Ecological Vulnerability Evaluation and Countermeasures of Ecological Restoration in Ecological Restoration Areas of Mountains-Rivers-Forests-Farmlands-Lakes-Grasslands,Tai’an City

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.152

Abstract

Abstract:

Ecological protection and restoration has become a core content for the construction of ecological civilization in China. The study of ecological vulnerability is an important basis for evaluating ecological environmental problems, and for performing ecological protection and restoration. To scientifically identify the formation mechanism and ecosystem vulnerability variation in the ecological restoration area of mountains-rivers-forests-farmlands-lakes-grasslands in Tai’an City, and to clarify the direction of ecological protection and restoration, we used the pressure state response (PSR) framework model to evaluate the local ecological vulnerability. We further diagnosed the ecological environment problems in combination with the evaluation results, thus put forward countermeasures for ecological protection and restoration. The results show that the low vulnerability areas account for the highest proportion (37.97%), indicating that the overall local ecosystem is relatively stable. Among the investigated counties, cities and districts, there is higher proportion of vulnerability areas in the Taishan (48.77%) and Daiyue (37.15%) districts and Feicheng (30.97%) city, indicating that the ecosystem of the three counties is unstable. Considering the local situation, we put forward five ecological restoration suggestions, including (1) promote mine ecological restoration, (2) improve forest and grass coverage, (3) comprehensively regulate the watershed system, (4) increase biodiversity and improve ecological security system. The evaluation results and the proposed ecological restoration countermeasures are helpful to the rational layout of the project. It can also facilitate the targeted planning of the construction of ecological civilization in the implementation of the local ecological protection and restoration project of mountains-rivers-forests-farmlands-lakes-grasslands, and provide reference for the implementation of the ecological restoration project of mountains-rivers-forests-farmlands-lakes-grasslands in China.

Key words: mountains-rivers-forests-farmlands-lakes-grasslands, ecological vulnerability, ecological restoration, Tai’an city

CLC Number:

P66
X141

XU Fei, JIAO Yuguo, TANG Liwei, WEI Kai, YIN Yanpeng, HU Qingling, ZHAI Daiting, ZHAO Xinchu. Ecological Vulnerability Evaluation and Countermeasures of Ecological Restoration in Ecological Restoration Areas of Mountains-Rivers-Forests-Farmlands-Lakes-Grasslands,Tai’an City[J]. Geoscience, 2023, 37(04): 892-902.

