孙传谆
, 甄霖, 王超
SUN Chuanzhun, ZHEN Lin, WANG Chao
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基金资助:
作者简介:
通讯作者: 甄霖,女,研究员,博导,主要研究方向为资源生态与管理,E-mail:zhenl@igsnrr.ac.cn。
作者简介: 孙传谆(1985-),男,博士,副教授,主要研究方向为土地利用变化对生态系统服务功能的影响,E-mail:suncz.11b@igsnrr.ac.cn。
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摘要
天然林资源保护工程是在中国广泛开展的一项重要生态建设工程。本文在构建生态多元评估指标体系的基础上,评估工程实施的生态成效,对于其进一步决策与管理具有重要的科学意义。通过遥感、生态系统质量等多源数据融合,采用生态系统宏观格局、生态系统质量、生态系统服务等方面指标的现状和时空变化特征,评估小陇山地区天然林保护一期工程(2000-2010年)实施成效。结果表明：①工程实施后,小陇山地区落叶阔叶林、落叶阔叶灌木林、草地等生态系统类型的面积大幅度增加,生态系统宏观状况转好,其中黄河流域生态系统宏观状况转好趋势明显好于长江流域。②研究区叶面积指数(LAI)和最大植被覆盖度(FC)在2000-2010年期间的多年变化斜率分别为0.022和0.510,生态系统质量上升趋势明显。其中黄河流域改善程度高于长江流域。③2010年研究区固碳量为700.20 t/hm2,相比工程初期的2000年增加了4.69%;工程实施之后的10年间,研究区水源涵养量呈增长趋势,土壤保持量亦呈增长趋势;就流域而言,黄河流域的生态系统服务的提升程度均更为明显。
关键词：
Abstract
The natural forest protection project (NFPP) is one of the most widely implemented ecological construction projects in China. By establish multiple ecological indicators, this study try to evaluate its ecological effect, which has important scientific value for the future decision. This study used remote sensing and ecosystem quality data and related indicators to assess the characteristics of change of macro ecological pattern, ecosystem quality, and ecosystem services in the Xiaolongshan region, Gansu Province during the NFPP from 2000-2010. The results show that: (1) After the implementation of the NFPP, broadleaved deciduous forest, broadleaved deciduous shrub, and grassland areas increased substantially, and the ecosystem quality in general clearly improved. The improvement was greater in the Yellow River basin as compared to the Yangtze River basin. (2) The average values of the ecosystem quality indicators of LAI and FC was 0.022 and 0.510 during 2000-2010, with an increasing trend. (3) In 2010, the carbon storage value was 700.20 t/hm2, increased by 4.69% during the first-phase of the NFPP. The slope value of water conservation was 0.08, with an increasing trend as well. The slope value of soil conservation was 1.68, also with an increasing trend.
Keywords：
生态系统及其服务是人类生存和经济社会可持续发展的基础(欧阳志云等, 2014)。生态建设工程可快速地改变区域生态系统格局,从而影响区域生态系统质量和服务(Wang et al, 2007; Zhen et al, 2014; 刘纪远等, 2014; Sun et al, 2015; 孙传谆等, 2015)。天然林资源保护工程(简称天保工程)是一项重要的生态建设工程。工程实施的目的在于通过公益林建设解决中国主要天然林区的休养生息和恢复发展问题,从根本上遏制生态环境恶化,保护生物多样性,促进社会经济的可持续发展(张志达, 2002; Liu et al, 2008)。针对天然林资源长期 过度消耗而引起的生态环境恶化问题,2000年中国开始实施天保工程一期工程,实施时间为2000-2010年。
由于目前对于生态建设工程的生态系统宏观结构、质量以及服务的监测评估缺乏长期观察数据,导致融合遥感与GIS技术分析工程实施区域生态环境质量状况变化的研究不够深入(蔡博峰, 2009; 余新晓等; 2010; 张海燕等, 2016)。传统的监测评价方法由于无法描述工程区的长时间序列动态变化,且往往缺乏时空针对性(MA, 2005; 国家林业局, 2014),相关研究还不能深刻反映工程区生态环境时空变化规律。另外,气候因素是影响工程实施生态成效的重要因素,但由于气候因子与其他因子耦合度较高,现有评估还难以减少气候因子的影响,导致工程的生态成效评估结果的科学性受到影响(邵全琴等, 2016)。
针对天保工程,传统天然林保护工程生态成效评估通常采用生态资源变化量(如森林覆盖率与森林蓄积量等)(屈红军等, 2012)、生态系统服务物质量和价值量(胡会峰等, 2006; 国政等, 2011)等方面选取指标对其生态成效进行评估。近年来,基于遥感与GIS技术融合评价方法获得发展,陶蕴之等(2016)等通过遥感手段获取天保工程区土地利用/覆被以及遥感反演数据,并基于年均植被覆盖度、景观格局指数和人类威胁因子构建天保工程实施成效评估指标体系,评估了西南地区天然林保护工程区生态成效,为天保工程区生态保护与恢复决策提供了科学依据。但总体上,已有的相关评估无论是评估方法还是评估指标的选择,都未能形成一套系统、全面的评估方法与指标体系,难以从生态系统格局、质量、服务等方面深入全面反映工程实施之后的生态成效。在时间尺度上,现有研究通常选择工程实施之初以及工程实施后的少数几个时间点上的数据评估工程实施成效,缺乏长时间序列基础数据,导致评估结果随机性增大,得出过高或过低的评估值。在空间尺度上,现有研究选取的评估区界大都以行政边界为主,对评估结果空间差异性的探讨通常难以与自然空间相匹配。
植被恢复是生态环境改善的前提。实施长江上游、黄河中上游工程区宜林荒山荒地造林绿化是天保工程的重要目标和任务。小陇山林区位于秦岭的西段,为长江流域与黄河流域的分水岭,是中国重要的生态屏障之一,也是生态系统最脆弱的地区之一。2000年开始,该地区与全国同步实施了天然林资源保护建设工程,其天保工程实施后生态环境变化对整个天保工程实施区域来说具有代表性和典型性。本文以长江流域和黄河流域为空间评估单元,融合了多源时空数据,从生态系统格局、质量、服务等方面全面监测和评估小陇山地区生态系统变化,在此基础上系统全面评估工程实施生态成效。在生态系统质量和生态系统服务等方面,通过工程期(2000-2010年)10年变化斜率或工程实施前后10年变化斜率对比反映长时间序列上生态变化特征。本文将有助于完善天保工程生态成效评估的理论、方法和指标体系,同时通过总结典型脆弱生态系统保护与建设的经验教训,为二期工程的进一步实施和调整提供实践指导。
