七里海泻湖湿地演变过程及其生态环境效应分析

以河北省秦皇岛市昌黎县七里海泻湖湿地为研究区,选取1919～2005年间的4幅地形图和1987年以来的10景landsat TM(ETM)遥感影像为数据源,运用遥感和地理信息系统技术,研究了七里海泻湖湿地近百年的时空演变过程,分析了泻湖湿地演变的影响因素与生态环境效应。结果表明,近百年来,七里海泻湖面积发生明显变化,由1919年的711.1hm2缩减为2005年的279.1hm2;1919年泻湖周边沼泽湿地面积为2263.3hm2,2005年泻湖周边的沼泽湿地已经基本消失;1956年以前,泻湖湿地以自然演变为主,主要受雨量充沛、入湖河流径流量丰富的影响,泻湖水面面积呈逐年增加趋势,1956以后,受流域开发治理工程、围垦和水产养殖等人类活动的影响,泻湖及周边湿地水动力条件发生改变,泻湖周边天然湿地逐渐为人工湿地所代替,泻湖水面面积减小,淤积加重,湿地生态系统受到极大干扰,呈现出生物多样性降低、景观单一化、湿地效应减弱等生态环境恶化的特征。

河北省县域农田生态系统供给功能的健康评价

引入"生态系统服务功能"理论,构建县域农田生态系统供给功能健康评价指标——农田生产力稳定系数,该指标被定义为:一定时期内(若干年),县域自然生态系统第一性生产力波动系数与县域农田生态系统第一性生产力波动系数的平均比值;并构建了评价指标与人类福利指标(用县域人均耕地纯收入表征)关系模型,作为评价指标的阈值判定方法。通过河北省136个县的实证研究表明,农田生产力稳定系数对农田生产力稳定性和农田生产力高低具有综合性指示作用;人类社会对生态系统反馈影响的忍受界限对评价指标阈值的确定非常关键;1991—2000年和2001—2009年两个阶段中,河北省县域农田生产力稳定系数整体呈上升趋势,空间格局较为一致,农田生产力稳定系数较低、农田供给功能健康状况较差的县域集中分布在冀北生态脆弱地区;农田生态系统供给功能健康状况与县域贫困状况形成紧密的空间耦合关系。

河北省生态保护红线关键区的确定与建议

生态保护红线是国家和区域生态安全的底线,是人居环境与经济社会发展的基本生态保障。生态保护红线关键区是指对保障国家和区域生态安全具有重要作用的关键区域。笔者在生态保护红线相关理论与研究方法的基础上,构建了划定生态保护红线关键区的方法,并划定了河北省生态保护红线关键区,提出了建设管理与保护措施,结果表明,(1)河北省生态保护红线区总面积为47 086.99 km2,占河北省国土面积的24.98%;生态保护红线关键区面积为8 443.34 km2,占红线区的17.93%,占河北省国土面积的4.48%。(2)河北省生态保护红线关键区建设管理与保护措施包括:一是以生态红线区为生态源地,以关键区为战略节点,构建了区域安全格局;二是以生态保护红线管理机制建设为基础,突出关键区域的示范带头作用;三是明确生态保护红线关键区生态保护具体措施;四是与国家重点生态功能县建设进行衔接,形成长效的生态补偿机制。希望能以关键区作为生态保护红线的管理示范区,以点带面,带动整个红线区的管理建设。

河北省年均降水量插值方法比较

以河北省及临近区域120个气象观测站点1971～2000年均降水量数据为基础,选择其中的40个作为检验站点,其余站点分别取80、40、20个作为插值站点,采用局部插值、整体插值、多元线性回归、综合模拟等多种插值模型讨论了降水空间插值问题,主要结论如下:插值站点数、模型类型、模型参数都会影响插值精度。局部插值模型相对误差最小值出现在Spline、IDW模型中,其次为Kridging模型,而整体模型Trend、多元线性回归模型误差均较大,但综合了局部插值模型和统计模型的综合模型一定程度上能改善插值精度及误差分布。河北省80和40个站点的最优插值模型为综合模型,20个站点的最优插值模型为IDW2。

