快速城市化山地城市地表温度的多维梯度——以重庆市主城区为例

以重庆市主城区为研究对象,利用TM/ETM⁺和MODIS数据获取地表温度（LST）和相对热岛强度（RHII）,分析其在地形、人口和GDP等多维梯度上的分布规律以及可能存在的量化关系.结果表明： 研究区LST、RHII分别在高程和地形起伏度两个梯度上呈非单调下降趋势,表现为显著的二次多项式函数关系,其中,200~350 m高程段内的城市建设活动剧烈,热岛强度最大.RHII与人口密度和单位面积GDP之间均呈显著的线性关系,人口密度每增加1000人·km^-2,RHII上升0.10 ℃;单位面积GDP每增加1000万元·km^-2,RHII上升-0.08 ℃.     

格网尺度下张掖生态系统服务价值时空演变及地形梯度分异特征

张掖生态环境脆弱,在西北乃至全国的生态地位十分重要,是生态系统服务研究的典型区域。以张掖1987、2000、2016年的3期土地利用数据为基础,划分3 km×3 km格网,基于修正后的生态系统服务价值当量,估算张掖生态系统服务价值,并分析其时空变化和地形梯度分异特征。结果表明: 1987—2016年,张掖生态系统服务价值增加5.64亿元,在南部山区和北部荒漠区保持稳定,在人类活动密集的中部绿洲区变化显著;生态系统贡献上,林地生态系统的贡献最大,单项生态系统服务价值中,水文调节价值最大;生态系统服务价值具有很强的空间依赖性,在两极集聚的空间格局上,形成甘州区、焉支山和镜铁山3个“插花”集聚区;生态系统服务价值呈现出地形梯度分异规律,从祁连山区向平原绿洲区再向荒漠区递减;生态系统服务价值与地形起伏度呈线性负相关,随高程增加呈现出下降-上升-下降的变化规律,随坡度增加呈下降-稳定-下降的分异格局,说明山前区和绿洲荒漠过渡区亦是生态系统服务价值的梯度过渡区;单项生态系统服务价值在低坡度和小地形起伏地区最大,其中,低平地区绿洲的发展受水资源的严重制约。     

基于案例的中国森林生态系统服务功能评价

基于《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721—2008),搜集得到全国101个案例点的森林生态系统服务功能价值评估数据,并依据价值系数对森林生态系统服务功能进行综合分析.结果表明:中国森林生态系统服务功能单位面积总价值为6.11万元·hm^-2,各项服务功能单位面积价值高低排序为涵养水源(2.44万元·hm^-2)>保育土壤(1.15万元·hm^-2)>生物多样性保护(1.00万元·hm^-2)>固碳释氧(0.98万元·hm^-2)>净化大气环境(0.28万元·hm^-2)>森林游憩(0.23万元·hm^-2)>森林防护(0.19万元·hm^-2)>积累营养物质(0.16万元·hm^-2),其中,涵养水源、保育土壤、生物多样性保护和固碳释氧是中国森林生态系统的主导服务功能.保护区森林生态系统服务功能单位面积价值高于县域,保护区的建立对于生物多样性保护和服务功能的发挥具有促进作用,但其在森林游憩功能上还存在不足,需要进一步提升.不同自然地区森林生态系统的主导服务功能存在差异,各项服务功能在空间上表现出不同的分异特征,其中,华南地区森林生态系统的单位面积总价值最高,为11.36万元·hm^-2.服务功能总价值与森林面积、森林蓄积量之间的幂回归相关系数(R²)分别为0.905(P<0.01)、0.860(P<0.01),说明森林面积和蓄积是影响森林生态系统服务功能及其总价值的两个重要因素;此外,纬度和年均降水量都对服务功能单位面积价值存在显著影响.     

疏勒河中游生态服务价值对土地利用变化的响应

利用ArcGIS 9.2和ERDAS 9.1软件平台和生态经济学方法,采用Costanza等生态系统服务价值计算公式,结合中国陆地生态系统服务单位面积价值,探讨了疏勒河中游1990-2010年土地利用和生态系统服务价值变化特征.结果表明:1990-2010年,疏勒河中游土地利用以未利用地、牧草地、耕地为主,三者面积占研究区总面积的98.2％,20年间土地利用整体特征并未发生重大变化;疏勒河中游主要土地利用变化发生在耕地、建设用地和牧草地,土地利用动态度分别为13.6％、8.0％和7.7％;生态系统服务价值总体呈上升趋势,从344.85亿元增加到485.11亿元,牧草地和水域对研究区总体生态系统服务价值的贡献率最大.研究区生态经济的发展已经处于低度协调水平的边缘,需要加强生态环境保护力度.     