小陇山地区位于甘肃省东南部,地理坐标为104°22′E~106°43′E, 33°30′N ~34°49′N,东西长212.15 km,南北宽146.15 km,年降水量为380~780 mm(图1);属秦岭山脉西段,地跨长江、黄河两大流域,分处长江支流嘉陵江和和黄河支流渭河上游,是全国最大的国有林场群。林地经营总面积83.02万hm2,为兼有中国南北方特点的典型天然次生林区。区内土层浅薄贫瘠,水土流失严重,自然灾害频繁,生态环境较为脆弱(邵瑜, 2012)。行政区跨天水、陇南、定西三市的秦州、麦积、清水、武山、徽县、两当、礼县、漳县等八县(区),下设21个国有林场。
研究区生态系统类型数据来源于环保部、中科院联合开展的“全国生态环境十年变化(2000-2010年)遥感调查评估”项目。一级类包括林地、草地、湿地、耕地、人工表面以及其他等6类。二级类分为阔叶林、针叶林、针阔混交林、稀疏林、草甸、草原、草丛等38类。数据基于MODIS数据、Landsat TM/ETM数据以及HJ-1卫星CCD等多源遥感数据源,结合野外调查和长期生态系统监测,采用人机交互分类进行遥感解译而生成,空间分辨率为30 m。生态系统一级分类精度为94%,二级分类精度达86%以上(张磊等, 2014; 欧阳志云等, 2015)。
本文通过分析小陇山地区2010年生态系统一级类面积、比例以及空间分布特征,探讨区域生态系统现状特征。同时利用邵全琴等(2010)建立的土地覆被转类指数(本文为生态系统转类指数(Ecosystem Change Index, ECI)来反映研究区2000-2010年生态系统宏观变化特征。按照各生态系统类型的自然禀赋及其生态意义,参照邵全琴等人(2010)对土地覆被类型生态级别的定义,去除受人类活动影响变化剧烈的人工表面,得到5种生态类型的级别(表1)。生态系统类型越接近1级,表示该生态系统类型的生态综合功能越高。对生态系统类型定级后,进行生态系统类型变化前后生态级别相减, 结果为正值表示生态系统类型好转,值越大表示好转程度越大,反之则表示生态系统类型转差。生态系统转类指数计算公式为：
式中：ECI为生态系统转类指数,k=1,…,n表示生态系统类型,
本文以植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover, FC)和叶面积指数(Leaf Area Index, LAI) 2个参数作为生态系统质量是否改善的指示因子。数据来源于“全国生态环境十年变化(2000-2010年)遥感调查评估”项目,基于遥感数据,通过遥感反演、生态模型模拟等方式获得。数据空间分辨率为30 m。本文以2000-2010年连续10年的年均值及变化趋势(回归曲线斜率)反映研究区在研究期间生态系统质量现状特征及其时空变化趋势。
水源涵养、土壤保持、固碳为森林最重要的3种生态系统服务功能,本文利用这些服务功能的变化来表征生态系统服务变化特征。数据来源于“全国生态环境十年变化遥感调查评估(2000-2010年)”项目。其中,各生态系统类型的水源涵养量计算采用降水贮存量法。本文以工程实施前后10年(1990-2000年和2000-2010年)水源涵养量、水源涵养量斜率变化、水源涵养保有率变化、水源涵养保有率斜率的多年平均值变化等4方面特征反映研究区水源涵养服务的数量和空间变化特征。其中,水源涵养保有率是指为消除气候波动的影响,将水源涵养服务量与裸土条件下水源涵养量的比值作为水源涵养服务的保有率,以此判断生态系统本身的水源涵养作用。土壤水蚀量、保持量的估算采用美国的修正通用水土流失方程(RUSLE)。以工程实施前后10年(1990-2000年和2000-2010年)土壤侵蚀量、土壤侵蚀量斜率、土壤保持量、土壤保持量斜率、土壤保持保有率、土壤保持保有率斜率的多年平均值变化等6个方面的变化特征反映研究区土壤保持服务的数量和空间变化特征。其中,为消除气候波动影响,将土壤保持服务量与裸土条件下土壤保持量的比值作为土壤保持服务的保有率,以此判断生态系统本身的土壤保持作用。固碳功能采用1990年、2000年以及2010年的固碳量数据反映工程前后的变化特征。
表1 生态系统类型的生态级别
Tab.1 Ecological ranking of different ecosystem types
| 生态系统类型 | 湿地 | 林地 | 草地 | 耕地 | 其他生态系统 |
|---|---|---|---|---|---|
| 生态级别 | 1级 | 2级 | 3级 | 4级 | 5级 |
总体而言,小陇山地区生态系统转类指数为0.038,为正值,表明2000-2010年期间研究区宏观生态状况好转,其原因与生态级别较高的林地和草地大幅度增长密切相关。按流域统计分析表明,黄河流域生态系统转类指数为0.040,高于长江流域的0.037,黄河流域宏观生态状况转好趋势更为明显。
3.1.1 生态系统宏观结构与演变
从表2可以看出,小陇山地区以林地为主,2010年林地面积占土地总面积的45.60%。其次为耕地,占土地总面积的36.41%;草地面积也相对较多,占土地总面积的16.00%;湿地、人工表面以及其他生态系统的面积相对较小,仅分别占土地总面积的0.20%、0.97%和0.81%.
从空间分布情况来看,长江流域片区以林地为主,林地比例相对较大,占整个长江流域总面积的57.67%;耕地和草地也有较大的比例,分别占流域总面积的29.59%和11.37%。黄河流域片区以耕地为主,耕地面积占整个黄河流域面积的44.36%;林地和草地比例也相对较大,分别占流域总面积的31.52%和21.40%。
10年间,小陇山地区草地、林地、人工表面以及其他生态系统的面积呈总体上升趋势,耕地和湿地生态系统的面积呈下降趋势(表2-3)。其中,草地面积增幅最大,增加面积为40408 hm2,增幅达14.15%;增加面积主要来自于耕地的转入,耕地转入面积高达40315 hm2,占转入总面积的98.80%。
表2 小陇山地区生态系统类型面积变化趋势
Tab. 2 Change in ecosystem types in the Xiaolongshan region, Gansu Province during the natural forest protection project (NFPP) period, 2000-2010
| 地类 | 现状 | 变化(2000-2010年) | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2000 | 2010 | 全区 | 黄河流域 | 长江流域 | ||||||||||
| 面积/hm2 | 比例/% | 面积/hm2 | 比例/% | 变化面积/hm2 | 变化比例/% | 变化面积/hm2 | 变化比例/% | 变化面积/hm2 | 变化比例/% | |||||
| 草地 | 285692 | 14.02 | 326104 | 16.00 | 40408 | 14.15 | 25078 | 14.24 | 15329 | 14.01 | ||||
| 湿地 | 4194 | 0.21 | 4169 | 0.20 | -27 | -0.64 | 23 | 1.52 | -49 | -1.83 | ||||
| 耕地 | 804608 | 39.49 | 741919 | 36.41 | -62683 | -7.79 | -33884 | -7.51 | -28799 | -8.15 | ||||
| 人工表面 | 17780 | 0.87 | 19754 | 0.97 | 1973 | 11.09 | 1376 | 10.21 | 597 | 13.86 | ||||
| 其他 | 15437 | 0.76 | 16567 | 0.81 | 1132 | 7.33 | 837 | 10.01 | 295 | 4.17 | ||||
| 林地 | 909979 | 44.66 | 929179 | 45.60 | 19198 | 2.11 | 6570 | 2.27 | 12628 | 2.04 | ||||
研究区林地面积增加19198 hm2,增幅为2.11%;增加面积基本上来自于耕地转入,耕地转入面积为19293 hm2,占转入总面积的99.80%。人工表面和其他生态系统增加面积相对较小(分别为1973 hm2和1132 hm2),但增幅均较大(分别为11.09%和7.33%)。与此同时,耕地面积在工程实施期间呈大幅度下降趋势,10年间下降了62683 hm2,下降幅度高达7.79%。下降原因主要是其在工程实施期间向草地、林地、人工表面以及其他生态系统的大幅度转移。从变化较大地类的空间变化特征来看(图2),草地增加面积和增幅都是黄河流域略高于长江流域;而对于林地变化,长江流域增加面积远高于黄河流域,前者是后者的2倍。耕地在2个流域中的减少面积和减少幅度相当。
