基于InVEST模型的山地流域生境质量时空分异研究——以贵州省境内赤水河流域为例

生境质量是生态系统服务研究中的重要组成模块,分析景观格局变化引起的生境质量变化可为景观优化以及生态文明建设提供科学依据。以贵州省境内赤水河流域为例,基于InVEST模型探讨了流域1990～2015年的生境质量时空特征及其与景观格局的耦合关系。结果显示:(1) 1990～2015年,研究区的土地利用变化特征主要表现为耕地、林地与草地的相互转化以及建设用地对三者的挤占,该变化导致流域的破碎度增加,景观连通性降低;(2)研究区的生境质量与生境退化分别从1990年的0.697 96,0.133 96下降到2015年的0.695 62,0.113 15;热点分析表明,生境质量的冷点区域主要分布于研究区的上游及城镇周边,生境质量的热点区域主要分布于流域的下游植被分布的区域;(3)流域的生境质量、生境退化与景观格局指数表现出明显的相关性,并且两者与景观格局指数的相关性各异。     

InVEST模型在石羊河流域生态系统水源供给中的应用前景与方法

针对石羊河流域生态系统水源供给服务功能存在的问题,在研究和学习国内外有关In VEST模型并结合石羊河流域具体的生态系统水源供给特点基础之上,建立了基于GIS和SWAT平台的In VEST模型,可通过估算石羊河流域生态系统的水源供给量,诊断出石羊河流域水源供给服务时空变化的主要原因。精确估算石羊河流域生态系统的水源供给量对于摸清流域生态系统水源供给服务现状及指导流域可持续发展具有重要意义,同时为石羊河流域规划和管理提供决策依据。     

基于土地利用变化的永定河流域生境质量评估

为揭示永定河流域生境质量演变规律,以永定河(官厅至屈家店河段)流域为研究区,运用InVEST模型,探讨区域内1985～2015年土地利用及生境质量时空演变及其影响因素,并分析其景观格局特征。结果表明：研究区内主要土地利用类型为耕地和林地,土地利用类型变化主要表现为城镇用地和农村居民点面积的增加。研究区总体景观趋于破碎化,其中旱地为研究区域的优势景观。研究区总体生境质量指数呈下降趋势,下降率达6.7%,主要原因为城镇用地的扩张,但河流岸线范围内指数呈上升趋势,表明北京市对永定河的治理成效显著。生境质量指数与人口和GDP呈负相关,表明人口和GDP的增加会降低生境质量指数。今后应加强研究区内草地和林地的保护力度,控制城镇用地面积,提高研究区域生态系统服务功能稳定性。     

基于InVEST模型的大凌河上游区产水功能分析

为探讨大凌河上游区产水功能的定量评估及空间表达,利用InVEST模型计算大凌河上游汇水区产水量,结合ArcGIS平台分析流域产水量空间分布格局及相关性,探讨在不同驱动因子下产水量高低情况。研究结果表明:①2015年大凌河上游汇水区平均产水量为36.72 mm,产水总量为3.41亿m~3/a;②研究区产水量Moran’s I值为0.939,产水量呈现明显空间相关性,朝阳县西部及喀喇沁左翼蒙古族自治县东北部子流域处于Low-Low聚类区,建昌东部子流域为High-High聚类区,流域内无Low-High聚类区与High-Low聚类区;③不同土地利用类型下,林地、草地以及城市与工矿用地产水能力强,水域、未利用地及耕地产水能力弱;④不同土壤质地的平均产水能力依次为棕壤>中性石质土>钙质粗骨土>粗骨土>淋溶褐土>褐土>潮褐土>积钙红黏土>石灰性褐土>潮土>潮棕壤;⑤产水量与降水量显著正相关,与实际蒸散量、潜在蒸散量显著负相关。InVEST模型适用于评估大凌河产水功能研究,不同因素下产水功能差异显著。     

