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    2017年, 第8卷, 第4期 刊出日期:2017-07-30 上一期    下一期
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    生态治理技术评价:中国脆弱生态区生态系统保护的新机遇
    李文华
    2017, 8 (4):  313-314.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.001
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(189KB) ( )  

    生态退化问题在全球范围内十分严峻,尤以中国典型脆弱生态区为甚。在2016年开始实施的“十三五”规划中,中国政府将生态文明建设和生态安全作为国家可持续发展战略的关键议题。然而,长期以来,生态治理研究工作缺乏实施效果评价、忽视生态技术应用、忽略生态技术地域和经济适宜性。针对这些问题,科技部在2016年国家重点研发计划中启动了“典型脆弱生态修复与保护研究”重点专项,包括8个领域的37个项目。其中,“生态技术评价方法、指标体系及全球生态治理技术评价”(2016YFC0503700,2016-2020)项目由中国科学院地理科学与资源研究所牵头,参与单位包括中国科学院水利部水土保持研究所、西北农林科技大学、中国水利水电科学研究院、水利部水土保持监测中心和中科院兰州文献情报中心。项目总体目标为辨识生态技术,构建典型脆弱生态区退化生态系统治理的生态技术评价方法与指标体系;评价生态治理技术,筛选满足我国生态文明建设需求的生态技术;找出国外生态技术需求,推介适合发展中国家生态治理需求的生态技术模式。项目设置了6个密切相关的研究任务:生态退化分布与相应生态治理技术需求分析;生态技术评价方法、指标体系与模型开发;不同类型生态技术识别、演化过程与评价;国家重大生态工程关键技术评估;生态治理与生态文明建设生态技术筛选、配置与试验示范;生态技术评价平台与集成系统研发。本专辑将介绍本项目研究迄今取得的进展,包括生态技术辨识和评估的概念、理论和方法概述,中国及代表性国家水土流失、荒漠化和石漠化治理技术演化和评估案例等。希望本专辑对同类研究以及绿色“一带一路”建设提供借鉴和参考。

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    国内外生态治理技术及其评价研究综述
    甄霖, 闫慧敏, 胡云锋, 薛智超, 肖玉, 谢高地, 马建霞, 王继军
    2017, 8 (4):  315-324.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.002
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(666KB) ( )  
    近百年来,中国乃至全球生态退化日趋严峻。根据联合国千年生态系统服务评估报告,全球约60%的生态系统处于退化与不可持续状态。我国中度以上生态脆弱区面积占陆地总面积的55%,荒漠化、水土流失、石漠化等土地面积占国土总面积的22%左右。生态技术在遏制生态退化进程中发挥着重要作用。本文旨在系统梳理和分析国内外生态脆弱区水土流失、荒漠化以及石漠化治理技术,提炼目前生态技术及其应用存在的核心问题,并提出针对性建议。分析表明,近百年来国内外在典型脆弱生态区退化生态系统治理方面做出了巨大努力,积累了数量众多的生态技术;生态技术的演化表现出从单一目标向兼顾生态、经济、民生等多目标复合模式演进的特点;在生态技术演变的同时,生态治理及生态系统管理政策和措施也发生了巨大变革。生态治理存在的主要问题包括: 生态技术缺乏地域针对性;缺乏用于评价生态技术的指标体系以及技术优选与配置方法模型。针对生态技术数量庞大和应用范围广泛等特点,本文建议首先确定包含四个层次的总体分析框架,在此基础上,制定四级评价指标体系,采用三阶段评估方法(TheMert),基于利益相关者参与式评估、专家知识、退化生态系统监测、国家重大生态治理工程效果监测、国内外近百年生态技术分析等手段,实现对生态技术从广泛到深入、从定性/快速到定量/精细的逐级评估和优选的目标。
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    生态技术评价平台与集成系统框架设计
    肖玉, 谢高地, 甄霖
    2017, 8 (4):  325-331.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.003
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(611KB) ( )  
