基于生态质量指数的湖北省县级尺度生态质量时空动态变化研究

生态质量是区域生态建设的重要组成部分,科学准确地评价生态质量对于保护环境、促进人类可持续发展至关重要。本研究根据《区域生态质量评价办法(试行)》,基于土地利用、遥感影像和环境统计数据等,以县区为评价单元,研究了2016—2020年湖北省生态质量的时空动态变化。结果表明:1)在整体尺度上,湖北省生态质量状况良好,均为“一类”;其中,2017年生态质量指数值为5年来最高值,2019年最低,整体上呈“N”形变化趋势。2)在县区尺度上,103个县区的生态质量等级主要为“一类”和“二类”,生态质量呈“中心低、四周高”的空间分布格局。3)生态格局指数和生态胁迫指数是影响湖北省生态质量的主要因素,两者均与生态质量指数呈显著强相关(p<0.05),相关性系数分别为0.8598和-0.8981。4)水源涵养功能区内生态质量指数和人为胁迫指数间相关系数为-0.2523,两者无显著相关性(p<0.05);城市区内生态质量指数与生态宜居指数间相关系数为0.3705,呈较弱的正相关(p<0.05);其他区域内生态质量指数与生态活力指数间关系极弱,相关系数为-0.1760。研究结果可为区域生态环境保护和管理提供科学参考。

基于Landsat 8数据的植被覆盖度动态变化监测及生态质量指数提升对策分析——以泰州市海陵区为例

选取2013年、2017年和2021年覆盖泰州市海陵区范围的Landsat 8陆地成像仪(OLI)影像数据,采用归一化植被指数(NDVI)像元二分模型估算植被覆盖度,并基于转移矩阵对泰州市海陵区2013—2021年植被覆盖度的时空分布特征进行统计分析,同时对与其相关的建成区绿地率指数、建成区公园绿地可达指数等进行模拟测算分析。研究发现,建成区绿地面积、公园面积与建成区绿地率指数、公园绿地可达指数及生态质量指数(EQI)呈正相关,且绿地类型、公园形状、公园分散度等均会对指数测算结果产生不同影响。植被覆盖度监测结果表明,海陵区植被覆盖度明显下降的地块主要位于其边缘带,而植被覆盖度显著上升的地块则零星分散于海陵区各区域,说明海陵区在城市开发建设过程中兼顾了对绿色生态空间的拓展。

大老岭国家级自然保护区植被生态质量变化及其对水热条件的响应

大老岭国家级自然保护区是三峡库区重要的水源涵养林区,在改善生态环境、保护生物多样性等方面发挥了重大作用。本文结合多源遥感数据与气象观测资料,构建植被生态质量指数(vegetation ecological quality index,VEQI)模型,通过趋势分析、稳定性分析、相关分析、通径分析、灰色关联度分析等方法,探究大老岭2013—2022年VEQI时空变化及其对气候因子的响应。结果表明:(1)近十年植被平均VEQI为91.8,达极优等级,空间上南部区域好于北部。(2)VEQI趋势变化总体表现为南部增加、北部减少,增加区域面积占25.9%。整体表现为低波动,其中南部增加区域表现为低-中低波动,中部和北部减少区域表现为中低-中波动,局地达中高波动。(3)热量因子中,VEQI与年平均气温(average temperature,TA)极显著负相关,与霜冻日期(frost date,FD)、高温日数(high temperature days,HD)极显著正相关,与暖昼日数(number of warm days,WDD)显著负相关。HD间接作用最大,FD通过TA起的间接作用最大,与冷夜日数(number of cold nights,CND)的关联度最大。(4)水分因子中,VEQI与年降水量(annual precipitation,PA)显著正相关,与年累计降水日数(annual cumulative precipitation days,PAD)、持续有雨日数(continuous rainy days,CDR)极显著正相关。RA间接作用最大,且主要通过中雨日数(number of moderate rainy days,RMD)起间接作用,VEQI与PAD的关联度最大。研究结果加深了对大老岭植被生态质量时空变化及其气候驱动因素的认识,对大老岭甚至全国其他地区的生态文明建设具有重要意义。

