退化海洋生态系统修复相关概念与修复模式的探讨

退化海洋生态系统的修复是确保海洋资源可持续利用、保护海洋生态环境及建设海洋生态文明的关键举措,也是当前国内、外共同关注的焦点。本文在梳理海洋生态系统概念的形成与发展脉络,以及生态修复与退化海洋生态系统内涵的基础上,深入探讨了三个关键科学问题:提升科学认知、采用先进技术和加强适应性管理。这些问题的解决对于海洋生态系统的研究和修复工程的实施至关重要。

黄河流域近40年土地利用/覆被时空变化特征

[目的]研究土地利用/覆被时空变化特征对于黄河流域土地资源保护与合理开发具有重要意义,可为黄河流域生态保护与高质量发展战略实施提供重要参考。[方法]基于黄河流域1980-2021逐年土地利用/覆被数据,采用Mann-Kendall和滑动t检验、地学信息图谱、标准差椭圆和重心迁移模型等方法,探究近40年黄河流域土地利用/覆被变化特征。[结果](1)1980-2021年林地、灌丛、水域、建设用地显著增加,耕地、草地、湿地显著减少。(2)流域土地利用/覆被变化时段可划分为1980-1992年,1993-2001年,2002-2012年,2013-2021年,数量结构逐渐呈现快速变化特点,建设用地、湿地和水域变化敏感。土地利用结构均衡度逐渐增强,呈现的阶段性变化与实施的重大战略措施关联性高,并与划分的阶段较符合。(3)流域中上游以2012-2021年和间歇变化型、耕地和草地的相互转换为主,下游以2001-2012年和2012-2021年变化型、耕地转为建设用地和草地为主。流域内宁夏北部、内蒙古东部及部分沿黄河水系分布的地区变化频繁。(4)湿地、水域和建设用地的重心向西迁移,分别呈现向西南集中分布、向东分散、向西北集中分布态势。[结论]土地利用结构在政策导向下总体趋势变好,未来应重点关注湿地以及土地利用变化频繁的地区。

基于文献计量的生态修复成效评估研究进展与展望

气候变化和人类活动导致的生态系统退化和脆弱加剧等问题备受世界关注,生态修复成为恢复受损生态系统的主要途径.生态修复的成效评估是确保生态修复质量和效果的关键环节,并为改进和完善生态修复工作提供科学指导.国内外关于生态修复成效评估的相关研究数量日益剧增,但缺乏系统的文献梳理,对研究领域发展历程和研究热点演变的认识不足.本文基于Web of Science和中国知网数据库,运用文献计量学软件CiteSpace知识图谱可视化方法,对国内外生态修复成效评估研究文献进行发文作者、发文机构、文献共被引和关键词共现分析,并在此基础上进行了展望.结果表明:1)1996-2023年,国内外生态修复成效评估研究发文量呈增长趋势,其中国际文献数量增长更快;2)中国科学院和中国科学院大学的发文量在国内外均处于领先地位,北京师范大学和西北农林科技大学在国际上发文量较多,北京林业大学在国内发文量较多;3)生态修复成效评估研究可以分为3个阶段,即1996-2005、2006-2015和2016年及以后,它们分别对应生态修复成效评估的早期探索阶段、体系完善阶段和快速发展阶段;4)国内外文献的关键词重合度和同步性均不高,相较之下,国际研究更加多元化,但国内近2年研究主题有所拓展,更加关注生态系统整体性保护和多尺度综合评价.