    在全球范围内生态退化问题形势日益严峻,同时也受到极大关注。从上世纪早期以来,美国、欧洲以及国内就开始采用生态技术开展生态系统的治理与修复,以减缓或解决已有生态退化问题。直到目前,还没有一个对现有生态技术的系统汇总和科学评价,也没有一个针对不同区域生态退化问题生态技术集成平台,阻碍了生态技术的推广和应用。本研究试图开发一个生态技术评价平台与集成系统来综合多源异构生态技术数据.该系统构建的关键技术是信息集成。本研究将以元数据仓储为核心,建立元数据引擎,实现对元数据和异构数据源的访问与集成,通过构建基于元数据的信息集成模式,解决信息在系统、语法、结构和语义四个层次的异构问题。本研究基于元数据和元模型集成模式,设计了生态技术评价平台与集成系统框架,集成生态技术库、生态评价模型库、生态评价参数库以及生态退化和生态技术的空间数据库,利用GIS技术开发生态技术评价平台与集成系统,实现全球与典型区生态退化查询与显示、生态技术查询与显示、生态技术评价、生态技术筛选等功能,实现全球和中国生态退化、生态技术评价和生态技术筛选的可视化,为政府决策和相关部门了解生态退化状况和生态技术实施效果提供有力支撑。
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    生态技术识别方法研究
    刘丽, 畅倩, 姜志德
    2017, 8 (4):  332-340.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.004
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(345KB) ( )  
    本文在界定生态技术概念和生态技术识别需求的基础上,梳理了现有的技术识别的方法。目前应用于技术辨识的方法主要有德尔菲法、技术路线图、层次分析法、专利计量法和文本挖掘法。其中“德尔菲法+层次分析法”把生态技术纳入到社会经济系统中进行系统化的识别,主要是构建生态技术识别的指标体系模型,分别从技术特性、技术水平和性能、经济、社会和生态效益视角进行识别;专利计量法从客观角度出发,依据生态技术自身的特点和发展规律,对其进行识别。本文认为“德尔菲法+层次分析法”和专利计量法这两种方法结合了定性和定量技术识别的优点,应该成为开展生态技术识别的首选。
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    全国坡耕地水土流失综合治理工程实施效果分析研究
    冯伟, 杨云芬, 赵永军, 第宝锋, 马昌臣
    2017, 8 (4):  341-351.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.005
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(826KB) ( )  

    为了解“十二五”期间全国坡耕地水土流失综合治理工程实施情况,在资料收集、典型调研和专家咨询的基础上,从工程管理、工程建设、实施效益三个方面共选取24个指标,运用层次分析-灰色关联分析法对各省区工程实施效果进行综合分析评价。结果表明:(1) 大部分省区工程建设得分>0.65,得分较高,工程管理和实施效益得分多在0.45-0.65之间,总体得分偏低;(2) 综合评价结果呈正态分布,四川省、云南省、贵州省综合得分分别为0.71,0.68和0.67,实施效果良好;吉林省、辽宁省得分分别为0.38和0.42,实施效果有待提升;其余各省得分均在0.45-0.65之间,效果中等;(3) 评价结果在空间上呈现一定的地带性规律,西南岩溶区实施效果最好,其次是西南紫色土区、西北黄土高原区、北方土石山区和南方红壤丘陵区,东北黑土区实施效果有待提升。

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    中国草地退化研究热点区域的提取及其时空动态变化
    胡云锋, 韩月琪, 张云芝, 庄园
    2017, 8 (4):  352-358.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.006
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(997KB) ( )  
    运用网络爬虫技术,检索了中国期刊网1950s~2016年全部期刊论文全文,对其中293368篇草地退化研究论文的摘要开展中文分词、地名匹配,构造了基于综合研究热度指数的中国草地退化研究热点区域提取模型,由此分析了中国草地退化研究热点区域的空间分布格局和动态变化过程。研究表明:(1) 基于综合研究热度指数的模型可以较好地表现我国草地退化研究热点区域的空间分布格局。(2) 中国草地退化研究热点区域主要分布在内蒙古、新疆、青海、西藏、甘肃等省区的大部地区,内蒙古东北部(呼伦贝尔)、中东部(锡林郭勒、赤峰、乌兰察布)地区是草地退化研究的显著热点区。(3) 1950年代以来,全国具有强度及以上等级草地退化研究热度值的县域从81个发展到99个,区域总面积从103.8万平方公里上升到114.6万平方公里。197个县域草地退化研究热度呈现上升态势。论文还对草地退化研究热点区域与草地退化区的关系了讨论,指出在两者在时间匹配、空间匹配和概念匹配上等方面存在差异。
