基于SDR模型的抚仙湖流域生态安全空间分异特征研究

抚仙湖流域作为我国重要的战略水资源储备区,生态安全地位重要。本研究以该流域为研究对象,采用“状态-隐患-响应”模型,探索性空间分析法,基于格网尺度分析其1987—2020年生态安全空间分异特征。结果表明:(1)抚仙湖流域生态安全空间差异性明显,生态安全状况以中度安全(Ⅳ级)与高安全(Ⅴ级)状态为主,主要分布于流域四周,生态不安全(Ⅰ级)、较不安全(Ⅱ级)、临界安全(Ⅲ级)成片地集中于流域南北岸及东岸中部的人口农业密集区。(2)研究区生态安全空间集聚效应明显,全局空间自相关系数较高,且逐期上升,集聚效应增强,并以高高(HH),低低(LL)集聚为主,HH区域集中于流域西北,东南,西岸中部片区,LL区域分布于流域北岸人口密集区及南岸的农业地带。(3)研究区生态安全在不同土地利用类型、坡度、人口密度上空间分异规律明显,生态不安全(Ⅰ级)在建设用地分布居多,生态较不安全(Ⅱ级)和生态临界安全(Ⅲ级)以耕地分布为主,生态中度安全(Ⅳ)和高安全(Ⅴ级)主要分布在林地。生态安全分别与坡度、人口密度存在明显的分异特征,坡度增加,生态安全水平高,人口密度变大,生态安全质量越低。

基于改进遥感生态指数的玉溪市东部生态质量评价

随着玉溪市东部城市化及旅游业不断发展,频繁的人类活动对生态环境产生了不可忽视的影响,对生态质量进行客观的监测和评价具有重要意义。本研究以玉溪市东部为研究区域,结合研究区实际情况在遥感生态指数模型中加入水土保持因子构建改进遥感生态指数(IRSEI)模型,采用标准差椭圆、趋势分析、Hurst持续性分析等方法,探究研究区内2003-2019年生态质量的时空变化情况并提出相应建议。结果表明:1)在研究时段内研究区生态质量呈先恶化后改善的趋势,整体生态水平处于良好偏下的水平,IRSEI均值处于0.5左右。2)生态质量在空间上呈“东北-西南”走向,持续性恶化的区域面积约102665.07 hm^(2),主要分布在阳宗海南部的耕地区域。3)高程和人类活动等因素对生态质量起到不同程度的影响。综上,本研究对促进该地社会经济的可持续发展及为后续空间规划等提供重要参考。

抚仙湖流域景观格局及生态系统服务价值的动态变化

抚仙湖作为我国高原大型深水型湖泊的典型代表,其景观格局的变化直接对该区域生态系统服务功能产生较大影响,因此探讨较大时间尺度背景下抚仙湖流域生态系统服务价值(ESV)随景观格局的演变具有重要意义,可为我国云南高原湖泊的可持续发展提供科学依据。使用当量因子法分析抚仙湖流域28 a间的景观格局时空演变特征,阐明其对生态系统服务价值产生的影响。结果表明,1)抚仙湖流域在28 a时间尺度内景观类型以湖泊为主,其次是乔木林地,而建设用地类的面积最小。1990-2018年,景观转换最频繁的为沼泽湿地,转出6105.54 hm^(2),转为人工湿地与工矿建设用地。2)抚仙湖流域ESV随时间尺度变化呈现先减少后增加趋势,2005年是分水岭,最低为62.46亿元。流域的总ESV贡献最大的景观类型为湖泊和乔木林地,两者价值量总占比超过85%。抚仙湖流域的景观格局演变对生态系统服务价值影响较大,因此合理调整土地结构,重视水体、林地等景观类型,才能充分发挥高原湖泊的生态系统服务价值。