基于InVEST模型的蒲河流域景观格局及生境质量时空演变分析

[目的]通过对景观生态格局和生境质量的时空动态分析,深入研究沈阳市蒲河流域实施水土保持措施前后的生境质量响应情况,旨在为小型流域的水土保持策略提供科学依据,以促进生态经济的协同增长和区域生态的持续健康发展。[方法]基于蒲河流域2000年、2010年、2020年的土地利用数据和数字高程模型(DEM)等数据,结合FRAGSTATS和InVEST模型,运用土地利用转移矩阵、景观格局指数、生境质量及生境退化度对土地利用变化进行分析,探究响应机理。[结果](1)在2000-2010年期间,蒲河流域的耕地开发活动频繁,导致森林、草地等土地类型的比例显著下降;在2010-2020年期间,蒲河生态廊道的建设推动土地利用的变化,耕地面积流向人造地表、森林和草地。(2)在2000-2020年期间,蒲河流域的整体景观格局经历先趋于完整后破碎化的演变过程,蒲河两岸景观形成多种要素集合的密集格局,城市中心北部边缘地区生境持续破碎化。(3)从流域整体分析,2000年、2010年、2020年的生境平均质量分别为0.349,0.329,0.354,呈现出先降后升的趋势。生境退化平均值分别为0.098,0.112,0.086,与生境质量变化趋势一致。随着蒲河生态廊道建设,2020年生境质量明显改善,生态系统受到的威胁减少。从空间格局分析,东北部与西南部呈现出明显的空间分布特征;东北山区、西南湿地等区域生境质量总体较好,但有着生境退化的威胁。[结论]在水土保持措施的影响下,蒲河流域的景观生态格局得以改善,有效抑制了生境的退化现象。

近40余年中国生态补偿研究进展与实践探索综述

生态补偿为生态系统服务提供者和受益者之间构建了一种公正有效的社会经济联系,日益成为调节社会经济发展与生态环境保护两者关系的重要政策工具,特别是改革开放后的近40余年,我国生态补偿在理论研究与实践探索两个层面取得较大进展。基于文献、资料梳理与分析可知,国内外生态补偿研究与实践特征在研究内容、补偿模式、融资方式、标准核定等方面存在显著差异。国内以生态补偿机制研究为重点,以流域生态补偿、生态补偿标准核算、生态补偿影响因素分析、生态补偿政策措施制定、生态补偿效益评估等为主要内容的理论研究丰富。实践层面,我国生态补偿政策制度探索大致经历了初始、形成、快速发展和全面推进四个阶段的纵深发展过程,总体上形成了以政府补偿为主、市场补偿为辅,独具“中国特色”的生态补偿实践体系与框架。区域生态补偿实践受到生态补偿政策顶层设计、区域社会经济发展水平、区域地理环境特征与生态资源禀赋、区域突出生态环境问题、区域外部社会环境、公众感知能力及参与度六大因素的协同影响,呈现横纵贯穿、内外结合结构下发挥约束—引导—需求—激励作用的四维生态补偿实践影响机制。未来有待进一步深化生态补偿机制研究,建立健全生态补偿管理体制及市场机制,推进区域协调发展与美丽中国建设。

果洛藏族自治州藏传寺庙的空间分布特征及土地利用格局

果洛藏族自治州位黄河源头区域,生态环境脆弱,生态保护的地位重要。该州是中国格萨尔文化之乡,藏族人口占90%以上。寺庙作为当地居民的主要活动场所之一,承载着多项文化功能,探究其空间分布特征及其土地利用格局对于青藏高原地区的生态环境保护具有重要意义。基于1990、1995、2000、2005、2010、2015、2020年的土地利用数据,在ArcGIS支持下建立缓冲区,利用空间统计的方法分析了藏传寺庙在不同海拔、坡度以及坡向上的地理分布特征,分析了果洛藏族自治州与寺庙0—6 km缓冲区内土地利用类型与景观指数的变化。研究结果表明,86%的寺庙分布在海拔低于4373 m的区域,其中分布在4046—4226 m高程范围内的寺庙数量最多;72%的寺庙分布在坡度范围为6—15°的斜坡地和15—25°的陡坡地。在研究时段内,研究区的主要土地利用类型为草地;草地也是发生土地转移的主要土地利用类型,其中,草地向林地的转移和未利用地向草地的转移是主要转移类型;建筑用地主要来自于草地的转移,1990—2020年增加了200%。寺庙0—6 km内3个缓冲区的耕地和林地面积占比均远远高于研究区平均水平,其中0—2 km、2—4 km、4—6 km缓冲区的林地面积占比在研究时段内的均值分别为19.99%、19.56%、17.69%,距离寺庙越近,林地受到寺庙的保护,原始森林得以保存。但景观指数显示,距离寺庙越近,景观格局的结构组成越复杂,寺庙的存在也可能导致了周围景观的破碎化。本研究为藏族文化地区的生态环境改善提供了理论依据,也为其他少数民族文化地区的研究提供了参考。

