植被光合作用是维持区域生态平衡和气候稳定的关键过程之一,对了解区域生态系统的健康状况和应对气候变化具有重要意义.基于GOSIF数据,对2001-2021年黄河流域植被光合的时空变化规律及原因进行了分析.结果表明:(1)黄河流域植被光合总体呈上升趋势,在空间上表现为西部和东南部高、北部低的分布格局.其中关中平原、阿尼玛卿山、宁夏平原以及黄河三角洲地区的植被光合呈现出显著退化的趋势.(2)归因分析结果表明,不同气候要素对植被光合动态的影响具有显著差异,总体上降水和太阳辐射与黄河流域的植被光合动态呈现出正相关,而温度与植被光合动态呈现出负相关.气候变化和人类活动对黄河流域植被光合动态具有不同程度的影响.人类活动(76.24％)对植被改善区域的贡献远大于气候变化(23.76％).在退化区域中,稀树草原和农田中的气候变化贡献大于人类活动,灌木、草地和湿地中的人类活动贡献大于气候变化,林地中的气候变化贡献与人类活动相当.研究结果有助于更好理解黄河流域植被光合作用的变化机制,为黄河流域生态保护和高质量发展以及气候变化研究提供了重要的参考依据.

国家公园是中国生态文明建设的重要制度实践,其生态系统健康的科学评估是国家公园分区管理、空间管制、生态保护的基础.国家公园生态系统具有特殊性和复合性,区别于城市、流域、湿地等生态系统,亟需建立一套适合国家公园生态系统的生态系统健康测度模型.基于国家公园生态系统的特殊性和生态系统健康概念的多维性,探讨了现有模型存在的问题和不足,从生态系统与人类活动交互的视角,建立了"VSR"(生态活力Vigor、服务能力Service、抗干扰力Resilience)国家公园生态系统健康测度模型.此外,将"VSR"模型应用到黄山国家公园生态系统健康的测度中,可视化了黄山国家公园生态系统健康的时空过程和格局,通过随机森林回归模型和增强回归树模型验证了"VSR"模型的有效性和稳定性."VSR"国家公园生态系统健康测度模型有效量化了国家公园生态系统健康的时空差异性和时空动态性,为国家公园空间管制、生态保护等目标实施提供了科学支撑.

近几十年来,嫩江流域湿地大面积萎缩、土地盐碱化严重,干旱频发,严重威胁生态安全、水环境安全和社会经济可持续发展.为量化嫩江流域干旱对生态系统的影响,利用标准化生态缺水指数(SEWD1),结合旋转经验正交函数、累积和曲线和Pearson相关性分析法分析嫩江流域1980-2017年生态干旱的时空演变规律,并利用游程理论提取生态干旱特征.结果表明:(1)生态干旱与影响因子间的相关系数排序为相对湿度＞归一化植被指数＞径流＞降水＞气温,其中生态干旱和相对湿度相关系数最大且大于0.5,呈现显著相关性,其余因子的相关系数均小于0.5,呈现低度相关性;(2)从SEWDI变化曲线上看,1980-1999年干湿交替呈现出一定的周期性,生态干旱以轻旱和中旱为主,总体呈加剧趋势;2000-2017年极端干旱和极端湿润事件频发,生态干旱总体呈缓解趋势.从累积和曲线上看,1980-1995年为嫩江流域生态干湿状态的正常波动时期,1996-2009年为嫩江流域生态干旱期,2012-2017年为生态湿润期;(3)生态干旱的干旱历时和烈度显示流域西南部严重程度较大,长期干旱风险较高,而流域北部干旱强度较大,较易发生单次较为严重的短期干旱.

在对新疆乌伦古河流域中下游栖息的蒙新河狸Castor fiber birulai生境实地调查的基础上,利用景观格局指数、景观连接度和MaxEnt模型研究其生境破碎化现状,为该物种及其生境的保护和管理提供参考.结果表明:2000-2020年研究区域景观格局变化主要表现为耕地、建设用地和裸地的斑块面积增加,草地、林地和湿地的减少;蒙新河狸适宜生境面积分布狭窄,仅占总面积的12％(386.92 km2);适宜蒙新河狸分布的主要环境变量组成特征为最冷月份最低温度(-26.43～-23.07 ℃)、最暖季度平均温度(20.31～21.78 ℃)、最干季度降水量(20.04～25.72 mm)、土壤酸碱度(7.72～8.01)、土壤有机碳含量(1.2％～2.6％),以及有草地、林地和水体分布的土地利用类型;不同扩散距离下蒙新河狸适宜生境的景观连接度普遍较低.建议在乌伦古河流域中下游建立蒙新河狸生境廊道,增加斑块间的连通性,改善蒙新河狸的生境.

