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黃河流域草地生態系統服務功能研究 版權信息
- ISBN：9787568092173
- 條形碼：9787568092173 ; 978-7-5680-9217-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
黃河流域草地生態系統服務功能研究 本書特色
黃河流域生態保育高質量發展是我國重要的國家發展戰略，草地是黃河流域占絕對優勢的土地利用類型，明確黃河流域草地生態系統服務功能能夠為流域生態保護提供科學依據，具有重要的現實意義。本書聚焦黃河流域草地生態系統服務展開時空變化、驅動機制、模擬預測等方面的研究，具有一定的學術價值。
黃河流域草地生態系統服務功能研究 內容簡介
本書基于土地利用/覆被變化與生態系統服務功能的基本關系，以流域土地利用/覆被變化為科學起點，以1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2018年為研究期，采用InVEST模型定量評估產水量、碳儲存、土壤保持、生境質量，采用CASA模型評估凈初級生產力(NPP)，明晰其時空分異特征，在此基礎上明確草地生態系統5項服務功能的時空變化特征，揭示生態系統服務功能對草地利用變化的敏感性，探究生態系統服務功能權衡協同關系及其尺度效應并探究草地生態系統5項服務功能的權衡協同機制及其驅動因素，*后利用CA-Markov模型預測黃河流域未來10年土地利用/覆被變化及其生態系統服務功能的變化，以生態系統服務功能空間格局特征、各功能間權衡協同關系以及未來變化趨勢劃定黃河流域生態功能分區繼而提出草地生態系統管理對策。
黃河流域草地生態系統服務功能研究 目錄
序言 I
目 錄 I
第1章 緒論 - 4 -
1.1問題的提出與研究意義 - 4 -
1.1.1問題的提出 - 4 -
1.1.2研究意義 - 7 -
1.2相關研究進展 - 8 -
1.2.1生態系統服務及草地生態系統服務的研究進展 - 8 -
1.2.2生態系統服務權衡與協同關系的研究進展 - 10 -
1.2.3生態系統服務驅動機制的研究進展 - 14 -
1.2.4氣候變化和人類活動對生態系統服務的影響的研究進展 - 16 -
1.2.5研究評述 - 18 -
1.3研究內容 - 19 -
1.4思路與技術路線 - 20 -
第2章 研究區概況與研究方法 - 22 -
2.1黃河流域概況 - 22 -
2.1.1土地利用/覆被特征 - 23 -
2.1.2黃河流域草地概況 - 24 -
2.1.3土壤質地特征 - 25 -
2.1.4氣候特征 - 26 -
2.2研究方法 - 27 -
2.2.1產水量 - 27 -
2.2.2 碳儲量 - 27 -
2.2.3 土壤保持 - 29 -
2.2.4 生境質量 - 31 -
2.2.5 植被凈初級生產力 - 32 -
2.2.7生態系統服務價值評估 - 33 -
2.2.8 空間統計分析 - 34 -
2.3數據來源與處理 - 35 -
2.3.1InVEST 模型輸入數據來源 - 35 -
2.3.2數據處理 - 36 -
第3章 黃河流域1990—2018年土地利用/覆被時空演變 - 40 -
3.1黃河流域土地利用/覆被時空總體特征分析 - 40 -
3.1.1時間變化特征 - 40 -
3.1.2空間變化特征 - 41 -
3.2黃河流域土地利用/覆被類型轉移圖譜分析 - 42 -
3.2.11990—2000年土地利用轉型圖譜分析 - 46 -
3.2.2 2000-2010年土地利用轉型圖譜分析 - 46 -
3.2.32010-2018年土地利用轉型圖譜分析 - 46 -