表3 2000-2010年小陇山地区生态系统类型转移矩阵/hm2
Tab.3 Ecosystem type transition matrix in the Xiaolongshan region/hm2, 2000-2010
| 类型 | 草地 | 湿地 | 耕地 | 人工表面 | 其他 | 林地 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 草地 | 285191 | 0 | 217 | 150 | 0 | 31 |
| 湿地 | 11 | 4012 | 157 | 0 | 4 | 0 |
| 耕地 | 40315 | 23 | 741229 | 1738 | 1810 | 19293 |
| 人工表面 | 0 | 0 | 0 | 17779 | 0 | 0 |
| 其他 | 438 | 122 | 67 | 50 | 14749 | 7 |
| 林地 | 41 | 0 | 55 | 35 | 2 | 909609 |
3.1.2 林地生态系统结构演变
小陇山地区林地生态系统可进一步划分为落叶阔叶林、常绿针叶林、针阔混交林、落叶阔叶灌木林、乔木园地、乔木绿地6种(表4)。其中,最主要的为落叶阔叶林和落叶阔叶灌木林2类,2010年这两种林地生态系统分别占林地总面积的48.40%和45.69%。10年间,这两种林地生态系统分别增长了8711 hm2和10448 hm2,增幅分别为1.98%和2.52%,增加面积基本来自耕地转入(图3)。其中,长江流域的落叶阔叶林的增加面积远高于黄河流域,前者为后者的4.5倍,而落叶阔叶灌木林在2个流域增加面积基本相当。
表4 林地现状及其变化特征
Tab.4 Forest types and change characteristics
| 林地类别 | 2000 | 2010 | 变化(2000-2010) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 面积/hm2 | 占比/% | 面积/hm2 | 占比/% | 面积变化/hm2 | 占比变化/% | |||
| 落叶阔叶林 | 441028 | 48.47 | 449739 | 48.40 | 8711 | 1.98 | ||
| 常绿针叶林 | 16149 | 1.77 | 16149 | 1.74 | 0 | 0.00 | ||
| 针阔混交林 | 38673 | 4.25 | 38714 | 4.17 | 41 | 0.10 | ||
| 落叶阔叶灌木林 | 414080 | 45.50 | 424528 | 45.69 | 10448 | 2.52 | ||
| 乔木园地 | 44 | 0.00 | 44 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | ||
| 乔木绿地 | 4 | 0.00 | 4 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | ||
| 林地总面积 | 909979 | 100.00 | 929179 | 100.00 | 19199 | 2.11 | ||
图4 2000-2010年生态系统质量相关指标变化特征
Fig.4 Characteristics of change of ecosystem quality indicators, 2000-2010
3.2.1 生态系统质量监测评估
根据统计分析结果,2000-2010年期间小陇山地区叶面积指数(LAI)的多年平均值为2.46,并且变化斜率为0.0221,10年间叶面积指数呈上升趋势(表5)。按流域统计,长江流域叶面积指数值(2.91)高于黄河流域(1.94);但从流域的LAI变化趋势看,黄河流域的变化斜率(0.0308)要高于长江流域(0.0147),表明黄河流域生态质量改善更为明显。研究区最大植被覆盖度(FC)多年平均值为74.29%,并且斜率为0.5099,表明植被覆盖度在研究期间呈上升趋势;长江流域的多年最大植被覆盖度平均值(79.81%)大于黄河流域(67.86%);但从变化趋势而言,黄河流域上升趋势更为明显。
表5 2000-2010年生态系统质量相关指标多年平均值及其变化趋势
Tab.5 Average values and trends of ecosystem quality indicators, 2000-2010
| LAI | FC | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 多年平均值 | 斜率 | 多年平均值/% | 斜率 | ||
| 全区 | 2.46 | 0.0221 | 74.29 | 0.5099 | |
| 黄河流域 | 1.94 | 0.0308 | 67.86 | 0.6765 | |
| 长江流域 | 2.91 | 0.0147 | 79.81 | 0.3673 | |
3.2.2 生态系统服务监测评估
(1) 固碳功能
统计分析表明,2010年小陇山地区固碳功能为700.20 t/hm2 ,相比工程初期的2000年增加了31.37 t/hm2,增幅为4.69%。扭转了工程实施之前的10年间(1990-2000年)的下降趋势(图4,表6)。与此同时,长江流域的固碳功能较高,2010年其固碳功能为899.38 t/hm2;黄河流域的固碳功能相对较低,2010年值为467.49 t/hm2。就变化趋势而言,2个流域工程实施前后都经历了同样的变化趋势,但工程实施后黄河流域的固碳功能增幅(5.31%)大于长江流域(4.42%)。
表6 工程实施前后各项服务指标变化特征
Tab.6 Characteristics of change of ecosystem service indicators after the implementation of the natural forest protection project (NFPP)
| 服务指标 | 时间 | 黄河流域 | 长江流域 | 全区 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 固碳功能 | 固碳量/(t/hm2) | 1990 | 448.60 | 869.63 | 675.45 |
| 2000 | 443.90 | 861.35 | 668.83 | ||
| 2010 | 467.49 | 899.38 | 700.20 | ||
| 水源涵养功能 | 水源涵养量/(万m3/km2) | 1990-2000 | 3.53 | 6.11 | 4.92 |
| 2000-2010 | 4.11 | 6.28 | 5.28 | ||
| 水源涵养量斜率 | 1990-2000 | -0.09 | -0.14 | -0.12 | |
| 2000-2010 | 0.05 | 0.10 | 0.08 | ||
| 水源涵养保有率/% | 1990-2000 | 41.13 | 51.33 | 46.67 | |
| 2000-2010 | 45.54 | 53.90 | 50.08 | ||
| 水源涵养保有率斜率 | 1990-2000 | 0.0025 | 0.0025 | 0.0025 | |
| 2000-2010 | 0.0072 | 0.0063 | 0.0067 | ||
| 土壤保持功能 | 土壤侵蚀量/(t/hm2) | 1990-2000 | 38.21 | 24.55 | 30.85 |
| 2000-2010 | 26.63 | 16.70 | 21.28 | ||
| 土壤侵蚀量斜率 | 1990-2000 | -2.50 | -0.78 | -1.57 | |
| 2000-2010 | -1.91 | -1.13 | -1.49 | ||
| 土壤保持量/(t/hm2) | 1990-2000 | 45.53 | 71.37 | 59.45 | |
| 2000-2010 | 58.73 | 78.25 | 69.25 | ||
| 土壤保持量斜率 | 1990-2000 | -1.94 | -2.34 | -2.15 | |
| 2000-2010 | 0.85 | 2.39 | 1.68 | ||
| 土壤保持保有率/% | 1990-2000 | 52.22 | 67.64 | 60.53 | |
| 2000-2010 | 67.13 | 77.72 | 72.84 | ||