农业旱灾系统恢复性评价思路与方法——以河北省邢台市为例

本文回顾了农业旱灾系统恢复性研究进展,探讨了灌溉农区农业旱灾系统恢复性基本问题,提出了其恢复性评价思路与框架,建立了综合指数评价模型,并以河北省邢台市为例进行了评估。结果表明,在生长季或年际尺度上,自然降水偏少对全市旱情有显著影响,但并不决定最终灾情。旱灾严重程度和系统恢复能力还受到农业资源环境基础、旱灾应对能力及社会经济发展水平等多方面因素影响。持续超采浅层地下水进行灌溉的中部平原地带的县市,农业旱灾系统恢复指数较高;缺水、人均耕地资源不足且经济相对落后的西部山地丘陵地区各县市农业旱灾系统恢复指数较低;在深层地下水超采、地下水漏斗扩展的东部地区,取水能力强,经济承受力较高的县市,农业旱灾系统恢复指数较高,经济落后的县,恢复指数最低。在生长季或年际尺度上,虽然以水资源持续超采进行灌溉,全市旱灾总体恢复能力在提高,但因其忽视了区域水平衡和生态稳定性,所以不具有可持续性。

河北省海洋可持续发展动态评价

以河北省海洋可持续发展为研究对象,采用国内外主流的指标体系评价法,在构建由1个总系统、2个分系统、5个子系统、9个亚子系统和27个指标构成的指标体系基础上,采用由指标层评价法、赋权和系统综合评价法、可持续发展水平判别准则和协调度评价法构成的评价方法体系,开展了1995—2008年河北省海洋可持续发展动态评价。结果表明,评价期内经济发展水平快速提升,结构进一步优化,海洋资源利用效率各项指标持续改善,资源利用的经济效率普遍提高。海洋生物资源密度和滩涂资源密度等重要海洋资源质量状况持续退化。海洋生态除了生物健康指数和风暴潮损失两项指标呈波动性改善外,其他各项指标整体恶化,单位岸线人海水量和赤潮发生频次恶化速率最快,滨海湿地森林覆盖率和单位岸线海水入侵面积恶化速率次之,侵蚀岸线比例恶化速率最慢。总之,评价期内河北省海洋开发处在以资源环境为代价获得经济增长的弱不可持续发展状态,但环境与发展的协调度持续好转,即单位经济发展的环境代价持续减小。

基于CLM4.5土壤风蚀模型的河北省土壤释尘量模拟

为了定量评价大气污染物中由于土壤风蚀而形成的PM_(10)释放量,基于美国大气研究中心的CLM4.5土壤风蚀模型,运用遥感数据、地面气象监测数据、陆面数据同化系统数据和陆表特征参量产品数据,建立土壤风蚀释尘量的参数体系,模拟2013年河北省的土壤风蚀粉尘中PM_(10)的释尘量。结果表明:2013年河北省PM_(10)的年释尘通量为1.02 t/hm^2,其中,3月份释尘通量最高,为0.28 t/hm^2,占全年释尘量的27.6%,7月份释尘通量最低,仅占全年的0.2%。春季的释尘通量最高,为0.55 t/hm^2,冬季次之,为0.28 t/hm^2,秋季再次之,为0.18 t/hm^2,夏季的释尘通量最低,为0.015 t/hm^2,呈现明显的春高夏低的季节性变化规律。全省土壤风蚀尘中PM_(10)释尘量区域分布差异明显,释尘量最大的区域是沧州滨海平原和坝上高原,其次是冀东滨海平原和冀西北间山盆地。