基于PSR方法的抚仙湖流域土地生态安全评估

以1990-2018年玉溪市社会、经济和环境数据以及“压力-状态-响应(PSR模型)”生态安全评价指标体系为基础,采用熵值法对抚仙湖流域1990-2018年土地生态安全进行了分析和评估,结合1990-2018年抚仙湖流域内土地利用变化情况,分析流域内土地生态安全的影响因素,对改善流域内土地生态安全的质量提供了相应的建议与对策。结果表明:1)抚仙湖流域的土地生态安全评价指标体系中,包括国内生产总值、第三产业增加值和农业总产值等指标在内的系统状态层是影响系统评价的重要因素,权重最高为0.552 3;2)1990-2018年抚仙湖流域生态安全综合指数整体呈现为较小幅度的波动后持续增长,在2018年生态状况达到最好,生态安全综合指数为0.790 7;3)2010-2015年是抚仙湖流域生态安全状况变化最大、生态安全等级跨度最大的时期,由较不安全等级过渡到临界安全等级再到较安全等级;4)城镇化建设、社会经济发展、农耕生产活动是影响流域生态安全处于较不安全状态的主要压力,而退耕还林、植树造林、土地资源的合理配置和产业结构的优化调整则是影响土地生态安全的主要原因。

抚仙湖流域土地利用格局与水质变化关系

抚仙湖是我国水质较好的大型淡水湖泊之一,其总体水质为Ⅰ类。近年来由于流域内开发强度增加,水体水质呈现下降的趋势。为探究流域土地利用变化可能对湖泊水质产生的影响,利用1992—2010年的Landsat TM和ETM+数据,结合GIS技术和统计学方法,分析了流域内土地利用及景观格局变化与湖泊水质的响应关系。研究结果显示:抚仙湖水体面积缩小,流域内林地和耕地面积总体呈减小趋势,与水质污染指数变化呈显著负相关;交通运输用地和建设用地增长迅速,与水质污染指数响应呈显著正相关;景观斑块数目、形状指数等景观格局指数增加,流域景观格局破碎化加重,与水质污染指数变化呈显著正相关;土地利用及景观格局指数可以作为研究抚仙湖水质变化的重要指标。

施氮水平对抚仙湖流域植烟区烤烟产质量及氮素吸收利用的影响

为明确抚仙湖流域植烟区烤烟(Nicotiana tabacum)氮肥的最佳施用量,通过田间试验研究了不同施氮(N)水平(N0:0 kg/hm^(2)、N60:60 kg/hm^(2)、N75:75 kg/hm^(2)、N90:90 kg/hm^(2)、N105:105 kg/hm^(2))对抚仙湖流域植烟区烤烟生长发育、烤烟氮素吸收利用、产质量和氮素利用效率的影响。结果表明,施氮可明显提高烤烟根、茎、叶和烟株的氮累积量,烟株的氮累积量随施氮水平的提高而增加;氮肥利用率表现为先升后降趋势,以N75处理的氮肥利用率最高,为26.95%;氮肥偏生产力随着施氮水平的提高而显著下降(P<0.05);烤烟株高、茎粗、叶长、叶宽、节距和有效叶片数随施氮水平的增加明显增加;施氮可以促进烤烟生长发育,烤烟产量随施氮水平的提高而增加,施氮处理较N0处理增产3.02%~13.87%;上等烟比例、上中等烟比例、产值和均价随施氮水平的提高呈先升后降趋势,施氮各处理中,烤烟的上等烟比例和上中等烟比例、产值均以施氮量为75 kg/hm^(2)时效果最佳。施氮量在75~105 kg/hm^(2)之间烤烟的各化学成分含量、比例协调,利于生产优质烟叶。综合烤烟主要农艺性状、经济性状、氮肥利用率、烤烟产质量,本试验条件下,在抚仙湖流域植烟区要实现烤烟适产优质以N75处理施氮量(75 kg/hm^(2))为宜。

基于水环境约束的抚仙湖流域农业结构调整研究

农业面源污染严重污染水体,是水体富营养化和水质恶化的主要污染源.在考虑水环境容量农业分配量、农业面源污染削减、粮食及副食品安全的基础上,建立抚仙湖流域农业产业结构优化调整的系统动力学模型,并设置惯性发展和目标导向2种发展方案进行仿真模拟.结果表明:目标导向发展方案可以有效降低流域内污染物入湖量,TN和TP分别削减了221.45和24.74 t,处在允许的水环境容量农业分配量范围内.根据调整优化结果,建议在抚仙湖流域大力发展绿色有机生态农业,形成观光休闲农业产业;建立集中养殖小区,采用立体式生态饲养畜禽模式.

