基于PLUS模型的黄河流域生态系统服务评价及多情景预测——以陕西段为例

生态系统服务长期供给与最大化是社会可持续发展的重要前提,应准确掌握生态系统服务变化趋势。基于多源数据,借助InVEST模型和生态系统服务评估体系构建等方法理论,综合分析了2000—2020年黄河流域陕西段各类型生态系统服务的时空演变特征,并利用PLUS模型对2035年其土地利用及生态系统服务变化情况进行模拟预测。结果表明:(1)2000—2020年黄河流域陕西段综合生态系统服务值整体表现出“南高北低”的分布特征,各生态系统服务优势区域同样集中在研究区南部。(2)2000—2020年研究区内综合生态系统服务值表现为先降后升,且提升明显,高值区域由南到北不断扩大;除土壤保持服务外,其余类型生态系统服务值在研究时段内均有一定提升,且各生态系统服务间具有明显的空间分异性。(3)相较于自然发展情景,生态保护情景下林地面积提升显著,研究区中北部服务等级提升明显;建设优先情景下建设用地面积大幅增长,沿黄水系服务等级降低区域聚集明显;可持续发展情景下林地和建设用地均有扩张,研究区北部服务等级提升明显。研究结果能够为黄河流域生态综合整治及高质量发展提供科学参考。

黄河干流沿线陕西段土地生态安全时空分布特征

[目的]对黄河干流沿线陕西段土地生态安全时空分布特征进行研究,为维护区域土地生态环境提供科学依据和技术支持,为其他类似型区域提供参考。[方法]利用DPSIR构建土地生态安全评价体系,运用熵值法、自然断点法和改进后的TOPSIS法对2000—2020年黄河干流沿线陕西段土地生态安全时空特征进行分析。引入障碍度模型,进行障碍因子诊断。[结果]①土地生态安全综合值从2000年的0.4487上升到2020年的0.5353,综合安全水平由中级升至良好;②2000—2020年中北部区域由中级上升为良好水平,南部保持中级水平,总体呈现向好发展趋势;③土地生态安全评价单项结果各不相同,趋势呈现不同变化;④2000—2020年准则层指标障碍度年变化率,驱动力、状态和压力以年均5.81%,6.81%和5.51%速度增加;影响和响应以年均26.74%和33.43%的速度下降;⑤主要因子障碍度从2000年的农民人均纯收入和森林覆盖率变成了2020年的粮食总产量、人均建设用地面积和人均生态用地面积。[结论]黄河干流沿线陕西段土地生态安全时空分布达到良好水平,距离优质仍有差距。因此,在未来需要找准黄河干流沿线区域定位,坚持分类指导、因地制宜,绿色发展,赏罚同行,推进土地生态安全再上一个台阶。

黄河陕西合阳段兰州鲇的生物学特性及种群特征

【目的】研究黄河陕西合阳段兰州鲇的种质特点和种群生存现状,为黄河鲇的种质资源保护提供依据。【方法】从形态特征、种群组成以及同工酶3个方面,对黄河陕西合阳段兰州鲇的生物学特性及种群特征进行研究。【结果】黄河陕西合阳段兰州鲇各鳍鳍式为,背鳍i-4~5,胸鳍i-11~14,腹鳍i-10~11,臀鳍i-78~87;鳃耙8~12;须2对;体长/头长为4.8~5.4,头长/吻长为2.8~3.2,头长/眼径为11.2~15.0;脊椎骨数目为63~68,比肠长0.91±0.25;具有发达的‘V’型胃,其消化生理特性符合肉食性鱼类的特征。同工酶检测结果表明:黄河陕西合阳段兰州鲇的乳酸脱氢酶(LDH)有2个位点,均为单态;而酯酶(EST)有5个位点,其中EST-3在各组织中广泛表达,且为多态。经鉴定,本次采捕的31尾样本中,3龄鱼占25.8%,4龄鱼占35.5%,比例较高。【结论】黄河陕西合阳段兰州鲇种群存在遗传多样性,但种群组成趋向低龄化,表明其野生资源受到较严重破坏,应及时予以保护。

2000-2019年黄河流域陕西段植被NDVI时空变化及其驱动因素分析

植被是陆地生态系统的重要构成,研究植被变化规律及影响因素有助于加强区域植被生态保护和可持续发展。基于SPOT NDVI和气象数据,采用趋势分析、偏相关分析和残差分析等方法对2000—2019年黄河流域陕西段植被NDVI时空变化特征及其驱动因素进行了分析。结果表明:(1) 2000—2019年黄河流域陕西段植被NDVI总体以0.008 6/a的速率呈极显著增加趋势,不同地域NDVI增速为陕北(0.010 9/a)>关中(0.005 3/a),不同土地利用类型NDVI增速为草地(0.011/a)>耕地(0.008 1/a)>林地(0.007 8/a)。(2)植被NDVI呈增加趋势的面积占比为86.19%,其中显著增加的面积比例为81.90%,陕北(91.87%)>关中(66.91%),林地(97.48%)>草地(90.38%)>耕地(69.78%)。(3)偏相关分析发现90.24%的区域植被NDVI与年降水量以正相关关系为主,66.3%的区域植被NDVI与年均温呈正相关关系。(4)研究区植被NDVI变化受到气候变化、人类活动以及二者共同作用的影响,占比分别为5.65%,73.11%,21.24%,人类活动面积占比陕北(79.88%)>关中(55.49%),草地(85.2%)>耕地(73%)>林地(59.67%)。总体上,2000—2019年黄河流域陕西段植被活动明显增强,降水相比温度对研究区植被影响更大,人类活动是研究区植被变化的主要驱动力,这为研究区生态建设和植被恢复提供了重要参考。