柳州市植被生态质量时空特征及其与气候因子的关系

为客观监测与评价地市尺度植被生态质量和探讨其与主要驱动气候因子的关系,采用2000—2022年MODIS NDVI数据,基于植被净初级生产力(NPP)和植被覆盖度(FVC)构建植被生态质量指数(EQI),采用转移矩阵和线性回归趋势方法,分析柳州市不同县区及不同土地利用类型和植被类型EQI的时空分布和变化特征;采用相关性分析法,分析EQI与气候的相关性。结果表明,2000—2022年柳州市平均EQI总体偏好,其中融水苗族自治县EQI均值最高,城中区最低;土地利用类型中,林地EQI均值最高,城乡、工矿和居民用地最低;植被类型中,阔叶林EQI均值最高,栽培植被最低。2000—2022年柳州市显著变绿,EQI显著上升面积占比为84.72%,上升速率为0.15~1.79/a,柳江区东部和南部、鱼峰区南部及鹿寨县南部上升速率较快。EQI与年均气温、年总降水量呈显著和极显著正相关面积占比分别为63.81%和28.16%,与年均气温呈极显著正相关的区域主要分布在鹿寨县东北部、融水苗族自治县东北部、融安县北部和三江侗族自治县,与年总降水量呈显著和极显著正相关的区域主要分布在融水苗族自治县、融安县、柳城县及柳南区和柳北区北部。气温对EQI的影响范围比降水更广。

宜春市各县区生态质量变化及其影响因素分析

本文基于2021-2022年宜春市生态环境监测数据,对宜春市10个县(市、区)的生态质量状况及其变化进行了分析。研究结果表明,2022年宜春市生态质量指数为72.85,属于一类水平;各县(市、区)生态质量指数在64.61-91.37之间,其中6个县(市、区)为一类,4个为二类。与2021年相比,全市生态质量总体保持基本稳定,仅宜丰县生态质量轻微变差。影响因素分析显示,高温干旱天气、人为开发活动加剧是导致生态质量下降的主要原因。研究结果可为宜春市生态环境保护和可持续发展提供科学依据。

基于遥感数据的内蒙古黄河流域生态质量评价

黄河流域生态保护和高质量发展已成为重大国家战略,流域内的经济增长、产业发展与生态环境协同发展问题正逐渐成为研究热点,因此对于黄河流域的自然灾害检测与生态环境评价显得尤为重要。本文通过多源遥感数据对内蒙古黄河流域进行提取。通过土地利用转移矩阵对内蒙古地区黄河流域沙漠化与草地退化等自然灾害进行监控,并通过RSEI对黄河流域的生态环境进行了质量评估。内蒙古黄河流域草地退化与沙漠化在2000年到2010年这10年之间最为明显。结果如下:(1) 其中2000、2005、2010、2015、2020年草地面积为7484.5777 km2、6914.7979 km2、5965.8845 km2、5996.9663 km2、6906.6011 km2。2000年不论是高覆盖、低覆盖还是中覆盖草地的面积为最大,在2010年时草地退化最为严重。经过深入分析,我们发现草地退化的主要原因在于过度开垦导致了草地面积的减少,破坏了草原生态系统的平衡。随着农田的扩张,土地的覆被变化引发了土壤侵蚀、水资源枯竭和生物多样性丧失等问题,进而加速了草地的退化过程。但在2020年时草地面积相比于2015年增加了909.6348 km2,这其中大部分都是由耕地转为草地。(2) 内蒙古黄河流域的荒漠化面积在2000年到2015年间一直以减少为主,但在2015年至2020年之间荒漠面积增加了245.7310 km2,大部分由低覆盖草地与旱地转入,且与草地的增长有反向趋势。(3) 内蒙古地区黄河流域在生态质量指数评价中数值基本都在0.2~0.7之间,没有生态环境差与优的区域,这也是因为内蒙古黄河流域的主要用地类型为旱地,是受人为影响最为明显的区域,所以在2000~2020年间的RESI指数基本稳定,但2000年与2020年生态质量中等区域明显大于2005、2010与2015年,这与草地面积的增加有相同的规律。

基于EQI的新疆生产建设兵团生态质量监测体系构建

在推动开展全国生态质量监测评估的背景下,分析了新疆生产建设兵团生态监测工作现状及开展生态质量监测的必要性。从优化生态环境监测机构职能、强化生态质量监测人才培养机制、推进科技项目引领示范等角度,提出了兵团生态质量监测体系的构建思路,以及生态质量综合监测站建设、生态质量样地监测、生态遥感监测与评价等重点任务。

生态环境状况指数模型在全国生态环境质量评价中的应用

生态环境质量与人类的生存质量密切相关,生态环境质量评价为生态环境质量的治理、改善提供重要参考。本文以全国土地利用遥感监测数据及MODIS的NDVI数据为基础,根据国家环保总局发布的生态环境评价规范,通过GIS空间分析功能提取生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数等5个指标,利用综合指数法计算全国范围的生态环境质量指数,对2005年全国范围进行生态环境评价,将全国生态环境质量分为5级。结果表明,2005年全国生态状况整体一般,西部较差,东部较好,有呈阶梯分布的趋势。

