粤港澳大湾区生态系统格局变化与模拟

快速城市化是导致粤港澳大湾区生态系统时空格局变化的主要驱动力之一,模拟生态系统变化趋势对于优化区域土地利用格局、防控城市化的生态风险具有重要意义。以2000、2005、2010、2015、2018年5期土地利用数据,分析该区域生态系统格局演变,并运用CA-Markov模型模拟2025年的生态系统格局。研究结果表明:(1)2018年大湾区的森林、农田和城镇为主要生态系统类型,分别占区域总面积的53.99%、22.67%和14.51%。(2)2000—2018年农田、森林、湿地面积分别下降了1983、740、278 km~2,城镇和草地面积分别上升了2896、103 km~2,城镇面积增长的主要途径是对周围农田、林地和湿地的侵占,草地面积增长是因为管理经营不善导致部分林地退化为草地。(3)大湾区的景观多样性和均匀度下降,景观正在向小斑块趋势发展,空间连通性下降,破碎度增加。(4)模拟2025年的生态系统格局发现,与2018年相比,城镇面积增长了609 km~2,农田和森林分别减少了309 km~2和316 km~2。基于大湾区生态系统格局变化与模拟发现,快速城市化区域中,落实耕地保护红线和生态保护红线制度、保护重要生态空间完整性,对于降低城市化的生态风险具有重要作用。     

粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架

粤港澳大湾区是全球四大湾区之一，也是我国重要的战略发展区，具有极强的开放性、经济性、生态性、社会性、海洋性和系统性特征，具有重要的理论和实践研究价值。海岸带生态系统是粤港澳大湾区重要的生态系统类型之一。受快速城市化的影响，粤港澳大湾区海岸带生态系统存在诸多问题，这些问题已成为影响陆海生态安全的重要因素。海岸带生态系统修复是国土空间生态修复的重要组成部分之一。为加快促进粤港澳大湾区海岸带修复，在分析粤港澳大湾区海岸带主要类型与特征基础上，通过剖析其现状海岸带生态修复存在的主要问题，依托山水林田湖草海生命共同体和陆海统筹等系统理念，提出粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架设计思路。基于粤港澳大湾区海岸带生态系统受植被、湿地、水文地质、人类活动、经济发展水平、产业发展特征、香港和澳门特别行政区等影响因素，构建了粤港澳大湾区海岸带生态系统分区、分类、分级修复框架，形成了由珠三角核心区、粤港澳大湾区、珠三角滨海城市群、珠江流域构成的粤港澳大湾区"一核一区一群一流域"海岸带生态系统修复新格局。在此基础上提出了粤港澳大湾区海岸带生态系统修复"十条"。以流域作为生态修复治理的基本单元，将影响海岸带生态系统平衡的多种因素进行分类整理，从生态系统整体性和流域系统性出发，坚持水陆联动、陆海统筹，实施以水为核心的山水林田湖草海一体化修复，从而实现粤港澳大湾区海岸带生态系统修复新目标。通过优化湾区海岸带生态环境，维护湾区海岸带生态平衡，提高湾区海岸带生态安全格局，进而促进粤港澳大湾区的可持续发展和生态文明建设。     

粤港澳大湾区海岸带生态系统保护和修复策略

粤港澳大湾区是我国海岸带高强度开发区域,面临着生态环境质量不高、生态系统受损严重的压力,开展海岸带生态系统保护修复是绿色湾区发展的必然需求。在分析大湾区海岸带基底、生态环境现状及问题的基础上,提出大湾区海岸带生态系统保护修复规划的策略,从以下5个方面构筑粤港澳大湾区海岸带生态系统保护修复规划的体系：一是从陆海污染统筹治理来恢复海域生物生存环境;二是从自然岸线保护、自然保护地体系重构与规范化建设、珍稀濒危物种栖息地保护来加强海岸带生态的保护;三是通过岸线生态修复、典型滨海湿地生态系统（红树林、珊瑚礁、海草床）修复、受损海岛生态修复来构筑生态安全屏障;四是从海堤生态化改造与建设、沿海防护林体系建设和海岸带综合防护工程建设来促进生态减灾协同增效;五是打造智慧海岸带管理服务平台来保障海洋命运共同体健康发展。本研究提出大湾区海岸带生态保护修复策略,期望为大湾区生态建设和环境保护提供参考。     

