喀斯特脆弱生态系统复合退化控制与重建模式

以西南喀斯特地区为例,通过总结前人的研究成就和采集中国科学院亚热带农业生态研究所喀斯特生态实验站部分收集整理和试验数据,系统分析了喀斯特脆弱生态系统及其退化的机理,从"人-自然-经济复合生态系统"的观点出发,以干扰程度、群落类型、服务功能、土地退化和贫困状况为指标,创新性地提出了喀斯特脆弱生态系统的复合退化模式(含4个阶段),运用现代生态恢复学原理、方法和现代管理学创新理论,建立了喀斯特脆弱生态系统复合退化的控制模型。以此为基础,在喀斯特石山区、半石山区和土山丘陵区3个区域环境尺度范围内,针对性地建立了生态保护型、外向经济型和双三重螺旋3种生态恢复与重建模式,以促进喀斯特区域生态、经济、社会的全面协调与可持续发展。

基于GIS的红壤丘陵区脆弱生态系统土壤侵蚀研究——以长沙市为例

中国南方红壤丘陵区是非常脆弱的生态系统之一,红色荒漠化现象非常严重。本研究以红壤丘陵区典型区域———长沙市为例,首先探讨了SEIM(Soil Erosion Index Model)模型的基本结构以及相对应的各个参数的取值;然后在地理信息系统的支持下,利用SEIM模型,研究了红壤丘陵区的水土流失现状特征及动态变化,并对产生变化的原因进行了初步探讨。研究结果表明,SEIM模型的预测结果基本上能够反映红壤丘陵区土壤侵蚀现状的总体趋势;而红壤丘陵区水土流失现状研究表明,红壤丘陵区总体的水土流失量较小,轻度和微度侵蚀面积达到95%以上,中度以上侵蚀范围不到5%。红壤丘陵区的动态分析结果表明,从1986年到2000年,红壤丘陵区土壤侵蚀程度总体上来讲在逐步减弱,而局部地方,由于人类活动导致的土地利用方式的不合理,土壤侵蚀比较严重。

我国干旱半干旱地区脆弱生态系统及其退化成因

当今世界生态与环境的诸多问题中,生态系统脆弱性是焦点问题之一。依据我国干旱半干旱地区草场退化、土地沙漠化及盐碱化等三种主要问题的剖析结果,分析了退化草原生态系统、绿洲生态系统、荒漠生态系统、湿地生态系统、农牧交错生态系统等五类主要脆弱生态系统的成因和生态性状。最后得出结论:气候异常和人类非理性活动是造成脆弱生态系统长时期处于恶性循环的主要原因,前者表现在气候变化和气候变异两方面,后者则以超载放牧、无序垦荒、无度利用有限水资源、乱樵滥采资源等四类为主。这些研究结论为我国干旱半干旱地区防止脆弱生态系统进一步退化和生态综合整治提供了理论基础。

论地方性知识在脆弱生态系统维护中的价值——以石灰岩山区“石漠化”生态救治为例

地方性知识是一个具有文化属性的广泛概念。本文以喀斯特山区石漠化灾变救治为例,对地方性知识在脆弱生态系统维护中的价值进行探讨。在分析石漠化成因的基础上,提出发掘利用各民族地方性知识,以完成对石漠化的灾变救治。

保护脆弱生态系统 削减沙暴灾害强度

沙漠、沙漠化土地和干旱半干旱地区生态系统极为脆弱,不但自然抗灾能力弱,而且沙助风威,可以加大沙尘暴天气发生的机率及其破坏力。大气环流规律给我国西北地区带来频繁的大风和干旱,我们还无法避免;历史时期这些地方形成了诸多的沙漠戈壁,对其进行治理也还没有可能。但是。

金沙江干热河谷脆弱生态系统植被恢复及可持续生态农业模式

金沙江河谷脆弱生态系统具有:干旱程度加剧,土壤凋萎湿度(PWP)长达7～8个月,使许多植物无法生长;水热矛盾突出;水土流失严重;人为破坏频繁;植物群落破坏容易,恢复难;土壤胀缩性高而不利于作物生长等特点。其中水分短缺是脆弱生态系统最严重的问题。因此,植被恢复以及可持续发展模式的建立应按水分来源划分为不同的建设系统,即:雨养生态系统,保水补灌系统,适水灌溉系统。针对不同系统,从整体性、紧迫性、持久性、创新性、多样性、高效性、层次性角度提出金沙江干热河谷退化生态系统植被恢复及可持续生态农业模式。即生物立体共生的生态农业模式、物质循环利用的生态农业模式、生态环境综合治理模式、资源开发利用综合模式、综合发展与全面建设的生态农业模式。