Figures/Tables 9

References 43

[1]	钟业喜, 邵海雁, 徐晨璐, 等. 基于文献计量分析的流域山水林田湖草生命共同体研究进展与展望[J]. 江西师范大学学报(自然科学版), 2020, 44(1): 95-101.
[2]	周宏春, 宋智慧, 刘云飞, 等. 生态文明建设评价指标体系评析、比较与改进[J]. 生态经济, 2019, 35(8): 213-222.
[3]	李涛, 唐涛, 邓红兵, 等. 湖北省三峡地区山水林田湖草系统原理及生态保护修复研究[J]. 生态学报, 2019, 39(23): 8896-8902.
[4]	郭兆晖. 构建统一的生态文明建设目标评价考核体系[J]. 前线, 2019(9): 7-10.
[5]	吴钢, 赵萌, 王辰星. 山水林田湖草生态保护修复的理论支撑体系研究[J]. 生态学报, 2019, 39(23): 8685-8691.
[6]	罗明, 于恩逸, 周妍, 等. 山水林田湖草生态保护修复试点工程布局及技术策略[J]. 生态学报, 2019, 39(23): 8692-8701.
[7]	靳毅, 蒙吉军. 生态脆弱性评价与预测研究进展[J]. 生态学杂志, 2011, 30(11): 2646-2652.
[8]	LI Q, SHI X Y, WU Q Q. Effects of protection and restoration on reducing ecological vulnerability[J]. Science of the Total Environment, 2021, 761: 143180. DOI URL
[9]	IPPOLITO A, SALA S, FABER J H, et al. Ecological vulnerability analysis: A river basin case study[J]. Science of the Total Environment, 2010, 408(18): 3880-3890. DOI URL
[10]	DE LANGE H J, SALA S, VIGHI M, et al. Ecological vulnerability in risk assessment—a review and perspectives[J]. Science of the Total Environment, 2010, 408(18): 3871-3879. DOI URL
[11]	WU G Y, LI L H, AHMAD S, et al. A dynamic model for vulnerability assessment of regional water resources in arid areas: A case study of Bayingolin, China[J]. Water Resources Management, 2013, 27(8): 3085-3101. DOI URL
[12]	KICKERT R N. Sensitivity of agricultural ecological system models and implications for vulnerability to toxic chemicals[J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 1984, 3(2): 309-324. DOI URL
[13]	WASSMANN R, LANTIN R S, NEUE H U, et al. Characterization of methane emissions from rice fields in Asia, III. Mitigation options and future research needs[M]//WASSMANN R, LANTIN R S, NEUE H U. Methane Emissions from Major Rice Ecosystems in Asia. Dordrecht: Springer, 2000: 23-36.
[14]	SEIDL R, SCHELHAAS M J, LINDNER M, et al. Modelling bark beetle disturbances in a large scale forest scenario model to assess climate change impacts and evaluate adaptive management strategies[J]. Regional Environmental Change, 2009, 9(2): 101-119. DOI URL
[15]	LONG J W, STEEL E A. Shifting perspectives in assessing socio-environmental vulnerability[J]. Sustainability, 2020, 12(7): 2625. DOI URL
[16]	牛文元. 生态环境脆弱带ECOTONE的基础判定[J]. 生态学报, 1989, 9(2): 97-105.
[17]	邓伟, 袁兴中, 孙荣, 等. 基于遥感的北方农牧交错带生态脆弱性评价[J]. 环境科学与技术, 2016, 39(11): 174-181.
[18]	魏琦. 北方农牧交错带生态脆弱性评价与生态治理研究: 以内蒙古林西县为例[D]. 北京: 中国农业科学院, 2010.
[19]	苏维词. 贵州喀斯特山区生态环境脆弱性及其生态整治[J]. 中国环境科学, 2000, 20(6): 547-551.
[20]	张泽, 胡宝清, 丘海红, 等. 桂西南喀斯特—北部湾海岸带生态环境脆弱性时空分异与驱动机制研究[J]. 地球信息科学学报, 2021, 23(3): 456-466. DOI
[21]	薛联青, 王晶, 魏光辉. 基于PSR模型的塔里木河流域生态脆弱性评价[J]. 河海大学学报(自然科学版), 2019, 47(1): 13-19.
[22]	吴春生, 黄翀, 刘高焕, 等. 基于模糊层次分析法的黄河三角洲生态脆弱性评价[J]. 生态学报, 2018, 38(13): 4584-4595.
[23]	雷波, 焦峰, 王志杰, 等. 延河流域生态环境脆弱性评价及其特征分析[J]. 西北林学院学报, 2013, 28(3): 161-167.
[24]	陈阳. 城市湿地生态地质环境演变及脆弱性研究[D]. 济南: 山东大学, 2020.
[25]	孔昊, 杨薇. 气候变化背景下海岛生态环境脆弱性分析及其应对措施: 以南澳岛为例[J]. 海洋开发与管理, 2016, 33(10): 72-77.
[26]	张学渊, 魏伟, 周亮, 等. 西北干旱区生态脆弱性时空演变分析[J]. 生态学报, 2021, 41(12): 4707-4719.
[27]	李骊, 张青青, 王雅梅, 等. 2000—2018年克孜河流域生态系统脆弱性、服务功能价值及风险评价[J]. 中国沙漠, 2021, 41(2): 164-172. DOI
[28]	ZHOU X L, YAN Y E, WANG H, et al. Assessment of eco-environment vulnerability in the northeastern margin of the Qinghai-Tibetan Plateau, China[J]. Environmental Earth Sciences, 2011, 63(4): 667-674. DOI URL
[29]	李波, 吴璇, 张翼飞, 等. 山东柴汶河下游古近系朱家沟组含水岩组水文地质特征及地下水富集模式[J]. 现代地质, 2021, 35(3): 675-681.
[30]	袁明瑞, 诸葛玉平, 刘蕊. 基于AHP法的泰安市生态系统脆弱性模糊评价[J]. 环境科学与技术, 2011, 34(2): 173-177.
[31]	丁道军. 基于PSR模型的川西生态脆弱区生态安全评价研究: 以阿坝藏族羌族自治州为例[D]. 成都: 西南石油大学, 2015.
[32]	YE H, MA Y, DONG L M. Land ecological security assessment for Bai autonomous prefecture of Dali based using PSR model: With data in 2009 as case[J]. Energy Procedia, 2011, 5: 2172-2177. DOI URL
[33]	HUANG H F, KUO J, LO S L. Review of PSR framework and development of a DPSIR model to assess greenhouse effect in Taiwan[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2011, 177(1): 623-635. DOI URL
[34]	鄢继尧, 赵媛. 近三十年我国生态脆弱区研究热点与展望[J]. 南京师大学报(自然科学版), 2020, 43(4): 74-85.
[35]	马骏, 李昌晓, 魏虹, 等. 三峡库区生态脆弱性评价[J]. 生态学报, 2015, 35(21): 7117-7129.
[36]	唐倩, 王金满, 荆肇睿. 煤炭资源型城市生态脆弱性研究进展[J]. 生态与农村环境学报, 2020, 36(7): 825-832.
[37]	白利平, 王业耀, 龚斌, 等. 基于可拓理论的泥石流灾害预警预报系统开发: 以北京市为例[J]. 现代地质, 2009, 23(1): 157-163.
[38]	唐丽伟, 焦玉国, 徐飞, 等. 肥城市采煤塌陷区治理模式探索研究[J]. 山东国土资源, 2020, 36(2): 56-60.
[39]	山东省煤田地质局第三勘探队. 山东省泰安市地质灾害核查报告[R]. 济南: 山东省煤田地质局, 2020.
[40]	吴亚楠. 泰安市城区—旧县水源地岩溶地面塌陷历程及影响因素分析[J]. 中国岩溶, 2020, 39(2): 225-231.
[41]	吴亚楠. 泰安市城区—旧县水源地岩溶塌陷演化过程分析[J]. 中国岩溶, 2017, 36(1): 94-100.
[42]	马振民, 刘立才, 陈鸿汉, 等. 山东泰安岩溶水系统地下水化学环境演化[J]. 现代地质, 2002, 16(4): 423-428.
[43]	郑黎明, 任海民, 肖翔. 泰安市节水型社会建设现状与成效[J]. 山东水利, 2019(11): 30-31.