| 土壤保持保有率斜率 | 1990-2000 | 0.0011 | -0.0007 | 0.0001 | |
| 2000-2010 | 0.0218 | 0.0165 | 0.0189 |
(2) 水源涵养功能
水源涵养功能的变化特征由水源涵养量、水源涵养量斜率、水源涵养保有率、水源涵养保有率斜率这些指标来反映。统计分析表明,小陇山区域工程实施后水源涵养功能呈上升趋势,其水源涵养量的平均值相对于实施前增加了0.35万m3/km2,增幅为7.20%(表6)。工程实施后水源涵养量变化斜率为0.08,扭转了工程实施前10年的下降趋势。水源涵养保有率在工程实施后的多年平均值为50.08%,高于工程实施前多年平均值(46.67%)。与此同时,工程实施前后水源涵养保有率斜率均为正值,但工程实施后研究区保有率斜率大于工程实施前,进一步说明工程实施后水源涵养功能的上升趋势。按流域统计,2个流域变化趋势基本与全区一致,但黄河流域的水源涵养量以及水源保有率的上升趋势要略高于长江流域。
(3) 土壤保持功能
土壤保持功能采用土壤侵蚀量、土壤侵蚀量斜率、土壤保持量、土壤保持量斜率、土壤保持保有率以及土壤保持保有率斜率的变化特征来反映。对土壤侵蚀相关指标统计分析表明,小陇山地区工程实施后10年的土壤侵蚀量平均值为21.28 t/hm2,比工程实施前10年平均值下降了9.57 t/hm2,下降幅度高达31.02%(表6)。与此同时,工程实施前后10年土壤侵蚀变化斜率均为负值,表明工程实施前后土壤侵蚀量均呈下降趋势。且后10年土壤侵蚀的斜率大于前10年的斜率,表明后10年土壤侵蚀下降趋势不及前10年。就流域而言,黄河流域土壤侵蚀的下降趋势与全区较为一致,但长江流域后10年的下降趋势明显大于前10年。
对土壤保持量相关指标的统计分析表明,小陇山地区后10年土壤保持平均保持量为69.25 t/hm2,比前10年高出9.80 t/hm2,增幅为16.48%。与此同时,研究区后10年土壤保持量斜率为正,扭转了前10年土壤保持量下降的趋势。就流域而言,长江流域的土壤保持水平要高于黄河流域,但黄河流域土壤保持量前后10年的增幅(28.99%)高于长江流域(9.64%)。
对土壤保持功能保有水平相关指标的统计分析表明,土壤保持保有率在工程实施后的多年平均值为72.84%,大于工程实施前多年平均值(60.53%)。同时,后10年土壤保持保有率斜率 (0.0189)也大于前10年斜率平均值(0.0001),表明后10年土壤保持保有率呈微小上升趋势。就流域而言,黄河流域后10年土壤保持保有水平上升趋势略大于长江流域。
小陇山地区生态系统格局、质量、服务等方面的指标变化特征基本上反映了该区天保工程实施后生态有了明显改观。并且,无论是生态系统宏观格局的改变,还是生态系统质量及其服务的改变,相关指标都表明黄河流域天保工程生态的改善程度要高于长江流域。指标数值变化的一致性在一定程度上反映了各方面指标选取具有相互印证的关系,这也从侧面说明了生态系统格局、质量、服务相关指标选取的科学性。
(1) 生态系统宏观格局相关指标科学性。林草植被覆盖情况是天保工程实施生态成效的重要指标。本文中,林地和草地这2种植被类型面积上升趋势可较好地反映工程实施后工程区生态本底的改善程度。同时,森林保护和恢复也是天保工程最主要任务。因此对林地分类分析可较好地反映工程实施后森林结构与总量变化特征。分流域来看,落叶阔叶林和落叶阔叶灌木林这2类主要林地在2个流域的增长差异较大,森林结构变化具有明显的异质性。生态系统转类指数指标可定量地反映区域宏观生态改善情况。生态系统转类指数数值大小在一定程度上取决于对生态级别的定义。本文按照各类生态系统的自然禀赋,参照土地覆被生态质量差异,定义研究区各生态类型的生态级别,具有区域适用性,但不具有普遍推广意义,因为在其他区域中,各生态系统的重要性程度可能不同。因此在将此指标应用到其他区域时,需要根据当地生态系统特点调整生态级别。
(2) 生态系统质量与服务相关指标科学性。植被恢复是生态环境改善的前提。植被覆盖度和叶面积指数可较好地表征区域植被状况,同时植被状况是水源涵养和土壤保持服务功能计算的重要参数。采用这2项参数数值在工程实施期间的变化斜率能在时间序列上反映工程实施的生态成效。水源涵养、土壤保持、固碳3项服务功能是森林最重要的3种服务功能。其中,水源涵养、土壤保持生态系统服务功能变化特征采用工程实施前后10年相关指标的数值变化差异及其变化斜率差异表示,可较好地体现这2项服务功能在长时间序列上的变化特征,评估结果更为客观和科学。由于固碳量指标只有1990年,2000年以及2010年3个时间节点数据,难以反映长时间序列固碳功能的变化,但也在一定程度上显示了其在工程实施前后10年的变化对比。
(3) 气候和其他生态建设工程对区域生态环境的影响。气候因素是植被活动年际变化的重要影响因素(Weltzi et al, 2003),气温和降水量是影响植被生长的主要非生物因素(Zhou et al, 2014)。气候的干湿状况和水资源供需平衡会对植被的生长产生较大影响。对小陇山地区工程实施前后10年的平均气温和降水量的统计表明,工程实施后10年年平均气温为5.90 ℃,比工程实施前10年上升0.13 ℃;工程实施后10年平均降水量为855 mm,比前10年平均值增加30.23 mm,这反映了研究区近年来气候趋向暖湿变化趋势,有利于植被恢复与生长,这也是小陇山地区生态环境质量改善的重要因素。尽管水源涵养保有量和土壤保持功能保有量2项指标剔除了气候变化对生态环境的影响,但气候因子对生态环境改善的贡献率还有待进一步加强。与此同时,研究区还同时实施了退耕还林工程,其中部分林草植被的增长来源于退耕还林还草,这对于生态环境的改善也起到一定的促进作用。因此,综合叠加各项生态建设工程对生态环境影响及其贡献率的研究还需进一步加强。
本文在生态系统宏观格局、质量、服务等方面建立了一套系统、全面的天保工程实施生态成效评估指标体系,并利用多源长时间序列数据对研究区的天保工程实施成效进行了评估,得出了具有空间异质性特征的评估结果,并在消除气候因素对生态成效的影响上作了初步探索。主要得出以下结论：
(1) 多类指标均反映研究区天保工程实施期间生态环境改善的趋势。不论是整个区域还是不同流域,各类评估结果具有一致性,表明时间序列基础数据可增强评估结果的稳定性,可避免仅根据少数几个时间点数据而导致的评估结果的随机性。
(2) 天保工程区各流域生态系统质量及工程实施的生态成效具有差异性。今后天保工程的进一步实施过程中,应更加注重区分流域等自然边界,实施差异化的生态恢复与管理手段。
(3) 未来天保工程的生态成效评估,应重视在计算方法上消除气候因子对评估结果的影响,在指标选取上减少与其他生态工程的叠加影响,增强评估结果的科学性。
The authors have declared that no competing interests exist.
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西南地区天然林保护工程生态效益评价 [J].
天保工程对于西南地区生态效益方面发挥了重要作用,其价值计量研究一直是学术界研究的热点。本文针对西南地区天然林严重退化的问题,利用价值计量的方法,在实用性与系统性的原则指导下,建立了西南地区天然林保护工程生态效益评价指标体系,其中2级指标8个,3级指标14个,并对西南地区天保工程进行生态效益评价。结果表明：西南地区实施天然林保护工程10年来取得了可观的生态效益,2008年与1998年相比,净增生态效益945451.6亿元,本文的评价指标体系和研究结果为我国特别是西南地区天然林保护工程生态效益评价作实证指导。
Eco-benefit evaluation on natural forest protection project in Southwest Chi-na [J].
天保工程对于西南地区生态效益方面发挥了重要作用,其价值计量研究一直是学术界研究的热点。本文针对西南地区天然林严重退化的问题,利用价值计量的方法,在实用性与系统性的原则指导下,建立了西南地区天然林保护工程生态效益评价指标体系,其中2级指标8个,3级指标14个,并对西南地区天保工程进行生态效益评价。结果表明：西南地区实施天然林保护工程10年来取得了可观的生态效益,2008年与1998年相比,净增生态效益945451.6亿元,本文的评价指标体系和研究结果为我国特别是西南地区天然林保护工程生态效益评价作实证指导。
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中国天然林保护工程的固碳能力估算 [J].
