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环境科学研究
环境科学研究

刘鸿亮

月刊

1001-6929

hjkxyj@vip.163.com

010-84915128

100012

北京朝阳区安外北苑大羊坊8号院

环境科学研究/Journal Research of Environmental SciencesCSCDCSSCI北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《环境科学研究》是由中华人民共和国环境保护部主管、中国环境科学研究院主办的综合性学术期刊，为中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊、中国生物医学核心期刊。主要刊登环境科学领域的新成果、新技术、新方法，环境管理的新理论、新经验，以及反映环保领域热点问题的学术论文；通过特别约稿及时讨论环境重大问题及重要学术理论。为促进国际环保科技成果、科研项目与科技人员的交流服务，为相关政府机构、研究及教育部门、企业、各类环保团体、环保科技人员、管理干部、高等院校师生服务。《环境科学研究》已被美国《化学文摘》(CA)、《剑桥科学文摘:自然科学》(CAS:NS),《日本科学技术社中国文献数据库》(JST),英国《国际农业与生物科学研究中心》（CABI, Centre for Agriculture and Bioscience International），波兰《哥白尼索引》(IC)等检索机构收录。
正式出版
收录年代

    2000—2021年我国植被绿度变化时空特征分析

    万华伟王永财施佩荣刘新华...
    101-110页
    查看更多>>摘要：植被在地球碳循环和气候变化中扮演着重要角色，了解植被及其动态变化对人们应对气候变化和开展生物多样性保护工作具有重要意义。本文以叶面积指数(Leaf Area Index，LAI)作为表征植被绿度的指标，采用Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验来研究植被绿度的变化趋势特征，并对我国 2000—2021 年植被绿度(不含港澳台地区数据，下同)时空变化特征进行了分析。结果表明:①我国植被绿度平均值总体呈现出增加趋势，尤其是胡焕庸线东南区域以"显著增加"为主，反映出该地区的生态环境显著改善。然而，青藏高原等生态脆弱区的部分区域仍面临退化问题。②不同生态系统类型中，森林和农田植被绿度表现最为突出，分别有 82。18%和 75。47%的区域绿度"显著增加"，灌丛的植被绿度增幅为 66。06%，但部分区域变化有限;草地生态系统面临较大挑战，17。54%的区域绿度下降，需加强草地的精细化管理和生态修复。③在重点区域分析中，内蒙古自治区对全国植被绿度增长贡献度最高(12。9%)，与四川省、黑龙江省等 4 个省份共同贡献了 39。1%的全国植被绿度增长。黄河流域和长江经济带的植被绿度"显著增加"，占比超过 70%，而青藏高原局部区域植被绿度呈现"显著减少"或"轻微减少"的占比超过 15%。这表明我国实施的生态修复政策成效显著，为生物多样性保护提供了良好支持，但仍需加强部分区域生态系统的精细化管理和保护以巩固生态系统功能和栖息地稳定性。

    植被绿度趋势分析生态系统

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    北京市生态系统调节服务稀缺性演变特征及驱动因素分析

    裴厦于倩茹刘春兰郑方钰...
    111-124页
    查看更多>>摘要：北京市作为国际大都市，生态系统调节服务呈现显著的稀缺特征。研究北京市生态系统调节服务的稀缺性特征及其影响因素，对于合理制定城市生态系统调节服务定价策略以及优化生态安全格局具有重要意义。因此，该研究构建了城市生态系统调节服务稀缺性分析理论框架，并运用生态模型测算、空间自相关性分析以及地理探测器等方法，系统分析了北京市生态系统调节服务相对稀缺程度的时间演变、空间差异以及影响因素。结果表明:①基于相对稀缺理论和空间聚集理论，以供需关系为基础可以构建城市生态系统调节服务分析理论框架。②2010—2020 年，北京市生态系统调节服务稀缺程度呈现出"提升期"(2010—2015 年)和"回落期"(2015—2020 年)两个阶段。③北京市生态系统调节服务稀缺指数存在正向空间自相关性，局部空间聚类效应显著;2010—2020 年，高-高聚类区(占全市面积的 40%以上)先增加后减小，低-低聚类区(占全市面积的 15%以上)逐渐减小。④北京市生态系统调节服务稀缺程度的影响因子(q值)按照影响程度从大到小排序为人口密度(0。62)、年降水量(0。41)、NDVI(0。40)、生态用地比例(0。36)和坡度(0。20)。人口密度和生态用地比例的交互影响作用(q=0。77)最大，其次为NDVI与生态用地比例的交互影响(q=0。76)。研究显示，近年来北京市生态系统调节服务稀缺程度呈逐渐优化的趋势，且演化特征存在明显的空间异质性。因此，建议合理控制人口分布、建设用地以及生态用地比例和质量等关键因素，进一步优化调节服务供给和需求空间结构;同时，未来可以根据生态系统调节服务稀缺指数构建差异化的调节服务定价方法，优化生态产品总值(GEP)核算工作。

