基于LUCC的艾比湖区域生态风险评价及预测研究

以新疆内陆艾比湖流域典型区域为研究区,基于RS和GIS技术分析1998、2013年土地利用变化,尝试用CA-Markov模型预测2028年土地利用/覆盖变化.借助Fragstats3.4软件,基于土地利用/覆盖变化构建景观生态风险评价模型,分析1998~2028年景观生态风险的时空分异特征.结果表明：（1）1998~2013年,研究区土地类型面积变化明显.耕地面积增加量最大,增加的面积为152139hm²,而未利用地面积减少量最大,减少的面积为67605hm².2013~2028年,耕地和裸露的河床及盐渍地的面积增加明显,增加的面积分别为30730hm²,12427hm²,而未利用地和水体的面积分别从954376hm²和44889hm²,减至921079hm²和37157hm².（2）1998~2028年,研究区生态风险等级空间分布差异明显.高生态风险区面积变化较为显著,其面积分别约占总面积的36.6%,7.3%,23.7%.1998~2028年,全局Moran's Ⅰ值分别为0.436962,0.442202,0.506622,表现为一定程度的正相关.（3）1998~2028年,耕地分布在低,较低生态风险的比重上升,所占百分比分别为58.46%,78.58%,79.9%.林、草地类型的各生态风险等级的所占的比重的波动较大.     

近35 a西藏拉萨河流域耕地时空变化趋势

利用4 期卫星遥感资料,分析了1976-2011 年西藏拉萨河流域耕地时空变化趋势。结果表明：①近35 a 拉萨河流域耕地从5.63×10⁴ hm²增加到6.56×10⁴ hm²,占流域总面积比例从1.71%上升到2.00%。其中,1976-1988 年为缓慢增长期,年增长率为0.09%,1988-2006 年为快速增长期,年增长率为0.59%,2006-2011 年为急速增长期,年增长率达0.86%。耕地增加主要来自草地,耕地减少则主要源于建设用地扩张。②耕地聚集度从下游到上游不断减少,其中拉萨市耕地聚集度最高但下降最快。耕地空间变化表现为中游以耕地增加为主,下游以耕地减少为主。中游的墨竹工卡县具有最高的耕地相对变化率,因而区域差异度最大。③耕地扩张不断向更高海拔和更大坡度的范围推进,其中4 000~4 200 m海拔高度和5°~10°坡度范围的耕地净增加量最多。     

皇甫川丘陵沟壑区小流域生态用水实验研究

一个强烈水土流失小流域(准格尔五分地沟),经过20多年水土保持植被建设,乔灌草人工植被镶嵌分布,覆盖率达80%,在有效遏制水土流失的同时,也消耗相当量的水资源---生态用水。2002年生长季节,采用实验研究方法,测定了该小流域各不同类型植被蒸散量、各不同类型土壤贮水量及降水量等,计算出该小流域四大类型植被生态用水(按大小顺序):①农田为5321.3m³/hm²;②乔木林为4654.8m³/hm²;③灌木林为4047.8m³/hm²;④草原为3244.3m³/hm²。估算出全小流域生态用水量:①各类植被生态用水量约150×10⁴m³;②水库湿地生态用水量约26×10⁴m³;③居民点生态用水量约4000m³。三项合计,即五分地沟小流域总生态用水量约176×10⁴m³。值得重视的问题是:该小流域植被生态用水量和总生态用水量均超出同期降水量(130×10⁴m³)达20×10⁴～40×10⁴m³。这意味着土壤贮水量耗减20～30mm。因此,在生态环境建设中,构建适宜的植被模式,调控生态用水量,将对维持生态系统稳定及其环境改善起重要作用。     

博斯腾湖流域景观生态风险评价与时空变化

以博斯腾湖流域为研究区,利用eCognition软件对博斯腾湖流域1990年、2000年、2010年和2015年4期Landsat遥感影像分类。基于土地利用类型的生态脆弱度和景观干扰度指数构建景观生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展博斯腾湖流域景观生态风险评价的时空变化研究。结果表明:(1)1990-2015年,博斯腾湖流域景观格局变化明显,主要特征为水域景观面积减少了64.33%,景观优势度降低;林地、耕地和城镇用地增幅显著,三者分别增加了47.96%、44.77%和85.15%;草地仍是流域主导景观类型。流域整体斑块数量减少,景观破碎化程度减弱。(2)低风险区和较低风险区主要分布在流域北部,土地利用以草地为主;高风险区主要分布在流域东南部,土地利用以未利用地为主;较高风险区主要围绕高风险区分布;中等风险区分布比较零散。(3)1990-2015年间,高风险区面积增加了386 263 hm2,低风险区面积减少了217 216 hm2,研究区总体生态风险等级增加,博斯腾湖流域生态质量存在进一步退化的趋势。     