黄河陕西段浮游动物群落结构时空动态及与环境因子的关系

为了解黄河陕西段浮游动物群落结构时空动态及其与环境因子的关系,更好地进行水资源和水生态保护,于2013年7月至2014年5月在该河段设定了7个研究断面,对其浮游动物群落结构进行了4次调查,同时对15项水环境指标和同期浮游植物群落结构进行了监测和调查。结果显示,共检出浮游动物20种,其中原生动物4种,轮虫10种,枝角类3种,桡足类3种,夏季浮游动物种类数最多,为16种,冬季最少,仅有5种;浮游动物丰度和生物量变化范围分别为25~3800个/L和0.00001~1.24mg/L,春夏较大、秋冬较小,空间上整体呈现上游低、下游高的分布趋势;浮游动物优势种为小旋口虫(Spirostomum minus)、萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)、前节晶囊轮虫(Asplanchna priodonta)、曲腿龟甲轮虫(Keratella valga)、裂足臂尾轮虫(Brachionus diversicornis)和微型裸腹溞(Moina micrura);浮游动物Shannon-Wiener指数均值为0.65~0.83,Margalef指数为1.08~2.49,Pielou均匀度指数为0.39~0.60;7个断面的浮游动物群落结构和环境因子的典范对应分析(CCA)结果表明,影响浮游动物丰度的主要环境因子为化学需氧量(COD)、总氮(TN)、pH值和重金属铬(Cr)。

黄河干流陕西段鱼类种类组成及群落多样性

为了解黄河陕西段鱼类种类组成及群落结构,2013-2015年调查了黄河陕西段鱼类资源。结果显示:黄河陕西段有鱼类7目15科58种,其中鲤科鱼类最多为36种,占总种类数的61.1%,较20世纪80年代减少了6种。优势种有4种,数量占渔获物总数量50.3%,生物量占65.8%。分析渔获物组成和群落多样性,黄河陕西段鱼类年龄、个体规格小型化趋势明显,不同河段鱼类群落存在明显空间差异,府谷段多样性指数最高,群落结构稳定,港口段丰富度指数最高,资源种类较多,港口和壶口的鱼类群落结构没有相似性。

用综合污染指数法分析评价黄河陕西段的水环境

2013年-2015年,逐月监测分析了黄河陕西段府谷、吴堡、龙门、洽川、港口、汾河入黄口和渭河入黄口7个段面22项水质指标,并用综合污染指数法进行评价。结果显示:黄河陕西段处于4级中度污染水平,5级较重污染段面汾河入黄口(P=9.26)1个,其余6个段面处于4级中度污染水平(2.04≤P≤4.67)。主要污染物为总氮、总磷和有机物,部分段面还受到重金属汞、砷、铜、锌的影响,所有段面未受有机氯和有机磷的污染。同期断面比较,上游污染轻于下游,污染逐年下降。

基于PSR模型的黄河陕西段鱼类增殖放流生态安全评价

基于压力、状态、响应模型(PSR)和层次分析法(AHP),确定17项指标通过数据的标准化处理,指标权重赋值、权重一致性检验、评价等级确定以及评价模型的构建,用生态安全评价黄河陕西段鱼类增殖放流效果,分析生态安全所面临的主要问题。结果表明:黄河陕西段2013年增殖放流生态安全度(ESI)评价等级为Ⅱ级,为良好状态;2014年评价等级为Ⅲ级,处于一般状态;2015年评价等级为Ⅳ级,处于较差状态,属于临界不安全状态以下水平。生态安全形势呈现出逐年下降局势。不安全状态受到影响较大的前3个指标是:黄河径流量变化影响、重要生境保持率和公众资源环境保护意识的影响,3个指标下降值占到下降ESI值的64.93%。其次还受到污水排放达标率、鱼类增殖放流量、政策和管理水平、鱼类生物多样性指数、保护区建设、水质综合污染指数、群落结构等诸多因素影响。研究显示,现阶段增殖放流对黄河生态安全有一定影响,还存在一定提升空间。

黄河流域陕西段重要生态系统保护策略

基于黄河流域陕西段重要生态系统现状提出其保护策略思路,以“一带”、“三屏”、“三区”的总体布局,打造黄河流域陕西段重要生态系统绿色屏障,并重点阐述其主要内容、范围、规模及主攻方向,主要任务包括生态保护、生态修复、生态富民、生态服务、生态安全等内容,其重点工程有退耕还林还草工程、林草资源保护工程、重点防护林工程、乡村绿化美化工程、绿色廊道工程、湿地保护修复工程等,构建山水林田湖草一体化建设新格局。