    调节服务稀缺性演变特征驱动因素空间自相关地理探测器

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    面向城市群的黄河流域生态脆弱性研究

    付刚李俊生齐月李庆...
    125-138页
    查看更多>>摘要：黄河流域是我国重要的生态屏障，其生态保护和高质量发展是重大国家战略，需要充分发挥城市群的引领作用。然而黄河流域上下游自然生态禀赋的差异和发展不平衡，以及各城市群之间协同合作不足，制约流域高质量发展。本文基于敏感-弹性-压力(SRP)模型和空间主成分法(SPCA)法构建黄河流域城市群生态脆弱性评价体系，对 2020 年山东半岛城市群、中原城市群、关中平原城市群、黄河"几"字弯都市圈和兰州-西宁城市群的生态脆弱性进行定量评估;同时基于层次聚类方法，对全域 613 个县域进行生态脆弱性区划，并探究人为活动对生态脆弱性的影响。结果表明:①2020 年黄河流域城市群的生态脆弱性程度较高，平均值达到 0。53，生态弹性是生态脆弱性的首要因子，权重为 0。55。②在空间上，黄河流域城市群以中度脆弱区为主，面积占比为 64。08%。③人为活动对生态脆弱性具有广泛影响，全域 76。02%的县域表现出人为活动与生态脆弱性的显著相关性(P＜0。05)。④研究确定了 8 种生态脆弱型，从空间分布来看，中东部农业敏感型地区的面积占比最大，为 30。40%，而中心城区脆弱型和矿业脆弱型地区的面积占比最小，分别为 0。37%和 0。25%。研究显示，黄河流域各城市群的生态脆弱度不同，生态脆弱度最高的是山东半岛城市群和黄河"几"字弯都市圈，建议采取针对性的空间布局优化和生态修复措施，推进城市群的可持续发展。

    城市群都市圈黄河流域生态敏感性层次聚类人为干扰

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    科尔沁草原生态功能区防风固沙功能时空变化及驱动因素分析

    邵国媚乔琴张文婷高馨婷...
    139-150页
    查看更多>>摘要：科尔沁草原生态功能区属于防风固沙型国家重点生态功能区，分析其防风固沙功能时空变化及驱动因素对于保障京津冀地区乃至全国的生态环境安全具有重要意义。本研究基于 RWEQ(修正风蚀方程)模型评估了科尔沁草原生态功能区2000—2020 年防风固沙功能的时空变化，同时运用偏导数方法分析了气候变化和人类活动对防风固沙功能变化的影响。结果表明:①2000—2020 年科尔沁草原生态功能区防风固沙量整体呈显著上升趋势(P＜0。05)，年均防风固沙量为 3。71×108 t，其中，最低值出现在 2001 年，为 3。10×108 t，2018 年达到最大值，为 4。32×108 t，相较于 2001 年增加了 39。35%。②从空间上来看，科尔沁草原生态功能区防风固沙量高值区主要分布于研究区中部和南部，低值区主要分布于研究区北部;防风固沙量呈增加趋势的区域约占研究区总面积的 74。23%，呈减少趋势的区域占 25。76%，主要分布于巴林右旗等地区。③2000—2020 年科尔沁草原生态功能区防风固沙量变化受气候变化影响较大，导致防风固沙量增加的区域占 49。08%;人类活动导致防风固沙量增加的区域占24。37%，主要分布在扎鲁特旗北部等地区。研究显示，气候变化对防风固沙功能影响较大，应继续深入研究气候变化影响防风固沙功能的机制，科学制定防沙治沙措施，进一步提高生态系统适应气候变化的能力。

    防风固沙功能气候变化驱动因素贡献分析重点生态功能区

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    2000-2020年塔里木河干流生态系统对地下水位变化的响应