中外脆弱生态系统土壤环境监测研究

土壤作为脆弱生态系统的重要组成部分,是人类赖以生存的物质基础之一。土壤环境状况不仅关系到农产品的安全,也关系到人类健康和国民经济发展。作者从监测土壤环境的技术着手,分析了各种脆弱生态系统的土壤环境监测技术概况,发现当前土壤环境监测需要注意的问题,提出了脆弱生态系统土壤环境监测研究未来的发展趋势。

上黄脆弱生态系统的动态调控仿真研究

上黄生态经济系统稳定性差,振荡大,经济发展缓慢,系统动态调控十分必要.应用动态仿真模型及其调控方法对该生态系统进行了有效地动态调控,取得满意效果.该模型的反馈机制及自调反馈控制、前馈复合控制的原理与方法均详细论述.

国家科技支撑计划课题“喀斯特峰丛山地脆弱生态系统重建技术研究”取得显著进展

2011年6月,由中国地质科学院岩溶地质研究所承担的课题＂喀斯特峰丛山地脆弱生态系统重建技术研究＂通过验收。该课题在喀斯特峰丛山地脆弱生态系统重建技术研究示范方面取得了显著进展。

2021年度宁夏回族自治区科学技术进步奖二等奖获奖项目——宁南山区脆弱生态系统恢复及可持续经营技术集成与示范

该项目由宁夏农林科学院林业与草地生态研究所、宁夏农林科学院农业资源与环境研究所等单位完成,是国家科技支撑等5个项目的创新成果,执行年限为2012—2020年。项目针对宁南山区生态脆弱、结构功能单一、生态与产业脱节等问题进行系统攻关。

基于VSD模型的乐清湾生态系统脆弱性评价

为探明海湾生态系统脆弱性及主要影响因素,以乐清湾生态系统为研究对象,基于“暴露程度、敏感性和适应能力”的VSD(vulnerability scoping diagram)模型,应用层次分析和模糊综合评价法定量评价了2010—2012、2015—2017、2020—2022年乐清湾生态系统脆弱性状况。结果表明,乐清湾生态系统在3个阶段均处于“中度脆弱”水平,综合得分逐渐降低,呈逐步改善趋势。3个阶段中,暴露程度总体变化不大,敏感性逐步改善,适应能力逐步提升,主要人为胁迫因子为工业产值占GDP比例、滩涂围垦面积占海湾面积比例和海水养殖密度,主要敏感因子为生物量、生物多样性综合指数和水生境综合指数。为提升乐清湾生态系统健康水平,应优化产业布局、调整海水养殖结构、加强海岸带综合整治修复、推进生物多样性保护专项立法、加大生态监管力度和提高公民参与程度。

基于生态系统脆弱性评价的典型岩溶区生态治理分区

文章以广西平果果化石漠化生态修复示范区为研究对象,基于“成因-结果”模型选取7个指标建立生态系统脆弱性评价指标体系,利用GIS技术和层次分析法进行生态系统脆弱性评价,通过单参数分析法计算各评价指标对生态系统脆弱性的贡献率,分析造成研究区生态系统脆弱性的主要影响因素。结果表明:研究区微度、轻度、中度、重度和极度脆弱生态系统脆弱性等级面积占比分别为36.43%、33.90%、18.91%、9.34%和1.43%,造成研究区生态系统轻度、中度脆弱的主要因素是岩性和土地利用方式,造成研究区生态系统重度、极度脆弱的主要因素是生态环境退化。依据评价结果,基于土地利用现状,结合坡度、地块面积等条件,划定生态治理分区并制订相应治理措施。其中,封山育林区应禁止一切人为破坏活动;人工造林区可在植被盖度较低的地块种植阳性树种,在植被群落高度较高、盖度适中的地块种植中性和阴性树种;林下种植区可引进赤苍藤、金银花等特色经济植物;草地改良区可引进桂牧一号、菊苣草、甜象草等优质牧草;园地改造区可在现有经果林下套种赤苍藤、金银花等矮杆经济作物;特色经济植物种植区可引进赤苍藤、树仔菜等常绿经济植物;退耕还林区因地制宜造林种草;矿山修复区采用多种技术手段复垦复绿;非治理区保持现状。