基于土地利用的粤港澳大湾区生态系统服务价值及承载力演变分析

研究粤港澳大湾区土地利用、生态系统服务价值及承载力的时空演变特征是优化大湾区生态系统管理、提升生态质量的重要依据。当前针对大湾区的土地利用变化过程、生态系统服务价值及生态承载力相结合的系统分析仍较少。系统研究了快速城市化背景下粤港澳大湾区的土地利用变化、生态系统服务价值及生态承载力变化。基于高分辨率遥感数据分析粤港澳大湾区1990-2015年土地利用变化及特征,采用当量法评估大湾区的生态系统服务价值,基于生态足迹法评估大湾区的生态承载力变化。结果表明：1990-2015年大湾区内建设用地增加,耕地、林地、湿地及未利用地面积逐渐减少;建设用地的增加主要来源于耕地、林地、水域及未利用地等的转化。伴随着剧烈的土地利用变化,大湾区的生态系统服务价值从1990年的6385.09亿元减少到2015年6183.89亿元,减少了3.15%。大湾区的生态承载力总体稳定,但由于消耗增加,整体呈现生态赤字,人均生态赤字达3.09 hm²。未来大湾区土地利用规划中,需加强自然资源保护,合理调整土地结构,实现经济和生态的可持续发展。     

泛珠江流域土地利用时空变化特征及驱动因子

泛珠江流域是中国改革开放和海上一带一路的“桥头堡”,在国家经济建设中具有重要的战略地位。本研究基于泛珠江流域1990—2015年土地利用数据,结合气候和社会经济指标,利用ArcGIS空间分析和SPSS因子分析等方法,探索泛珠江流域土地利用时空变化特征及其驱动因子。结果表明: 1990—2015年,泛珠江流域土地利用变化明显。其中,水田和有林地面积明显减少,城镇用地和其他建设用地面积急剧增长。在空间上,草地的减少主要发生在流域西北部,耕地的减少集中在流域中部以及沿海地区,城乡、工矿、居民用地的增加主要集中在粤港澳大湾区。其中,变化最为集中的三大典型区域为粤港澳大湾区＞广西中-东南部＞海南岛北部。1990—2000年是流域内土地利用变化最为明显的时期。社会经济和工业的飞速发展,以及居民消费水平的提高是该流域土地利用变化的主要驱动力。     

全球四大湾区生态环境综合评价研究

全球四大湾区既是经济发达区,也是生态环境脆弱区,对全球可持续发展至关重要。粤港澳大湾区的生态环境问题正在限制其可持续发展,有碍于全面建成国际一流湾区目标的实现。然而,过去的研究对生态环境方面关注较少,缺少湾区生态环境综合评价体系的构建。通过综合国内外统计和遥感多源数据,建立四大湾区生态环境评价数据库;围绕生态质量,环境质量和资源利用效率建立指标体系,构建湾区生态环境综合评价指数。结果表明：2015年,生态环境综合评价,东京湾区 > 旧金山湾区 > 纽约湾区 > 粤港澳大湾区;生态质量,纽约湾区 > 旧金山湾区 > 粤港澳大湾区 > 东京湾区;环境质量,旧金山湾区 > 东京湾区 > 纽约湾区 > 粤港澳大湾区;资源利用效率,东京湾区 > 旧金山湾区 > 纽约湾区 > 粤港澳大湾区。2005-2015年,粤港澳大湾区环境质量增速缓慢,在生态质量和资源利用效率增幅排名首位。旧金山湾区和纽约湾区优势在生态和环境质量,短板在资源利用效率;东京湾区在资源利用效率方面优势明显,短板在生态质量;综合来看,粤港澳大湾区与其他湾区都存在差距。研究建议粤港澳大湾区从生态空间、生态环境治理和资源利用方面,吸取发达国家湾区的经验。     