流域生态补偿标准的确定——以渭干河流域为例

生态补偿标准的确定是流域生态补偿机制构建的关键问题之一。文章构建了流域生态补偿标准的测算内容与流程,并以渭干河流域为例,计算了流域上下游生态损益、 居民支付意愿和综合成本,分别作为补偿的最高、 最低和参考标准。结果表明:2007年上游应获得的最高补偿标准为24.83×10⁸元,最低标准为2 443.46×10⁴元,参考标准为6.7×10⁸元。下游各县作为受益者,应支付的补偿额为:库车为818.51×10⁴~28 096.3×10⁴元,补偿参考标准19 927.61×10⁴元;沙雅466.7×10⁴~64 179.1×10⁴元,补偿参考标准17 204.17×10⁴元;新和341.17×10⁴~155 988.7×10⁴元,补偿参考标准为29 998.71×10⁴元。不同补偿标准对流域农牧民福祉产生较大影响,按照参考标准的8.67%进行补偿,就可使上游居民尤其是水源涵养区的农牧民收入水平可有较大程度的提高,达到流域的平均收入水平。在讨论部分对流域生态补偿标准测算中面临的难题进行了分析。     

不同土地利用/覆盖情景下东北沟流域植被生态需水量及其对产流影响

针对京津水源区上游生态环境建设需水与向下游多输水的矛盾现实,基于气象、土壤、土地利用/覆盖(1990年和2009年)数据,应用Penman-Monteith公式估算潜在蒸散量,再用土壤和植被信息对其进行修正,计算了水源区东北沟流域1990年、2009年及其他5种不同土地利用/覆盖情景下的最小生态需水量和适宜生态需水量。结果表明:2005-2009年4-10月潜在蒸散量是715.04 mm;2009年流域植被适宜生态需水量是399.42 mm,最小生态需水量是339.68 mm,比1990年的适宜和最小量分别多122.5 mm、144.5 mm;平水年的降雨均可满足各种情景生态需水要求,其中需水量较大的是情景Ⅲ(草地转化为林地),其适宜需水量达784.69×10⁴ m³,情景Ⅱ(林地转化为草地)的需水量最小,适宜需水量是687.27×10⁴ m³,该情景较适合向下游输水为目的的生态建设,但该情景实施的前提是建立下游向上游的生态补偿机制。     

天目湖流域生态补偿标准核算探讨

对天目湖流域居民生态补偿认知状况进行问卷调查,选取支付意愿法、水资源价值法和收入损失法三种方法对天目湖流域生态补偿标准进行核算。改进的支付意愿法得到生态补偿总额为12 924.08×10⁴元;基于水源保护功能的水资源价值法测算的生态补偿标准为6 190.4×10⁴元;采用直接收入损失法计算的天目湖流域生态补偿总额为5 839×10⁴元。三者相比较,引入旅游者门票反哺支付意愿的支付意愿法,更完善地表达了天目湖流域的生态补偿标准额,可以作为现阶段天目湖流域水源地生态补偿标准制订的重要依据。只有从政策层面上对水源保护区实行差别化政绩考核制度,给予水源区一定程度的政策倾斜,才能从根本上调动政府和当地居民保护生态环境的积极性。     

基于土地利用变化的农牧交错带典型流域生态风险评价——以洋河为例

为揭示土地利用变化对农牧交错带典型流域生态风险的影响,在Arc GIS技术支持下,以洋河流域1990、1995、2000和2008年遥感数据和土地利用数据为基础,定量分析洋河流域1990—2008年的土地利用动态变化特征;根据景观生态学理论,将研究区划分为525个生态风险评价单元,从土地利用变化和景观结构角度构建景观生态风险评价模型,评价洋河流域生态风险的时空变化特征。结果表明:耕地和草地面积占研究区总面积的67%以上;1990—2008年,洋河流域总体景观生态风险值(ERI)由0.197 3上升到0.238 4。低风险区(ERI≤0.17)面积减少3.53%,高风险区(ERI0.68)面积减少0.43%,较低(0.17ERI≤0.26)、中等(0.26ERI≤0.42)和较高(0.42ERI≤0.68)风险区面积均有增加,整体生态风险增加;洋河流域5种风险等级分布较集中,具体表现为洋河支流及其一级支流两侧地区生态风险相对较大(ERI0.26),而离河道越远的区域生态风险值越小(ERI≤0.26)。     