殷墟文化发生的环境背景及人类活动的影响

不同农业单元122个表土样品花粉分析结果表明,安阳地区表土花粉组合中草本植物花粉含量最高,以禾本科、蒿属、藜科和十字花科为主,乔木植物花粉百分含量较低,以松属、桦属、胡桃属、黄栌属、栎属为主,应为西部太行山区传播而来。汪家店和茶店陂两个全新世地层自然剖面孢粉分析表明,约10000cal.aB.P.以前,安阳地区分布着以松属、栎属、桦属等为主的落叶阔叶林;约10000～8200cal.aB.P.,气候变暖,降水量增加,森林植被中夹杂着常绿栎等亚热带树种;约8200～3400cal.aB.P.,安阳地区进入全新世大暖期,森林植被演变为亚热带落叶阔叶和常绿阔叶混交林;商王朝在安阳地区建都后(3400cal.aB.P.后),乔木植物花粉急剧减少,草本植物花粉和中华卷柏百分含量升高,表明森林被大量砍伐,砍伐后的林地开垦为农田,主要种植禾本科等农作物;两条剖面上部的冲积层中出现大量中华卷柏孢子,表明森林植被破坏后水土流失加剧。古地貌面孢粉分析也证明殷商时期安阳地区生长有亚热带落叶阔叶和常绿阔叶混交林,气候和植被条件适于野象生存;殷墟附近为禾本科农作物花粉高含量区,表明殷商时期农业已具一定规模。

河北坝上地区草地退化指示种的高光谱特征波段识别

草地生态系统对发展畜牧业、保持水土和维持生态平衡有重要作用,实时、准确地监测草地的退化具有重要意义.高光谱遥感能够大幅度提高草地退化进程中植被结构退化的识别精度,为草原退化研究开辟新领域.利用高光谱遥感技术进行植被结构退化鉴别时,特征波段的选择和提取至关重要.根据地面实测高光谱数据,对河北坝上地区3种退化指示种和2种优势物种光谱反射曲线进行对数变换处理,采用均值置信区间对原始光谱和变换处理后的对数光谱进行波段选择,提取了退化指示种的光谱特性,并利用Manhattan距离对所选择的波段进行识别检验.结果表明：（1）与2种优势物种苔草（Carexpediormis）和羊草（Leymusc Ainensis）相比,退化指示种狼毒（Stellerac Aamaeiasme）的特征波段为402-412nm,冷嵩（Artemis iairigid）的特征波段为627？689、715-929和929-1033nm,星毛委陵菜（Potentilla acaulis）的特征波段为705？721nm;（2）在上述特征波段内,同种植被的Manhattan距离值显著小于异种植被的Manhattan距离值,狼毒、冷蒿和星毛委陵菜的Manhattan距离值分别为0.0066、0.3101和0.3855;（3）在可见光范围内,退化植被与主要优势植被的光谱差异不明显,经对数变换后,其差异被放大,易于提取特征波段,且基于均值置信区间的植被原始光谱曲线与对数光谱曲线相结合方法的特征提取结果更精细,最终确定狼毒的特征波段为402-412nm,冷蒿的特征波段为627-689、758-924和940-1033nm,星毛委陵菜的特征波段为705-721nm.

河北省生态环境安全评价研究

根据河北省生态环境区域特点,构建生态环境安全评价指标体系。在生态环境安全要素评价基础上进行不同生态功能区生态环境安全评价,进而对河北省生态环境安全进行评价。结果表明:1995～2008年,河北省生态环境安全指数变化于4.19～3.42之间,表现出逐年下降趋势;平均值为3.95,对应于生态环境安全等级的Ⅳ级;河北省生态环境基本处于较安全状态,但存在退化现象。