高寒生态系统脆弱性及其对气候变化和人类活动的响应

了解陆地生态系统的脆弱性和基本机制是适应和减轻全球气候变化影响的决策基础。生态系统的脆弱性可以通过生产力对气候变化的敏感性和适应性进行量化。采用1982—2018年青海省境内基于遥感的现实净初级生产力(NPP_(R))和气候驱动的潜在净初级生产力(NPP_(C)),量化了高寒生态系统的敏感性(Sensitivity)、适应性(Adaptability)和脆弱性(Vulnerability)。然后探讨了生态系统脆弱性的时空变化,并分别从人类活动和气候变化的影响方面分析了其基本机制。结果表明:(1)基于NPP_(R)和NPP_(C)的生态系统脆弱性在空间上呈现出中度脆弱的模式,脆弱性从东南向西北由不脆弱依次递增到极度脆弱等级。(2)耕地的脆弱性较低,基于NPP_(R)和NPP_(C)的指数分别为-1.31和-0.93,这是由于其适应水平较高而敏感性较低;森林次之,指数为-1.18(NPP_(R))和-1.06(NPP_(C));草原的指数为-0.17(NPP_(R))和-0.17(NPP_(C));而荒漠的脆弱性较高,指数为0.77(NPP_(R))和0.78(NPP_(C)),这是由于其敏感性较高,适应性较低。(3)基于NPP_(R)的高寒草地的脆弱性有两个温度阈值(-2.2±0.8)℃和(5.5±0.8)℃,一个降水阈值(387±45.6)mm,两个干旱指数阈值为(14.2±20.2)和(78.2±20.2)。而基于NPP_(C)的脆弱性也发现了同样的阈值,并且数值相似。阈值表明最佳气候条件下,生态系统将具有较高的适应性和较低的敏感性,即较低的脆弱性。但如果气温较低或较高,或者降水较低,生态系统的脆弱性将会更高。(4)人类活动对东部地区生态系统的脆弱性产生了强烈的影响,但就整个青海省的生态系统而言,这些影响在区域平均水平上较小。这项研究表明,在高寒脆弱的生态系统中,气候条件决定了脆弱性在空间上的分布情况,这应该被视为生态保护决策的理论基础。此外,本研究发现的阈值将为生态系统生态学提供一个案例研究,并应在世界各地的脆弱生态系统中广泛探索。

中国内陆沿海地区1986—2015年极端气候指数对生态系统脆弱性的影响

基于1986-2015年气象数据、净初级生产力(NPP)数据集,计算了典型极端气候指数和生态系统脆弱性,从时间和空间2个维度分析NPP以及极端气候的时空变化特征,揭示中国内陆沿海地区陆地生态系统脆弱性空间分布特征,进一步探讨不同生态系统脆弱性对极端气候指数的响应特征.结果表明:1)1986-2015年,中国内陆沿海地区呈现偏暖的趋势,平均温度上升1.2℃,具体表现为暖昼时间(Tx90p)、暖夜时间(Tn90p)呈增加趋势,冷昼时间(Tx10p)、冷夜时间(Tn10p)则呈减少趋势,每日气温极值(TXx、TNx、TXn、TNn)呈增加趋势,气温日较差(DTR)呈降低趋势,夜间气温上升幅度大于日间;极端降水呈现南增北减的空间分布特征. 2)陆地生态系统脆弱性呈现出显著的地理空间差异性,脆弱性最高的地区位于北部,东北地区中部以及华北地区存在明显的高脆弱性区域,具体表现为该区域恢复力较低. 3)极端气候指数与陆地生态系统脆弱性之间具有显著的关联性,均表现为显著的负相关,日夜温差(DTR)与陆地生态系统的脆弱性呈显著正相关.

极端气候胁迫下西南喀斯特山区生态系统脆弱性遥感评价

全球气候变暖导致极端天气事件频发,针对西南喀斯特山区的特殊地理国情(水土流失和石漠化严重),引入了大尺度景观格局指数(香农均匀性指数和蔓延度指数)和极端气候指数(极端高温日数、极端低温日数和极端降雨日数),构建了生态系统脆弱性遥感评价体系,进而分析和探讨了该地区近13年的生态系统脆弱性时空变化格局和驱动机制,研究结果表明:西南喀斯特山区的生态系统则属于轻-中度脆弱,其分布格局表现为以川滇黔为核心向周边减小的趋势。2000—2013年,西南喀斯特山区的生态系统脆弱性表现为先增加后减小的趋势。近13年西南喀斯特山区的生态系统脆弱性时空变化格局受人类活动(不同产业GDP和人口密度)、降水、地形地貌、水土流失、石漠化等因素影响较为显著。本研究可以为西南喀斯特山区的生态系统保护及生态环境的恢复与治理提供决策依据和技术支持。