昌岭山油松年内径向生长特征及其对气候的响应

利用树木径向生长记录仪对甘肃昌岭山油松径向生长进行了连续三年动态监测,通过平均值法提取了油松净径向生长数据,利用Gompertz函数对油松径向生长曲线进行拟合,分析了油松年内径向生长特征,并结合气象资料分析了油松径向生长对温度和降水的响应,探讨了油松径向生长开始时间与温度的关系以及气候影响油松径向生长的机制。结果表明:(1)油松年内径向生长速率先增大后减小,最大值出现5月下旬到6月上旬,主要生长时间集中在5—8月。两棵油松径向生长开始时间较一致,出现在4月上旬和中旬,但结束时间存在较大差异。(2)生长期油松径向生长与平均气温、最高气温和最低气温均呈负相关,与降水呈正相关,但相关性强弱存在年际差异。(3)昌岭山地区油松径向生长开始的平均气温阈值在7℃左右。生长季温度会通过影响水分条件间接对油松径向生长造成影响,异常充沛的降水可能是2019年6月两棵油松净径向生长量偏多的主要原因。

重庆主城生态系统服务及其优化调控研究

山地城市特有的立体生态环境特征和复杂多样的生境类型,使其能够提供多样化的生态系统服务(ES)。重庆主城人地矛盾突出,正面临生态保护和建设扩张双重压力。如何在经济发展过程中保障ES持续稳定供给、实现多种ES耦合协同管理和优化提升,成为可持续发展亟待解决的关键问题。论文以重庆主城为研究区,基于RS和GIS技术支撑,考虑山地微地貌特征,优化评估生物多样性维持(BI)、固碳(CF)、土壤保持(SC)和水源涵养(WC)4个关键ES,识别热点区域;定量测度ES间耦合协同作用时空异质性和强弱程度;深入探讨ES影响机制和多功能耦合协同机理;基于多种ES耦合协同保护目标,识别最大效益保护优先区,构建生态安全格局,提出ES优化途径和调控策略。论文主要研究内容和结果如下。

黄土高原沟壑区生态用地空间格局变化分析——以陕西省洛川县为例

[目的]揭示基础生态用地与生产性生态用地相结合的现实条件下生态用地的时空格局变化,为探索果业生产在林地资源有限区域的现实生态意义提供支撑。[方法]利用国土二调和三调数据,从景观生态学和空间统计学视角,对洛川县生态用地数量变化、转移过程、空间冷热点进行了分析。[结果](1)2009—2019年,洛川县生态用地总量增加了4703.87 hm^(2),其中林地和果园增加面积最大,分别为23103.4,9025.31 hm^(2)。(2)全县稳定性生态用地面积达108583.1 hm^(2),其中北部的低峁丘陵区稳定性生态用地以林地为主,其面积占比达到了90.04%。中部塬区与南部残塬沟壑区稳定性生态用地以生产性生态用地类型为主,面积占比分别达到了各区域稳定生态用地总面积的44.35%,45.7%。(3)生态用地占比的局部空间自相关分析显示,2009年和2019年两个年度基础性生态用地的聚集度格局未发生显著变化,但生产性生态用地的空间聚集格局变化较大,其高—高聚集区和低—低聚集区分别增加了6079.64,10792.11 hm^(2),统计不显著区域减少了18309.15 hm^(2)。(4)以园地为代表的生产性生态用地变化直接促进了整个县域生态用地格局的变化,其中高—高聚集区和低—低聚集区分别减少了18262.62,8373.14 hm^(2),统计不显著区域增加了27725.61 hm^(2),并显著提高了乡村农民的收入水平,对区域环境的可持续发展具有重要的促进作用。[结论]洛川县以果园为代表的生产性生态用地对该区生态用地稳定性影响较大,未来应加强果业生产对林地资源有限区域的生态研究。

