、海拔500~1 200 m、年均日最大降水量70~110 mm、年均气温标准差0.31~0.42 ℃，按照该适宜性条件进行油松林营造，可充分发挥其有益机能。图8表2参30     

陕北黄土区不同植被类型土壤有机碳分布特征及其影响因素

  目的  探究陕北黄土区退耕还林（草）后形成的主要植被群落类型土壤有机碳空间分布特征及其影响因素，旨在为今后该地区人工林土壤碳汇管理以及生态效益评估提供参考依据，为我国北方森林土壤碳的相关研究积累基础数据。  方法  以吴起县大吉沟森林公园内的油松林、沙棘林、草地、油松沙棘混交林为研究对象，选取典型样区，运用单因素方差分析与灰色关联法，探讨不同植被类型在0 ~ 100 cm土壤有机碳垂直变化规律及其主要影响因素。  结果  （1）研究区土壤有机碳含量及储量具有明显表聚现象，且随土壤深度增加而降低。（2）不同植被类型下，土壤有机碳平均含量表现为沙棘林（7.03 g/kg） > 低坡度油松沙棘混交林（5.34 g/kg） > 草地（5.16 g/kg） > 高坡度油松沙棘混交林（3.87 g/kg） > 油松林（3 g/kg），沙棘林与油松林、高坡度油松沙棘混交林土壤有机碳平均含量呈显著性差异（P < 0.05）。（3）不同植被类型土壤有机碳储量介于41.11 ~ 74.76 t/hm2。（4）不同植被土壤剖面C/N在16.41 ~ 39.11之间，C/N均值由大到小表现为沙棘林（34.68） > 低坡度油松沙棘混交林（25.88） > 草地（25.82） > 油松林（23.08） > 高坡度油松沙棘混交林（22.71）。（5）不同植被类型土壤理化因子与有机碳含量关联度均在中等关联以上，与有机碳含量关系密切。  结论  研究区在今后建设碳汇林时应充分考虑土壤有机碳影响因素，优先选择沙棘等优势树种。      

广西西江流域水源涵养服务空间格局及其影响因素

  目的  水源涵养在众多生态系统服务中占据着重要的地位。揭示水源涵养服务空间格局及其影响因素,识别水源涵养服务重要区,对流域水资源利用、分区管理与综合保护具有重要意义。  方法  以广西西江流域为研究对象,基于InVEST模型、GeoDa与ArcGIS等工具,使用全域和局域空间自相关检验研究区水源涵养服务空间分布模式,构建空间误差模型辨识水源涵养服务关键影响因素,采用分位数分类法进行水源涵养服务重要性分级。  结果  广西西江流域多年平均水源涵养量为185.36 mm,2015年总量为376.10亿 m3。全域莫兰指数为0.769,表明研究区水源涵养服务在空间分布上具有空间依赖性。考虑到多重共线性的影响,最终从13项影响因素中筛选出7项进入空间误差模型,得出土壤饱和导水率、多年平均降水量、坡度、植被净初级生产力、经济密度对水源涵养服务产生显著正面影响,而人口密度和不透水率对水源涵养服务产生显著负面影响。识别出黔浔江流域及左郁江流域南部区域是水源涵养服务重要区,在相关政策制定与管理决策中需重点和优先考虑。  结论  广西西江流域水源涵养服务在空间分布上呈现集聚分布,并以低-低聚集和高-高聚集类型为主。土壤饱和导水率、多年平均降水量、坡度以及不透水率是水源涵养服务最主要的影响因素。图5表2参28