河南段黄河位于黄河的中下游区域,河道宽、悬差大、滩区面积大、历史灾害最重.河南沿黄地区高质量发展的主要困境为沿河流域水土流失、黄河滩湿地保护与当地资源开发利用、农业发展之间的矛盾.部分中药对盐碱地、沼泽地有着较强的适应能力,也有部分中药具有防风固沙、防止水土流失的作用,沿黄流域发展中药材经济不仅是对中医药政策的落实,更是有效改善沿黄区域存在问题、推动区域高质量发展的重要举措.建议:(1)规划种植适宜滩区中药材,构建河南黄河滩区特色的中药产业体系;(2)综合利用中药材非药用部位;(3)大力发展湿地中医药养生生态旅游产业;(4)因地制宜确立政策,针对粮食产量低、布局条件差的农业效益低下区域,推进林下药、林药结合、林下草、林牧结合等栽培模式.

生态系统中生境斑块并非孤立存在,而是嵌于周边景观基质中.生境内种群赖以生存的资源和环境条件不仅取决于生境本身,更与景观基质组成与结构紧密关联.黑颈鹤是青藏高原的旗舰物种,雅鲁藏布江中游河谷高寒湿地是全球最大的黑颈鹤越冬地,为其提供了良好的觅食生境.厘清该区域黑颈鹤觅食生境选择如何受景观基质组成结构的影响,对于青藏高原旗舰物种保护以及流域生态系统综合治理具有重要意义.运用景观生态学原理,以遥感影像和实地黑颈鹤种群调查数据为基础,结合景观基质多尺度缓冲区构建、相关分析以及Maxent模型,分析2000-2020年雅江中游河谷黑颈鹤国家级自然保护区(日喀则片区)景观格局时空变化和觅食地生境特征及其与黑颈鹤种群的关系,探究景观基质对黑颈鹤觅食地选择的影响,并利用关键生境因子模拟黑颈鹤生境适宜性分布.通过分析发现:(1)时间尺度上,雅江中游河谷耕地面积先增加后下降,滩地持续减少;空间尺度上,觅食黑颈鹤种群呈东多西少的集群分布特征,其分布范围与河谷内耕地分布基本吻合;(2)景观基质对黑颈鹤觅食地选择影响显著.景观结构上,黑颈鹤偏好连通性好、优势度高的景观基质;景观组成上,偏好基质中耕地和水域类型,这与黑颈鹤的觅食习性及对环境安全的生态位需求有关;(3)景观基质结构组成对黑颈鹤觅食地选择的影响具有显著的尺度效应.景观基质结构影响最显著的空间尺度为1500-2000m.但基质中耕地、草地和水域等景观组成要素对黑颈鹤的影响具有不同空间尺度效应,分别为1500m、3000m和4000m;(4)通过模型模拟,揭示出黑颈鹤适宜生境面积先增后减,但总体较2000年呈上升趋势,且基质中觅食地与耕地的距离、水域斑块密度和偏好景观组成的优势度始终是生境适宜性解释率最高的景观因子.本研究揭示出,该区域乡村规划应该统筹优化黑颈鹤栖息生境及其景观基质中的作物生产以及居民生活,形成以黑颈鹤旗舰物种保护为核心的高寒湿地生态系统综合管理模式,从而增强青藏高原高寒生态系统的稳定性和可持续性,同时也为深入研究物种生境选择机制提供了思路.

大河岸线作为流域的重要生态空间,其内涵属性、空间格局和生态功能都具有显著的整体性.从岸线的陆域原真性、水陆生态渐变性、生境依存性及生物多样性等维度,分析了大河岸线生态完整性的科学内涵.结合国内外河流岸线生态评价研究,建立了大河岸线生态完整性的科学表征体系,提出各项指标评估和综合分级方法,并对长江岸线生态完整性进行了评估.结果表明,长江岸线生态完整性总体处于中等水平,从上游到下游沿岸各地市岸段生态完整性得分总体逐步降低;中上游地市岸段受到滨江湿地和洲岛发育程度及湿地保护状况等因素制约,下游地市岸段则受土地开发强度、自然岸线保有率、水陆连通性等制约.虽然中下游岸线有较高的开发程度且受长江大堤的约束,生态完整性受到明显影响,但在相同条件下生态完整性仍然有较大差异性,部分地区如铜陵段、安庆段和上海段仍保持了较高的完整性.大河岸线生态完整性的评估有助于形成既尊重自然规律、保护生态环境、保障防洪安全及供水安全,又能支撑社会经济发展、促进高效集约利用的长江生态岸线格局.