近40年来福建省水稻土有效磷富集效应及潜在生态风险评估

水稻土磷素流失引起的水体富营养化等生态风险已受到普遍关注,而明确其动态变化和富集效应是制定合理防控措施的基础.以福建省1.8×10⁶ hm²水稻土为研究对象,以1982年全国第二次土壤普查1 471个、 2008年农业农村部测土配方施肥项目215 534个和2018年农业农村部耕地质量监测项目2 895个表层水稻土样点建立的1∶5万三期大比例尺土壤数据库为基础,分析全省水稻土有效磷含量近40年来的富集效应及潜在生态风险.结果表明,1982～2018年间福建省水稻土有效磷含量增加了47 mg·kg^-1,富集面积达到1.65×10⁶ hm²,占全省水稻土总面积的91%;其中,1982～2008年福建省水稻土有效磷含量增加了28 mg·kg^-1,富集面积为1.47×10⁶ hm²,占全省水稻土总面积的82%; 2008～2018年福建省水稻土有效磷含量增加了19 mg·kg^-1,富集面积为1.22...     

城市土地利用与地面热效应时空变化特征的关系——以成都市为例

利用2000-2008年TM/ETM+数据,基于遥感、GIS技术与人机交互式判读解译方法获取城市土地利用数据,运用单窗算法和空间建模方法定量反演城市地表温度;在此基础上,对城市土地利用与地面热效应时空变化特征的关系进行分析。结果表明:城市土地利用时空演变以耕地、林地向建设用地、水域转移导致面积快速下降与建设用地不断侵吞耕地为主要特征;土地利用变化导致地面低温区范围减少25.927×10⁴ hm²,常温区和高温区面积分别增加12.093×10⁴ hm²和5.834×10⁴ hm²;高温区中建设用地面积比例最大,建设用地与水域、水田的平均温度分别达最高与最低;地表温度空间格局表现为各温度区呈不同形状的带状分布,热源密集分布在成都市城南高新区、城西住宅区、城中心商贸区以及城东的工业基地等区域,二环路外温度呈下降趋势;建设用地加剧了城市热效应,而水域则缓解了城市热效,不透水性与地表温度的反演结果呈较强的正相关性。因此,研究结论对于热岛效应研究、改善人居环境具有科学意义和应用价值。     

黄河河口地区生态供水效益分析

流域生态需水是指流域生态系统为维持一定程度的生态系统健康所需要一定质量的水量,以保证流域生态系统结构和生态功能等为目标,实现流域生态系统健康。流域生态需水量的研究对于社会经济的可持续发展具有重要的战略意义。论文针对南水北调西线一期工程的供水规划,在提出配水效益计算方法的基础上,针对不同的配水量,计算了黄河河口地区的生态需水量、生态效益以及供水对减少断流所带来的生态效益,并进行了方案比较分析。主要结论是:当来水量分别为55×10⁸、122.8×10⁸或240×10⁸m³时,产生的湿地综合生态效益则为34.85×10⁸、47.18×10⁸或54.72×10⁸元。     

我国城市牺牲性、损耗性蔓延假说及其验证——以徐州市为例

论文针对当前中国城市蔓延这一牵动国家可持续发展和公众普遍关注的复杂问题,将其归结为突破"合理界线"、逼近"生存红线"、逾越"和谐主线"三大症结。以此"三条线"为研究切入点,从地价均衡视角,提出城市牺牲性、损耗性蔓延假说,并以徐州市为例加以实证。结果表明:其一,理论分析判断,与国外城市福利性和亏损性蔓延不同,我国城市蔓延区分为牺牲性和损耗性两类,同时存在理想、适度和极限三个边界;其二,测算结果显示,徐州市农地资源的综合价值为9.58×10⁶元/hm²,其中市场价值为5.93×10⁶元/hm²,另外38.07%的非市场价值(生态和社会价值之和)由于市场和制度不完善而很难显化;第三,实证分析检验,徐州市牺牲性蔓延规模为1.08×10⁴ hm²,其中占用耕地为4.32×10³ hm²,损耗性蔓延规模为2.83×10³ hm²,其中占用耕地为8.81×10² hm²,从而验证了研究假说。基于研究结论,论文建议未来我国城市治理和土地政策应该做出两步调整:第一步,首先转变经济发展方式和政绩考核体系,通过适度边界调控并加大基本农田等关键资源保护考核权重,有效遏制政府失灵引起的城市损耗性蔓延;第二步,尽快完善土地市场机制,将农地资源外部成本内部化,并作为城市蔓延扩张治理决策创新的主要依据。     