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    草地生态系统退化修复技术实施效果评价——以退牧还草技术为例
    周升强, 赵凯
    2017, 8 (4):  359-368.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.007
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(567KB) ( )  
    退化草地生态系统的修复对于草地生态服务功能的持续发挥、区域经济社会持续健康发展具有重要意义。退牧还草技术是国家为修复草地退化生态系统、促进牧区社会经济持续发展而实施的重大技术,退牧还草技术综合效益评价体系研究对技术实施的绩效评价及国家生态政策调整具有重要意义。本文基于2017年赴宁夏盐池县4乡镇16村获取的221份调研数据,运用层次分析法,构建包括技术自身特点、技术的生态社会效益、技术的可持续性及技术的经济效益四个方面的草地生态系统退化修复技术实施效果的综合评价模型,对宁夏盐池县退牧还草技术的实施效果进行了综合评价。评价结果表明:从总体看,退牧还草技术实施的综合效果良好,技术实施效果的综合评价得分为0.5946;从技术实施具体效果的评价结果来看,评价结果由高到低的排序为技术的生态社会效益、经济效益、技术的可持续性、技术自身特性;技术的实施取得了良好的生态社会效益及经济效益,但技术的可持续性及技术的自身特性评价较低。
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    水土保持型国家重点生态功能区的生态服务价值评估
    余付勤, 鲁春霞, 肖玉, 顾世杰
    2017, 8 (4):  369-377.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.008
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1292KB) ( )  
    水土保持型国家重点生态功能区生态环境极其脆弱,是我国水土流失发生的重灾区,其生态系统状况长期以来为社会各界高度关注。本研究基于NPP、土壤保持量和水源涵养量等指标对其重要生态系统服务功能及其价值进行了评估。评估结果表明,我国水土保持型生态功能区生态系统服务总价值为3268.90×108元,其中有机物生产、营养物质循环与贮存、固碳释氧、土壤保持和水源涵养价值分别为530.96×108元、301.91×108元、1177.12×108元、442.70×108元和816.20×108元。四个分功能区中,桂黔滇区总价值最高,三峡库区最低,分别为1616.16×108、448.15×108元;而单位面积生态系统服务价值中,桂黔滇区最高,三峡库区和大别山区相当,黄土高原区最低。
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    哈萨克斯坦1982-2015年植被时空变化
    罗亮, 杜文鹏, 闫慧敏, 甄霖, 董昱
    2017, 8 (4):  378-384.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.009
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(2129KB) ( )  
    归一化植被指数(NDVI)作为表征植被生长状况的关键性指标,能够有效的提供植被生长状况的信息。本研究基于1982-2015年哈萨克斯坦时间序列的GIMMS/NDVI数据,分析植被)生长的空间格局及变化趋势,研究结果表明:哈萨克斯坦自北向南分布着农田、草地、灌丛这三类主要的植被类型,呈明晰的地带性分布特征;植被指数由北到南逐渐降低,农田、草地和灌丛三类主要植被类型的NDVI均值水平依次为农田>草地>灌丛;1982-2015年间,NDVI呈现出先增长(1982-1992年)、再降低(1993-2007年)、然后又增长(2008-2015年)的变化趋势。NDVI显著下降的区域占土地总面积的24.0%,主要分布在西北部的农田与草地交错地带以及南部边缘的农田,草地退化面积占草地总面积的23.5%、农田退化面积占农田总面积的48.4%、灌丛退化面积占灌丛总面积的13.7%,植被改善的区域分布在中东部的农田以及农田与草地的交错带,显著提升的面积占土地总面积的11.8%。
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    生态技术措施对无定河年输沙量影响研究
    李敏, 张长印, 王海燕, 王森