塔克拉玛干沙漠南缘红柳沙包沙物质粒度特征与风沙环境变化

清晰的红柳沙包沉积纹层,不仅可以计数其年代,同时对还原区域历史气候环境有重要的指示意义。选取塔克拉玛干沙漠南缘地区三个采样点红柳沙包沉积纹层沙物质粒度参数、距平值和萨胡判别指数等指标,结合SPSS17.0,Sigma Plot和Excel 2007等软件进行计算分析,目的在于还原该地区百年来的风沙环境变化情况。分析结果表明,塔克拉玛干沙漠南缘的红柳沙包沉积纹层沙物质以细沙占绝对优势,沙物质的粒度参数、粒级分布、粒度概率累计特征等都具有较强的相关性。从粒度数据中还可分析得出,B采样点风沙搬运动力最强,沉积物质以跃移和蠕移为主,说明B采样点的沉积环境更加稳定。C采样点的沉积物质则以悬移为主。通过采样点位置关系判断该地区红柳沙包的沙源主要是风成沙。沙物质粒度变化序列表明,近二百余年来该地区的气候从干旱逐渐转向湿润。塔克拉玛干沙漠南缘地区风沙环境变化阶段包括:1801—1872年,风沙作用较弱;1872—1902年,风沙作用明显变强;1903—1984年,风沙作用强度一般;1985—2010年,风沙作用明显回落。

基于ATI和TVDI模型的河北平原土壤湿度遥感反演

为了进一步提高河北平原土壤湿度时空变化的监测精度,本文以MODIS数据和实测土壤相对湿度数据为数据源,按照优势互补的设计思想,联合应用表观热惯量模型(ATI)和温度植被干旱指数模型(TVDI)反演河北平原地区的土壤相对湿度。在3—5月、10—11月采用基于NDVI=0.2阈值分区分方案的反演方法反演河北平原地区的土壤相对湿度,其中在每旬NDVI>0.2的区域采用TVDI模型,NDVI≤0.2的区域采用ATI模型,而6—9月单独使用TVDI模型来反演土壤相对湿度值。在1—2月和12月,由于植被覆盖度较低和实测土壤相对湿度数据缺测,采用ATI模型。模拟模型全部通过0.01的显著性检验。研究结果表明,河北平原地区的土壤相对湿度在年内时间变化上呈现两个由升到降的变化周期,第1个周期为12月—翌年6月,其中,12月—翌年3月为上升,3—6月为下降,3月为峰值;第2个周期为6—12月,其中,6—8月上升,8—12月下降,8月为峰值;全年土壤相对湿度的平均最大值出现在8月,最小值出现在6月。土壤相对湿度的空间分布主要受降水、人工灌溉和土地利用方式的影响,冀东和沧州滨海平原同期的土壤相对湿度值高于平原其他部分,春季太行山山前平原和燕山山前平原的土壤相对湿度值相对较高。对3个代表性月份(5月、7月和10月)进行的点对点验证表明,各月遥感反演结果的平均相对误差分别为21.4%、19.25%和22.22%。可见,遥感反演的土壤相对湿度和实测土壤相对湿度具有良好的相关性。将本文研究结果和全部用ATI模型和全部用TVDI模型反演的结果进行对比发现,联合应用ATI和TVDI模型分区反演模型反演的土壤相对湿度的平均相对误差均小于其他两种单一反演模型。

基于谐波分析和线性混合模型的河北平原区土地覆被分类研究

土地覆被分类是研究土地利用/覆被变化的基础数据和关键环节。以16d合成MODIS-EVI时间序列数据为主要数据源,采用谐波分析方法分析不同土地覆被类型的季节性变化规律和物候特征差异,引入谐波特征值构建线性混合模型,提取不同端元的丰度值。从土地覆被类型较齐全、谐波特征具有代表性的石家庄地区高空间分辨率影像上选择训练样本,确定MODIS纯净像元和混合像元的划分阈值,对河北平原区进行土地覆被分类制图。结果表明,与河北省县级土地调查统计数据对比,一年两熟耕地、一年一熟耕地、园地及有林地、自然陆地表面的总量精度分别为90.19%、86.17%、85.96%和77.82%,平均总量精度为85.03%;与石家庄地区9个县(市)一年两熟耕地和一年一熟耕地基于TM的分类结果对比,平均面积相对误差分别为10.25%、13.98%。受粗空间分辨率和合成周期、水热条件以及种植模式破碎化限制,混合像元主要集中在河北平原中东部地区,一年两熟耕地、一年一熟耕地、园地及有林地混合面积比重较大。

