生态环境学报 ›› 2026, Vol. 35 ›› Issue (4): 551-562.DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2026.04.006
收稿日期:2025-07-13
修回日期:2025-10-30
接受日期:2025-12-22
出版日期:2026-04-18
发布日期:2026-04-14
通讯作者:
*E-mail: 作者简介:杜嘉睿(2002年生),男,硕士研究生,研究方向为生态环境遥感。E-mail: 19591504396@163.com
基金资助:
DU Jiarui(
), SONG Qian*(
), GAO Wenming
Received:2025-07-13
Revised:2025-10-30
Accepted:2025-12-22
Online:2026-04-18
Published:2026-04-14
摘要:
黄河源区作为国家生态安全的重要屏障,其生态系统健康直接关系到整个黄河流域的生态稳定与水资源保障能力。为系统揭示该区域生态系统健康的时空演变特征与演化机制,构建了以活力-组织-恢复力(VOR)为核心的生态系统健康评价体系,结合Moran’s I空间自相关分析方法识别健康聚集特征,并通过(PLUS)模型模拟不同发展情景下未来生态系统健康状态的变化趋势及潜在影响。结果表明,1)2005-2020年,黄河源区生态系统健康指数(EHI)呈“先降后升”的波动特征,EHI均值由2005年的0.477下降至2015年的0.427,后回升至2020年的0.441,空间格局长期稳定为“东高、西低”,高健康区域主要分布于东南部河谷湿地,低健康区集中于西北高寒脆弱区。2)空间自相关分析显示,生态健康存在显著的高-高和低-低聚集单元,表明健康水平空间结构趋于稳定,高值区生态连通性增强,低值区退化压力仍然突出。3)情景模拟表明,2030年耕地保护(GP)情景下EHI均值提升至0.454,健康区域面积增至9.31×103 km2,显著高于自然发展(ND)与经济发展(ED)情景,展示出生态保护政策对提升生态系统健康的积极作用。该研究系统揭示了黄河源区生态系统健康的演变规律、空间格局及其驱动机制,强调了生态保护政策在改善生态系统健康中的重要作用。研究成果为优化土地利用结构、制定区域生态保护和管理策略、推动黄河源区生态系统可持续发展提供了科学依据和理论支撑。
中图分类号:
杜嘉睿, 宋芊, 高文明. 黄河源区生态系统健康时空演变与多情景模拟研究[J]. 生态环境学报, 2026, 35(4): 551-562.
DU Jiarui, SONG Qian, GAO Wenming. Spatiotemporal Dynamics and Scenario-Based Simulation of Ecosystem Health in the Yellow River Source Region[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2026, 35(4): 551-562.
| 目标层 | 指标层 | 计算方法 |
|---|---|---|
| 生态系统活力 | 归一化植被指数NDVI | 采用ArcGIS 10.8模糊隶属工具归一化处理 |
| 生态系统组织力 | 香农多样性指数SHDI | 将土地利用数据导入Fragstats 4.2软件中,计算出4个景观格局指数,再将他们统一导入ArcGIS 10.8中,赋予相同权重,然后用栅格计算器得出生态系统组织力指数 |
| 面积加权平均斑块分形指数AWMPFD | ||
| 蔓延度指数CONTAG | ||
| 景观分离度指数DIVISION | ||
| 生态系统恢复力 | 恢复力指数RI | 将土地利用数据导入ArcGIS 10.8中,将每个地类进行赋权,用栅格计算器进行计算,然后采用模糊隶属归一化得到生态系统恢复力指数 |
表1 生态系统健康评价指标
Table 1 Ecosystem health assessment indicators
| 目标层 | 指标层 | 计算方法 |
|---|---|---|
| 生态系统活力 | 归一化植被指数NDVI | 采用ArcGIS 10.8模糊隶属工具归一化处理 |
| 生态系统组织力 | 香农多样性指数SHDI | 将土地利用数据导入Fragstats 4.2软件中,计算出4个景观格局指数,再将他们统一导入ArcGIS 10.8中,赋予相同权重,然后用栅格计算器得出生态系统组织力指数 |
| 面积加权平均斑块分形指数AWMPFD | ||
| 蔓延度指数CONTAG | ||
| 景观分离度指数DIVISION | ||
| 生态系统恢复力 | 恢复力指数RI | 将土地利用数据导入ArcGIS 10.8中,将每个地类进行赋权,用栅格计算器进行计算,然后采用模糊隶属归一化得到生态系统恢复力指数 |
| 土地利用类型 | 耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 建设用地 | 未利用地 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 恢复力系数 | 0.5 | 0.9 | 0.7 | 0.8 | 0.1 | 0.4 |
表2 土地利用恢复力系数
Table 2 Resilience coefficients of land use types
| 土地利用类型 | 耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 建设用地 | 未利用地 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 恢复力系数 | 0.5 | 0.9 | 0.7 | 0.8 | 0.1 | 0.4 |
图3 2005-2020年黄河源区生态系统活力、组织力、恢复力变化空间分布
Figure 3 Spatial distribution of changes in ecosystem vigor, organization and resilience in the source region of the Yellow River in 2005?2020
图7 2005-2020年黄河源区生态系统健康全局自相关性分析图
Figure 7 Global spatial autocorrelation analysis of ecosystem health in the source region of the Yellow River in 2005?2020
图8 2005-2020年黄河源区局部自相关分析LISA聚类图
Figure 8 LISA cluster map of local spatial autocorrelation analysis for ecosystem health in the Source region of the Yellow River in 2005?2020
图9 不同情景下黄河源区2030年的生态系统健康空间分布
Figure 9 Spatial distribution of ecosystem health in the source region of the Yellow River under different scenarios in 2030
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