    2017, 8 (4):  385-391.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.010
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(552KB) ( )  
    生态技术措施对河流年输沙量的影响遵从统计学原理。本文以无定河年输沙量为因变量,以无定河汛期降雨、暴雨和生态技术措施面积为自变量,采用逐步回归方法,分析研究了1956-2007年时段生态技术措施对无定河年输沙量的影响。结果表明,(1)计算建立了由“无定河7-8月降雨量”、“生态技术措施面积”和“无定河最大一日降雨量”等三个自变量组成的非线性回归方程,相关系数R2=0.857,显著性水平α=0.001。(2)调整R2=0.717,说明回归方程“解释”了52年时段无定河年输沙量71.7%的变化。(3)生态技术措施面积的标准化回归系数在三个自变量中绝对值最大,说明其对年输沙量变化的影响最大。(4)通过实施生态技术措施,到2007年治理水平年,即使是在7-8月降雨量和最大一日降雨量均为研究时段内最大值时,计算年输沙量为1.49亿t,仅为历史最大值的36%。
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    我国水土保持生态技术发展初步分析
    李琦, 王海燕, 丛佩娟, 赵辉
    2017, 8 (4):  392-397.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.011
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1098KB) ( )  
    分析学术研究与技术应用的发展,是我国水土保持生态技术技术辨识和评价的重要基础工作。近年来在学术研究与技术应用发展的分析工具中,文献计量统计方法和Citespace等可视化工具得到广泛应用。为分析我国水土保持生态技术进展,本文基于CNKI的中文研究文献(1985年1月至2017年3月)与专利数据(2002年1月至2017年2月),利用Citespace软件进行了初步研究。统计表明,约2002年后研究文献发表量、2010年后专利发明量迅速增加。Citespace的节点分析结果显示:1. 该领域研究机构、研究团队和研究的兴趣指向偏于分散,目前尚未形成强的学科中心,机构间合作也较弱。2. 水土流失严重的西部省区专利发明量远少于江苏、北京、山东、广东等东部省市。3. 技术措施方面,主要的相对热点为植被恢复、生态护坡、保护性耕作等;研究区域方面是黄土高原、石漠化地区、干热河谷等;应用领域方面是高速公路、边坡、坡耕地等。4. 研究热点主要在2002年文献量突增后的数年出现,但近5年来除石漠化外,尚无新的热点。建议下一步开展水土保持生态技术的技术辨识和评价工作,可聚焦于前述技术措施、重点区域和应用领域。
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    沙障技术演化特点及发展趋势
    宁宝英, 马建霞, 姜志德, 陈春, 张欣利, 鲁景亮
    2017, 8 (4):  398-404.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.012
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(283KB) ( )  

    沙障是风蚀工程治沙的主要措施之一,已在荒漠化防治领域广泛应用。采用文献计量和内容分析法,对国内外沙障应用以来在沙障类型、研究内容等方面的工作进行简要归纳和总结,指出了沙障研究中存在的问题,详细论述了沙障研究规律及发展趋势,认为科技、需求和发展理念是沙障研究的三大驱动因素,发展环境友好的生态技术,促进沙区经济产业化是沙障研究的方向。

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    不同生态脆弱区机场建设项目的生态治理技术
    李月, 齐实
    2017, 8 (4):  405-412.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.013
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(429KB) ( )  
    本文通过收集我国“十二五”规划以来开工建设或验收的民用机场数量、分布情况等相关数据,采用对比分析的方法,从空间的角度剖析了不同生态脆弱区生态恢复的限制性,以及敏感生态因子与建设项目的主要矛盾,提出不同生态脆弱区内机场建设项目的关键生态治理技术。结果表明:近几年来,我国水利部批复及验收的机场建设项目主要分布于我国的西北荒漠绿洲交接生态脆弱区、南方红壤丘陵山地生态脆弱区、西南岩溶山地石漠化生态脆弱区和西南山地农牧交错生态脆弱区;西南山地区的机场建设项目以边坡防护生态治理技术为主;南方丘陵区的机场建设项目主要以截、排水生态治理技术为主;青藏高原地区的机场建设项目主要以植被恢复生态治理技术为主;干旱半干旱区机场建设项目的生态治理技术主要以围绕水资源合理利用,削弱或避免风沙危害为主。针对机场建设项目基于不同生态脆弱区提出相应的生态治理技术,可为该类型项目的水土流失防治以及加速机场建设范围内生态系统的恢复进程提供参考依据。