山水林田湖草生态保护修复的系统性认知

系统治理是山水林田湖草生态保护修复的核心,然而在工程实施和评估中如何有效落实和考核山水林田湖草生态保护修复的系统性仍是目前一大难题。通过厘清系统性与整体性的逻辑关系,从山水林田湖草生态保护修复的对象、主体及其耦合联系入手,明晰系统治理是山水林田湖草生态保护修复的必然选择,进而提出关键要素控制与全要素耦合相结合的治理思路,并以云南抚仙湖项目区为例阐明系统治理在山水林田湖草生态保护修复中的实践路径。最后,依据结构-功能复杂度、要素关联紧密度及其认知,将山水林田湖草治理系统分为形态系统、级联系统、过程-响应系统、控制系统等四级递进系统,从流域内和流域外的空间视角出发,提出基于"目标-约束-成本"的山水林田湖草生态保护修复系统性评估方法,为山水林田湖草系统治理的实施与考核提供核心科学支撑。

基于DEM的抚仙湖流域土壤侵蚀综合分析

利用研究区地形图制作数字高程模型(DEM),并由DEM提取坡度、坡向图,与土地利用类型、土壤侵蚀强度和抚仙湖历年水质(透明度、TN、TP平均值)等专题信息叠置,提取水土保持专题信息,并对提取结果进行应用分析,以确定抚仙湖流域不同土地利用类型和地形因子与侵蚀类型及侵蚀过程的关系。研究结果表明:抚仙湖的水质和流域的土地利用状况相关,抚仙湖流域土壤侵蚀方式具有明显的垂直分带性,土壤侵蚀强度受到土壤类型和植被覆盖状况的影响。不同坡向的侵蚀强度有明显差异,同时坡度不同是引起土壤侵蚀类型差异的主要因素。

云南抚仙湖流域年降水量时空分布特征研究

抚仙湖是全国第二深淡水湖泊,同时也是云南省重要战略水源地,流域降水量的时空分布影响着湖泊的水量及水质状况。采用数理统计、趋势法、小波分析等方法,分析了抚仙湖流域年降水量的时空变化、地区分布,以及年内、年际、丰枯、多年变化趋势,揭示了该流域年降水量的时空变化特征。研究结果可为实现高原湖泊资源的可持续利用提供技术支持。

2000—2014年抚仙湖流域土地利用动态变化研究

笔者以抚仙湖流域为研究区域,根据2000—2014年土地利用现状数据及2000、2014年2期影像资料,运用GIS空间分析技术和数理统计法从土地利用变化幅度、土地利用动态度、转移方向及景观格局4个方面系统分析研究区15年来土地利用时空变化特征。结果表明:(1)研究区主要土地利用类型为耕地、林地、水域和未利用土地。除水域外,其余各类土地面积均发生了较大变化,未利用土地不断减少,耕地先减少后增加,其余5种地类逐年增加。各乡镇土地利用综合动态度在0.75%~7.64%之间,总体呈现流域北部大于流域南部,湖滨区大于山区的特征。(2)研究区土地利用转换类型有23种,面积共18834.33 hm^2,占流域总面积的12.15%。土地利用变化集中于未利用土地、耕地、林地、城镇村庄及工矿用地、交通用地五者之间的相互转换,主要位于青龙镇和龙街镇。(3)研究区景观破碎指数、多样性指数、均匀度指数呈上升趋势,优势度指数呈下降趋势,土地各利用类型面积更趋于平均化和多样化。人类活动对土地利用格局的形成影响强烈,人口增加、经济发展和城市化是研究区土地利用变化的主要原因。

抚仙湖流域山水林田湖草生态保护修复思路与实践

抚仙湖流域是我国西南地区和珠江流域重要的生态屏障,是我国“两屏三带”生态安全战略格局的重要组成部分,其生态安全对于保障珠江流域生态安全和云贵高原生态服务功能乃至国家水土资源安全具有战略意义。基于“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念,针对抚仙湖流域空间格局有待优化、土地退化较为严重、入湖污染负荷超载、生态风险持续加大等生态环境问题,提出以保障抚仙湖Ⅰ类(GB3838—2002《地表水环境质量标准》)优质水资源为目标,以流域空间格局优化和管控为前提,以“修山扩林、调田节水、生境修复、控污治河、保湖管理”并重为总体思路,设计了涵盖水源涵养与矿山修复、田地整治与节水减排、生态保护与修复、污染源治理与入湖河流清水修复、湖泊保育与综合管理调控五大类47项工程的流域生态保护修复方案;方案实施1年多,在扩增森林植被面积,提高农田质量和利用效率,削减入湖污染负荷,增强流域生态系统稳定性和改善湖滨区生态环境等方面初见成效;建议下一步加强流域空间管控,统筹推进各项工程实施,以期全面恢复抚仙湖流域生态功能,保障水体洁净和流域生态安全,促进抚仙湖流域的健康发展。