基于土地利用变化的东海区大陆海岸带生境质量时空演变研究

人类活动对生态环境的影响主要表现为土地利用方式的变化。土地利用变化影响下的生境质量时空格局演变,对优化区域国土生态布局具有重要意义。利用DEM数据、气象数据、社会经济数据与1980、1990、2000、2010、2018年5期土地利用数据,通过InVEST模型、景观格局指数、地理探测器评估、描述、分析东海区大陆海岸带生境质量时空演变特征。结果表明：(1)1980—2018年东海区大陆海岸带陆地面积增加,土地利用中林地所占比重最大,耕地、建设用地面积变化最明显,2000—2010年土地利用转化最显著。土地变化北部大于南部、东侧大于西侧。(2)1980—2018年生境质量均值为0.75,总体生境质量较好,但呈下降趋势,2000—2010年生境质量下降最明显,2010年后下降速度减缓。生境质量斑块趋于破碎化、多样化、均匀化。(3)生境质量总体上从沿海向内陆下降,受岸线性质与围垦影响,北部生境质量由陆向海退化,南部生境退化沿海向陆推进。低等生境质量区呈现点—面—带的扩张趋势。(4)建设用地指数、高程、夜间灯光亮度、土壤类型、坡度为影响生境质量分布的主要因素,38年间主导因素由高程变为建设用地指...     

中国海岸带围垦遥感分析

海岸带围垦是沿海区域缓解人口增长与城镇扩张所带来土地压力的重要途径和方式。建国以来,中国大陆沿海围垦大量滨海湿地以满足社会经济发展所导致的土地需求,对滨海湿地的资源、生态和环境造成影响和胁迫。为掌握近35年来中国大陆沿海地区的围填海状况,以5a为间隔,选取1985—2010年间Landsat系列卫星影像数据,基于遥感与GIS技术,解译6个年份的围垦岸线,计算分析围垦面积,研究并提出围垦强度系数。结果表明,1985—2010年,中国大陆沿海共围垦土地755183 hm~2,年均围垦30207 hm~2,围垦强度达到1.7 hm~2a~(-1)km~(-1),围垦总量趋势表现先减少后增加。环渤海经济圈与长三角经济圈围垦强度最大,其围垦总量占到全国总体的85.7%。围垦的时空分布及其利用形式受沿海区域自然地理条件和地区经济发展水平的制约和影响。     

基于地区GDP和人口空间分布的粤港澳大湾区生境质量时空演变研究

经济发展与人口集聚引起的土地利用变化对一个地区的生态环境影响显著,生境质量评价在一定程度上可以反映区域生物多样性的状况。分析地区生境质量与社会经济、人口密度的关系,能够为区域生态安全及可持续发展提供科学依据。运用InVEST模型,以粤港澳大湾区2005、2010、2015、2018年四期土地利用数据分析生境质量的时空演变特征,结合社会经济及人口分布数据探究各地区城市发展与生境质量的权衡关系,并预测2030年大湾区不同情景下生境质量状况。结果表明：（1）2005-2018年粤港澳大湾区整体生境质量逐年降低,呈现出中部低、四周高的环状分布,生境破碎、建设用地增加是生境质量下降的主要原因。（2）珠三角九市生境质量与地区总GDP呈弱负相关,与第一产业产值呈中等正相关,与第二产业产值呈中等负相关,与第三产业产值呈弱正相关。（3）粤港澳大湾区生境质量与人口密度存在较大的不平衡,最主要的空间为高生境质量-低人口密度、低生境质量-高人口密度两种类型。（4）通过空间管制分区,预测2030年大湾区规划保护情景下大湾区平均生境质量较2018上升0.04,达到0.599,生境质量有明显改善。     