高原湖泊流域是高原地区人类活动的重要载体,兼具高生态价值和高脆弱性的特点.随着高原湖泊流域城市化和工业化发展加速,湖泊面积萎缩,污染加剧,流域生态环境受损严重,引发了一系列生态环境问题,如水土流失、水污染、湿地退化、生境质量下降等.亟需开展生态修复以平衡经济发展与生态环境保护之间关系,而基于整体保护与系统治理思维诊断并修复生态修复优先区,是科学有序推进国土空间生态保护与修复的重要抓手.基于此,研究以高原湖泊流域典型代表滇池流域为例,利用人类足迹和景观生态风险模型定量评估生态系统所受负向干扰,以最小累积阻力模型和电路理论构建流域生态网络;提取生态网络受负向干扰较高的关键区域为生态修复优先区并提出针对性修复措施.研究表明:(1)滇池流域人类干扰和生态风险整体较高,人类干扰整体呈核心—边缘递减的圈层式分布,中高生态风险占据了绝大部分区域.人类交通网络大幅扩展了人类干扰和生态风险的强度和深度;(2)区域生态网络呈典型湖泊生态网络特点,38条生态廊道呈放射状或环状分布,连通湖区、山区两大生态空间内共23块生态源地,保障区域生态安全;(3)研究共提取生态源地修复优先区73.83km2,生态廊道修复优先区26.97km2,生态夹点修复优先区31处,根据不同生态修复优先区典型问题和空间分布特征,提出了点线面结合协同治理的修复策略.研究可为高原湖泊流域国土空间生态修复优先区识别、生态系统整体修复提升提供一定科学借鉴和参考.

随着社会经济的快速发展,土地利用变化日趋剧烈,对生态系统及其服务价值产生重要影响,探究土地利用变化与生态系统服务价值之间的定量响应关系,对区域生态环境建设具有重要意义.以2010年和2016年滇池流域土地利用数据为基础,基于生态系统服务价值核算体系,定量评估了滇池流域土地利用变化及其转化对生态系统服务价值的影响.结果表明:①2010年和2016年滇池流域生态系统服务价值分别为688.16亿元和729.31亿元,6年间增加了 41.15亿元.从各地类的生态系统服务价值来看,由大到小排序为林地＞水域＞耕地＞建设用地＞草地＞裸地.②2010-2016年,滇池流域土地利用变化的剧烈程度由强到弱为建设用地＞耕地＞草地＞林地＞裸地＞水域,耕地和建设用地的土地利用动态度较高,其中耕地面积减少了52.71km2,建设用地面积增长了 93.25km2.③2010-2016年,滇池流域土地利用相互间的转化导致生态系统服务价值增加了3.88亿元,其中耕地、草地、城镇用地和裸地面积的变化增加了生态系统服务价值54.62亿元,林地和湿地面积的变化减少了生态系统服务价值50.74亿元.研究成果可为滇池流域协同推进经济社会高质量发展和生态环境高水平保护提供重要借鉴.

小微湿地是全球最重要的淡水栖息地之一,其价值不仅在于单个小微湿地,而是由多种小微湿地构成的流域小微湿地网络,发挥着非常重要的淡水生物多样性保育功能.春沼作为自然界一种独特的临时性小微湿地类型,是流域小微湿地网络的重要组成部分,提供了多种生态服务功能.但迄今为止对于春沼生态系统,国内外相关研究较少,这类特殊而又重要的小微湿地生态系统尚未引起足够的重视.阐述了春沼的概念和形成原因,对春沼生态系统干湿交替的水文特征,以及物种组成、群落结构、生物多样性和群落动态等春沼生物群落特征进行了概述,探讨了春沼维持流域淡水生物多样性、提供物种生境、水文调节和均化洪水、净化水质和其他生态系统服务,在此基础上讨论了春沼生态系统研究存在的问题与不足,对该领域研究的未来发展方向给出了建议.