指标	计算方法及说明	来源
矿山地质环境问题分布密度	每个评价单元内矿山地质环境问题点分布个数	2017年泰安市矿山环境地质调查
崩塌、滑坡、泥石流灾害点分布密度	每个评价单元内崩塌、滑坡、泥石流灾害点的分布个数	2020年泰安市地质灾害排查
岩溶塌陷易发性	泰安市岩溶塌陷易发性分区图	山东省泰安市地质安全评价报告
采煤塌陷地地表塌陷程度	采煤塌陷地的地表塌陷程度	泰安市采煤塌陷地治理规划(2016—2025)
人口密度	人口数量/土地面积	2020年泰安市统计年鉴
污染源灾害等级	地下水污染灾害分级图	山东省重点城市1：5万地下水污染调查报告(泰安市)
地形坡度	DEM数字高程模型坡度提取	中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)
大气降雨量	年平均降雨量	国家气象科学数据中心(http://www.cma.gov.cn/)
植被覆盖指数	中国—东盟1 km分辨率植被覆盖度数据集	全球变化科学研究数据出版系统(http://www.geodoi.ac.cn/)
生物丰度指数	中国1 km生物丰度指数数据集	全球变化科学研究数据出版系统(http://www.geodoi.ac.cn/)
土壤侵蚀强度	中国土壤侵蚀空间分布数据	中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)
土壤养分地球化学分级	泰安市土壤养分地球化学等级分区图	泰安市资源环境承载力评价报告
人均水资源量	地表水及地下水水资源量/人口数量	泰安市资源环境承载力评价报告
土地垦殖率	耕地面积/土地面积	泰安市资源环境承载力评价报告
人均GDP	GDP/人口数量	中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)

