基于PLUS-InVEST模型的土地利用及生境质量预测研究--以三峡库区(重庆段)为例

本文以三峡库区(重庆段)为例,基于2000年、2010年及2020年3期的土地利用数据,运用PLUS模型从自然发展、城镇发展、耕地保护和生态保护4种情景展开模拟预测,再利用InVEST模型对三峡库区(重庆段)的生境质量进行评估。结果表明:(1)2000—2020年间,三峡库区(重庆段)主要土地利用类型为耕地、林地,各地类间转换激烈,建设用地显著扩张;(2)2030年4种预测情景下土地利用差异显著,水域不断增加,未利用地持续减少,耕地仅在耕地保护情景下增加,林地仅在耕地保护情景下减少,草地仅在生态保护情景下增加;(3)模拟出的2030年4种情景中,除生态保护情景下生境质量有所改善外,其余3种情景生境质量都在一定程度上有所恶化。

三峡库区(重庆段)土壤硒分布特征及影响因素

重庆是我国缺硒(Se)的重点区域,多目标地球化学调查采用现代分析测试手段进行土壤Se元素的分布及富集的研究,对特色农业资源的开发利用具有重要意义。以每4 km2 1个表层和每16 km2 1个深层土壤数据对三峡库区重庆段土壤Se分布特征及其影响因素进行了分析探讨。结果表明:三峡库区(重庆段)表层土壤Se含量在0.006~5.79 mg/kg之间,平均值为0.16 mg/kg,以缺Se或潜在缺Se为主,其分布面积达到73.19%,足Se面积为25.77%,富Se或Se中毒区域仅为0.16%;深层土壤Se含量在0.03~0.62 mg/kg之间,平均值为0.12 mg/kg,缺Se面积占到67.36%,潜在缺Se面积也占到20.68%。不同类型间以黄壤表层土壤Se含量最高,其次是石灰土,且与水稻土和紫色土存在着显著性差异。不同土地利用方式间以林地与建筑用地表层土壤中Se含量相对较高,但各土地利用方式间不存在显著性差异。表层土壤Se含量相对于深层土壤表现出明显的富集特征,富集面积达到76.97%,但以弱富集区域为主,占到总面积的56.93%。土壤有机质、总氮含量与表层土壤Se含量存在较好相关性;与主要重金属以及S的相关性分析表明,其存在着较强的伴生关系,以Cd的伴生关系最为密切。表层土壤Se含量随着海拔和坡度的增加而增加,随着pH的增加而减少。此外,Fe、Al也是影响表层土壤Se含量的重要因素。

基于土地利用的三峡库区(重庆段)生态系统服务价值时空变化

基于土地利用数据,采用Costanza的生态系统服务价值计算方法,结合中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,对1986—2010年三峡库区(重庆段)生态系统服务价值的时空变化进行研究。结果表明:近25年来,研究区生态系统服务价值呈先降后增的V字型趋势,1986年为953亿元,1995年下降至948亿元,2000年持续下降至943亿元,2010年大幅增加至整个研究时段的最高值968亿元,其中林地是研究区内生态服务价值最高的土地利用类型。生态系统服务价值的空间格局大致以巫溪至江津一线为界,呈现东南高、西北低的特征。研究时段内区域生态系统服务价值重心随时间总体上向东南迁移。空间自相关分析结果显示,1986—2010年间研究区生态系统服务价值的空间分布具有一定的集聚性。敏感性分析说明生态系统服务价值对所采用的价值系数缺乏弹性,研究结果具有可信性。通过生态系统服务价值与社会经济指标之间的回归分析,发现生态系统服务价值与GDP、人口密度、城镇化率具有极显著的线性负相关关系,而与农林牧渔业GDP呈极显著的线性正相关。在库区未来生态环境管理中,应更多地考虑生态系统服务功能,合理规划土地利用,尤其是应多保护天然林地、草地和水体等生态服务价值系数高的用地类型,发展高效绿色生态产业,控制城市无序扩张,实现库区社会经济与自然生态相协调的可持续性发展。