基于InVEST模型的粤港澳大湾区生境质量时空演变分析

评估与分析城市群生境质量的时空演变, 对区域生境保护、生态安全格局构建、经济和生态协调发展具有重要意义。以粤港澳大湾区为例, 基于1980年、1995年、2005年、2015年四期土地利用数据, 运用InVEST模型和ArcGIS软件, 在研究土地利用变化的基础上分析粤港澳大湾区生境质量时空演变特征。结果表明: (1)1980—2015年, 粤港澳大湾区土地利用变化剧烈, 主要表现为建设用地持续扩增、耕地大量减少。各地类间转换以耕地、林地和水域向建设用地转移为主, 主要发生在东莞市、深圳市、中山市等经济发展较快区域。(2)粤港澳大湾区生境质量呈中部和中南部低、四周边缘地带高的空间格局。35年间, 生境质量不断下降, 大部分区域生境质量向更低等级转化, 且低等级生境质量区域主要沿中部向珠江两岸方向延伸。(3)土地利用变化与生境质量相关性显著。综合土地利用动态度越大的区域, 其生境质量变化越显著, 这表明粤港澳大湾区生境质量不断下降的主要原因是土地利用变化剧烈, 急剧扩张的建设用地侵占了大量的耕地和其它地类, 对生境造成了破坏。     

Influence of landscape change on nearshore fisheries in southern Chile

At least half of the world's population resides in the coastal zone and the livelihoods of billions of people are affected either directly or indirectly by the production and sustainability of nearshore fisheries. Landscape change, specifically development of tree plantations, is accelerating worldwide as developing countries integrate into global markets to sell goods, offer climate‐mitigation services (carbon), and/or provide renewable energy. These changes can release excess nutrients into adjacent coastal waters causing eutrophication that alters the structure and function of coastal ecosystems. This study examined the relationship between coastal drainage basin land use/land cover change (LCLUC), specifically development of tree plantations, patterns of chlorophyll‐a in nearshore coastal waters, and the biological condition of commercially important shellfish, Concholepas concholepas (loco) in southern Chile. Locos (N = 1374) were sampled across 13 watersheds (35 853 km²) and 42 fisheries management areas (spanning 250 km of coastline). Locos harvested from management areas influenced by tree plantations had approximately 30% more endobiont (shell‐boring) phoronids, almost twice as many endobiont polychaetes and twice as many epibiont (shell‐attaching) barnacles than locos from areas in close proximity to watersheds dominated by native forests (15–20% of the watershed). Phoronid infested locos from coastal waters adjacent to watersheds with tree plantations were of relatively poor biological condition (smaller and narrower in width) and of reduced market value. Our study suggests that tree plantations result in indirect ecological impacts to coastal fisheries (more nutrients and higher phytoplankton biomass, resulting in smaller, low quality locos), and costs are born by coastal fishers (lower prices for locos). Increases in tree plantations could thus potentially significantly impact coastal fisheries worldwide and such problems should be managed as an interconnected network of land use change, oceanic ecosystems, and economic systems that are considered an integrated socio‐ecological system.     