畜禽养殖业对抚仙湖水质污染调查

为保护抚仙湖的优良水质,对抚仙湖流域人和畜禽粪便的产生、利用及流失状况进行了专题调查。结果显示,流域内畜禽粪便产生量远远大于居民生活排放量,其中COD为居民排放量的6.1倍、TN为1.7倍,TP为3.3倍;与散养畜禽相比,规模化养殖产生的粪便利用率高、排放率和入湖率低;流域内人、畜禽粪便污染负荷入湖量COD、TN、TP分别占陆地面源污染入湖总量的52.9%、41.7%、42.9%;粪便资源化利用率低下,化肥与人畜肥的施用比例由20世纪70年代的1∶9上升到目前的8∶2。因此,大幅提高粪便资源化利用率、减少化肥施用量是保护抚仙湖优良水质的重要途径。建议抚仙湖流域内建立家庭循环经济模式,发展有机农业。

城镇-农业-生态协调的高原湖泊流域土地利用优化

为了解高原湖泊流域土地利用布局现状,探究在"城镇-农业-生态"协调下的高原湖泊流域土地利用空间优化配置方案,该文以抚仙湖流域为例,基于3S技术,运用MCR-CLUE-S模型,研究流域城镇建设情景、农业开发情景、生态保护情景和综合优化情景4种模式下2030年国土空间的结构和布局,最终提出抚仙湖流域"城镇-农业-生态空间"协调下的土地利用空间优化分区。结果表明:1)2005、2010和2015年抚仙湖流域城镇空间呈上升趋势,农业空间呈下降趋势,生态空间先升后降,10 a间空间分布格局基本一致;2)以重要水源地、湖滨湿地和大面积自然林地为保护源,选取高程和坡度等8个阻力因子,采用最小累积阻力模型和累积耗费距离模型构建抚仙湖流域生态安全格局,以及有利于生态保护的"源"核心区、生态保护区、生态边缘区、农业开发区、农业边缘区和城镇建设区;3)以生态功能分区面积为约束条件,通过Markov模型结合CLUE-S模型模拟抚仙湖流域2030年城镇建设、农业开发和生态保护情景下"城镇-农业-生态空间"的优化布局。城镇建设情景综合考虑生活需要以及政策指导下以开发城镇空间为主导的"城镇-农业-生态空间"数量及空间结构的发展方向;农业开发情景控制城镇空间规模,开发部分生态空间潜力;生态保护情景下农业空间面积有所减少,城镇空间面积少量增加;4)抚仙湖流域2030年综合优化情景模式下,根据土地功能的不同,划为城镇空间、农业空间、生态空间、城镇-农业空间、城镇-生态空间、农业-生态空间和城镇-农业-生态空间,其中农业-生态空间最小,生态空间最大;5)通过分析4种情景下区域发展的特点,结合抚仙湖流域耕地保护、生态保护和经济社会发展等多种因素,认为综合情景方案更合理并更适合当地的发展,其他3种单要素情景方案可为综合情景方案的实施进行相关的补充和调整。研究结果可为抚仙湖流域国土空间规划和生态保护战略决策提供参考依据。

抚仙湖流域水土流失与入湖污染负荷量调查研究

对抚仙湖流域水土流失进行调查,对流失泥沙的营养元素进行测试,结果流域内水土流失面积146.01 km2,土壤侵蚀量54.7×104t/a,入湖泥沙量21.2×104t/a。随泥沙携带入湖中的各种营养元素:有机质4 793 t/a、全氮256.1 t/a、有效氮24 t/a、全磷352.5 t/a、有效磷10.69 t/a、全钾4 442 t/a、有效钾49.41 t/a。长期年复输入加重了湖泊的淤积及入湖污染负荷量。