    马晓倩钟瑞森吴彬刘坤...
    151-165页
    查看更多>>摘要：地下水位的深浅直接影响植被的生长状况、生态分布格局及生态系统的稳定性，因此研究生态系统对地下水位变化的响应对于生态修复工作至关重要。塔里木河干流地下水位的波动，主要是生态输水、气候变化和人类活动共同作用产生的结果，地下水位的变化影响生态系统的空间分布。以塔里木河干流为研究对象，基于长期监测的地下水埋深数据和多期遥感数据，运用半变异函数模型、动态度分析、分形维数计算和趋势分析等方法，分析地下水埋深和生态系统的时空特征，探讨生态系统对地下水位变化的响应。结果表明:①2000—2020 年，塔里木河干流的地下水埋深随着与河道距离的增加而逐渐增大，地下水埋深的空间变化受到人为因素(种植制度、灌溉强度)以及自然环境(地形、地貌、气候、土壤类型和含水层)的影响，且空间相关性不断提高。②2000—2020 年，塔里木河干流生态系统变化主要表现为农田生态系统面积的增加和草地生态系统面积的减少，此变化占总变化的 58%。其中，农田生态系统主要由灌丛生态系统转变而来，转变面积为 1 118。00 km2;草地生态系统向其他各生态系统转变面积显著，为 1 258。69 km2。③生态系统的分形维数从 1。470 1 降至 1。135 0，表明其用地的复杂程度降低，稳定性指数从 0。029 9 增至 0。365 0，稳定性增强。④持续的生态输水使塔里木河干流地下水位上升，生态呈现出显著的正面发展态势，77。0%的区域生态轻微改善，8。0%的区域中等程度改善，1。7%的区域明显改善。研究显示，地下水埋深的变化对塔里木河干流生态有显著影响，地下水埋深减小，生态恢复明显，地下水埋深增大则生态退化明显。

    生态系统地下水埋深动态特征响应塔里木河干流

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    高光谱遥感在植物物种多样性监测中的应用与展望

    万凤鸣万华伟高吉喜王永财...
    166-180页
    查看更多>>摘要：植物多样性对维持生态系统过程、服务和功能具有重要作用，近年来高光谱遥感技术的蓬勃发展为植物多样性调查评估提供了新的信息源。物种多样性是通过遥感技术监测植物多样性的重要方面，高光谱遥感能够获取丰富的光谱和空间信息，有助于物种的识别和分类，能够提高植物物种多样性估算的精度。基于文献资料调研，本文总结了高光谱遥感在植物物种多样性监测中的应用进展，阐述了高光谱遥感技术监测植物物种多样性的基本原理，梳理了主要的高光谱数据来源、常用的光谱变换技术和物种分类方法，并提出展望。结果表明:①高光谱遥感在植物物种多样性监测中的应用包括物种光谱特征提取、物种识别与分类以及物种多样性估算 3 类。②光谱变异假说是高光谱遥感用于植物物种多样性测度的重要理论基础，通常利用经验或半经验方法，建立物种多样性与光谱多样性指标间的统计模型，实现物种多样性估算。③高光谱数据来源包括星载、航空和地基平台，常用的光谱变换技术有SG平滑(Savitzky-Golay Smoothing)、包络线去除、导数变换、构建植被指数等，支持向量机、随机森林等是广泛应用的物种分类方法。未来建议加强高光谱遥感尤其是国产数据在植物物种多样性监测中的推广和应用，构建多尺度的植物光谱库，配套发展融合不同平台高光谱数据的智能计算和信息提取算法，以提高植物物种多样性遥感监测的精度和效率。