3.3二級流域土地利用結構特征及變遷 - 48 -
3.3.1土地利用組合類型分析 - 48 -
3.3.2地類區位意義分析 - 50 -
3.4總結 - 51 -
第4章 黃河流域草地生態系統服務功能及其空間異質性 - 53 -
4.1黃河流域生態系統服務功能時空演變特征分析 - 53 -
4.1.1產水深度時空動態演變特征分析 - 53 -
4.1.2碳儲量時空動態演變特征分析 - 55 -
4.1.3土壤保持的時空動態演變特征分析 - 57 -
4.1.4生境質量時空動態演變特征分析 - 58 -
4.1.5NPP時空動態演變特征分析 - 60 -
4.2草地生態系統服務功能空間自相關分析 - 61 -
4.2.1草地產水量空間自相關 - 61 -
4.2.2草地碳儲量空間自相關 - 62 -
4.2.3草地土壤保持空間自相關 - 63 -
4.2.4草地生境質量空間自相關 - 64 -
4.2.5 草地NPP空間自相關分析 - 65 -
4.3草地生態服務功能的地形效應 - 66 -
4.3.1草地產水服務功能 - 66 -
4.3.2草地碳儲量服務功能 - 68 -
4.3.3草地系統土壤保持 - 70 -
4.3.4草地系統生境質量 - 72 -
4.3.5草地生態NPP - 74 -
4.4總結 - 75 -
第5章 黃河流域生態系統服務功能對草地利用轉型的敏感性 - 77 -
5.1不同土地利用/覆被類型的生態系統服務功能對比 - 77 -
5.2草地生態系服務功能對全域生態系統服務功能的影響研究 - 79 -
5.2.1流域草地面積變化與全域及草地生態系統服務功能關系的定性分析 - 79 -
5.2.2區域生態系統服務功能對草地與其他地類之間轉換的敏感性分析 - 83 -
5.3總結 - 85 -
第6章 黃河流域草地生態系統服務功能權衡與協同關系及其驅動因素 - 87 -
6.1研究方法 - 87 -
6.1.1權衡協同研究方法 - 87 -
6.1.2生態系統權衡協同驅動因素 - 88 -
6.2黃河流域生態服務功能不同尺度權衡協同關系 - 93 -
6.2.1全域尺度生態服務功能權衡協同關系 - 93 -
6.2.2流域生態系統服務權衡協同 - 97 -
6.3草地生態服務功能權衡協同關系 - 105 -
6.4草地生態系統服務功能權衡協同的驅動因素 - 108 -
6.4.1基于隨機森林的生態系統服務空間分布影響權重 - 108 -
6.4.2基于地理加權回歸模型權衡協同驅動因素分析 - 109 -
6.5總結 - 113 -
第7章 黃河流域未來土地利用/覆被變化和生態系統服務多情景模擬 - 115 -
7.1 黃河流域未來土地利用/覆被預測 - 115 -
7.1.1CA-Markov模型原理及預測步驟 - 115 -
7.1.2 2030年土地利用/覆被預測 - 118 -
7.2未來氣候變化預測 - 120 -
7.3不同情景下生態系統服務功能 - 122 -
7.3.1黃河流域生態系統服務功能 - 122 -
7.3.2 黃河流域草地生態系統服務功能變化 - 126 -
7.4總結 - 128 -
第8章 黃河流域草地生態系統服務價值時空特征及其地形梯度效應 - 130 -
8.1黃河流域草地生態系統服務基準單價 - 131 -
8.2黃河流域草地生態系統服務總價值 - 131 -
8.3生態系統服務價值的空間分布 - 135 -
8.4黃河流域草地生態系統服務價值的地形梯度分異特征 - 136 -
8.5總結 - 138 -
第9章 黃河流域生態系統服務功能分區及草地生態系統分類管理對策 - 140 -
9.1基于SOM的黃河流域生態系統服務功能分區 - 140 -
9.1.1研究方法 - 140 -
9.1.2結果及分析 - 143 -