指标	计算方法及说明	来源
矿山地质环境问题分布密度	每个评价单元内矿山地质环境问题点分布个数	2017年泰安市矿山环境地质调查
崩塌、滑坡、泥石流灾害点分布密度	每个评价单元内崩塌、滑坡、泥石流灾害点的分布个数	2020年泰安市地质灾害排查
岩溶塌陷易发性	泰安市岩溶塌陷易发性分区图	山东省泰安市地质安全评价报告
采煤塌陷地地表塌陷程度	采煤塌陷地的地表塌陷程度	泰安市采煤塌陷地治理规划(2016—2025)
人口密度	人口数量/土地面积	2020年泰安市统计年鉴
污染源灾害等级	地下水污染灾害分级图	山东省重点城市1：5万地下水污染调查报告(泰安市)
地形坡度	DEM数字高程模型坡度提取	中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)
大气降雨量	年平均降雨量	国家气象科学数据中心(http://www.cma.gov.cn/)
植被覆盖指数	中国—东盟1 km分辨率植被覆盖度数据集	全球变化科学研究数据出版系统(http://www.geodoi.ac.cn/)
生物丰度指数	中国1 km生物丰度指数数据集	全球变化科学研究数据出版系统(http://www.geodoi.ac.cn/)
土壤侵蚀强度	中国土壤侵蚀空间分布数据	中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)
土壤养分地球化学分级	泰安市土壤养分地球化学等级分区图	泰安市资源环境承载力评价报告
人均水资源量	地表水及地下水水资源量/人口数量	泰安市资源环境承载力评价报告
土地垦殖率	耕地面积/土地面积	泰安市资源环境承载力评价报告
人均GDP	GDP/人口数量	中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)

指标	标准化赋值
指标	1	4	7	10
岩溶塌陷易发性	不易发	低易发	中易发	高易发
采煤塌陷地地表塌陷程度	非塌陷地	轻度塌陷	中度塌陷	重度塌陷
污染源灾害等级	低	—	中	高
土壤侵蚀强度	微度、轻度	中度	强度、极强度	剧烈
土壤养分地球化学分级	一级、二级	三级	四级	五级

指标	标准化赋值
指标	1	4	7	10
岩溶塌陷易发性	不易发	低易发	中易发	高易发
采煤塌陷地地表塌陷程度	非塌陷地	轻度塌陷	中度塌陷	重度塌陷
污染源灾害等级	低	—	中	高
土壤侵蚀强度	微度、轻度	中度	强度、极强度	剧烈
土壤养分地球化学分级	一级、二级	三级	四级	五级

目标层	准则层	权重	指标层	权重
生态脆弱性	压力指标	0.5247	矿山地质环境问题分布密度	0.0583
			崩塌、滑坡、泥石流灾害点分布密度	0.0545
			岩溶塌陷易发性	0.0738
			采煤塌陷地地表塌陷程度	0.0729
			人口密度	0.1282
			污染源灾害等级	0.1370
	状态指标	0.3338	地形坡度	0.0358
			大气降雨量	0.0308
			植被覆盖指数	0.0678
			生物丰度指数	0.0505
			土壤侵蚀强度	0.0274
			土壤养分地球化学分级	0.0345
			人均水资源量	0.0842
	响应指标	0.1416	土地垦殖率	0.0708
	响应指标	0.1416	人均GDP	0.0708