厦门市土地利用变化下的生态敏感性

当前,城市化与全球变化背景叠加,海岸带生态系统发生了巨大的变化,沿海城市在全球变化下的脆弱性、敏感性与适应能力等问题已经成为政府和科学界关注的重要问题.土地利用变化是导致生态系统敏感性的重要因素之一.以厦门市作为沿海城市的典型代表,对近20 a土地利用变化下的生态敏感性进行系统研究.分析了城市建设用地扩张、围填海等主要土地利用活动对生态敏感性的影响机制;其次建立土地利用变化下的生态敏感性指数,并分析其变化过程;最后通过ArcGIS图层叠加计算功能,获得生态敏感性空间分布状况.结果表明:1987-2007年厦门市城市建设用地面积由1987年的67.48 km2,增加为2007年的308.21 km2,扩张了4.57倍,主要为蚕食农业用地和林地而来;海岸线长度由1987年的290.19 km,增加为1992年的343.23 km,而后减小为2007年的299.93 km,围垦养殖活动使得岸线变得曲折,填海造地活动导致岸线变得平滑.厦门市土地利用强度由1987年的2.44逐年增加为2007年的2.52,生态系统服务价值总体呈现减小的趋势,由1987年的7.39×109元减少到2007年的7.02× 109元,土地利用强度与生态系统服务价值呈现负相关关系.土地利用变化下的生态敏感性指数由1992年的1.50增加为1997年的4.94,而后减小为2002年的4.12,再增加为2007年的4.47.整体而言,近20a来厦门市生态系统对土地利用变化的敏感性灵敏响应程度不很剧烈,生态敏感性高的区域主要位于沿海区域.     

Land use/cover change and its drivers: a case in the watershed of Lake Kasumigaura, Japan

Land use/land cover (LULC) changes in the watershed (2,157 km²) of Lake Kasumigaura during 1979–1996 (Period-1: 1979–1990, Period-2: 1990–1996) were analyzed, and their socio-economic and biophysical drivers were compared using time-series, high-quality GIS datasets in order to examine the characteristics of a model forecasting the future LULC. The changes occurred over an area of more than 90 km² during the overall period at changing rates of 0.22% year⁻¹ in Period-1 and 0.25% year⁻¹ in Period-2. Forestland decreased most in both periods at changing rates of 0.45% year⁻¹ in Period-1 and 0.61% year⁻¹ in Period-2. However, predominant changing patterns differed, i.e., from forest to golf course in Period-1 and from forest to artificial field in Period-2. Particularly in Period-2, a significant LULC change was observed in an area of high population increase on the edge of an already high-population area. Relationships examined among LULC change, population, and rate of population change suggested that the urbanized area was highly resistant to LULC change, and that such change was less frequent in areas of population decline. Statistical analyses indicated that the most influential drivers for total LULC changes were population in Period-1 and distance from the Tokyo Station in Period-2. Since the change potentials differed between the periods, we could not assume a stationary process for the corresponding drivers. Somewhat low S values (indices for demonstrability) show that LULC changes in the watershed of Lake Kasumigaura occurred rather randomly, probably resulting in fragmentation of the landscape.     

喀斯特多山城市生境质量对土地利用变化的时空响应——以贵阳市为例

在喀斯特地区,随着城市的快速扩展,城市建设用地在山间平缓地带延展,大量的自然山体被包围,最终被镶嵌于城市建成区内,形成了城市遗存山体。喀斯特多山城市内部的城市遗存山体是城市生境的主要组成部分,具有多种不可替代的生态系统服务功能。以典型喀斯特多山城市贵阳市建成区为例,基于2008—2018年土地利用数据和InVEST模型定量分析研究区土地利用、景观格局和生境质量时空演变特征。最后利用地理加权回归模型揭示生境质量与土地利用变化之间的响应关系。研究结果表明：(1)2008—2018年耕地、城市遗存山体、林地在研究期间分别减少94.56 km²、8.74 km²、6.8 km²,土地利用变化主要以耕地、城市遗存山体和林地转化为建设用地为主,景观斑块破碎化和空间异质性逐渐加强。(2)2008—2018年生境质量空间聚集效应明显,平均水平较低且呈现下降的趋势,低水平生境质量面积占比从2008的38.29%增加到2018年的60.32%。适中和高水平生境质量面积占比分别下降1.95%和4.15%,生境质量退化面积达82.78 km     