Carbon sequestration of China's national natural forest protection project [J].
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20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局 [J].https://doi.org/10.11821/dlxb201401001 Magsci [本文引用: 1] 摘要
土地利用/土地覆被变化（LUCC）是人类活动与自然环境相互作用最直接的表现形式，本文采用相同空间分辨率的卫星遥感信息源和相同的技术方法，对中国1980 年代末到2010 年土地利用变化数据进行定期更新。在此基础上，提出并发展土地利用动态区划的方法，研究土地利用变化的空间格局与时空特征。我们发现：1990-2010 年的20 年间，中国土地利用变化表现出明显的时空差异。“南减北增，总量基本持衡，新增耕地的重心逐步由东北向西北移动”是耕地变化的基本特征；“扩展提速，东部为重心，向中西部蔓延”是城乡建设用地变化的基本特征；“林地前减后增，荒漠前增后减，草地持续减少”是非人工土地利用类型变化的主要特征。20 世纪末与21 世纪初两个10 年相比，中国土地利用变化空间格局出现了一些新特征，原有的13 个土地利用变化区划单元演变为15 个单元，且部分区划单元边界发生变化。主要变化格局特征为黄淮海地区、东南部沿海地区、长江中游地区和四川盆地城镇工矿用地呈现明显的加速扩张态势；北方地区耕地开垦重心由东北地区和内蒙古东部转向西北绿洲农业区；东北地区旱作耕地持续转变为水田；内蒙古农牧交错带南部、黄土高原和西南山地退耕还林还草效果初显。近20 年间，尽管气候变化对北方地区的耕地变化有一定的影响，但政策调控和经济驱动仍然是导致我国土地利用变化及其时空差异的主要原因。2000 年后的第一个10 年，土地利用格局变化的人为驱动因素已由单向国土开发为主，转变为开发与保护并重。在空间格局变化的分析方法方面，应用“动态区划法”开展世纪之交两个10 年中国LUCC空间格局变化的分析，有效揭示了20 年来中国LUCC“格局的变化过程”，即动态区划边界的推移、区划单元内部特征的变化与单元的消长等；以及“变化过程的格局”，即土地利用变化过程与特征的分阶段区域差异，清晰刻画了LUCC动态区划中区划单元的消长，单元边界的变动，以及前后10 年的变化强度特征，揭示了土地利用“格局”与“过程”之间的交替转化规律，以及不同类型和区域的变化原因，证明了该分析方法的有效性。
Spatiotemporal characteristics, patterns and causes of land use changes in China since the late 1980s [J].https://doi.org/10.11821/dlxb201401001 Magsci [本文引用: 1] 摘要
土地利用/土地覆被变化（LUCC）是人类活动与自然环境相互作用最直接的表现形式，本文采用相同空间分辨率的卫星遥感信息源和相同的技术方法，对中国1980 年代末到2010 年土地利用变化数据进行定期更新。在此基础上，提出并发展土地利用动态区划的方法，研究土地利用变化的空间格局与时空特征。我们发现：1990-2010 年的20 年间，中国土地利用变化表现出明显的时空差异。“南减北增，总量基本持衡，新增耕地的重心逐步由东北向西北移动”是耕地变化的基本特征；“扩展提速，东部为重心，向中西部蔓延”是城乡建设用地变化的基本特征；“林地前减后增，荒漠前增后减，草地持续减少”是非人工土地利用类型变化的主要特征。20 世纪末与21 世纪初两个10 年相比，中国土地利用变化空间格局出现了一些新特征，原有的13 个土地利用变化区划单元演变为15 个单元，且部分区划单元边界发生变化。主要变化格局特征为黄淮海地区、东南部沿海地区、长江中游地区和四川盆地城镇工矿用地呈现明显的加速扩张态势；北方地区耕地开垦重心由东北地区和内蒙古东部转向西北绿洲农业区；东北地区旱作耕地持续转变为水田；内蒙古农牧交错带南部、黄土高原和西南山地退耕还林还草效果初显。近20 年间，尽管气候变化对北方地区的耕地变化有一定的影响，但政策调控和经济驱动仍然是导致我国土地利用变化及其时空差异的主要原因。2000 年后的第一个10 年，土地利用格局变化的人为驱动因素已由单向国土开发为主，转变为开发与保护并重。在空间格局变化的分析方法方面，应用“动态区划法”开展世纪之交两个10 年中国LUCC空间格局变化的分析，有效揭示了20 年来中国LUCC“格局的变化过程”，即动态区划边界的推移、区划单元内部特征的变化与单元的消长等；以及“变化过程的格局”，即土地利用变化过程与特征的分阶段区域差异，清晰刻画了LUCC动态区划中区划单元的消长，单元边界的变动，以及前后10 年的变化强度特征，揭示了土地利用“格局”与“过程”之间的交替转化规律，以及不同类型和区域的变化原因，证明了该分析方法的有效性。
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全国生态环境十年变化(2000-2010年)遥感调查评估 [J].URL 摘要
为摸清全国生态环境状况和变化趋势,综合评估全国生态系统质量与功能,提出新时期我国生态环境保护对策与建议,服务于生态文明建设,经国务院批准,环保部、中科院联合开展＂全国生态环境十年变化（2000—2010年）遥感调查评估＂工作。目前项目进展顺利,初步揭示了我国生态系统格局与构成、生态系统质量、生态系统服务功能、生态环境问题特征及其变化趋势,明确了我国新时期生态环境所面临的问题,可为我国生态国情调查和新时期宏观生态环境管理提供可靠的科学基础。
National ecosystem survey and assessment of China (2000-2010) [J].URL 摘要
为摸清全国生态环境状况和变化趋势,综合评估全国生态系统质量与功能,提出新时期我国生态环境保护对策与建议,服务于生态文明建设,经国务院批准,环保部、中科院联合开展＂全国生态环境十年变化（2000—2010年）遥感调查评估＂工作。目前项目进展顺利,初步揭示了我国生态系统格局与构成、生态系统质量、生态系统服务功能、生态环境问题特征及其变化趋势,明确了我国新时期生态环境所面临的问题,可为我国生态国情调查和新时期宏观生态环境管理提供可靠的科学基础。
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基于遥感技术的全国生态系统分类体系 [J].An ecosystem classification system based on remote sensor in-formation in China [J]. |
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我国天然林保护工程一期实施效果概述 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-8101.2012.06.002 URL 摘要
天保工程一期(2000-2010)建设已经顺利结束,从实现森林资源恢复增长、改善生态环境、提高社会效益、拓宽就业渠道、效益价值的货币估算5个方面综述天保工程一期的实施效果,探讨工程实施效果评价过程中存在的问题,以期为天保工程二期(2011-2020)继续实施和政策制定提供理论支撑和经验参照.
Woguo tianranlin baohu gongcheng yiqi shishi xiaoguo gaishu [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-8101.2012.06.002 URL 摘要
天保工程一期(2000-2010)建设已经顺利结束,从实现森林资源恢复增长、改善生态环境、提高社会效益、拓宽就业渠道、效益价值的货币估算5个方面综述天保工程一期的实施效果,探讨工程实施效果评价过程中存在的问题,以期为天保工程二期(2011-2020)继续实施和政策制定提供理论支撑和经验参照.