9.2草地生態核心功能區及提升重點區域識別 - 144 -
9.2.1識別方法與過程 - 144 -
9.2.2識別結果及分析 - 145 -
9.2.3草地生態功能優化對策 - 148 -
9.3總結 - 150 -
第10章 結論與展望 - 151 -
10.1研究結論 - 151 -
10.2展望 - 153 -
后記 - 154 -
主要參考文獻 - 155 -
目 錄 I
第1章 緒論 - 4 -
1.1問題的提出與研究意義 - 4 -
1.1.1問題的提出 - 4 -
1.1.2研究意義 - 7 -
1.2相關研究進展 - 8 -
1.2.1生態系統服務及草地生態系統服務的研究進展 - 8 -
1.2.2生態系統服務權衡與協同關系的研究進展 - 10 -
1.2.3生態系統服務驅動機制的研究進展 - 14 -
1.2.4氣候變化和人類活動對生態系統服務的影響的研究進展 - 16 -
1.2.5研究評述 - 18 -
1.3研究內容 - 19 -
1.4思路與技術路線 - 20 -
第2章 研究區概況與研究方法 - 22 -
2.1黃河流域概況 - 22 -
2.1.1土地利用/覆被特征 - 23 -
2.1.2黃河流域草地概況 - 24 -
2.1.3土壤質地特征 - 25 -
2.1.4氣候特征 - 26 -
2.2研究方法 - 27 -
2.2.1產水量 - 27 -
2.2.2 碳儲量 - 27 -
2.2.3 土壤保持 - 29 -
2.2.4 生境質量 - 31 -
2.2.5 植被凈初級生產力 - 32 -
2.2.7生態系統服務價值評估 - 33 -
2.2.8 空間統計分析 - 34 -
2.3數據來源與處理 - 35 -
2.3.1InVEST 模型輸入數據來源 - 35 -
2.3.2數據處理 - 36 -
第3章 黃河流域1990—2018年土地利用/覆被時空演變 - 40 -
3.1黃河流域土地利用/覆被時空總體特征分析 - 40 -
3.1.1時間變化特征 - 40 -
3.1.2空間變化特征 - 41 -
3.2黃河流域土地利用/覆被類型轉移圖譜分析 - 42 -
3.2.11990—2000年土地利用轉型圖譜分析 - 46 -
3.2.2 2000-2010年土地利用轉型圖譜分析 - 46 -
3.2.32010-2018年土地利用轉型圖譜分析 - 46 -
3.3二級流域土地利用結構特征及變遷 - 48 -
3.3.1土地利用組合類型分析 - 48 -
3.3.2地類區位意義分析 - 50 -
3.4總結 - 51 -
第4章 黃河流域草地生態系統服務功能及其空間異質性 - 53 -
4.1黃河流域生態系統服務功能時空演變特征分析 - 53 -
4.1.1產水深度時空動態演變特征分析 - 53 -
4.1.2碳儲量時空動態演變特征分析 - 55 -
4.1.3土壤保持的時空動態演變特征分析 - 57 -
4.1.4生境質量時空動態演變特征分析 - 58 -
4.1.5NPP時空動態演變特征分析 - 60 -
4.2草地生態系統服務功能空間自相關分析 - 61 -
4.2.1草地產水量空間自相關 - 61 -
4.2.2草地碳儲量空間自相關 - 62 -
4.2.3草地土壤保持空間自相關 - 63 -
4.2.4草地生境質量空間自相關 - 64 -
4.2.5 草地NPP空間自相關分析 - 65 -
4.3草地生態服務功能的地形效應 - 66 -
4.3.1草地產水服務功能 - 66 -
4.3.2草地碳儲量服務功能 - 68 -
4.3.3草地系統土壤保持 - 70 -
4.3.4草地系統生境質量 - 72 -
4.3.5草地生態NPP - 74 -
4.4總結 - 75 -
第5章 黃河流域生態系統服務功能對草地利用轉型的敏感性 - 77 -
