生态系统服务权衡/协同关系的时空格局变化和关键阈值识别对区域生态保护与修复工程的建设和效益评价具有重要参考意义.已有研究主要关注生态保护和修复工程带来的生态系统服务及其权衡/协同关系的变化,很少将生态恢复的阈值效应考虑其中.采用基于生态系统服务权衡/协同关系构建的生态获益指数,评价了陕西省2000年和2020年净初级生产力、土壤保持和产水服务的协同供给能力;利用地理探测器和约束线方法分析了生态系统服务协同供给能力的主导影响因素和阈值特征.结果表明:与2000年相比,2020年陕西省净初级生产力、土壤保持和产水服务均有所增加,两两生态系统服务之间总体表现为协同关系,但具有明显的时空差异.2020年生态系统服务协同供给能力明显增加,其中陕北中部和陕南西部提升最为明显.降水和归一化植被指数(NDVI)是生态系统服务协同供给能力的主导影响因素,他们对生态系统服务协同供给能力的影响具有非线性效应和阈值特征.当NDVI在0.6-0.7之间或年降水量为1100 mm左右时,生态系统服务协同供给能力达到最高,超过上述阈值后NDVI或降水对生态系统服务协同供给能力的促进作用减弱.研究能够为生态恢复效益评价提供参考方案,为陕西省生态保护和恢复建设提供决策支持.

国家不断完善生态环境损害赔偿制度与环境公益诉讼制度的同时,全国生态环境损害案件呈逐年递增趋势.司法和生态环境管理部门等在判罚生态环境损害案件时,面临生态环境损害基线、实物量化、价值量化等难以确定的专业性问题,生态环境损害鉴定不同阶段的差异性难以区分.研究按照损害程度对森林纵火和盗伐林木、违法建设和非法占地、非法采矿三类生态破坏案件进行分类讨论,统计分析了三类生态破坏案件的关键要素指标,阐明了生态环境损害鉴定评估过程的差异性.结果表明,三类案件的差异性主要体现在基线选取对象上,三类案件可能涉及植被、土壤、地下水等指标的一种或多种;森林纵火和盗伐林木、违法建设和占地、非法采矿三类案件在植被破坏和土壤破坏两方面破坏程度都表现出逐渐加重的趋势,水平方向的损害范围易受周边环境影响,纵向从土壤表层向深层土壤破坏逐渐加深,恢复难度逐渐加大;在生态恢复工程选择上,除生态恢复外还需根据破坏程度额外考虑对地表建筑物或压占物清除或矿坑的回填及复垦;永久性损害或基本恢复不可实施时也可考虑其他替代性恢复方案,如认购"碳汇"等新手段.研究可为提高生态环境损害鉴定评估工作的科学性、规范性和可操作性提供理论指导.

植被固碳能力是陆地生态系统碳汇的基础,可通过净生态系统生产力(NEP)这一重要指标来反映.估算植被固碳能力是生态学和地表生态系统研究领域的共同科学问题,揭示其变化特征及其因素影响对于区域生态系统具有重要意义.以京津风沙源治理区为研究区,估算了 2000-2020年京津风沙源治理区NEP,并利用趋势分析法和稳定性分析法等方法分析其时空变化特征,并利用地理探测器探究了影响NEP的自然因素与人类活动因素.结果显示:(1)2020年,京津风沙源治理区的NEP均值为110.09 gC m-2a-1,碳汇区面积约为3.591×105 km2,占总面积的78.80％;(2)2000-2020年,京津风沙源治理区多年平均NEP为77.54 gC m-2a-1,年际变化率为4.118 gCm-2a-1,总体上呈上升趋势,研究区以NEP明显增加区为主,占比55.16％,主要分布在研究区南部,NEP呈下降趋势地区仅占比0.15％,主要分布在北部干旱草原沙地治理区,呈斑块状分布;(3)不同生态系统NEP从高到低依次为林地、农田和草地,林地固碳作用较强,未来林地固碳潜力较大,草地面积占研究区的70％,其总固碳量远超其他类型且呈增加趋势;(4)影响京津风沙源治理区NEP的主导因素为年降水量,其次,生态工程的实施也是NEP变化的重要影响因素,不同因素对京津风沙源治理区NEP的影响表现为双因子增强或非线性增强.围绕京津风沙源植被固碳能力估算以及影响因素的空间分异性,研究也在一定程度上提出了空间恢复的建议,以期为京津风沙源加强植被固碳能力以及生态修复等决策提供科学依据.

