【目的】定量评价生态系统固定CO2和释放O2功能,是生态系统服务功能研究重要内容之一。论文旨在对土地生态系统固碳释氧价值进行遥感测量和评价,为改善区域生态环境提供参考。【方法】论文依据光合作用方程式,采用遥感估算模型,基于植被NPP(第一性生产力)物质量测算结果,分别测算陕北黄土高原绿色植物固碳释氧物质量。以此为基础,分别采用造林成本法和工业制氧法测算其价值量。探讨陕北黄土高原生态系统固碳释氧价值的时间变化、空间分布。【结果】陕北黄土高原固定CO2的价值在1978、1990、2000和2005年分别为141.27亿元、177.46亿元、170.09亿元和247.08亿元,平均值为187.72亿...

【目的】土壤侵蚀是导致人类赖以生存且日趋紧缺的土地资源退化和损失的主要原因,这种损失正在全球悄然进行。定量计算区域土地生态系统水土保持的价值量,为区域土地的持续利用与生态环境和社会经济协调发展提供科学决策依据。【方法】本文根据陕北黄土高原的特点,采用无植被覆盖的潜在土壤侵蚀量来估算各生态系统土壤保持量,然后利用估算的土壤保持量,采用市场价值法、机会成本法和影子工程法从保护土壤肥力、减少表土损失和减轻泥沙淤积3个方面来评价水土保持的经济效益。【结果】而从整个时间段上来看,2000年比1978年的土壤保持量增长94.18%,接近一倍。1978～2000年期间陕北黄土高原水土保持价值是逐渐增加的,1...

以土壤保持量为评估指标,应用修正通用土壤流失方程,评估了黄土高原水土保持生态系统服务功能,分析了近20 a来的黄土高原土壤保持量的空间分布及其动态变化,对于揭示全球气候变化背景下黄土高原林草植被建设的生态成效具有重要的科学价值和现实意义。结果表明:1990—2010年黄土高原平均单位面积土壤保持量为305 t·hm-2·a-1,年均土壤保持总量为190×108t。1990—2000年农田、草地和林地生态系统平均单位面积土壤保持量分别为249、285和640 t·hm-2·a-1,2000—2010年平均单位面积土壤保持量分别增加了14.6%、2.9%和7.4%。黄土高原草地和林地的土壤保持率分...

生态安全是建立和谐社会的一个重要组成部分,即实现社会经济发展与自然环境的和谐,它是指一个区域的可持续发展不因生存空间和生态环境遭受破坏而受到威胁的状态。在生态服务价值研究的基础上,本文根据陕北黄土高原的特点,通过对人口压力和生态服务价值做回归分析,再计算生态服务价值随人口压力增长的拐点,得到生态安全的阈值,判定生态不安全区,进一步通过马氏距离法,做相似性判定,而得到整个陕北黄土高原每一个自然生态单元的生态安全状态。其结果表明:2000年陕北黄土高原生态安全状况不容乐观,生态不安全指数水平为0.68,该区整体上处于生态欠安全水平,故需要加强对生态环境的保护和恢复。从空间分布来看,陕北黄土高原的安...

目的为了定量的建立区域绿色生态经济账户,为区域土地的持续利用与生态环境和社会经济协调发展提供科学决策依据。方法以中国陕北黄土高原作为研究对象,通过野外实地调查与测定,利用遥感和地理信息系统手段与多元统计分析等方法,从分析区域现状主要生态过程入手,研究了区域的土地利用覆盖及其格局变化,以及生态服务功能及价值的时空分布。结果1978年1990年和2000年陕北黄土高原生态系统服务价值分别为467.23亿元、577.03亿元和560.99亿元。从1978年至1990年陕北黄土高原的生态价值增加了19.03%,而1990年至2000年陕北黄土高原的生态价值减少了2.86%,但是在22年来陕北黄土高原的...

小流域是黄土高原地理环境与生态系统的基本单元,建立健康的小流域生态系统是该区可持续发展的基础。文章在深入理解小流域生态系统健康概念的基础上,阐述了黄土高原小流域生态系统健康评价体系构建思路与指标选取原则,并将评价体系分解为活力、组织结构、恢复力、生态系统服务功能和人类健康五个要素,建立了适于黄土高原小流域生态系统健康评价的指标体系,以期为黄土高原小流域生态系统健康建设与区域可持续发展提供科学依据。

