人类活动与生态环境间的复杂反馈关系始终处于动态变化之中,探究农户生计与生态环境的关系对推进乡村振兴战略和生态环境保护具有重要现实意义.以黄土高原典型生态脆弱区佳县为例,在对农户生计脆弱性和生态退化度进行动态评估的基础上,尝试通过耦合协调度模型探究二者之间的关系和作用机理.结论如下:(1)1990-2020年佳县户生计脆弱性和生境退化度呈现持续降低态势,这与农户生计方式转型密切相关;(2)从耦合协调类型上看,衰退失调型和濒临失调型村庄占比均持续降低,基本协调型和高度协调型占比均波动增加.从耦合差异类型上看,生计脆弱突出型和共损型占比均波动降低,生态退化突出型和同步型占比均增加;(3)农户是乡村社会-生态系统的主要行为主体,生态环境为农户提供资源和生存空间,农户作为乡村主要管理主体,其生计活动将对生态环境产生正向或负向影响.不同生计方式对生态系统的影响具有显著差异性,引导农户生计非农多样化发展对生态环境保护具有正向促进作用.

耦合自然要素与人类活动的城市社会-生态系统正受到学者们越来越多的关注.然而,城市社会-生态系统研究主题的复杂性和研究方法的综合性使得该领域研究仍面临较大挑战,理论基础、分析框架与研究范式尚不统一.在梳理国内外已有研究基础上,对城市社会-生态系统的理论基础和分析框架进行了系统总结,并从脆弱性、韧性和适应性整合视角提出了开展城市社会-生态系统可持续性研究的分析框架和研究思路.能为我国城市社会-生态系统研究提供借鉴与启示.

在雨涝灾害威胁日益凸显的背景下,基于生态系统水文调节服务供需匹配分析的规划防涝优先干预区识别,为高效降低城市雨涝风险、利用规划措施防涝提供了新的研究思路与科学支撑.运用数据叠置、水文模拟及公式计算法,将城市原生雨涝供给能力与雨涝需求水平统一至同一评估体系中.结合降雨量、下垫面类型,运用径流曲线模型对街区地表径流调节率进行计算,生成供给能力评估结果;以GIS水文模拟结果计算得出的危险性、暴露性和脆弱性指数生成需求水平评估结果.根据石家庄中心四区3a一遇、50a一遇情景供需匹配结果,划定城市街区尺度的规划干预等级,并分类提出相应规划策略.研究结果表明:石家庄市中心四区低供给高需求街区在3a一遇降雨情景下以点状聚集分布;50a一遇降雨情景下,在京广铁路线沿线呈现纵向聚集形态.同时,在两种降雨情景下,规划干预高等级街区均集中出现于桥西区苑东街道、彭后街道、东华街道,长安区长丰街道、建北街道,裕华区裕翔街道、建华南街道.根据规划干预等级、供需相对关系及供需失衡原因,分别提出3a一遇、50a一遇降雨情景下的九类规划干预策略,为城市雨涝灾害的规划应对提供优化思路.

理解植物功能性状和功能实体在森林群落的分布,有助于探讨物种丧失对森林生态系统功能、冗余和恢复力的影响.为了解脆弱的岩溶石山森林在应对生物多样性丧失的生态系统反馈,对桂林岩溶石山两块1hm2的常绿落叶阔叶混交林的木本植物数据进行了分析.包括基于功能性状计算功能多样性、构建功能实体计算功能冗余以及采用Pearson相关分析和Mantel检验评估物种多样性指标在生态系统的维持机制.结果显示:(1)青冈+大叶榉树群落的功能多样性指标均低于鱼骨木+青冈+圆叶乌桕群落,且两个群落间功能均匀度不相关(P＞0.05),功能丰富度、功能离散度和Rao's二次熵呈现极显著相关性(P＜0.001),功能分散度呈现显著相关性(P＜0.05).(2)两个群落的物种丰富度与功能冗余指标表现出相似的线性关系,即物种丰富度与功能实体等级、功能冗余、功能超冗余呈正相关,与功能脆弱性呈负相关关系.(3)不同植物功能性状间、不同功能多样性指标间和不同功能冗余指标间的相关性较强,功能多样性指标和功能冗余指标间无显著相关性,但功能性状与功能多样性指标、功能性状与功能冗余指标均存在不同程度的相关性.而在功能实体与物种多样性指标的相关性方面,呈现出同物种丰富度与物种多样性指标相似的显著度.另外,物种多度与物种丰富度、功能分散度、功能离散度、Rao's二次熵及功能脆弱性均显著相关.总之,在岩溶石山常绿落叶阔叶混交林中,高功能多样性的群落存在高功能冗余的现象,但功能多样性和功能冗余是相互独立的因素;物种丰富度高的群落所提供的保险效应无法抵消其生态系统的脆弱性.因此,不能仅通过保护物种丰富度来维持生态系统的特有功能,还应充分考虑多度对生态系统功能的贡献,以更有效地实现对岩溶石山森林生态系统的保护.