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三江源生态保护和建设一期工程生态成效评估 [J].https://doi.org/10.11821/dlxb201601001 Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>基于生态系统结构--服务动态过程趋势分析,针对生态保护与建设工程预期目标,构建了由生态系统结构,质量,服务及其变化因素构成的生态成效评估指标体系,研究发展野外观测,遥感监测和生态过程定量模拟一体化的监测评估技术体系,评估了三江源生态保护和建设一期工程的生态成效.结果表明:工程实施8年以来,三江源区宏观生态状况趋好但尚未达到1970s比较好的生态状况,草地持续退化趋势得到初步遏制但难以达到预期"草地植被盖度提高平均20%~40%"的目标,水体与湿地生态系统整体有所恢复,生态系统水源涵养和流域水供给能力提高,区域水源涵养量达到了增加13.20亿m3目标;重点工程区内生态恢复程度好于非工程区,除了气候影响以外,工程的实施对促进植被恢复具有明显而积极的作用;然而,草地退化局面没有获得根本性扭转,工程实施尚未遏制土壤水蚀增加趋势,一期工程局部性和初步性特点突显出三江源区生态保护任务的长期性和艰巨性.</p>
Assessment on the effects of the first-stage ecological con-servation and restoration project in Sanjiangyuan region [J].https://doi.org/10.11821/dlxb201601001 Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>基于生态系统结构--服务动态过程趋势分析,针对生态保护与建设工程预期目标,构建了由生态系统结构,质量,服务及其变化因素构成的生态成效评估指标体系,研究发展野外观测,遥感监测和生态过程定量模拟一体化的监测评估技术体系,评估了三江源生态保护和建设一期工程的生态成效.结果表明:工程实施8年以来,三江源区宏观生态状况趋好但尚未达到1970s比较好的生态状况,草地持续退化趋势得到初步遏制但难以达到预期"草地植被盖度提高平均20%~40%"的目标,水体与湿地生态系统整体有所恢复,生态系统水源涵养和流域水供给能力提高,区域水源涵养量达到了增加13.20亿m3目标;重点工程区内生态恢复程度好于非工程区,除了气候影响以外,工程的实施对促进植被恢复具有明显而积极的作用;然而,草地退化局面没有获得根本性扭转,工程实施尚未遏制土壤水蚀增加趋势,一期工程局部性和初步性特点突显出三江源区生态保护任务的长期性和艰巨性.</p>
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近30年来三江源地区土地覆被与宏观生态变化特征 [J].https://doi.org/10.11821/yj2010080009 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>利用1970年代中后期MSS图像和1980年代末、2004年以及2008年三期TM图像并结合野外调查,获得三江源地区四期土地覆被空间数据集,提出了土地覆被转类指数和土地覆被状况指数,以表征该区域生态变化的趋势。通过计算土地覆被转类途径和幅度、土地覆被转类指数和土地覆被状况指数,分析青海三江源地区1970年代中后期以来土地覆被时空变化特征及其反映的宏观生态状况变化。结果表明:三江源地区近30年平均土地覆被状况指数为38.20,土地覆被状况为4级,其中黄河流域最好,其次为澜沧江流域,长江流域最差;三江源地区土地覆被转类,在1970s~1990s和1990s~2004年两个时段,均主要以高生态级别向低生态级别转移为主,2004~2008年时段,主要以低生态级别向高生态级别转移为主;由土地覆被状况指数变化率和土地覆被转类指数,可以反映出近30年来三江源地区土地覆被和宏观生态状况,总体上经历了变差(1970s~1990s时段土地覆被状况指数变化率<em>Zc</em>为-0.63,土地覆被转类指数<em>LCCI</em>为-0.58)—显著变差(1990s~2004时段<em>Zc</em>为-0.94,<em>LCCI</em>为-1.76)—略有好转(2004~2008时段<em>Zc</em>为0.06,<em>LCCI</em>为0.33)的变化过程。这一变化过程前、中期主要受到气候变化和草地载畜压力共同驱动的影响,后期则叠加了生态建设工程的驱动作用。</p>
The characteristics of land cover and macro-scopical ecology changes in the source region of three rivers on Qinghai-Tibet Plateau during last 30 years [J].https://doi.org/10.11821/yj2010080009 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>利用1970年代中后期MSS图像和1980年代末、2004年以及2008年三期TM图像并结合野外调查,获得三江源地区四期土地覆被空间数据集,提出了土地覆被转类指数和土地覆被状况指数,以表征该区域生态变化的趋势。通过计算土地覆被转类途径和幅度、土地覆被转类指数和土地覆被状况指数,分析青海三江源地区1970年代中后期以来土地覆被时空变化特征及其反映的宏观生态状况变化。结果表明:三江源地区近30年平均土地覆被状况指数为38.20,土地覆被状况为4级,其中黄河流域最好,其次为澜沧江流域,长江流域最差;三江源地区土地覆被转类,在1970s~1990s和1990s~2004年两个时段,均主要以高生态级别向低生态级别转移为主,2004~2008年时段,主要以低生态级别向高生态级别转移为主;由土地覆被状况指数变化率和土地覆被转类指数,可以反映出近30年来三江源地区土地覆被和宏观生态状况,总体上经历了变差(1970s~1990s时段土地覆被状况指数变化率<em>Zc</em>为-0.63,土地覆被转类指数<em>LCCI</em>为-0.58)—显著变差(1990s~2004时段<em>Zc</em>为-0.94,<em>LCCI</em>为-1.76)—略有好转(2004~2008时段<em>Zc</em>为0.06,<em>LCCI</em>为0.33)的变化过程。这一变化过程前、中期主要受到气候变化和草地载畜压力共同驱动的影响,后期则叠加了生态建设工程的驱动作用。</p>
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浅谈小陇山林区生态恢复的主要对策 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0952.2012.10.054 URL [本文引用: 1] 摘要
小陇山林区的森林生态系统由于自然和人为因素不同程度的干扰，导致系统结构改变、功能降低、 内部环境恶化，物种间平衡关系破裂。针对小陇山林区中存在的造林树种单一、模式单一、林龄结构不合理、树种质量低等问题，提出了无林地造林、封山育林、天 然次生林改造、抚育间伐等恢复措施，以实现小陇山林区退化森林生态系统的恢复。
Qi-antan Xiaolongshan linqu shengtai huifu de zhuyao duice [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0952.2012.10.054 URL [本文引用: 1] 摘要
小陇山林区的森林生态系统由于自然和人为因素不同程度的干扰，导致系统结构改变、功能降低、 内部环境恶化，物种间平衡关系破裂。针对小陇山林区中存在的造林树种单一、模式单一、林龄结构不合理、树种质量低等问题，提出了无林地造林、封山育林、天 然次生林改造、抚育间伐等恢复措施，以实现小陇山林区退化森林生态系统的恢复。
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生态建设工程对鄱阳湖区域土地利用/覆被变化的影响 [J].Magsci 摘要