黄骅湿地生态需水量研究

采用湿地生态功能法,分别对黄骅湿地的植物、土壤、生物栖息地、补给地下水需水量进行计算,以得出黄骅湿地的生态需水量.结果表明:黄骅湿地的生态需水量分为3个级别,即最小生态需水量(0.462～0.778亿m3)、最适宜生态需水量(1.912～2.994亿m3)、最大生态需水量(4.354～5.064亿m3).从黄骅湿地的现状来看,黄骅湿地年总入流量为0.494亿m3,而黄骅湿地年水面蒸发量为0.978亿m3,因此,黄骅湿地的自产水量不能满足湿地生态系统的健康发展,需要人工补水,而保证黄骅湿地最佳水量的补水量是黄骅湿地最优需水量和总入流量之间的差值,即1.418～2.500亿m3.

海工建筑对周边岸滩演变分析——以秦皇岛市为例

以多期地形图、海图,多时相航空影像图、卫星遥感影像,多年实测数据为主要数据源,运用"3 S"(GIS、RS、GPS)技术,系统分析了河北省秦皇岛市50年来(1956年-2006年)海岸演变过程、动因及规律,探讨了海岸演变预测及对周边岸滩的影响和环境效应。结果表明,人工干预下岸滩演变对周边海滩产生较大影响,表现为改变局部流场,促进周边岸滩的发育,形成秦皇岛地区自然岸线整体侵蚀背景下的局部淤积现象,其演化特征为:海滩渐宽,年淤积量0.14 m^2.71 m。淤积速度减慢,0.04 m/a^0.7 m/a不等。坡度变缓,仅秦皇岛煤一期突码头至人工填筑地海滩坡度即降低3.8°(1985年-2006年);岸线弧度减小,年均变化0.083°~0.415°,湾顶位置逐年W、WWS向移动;海滩组成物细化,海滩砂中值粒径年均变化0.016 mm^0.035 mm。

京津冀地区农业土地资源潜力分类评价

在总结了国内外土地资源评价技术和方法的基础上,确定了土地潜力评价单元和指标体系,并对指标进行了分等和赋值;采用GIS技术和层次分析法,通过地图代数计算,对京津冀地区各农地类型的土地质量进行了评价划分。结果表明:除旱地外,一等地面积介于30%～50%;二等地面积均较大,除了草地为29.26%外,其他地类比例均超过50%,三等地和四等地面积均较小。总体看来,本地区农地以优质(一等地)和次优质(二等地)土地为主,农业土地资源总体情况尚好,但还有进一步改造挖掘的潜力空间。

冀北地区生态保护受偿意愿及补偿分担研究

[目的]研究冀北地区生态保护受偿意愿及补偿分担。[方法]在调查冀北地区农户生态补偿受偿意愿的基础上,对农户的受偿意愿进行了量化,建立了生态补偿分担率计算模型,并以水资源供给量为基准计算了补偿分担率。[结果]冀北地区农户的受偿意愿为2740.5元/(hm2·a),2008年底冀北地区共完成退耕面积42.97万hm2,则生态补偿受偿意愿为11.78亿元/a;京津唐3市政府生态补偿分担率分别为37.60%、42.75%和19.64%,则应支付的生态补偿金分别为4.43、5.04和2.31亿元。[结论]该研究为冀北地区生态补偿标准的制定和生态补偿实施提供了重要依据。