石佛寺人工湿地生态系统服务功能价值评估

在生态经济学、环境经济学和资源经济学理论的指导之下,应用市场价值法、影子工程法、生态价值法、旅游费用法等对石佛寺人工湿地生态系统服务功能价值进行评估。评估结果表明:该湿地直接利用价值为3.22×108元,间接利用价值为3.71×108元,非利用价值为2.5×108元,总价值为9.43×108元。同时在众多的生态系统服务功能中,供水与蓄水、调蓄洪水、降解污染功能较显著。通过计算石佛寺人工湿地的生态系统服务功能价值,使人们意识到湿地生态系统可持续发展的重要作用,从而达到增强人们对湿地保护意识的目的。     

江北水城河湖水系生态系统服务功能价值评估研究

一湖两河构成了聊城市江北水城河湖水系。通过对江北水城河湖水系生态系统服务功能的分析,提出了河湖水系生态服务功能价值的评估方法,并对江北水城水系生态服务功能进行了估算,为生态修复、环境保护、河湖开发利用提供了科学依据。     

泉州西湖城市湿地公园生态系统服务功能价值评估

通过对福建省泉州市西湖城市湿地公园生态系统服务功能价值的计算,为城市湿地公园的保护管理提供了依据。并对其作为水利工程休闲旅游地进行讨论。利用多种价值评估方法,对西湖公园的8项生态系统服务功能价值进行了评估。结果表明,科学地对水资源进行综合利用可以拓展其利用空间,并为社会提供更好的服务。     

济西国家湿地生态系统服务功能价值评估

为评估济西国家湿地生态系统服务功能价值,将其分为供给服务、调节服务、文化服务和支持功能4大类11项指标进行评价,采用市场价值法、影子价格法、替代工程法、支付意愿法、旅行费用法等方法评估了济西国家湿地生态系统服务功能价值.结果表明:济西国家湿地生态服务价值总计20057.195万元,济西国家湿地生态系统不同服务功能价值差...     

南四湖生态系统服务功能价值评价

运用生态系统学与生态经济学的方法,对南四湖主要生态系统服务功能价值进行了评价,结果表明：南四湖生态系统服务功能价值总额为61.7亿元。其中：调蓄洪水的价值为31.7亿元,占总价值的51.4%;有机质生产价值为17.4亿元,占总价值的28.1%。在制定南四湖开发利用政策时应综合考虑其生态效益,避免生态环境破坏,实现当地社会经济的可持续发展。     

白洋淀湿地生态系统服务功能与价值估算的研究

湿地是具有多功能的生态系统,对其生态服务功能进行评价是管理和保护湿地的重要途径。以白洋淀湿地为研究对象,通过调查和实验,综合运用经济学、资源学和生态学方法,对该湿地生态系统服务功能进行了价值评估。经过计算,该湿地生态系统服务功能的总利用价值为71792.7×104元/a,其中,直接利用价值为34678.4×104元/a,间接利用价值为37114.3×104元/a。最后,对该湿地生态系统服务功能的价值构成进行了分析和讨论。     

Impacts of climate change on water provisional services in Tungabhadra basin using InVEST Model

Water is one of the most important ecosystem services because it is essential for food and energy production. The Tungabhadra basin, located in peninsular India, has a variety of challenges, including inter-basin water-sharing issues, low agricultural productivity and value, and rising need for renewable energy production. The Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs (InVEST) water yield model is used to analyze the consequences of climate change on water related services such as water yield and hydropower generation in the densely populated Tungabhadra basin. The impact of climate change on water supply services is studied for the period 1971–2000 as well as the future period 2021–2040. The model is calibrated using streamflow data collected at the Bawapuram gauge station in Telangana and there is a strong correlation between observed and simulated flow. The water yield for the entire basin declined by 33 and 50% under the Representative Concentration Pathways (RCP) 4.5 and 8.5 scenarios, respectively. The RCP 4.5 scenario reduces hydropower production and its Net Present Value (NPV) by 41 to 59%, whereas the RCP 8.5 scenario reduces production and NPV by 56 to 67%. The assessment of ecosystem services at the catchment scale revealed that the basin could be vulnerable to climate change due to a dramatic drop in ecosystem services. The methodology developed in this study can be applied to other river basins where quantifying ecosystem services is critical.     