生态建设工程可在很大程度上快速改变区域土地利用/覆被格局。本文以鄱阳湖区域三个典型村落为研究对象,利用遥感手段和实地调研获取研究区生态建设工程实施前(2000年)、后(2013年)土地利用信息,在此基础上,结合农户问卷调查,从土地利用程度综合指数(<em>L<sub>j</sub></em>)、土地利用重要性指数(<em>C<sub>i</sub></em>)、林草植被覆盖度(<em>I</em>)指数等方面,分析土地利用变化特征。结果表明:总体上,生态工程建设实施后,鄱阳湖典型村落土地利用程度均呈下降趋势,林草植被覆盖度呈上升趋势。这对于改善鄱阳湖区域生态环境质量具有重要的意义。不同生态建设工程对鄱阳湖区域典型村落土地利用变化影响差异明显。其中,退田还湖工程引起的土地利用变化的重要性指数相对较高,对综合土地利用程度和林草植被覆盖度影响最大;“一大四小”工程引起的土地利用变化的重要性指数也相对较高。单一的“一大四小”工程对土地利用程度和林草植被覆被度的影响较小,但“一大四小”工程与退田还湖工程重合部分使土地利用程度下降,林草植被覆盖度提升。退耕还林工程引起的土地利用变化的重要性指数相对较低,其对土地利用程度和林草植被覆盖度影响较大。
Effect of ecological construction projects on land use/cover changes in the Poyang Lake area [J].Magsci 摘要
生态建设工程可在很大程度上快速改变区域土地利用/覆被格局。本文以鄱阳湖区域三个典型村落为研究对象,利用遥感手段和实地调研获取研究区生态建设工程实施前(2000年)、后(2013年)土地利用信息,在此基础上,结合农户问卷调查,从土地利用程度综合指数(<em>L<sub>j</sub></em>)、土地利用重要性指数(<em>C<sub>i</sub></em>)、林草植被覆盖度(<em>I</em>)指数等方面,分析土地利用变化特征。结果表明:总体上,生态工程建设实施后,鄱阳湖典型村落土地利用程度均呈下降趋势,林草植被覆盖度呈上升趋势。这对于改善鄱阳湖区域生态环境质量具有重要的意义。不同生态建设工程对鄱阳湖区域典型村落土地利用变化影响差异明显。其中,退田还湖工程引起的土地利用变化的重要性指数相对较高,对综合土地利用程度和林草植被覆盖度影响最大;“一大四小”工程引起的土地利用变化的重要性指数也相对较高。单一的“一大四小”工程对土地利用程度和林草植被覆被度的影响较小,但“一大四小”工程与退田还湖工程重合部分使土地利用程度下降,林草植被覆盖度提升。退耕还林工程引起的土地利用变化的重要性指数相对较低,其对土地利用程度和林草植被覆盖度影响较大。
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西南天然林保护工程区生态成效评估 [J].https://doi.org/10.11934/j.issn.1673-4831.2016.05.005 URL [本文引用: 1] 摘要
随着大尺度生态保护和恢复工程的开展和不断深化,工程有效性评估逐渐成为备受关注的热点问题。开展大尺度生态保护和恢复的成效评估对于相应的宏观决策与管理具有重要科学意义。基于年均植被覆盖度、景观格局指数和人类威胁因子评估指标体系,对西南4省市天然林保护工程区的生态保护成效进行定量评估。结果表明:研究区生态保护成效总体上明显改善,地类景观斑块分布更加合理规整,连通性提高,人类干扰强度逐步减小,尤其是4省市交界林区以及重庆与湖北、四川与陕西、四川与三江源地区的交界区域生态成效显著提高;而汶川周边林区、横断山脉部分林区以及云南文山林区生态保护成效较弱。因此,在天然林保护工程的进一步实施过程中有必要在分析保护成效空间分异特征的基础上采取保护和恢复并重的策略,将植被、景观格局和生境质量与人类活动的干扰和压力综合起来,以促进大尺度生态保护和恢复的可持续有效管理。
Assessment of ecological effect of the natural forest protection project in Southwest China [J].https://doi.org/10.11934/j.issn.1673-4831.2016.05.005 URL [本文引用: 1] 摘要
随着大尺度生态保护和恢复工程的开展和不断深化,工程有效性评估逐渐成为备受关注的热点问题。开展大尺度生态保护和恢复的成效评估对于相应的宏观决策与管理具有重要科学意义。基于年均植被覆盖度、景观格局指数和人类威胁因子评估指标体系,对西南4省市天然林保护工程区的生态保护成效进行定量评估。结果表明:研究区生态保护成效总体上明显改善,地类景观斑块分布更加合理规整,连通性提高,人类干扰强度逐步减小,尤其是4省市交界林区以及重庆与湖北、四川与陕西、四川与三江源地区的交界区域生态成效显著提高;而汶川周边林区、横断山脉部分林区以及云南文山林区生态保护成效较弱。因此,在天然林保护工程的进一步实施过程中有必要在分析保护成效空间分异特征的基础上采取保护和恢复并重的策略,将植被、景观格局和生境质量与人类活动的干扰和压力综合起来,以促进大尺度生态保护和恢复的可持续有效管理。
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2000-2010年中国退牧还草工程区生态系统宏观结构和质量及其动态变化 [J].https://doi.org/10.11686/cyxb2015469 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
本研究以生态学理论为基础,以空间信息技术为支撑,基于遥感数据、气象数据和地面观测数据,通过多源数据融合、生态模型模拟和尺度转换手段,分析中国退牧还草综合治理工程区2000-2010年生态系统宏观结构和质量的时空分布及变化趋势,探讨生态系统变化的自然和人文驱动机制,为退牧还草工程的生态成效评估提供理论依据。研究结果表明,1)2000-2010年,草地生态系统面积保持平稳,生态系统宏观结构稳定,但局部区域仍存在草地与农田、湿地和荒漠间的相互转化;2)研究区草地退化趋势已得到初步遏制,植被覆盖度略有增长,叶面积指数略呈波动式增加,净初级生产力呈显著上升,草地植被呈现恢复转好态势,生态系统总体质量有所提高,生态环境向良性演变;3)研究区生态状况具有空间差异性,总体转好,局部变差,各亚区整体水平排序为内蒙古东部退化草原治理区青藏高原江河源退化草原治理区新疆退化草原治理区蒙甘宁西部退化草原治理区;4)退牧还草工程的实施有利于草地保护,气候暖湿化促进植被生长与恢复,人类活动干扰局部地区生态系统,三者共同影响研究区总体生态状况。
Ecosystem dynamics in the 'Returning Rangeland to Grassland’ programs, China [J].https://doi.org/10.11686/cyxb2015469 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
本研究以生态学理论为基础,以空间信息技术为支撑,基于遥感数据、气象数据和地面观测数据,通过多源数据融合、生态模型模拟和尺度转换手段,分析中国退牧还草综合治理工程区2000-2010年生态系统宏观结构和质量的时空分布及变化趋势,探讨生态系统变化的自然和人文驱动机制,为退牧还草工程的生态成效评估提供理论依据。研究结果表明,1)2000-2010年,草地生态系统面积保持平稳,生态系统宏观结构稳定,但局部区域仍存在草地与农田、湿地和荒漠间的相互转化;2)研究区草地退化趋势已得到初步遏制,植被覆盖度略有增长,叶面积指数略呈波动式增加,净初级生产力呈显著上升,草地植被呈现恢复转好态势,生态系统总体质量有所提高,生态环境向良性演变;3)研究区生态状况具有空间差异性,总体转好,局部变差,各亚区整体水平排序为内蒙古东部退化草原治理区青藏高原江河源退化草原治理区新疆退化草原治理区蒙甘宁西部退化草原治理区;4)退牧还草工程的实施有利于草地保护,气候暖湿化促进植被生长与恢复,人类活动干扰局部地区生态系统,三者共同影响研究区总体生态状况。
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基于碳收支的中国土地覆被分类系统 [J].https://doi.org/10.5846/stxb201310102431 URL Magsci 摘要
生态系统的碳收支是影响全球变化的重要环节,而土地覆被变化改变了生态系统碳收支的现状、速率.提出了面向碳收支的中国土地覆被分类系统,服务于生态系统碳收支估算和国家生态环境监测.分类系统由一、二级土地覆被类型、三级土地覆被辅助特征构成.通过物质组成、结构、排列、季节特征等19个指标,将土地覆被划分38个二级类型,反映生态系统的碳储量现状.三级土地覆被辅助特征利用9个指标补充了二级土地覆被类型的属性.其中5个环境指标主要反映生态系统碳储备的潜力和强度,土地利用方式指标反映植被演替过程植被碳收支中的人为扰动影响,植被覆盖度、植被生育期、物种特征指标用于进一步细化植被类型.二级类型与三级特征为分层组织的土地覆被产品,有利于产品管理和应用.分类系统已应用到面向全国生态系统碳收支的30m格网的中国土地覆被制图中.