京津冀水源涵养生态服务供体区与受体区范围的划分

京津冀水资源问题已经严重制约区域经济发展,定量分析研究区水源涵养生态服务供受关系,有助于深刻理解区域上下游之间的生态联系,促进区域生态公平,实现区域社会持续健康发展.利用降水储量法、水量平衡法及水源涵养生态服务供体区与受体区划分方法,分析2000-2010年京津冀净水源涵养量空间格局,划分研究区水源涵养生态服务供体区和受体区范围.结果表明:①冀北燕山山区净水源涵养量最高,年均值为65.24~81.35 mm,其次是冀西太行山山区,年均值为46.47~61.28 mm;净水源涵养量负值区主要分布在东部沿海和大中小城市,年均值为-130.46^-152.39 mm.②水源涵养生态服务供体区占研究区面积的41.42%,单位面积(m^2,下同)平均净供水量为0.03~0.07 m^3;水源涵养生态服务平衡区面积占25.01%;水源涵养生态服务受体区面积占33.57%,单位面积平均净需水量为0.18~0.41 m^3,是供体区供水能力的6倍左右.③从流域来看,滦河流域的承德市为天津市、秦皇岛市及唐山市供应水资源,年均供水总量为23.7×10^8 m^3;永定河流域的张家口市为北京市供应水资源,年均供水总量为5.3×10^8 m^3;大清河流域的保定市为北京市及天津市西南部供应水资源,年均供水总量为8.2×10^8 m^3;但子牙河流域和漳卫河流域供水能力严重不足.研究显示,燕山山区和太行山山区为水源涵养生态服务供体区,东部沿海和大中小城市为主要水源涵养生态服务受体区,水源涵养生态服务供体区净水源涵养能力不能满足水源涵养生态服务受体区需水量,整个研究区供受关系严重失衡.

柴达木盆地东部荒漠植物生态位特征

以柴达木盆地东部27个典型样地的植物群落为研究对象,通过生态位宽度和生态位重叠指数计算,分析该区13种优势植物在土壤含水量、容重、有机质、pH、全盐、全氮维上的生态位特征,以期为柴达木盆地植被恢复重建和荒漠系统生态保护提供理论参考。结果表明:①13种植物在6个土壤因子上平均生态位宽度从大到小依次是:驼绒藜、琵琶柴、芨芨草、芦苇、合头草、蒿叶猪毛菜、白刺、盐爪爪、小嵩草、麻黄、沙拐枣、柽柳和梭梭,其中,驼绒藜在土壤含水量、容重和有机质上占据最高值,琵琶柴在土壤pH、全盐、全氮维上占据最高值;②生态位宽度较大的物种在生态位重叠上并不占据最高重叠值,而是处于一个中游的位置;③驼绒藜和琵琶柴在生态位宽度和生态位重叠上均占相对高的位置,对群落的建群起重要作用;④78个种对在每一个土壤因子上的生态位重叠值<0.3的占总对数的比例为76%,柴达木盆地东部植物总体生态位重叠偏低,竞争较小,群落处于一个相对稳定的状态。

京津冀固碳释氧生态服务供-受关系分析

固碳释氧是自然生态系统重要生态服务能力之一,对全球气候变化和人类社会发展都具有重要意义。以京津冀为研究区,利用净初级生产力(NPP)和京津冀碳排放、氧消耗数据,基于ArcGIS平台、供-受生态域理论与方法,研究像元尺度固碳释氧净生态服务能力,并对固碳释氧的生态服务供受关系进行研究。结果表明:(1)京津冀固碳释氧净生态服务能力呈现西北高东南低的趋势。净生态服务能力最强的区域主要分布在承德、张家口东部、北京西北部、秦皇岛北部和保定西北部地区。净生态服务能力负值区主要分布于研究区大部分地级市及其以上行政区的经济发展核心区和人口聚集区。(2)按固碳释氧服务价值量来衡量,净生态服务正值区面积占全区面积的64.32%,负值区面积占35.68%;但正值区单位面积供给能力不足,负值区单位面积需求量大。研究区整体上固碳释氧生态服务不能满足自身需求,京津冀单位面积固碳释氧净生态服务价值量为-0.93元·m^(-2)·a^(-1)。(3)研究区共有64个生态供体县域、33个平衡县域和82个受体县域,固碳释氧净生态服务价值量最高的是承德市丰宁满族自治县,价值量为1.01元·m^(-2)·a^(-1);最低的是天津市和平区,价值量为-339.46元·m^(-2)·a^(-1)。