为科学识别大运河无锡段国土空间管控范围内运河生态脆弱区域,本研究以大运河无锡段为研究区,采用脆弱性域图模型(vulnerability scoping diagram,VSD)建立暴露性、敏感性和适应性3个维度的评价指标体系,对2010-2020年的无锡市域范围生态脆弱性进行时空变化分析.研究发现,已有模型无法高效解析运河管控区内的生态脆弱性梯度化.因此,结合大运河无锡段监控区内24个生态脆弱性指标的主成分分析,揭示大运河管控区内生态脆弱性变化的主要趋势.结果表明:在时间尺度上,2010-2020年,大运河无锡段生态脆弱度极高脆弱区占比减少至18.8％,并发生了大比例的由高脆弱向中等脆弱的转移,低脆弱区占比增加至21.91％,总体脆弱度减少;在空间尺度上,研究区内生态脆弱度主要表现为惠山区的轻微退化,滨湖区的局部退化,梁溪区、锡山区的明显改善和新吴区的基本维持;VSD模型揭示的生态脆弱性显著退化区域大多位于建成区边缘地带,这导致位于城市中心区的大运河无锡段监控区内生态脆弱性变化不显著,未提示显著的生态脆弱性变化区域;监控区内近10年的主要变化趋势均为降低生态系统暴露度,提高维持能力方向.该区域整体处于生态脆弱性维持或改善的趋势中,故市域范围的VSD模型很难直接揭示其内部脆弱性梯度变化;在监控区范围内,存在局部不符合上述脆弱性改善趋势的空间范围,通过组合监控区内5种不利趋势的空间分布,选择了 3种及以上不利趋势对应空间和生态控制区的重叠区域作为亟需保护的滨河生态区的候选范围;结合对滨河生态区的环境分析和卫片判读,指出该区域存在农村区域治理资金相对稀缺,治理资金主要针对工业污染,非管控对象的耕地、果林、林地等斑块显著退化和特定生态服务能力降低3个主要问题,并针对性提出保护措施.

旅游景区作为在维持区域生态环境和发展区域旅游经济方面具有重要作用的生态系统,近年来水土流失、植被退化等生态环境问题突出,景区生态脆弱性监测评估重要性显现.本文使用多源影像构建了遥感生态脆弱性指数(RSEVI),以安徽省12个国家5A级景区为例,选取2010年、2015年和2020年研究景区生态脆弱性时空分异,并通过地理探测器模型进行驱动力分析.结果表明:安徽省5A级景区生态环境脆弱性分布整体上存在较大差异,景区内脆弱性以中度脆弱为主;大部分地文景观类景区与文化遗址类景区的生态脆弱性总体得到缓解,水域风光类及娱乐购物类景区则逐年恶化;不同景区间主导因素与主导交互因素存在差异,其中人类干扰指标与其他评价因子存在较强的交互作用.研究结果可为旅游景区生态环境评价和保护提供方法借鉴,为区域生态建设及治理规划提供依据.

随着全球变暖和人类活动加剧,全球干旱区进一步扩张.干旱区植被生态系统的脆弱性和敏感性增强.因此,探究干旱区植被长势对气候变化的响应机制及滞后效应成为了当前研究的热点.该研究基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)提供的归一化植被指数(NDVI)资料、英国东英格利亚大学气候研究所提供的逐月网格化CRU TS4.05气候资料和干旱指数资料、ERA5(ECMWF全球气候的第五代大气再分析资料)提供的太阳辐射资料和欧洲航天局全球基本气候变化监测项目提供的土壤水分资料,借助于窗口交叉相关法和线性回归法,探究了2001-2020年亚洲旱区草地NDVI对气候变化的响应及滞后效应.研究发现:1)草地NDVI对当月平均气温和降水总量的响应最为强烈,对太阳辐射和土壤水分则存在显著的滞后响应.具体表现为草地NDVI对太阳辐射和土壤水分的响应存在1个月的滞后;2)草地NDVI与各气候要素响应的滞后时间在空间分布上较不均匀,在亚洲旱区的东部和西部存在明显差异;3)草地NDVI与自矫正帕默尔干旱指数间不存在显著的滞后效应;4)海拔在一定程度上影响了亚洲旱区草地NDVI与各要素的响应关系.