基于河道生态基流保障的农田生态系统服务价值损失量研究

河道生态基流保障的经济损失量直接决定着政府部门对生态基流保障的决策,同时也为河道生态基流的合理保障水平提供定量依据。基于河道生态基流保障的粮食损失引起的农田生态系统服务价值损失,提出了河道生态基流保障的农田生态系统服务价值损失量的计算方法,探讨了农田生态系统服务价值损失量的变化规律,并分析了价值损失量处理办法以及粮食市场价值对其影响变化。研究表明:来水量是计算农田生态系统服务价值损失量的基础,来水量年内分配影响农田生态系统服务价值损失量;通过水权交易和生态补偿等两种方法对河道生态基流保障的经济损失量进行处理,有利于促进农田生态系统和河道生态基流保障的协调发展;同时,粮食市场价格变化也会引起农田生态系统服务价值损失量变化。     

Photo simulation of a river restoration: Relationships between public perception and ecosystem services

Evaluating the ecosystem services (ES) of rivers is a challenging process. We chose to evaluate photo simulations of a river restoration effort using two different approaches. The first approach was an expert evaluation based on the assessment of individual river restoration elements. The second was an evaluation of public perception, which was implemented by collecting 150 respondent replies through an internet questionnaire. Participants in both methods worked with the photo of the original site and three adjusted photos (i.e., with added river restoration elements or recreational amenities). The original photo was taken in P?íbor, Czechia, displayed a heavily channelized gravel‐bed river in an urban area. For this reason, the design of the river restoration effort was spatially limited. In the expert evaluation, we obtained an ascending trend; the highest score was achieved by photo simulation which had the highest number of added restoration elements. In the public perception trial, the respondents evaluated the photo simulations based on four ES categories: (a) ecological and hydromorphological function, (b) aesthetics and landscape function, (c) flood protection and (d) recreational function. It was found that the respondents differed original state from the final restoration state in the category (a), (b) and (c). The final state achieved a better score in these categories. The main findings from both approaches were that even a small restoration effort could significantly improve the perception of ES as well as their services itself provided by the restored river. This conclusion could encourage the planning and construction of river restoration projects in even densely inhabited urban areas.     

干旱对河流水生态系统影响研究与展望

干旱等水文极端事件在全球范围内呈现广发频发态势,频繁发生的干旱对河流水生态系统影响显著。首先从干旱发生的区域、发生区域的水文特征、干旱的持续时间、低流量值的大小、干旱发生的时间、干旱发生的频率和旱涝急转速率7个方面阐述了不同的干旱特征对水生态系统的影响。讨论了干旱对河流水生生物栖息地的影响,河道水流速度变缓,水生生物栖息地的面积、深度减小,影响河流水生生物的多样性。从纵向尺度、横向尺度、垂向尺度3个方面分析了干旱事件对水生态系统物质流、能量流和信息流的影响,并对现阶段水文过程-水生态系统耦合模型的相关研究成果进行了总结。最后就今后的研究趋势和重点研究工作进行了展望。     

河流生态系统健康评价研究

基于水文学和生态学原理,对河流生态系统健康的概念进行了界定。同时,对河流生态系统健康的影响因子进行了分析,在此基础上,建立了河流生态系统健康评价指标体系及其评价方法,将评价结果分为优、中和差三个等级。并以华北地区河流———潮白河为例,对其生态系统健康状况进行了评价。结果表明,潮白河2000年生态系统健康评价最终得分为0.52,即潮白河处于中等健康状态。     

模糊数学方法在生态系统服务价值评估中的应用

为了综合考虑多种因素对生态系统服务价值的影响,并对其作出定量描述,以南水北调中线工程水源地--丹江口水库库区为研究对象,将生态系统划分为农业生态系统、森林生态系统、淡水生态系统和草地生态系统4个子系统,分别采用模糊综合评价方法对研究区域生态系统服务价值进行评估.结果表明,该区域生态系统服务价值量为166.4731亿元,...     