海岛生态系统脆弱性影响机制与评价理论体系初探——以辽宁省海岛为例

海岛资源的可持续发展研究是海洋开发与管理的重要课题。为优化配置海岛资源,促进海岛开发利用和生态环境保护的协调发展,参考相关研究,以海岛生态系统的特殊性为基点,对海岛生态系统脆弱性的概念、内涵和特征进行综述;以辽宁海岛为侧重点,通过梳理和分析大量海岛典型案例,提出了海岛生态系统脆弱性的成因及表现,建立其影响机制框架,并在此基础上,初步探讨了海岛生态系统脆弱性的评价体系和评价方法,最后提出了研究展望。海岛生态系统脆弱性是在一定的自然因素和人为因素背景下,海岛生态系统响应与自然环境相互作用和人类对海岛的开发利用过程中表现出的敏感反应与自恢复能力,是客观存在的、敏感的、难恢复的,具备长期性、差异性和可调控性特征,在不同类型、不同程度的自然扰动与人为干扰作用下,海岛生态系统脆弱性表现也不同,其驱动机制与评价体系的建立能够为后续深入研究提供思路。本研究结果可为海岛生态环境保护提供科学依据,对促进海岛的可持续发展具有现实意义。

青藏高原高寒生态区生态系统脆弱性时空变化及驱动机制分析

全球气候变化和人类活动胁迫下,青藏高原高寒生态区的脆弱生态系统正在发生深刻变化。研究在充分考虑研究区生态环境本底特征(高寒、冻融侵蚀、盐渍化、水力侵蚀强烈)的基础上,引入了极端气候事件因子(极端高温、极端低温、极端降水)和人类活动干扰因子构建了青藏高原高寒区生态系统脆弱性评价体系,进而对研究区近13年的生态系统脆弱性时空变化格局及其驱动机制进行了分析。研究结果表明:青藏高原高寒生态区的生态系统脆弱性总体上属于中度脆弱状态,其空间分布格局自东南向西北呈现递增趋势;2000—2013年,青藏高原高寒生态区总体的生态系统脆弱性表现为先增加后减小的趋势;生态系统脆弱性时空变化分异格局与地形、气候(气温、降水等)、人口密度存在显著地相关性。相关研究成果可以为青藏高原脆弱生态环境的保护和修复提供决策支持。

浅析江河源区生态系统脆弱性研究的科学问题

长江、黄河源区位于青藏高原腹地,是我国气候变化的敏感区和脆弱区,面对全球气候变化以及我国冰冻圈萎缩的压力,明晰基于冰冻圈变化条件下江河源区生态系统脆弱性的科学问题,是长江、黄河流域生态安全保障及社会经济持续发展的客观要求。在分析江河源区范围、江河源区和我国冰冻圈的关系、目前生态系统脆弱性研究的基本特点的基础上,在全球气候变化和冰冻圈变化的复杂背景下,提出并阐述了江河源区生态系统脆弱性研究的5个重要科学问题:(1)脆弱性概念的延伸和拓展;(2)气候系统的非线性作用;(3)脆弱性评价的时空尺度;(4)脆弱性评价的临界阈值;(5)脆弱性评价的界面链接等。

以降低稻田生态系统脆弱性为主旨的褐飞虱综防措施

稻田生态系统是一种需要人工干预的开放系统,其多样性较低,营养结构简单,空白生态位较多,本身具有一定的脆弱性,加之近年来耕作方式的转变,农药化肥的不合理使用等,使其脆弱性增加,更容易受到害虫的攻击。褐飞虱作为水稻主要害虫之一,在对其进行防治时要充分发挥稻田生态系统内各物种间的调节作用,可持续地抑制其暴发危害。本文结合我们以及广东的工作实践,综述了以降低稻田生态系统脆弱性为主旨的褐飞虱综防措施,包括丰产控害栽培防治、高效低毒的化学药剂防治、物理防治、生物防治以及饱和生态位调控防治。

基于径向基函数网络的京津冀地区生态系统服务脆弱性评估

在定义生态系统服务脆弱性的基础上,以京津冀地区为例,计算2001—2009年区域内生态系统服务价值的变化。利用径向基函数网络,选取9个县市作为训练数据,对区域内164个县市(区)土地利用/覆被变化导致的潜在影响和人类的适应能力进行定量评价。评价结果表明,京津冀地区2001—2009年生态系统服务供给呈下降趋势,单位面积价值量降低184.36元/公顷;未来土地利用/覆被变化对生态系统服务的潜在影响呈现东南—西北—中部正向影响递减,而负向影响递增的格局。适应能力的评价结果表明,北京、天津、唐山等较大城市及周边地区适应能力评价结果较优。将潜在影响与适应能力通过不同的组合类型得到的脆弱性分级表明,京津冀地区生态系统服务的脆弱性格局为:东部环渤海地区脆弱性程度较低,东南平原地区与西北部森林山区次之,西部太行山地区脆弱性程度较高。统计结果显示,区域内92.4%的人口处于脆弱性分级2～4这一范围内。