气候变化和人类活动对中国北方旱区植被变绿的定量贡献

气候变化和大规模的生态恢复使中国北方旱区植被发生了显著变化,量化气候变化和人类活动对植被动态的相对贡献,对于旱区生态系统管理和应对未来气候变化具有重要意义。目前,中国北方旱区植被变化影响因素的时间动态(2000年大规模生态恢复工程实施前后)和空间异质性(沿干旱梯度)仍需进一步的定量研究。基于多源数据,采用趋势分析、偏相关分析和随机森林模型等方法,分析了1981-2018年中国北方旱区气候和植被的时空变化规律,量化了2000年前后气候变化和人类活动对植被动态的相对贡献并分析其在干旱梯度上的空间差异性。结果表明:(1)1981-2018年期间,中国北方旱区的叶面积指数(LAI)平均增加速率为(0.0037±0.0443)a^(-1),且增加速率沿干旱梯度增大。2000年前仅10.46%(P<0.05)的地区显著变绿,而2000年后达到36.84%,且植被变绿主要归因于非树木植被。(2)2000年后降水对植被变绿的正效应在不同干旱梯度均增加,而在半干旱区和亚湿润干旱区,温度对植被变绿由正向促进转为负向抑制,而辐射在干旱区由负效应转向正效应。(3)2000年前后,气候变化均主导着植被的动态,贡献率分别为96.07%和73.72%,人类活动的贡献在2000年后进一步增强(从3.93%增加到26.28%),且沿着干旱梯度而增加,其中人类活动对植被变绿的贡献在半干旱地区增加最显著(+0.0289 m^(2)m^(-2)a^(-1),P<0.05)。研究结果可为未来气候变化下中国北方旱区的植被恢复和可持续发展提供科学依据。

重点脆弱生态区生态系统服务权衡与协同关系时空特征

目前,有关生态系统服务权衡与协同关系的研究多集中在局地尺度,在宏观尺度上的研究较少。重点脆弱生态区是我国改善生态环境的主要目标区域,在定量评估我国重点脆弱生态区1990—2015年土壤保持、植被净初级生产力(NPP)和产水服务的基础上,利用相关系数法并结合植被分布场数据对生态系统服务权衡与协同关系进行研究。结果表明:(1)26年间,重点脆弱生态区的土壤保持服务、NPP、产水服务呈现出南多北少的分布格局,且3种服务的年际变化较小,但均有上升的趋势;(2)重点脆弱生态区的3种生态系统服务之间是整体上协同,局部权衡的关系,并且协同关系呈减弱的趋势;(3)生态恢复区的生态系统服务的协同程度大于非生态恢复区,权衡关系减弱的动态变化趋势高于非生态恢复区。定量评估生态系统服务权衡与协同关系的时空特征,有利于研究生态系统服务之间相互关系在时间上的非线性和空间上的异质性,对重点脆弱生态区生态系统的可持续发展具有重要意义。

黄河中游地区生态恢复对流域水资源的影响

[目的]研究黄河中游地区生态恢复对水资源的影响,为流域生态保护和高质量发展提供科学依据。[方法]利用GIMMS NDVI、ET、土壤水分、地表径流等相关水文数据,基于趋势分析和双累积曲线等方法,探讨生态恢复前后黄河中游地区蒸散发、土壤水分、地表径流的时空变化特征。[结果] 1982—2018年,黄河中游地区植被覆盖度增加了29.72%;在黄河中游地区植被覆盖度增加1%,蒸散发量增加了3~4 mm;在生态恢复区土壤水分呈下降趋势,下降速率为0.001 3%/a;各站点的平均径流量在1961—2018年呈逐年下降趋势,以生态恢复为代表的人类活动对径流量下降起到重要作用。[结论]由于生态恢复和暖干化的气候背景,黄河中游水资源严重短缺。建议后续黄河中游生态恢复综合考虑水资源,减少人为干扰,以自然植被恢复为主。