三峡库区生态脆弱性评价

基于遥感和地理信息系统技术,采用"压力-状态-响应"评价模型,选取18个指标,利用空间主成分分析对2001—2010年三峡库区(重庆段)生态脆弱性进行综合定量评价,对生态脆弱性时空分布及动态变化进行分析。根据计算得到的生态脆弱性指数,将生态脆弱性划分为5个等级:微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极度脆弱。通过统计不同脆弱性等级面积,求算得到生态脆弱性综合指数。结果表明:三峡库区(重庆段)2001—2010年生态脆弱性指数标准化平均值为4.23±1.29,整体处于中度脆弱。生态脆弱性空间分布呈现西高东低的格局特征,高度脆弱地区主要分布在中西部,低度脆弱地区主要分布在东北部和东南部。近10年生态脆弱性综合指数最小值为2002年的2.37,最大值为2008年的2.99,三峡水库蓄水后生态脆弱性综合指数逐年递增,2008年到达峰值后有所降低。三峡库区生态脆弱性是人类活动与自然环境相互作用的结果,城市生活污染、水土流失、植被状况等为主要的驱动因子。研究时段内三峡库区(重庆段)生态脆弱性呈现两极化趋势,高度脆弱地区的脆弱性显著增加,低度脆弱地区脆弱性明显降低。

三峡库区(重庆段)地表起伏度及其对生态系统服务价值的影响

地表起伏度与生态系统服务价值密切相关。地表起伏度决定或直接影响土地利用类型,造成不同地表起伏度地区生态系统服务价值不同。利用ASTER GDEM V2全球数字高程模型数据,通过窗口分析法获得三峡库区(重庆段)地表起伏度。利用土地利用数据,参照中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,计算三峡库区(重庆段)生态系统服务价值,定量分析地表起伏度与生态系统服务价值的相关性。结果表明:(1)研究区地貌复杂,地表起伏较大,整体来说东部高于西部,其中地表起伏度最大的是巫溪(1.360 3),最小的是渝中(0.289 0)。(2)研究区人均生态系统服务价值空间分布不均,东部为天然林保护区和水源涵养区,人均生态系统服务价值高。西部为都市重点开发区和城市发展新区,人均生态系统服务价值低。(3)地表起伏度与人均生态系统服务价值呈正相关,对其影响程度由大到小依次为原材料生产、食物生产、气体调节、气候调节、价值总量、水文调节、保持土壤、提供美学景观、维持生物多样性和废物处理。研究表明,加强对位于高地表起伏度区的天然林保护区和水源涵养区的保护是维护和提高库区生态系统服务价值的有效途径。

三峡库区(重庆段)生态系统健康评价

生态系统的健康和相对稳定是人类赖以生存与发展的必要条件.分析了三峡库区（重庆段）生态系统的健康状况,使用3S技术获取基础地理数据,构建基于压力-状态-响应模式的三级指标体系模型,并以AHP法结合专家咨询法选取人口密度、地质灾害易发度等10项指标,进行综合得分计算并分级.结果表明：①在生态环境调查的基础上,应用GIS空间分析方法进行生态系统健康评价具有可操作性和结果的可靠性;②三峡库区（重庆段）生态系统健康质量表现出2-4级生态系统占主体（82.6%）的特点,生态质量一般,人类社会经济活动对生态系统的健康状况造成较大影响;③生态系统健康质量水平分布表现出明显的区域差异,从行政范围来看,彭水县、巫山县较好,巫溪县、武隆县等次之,云阳市、万州区等则较差.结合系统聚类分析方法分析三峡库区（重庆段）生态系统健康状况空间分异的成因;并从宏观尺度上提出了对该地区人为活动的不良生态后果予以积极预防和有效调控的综合对策.