石羊河流域植被生态质量时空变化动态监测

基于遥感和GIS技术,以MODIS NDVI为数据源,应用DEM和土地利用分类图,采用转移矩阵、一元线性回归模型等方法,对石羊河流域2000-2020年植被生态质量指数(Q)的时空变化特征进行研究,并对Q值基于不同海拔高度、坡度、坡向和植被类型的分布特征进行分析。结果表明:(1)2000-2020年石羊河流域的平均Q值为9.8,南北差异较大,Q值与海拔高度和坡度呈正相关;(2)分析Q转移矩阵,流域植被生态质量处于改善之中,2000-2010年植被生态质量改善和退化面积占总面积的比例分别为30.0%和2.2%,2010-2020年分别为13.7%和10.9%;(3)2000年以来流域Q值平均每10a增加1.2,呈增加趋势(Slope>0.0)的区域面积占整个研究区面积的90.3%;(4)Q值呈增加趋势的面积随着海拔高度的增大呈波动变化,随着坡度的增大先增加后减小;(5)森林、草地和灌木丛植被类型Q值呈增加趋势所占比例均在60.0%以上;(6)研究区Q值与气温、降水的相关系数分别为0.352和0.281,气温是植被生长的主要影响因素。

基于生态质量提升的苏州市生态文明建设研究

苏州市持续深化生态文明示范区建设,在经济快速发展的同时,生态文明建设也取得显著成效。“十四五”时期,生态质量指数(EQI)取代生态环境状况指数(EI)成为评估生态质量提升的指标,新的指标对苏州市来说极具挑战性。本文聚焦新的评价指标体系,了解苏州市生态质量现状和影响因素,并提出建议,从而巩固苏州市生态文明建设成果。

喀斯特石漠化区植被生态质量变化及其驱动因素分析——以贵州为例

基于卫星遥感数据和地面气象观测资料,通过权重加权方法构建同时反映植被覆盖和生产能力的综合生态质量指数。利用趋势分析、相关分析和残差分析等方法,对贵州喀斯特石漠化区植被生态质量变化及其驱动因素进行研究。结果表明:(1)2000—2021年喀斯特石漠化区植被综合生态质量指数呈上升趋势,增速为0.7 a^(-1),石漠化区内除省的西南部、中部和北部局地显著降低外,94.59%的区域植被生态质量均呈显著上升;(2)植被综合生态质量指数与降水、气温的偏相关系数均以正相关性为主,其中显著正相关区分别占17.48%、68.79%,与气候因子的复相关系数以正相关分布为主,显著正相关区占81.79%,石漠化区内气候变化的综合作用有利于植被生态质量的提高;(3)喀斯特石漠化区植被生态质量变化受气候变化和人类活动共同驱动,两者的贡献比例分布为18.84%、81.16%,人类活动起主导作用,近年来全省实施的生态建设工程对喀斯特石漠化区植被改善具有明显的促进作用。

湖南省“三生空间”的时空变化及生态环境质量

【目的】经济发展及城镇化,导致生产、生活及生态空间(“三生空间”)的结构与功能发生改变,进而引起区域生态环境质量的变化。研究“三生空间”的时空演变及生态环境质量,可为“三生空间”用地科学管理提供参考。【方法】选取湖南省2000年、2005年、2010年、2015年、2020年5期土地利用数据,利用转移矩阵和重心转移分析湖南省“生产—生活—生态”空间用地功能转型的时空变化及其特征,采用基于专家评分法的生态环境质量指数评估模型对区域生态环境质量进行综合测度,结合土地利用转型的生态贡献率定量分析湖南省2000-2020年“三生空间”变化的生态环境效应。【结果】(1)2000-2020年湖南省“三生空间”中农业生产空间、林地生态空间、草地生态空间总体呈减少趋势,以生产空间和生态空间的相互转换为主。(2)生产空间中工矿生产空间重心转移距离最大(32 853.9 m),转移距离最小的为农业生产空间(587.53 m)和林地生态空间(523.01 m)。(3)研究期内生态环境质量指数先降后升,整体下降约6.7%。在空间上呈“西高北低,由北向南逐步提升”的分布格局。【结论】“三生空间”的数量与空间变化,影响了湖南省生态环境质量。林地生态空间转为农业和工矿生产空间、城镇生活空间是前期生态环境质量下降的主要因素,而农业生产用地转为林地等生态用地,是后期生态环境质量改善的主要原因。