5.1不同土地利用/覆被類型的生態系統服務功能對比 - 77 -
5.2草地生態系服務功能對全域生態系統服務功能的影響研究 - 79 -
5.2.1流域草地面積變化與全域及草地生態系統服務功能關系的定性分析 - 79 -
5.2.2區域生態系統服務功能對草地與其他地類之間轉換的敏感性分析 - 83 -
5.3總結 - 85 -
第6章 黃河流域草地生態系統服務功能權衡與協同關系及其驅動因素 - 87 -
6.1研究方法 - 87 -
6.1.1權衡協同研究方法 - 87 -
6.1.2生態系統權衡協同驅動因素 - 88 -
6.2黃河流域生態服務功能不同尺度權衡協同關系 - 93 -
6.2.1全域尺度生態服務功能權衡協同關系 - 93 -
6.2.2流域生態系統服務權衡協同 - 97 -
6.3草地生態服務功能權衡協同關系 - 105 -
6.4草地生態系統服務功能權衡協同的驅動因素 - 108 -
6.4.1基于隨機森林的生態系統服務空間分布影響權重 - 108 -
6.4.2基于地理加權回歸模型權衡協同驅動因素分析 - 109 -
6.5總結 - 113 -
第7章 黃河流域未來土地利用/覆被變化和生態系統服務多情景模擬 - 115 -
7.1 黃河流域未來土地利用/覆被預測 - 115 -
7.1.1CA-Markov模型原理及預測步驟 - 115 -
7.1.2 2030年土地利用/覆被預測 - 118 -
7.2未來氣候變化預測 - 120 -
7.3不同情景下生態系統服務功能 - 122 -
7.3.1黃河流域生態系統服務功能 - 122 -
7.3.2 黃河流域草地生態系統服務功能變化 - 126 -
7.4總結 - 128 -
第8章 黃河流域草地生態系統服務價值時空特征及其地形梯度效應 - 130 -
8.1黃河流域草地生態系統服務基準單價 - 131 -
8.2黃河流域草地生態系統服務總價值 - 131 -
8.3生態系統服務價值的空間分布 - 135 -
8.4黃河流域草地生態系統服務價值的地形梯度分異特征 - 136 -
8.5總結 - 138 -
第9章 黃河流域生態系統服務功能分區及草地生態系統分類管理對策 - 140 -
9.1基于SOM的黃河流域生態系統服務功能分區 - 140 -
9.1.1研究方法 - 140 -
9.1.2結果及分析 - 143 -
9.2草地生態核心功能區及提升重點區域識別 - 144 -
9.2.1識別方法與過程 - 144 -
9.2.2識別結果及分析 - 145 -
9.2.3草地生態功能優化對策 - 148 -
9.3總結 - 150 -
第10章 結論與展望 - 151 -
10.1研究結論 - 151 -
10.2展望 - 153 -
后記 - 154 -
主要參考文獻 - 155 -
展開全部
黃河流域草地生態系統服務功能研究 節選
生態系統服務（Ecosystem Services，ESs ）是指生態特征、功能或生態過程所直接或間接提供給人類賴以生存和發展的條件，即人們從生態系統中的獲利，包括調節服務（包括氣候、洪水、污染、噪音）、供應服務（包括食物、纖維、木材、水）、文化服務（包括娛樂）和支持服務（包括生境），這些服務不僅提供直接的資源如食物、能源、藥材等，而且在調節氣候、防洪蓄水、保持水土、凈化空氣、美化環境等方面發揮著不可替代的作用，直接和間接影響人類福祉。隨著人類對生態系統服務功能重要性認識的不斷加深，這一領域的研究備受重視。對生態系統服務功能進行合理分析和有效評估，有利于人們對生態系統服務功能重要性的深層認知，有助于人類對自然生態系統的可持續開發與利用，促使人們采取有效的生態保護措施和可持續管理手段，因此開展生態系統服務研究對生態系統的科學保育、退化生態系統的恢復和生態資產的增值大有裨益，對于實現可持續發展和實現生態文明具有重要的現實意義。 