三峡库区重庆段鼠疫预警研究

目的查明三峡工程二期水位重庆库区鼠疫宿主、媒介及鼠疫疫源地情况,为库区鼠疫预警及防治提供科学依据。方法采用夹夜法调查室内外鼠密度;用鼠笼捕鼠麻醉后梳检鼠体寄生蚤,查染蚤种类、染蚤率;对所捕获鼠分类鉴定,研究其种群、分布;通过对所捕活鼠采血分离血清,检测鼠疫F1抗体和对不明原因自毙动物的主动搜索以及疫情监测等,研究鼠疫自然疫源地及疫情情况。结果共发现鼠形动物3目8科27种,其中褐家鼠、小家鼠、黄胸鼠及四川短尾为优势种;鼠密度平均为1.57%,其中室内平均为1.64%,室外平均为1.51%;10340只活鼠血清F1抗体检测结果均为阴性;发现鼠体寄生蚤6种,有印鼠客蚤、不等单蚤、缓慢细蚤、猫栉首蚤、偏远古蚤和特新蚤指名亚种,染蚤率为6.51%,总蚤指数为0.15;流行病学调查和疫情监测未发现鼠间和人间疫情。结论三峡工程二期水位重庆库区尚未发现鼠疫,但库区广泛存在家鼠鼠疫菌重要储存宿主黄胸鼠及传播媒介印鼠客蚤,一旦有传染源进入库区,极有可能引起鼠疫的暴发流行,库区存在发生鼠疫的潜在危险。

2000-2011年三峡库区重庆段植被覆盖景观格局变化

基于遥感数据 M ODIS NDVI ，利用像元二分模型定量估算了三峡库区重庆段不同时期（2000－2003年，2004－2007年，2008－2011年）植被覆盖度的变化。将植被覆盖度划分为4个等级：I级（0％～40％）、II级（40％～60％）、III级（60％～80％）、IV级（80％～100％），结合景观生态学理论分析了植被覆盖景观格局随时间的动态变化。结果表明：2000－2011年，III ，IV级所占面积比例之和达到90％以上，是研究区植被覆盖景观的基质。植被覆盖变化的总体趋势为低覆盖度类型向高覆盖度类型转变，整体呈现正向演替的良性发展。近12年来，研究区内植被覆盖景观中各斑块类型在优势度、破碎度、形状、连通性等方面变化差异明显。整体植被覆盖景观格局的镶嵌程度增加，形状趋于复杂，多样性和异质性不断增强，对植被覆盖景观格局起支配作用的优势斑块类型由III级逐渐转变为IV级，各斑块类型在空间上的分布趋向均衡化，结构趋于复杂化，其中III ，IV级特征的变化对植被覆盖景观格局动态起决定性作用。三峡库区植被覆盖景观格局积极变化的主要原因极有可能是近年来由政府主导开展的生态建设和生态恢复。

基于AHP-PCA熵组合权重模型的三峡库区(重庆段)农业生态环境脆弱性评价

【目的】了解三峡库区蓄水后的农业生态环境状况,为提出有效的农业环境治理和保护措施提供参考。【方法】以三峡库区(重庆段)为研究区域,从气候条件、承载体、农业生产条件和社会经济4个方面建立农业生态环境评价指标体系,在用层次分析法(AHP)和主成分分析法(PCA)分别确定各指标主观权重和客观权重的基础上,以最小信息熵将权重组合为综合权重,在GIS支持下建立评价模型,对库区农业生态环境从结构性脆弱、胁迫性脆弱及综合性脆弱进行量化评价及等级评定。【结果】三峡库区(重庆段)农业生态环境脆弱性表现为(东)北部较高、中部较低、长江两岸较高,且以长江为分界线的长江北部在较高的胁迫性脆弱和结构性脆弱共同作用下较南部明显偏高,区域内70.00%以上的区(县)农业生态环境整体处于中强度等级以上,农业生态环境抗干扰能力不容乐观。三峡库区(重庆段)农业生态环境脆弱性的空间分布整体上与生态环境因子分布一致。【结论】以AHP-PCA熵组权重模型评价农业生态脆弱性具有可行性,可为生态环境脆弱性评价提供一种新的思路与方法。

泥沙沉降对水库富营养化指标的影响

为监测成库后三峡库区重庆段富营养化的状况,通过泥沙沉降对水质影响静态模拟试验,研究了长江原水的泥沙沉降对水体中Chla、SD、TP、TN、浊度等指标的影响.结果表明,三峡成库后泥沙更易沉降,引起水体浊度降低、SD增大,这可能利于藻类的生长,导致Chla的质量浓度增加,同时,泥沙沉降也使水体的TN/TP增大,对富营养化的发生有抑制作用.