皖江城市带近20年土地利用变化及其生态环境效应

分析区域土地利用变化及其对生态环境的影响,能为区域土地利用结构优化及生态环境保护提供理论依据.以皖江城市带为例,基于2000年、2010年、2020年土地利用数据集,运用土地利用转移矩阵模型,分析了该地区土地利用时空变化特征;同时结合生态环境质量指数、网格单元分析方法及土地利用转型的生态贡献率,探究了土地利用变化的生态环境效应.结果表明:(1)皖江城市带土地利用转移主要为耕地和森林之间的相互转移,以及人造地表对耕地的侵占;(2)皖江城市带森林的生态价值重要性最大,最高达到55.29%,人造地表用地的变动对该区域的生态影响较大,生态价值贡献率为28.20%;(3)皖江城市带生态环境质量指数稳定且有下降趋势,区域生态环境质量指数呈现“南高北低”的空间格局;(4)耕地向森林及草地的转换是导致生态环境改善的主要原因,森林转向耕地及耕地转向人造地表是导致生态环境恶化的主要原因.

宁夏生态质量变化影响研究

基于《区域生态质量评价办法(试行)》构建的评价指标体系,通过2m分辨率卫星影像解译数据、250m分辨率NDVI数据和500m分辨率NPP数据以及生物多样性观测数据为数据源,得到宁夏回族自治区生态格局、生态功能、生物多样性以及生态胁迫指标数据,最终计算出了宁夏回族自治区2021年生态质量指数为52.28,较2020年下降了1.08;通过对影响指标及区域分析,得出造成宁夏生态质量指数下降的指标主要是生态功能和生态胁迫,造成宁夏生态质量指数下降的区域主要是以水土保持和防风固沙为生态功能定位的中东部地区,而主导生态功能变化的原因主要是气候与降雨影响,人为开发次之。

2000~2020年成渝双城经济圈植被生态质量变化及其对极端气候因子的响应

成渝双城经济圈作为中国经济增长第四极,筑牢长江上游生态屏障对生态环境保护战略意义重大.以2000~2020年植被第一性生产力(NPP)和植被覆盖度(FVC)等多源遥感数据为基础,构建成渝双城经济圈植被生态质量(EQI),并分析了研究区的植被生态质量时空变化特征及极端气候因子的响应.结果表明:(1)2000~2020年间成渝双城经济圈的植被生态环境质量指数总体呈稳定和升降交替态势,多年平均植被生态环境质量值为63.96;(2)成渝双城经济圈生态环境质量呈中间低四周高的空间分布格局.平均生态环境质量指数高值区域主要集中分布于成渝城市群四周山区,渝东南地区也具有较高平均生态环境质量指数;中部地区平均生态环境质量指数年际间的分布相似,变化较小;(3)2000~2020年成渝双城经济圈生态环境质量斜率趋势整体呈向好发展的趋势.斜率最小等级(-3.17~-0.42)主要分布于成都以及重庆主城周边地区;成渝城市区东部和中部的生态环境质量趋势斜率均表现为增长趋势.(4)成渝双城经济圈植被生态质量与极端气候因子日最高气温>25℃的日数(SU)在0.01水平上显著正相关,与日最高气温高于90%分位数的日数(TX90P)、日最低气温<0℃的日数(FD)因子在0.05水平上正相关,与日最低气温高于90%分位数的日数(TN90P)因子在0.05水平上负相关;研究结果能为成渝双城经济圈植被生态环境质量变化及其对极端气候的响应过程提供依据.