在全球变化和人类活动驱动下,社会系统与生态系统均处在不断加剧的动态变化中,揭示二者之间的互馈机制是保持和增强系统弹性以及可持续性的科学基础。黄土高原地区是中国人口、资源、环境矛盾最集中的区域之一,也是黄河重要的产水区和绝大部分泥沙的来源区。合理布局黄土高原土地利用格局,协调黄土高原水土保持和黄河下游水资源利用与泥沙控制,是黄土高原地区和黄河流域可持续发展的重大需求。本文立足于国际社会-生态系统耦合研究前沿和可持续发展与生态建设的国家需求,综述了区域社会系统与生态系统的互馈机制和社会-生态系统的耦合模拟的研究进展,总结了黄土高原社会-生态系统的变化过程和驱动机制,认为发展社会-生态系统动态机制分析方法和稳态转换识别方法,建立耦合社会系统与生态系统的土地利用权衡与优化模型,是推动社会-生态系统耦合研究理论与方法创新、为黄土高原的可持续发展提供科学依据的重要途径。

黄土高原严重的水土流失是黄河泥沙的主要来源。自1950s以来大规模实施的水土保持工程建设是黄土高原水土流失治理的重要举措,在减少入黄泥沙方面做出了巨大贡献。水土保持工程措施通过直接或间接地作用于坡面、沟道的水文过程和物质迁移过程等,改变了水资源和土壤资源的时空分配格局,在土壤保持、粮食供给、水文调节等方面发挥了重要作用,对黄河流域生态安全具有重要贡献。本文系统综述了黄土高原水土保持工程措施的发展演变,阐述了水土保持工程措施对水土过程的作用机制及对关键生态系统服务的贡献,探讨了新形势下黄土高原水土保持工程措施建设面临的问题、挑战。在此基础上提出今后黄土高原水土保持工程措施应加强维护和管理,提升应对极端气候事件和自然灾害的能力,面向国家生态文明建设和区域社会经济发展需求,统筹工程措施与植被措施,进行科学的设计与合理的时空配置,以维护黄土高原及黄河流域生态安全、维持和提升区域生态系统服务功能及社会经济效益。

近年来在多种因素驱动下,黄土高原生态系统服务功能发生显著变化,对农民基本生产和生活产生重要影响。本文通过农户问卷调查和参与式农村评估,了解农户对生态系统服务变化的认知和态度,采用多指标评估法对农民福祉的变化进行分析,并探讨二者的关系。研究发现,劳动机会、水源、粮食和空气是当地与农民福祉最为相关的生态系统服务功能,其中劳动机会和粮食供给功能发生显著下降。不同地区农民福祉总体差异不显著,但福祉要素如收入水平、生产资料满意度、资源获取能力和营养获取能力存在差异。生态系统服务状况、收入来源和交通条件等是造成福祉要素差异的主要原因。1999年-2009年,固原农民福祉由31.5增至48.6,但总体水平仍...

在全球气候变化及其生态环境效应研究中,生态系统过渡带作为气候变化和人类活动的敏感区域,其土地覆盖的时空变化分析逐渐成为土地利用科学研究的热点问题。基于GIS的时空分析方法,在对Holdridge生命地带模型的判别标准进行改进的基础上,构建了生态系统过渡带的时空分析模型。在建立土地覆盖正向和逆向转换规则的基础上,构建了土地覆盖正向和逆向转换指数模型。并以黄土高原为案例区,在定量识别生态系统过渡带类型及其空间格局的基础上,定量评价了各种生态系统过渡带类型土地覆盖的转换情况。模拟分析结果表明,黄土高原地区共有14种生态系统过渡带类型,其总面积占整个黄土高原的25.21%。在1985—2005年期间,...

【目的】明晰黄土高原植被生态系统水分利用效率(water use efficiency,WUE)时空变化特征及其影响因素,为深刻理解生态恢复和气候变化双重背景下黄土高原植被生态系统与水文相互作用研究提供依据。【方法】利用趋势分析和逐步回归方法,对2000—2014年黄土高原植被生态系统WUE时空变化特征及其驱动因素进行了探讨。【结果】近15年黄土高原植被生态系统WUE呈显著增加趋势,增速为0.02 g C·kg-1H2O·a-1(P<0.001),不同植被生态系统年内WUE主要呈"双峰"模式,峰值分布在4

陆地生态系统碳储量是表征生态系统碳储存服务的重要指标,与土地利用变化之间存在着密切的关系。退耕还林还草工程使区域土地利用格局发生巨大变化,并对生态系统碳储存服务造成了较大的影响。为了能简单快速的评估退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储存服务所带来的影响,以位于黄土高原丘陵沟壑区的子长县为例,运用InVEST模型评估了退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储量的影响,进一步耦合InVEST模型和FLUS模型,并设置四种不同的退耕还林还草实施情景,预测子长县2037年陆地生态系统碳储量变化和碳汇产生的经济价值。研究发现:(1)子长县退耕还林还草工程实施效果显著,17年间共有31627.98 hm~2耕地退耕为林地和草地,境内的林草覆盖率由2000年的53.26%增长至2017年的64.20%;(2)退耕还林还草工程的实施显著提升了子长县陆地生态系统碳储存服务,碳储量由2000年的39.19×10~6t增长至2017年42.34×10~6t,增加量集中在工程实施主要阶段(2000—2008年);(3)未来子长县若继续实施退耕还林还草工程,其生态系统碳储存服务会得到进一步提升,且会获得一定的碳汇经济价值。预计到2037年子长县在退耕还林还草工程实施A、B、C、D四种情景下的陆地生态系统碳储量将分别达到:43.78×10~6t、44.10×106~t、44.32×10~6t和44.54×10~6t,并将由此获得碳汇经济价值净收益分别为1627.88万美元、1979.89万美元、2231.39万美元和2471.67万美元。耦合InVEST-FLUS模型,不但能利用InVEST模型简单快速的对陆地生态系统碳储量进行评估,而且还能基于FLUS模型对未来土地利用变化情景下的陆地生态系统碳储量和碳汇经济价值做出测算。