青藏高原短穗兔耳草氮磷元素化学计量对不同增温条件的响应

全球气候变化将对全球各地的生态系统产生重大影响,尤其对高山草甸生态系统的影响更加显著,这被认为是最容易受影响的生态系统组成部分之一。然而,气温的升高在不同季节中差异较大,不同季节的增温对氮磷化学计量的影响尚不清楚。因此,为了研究增温对青藏高原高山草甸生态系统中的氮磷元素化学计量的影响,我们在3年的人工增温研究中使用了开顶箱(OTCs)进行增温,研究了短穗兔耳草叶片氮磷化学计量在全年增温、冬季增温、夏秋冬季增温和春夏秋季增温四种增温条件下的变化。结果表明,生长季的增温对氮元素吸收有促进作用,冬季的增温对氮元素的吸收有不同的影响,但不同增温条件对磷元素的化学计量影响较小。但增温对氮元素吸收,可能小于植物对氮元素需求的增加。

安徽省引江济淮二期工程对沿线自然公园生态及景观的影响分析

引江济淮工程是我国水利建设的标志性调水工程。引江济淮二期工程经过淮河以北的8个自然公园,对沿线自然公园的扰动和影响不可避免。根据工程影响区的生态及景观现状的系统调查,分析和预测该工程对沿线的生态及景观影响程度,探讨减轻该工程在自然公园生态及景观方面产生负面影响的思路和方法,提出优化工程方案、建立常态化生物多样性监测、用本土植物进行栖息地生态恢复等措施。安徽引江济淮二期工程对沿线涉及的自然公园生态和景观影响程度为“中低度影响”,通过施工阶段和运行期生态保护手段和栖息地恢复措施可有效解决问题。

河岸森林缓冲带对水质的影响研究

利用SWAT模型针对控制流域侵蚀与污染,模拟了两种农地保护措施(CP)对河岸森林缓冲区水质的影响效应。实施山地CP的3种不同管理方案包括:随机法、概念法和模型法。研究表明,使用小流域面源污染物负荷作为优先排序标准,可以最快地改善水质。水质的改善是非线性的,而其他实施方案均产生线性回报。全面实施针对侵蚀的CP导致山地作物区域最大的沉积物和总磷负荷减少;全面实施针对营养物减少的CP导致最大的总氮负荷减少。总体而言,完整的河岸森林缓冲区促进全面的面源污染物负荷减少,沉积物、总磷、总氮减少率分别为20.5%、19.5%、7.0%。模拟结果表明,目前,小流域面源污染物减少的最大因素可能是河岸森林覆盖水平。

基于Sentinel-2影像的东寨港国家级自然保护区景观格局变化及其驱动力研究

文章以东寨港国家级自然保护区及1 km外围地带为研究区域,选取2017—2021年的Sentinel-2遥感影像数据,采用人机交互方式解译景观类型,计算景观格局指数,进而对比分析5年期间保护区内外的景观格局变化情况及其主要驱动力。结果表明:(1)在保护区内,红树林湿地面积呈现上升趋势,林地面积有所减少,养殖水面面积显著减少;保护区景观连通性较好、碎度较低,其中红树林为优势景观。(2)在外围地带,红树林湿地面积有所增加,林地面积有所减少,养殖水面和建筑面积均减少,但耕地面积有所增加;与保护区相比,景观破碎化程度较高、连接度与整体性较差。(3)红树林生态保护修复活动是保护区景观格局发生显著变化的主要驱动力,而养殖、建筑等人类活动是改变外围地带景观格局的主要因素。研究结果对于优化保护区的保护管理和加强外围地带的人类活动管控具有参考价值。