山西省永定河流域林草植被生态需水研究

以山西永定河流域及周边17 个气象站点1957—2000 年的气象资料为依据,在GIS支持下,从时空角度定量分析了山西永定河流域林草植被生态需水及其在不同植被类型、流域不同地区及植被生长期内的分配。研究结果表明: 山西永定河流域植被建设最小生态需水量为1 628.5×10⁶ m³,对应的盈余水量为653.5×10⁶ m³,适宜生态需水量为2 709.5×10⁶ m³,对应的生态缺水量为427.5×10⁶ m³;降雨总体上能满足相应面积草、灌、乔植被生长期最小生态需水及草地适宜生态需水,基本满足灌木植被的适宜生态需水,不能满足乔木植被适宜生态需水;生态缺水较多的区域主要是大同、怀仁和左云等地,缺水时段集中在4—6 月。关键词:生态需水;林草植被;GIS;山西永定河流域     

城市食物生态足迹的测算模型及实证分析

随着全球人口不断向城市集中及饮食需求多样化,城市食品安全正在成为一个全球关注的重要议题。为探寻城市与食物之间的关系,论文应用食物生态足迹的概念提出其测算方法,并以北京为研究区域进行实证分析,从供需平衡的角度,测算了供养北京城市所需要的食物生态足迹变化。研究发现,尽管人均食物生态足迹仍然相对稳定在0.127 hm²左右,但北京食物生态足迹总体增长迅速,已从1993年的1.18×10⁴ km²增加到2010年的2.94×10⁴ km²,达到北京市国土面积的1.79倍,并且有继续增加的趋势。随着北京内部耕地面积的不断减少,食物承载力不断降低,北京也会不断将其食物赤字转移到外埠区域,来维持食物生态足迹的供需平衡。因此,北京若要增强自身的食物供给能力,减少食物生态足迹,就需要采取不同于目前的发展策略,加大都市农业的开发力度。     

流域水资源保护补偿博弈分析及蚁群算法解

协调好流域上下游间的收益问题,使上下游和谐发展,实现全流域收益最优,是目前我国流域水资源保护补偿研究和实践中的重点。论文从博弈论的角度研究流域水资源保护补偿中上下游间的行为和收益问题,建立了行政调节的流域水资源保护补偿博弈模型,利用蚁群算法实现模型最优求解。将该模型应用于晋江流域,结果表明：当上游的安溪县、德化县、永春县以及南安市（上游部分）提供给下游的水量分别为0.87×10⁸、0.75×10⁸、0.85×10⁸和0.76×10⁸ m³时,分别可获得0.925×10⁸、0.673×10⁸、0.949×10⁸和1.019×10⁸元的经济补偿,同时下游地区获得48.765×10⁸元的效益,此时流域总收益最大。上游地区合理供水可大幅提升全流域的收益,下游给上游合理补偿能够协调上下游关系,促进上下游的和谐发展。     

水土保持生态补偿定量计算探究 ——以潘家口库区东北沟流域为例

水土保持生态补偿对于我国的水土流失治理意义重大,水土保持补偿标准的确定是建立生态补偿机制的核心问题。基于潘家口水库上游东北沟流域1990年和2009年土地利用数据和气候、 土壤、 植被、 DEM及农户调查等数据,应用通用土壤侵蚀方程模型(RUSLE)计算该流域采取预防水土流失措施后的土壤侵蚀减少量,在此基础上采用环境经济学的方法核算水土保持生态功能的提供方和受益方两个主体的成本和收益,并构建了水土保持生态补偿标准计算模型,实现了水土保持生态补偿标准定量计算。结果显示:流域生态系统的年土壤保持量为6.49×10⁴ t·a^-1;水土保持服务提供方损失为24.48×10⁴元,所得收益来自减少土地损失和肥力损失的价值共计44.21×10⁴元;水土保持服务受益方主要指下游潘家口水库所得收益来自减少泥沙淤积和减少富营养化共计84.88×10⁴元;流域所得的补偿介于24.48×10⁴元(222.55元/人)到46.90×10⁴元(426.36元/人)之间。     