黄土高原流域土地利用变化的水土流失效应

本文以黄土高原中部的油河流域为例,利用3个不同时期的遥感影像分析了1977年以来的讷河流域的土地利用变化特征,在此基础上,选择年径流深度、年侵蚀模数、汛期径流深度、汛期侵蚀模数和枯季径流深度为水土流失过程参数,通过基于流域降水与水土流失过程各参数的统计回归模拟分析,区分出了降水和土地利用等地表属性变化分别导致的流域水土流失变化过程.研究结果认为:1980年以来,流域水土流失明显趋缓,以10年为尺度得出的平均值,径流深度减少了32.75mm,侵蚀模数减少了778t/km2.水土流失的变化主要是由地表属性变化引起的,降水量变化的贡献很小.耕地面积变化和地表属性变化引起的水土流失变化具有显著的相关性,坡耕地改梯田的农田水利建设可能是导致水土流失变化的主要原因.     

黑河流域水生态系统异质性与环境因子关系研究

以我国西北干旱区域典型河流——黑河为例,通过水生态系统野外调查、水生生物鉴定与数据整理,对黑河流域水生态系统空间异质性特征进行了分析;利用空间相关分析和主成分分析等技术方法,对流域水生态系统空间异质性特征的主要环境影响要素进行了筛选和识别分析。分析表明:在影响黑河流域水生态系统的各环境因子之间,具有一定的信息冗余和相互作用关系。绝对高度与相对高度、径流深、降水、净初级生产力等因子之间具有较好的正相关关系;而绝对高度与蒸发量、平均气温及干旱指数之间具有较为明显的负向相关关系。地形因子中海拔高度以及气候因子中降水量与干旱指数这3个环境因子指标与流域的水生态系统异质性空间分布特征关系较大,是干旱区黑河流域水生态系统空间格局宏观分异的主要环境影响因子。     

基于SWAT模型的诺敏河流域径流对土地利用/覆被变化的响应模拟研究

土地利用/覆被变化直接反映了人类活动的影响程度,对于流域水文循环过程影响显著。本文以诺敏河流域为研究区,基于1976和2000年两期土地利用数据,结合SWAT模型定量评价了径流对土地利用/覆被变化的响应。研究结果表明:SWAT模型可以较好地模拟诺敏河流域的月径流变化过程,在研究区具有一定的适用性;相对于1976年的土地利用条件,2000年土地利用变化主要表现为林地和草地面积减小,耕地面积增加。1976-2000年间诺敏河流域土地利用变化导致年均地表径流增加了17.78%,且空间差异显著,尤其是下游的莫力达瓦达斡尔族自治旗和阿荣旗等地地表径流增加趋势更为明显,增加幅度超过20 mm。模拟研究对于诺敏河流域合理规划土地利用格局具有重要意义。     

A new method for assessing river ecosystem services and its application to rivers in Scotland with and without nature conservation designations

Based on a paired analysis, we describe a method for evaluating the potential of rivers with different physical characteristics to provide ecosystem services. Scores based on an extensive scientific literature review and expert opinion were applied to four sets of rivers in Scotland, with each pair comprising one river with a statutory nature conservation designation and one where such designations were largely absent. Data on physical habitat features and land cover were extracted manually from Google Earth?, based upon a previously published method expanded here to take account of cultural ecosystem services. Twenty physical habitat features and land‐cover types and 13 ecosystem services (four provisioning, three regulating, and six cultural) were used in the analysis. Notable developments on the earlier approach included the full integration of cultural ecosystem services alongside provisioning, regulating, and supporting services; introduction of confidence levels to river feature–ecosystem service linkages; and incorporation of valley floor surface area into one of the two scoring systems. Ecosystem scores for 500 m reaches along each river from source to mouth were calculated using Microsoft Excel, with results showing high reach‐to‐reach variability within individual rivers and significant differences between paired rivers. The four rivers with statutory nature conservation designations provided a greater range and typically higher ecosystem service scores than those with little or no designation, a result that has significant implications for river conservation and for framing catchment‐level conservation policy.