半干旱草原露天矿区生态累积效应:评估模型与应用

为揭示半干旱草原露天矿区生态环境质量状况,分离矿区人类活动生态累积效应并识别其演变态势,在厘清矿区生态累积效应概念的基础上,构建适用于半干旱草原的露天矿区生态环境质量评估指数(Surface Mining Areas Eco-environmental Evaluation Index,SMAEEI)以及矿区生态累积效应定量评估模型。选取内蒙古胜利矿区为研究区,量化分析1986—2020年区域生态环境质量和生态累积效应的时空分布规律,以及主要人类活动的生态累积效应差异。结果表明:①SMAEEI适用于半干旱草原露天矿区,能客观呈现各地类生态环境质量高低顺序。35 a间研究区生态环境质量呈极显著下降趋势,且其空间差异显著减弱。露天矿场、城镇扩张区、锡林河湿地及北侧草地生态环境质量出现极显著、显著的退化趋势。②半干旱草原露天矿区生态累积效应定量评估模型能剔除气候因素对生态系统的耦合影响,分离并量化人类活动对矿区生态系统的累积效应,揭示累积的方向、程度和空间范围。35 a间研究区生态服务价值累积量(Change of Ecosystem Service Value Cumulant,COESVC)共减少1186157.03万元,出现负向生态累积效应,生态系统服务功能下降。高度、中度负向累积区集中在湿地和草地退化区、城镇区、露天矿场。③露天开采、城镇建设造成的单位面积负向生态累积效应最明显,前者在单位时间内带来的负向累积变化最剧烈,后者负向累积效应的局部影响程度和偏离度最大;放牧活动引起的负向生态累积效应影响范围最广、总量最大,但局部影响程度最小,生态系统服务功能较其余人类活动更稳定。研究成果可将矿区人类活动引起的生态环境实物量变动转化为价值量描述,为采用货币形式测算矿区生产生活行为的环境损害成本提供可行方法。

“十四五”生态质量评价办法应用研究与讨论——以江苏省宜兴市为例

2021年,生态环境部发布了《区域生态质量评价办法(试行)》,明确规定了生态质量评价的指标体系、数据要求和评价方法,适用于县级及以上区域。将江苏省宜兴市作为研究区,综合应用地理信息、卫星遥感与生物多样性数据,依据《区域生态质量评价办法(试行)》,从生态格局、生态功能、生物多样性和生态胁迫等方面开展评价研究。结果表明,该方法具有较强的可行性与适用性,能够更为全面、科学、准确地反映生态质量;2021年,宜兴市生态质量指数(EQI)为62.7,生态质量类别为“二类”。该研究结果可为地方生态环境监测部门开展生态质量评价工作提供参考。

基于水生态环境质量综合指数评价徐州河流

采用水生态环境质量综合指数对徐州市11个国控河流断面水环境质量进行评价。结果表明,各断面处于轻度污染到优秀级别,徐州市河流水生态质量整体良好。Spearman相关性分析显示各分指数中,水化学指标赋值与大型底栖动物赋值显著相关,着生藻类赋值与生境指标赋值负相关。指出,水生态环境综合评价指数弥补了单纯化学指标或单纯生物指标评价水质不够全面的问题,首次加入生境指标,体现了环境管理从指标控制到生态保护思路的转变。提出,对于水生态环境综合评价指数分指数化学因子、生物因子的评价指数如何选取,还需进一步完善。

松花江流域生态效应研究——以2005—2020年为例

土地资源的开发和利用,对生态环境产生极大影响。根据土地利用数据分析生态效应有利于合理管理生态资源,能够实现人与自然和谐共生。松花江流域位于我国东北地区,东北地区作为北半球仅有的3大黑土区之一,研究其生态效应对该地区生态环境保护和土地资源合理利用具有重要意义。利用2005年、2010年、2015年和2020年土地利用数据,计算生态环境质量指数和土地利用转型贡献率,并根据生态环境质量指数划分为4个等级,对生态效应进行定量分析。结果表明:松花江流域生态环境质量综合指数比较稳定,呈先上升后下降趋势;较低质量区集中在流域中部,2015—2020年较低质量区面积减少了6869km2,高质量区的分布和草地的分布类似,2005—2020年高质量区面积共减少3504km2;生态环境改善的主要原因是退耕还林还草以及未利用土地进行植树造林,退化的主要原因是林地和草地被开垦为耕地,林地变为未利用土地。

近20年海南岛植被生态质量变化特征分析

海南是国家生态文明试验区,是我国生态环境最好的省份之一。基于2000—2019年MODIS—NDVI海南岛植被覆盖度、植被净初级生产力、植被生态质量指数及地面气象观测资料,分析了海南岛植被生态质量变化情况以及气象条件对植被生态质量的影响。结果表明:2000年以来,海南岛植被生态质量指数呈增大趋势,植被生态质量整体向好。海南岛植被覆盖度平均每年增加0.52%,2019年达到75.4%;植被NPP平均每10年增加55.9 g·m^(-2),2019年NPP为1139.4 g·m^(-2);近20年,海南岛植被生态质量指数的平均值为75.0。植被覆盖度和NPP的变化与气候因子、人类活动等有着密切的关系。利用遥感手段监测海南岛植被生态质量对提高决策的科学性和时效性具有重要意义。