    高光谱遥感遥感应用植物物种识别物种多样性

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    激光雷达反演森林冠层参数研究进展

    王汝珏张乾邱凤
    181-189页
    查看更多>>摘要：森林是地球生态系统的重要组成部分，森林冠层生物物理参数表征冠层结构特征，森林结构多样性支持着森林生态系统的稳定和生物多样性，因此准确估算冠层结构参数对监测森林生态系统的变化至关重要。激光雷达(Light Detection and Ranging，LiDAR)作为一种快速发展的主动遥感技术，已成功应用于冠层参数的反演。本文总结了激光雷达在植被遥感中的应用，重点介绍了在冠层生物物理参数提取中的应用，对比分析了不同平台(地基、机载和星载)激光雷达提取参数的方法。结果表明:①地基激光雷达(Terrestrial laser scanner，TLS)、机载激光雷达(Aerial laser scanner，ALS)和星载激光雷达(Spaceborne laser scanner，SLS)3 种激光雷达在生物物理参数的反演中各有其适用范围，其中，TLS适用于局部区域的精细结构研究，ALS适用于中等面积森林监测，SLS适用于全球尺度变化监测。②在叶面积指数(leaf area index，LAI)反演中，TLS提供了样地内LAI的精确分布，ALS提供多尺度LAI估计，SLS可以反演全球尺度的LAI。而在消光系数和聚集度指数(clumping index，CI)的反演中，TLS反演精度高、效率高，适用于精细结构研究;而ALS数据可反演大范围CI及消光系数。③激光雷达为森林结构多样性研究提供了强有力的工具，通过精确估算表征冠层结构特征的各类参数，有助于更好开展森林生物多样性的动态监测。鉴于此，对激光雷达未来发展方向提出展望，建议进一步融合TLS、ALS、SLS数据，优化反演算法，提高大范围和复杂地形条件下的参数反演精度，为生态学研究和森林管理提供更准确的数据支持。

    森林冠层生物物理参数提取星载激光雷达机载激光雷达地基激光雷达

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    黄河三角洲生物多样性调查评价信息平台构建与应用

    王晓杰王占金陈健斌谢宝华...
    190-200页
    查看更多>>摘要：黄河三角洲是我国最年轻、最完整的湿地生态系统，具有丰富的生物多样性资源。多年来，我国政府部门及科研院所在黄河三角洲及其近海开展了多次生物多样性调查，积累了大量陆海观测数据。然而，由于缺乏系统性整理和规范化数据库建设，限制了相关数据的深度挖掘和分析。因此，针对黄河三角洲陆海统筹背景下生物多样性保护和提升工作对数据资源及信息化建设的需求，本文通过搜集、整理、补充调查黄河三角洲生物多样性数据，构建了黄河三角洲陆海耦合生物多样性数据库体系，建立了包括陆海植物、动物、基础生境等多源异构的生物多样性调查数据库;以Java EE平台和Hadoop为基础框架，研发了数据库服务平台，实现了数据采集—审核—入库一体化管理、调查一张图、多样性评价、物种图谱等服务功能，为生物多样性调查评价提供了信息平台;同时将生物多样性与区域性海洋健康评价相结合，为陆海统筹区域生物多样性数据管理、评价提供了模式探索。信息平台建设实现了黄河三角洲生物多样性物种及其分布特征智能化管理，量化了生物多样性指数和生态环境质量，为黄河三角洲生物多样性保护提供基础数据和服务支撑。

    黄河三角洲陆海统筹生物多样性数据库调查评价信息平台

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    基于"面积-服务-格局"的优先保护空间划分:以张家口-承德地区为例

    高吉喜刘军会刘劲松陈艳梅...
    201-208页
    查看更多>>摘要：生态空间的分区比例设定是影响地方政府能否以最小的财政投入来最大化保护重要生态空间的直接因素，恰如其分地划定优先保护空间颇具挑战性。本研究以生态系统面积-服务效益最大化为目标，遵循"空间效率优先、兼顾空间连续性"的分区原则，创建单位面积水源涵养服务贡献率(per-unit-area contribution rate of water conservation services，PCRWCS)用以判定分区阈值，提出基于"面积-服务-格局"的优先保护空间划定方法，并以张家口-承德地区(简称"张承地区")为例开展了实例应用分析。结果表明:①PCRWCS用以识别优先保护空间的划分阈值，可以定量识别出水源涵养量相对较大的栅格，避免了传统统计分区方法中分级数量、断点识别凭主观判断的弊端以及对生态过程及相互作用机制考虑不足的问题。②PCRWCS≥1 的栅格经临近斑块聚合、破碎细小斑块剔除以及边界优化后，在空间上呈集中连片分布状态，范围覆盖了京津城市群主要水源地(密云水库、潘家口水库)的上游汇水区域，其中森林生态系统面积占比最高。③划定的张承地区优先保护空间，以 49。0%的面积提供了66。3%的水源涵养量，实现了"以小面积提供大服务"的效果，生态系统完整性得到增强。研究显示，利用"面积-服务-格局"方法划定的优先保护空间，既保护了水源涵养服务较高、空间连续性较强的森林、草地、湿地生态系统，又预留了城镇空间，在实践中解决了优先保护空间"划多大"的问题，为权衡国土开发与生态保护的空间竞争关系提供了新途径。

    面积-服务-格局单位面积水源涵养服务贡献率(PCRWCS)生态阈值优先保护空间张家口-承德地区

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