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    退耕还林工程以来黄土高原植被NPP增长明显
    刘芳, 闫慧敏, 顾峰雪, 牛忠恩, 黄玫
    2017, 8 (4):  413-421.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.014
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(1026KB) ( )  
    研究退耕还林工程实施以来黄土高原植被NPP的时空演变特征对该区域生态建设具有重要科学价值。本研究基于MODIS数据(500 m,8天)和VPM(Vegetation Photosynthesis Model)模型估算黄土高原植被净初级生产力(NPP),分析2000-2015年黄土高原NPP的时空演变特征。结果表明,2000-2015年黄土高原植被NPP整体呈显著增加趋势(p<0.05)。空间上,植被NPP显著增加集中在退耕还林的重点区域,包括陕北、山西吕梁山区。NPP较高的冲积平原,植被NPP有所减少。2006-2010年植被NPP显著增加的区域较2000-2005年有北移的趋势,集中在榆林和延安等地。各植被类型和坡度等级上植被NPP呈增加趋势,其中水土流失较易发生的丘陵沟壑区域如黄土高原中部(吕梁山区,陕北地区)和黄土高原东南部,植被恢复较为明显。
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    黔东南州石漠化空间分布特征
    窦红涛, 甄霖, 李海萍
    2017, 8 (4):  422-432.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.015
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(636KB) ( )  
    石漠化严重威胁着喀斯特地区经济社会发展和生态安全,已经成为国家、政府和当地民众的重大关切。本文基于全国石漠化监测评价体系,并对相关指标进行调整,如用(NDRI)改进基岩裸露度指数、用土壤侵蚀模数代替土壤厚度,提取出研究区的石漠化分布区域。并结合土壤、地貌、海拔、坡度和河网密度等自然地理因子及人口密度、GDP、居民点分布等人类干扰因子进行综合分析,探究了影响石漠化的主要因子和作用原理,并对石漠化的空间分布特征进行分析。结果表明:石漠化主要分布在黄壤、石灰土和水稻土等土壤类型区,但易发程度大小则为石灰土>紫色土>水稻土;斜坡和陡坡发生中度以上石漠化的比例达40%,且以坡耕地区更多;石漠化区域降水量多在1000-1200 mm,是造成石灰土基底和坡耕地水土流失的主要原因;此外,石漠化与居民点分布、人口密度、坡耕地和人口贫困关系密切。
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    纸坊沟流域水土保持技术及其产生背景分析
    乔梅, 王继军, 李玥, 成思敏, 李茂森
    2017, 8 (4):  433-440.  doi: 10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.016
    摘要 ( )   HTML ( )   PDF(312KB) ( )  

    水土保持技术对生态脆弱区水土流失治理以及生态文明建设有着重要作用,通过向相关专家咨询并查阅文献,结合对70余年来纸坊沟流域水土流失治理过程的分析,梳理所采用的水土保持技术,明确其所产生的生态经济社会背景。结果表明:水土保持技术包括水土保持工程技术、水土保持耕作技术和水土保持生物技术;在不同的农业生态经济系统发展阶段,因人们的需求及所要解决的核心问题不一致,其水土保持技术种类也有所差异。纸坊沟流域农业生态经济系统耦合过程经历了三个阶段,其中第Ⅰ、Ⅱ阶段,主要以水土保持耕作技术为主,满足农民基本生活需求;第Ⅲ阶段综合采用水土保持工程技术、水土保持耕作技术和水土保持生物技术,从根本上解决生态环境问题,调整产业结构。为了加快区域生态文明建设和生态经济社会可持续发展,应更加注重于改善林分结构、提高林草质量、增加生物多样性、提升生态系统功能、促进水土保持生态资源后续产业发展、形成水土保持与农业产业-资源优化耦合等方面的水土保持技术的研发与实施。

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