鄂尔多斯高原泊江海子流域土地利用动态变化及驱动因素分析

土地作为陆地生态系统的载体,其利用方式的变化直接影响着陆地生态系统服务功能的种类和强度。泊江海子流域位于鄂尔多斯高原干旱半干旱区,生态系统脆弱,流域生态系统服务功能在近十几年严重退化。本文基于Landsat影像数据提取了研究区1990—2015年间的6期土地利用数据,分析研究区土地利用时空变化特征及其驱动因素。结果显示:研究期内主要的土地利用类型为草地、耕地和未利用地,土地利用总体变化显著。空间变化上呈东西部及中北部耕地增加、南部未利用地减少的主要趋势。各土地利用类型面积变化及转换特征不一。草地整体处于动态转换平衡状态,约占流域总面积的70%。耕地和未利用地分别呈增加和减少的趋势,变化面积分别占流域总面积的6.05%和7.62%,其各自的主要来源或去向均为草地。水域面积减少了总面积的1.45%,主要转出去向为滩地。1995—2000年是土地利用转换最为频繁的时段,2005—2010年间土地利用变化呈动态不平衡状态的表现最为突出。研究期内流域土地利用变化受降雨减少、气温升高等气候变化和生态恢复工程建设、水利工程建设等人类活动的综合驱动影响。合理规划土地利用,限制种植高耗水树种及作物,减少河流上游汇水区耕地等,是保障研究区生态系统可持续健康发展的重要措施。

马海绿洲区植被与地下水位埋深的定量关系

干旱区生态环境脆弱,降水稀少,绿洲植被的生长与地下水关系密切.运用2011年8月Landsat ETM＋遥感数据计算提取归一化植被指数（NDVI）,结合地下水位埋深观测数据,从大尺度上定量研究鱼卡河流域下游马海绿洲区地下水水位埋深与植被的生长关系.研究表明：马海绿洲适宜植被生长的地下水水位埋深范围为3～4.5 m;地下水位埋深为3.2m的区域,植被的生长发育最好;影响植被生长的临界地下水位为4.5m.通过比较马海绿洲、额济纳绿洲和银川平原植被区等三个中国典型内陆干旱区的研究结果发现,植被与地下水位埋深的相关性有显著的差异.

基于生态威胁的湖泊生态安全指标体系研究

在分析不同层次生态安全定义的基础上,采用逆向思维定义了湖泊生态安全,即湖泊在各种生态威胁冲击下仍保持可持续发展的状态,其表现形式为湖泊各项指标在可持续发展范围内的动态波动;提出了湖泊生态威胁理论与模型,并采用德尔菲法把湖泊生态威胁特征分为富营养化、湖泊萎缩和水污染,基于此通过层次分析法和主成分分析法筛选出了评价湖泊生态安全的35个指标,从而构建了湖泊生态安全指标体系。

基于AHP-模糊综合评价的沙棘生态服务功能研究

采用专家咨询、频度分析等方法构建了包含保育土壤、涵养水源、防风固沙等8个方面涵盖29个指标的沙棘生态服务功能评价指标体系,通过参考相关标准、参照其他植被类型的生态服务功能特征参数以及利用经验公式计算等方式进行指标体系分级,应用AHP-模糊综合评价模型对达拉特旗沙棘生态服务功能进行了综合评价。结果表明,目前达拉特旗沙棘总体生态服务功能为Ⅲ级,其中防风固沙服务功能水平为Ⅱ级,而生物多样性和景观游憩服务功能仅为Ⅳ级水平。研究发现,AHP-模糊综合评价法足适合沙棘生态服务功能评价的可行方法,具有一定的推广价值及应用性。

BP神经网络在沙棘生态功能评价中的应用

BP人工神经网络技术在环境评价领域中已经得到越来越广泛的运用,将该法引入到陕蒙砒砂岩区沙棘生态功能综合评价的研究中,以沙棘生态功能评价指标标准值作为样本输入,综合评价级别作为网络输出,建立了一个含有4个输入神经元节点、6个隐含神经元节点和1个输出神经元节点的BP人工神经网络等级模型。将目标年(2008年)各评价指标实际数据作为输入,得到输出值是0.44,大于Ⅱ级标准,研究结果表明:砒砂岩区种植十年沙棘后,其生态效益很好,对砒砂岩地区的生态环境改善作用显著。BP神经网络的评价结果与较成熟的AHP-模糊综合评价结果一致,证明将BP人工神经网络模型用于沙棘生态功能评价是可行的,且评价结论客观。

砒砂岩区沙棘林生态服务功能价值评估

基于实地调研和监测,依据《森林生态系统服务功能评估规范》构建评价指标体系,参照国内权威部门公布的价格参数,运用市场价值法、影子工程法、机会成本法等方法定量评估了我国砒砂岩区沙棘林生态服务价值。结果表明:2010年砒砂岩区沙棘林涵养水源、保育土壤、固碳制氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护生态服务总价值为91.03×108元,其中保育土壤价值最高,其次为生物多样性保护和涵养水源价值,三者价值量分别为56.66、17.69、6.41×108元,占生态服务功能总价值的88.71%。从研究区域来看,准格尔旗的生态服务功能价值最高,其次是东胜市和府谷县,三者价值量分别为28.41、21.21、14.21×108元,占总服务功能价值的70.12%。研究还发现,生态服务单位面积价值最高的是伊金霍洛旗,最低的是达拉特旗。砒砂岩区沙棘林单位面积生态服务价值为52848.83元.hm-2,高于全国森林单位面积生态服务价值51333.33元.hm-2的水平。

基于遗传神经网络的鄂尔多斯沙棘水土保持功能评价

为明确砒砂岩区"沙棘生态工程"建设十年以来水土流失综合治理的成效,结合人工神经网络技术和遗传算法,构建了一个拓扑结构为6-16-1的GA-BP等级评价模型。该模型以沙棘水土保持功能评价指标数据作为输入,综合评价等级值作为输出,对鄂尔多斯人工沙棘林的水土保持功能进行综合评价。评价结果表明:经过数十年的生态建设,鄂尔多斯市五个旗(区)砒砂岩区的水土流失情况得到了较好的控制,各地人工沙棘林水土保持功能综合评价等级值依次为东胜区>准格尔旗>伊金霍洛旗>达特拉旗>杭锦旗。该模型符合精度误差要求,结果客观稳定,可为日后砒砂岩区沙棘生态工程的持续开展和管理提供有效建议。

砒砂岩区沙棘人工林生态系统服务功能评价指标权重初探

沙棘人工林是晋陕蒙砒砂岩区主要的退耕还林树种之一,在砒砂岩区生态环境治理中发挥着重要作用。通过理论分析、频度分析、专家咨询法构建了砒砂岩区沙棘人工林生态系统服务功能评价指标体系,运用AHP法、G1法、变异系数法确定各指标权重值,应用博弈论综合赋权法将主、客观权重进行组合,得到综合权重。结果表明:土壤侵蚀模数、土壤固氮速率、根系土壤层蓄水量、土壤固钾速率、植物物种丰富度等指标权重较大;应用博弈论综合赋权法可以更全面和客观地解决权重的确定问题,结果合理可行,方法具有通用性,可为综合评价砒砂岩区沙棘人工林生态系统服务功能提供依据。