2000-2015年中国干旱半干旱地区沙漠化进程驱动力研究

中国干旱半干旱地区是连接中国与丝绸之路经济带沿线国家的重要纽带,严峻的土地沙漠化形势制约其可持续发展。研究沙漠化进程及驱动机制对防治沙漠化具有重要意义。基于2000年和2015年两期中国北方沙漠化土地、气象数据、人口、GDP、DEM、土壤类型数据,运用地理探测器方法研究了中国干旱半干旱地区沙漠化进程驱动力。结果表明,(1)2000-2015年,沙漠化面积减少了97 700 km^2,其中轻度、极重度沙漠化面积分别减少了62 000 km^2和130 600 km^2,而中度和重度沙漠化面积分别增加了21 500 km^2和73 400 km^2。整体上,沙漠化逆转面积为386 300 km^2,其中明显逆转239 000 km^2,不明显逆转147 300 km^2,而沙漠化发展面积为421 800 km^2,其中明显发展142 200 km^2,不明显发展279 600 km^2。(2)2000-2015年,沙漠化进程是自然和人为因素共同作用的结果,但以自然因素为主要驱动力,其中沙漠化对气候因素响应尤为敏感,而降水量对沙漠化进程影响最大,平均相对湿度的影响次之。(3)气候因素间的交互作用对沙漠化进程影响显著,而平均相对湿度、降水量、日照时数与其他气候因素的交互作用更明显。

重点脆弱生态区生态恢复的综合效益评估

全球变化和人类活动的剧烈影响导致对人类福祉至关重要的生态系统功能和服务的改变,生态系统退化已成为全球面临的严重问题之一。综合评价生态恢复效益是目前衡量恢复工程实施效果的重要途径。以中国重点脆弱生态区为研究对象,选取产水、土壤保持、食物供给、固碳4项服务,构建研究区生态恢复综合效益评估指标体系,并通过Welch T方法检验恢复显著和不显著区生态系统服务指标,对比分析研究区生态恢复综合效益的变化情况。结果表明:2000年到2015年,生态恢复工程的实施使脆弱区生态系统服务整体增长20.86%;综合效益由波动变化转为稳定,并稳定在其均值0.55附近,其中喀斯特区综合效益最高,达0.75以上;生态系统类型变化主要是农田、森林、草地和聚落生态系统之间的转移,森林和草地生态系统的增加使得生态系统服务水平升高;T检验的结果表明生态恢复带来综合效益的改善和生态系统服务能力的提高。

基于供需关系的西南喀斯特区生态系统服务空间流动研究

生态系统服务的持续供给是社会和自然可持续发展的基础,人类通过对生态系统服务的消费来满足需求和提高福祉。科学理解生态系统服务从产生、传递到使用的全过程,明确区域生态系统服务供给与需求的平衡状况,对于实现区域可持续发展与提高人类福祉具有重要意义。基于RUSLE、InVEST、CASA等多种模型和方法,量化西南喀斯特区2000—2015年土壤保持服务、产水和碳固定服务的供给量和需求量,探讨供需空间盈余变化特征,确定服务流传输路径和流量。结果表明:(1)研究区土壤保持、产水和碳固定服务供给量和需求量均呈增加趋势,供给量分别增长679.52 t/hm^(2)、2.2×10^(5)m^(3)/km^(2)、72.91 t/km^(2),需求量分别增加298.6 t/hm^(2)、0.04×10^(5)m^(3)/km^(2)、168.36 t/km^(2)。(2)整个研究区上三种生态系统服务供给尚能满足需求,土壤保持和碳固定服务供需比均呈减少趋势,而产水服务的供需比呈增加趋势。(3)土壤保持高服务流主要分布在云南的黑水河流域、四川的雅砻江流域、广东的北江和东江流域;广西的红水河流域在2000年为产水服务需求区,而到2015年转变为高服务流;碳高服务流主要分布在云南的西南部,方向由西南至东北。