[目的] 研究典型生态脆弱区——陕北黄土高原土地利用演变的时空格局演变与区域差异，摸清该区域国土空间开发利用状况，为国土空间管控和治理提供参考。[方法] 基于三生空间理论，通过对1980年、2000年和2020年土地利用进行分类和赋值，从分布格局和变化趋势两个方面分析该区域土地利用空间演变格局。[结果] 陕北黄土高原生产空间主要分布在中部黄土丘陵沟壑区，生活空间分散地分布于南部和西部区域，生态空间分布格局整体呈南高北低态势。1980—2000年土地利用格局变化远小于2000-2020年，其中1980-2000年生产空间扩张和缩小分散相间分布，生活空间仅出现零星扩张点，生态空间基本不变；2000—2020年生产空间变化以小范围内小规模集中为特点，生活空间得到扩张，分布更集中，生态空间扩张主要集中在省域边界的西北沿线一带。1980—2020年间陕北各县/市区的三生空间演变各不相同，三生空间区域差异总体呈现：生态空间>生活空间>生产空间，变化趋势表现为生产、生活空间差距扩大，生态空间变化大。[结论] 陕北黄土高原土地利用变化主要源于2000年以来的退耕还林政策，变化以小规模为主，其次是工业区和道路建设和农村居民点的增加；土地利用变化整体表现为生产空间被生态空间、生活空间挤压。最后结合本文结论，提出应该继续把生态空间放到首要地位，如通过对产业调整、集聚升级等方式维持或继续增加生态空间，同时减少生态空间内部人类活动，缓解社会发展与生态脆弱性之间的矛盾。结合环境承载力、生态脆弱性、以及经济发展水平等因素，科学规划三生空间，划定边界，加强管理和监督，重视县/市区的三生空间规划和管理监督工作，西北草原农牧交错带和南部中线位置，应以集约利用为方向，南部低山丘陵区首要任务要保持此区域的生态空间稳定。

论文以典型黄土高原丘陵沟壑区安塞县为例,运用市场价值法、替代工程法、影子价格法、机会成本法等方法对其境内7种不同类型农业生态系统的保持土壤(Es)、涵养水分(Ew)、固定CO2和释放O2(Ea)、维持营养物质循环(En)、净化环境(Ee)等服务功能进行了价值核算,初步估算出安塞县生态系统各服务功能的价值总量为3169870.46×104元,是其农林产品服务价值(Vp)的170倍。这一方面表明脆弱生态系统依然担当了重要的生态系统服务功能,为其经济生产力提供了巨大的生态服务。各种服务价值的大小依次为En(占89.85%)、Ew(占4.39%)、Ea(占4.18%)、Vp(占0.58%)、Es(占0...

蒸散发是生态系统水循环的重要环节，直接或间接影响土壤水分、植物生长和生态系统碳循环等过程。蒸散发也极易受极端气候的影响，了解气候变化情景下生态系统蒸散发变化动态及其调控机制，对于区域水资源管理和生态恢复至关重要。本研究以黄土高原典型粮草复合生态系统为研究对象，采用涡度相关连续监测法，分析了粮草复合生态系统蒸散发季节变化动态及其与夏季干旱的响应关系，结果表明：1）蒸散发和环境因子呈现明显的季节变化动态，在整个生长季呈现单峰曲线，约88.0%的蒸散发量主要集中在生长季（4－10月）。2）日最大蒸散发量为6.3 mm，年累积蒸散发量为471.5 mm，累积降水量远大于累积蒸散发量，蒸散发量和降水之间的差值为226.1 mm。3）夏季干旱通过诱导气孔闭合引起蒸散发出现一定程度的下降趋势，但对年蒸散发影响较小。4）空气温度、净辐射、土壤含水量和饱和水气压差均对粮草复合生态系统蒸散发季节变异存在一定的调控作用，但主要受净辐射和饱和水汽压差的调控。研究结果将为黄土高原粮草复合生态系统管理和气候变化下水分高效利用提供理论依据。