渤海围填海发展趋势、环境与生态影响及政策建议

近年来,中国沿海处于快速工业化和城市化驱动下的新一轮大规模围填海阶段,环渤海围填海历史久、规模大,已成为我国围填海的重心区域。由于围填海和河口三角洲增长,1940s以来渤海面积萎缩了0.57×104km~2,萎缩速率大于82km2/a,2000年以来萎缩速率更高达141km~2/a;渤海自然岸线的长度和比例也急剧下降,由1990年的1397km减少为2014年的561km,占岸线总长度的比例由54.92%下降为16.18%。围填海导致多种危害,如:海洋潮波和水动力条件变化,近岸和近海沉积环境与水下地形变化,加剧近岸水环境与底泥环境污染,潮滩湿地面积减损与生态功能下降,底栖生物栖息地减损和群落破坏,侵占和破坏渔业资源"三场一通道",加剧海岸带自然灾害风险、诱发经济社会系统风险,对产业和经济发展带来不利影响,等。在分析我国围填海监督管理现状和问题的基础上,提出政策建议:改革和优化围填海管理体制,建立陆海协调与联动机制,完善法律法规;严格执行生态红线制度,控制围填海规模与速度,推进和优化保护区建设;开展已围填区及其周边海域环境和生态的恢复与重建;强化已围填区新增土地资源的监管和集约优化利用;加强基础观测体系建设,大力促进科学研究的发展;促进公众、利益相关方及非政府组织参与到滨海湿地的保护。     

Ecosystem Service Valuation Assessments for Protected Area Management: A Case Study Comparing Methods Using Different Land Cover Classification and Valuation Approaches

Accurate and spatially-appropriate ecosystem service valuations are vital for decision-makers and land managers. Many approaches for estimating ecosystem service value (ESV) exist, but their appropriateness under specific conditions or logistical limitations is not uniform. The most accurate techniques are therefore not always adopted. Six different assessment approaches were used to estimate ESV for a National Nature Reserve in southwest China, across different management zones. These approaches incorporated two different land-use land cover (LULC) maps and development of three economic valuation techniques, using globally or locally-derived data. The differences in ESV across management zones for the six approaches were largely influenced by the classifications of forest and farmland and how they corresponded with valuation coefficients. With realistic limits on access to time, data, skills and resources, and using acquired estimates from globally-relevant sources, the Buffer zone was estimated as the most valuable (2.494 million ± 1.371 million CNY yr^-1 km^-2) and the Non-protected zone as the least valuable (770,000 ± 4,600 CNY yr^-1 km^-2). However, for both LULC maps, when using the locally-based and more time and skill-intensive valuation approaches, this pattern was generally reversed. This paper provides a detailed practical example of how ESV can differ widely depending on the availability and appropriateness of LULC maps and valuation approaches used, highlighting pitfalls for the managers of protected areas.     

京津冀地区城市化对植被覆盖度及景观格局的影响

定量研究了2000—2010年,京津冀地区植被覆盖度及其景观格局的动态变化,揭示了城市化进程对植被景观的干扰过程及生态质量的影响。结果表明:(1)2000—2010年,城市化进程显著是京津冀城市群土地变化的一大特点,人工表面面积从2000年的1.79×10~4km~2增加至2.16×10~4km~2,增幅高达21.16%;(2)京津冀平均植被覆盖度呈增加趋势但不显著(P=0.46),存在明显的时空动态差异。在覆盖度结构上形成了以中低和中植被覆盖度为主导的格局;(3)从景观空间格局变化来看,中低、高覆盖度区域植被景观更加破碎,而低、中等覆盖度区域的植被面积增加,景观破碎度减小;尤其是低植被覆盖度为主的城市区域,景观格局变化幅度大,表现为绿地面积有所增加,景观破碎化程度降低,生态质量有所改善;(4)在整个研究区范围,城市化对区域植被覆盖度存在负面影响,表现为城市化程度与区域平均植被覆盖度存在负相关(P=0.08);但是在低植被覆盖度的区域(主要为城市区域),城市化程度与植被覆盖面积呈显著正相关(P0.001),表明城市区域在城市化进程中植被覆盖面积有所提高,生态质量有所改善,与城市化过程中,日益重视城市绿地的建设有关。