重庆市三峡库区柑橘渣的营养物质和苦味物质研究

本文对重庆市三峡库区柑橘渣的营养物质和苦味物质含量进行了系统检测。结果表明,重庆市三峡库区的柑橘渣无氮浸出物、消化能和钙含量较高,氨基酸组成全面,但粗蛋白质和总磷含量低,水分、粗纤维和苦味物质含量高,作为潜在的饲料资源,经过适当处理可以大量开发作畜禽饲料。

重庆三峡库区面源污染源评价与聚类分析

随机性、模糊性、不确定性很强的面源污染是重庆三峡库区水环境污染中最主要的污染源。采用等标污染负荷法对2000年重庆三峡库区农村生活污水、农村固体废弃物、农药流失、化肥流失、水土流失、禽畜养殖、城市地表径流等污染源进行面源污染源评价;结合聚类分析将重庆三峡库区划分成面源污染相似的8个子区域,并分析各区域污染特点。污染源评价结果表明,主要污染物依次为TP、TN、NH3-N、COD等,主要污染源依次为化肥流失、水土流失、禽畜养殖等。由聚类分析知,所划分的8个分区的评价指标平均值之和由Ⅰ～Ⅷ逐渐递增,表明不同区域面源污染的相对差异,各分区内面源污染又有各自特征,给不同区域不同程度的面源污染控制提供了科学依据。

三峡库区土壤保持重要区生态敏感性空间特征

借助遥感数据和GIS空间分析,选取生境、酸雨、土壤侵蚀和石漠化4种生态环境敏感要素建立空间评估模型,综合分析了受"自然-人工"二元干扰严重的三峡库区土壤保持重要区(重庆段)生态环境敏感性程度及其空间分异特征。结果表明:(1)研究区生境敏感性主要以不敏感和高度敏感为主,高度以上敏感性区域主要分布在巫溪北部大巴山、奉节南部七曜山、石柱方斗山、江津南部西面山和都市区"四山"。(2)酸雨敏感性总体较高,高度敏感性面积和占比分别达到了18 609.85 km^2和40.30%,空间上以武隆-丰都-忠县-开州为界,西部主要以高度敏感性分布为主,东部主要以中度敏感性分布为主,轻度敏感性和不敏感性则主要在江河沿岸呈带状分布。(3)土壤侵蚀敏感性不容乐观,极度敏感性、高度敏感性和中度敏感性面积占比之和超过了80%,尤其是东北部开州、云阳、奉节、万州、巫溪、巫山等区域,土壤侵蚀敏感性均较高。(4)石漠化以不敏感性为主,面积达27 808.57 km^2,占总面积的60.22%,东北部巫溪、开州、巫山和奉节境内局部地区有少量极敏感性分布。(5)研究区生态环境敏感性总体程度较高,中度以上敏感性比例超过了70%,高度以上敏感性比例接近50%,空间上东北部地区和东南部地区生态环境敏感性明显高于其他地区,尤其是巫溪北部大巴山,开州北部雪宝山,奉节南部、石柱南部七曜山,丰都东南部和武隆南部,生态环境敏感性均较高。

重庆三峡库区乡村聚落空间分布探析

基于对重庆三峡库区地理环境基础和经济社会发展概况的认识,通过实地调研并结合文献资料,采用PSR剖析了影响重庆三峡库区乡村聚落分布的自然力(自然环境基础)和非自然力(包括区位力、经济力、社会力、政治力)的作用,揭示了重庆三峡库区乡村聚落的空间分布及其演变特征。结果表明:(1)重庆三峡库区乡村聚落分布呈现明显的地域分异,可以划分为:平行岭谷区河谷平坝与缓丘通达良好高度聚集型、岩溶低山与中山槽谷一般通达松散聚集型、平行岭谷丘陵与低山一般通达松散团聚型、低山与中山山麓及盆地通达良好松散聚集型、低山与中山一般通达松散团聚型、低山与中山岭谷封闭散居孤立型、低山与中山坡地封闭散居孤立型等地域类型;(2)上述乡村聚落地域类型空间发展呈现集聚与扩散并行的总体特点,具体表现为聚集型分布—网络扩展并行、团聚型分布—带状伸展并进、散居型分布—串珠状伸延并存等演进类型;(3)非自然力是驱动重庆三峡库区乡村聚落分布与演进的重要力量,但自然地理环境因素的基础制约作用也十分明显。