人類活動與生態系統系統服務功能之間存在非常復雜的關系，一方面一種生態系統服務同時受到不同人類活動的影響，另一方面多個生態系統服務同時受一種人類活動的影響。土地利用/覆被變化反映了人與自然相互影響的*直接關系，人類活動導致土地利用類型、格局和強度發生顯著變化從而直接或間接地影響生態系統過程與格局，驅動著生態系統服務功能的變化，其中土地利用類型對生態系統的影響是多方面的，包括能量流動、水分循環、土壤侵蝕與堆積、生物化學循環等生態過程，不同的土地利用格局會產生不同的生態過程，從而對生態系統服務造成影響，當人類干擾特別強烈，土地利用強度較大時，容易造成用土地退化，進而會威脅各種生態系統服務類型的供給。土地利利用變化會改變景觀連接度，使生境碎片化，連通性降低，從而直接或間接地影響到生態系統服務的形成。2005年發布的聯合核心計劃—全球土地計劃(GLP)，該計劃是由國際地圈生物圈計劃(IGBP)與國際全球環境變化人文因素計劃(IHDP)聯合發布的，該計劃將由土地利用變化引起的生態系統服務功能的改變以及由此引起生態系統服務供給作為重點研究專題之一，因此，從土地利用變化的角度出發，由此引起生態系統服務的變化成為國內外全球變化研究領域的核心命題之一。 生態系統服務具復雜性、多樣性和空間異質性，而且各生態系統服務之間相互作用關系也很復雜，例如某些生態服務功能加強，可能同時導致其他生態系統服務功能的加強或變弱。土地利用/覆被變化引起的一種生態系統服務功能變強的同時往往會削弱其他生態系統服務功能，尤其調節服務和生物多樣性的增加是供給服務降低為代價。同一土地利用變化過程，在不同的尺度對生態系統的影響也不一致，因此土地利用/覆被變化對生態系統服務的影響會隨尺度發生變化，正是因為生態系統服務的空間異質性、要素復雜性使得土地利用/覆被對生態系統服務影響具有明顯的尺度效應。明晰各項生態系統服務之間的相互關系，不僅可以提出科學管理生態系統的對策，而且還可以使生態系統服務得以可持續發展；也是制定區域綠色經濟發展和生態環境等一系列發展政策的理論基礎。兼顧多種生態系統服務之間平衡的土地利用方式研究，以及使生態-經濟效益*大化的生態系統服務研究，成為了當前地理學和生態學的熱點。 黃河流經青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、山西、陜西、河南和山東9個省（區），其流域面積75萬平方公里（包含內流域）。黃河流域構成我國重要的生態屏障，青藏高原生態屏障、黃土高原—川滇生態屏障、北方防沙帶等均位于或貫穿于黃河流域，在全國“兩屏三帶”生態安全戰略布局中，承載著重要的生態功能，如涵養水源、防風固沙、生物多樣性保護等，該區域生態狀況關系華北、東北、西北乃至全國的生態安全，因此維護該區的生態安全具有非常重要的作用。黃河流域幅員遼闊，具有地貌單元復雜、生態系統類型多樣化以及氣候變化明顯等特點，也是全球氣候變化相對敏感的區域之一，由于自然和人為因素的干擾影響，黃河流域出現土壤侵蝕嚴重、天然濕地面積減少、生物多樣性下降等問題，給生境質量帶來了巨大的壓力。水土流失、生態破壞、上游局部地區生態系統退化，產水服務及涵養水源功能下降等問題，因此更需要注重環境保護和可持續性發展。近年，從國家層面進一步明確了黃河流域作為我國重要生態屏障和重要經濟地帶的地位，黃河流域生態保護與高質量發展上升為國家戰略，這就需要對生態保護可持續發展管理提出更高更嚴的要求。這需要進一步更精準、更清晰地明確和刻畫黃河流域生態系統服務現狀（包括不同空間尺度、不同土地利用/覆被類型以及不同地貌地形單元），進而更系統、更深入的了解黃河流域生態系統服務的時空演變特征、空間異質性與尺度效應，明確各項生態系統服務功能的權衡協同關系及其驅動因素，預測其未來發展變化趨勢，這都將成為黃河流域生態系統科學保育的理論依據。 