Classification system of China land cover for carbon budget [J].https://doi.org/10.5846/stxb201310102431 URL Magsci 摘要
生态系统的碳收支是影响全球变化的重要环节,而土地覆被变化改变了生态系统碳收支的现状、速率.提出了面向碳收支的中国土地覆被分类系统,服务于生态系统碳收支估算和国家生态环境监测.分类系统由一、二级土地覆被类型、三级土地覆被辅助特征构成.通过物质组成、结构、排列、季节特征等19个指标,将土地覆被划分38个二级类型,反映生态系统的碳储量现状.三级土地覆被辅助特征利用9个指标补充了二级土地覆被类型的属性.其中5个环境指标主要反映生态系统碳储备的潜力和强度,土地利用方式指标反映植被演替过程植被碳收支中的人为扰动影响,植被覆盖度、植被生育期、物种特征指标用于进一步细化植被类型.二级类型与三级特征为分层组织的土地覆被产品,有利于产品管理和应用.分类系统已应用到面向全国生态系统碳收支的30m格网的中国土地覆被制图中.
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天保工程的实施背景、进展及对策 [J].
天然林资源在我国林业建设中的地位 森林按起源不同可分为天然林和人工林.天然林按受干扰程度可分为原始林和次生林.天然林资源在我国林业建设中的地位,可以用3个主体来概括.
Tianbao gongcheng de shishi beijing, jinzhan ji duice [J].
天然林资源在我国林业建设中的地位 森林按起源不同可分为天然林和人工林.天然林按受干扰程度可分为原始林和次生林.天然林资源在我国林业建设中的地位,可以用3个主体来概括.
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Ecological and socioeconomic effects of China's policies for eco-system services [J].
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Impacts of ecological restoration and human activities on habitat of overwintering migratory birds in the wetland of Poyang Lake, Jiangxi Province, China [J]. |
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Evaluation of the economic and environmental impact of con-verting cropland to forest: A case study in Dunhua County, China [J].https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2006.04.025 URL PMID: 17188798 Magsci [本文引用: 1] 摘要
The Sloping Land Conversion Program (also known as “Grain for Green” or the Upland Conversion Program) for converting cropland to forest is one of China's most ambitious environmental initiatives, and is one of the world's largest land-conservation programs with a budget of RMB 337 billion (over US$ 40 billion). Although environmental impacts have played a vital role in the general reasoning and argumentation for forest plantations, environmental impact analyses have often received less attention than economic analyses in the planning of plantation forestry projects. The overall goal of this paper is to evaluate the program's environmental impact considering the farmer's interests and the potential social benefits due to carbon sequestration in different scenarios based on household and field survey data in Dunhua County. Our findings are that: (1) in many cases, the program did not give adequate consideration to land productivity and environmental heterogeneity when selecting plots; (2) more than half of the reforestation plots were on flat cropland (slopes of less than 5°); (3) in five of the eight townships, net incomes on reforested land were substantially above or below previous crop incomes, raising questions about the efficiency of the allocation of compensation to farmers participating in the program; (4) the potential carbon co-benefit increased the NPV of the program by 5954–700902RMB/ha. In conclusion, we recommend that more attention should be paid to the quality of reforestation programs rather than just their scale and note that consideration of potential carbon sequestration co-benefits enhances the benefits of cropland conversion programs.
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Assessing the response of terrestrial ecosystems to potential changes in precipitation [J].https://doi.org/10.1641/0006-3568(2003)053[0941:ATROTE]2.0.CO;2 URL [本文引用: 1] 摘要
Changes in Earth's surface temperatures caused by anthropogenic emissions of greenhouse gases are expected to affect global and regional precipitation regimes. Interactions between changing precipitation regimes and other aspects of global change are likely to affect natural and managed terrestrial ecosystems as well as human society. Although much recent research has focused on assessing the responses of terrestrial ecosystems to rising carbon dioxide or temperature, relatively little research has focused on understanding how ecosystems respond to changes in precipitation regimes. Here we review predicted changes in global and regional precipitation regimes, outline the consequences of precipitation change for natural ecosystems and human activities, and discuss approaches to improving understanding of ecosystem responses to changing precipitation. Further, we introduce the Precipitation and Ecosystem Change Research Network (PrecipNet), a new interdisciplinary research network assembled to encourage and foster communication and collaboration across research groups with common interests in the impacts of global change on precipitation regimes, ecosystem structure and function, and the human enterprise. [References: 60]
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Herders' willingness to accept versus the public sector's willingness to pay for grassland restoration in the Xilingol League of Inner Mongolia, China [J].https://doi.org/10.1088/1748-9326/9/4/045003 URL [本文引用: 1] 摘要
This paper describes two payment for ecosystem services (PES) programs to restore grassland ecosystems in Inner Mongolia in Northern China. A key challenge is to sustain the livelihood of local residents, who earn most of their income from traditional animal husbandry. We surveyed 240 herders and 36 government representatives in 2 years. We used contingent valuation and logistic regression to analyze the resulting data. Since the PES implementation, income from cultivation and animal grazing decreased, whereas income from compensation and off-farm activities increased. The herders preferred an annual payment of 625 Chinese yuan. (CNY) ha(-1) for participating in conservation activities, but the government prefers to provide 528 CNY ha(-1), resulting in an annual gap of 97 CNY ha(-1). The current too-low payments may lead some herders to expand their grazing into restricted grassland or increase their number of animals, particularly if either payment program ends. The herders were most concerned about their economic loss, whereas the government considered both grassland restoration and income protection to be important. To create an improved and sustainable PES scheme, we recommend solutions that will let the herders sustain their livelihood while conserving the grasslands. Our findings will help to establish more effective PES schemes for the grasslands of Inner Mongolia and similar regions.
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Grassland coverage inter-annual variation and its coupling relation with hydrothermal factors in China during 1982-2010 [J].https://doi.org/10.1007/s11442-014-1108-0 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
GIMMS (Global Inventory Modeling and Mapping Studies) NDVI (Normalised Difference Vegetation Index) from 1982 to 2006 and MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) NDVI from 2001 to 2010 were blended to extract the grass coverage and analyze its spatial pattern. The response of grass coverage to climatic variations at annual and monthly time scales was analyzed. Grass coverage distribution had increased from northwest to southeast across China. During 1982鈥2010, the mean nationwide grass coverage was 34% but exhibited apparent spatial heterogeneity, being the highest (61.4%) in slope grasslands and the lowest (17.1%) in desert grasslands. There was a slight increase of the grass coverage with a rate of 0.17% per year. Increase in slope grasslands coverage was as high as 0.27% per year, while in the plain grasslands and meadows the grass coverage increase was the lowest (being 0.11% per year and 0.1% per year, respectively). Across China, the grass coverage with extremely significant increase (P<0.01) and significant increase (P<0.05) accounted for 46.03% and 11% of the total grassland area, respectively, while those with extremely significant and significant decrease accounted for only 4.1% and 3.24%, respectively. At the annual time scale, there are no significant correlations between grass coverage and annual mean temperature and precipitation. However, the grass coverage was somewhat affected by temperature in alpine and sub-alpine grassland, alpine and sub-alpine meadow, slope grassland and meadow, while grass coverage in desert grassland and plain grassland was more affected by precipitation. At the monthly time-scale, there are significant correlations between grass coverage with both temperature and precipitation, indicating that the grass coverage is more affected by seasonal fluctuations of hydrothermal conditions. Additionally, there is one-month time lag-effect between grass coverage and climate factors for each grassland types.
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