人类活动强度(Human Activity Intensity,HAI)是表征人类活动对自然环境作用程度的客观指标,植被作为生态环境变化的综合指示器,对人类活动变化十分敏感,深入探究HAI与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)时空分异及其关联性,对维稳自然环境、合理控制人类活动以及协调人地关系具有重要意义.以黄土高原为研究区域,使用夜间灯光、人口密度及土地利用数据表征人类活动强度,分析2000-2020年HAI与NDVI的时空分及其关联性.结果显示:(1)2000-2020年黄土高原HAI整体变化较缓(年均速为1.39％),空间呈现"七点一圈一带"的分布格局,呼包鄂榆及晋中城市群HAI强度变化较频繁,高强度区向西北方向呈集中分布态势.(2)2000-2013年NDVI增速较快(2.11％/a),2014-2020年增速放缓至0.82％,整体呈现东南高西北低分布,高植被覆盖区域向西北移动且多方向扩张.(3)HAI与NDVI相关性空间分异明显,且在关中、呼包鄂及晋中城市群呈空间聚集分布.人类活动对植被覆盖的作用具有双向性,高强度人类活动致使植被覆盖锐减,退耕还林等工程有效抑制植被退化,生态环境有所改善.研究结果可为精细量化人类活动强度、黄土高原未来国土空间规划及生态环境修复与维稳提供一定理论依据与参考.

生态系统水分利用效率(WUE)是表征碳水耦合过程的关键指标,然而,有关气候变化和退耕还林还草工程背景下黄土高原WUE的时空变化特征及其主导因子仍未明晰.研究利用遥感驱动的生态系统过程模型BEPS模拟2001-2020年黄土高原总初级生产力(GPP)和蒸散(ET),并结合基于敏感性试验的多控制因子联立求解方法定量分析气候和植被因子对黄土高原WUE变化(WUE=GPP/ET)的贡献.结果表明:(1)2001-2020年黄土高原GPP和ET分别以12.9 gC m-2 a-1和3.7 mm/a速率显著升高,并使得WUE增长显著(0.021 gC mm-1 m-2 a-1).(2)2001-2020年间黄土高原80.12％的区域叶面积指数(LAI)显著升高(全区增速为0.014 m2 m-2 a-1)而气候因子变化均不显著.(3)植被因子和气候因子对WUE变化分别呈正贡献和负贡献,植被因子作为主要影响因子主导了黄土高原86.74％地区的WUE变化.研究结果有望为干旱区生态水文管理和相关政策制定提供一定科学参考.

生态成效作为判定山水林田湖草生态保护修复工程有效性的重要途径,对加强工程总体布局和顶层设计、确保工程取得显著成效具有非常重要的意义.青海省祁连山区具有极其典型的"山水林田湖草"生命共同体特征,是中国第一批山水林田湖草生态保护修复工程试点之一.通过构建"生态干扰变化-生态系统格局变化-生态系统质量变化-生态系统功能变化-生态成效变化"逻辑框架,运用时空对比分析方法,对青海祁连山区山水林田湖草生态保护修复工程的生态成效进行了评估.结果表明:工程实施后,重要生态用地面积增长了 0.1％、生态连通度降低了 0.5％、植被覆盖度指数提升了 10.1％、单位面积水源涵养量提高了 31.5％,土壤保持量增加了 3.1％,固碳量增加了 2.8％,表明工程实施以来,生态干扰增加,部分类型生态系统破碎化有所加剧,但总体生态系统格局相对稳定,生态系统质量和各生态功能均有提升,修复成效显现.研究结果对青海祁连山区山水林田湖草生态保护修复工程的实施有一定的指导性作用,能为未来山水林田湖草生态保护修复工作提供先进经验,对科学指导中国更好地开展生态修复工作具有重要意义.

基于2000-2020年中国西南喀斯特地区的增强型植被指数(EVI)和植被净初级生产力(NPP)数据,将人口压力、农村经济和非农经济等社会经济因素进行细分,利用线性混合模型定量评估各社会经济因素对4和NPP的相对贡献率,探讨社会经济发展与植被恢复之间的关系.结果表明:(1)2000-2020年中国西南喀斯特区植被呈上升趋势.(2)整体社会经济因素对植被恢复的贡献大于自然因素,社会经济因素对EVI的贡献率为26.6％,对NPP的贡献率为41％.(3)在社会经济因素中,非农经济因素对植被恢复的相对贡献率最高,对EVI的贡献率为19.1％,对NPP的贡献率为14.7％.(4)在各细分社会经济因素中,第三产业对植被恢复的相对贡献率最高,其中对EVI和NPP的相对贡献率分别为11.8％和14.7％.综上所述,除了生态工程之外,其余社会经济因素对植被恢复的影响虽然具有间接性或者滞后性,但同样重要不可忽略.