基于功能空间分类的抚仙湖流域“3类空间”时空格局变化

为了了解高原湖泊流域'3类空间'的布局结构,探析流域在发展过程中'3类空间'的格局变化及其变化趋势,本文以抚仙湖流域为研究对象,从土地功能空间分类的角度研究抚仙湖流域'3类空间'分类体系,并分析了2005—2015年流域'3类空间'时空格局变化特征,为抚仙湖流域生态环境保护决策和国土空间格局优化研究提供理论参考。结果表明:(1) 2005—2015年抚仙湖流域城镇空间呈上升趋势,10 a增加了71.37%,农业空间呈下降趋势,10 a减少了6.38%,生态空间先升后降,总体增加了0.48%;(2) 2005年、2010年和2015年抚仙湖流域'3类空间'格局基本一致,以生态空间为主,但城镇空间格局、农业空间格局和生态空间格局的分布存在明显差别,城镇空间和农业空间主要分布于抚仙湖流域的北部,而生态空间除抚仙湖湖泊水面外在流域四周均有分布;(3)从变化程度上看,'3类空间'格局变化差异显著,城镇空间和农业空间格局变化主要发生在流域北部,而生态空间则在湖泊中部沿岸地区。

鄂尔多斯盆地南部中生界延长组物源与盆地底形分析

通过重矿物、岩屑及碎屑成分的特征研究,认为鄂尔多斯盆地延长组主要受到3大物源控制,并且可进一步划分出6个次级物源;岩性、古生物对比和物源、古地理研究证明,在延长组中期,不存在来自正东方向的"富县三角洲";通过长7高阻泥岩、有效烃源岩分布特征及沉积相、地震相研究,认为盆地底形具有"南陡北缓、西陡东缓"的特点,这种特点造成了盆地东北部主要属于缓坡型湖泊三角洲体系,而在南部、西南部则属于陡坡型扇三角洲及三角洲前缘末端的浊积扇沉积。这些认识必将有助于今后盆地的油气勘探部署。

基于现状植物群落特征的帽天山磷矿区植被恢复研究

对澄江县抚仙湖流域帽天山磷矿开采区的现状植被云南松林、滇油杉林、桉树林的种类组成和特征进行了分析,结果表明,这三类植物群落在研究区生长良好,可选作磷矿废弃地植被恢复林种.而对于桉树林,因其对生物多样性有负向影响,故不宜大面积恢复.

基于生态绿当量模式的生态资产核算研究——以抚仙湖流域为例

生态资产是以货币的形式来度量生态系统为人类社会提供物资和生态服务的价值,核算一个区域的生态资产实际上就是评估一个区域的可持续发展能力。生态绿当量依据"服务功能相当、服务价值相当"的理论,以森林生态系统生态资产为参考标准,能简单、高效、可计量地核算出区域的生态资产价值。通过生态绿当量模式,核算了云南省抚仙湖流域1992—2014年间的生态资产价值。结果表明:1抚仙湖流域1992年、1996年、2001年、2006年、2010年、2014年生态资产价值分别为161.44亿元、162.02亿元、160.56亿元、160.49亿元、160.52亿元、160.45亿元,总体呈逐年下降趋势;2抚仙湖提供的生态价值占总资产价值的90%,湖泊在维持生态稳定方面起着非常重要的作用。

基于GIS的抚仙湖流域土地利用时空变化研究

高原湖泊是流域内生产生活的重要水源地,维系着当地经济社会的发展,对于调节气候和美化环境起着不可替代的重要作用。由于城镇化的推进和旅游产业的发展,湖泊流域空间格局发生变化,高原湖泊环境污染加剧。以云南省抚仙湖流域为研究对象,运用GIS空间分析技术和数理统计方法,基于2005~2015年3期遥感影像从土地利用幅度变化、土地利用转移类型和土地利用动态度3个方面分析了流域10 a来土地利用时空变化特征。结果表明:①抚仙湖流域土地利用类型以湖泊水面、有林地、旱地、水田和草地为主,水田、有林地和建设用地面积增长,旱地、草地和灌木林地面积减少,园地、湖泊水面和未利用地面积先增后减,水库坑塘先减后增;②土地利用转换类型以农用地向建设用地转移、耕地内部转移和耕地向林地转移3类为主;③不同时期不同地类不同区域的土地利用动态度存在较大差异,2010~2015年与2005~2010年相比,变化更为剧烈,其他建设用地动态度最高,湖泊水面动态度最低,动态度较高的区域分布于湖泊北岸以及西岸中部,而流域北部边缘、西部边缘的动态度较低。研究成果可为该流域生态环境的保护和土地资源的可持续利用提供理论参考。