此外，在過去的幾十年，針對上游植被退化、中游水土流失，我國政府實施了大規模的生態工程措施，如三江源生態保護和建設工程、山水林田湖草綜合治理工程以及退耕還林還草工程，改造退化農田和荒地，恢復森林和草地生態系統等水土保持措施。黃河流域土地利用/覆被類型發生了變化，使得生態系統服務功能發生了時空變化，因此需要對黃河流域過去到現在生態系統服務功能的時空演變特征做進一步的探究。草地是陸地生態系統的重要組成部分，草地生態系統及生態過程非常獨特的，是全球大氣水循環中*龐雜、*受人類活動影響的部分，草地生態系統為人類提供了多種產品和服務，草地是黃河流域*主要的土地利用類型，因此，需要重點關注草地生態系統的服務功能變化及其協同權衡關系。 正如前文所述，學界普遍認為土地利用/覆被變化是導致生態系統服務功能發生變化*主要原因之一，二者之間存在著相互影響相互制約的關系，土地利用/覆被變化與生態系統服務作為可持續發展研究的核心問題和前沿領域，得到了學術界廣泛關注，如何根據土地利用變化進行生態系統服務功能的動態評估，提高評估的準確性和科學性，依然是生態環境可持續發展函待解決的主要問題之一，如何通過土地利用/覆被變化的監測、模擬、預測及決策來實現生態系統服務的可持續發展，以及生態系統服務對全球氣候環境的變化的響應，已成為全球范圍重點關注的問題；土地利用/覆被變化對生態系統服務的具有尺度效應，同一生態變化過程，在不同尺度上，對生態系統服務的影響也同，系統理解土地利用/覆被變化對生態系統服務影響的尺度特征、尺度差異及尺度關聯，對深入土地利用/覆被變化和生態系統服務的尺度效應研究、協調多層次管理機構的制度決策、緩解生態系統服務稀缺對社會經濟發展的限制等具有重要意義；不同的研究層面體現不同的生態系統服務會表現出不同的生態格局及生態過程，而且各個層面上生態系統服務間的關系也可能隨著時間推移和社會經濟利益需求而發生改變，因為研究層面的不同會造成生態系統服務空間差異化，多層面深層次理解生態系統服務間的關系有利于促進經濟與生態的協同發展。 綜上，本書重點提出以下四個科學問題：一是伴隨著全球氣候變化以及人類對土地長期性和周期性的經營管理與治理活動，黃河流域長期以來經歷了怎樣的土地利用/覆被變化？呈現出怎樣的時空變化特征？尤其需要明確作為主導土地利用類型的草地的變化規律，這是基于土地利用/覆被變化探究生態系統服務功能的基礎；二是在土地利用/覆被變化的影響下，黃河流域生態系統服務功能如何定量評估，生態系統服務功能在空間上的異質性和時間上的變化特征如何？明確該流域生態服務功能是否存在尺度效應，同時需要明確生態系統服務功能在不同研究尺度的特征差異，有助于更深層次認識黃河流域生態系統服務功能，為黃河流域可持續生態管理提供理論認識基礎；三是黃河流域生態系統服務功能之間存在怎樣權衡、協同關系及其如何隨著研究尺度變化？如何刻畫不同尺度生態系統結構、過程、功能、服務變化之間的相互作用及其影響因素？準確甄別生態系統服務權衡驅動因子，從而深層次地揭示生態系統服務權衡內在機理。對于解決生態保護與生產利用之間的矛盾具有重要的科學意義；四是為了進一步支撐黃河流域未來生態可持續管理，一方面需要根據生態系統服務功能現狀，科學劃定生態功能區，另一方面如何根據土地利用/覆被變化歷史規律，科學預測全球氣候變化背景下土地利用/覆被變化，進而預測未來黃河流域生態系統服務功能變化趨勢，為生態系統服務可持續管理和規劃實踐提供理論依據。
黃河流域草地生態系統服務功能研究 作者簡介
楊潔，女，甘肅天水人，草學博士，現就職于甘肅農業大學草業學院，任講師，主要從事草地宏觀生態的科研與教學工作。在國內外期刊發表學術論文10余篇。
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