2000~2005年三江平原土地利用/覆被变化对植被净初级生产力的影响研究

区域土地利用/覆被变化对植被生产力的影响是LUCC环境效应的重要组成部分,对于区域陆地生态系统碳循环的研究具有重要意义。三江平原地区是我国土地利用变化最为剧烈的地区之一,然而,区域尺度上土地利用/覆被变化对植被生产力的影响研究不多。基于以上原因,论文应用以遥感观测和生态系统过程模型为基础的土地利用数据和植被净初级生产力NPP数据,估算土地利用变化过程对三江平原地区植被生产力的影响。结果表明,林地、草地和沼泽湿地向耕地的转化是三江平原土地利用/覆被变化的最主要特征。2000~2005年期间,耕地面积增加了43.28×10⁴hm²,主要来自林地、草地和湿地的转化,转化面积分别为26.20×10⁴、10.81×10⁴和22.45×10⁴hm²。过去5年间,三江平原平均NPP由401.1g C m^-2 a^-1下降为377.5g C m^-2 a^-1,其中沼泽湿地平均NPP下降了7.8%,耕地、林地和草地的平均NPP均呈下降趋势。2000~2005年期间,三江平原地区净初级生产总量由4.37×10⁴G g C a^-1下降为4.11×10⁴G g C a^-1,减少量为2 575.1G g C a^-1,减少率为5.9%。三江平原地区2000年和2005年的气候因子变化不大,其对NPP的影响可以忽略。土地覆被变化直接导致区域净初级生产力的降低,人类活动干扰的强度和频度加剧对于区域植被净初级生产力的降低具有重要影响。     

三江平原湿地生态环境受威胁现状及其保育研究

三江平原位于黑龙江省东北隅,是全国著名的面积最大的自然湿地集中分布区之一。经过近50年大面积开发,天然湿地面积约从原来的534×10⁴hm²减少到113×10⁴hm²,仅占本区土地总面积10.39%的现有湿地基本上镶嵌在大型现代化农场群的耕地之中。自然湿地大量丧失,湿地景观破碎化,受到水源不足、水质下降威胁;湿地变成"孤岛"。湿地功能退化,湿地植物丰度下降,生物生产量下降,濒危植物增加,濒危动物,特别是珍稀水禽数量逐年减少。湿地资源开发对区域环境的影响应引起重视。为了改变湿地受威胁、生态与环境退化现状,必须实施湿地恢复、保育工程:即引水灌溉工程、廊道建设工程和关爱湿地工程。     

海河流域水量平衡与水资源安全问题研究

海河流域的水资源问题十分严重,但是水量平衡问题尚未很好地解决。水量平衡有三层含义,第一是降雨径流平衡;第二是水资源的供用耗排平衡;第三是水资源的供需平衡。目前海河流域水资源供用耗排平衡不明确的主要原因是非用水消耗量的定量不明确,论文对海河流域的现状水量平衡问题进行了分析和计算,得出了一般平水偏枯年份下的各平衡要素是定量值,其中海河流域年用水量为410×10⁸m³,入海水量为50×10⁸～100×10⁸m³,非用水消耗量为59×10⁸～71×10⁸m³,并对缺水量进行估算。论文还分析了近年来海河流域的用水特点,对水资源供需平衡进行研究和探讨,按照有关方法对过去几年中海河水安全状况进行评价,得出了1994～1996年海河流域供水安全而1997～2001年不安全的结论,并提出了今后要达到水资源供需平衡需要的条件以及应采取的对策和建议。     

中国大豆资源的虚拟土贸易及进口依存度分析

论文把大豆、豆粕和豆油及其它大豆加工制成品等统称为大豆资源,而豆粕和豆油是两大最主要的大豆加工制品。受中国耕地资源限制和国际大豆市场的影响,中国大豆产量徘徊不前;而随着饲料业、畜牧业的发展,以及人们对植物油需求的增加,国内对大豆资源的需求不断增加,大豆及其加工制品的进口量也逐年增加。包括大豆资源在内的农产品及其加工制品,均含有一定的虚拟土。根据生产地生产该产品实际所需要的土地资源数量计算,能反映一个国家(或地区)虚拟土贸易的实际状况;而根据需求地生产该产品所需要的土地资源数量计算,可以反映进口国家(或地区)土地资源节约的真实情况。论文首先从理论上研究了大豆资源虚拟土的量化方法,并计算了不同国家大豆资源的虚拟土含量。然后分析了中国2000-2009年大豆资源国际贸易下隐含的虚拟土贸易、耕地资源节约以及进口依存度。研究结果显示:①中国大豆、豆粕和豆油的虚拟土含量分别为0.60、0.50和1.24 hm²/t,而世界平均含量分别为0.43、0.34和0.89 hm²/t;②中国大豆资源的虚拟土实际净进口量由2000年的413.54×10⁴ hm²增加到2009年的1 729.14×10⁴ hm²,2009年从美国、巴西和阿根廷的进口比重分别为44.5%、37.4%和15.4%;③中国耕地资源的实际节约量由2000年的687×10⁴ hm²增加到2009年的2 851×10⁴ hm²。大豆资源虚拟土贸易的进口依存度由42.0%提高到76.1%,2009年中国对美国、巴西和阿根廷的进口依存度分别为36.1%、28.1%和12.4%。