生态系统服务价值评估在生态修复中的应用

生态系统服务提升是生态修复的目标,生态系统服务相关研究也是生态修复全过程的重要支撑内容,其中服务价值评估在生态修复中发挥重要作用。为揭示目前生态修复中生态系统服务价值相关研究的关键科学问题,本文基于文献计量等方法,分析了生态系统服务的相关热点研究领域与趋势及其在生态系统修复的应用,指出生态系统服务在生态修复目标、生态修复的规划设计、生态修复效果评价中的作用,生态修复分区、模式选择、恢复成效、生态安全格局和价值实现等是目前的热点研究问题。进一步梳理了生态修复中生态系统服务价值的评估研究,揭示了生态系统服务价值实现的路径和中国特色案例,并指出了目前生态修复中价值评估中存在的问题,主要包括研究边界条件、时空尺度、方法模型选择和参数不确定等。建议未来加强生态修复过程中生态系统服务价值评估指标体系选择、生态系统服务价值的权衡协同和生态系统服务的生态-经济-社会效益的共赢研究。

基于INVEST和GeoSOS-PLUS模型的宜都市生态系统服务权衡与协同动态分析

在宜都市城镇化进程加速背景下,为进一步优化宜都市生态系统服务,促进经济、社会和环境的协调发展,利用INVEST和GeoSOS-PLUS模型,对宜都市生态系统服务权衡与协同进行动态分析。研究发现,宜都市2005—2020年的生态环境应力水平逐渐上升,导致生态系统服务供需失衡、权衡增加、协同减弱。而2020—2035年的生态环境应力水平呈逐渐下降趋势,表现为生态系统服务供需趋于平衡、权衡减少、协同增强。此外,宜都市城区和工业区的生态环境应力水平较高,而乡村和山区的生态环境应力水平较低。进一步分析显示,宜都市水服务与生境质量之间、碳排放与土壤污染之间存在较强的正相关性,生态系统服务之间存在协作互补关系。

江西桃红岭梅花鹿国家级自然保护区景观格局演变分析

研究自然保护区的景观格局,及时掌握保护区景观类型的动态变化,有利于平衡自然保护区的生态环境和发展,保护生态安全,同时可为自然保护区提供制定管理和保护规划的重要支撑。以桃红岭梅花鹿国家级自然保护区为研究区域,运用ENVI、ArcGIS、Fragstats软件平台,利用转移矩阵与景观格局指数法对保护区景观格局及其变化进行分析。结果表明:①森林景观在保护区内占据绝对优势,且面积呈上升趋势,这有利于提高保护区的生态功能和生物多样性。②针叶林逐渐成为保护区的主要景观类型,这说明保护区内的生态系统在一定程度上趋于稳定。③灌木林等小斑块的破碎化程度仍在加剧,这可能会对某些物种的生存和繁衍产生负面影响。在未来的保护区管理中,应加强对这些脆弱生态系统的保护和恢复。此外,耕地景观与针叶林、针阔混交林、阔叶林之间的转换也值得关注。为此,提出了相关建议:在保护区的生态恢复和治理过程中,应充分考虑景观之间的相互作用和影响,强化对各景观类型的监测和管理。优化保护区内的景观空间布局,根据景观类型的分布特点,合理规划生态恢复工程,确保各类景观之间的协调发展。密切关注他景观类型之间的变化,采取有效措施调控景观转换,防止生态环境的恶化。构建合理的景观生态结构,确保生态恢复工程的可持续性。定期开展景观类型调查和监测,及时掌握景观格局的变化动态,为保护区管理和保护提供数据支持。