草地是重要的陆地生态系统,也是我国主要的畜牧业资源之一.随着草地退化日益严重,草地生态环境遭到破坏,草地可持续发展受到严重影响,对牧区牧民带来巨大的生计压力.系统分析草地质量对牧户生计的影响,对于制定有效的草地修复政策,增强牧户的草地退化适应能力,减轻牧区贫困人口的生计脆弱性具有重要意义.本文选取内蒙古典型草原区作为研究区,利用2017年和2019年野外采样数据及2021年牧户访谈数据,构建了牧户生计脆弱性评价指标体系,分析了草地质量对牧户生计脆弱性的影响,并探究了影响牧户生计脆弱性的关键因素.结果表明:内蒙古典型草原区纯牧户、牧兼户和非牧户的草场面积、人均收入差异不大,纯牧户、牧兼户的家庭劳动力较丰富,非牧户家庭劳动力较少;纯牧户、非牧户的生计脆弱性较高,牧兼户的生计脆弱性较低;草地质量是纯牧户生计脆弱性的关键影响因素,修复草地生态环境能够降低牧户生计脆弱性;发展以牧业为主的多样化生计、提高牧户家庭的健康水平和信贷资本,均有利于降低牧户生计脆弱性.

了解陆地生态系统的脆弱性和基本机制是适应和减轻全球气候变化影响的决策基础.生态系统的脆弱性可以通过生产力对气候变化的敏感性和适应性进行量化.采用1982-2018年青海省境内基于遥感的现实净初级生产力(NPPR)和气候驱动的潜在净初级生产力(NPPC),量化了高寒生态系统的敏感性(Sensitivity)、适应性(Adaptability)和脆弱性(Vulnerability).然后探讨了生态系统脆弱性的时空变化,并分别从人类活动和气候变化的影响方面分析了其基本机制.结果表明:(1)基于NPPR和NPPC的生态系统脆弱性在空间上呈现出中度脆弱的模式,脆弱性从东南向西北由不脆弱依次递增到极度脆弱等级.(2)耕地的脆弱性较低,基于NPPR和 NPPC的指数分别为-1.31和-0.93,这是由于其适应水平较高而敏感性较低;森林次之,指数为-1.18(NPPR)和-1.06(NPPC);草原的指数为-0.17(NPPR)和-0.17(NPPC);而荒漠的脆弱性较高,指数为0.77(NPPR)和0.78(NPPC),这是由于其敏感性较高,适应性较低.(3)基于NPPR的高寒草地的脆弱性有两个温度阈值(-2.2±0.8)℃和(5.5± 0.8)℃,一个降水阈值(387±45.6)mm,两个干旱指数阈值为(14.2±20.2)和(78.2±20.2).而基于NPPC的脆弱性也发现了同样的阈值,并且数值相似.阈值表明最佳气候条件下,生态系统将具有较高的适应性和较低的敏感性,即较低的脆弱性.但如果气温较低或较高,或者降水较低,生态系统的脆弱性将会更高.(4)人类活动对东部地区生态系统的脆弱性产生了强烈的影响,但就整个青海省的生态系统而言,这些影响在区域平均水平上较小.这项研究表明,在高寒脆弱的生态系统中,气候条件决定了脆弱性在空间上的分布情况,这应该被视为生态保护决策的理论基础.此外,本研究发现的阈值将为生态系统生态学提供一个案例研究,并应在世界各地的脆弱生态系统中广泛探索.

珊瑚礁生态系统提供了重要的经济和生态效益,但人类活动和气候变化已威胁到脆弱的珊瑚礁生态系统.本研究选取马来西亚的热门旅游海岛——热浪岛和停泊岛作为研究区域,基于暴露性-敏感性-适应性模型框架,结合调查数据和人类活动兴趣点空间分析方法建立珊瑚礁生态脆弱性评价指标体系,评估研究区珊瑚礁的生态脆弱程度,并提出管控对策.结果表明:研究区珊瑚礁生态脆弱性指数为-0.30～0.66,热浪岛周边站位生态脆弱性指数平均值为0.08,停泊岛周边站位生态脆弱性指数平均值为0.26,停泊岛区域的珊瑚礁脆弱性整体高于热浪岛,高度脆弱地点主要聚集在大小停泊岛的南部,而轻度脆弱地点位于停泊岛西北和热浪岛东部.冗余分析结果表明,影响珊瑚礁生态脆弱性的主要环境因子为盐度、浊度,主要人类活动因子为度假村和客运码头.控制娱乐设施与珊瑚礁区的距离、对海洋公园进行功能区划分等措施可能对降低当地珊瑚礁脆弱性具有积极意义,可作为当地珊瑚礁保护管理的备选对策.