研究气候变化和人类活动对植被变化的影响是有效生态系统管理的基础.本研究基于2002-2020年250 m MODIS-NDVI数据,采用Theil-Sen Median斜率估计和Mann-Kendall趋势分析从像元尺度量化了湖南省植被动态演变趋势;结合气象、夜间灯光指数、土地覆盖等数据,采用残差分析和相关分析等方法,从像元和县域两个尺度揭示了人类活动和气候变化对植被动态演变的影响.结果表明:2002-2020年,湖南省归一化植被指数(NDVI)动态演变呈"整体改善、局部退化"的空间格局,显著改善的区域占研究区总面积的64.9％,主要分布于湖南省西部和中南部;显著退化的区域占研究区总面积的1.4％,主要分布于城市化区域和洞庭湖平原的耕地区域.人类活动和气候变化共同促进研究区67.9％的植被改善;人类活动和气候变化单独对植被NDVI动态演变的贡献率分别为96％、4％;人类活动对所有区县植被演变的贡献率均超过80％.人类活动对植被演变的影响存在显著空间异质性.城市扩张导致新城区植被退化,但老城区出现植被恢复的现象;生态工程则促进了湖南省西部植被恢复.本研究结果有助于深入认识湖南省植被演变时空格局及其对气候变化和不同人类活动的响应,可为制定有效的生态恢复策略提供科学依据.

集中连片特困地区作为我国生态环境脆弱区是退耕还林还草的主战场,其退耕成效直接反映了退耕还林还草工程的整体实施效果,为新征程中巩固和拓展退耕还林还草成果提供经验镜鉴.以《中国农村扶贫开发纲要(2011-2020 年)》文件明确的14 个集中连片特困地区作为研究区域,基于 2000-2020 年生态系统年总初级生产力(AGPP)数据集和归一化植被指数(NDVI)数据集,对比分析集中连片特困区的退耕区和未退耕区AGPP和NDVI的年际变化差异,以此来评估集中连片特困地区实施退耕还林还草工程的生态效应.研究发现:(1)2000-2020 年,集中连片特困区退耕还林还草面积为 178554km2,占2000 年耕地总面积的 44.71%;(2)研究期内,退耕区与未退耕区AGPP 和NDVI整体表现出增长趋势,其中退耕区AGPP 和NDVI呈现极显著和显著上升趋势的面积分别占总面积的 69.07%和 86.51%,未退耕区的占比分别为 65.88%和 72.61%,且退耕区AGPP和NDVI的年均值和相对变化率均高于未退耕区;(3)2000-2020 年整个区域、退耕区以及未退耕区AGPP 和NDVI年际变化趋势大体一致,均表现出线性递增态势,且退耕区AGPP和NDVI的增长始终高于整个集中连片特困区和未退耕区.因此,研究通过探讨原集中连片特困区退耕还林还草对AGPP和NDVI的影响,为进一步调整和优化退耕还林还草政策提供了参考依据.

为掌握广西植被生态质量的时空变化特征及其驱动机制,该文以植被生态质量指数(ecological quality index,EQI)为评价指标,基于气象、地形、土壤和遥感等多源数据,利用线性趋势分析、相关性分析、地理探测器等方法,分析了 2000-2020年广西植被生态质量的时空变化特征及其驱动力.结果表明:(1)2000年以来广西植被生态质量指数呈显著增加趋势,区域植被生态明显改善.植被生态质量发展经历了缓慢增长、迅速增长、显著提升等演变阶段.在空间上,广西植被生态质量指数呈现四周高,中间低的特征,高值区逐渐由东部向西部和北部扩展.(2)广西植被生态质量时空演变影响因素差异显著.随海拔高度上升植被生态质量总体变化呈"增加—下降—稳定—上下波动"的趋势.壤土的植被生态质量高,砂土的植被生态质量低.森林和灌草的生态质量较高,农田植被的生态质量较低.植被生态质量与气候驱动因素呈显著正相关关系,受气温和降水共同影响,其中以气温为主要驱动(T)的区域面积最广,降水为主要驱动(P)的区域面积次之,气温降水强驱动([T+P]+)和弱驱动([T+P]-)的区域面积较小.(3)广西植被生态质量变化驱动力受地形、土壤、植被、气候、自然灾害和人类活动的共同影响.自然影响因子解释力排序为植被＞地形＞土壤＞气候,其中植被净初级生产力和植被覆盖度是影响植被生态质量时空分异的最主要因素.自然因子对广西植被生态质量变化的影响存在交互作用,均呈非线性增强及双因子增强关系,其中地形与植被、土壤与植被、气候与植被因子交互作用最明显.自然灾害和人类活动加剧了植被生态质量变化的影响,其中干旱和低温冷害等气象灾害抑制了植被生态质量的改善,而林业生态工程等人为活动促进了植被生态质量的提升.该研究结果为合理制定广西植被生态保护与修复措施提供了科学理论依据和技术支撑.