南水北调中线水源区景观格局演变及生态风险评估

南水北调中线工程水源区位于地理单元过渡带和生态敏感区,其生态环境变化直接影响水量与水质.水源区生态景观格局变化和生态风险评估研究,对南水北调中线工程健康发展有重要理论与实践意义.根据水源区1990年、2005年、2020年三期土地利用数据,分析了景观格局及生态风险时空分布特征.研究发现:地貌和气候是地理单元过渡带和生态敏感区的景观格局的本底.水源区林地和草地是主要景观,也是优势景观,这是由地貌和气候所决定的.耕地斑块形状最复杂,林地的结合度和聚集度最大.地理单元过渡带和生态敏感区在短时间尺度上的生态景观格局变化主要影响因素是人类活动区的分布及活动强度.南水北调中线水源区景观生态风险逐年降低,高风险区不断减少,中风险区仍然在区域中占主体.景观生态风险在空间上呈西高东低趋势.

“非典型”传统村落景观格局与生态旅游发展研究——以桂林喀斯特世界自然遗产地明村为例

“非典型”传统村落是指虽未纳入“历史文化名村”或“中国传统村落”名录保护,但仍具有特殊的历史文化和社会价值的村落。广西桂林明村地处喀斯特自然遗产地核心保护区,三面峰林环绕,一面贴近漓江,生态环境优越,历经数百年,荟萃了“非典型”传统村落的精华。其聚落选址布局、景观格局以及空间结构整体都具有传统村落很好的代表性,但城市化等外部冲击导致村落发展失序,主体缺位带来生态旅游发展停滞。藉此提出保护与更新村落环境,活化利用生态景观文化旅游廊道,展示农耕文化,营造田园诗意等生态旅游发展策略。

基于GIS模型的地域性灌木园林景观空间平衡性布局最优规划仿真

针对当前对景观结构与功能相互关系分析的方法缺少,导致灌木面积演化后大幅度减少的问题,提出基于GIS模型的地域性灌木园林景观空间平衡性布局最优规划仿真。统计基于GIS模型的地域性灌木高程数据,在ArcGIS中计算灌木景观热力学熵,判断空间布局平衡性。分析地域性灌木分配均匀度、空间平衡性布局优势度和布局规划维度指标,定量分析景观格局结构与功能的相互关系。通过空间平衡性布局最优规划指标,计算地域性灌木斑块面积占比和灌木斑块密度指数,通过GIS模型交互反馈解决规划过程中维度低的问题。将对比度、信息熵、元素间相似程度作为描述向量,结合最大似然法进行布局最优规划仿真,使用综合指数评价法构建GIS评价模型,按照空间平衡性设定布局标准,获取合理规划结果。仿真结果表明,采用该方法进行灌木园林景观布局规划,演化后的灌木面积为5.0×105hm2,与所研究方法一致。研究结果表明,使用该方法进行地域性灌木园林景观空间平衡性布局最合理。

基于知识图谱的长江流域生物多样性研究态势分析

基于WOS(Web of Science)和CNKI(中国知网)数据库,对1990~2021年长江流域生物多样性研究领域的论文进行了文献计量分析,主要从发文的数量、被引用、期刊分布、研究机构、科研人员等方面,利用VOSViewer和Ucinet-Netdraw可视化软件,分析了机构和作者合作以及研究热点等。结果表明:年际发文量整体呈上升趋势;Ecological Indicators和《生态学报》分别是WOS和CNKI数据库的主要发文期刊,Global Change Biology和《生态学报》分别为该领域的顶级期刊;中国水产科学研究院和中国科学院为核心研究机构;刘凯和王丁对长江流域生物多样性研究领域的贡献最大;基于CNKI和WOS文献的研究热点分别为水生生物遗传多样性研究和基于微卫星分子标记技术的物种遗传多样性研究等。