重庆三峡库区生态功能区划研究

生态功能区划是实施区域生态环境保护建设和科学管理的基础。以长江三峡库区(重庆段)沿江区域受库区蓄水影响的23个区县为研究对象,确立能够反映生态功能区划的目的、区域分异规律、区域生态环境特征和范围的指标,采用定量分析(系统聚类方法)和定性分析(图形叠置法)的方法,将重庆三峡库区划分为6大生态功能区。为重庆三峡库区的生态系统管理提供初步的管理框架和尺度范围。

泥沙沉降对长江水体富营养化相关因素的影响初探

针对三峡库区重庆段蓄水后,泥沙沉降对长江水体富营养化相关因素的影响进行了研究。三峡库区含沙量大,泥沙对水环境的影响不容忽视。为准确预测成库后三峡库区重庆段富营养化的发生,文章通过泥沙沉降对水质影响静态模拟试验,研究了长江原水的泥沙沉降对水体中叶绿素a、透明度、溶解性总磷、溶解性总氮、浊度等指标的影响。结果表明:三峡成库后泥沙更易沉降,引起水体浊度降低、透明度增大,这可能利于藻类的生长,导致叶绿素a的质量浓度增加,同时,泥沙沉降也使水体的溶解性氮磷比增大,对富营养化发生有抑制作用。

三峡库区重庆段土地覆盖和生物多样性功能演化及预测

为研究三峡库区(重庆段)2005—2020年土地覆盖和生物多样性功能演化情况,对景观格局进行动态分析,该文结合重庆市生态保护红线划定成果,综合运用CA-Markov模型和In VEST模型对区域2005-2020年的土地覆盖和生物多样性功能的演化及趋势进行研究,在运用CA-Markov模型对2020年土地覆盖进行模拟预测的基础上,运用In VEST模型进行生物多样性功能的定量计算。结果表明:1)2005—2010年和2010—2015年,各类土地覆盖面积和土地覆盖动态度分别呈现"四增二减"和"三增三减"的状态;2)CA-Markov模型模拟预测时Kappa系数达到0.92,表明模型的普适性较好;3)4期生境退化指数最高值变化为:0.168 1→0.207 1→0.190 9→0.181 2,城区周边和长江、嘉陵江、乌江沿岸区域的生境退化指数高,东北部大巴山区域的生境退化指数较低;4)大巴山、武陵山、四面山等区域的生境质量较好,长江、嘉陵江沿岸生物多样性功能较差,4期生境质量总得分和平均得分分别为34 337 710、36 829 020、36 345 590、35 530 500和0.513 9、0.551 2、0.543 9、0.531 7;5)15年间生物多样性功能出现不断上升的趋势,由大范围的波动转为小区域变化,整个区域的生物多样性功能逐渐趋于稳定。

重庆三峡库区油桐适生条件分析

根据油桐的生理特点和生长习性,分析了重庆市三峡库区的自然因素和人文条件,从库区的气候条件(温度、降水量、空气相对湿度、光照)、地质地貌、土壤类型、主要土壤种类的理化性质、油桐在当地的种植历史、具有特色的油桐种质资源、现阶段从事油桐栽培育种和加工利用的人才队伍与技术优势、种植效益(经济效益、社会效益和生态效益)分析、政策保障等方面提出了三峡库区发展油桐的合理性。

三峡库区重庆市万州区塌岸现状调查

水库塌岸是影响三峡水库工程成败的重大地质问题。通过对三峡库区重庆市万州区当前蓄水位下的塌岸现状进行地质调查,查清塌岸段工程地质条件,总结概括了各塌岸类型和特点,同时调查统计了相关的塌岸预测参数。这些工作不但对万州区塌岸预测防治工作提供了地质基础,还可为库区其他地区的塌岸调查防治工作提供良好借鉴。

基于生态足迹模型的重庆市三峡库区可持续发展对策研究

基于生态足迹模型,采用多源数据,对重庆市三峡库区生态经济环境的可持续发展状况进行了定量研究,研究表明重庆市三峡库区生态经济区处于不可持续发展状态。同时,通过与重庆市区域范围内及其它两大经济区的比较发现,该区的生态赤字最低,但是万元GDP生态足迹处于最高,说明该区相对环境承载力较强,资源利用效益最低。并且对该区生物资源账户的人均生态足迹进行了进一步的分析,提出了有利于该区生态、经济、环境协调发展的具体对策措施。