小水电代燃料工程对森林生态服务功能的影响

根据国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721—2008),从涵养水源、保育土壤、固碳释氧和积累营养物质功能4个方面进行评价,研究小水电代燃料工程的实施对贵州省麻江县项目区森林生态服务功能的物质量及其价值的影响.结果表明: 小水电代燃料工程对森林生态系统服务功能物质量的增加有显著作用.马尾松和柏木人工林在项目区内涵养水源功能的物质量达20662.04 m³·hm^-2·a^-1,比项目区外增加20.5%,保育土壤量为119.1 t·hm^-2·a^-1,比项目区外增加29.7%,固碳释氧量为220.49 t·hm^-2·a^-1,比项目区外增加40.2%,林木营养积累量达3.49 t·hm^-2·a^-1,比项目区外增加48.5%.小水电代燃料工程对项目区森林生态系统服务功能价值增加额度表现为:固碳释氧功能(7.14 万元·hm^-2·a^-1)>涵养水源功能(6.01万元·hm^-2·a^-1)>林木营养积累功能(1.38万元·hm^-2·a^-1)>保育土壤功能(0.81万元·hm^-2·a^-1).小水电代燃料工程对提高森林生态服务功能价值和实现林区的可持续发展具有重要作用.     

基于地形梯度的赣南地区生态系统服务价值对人为干扰的空间响应

赣南地区是我国南方山地丘陵带的重要组成部分,属于我国重要的生态屏障带,生态保护意义重大。以赣南为研究区域,基于1990—2015年间的6期遥感影像,利用遥感、地理信息技术和空间统计的方法,研究了赣南地区基于地形梯度变化的土地利用结构及生态系统服务价值的时空分异,基于网格法分析了全区人为干扰度空间分布及其与地形梯度的关系,并对人为干扰度与生态系统服务价值的空间相关性进行了分析。研究结果表明:(1)随着地形梯度的上升,赣南地区的林地面积比例逐渐上升,其他用地类型的面积比例逐渐下降;其中林地和耕地的变化最为显著;(2) 1990—2015年间赣南地区的生态系统服务价值均随着地形梯度的上升而下降;在地形位指数为0.2164—0.6826的梯度1区域下降最为显著;(3)人为干扰分析显示,90%的高人为干扰度网格分布在低海拔和低坡度的地形梯度1区域,在其他地形梯度分布较少;(4)赣南地区生态系统服务价值和人为干扰度值存在极为显著的空间集聚现象,高-低型集聚区主要分布在地形梯度1的大余县、南康市、赣州市区、信丰县、瑞金市、会昌县、兴国县、于都县等8个县市,低-高型集聚区主要分布在地形梯度较高的崇义县和上犹县。分析了赣南地区生态系统服务价值的地形梯度变化及其与人为干扰度的空间聚类效应,为合理布局和保护我国南方丘陵的生态用地,发挥赣南地区的生态屏障作用提供了理论依据和决策支持。     

乌江流域重要生态系统服务地形梯度分布特征分析

为探究流域尺度生态系统服务空间特点, 利用ArcGIS 软件和InVEST 模型, 从高程、坡度、地形起伏度和地形位指数等方面对乌江流域重要生态系统服务地形梯度分布特征进行了分析。结果表明: (1)水供给在各地形梯度上均呈小幅波动特点。碳储量、生境质量和水土保持随着坡度、地形起伏度和地形位指数的增加而增加, 随着高程增加呈波动起伏特点; (2)水土保持在各地形梯度上的变化突出, 生境质量和碳储量的变化居中, 而水供给变化较小; (3)碳储量、生境质量和水土保持在不同地形梯度上的差异明显, 而水供给在不同地形梯度上的差异较小。土地利用空间格局及流域地形特征是影响该区生态系统服务梯度差异的重要因素。以期为流域土地利用科学管理及生态环境保护提供科学依据。     

中国陆地生态系统服务价值测量

利用遥感技术,结合生态学方法,在对生态参数遥感测量的基础上,计算了中国陆地生态系统2000年的生态服务价值.结果表明,中国陆地生态系统2000年所产生的生态服务价值为9.17×10¹²元,总体空间分布由东向西递减、由中部向东北和南部递增,与植被的地带性分布梯度基本一致;森林的平均单位面积价值最高,为18789元·hm^-2,占总生态服务价值的40.80%;其次是灌丛(13789元·hm^-2)和耕地(13054元·hm^-2),分别占总生态服务价值的10.79%和24.23%.从生态系统服务功能来看,气体调节价值的贡献率最大,占总价值的45.16%;其次是水土保持价值(28.83%)和涵养水源价值(14.44%);有机物质生产和营养物质循环的价值最小,其贡献率为11.57%.生态遥感测量方法克服了传统生态统计方法以点代面的缺点,计算结果能更加客观地反映生态系统服务价值及其空间分布,但该方法本身也存在一些不确定性,对生态系统各项服务功能及其价值的评估只是保守和粗略的估计,有待于深入研究.     

城市化背景下广佛都市圈农林生态系统服务价值

从广佛都市圈1990、1995、2000、2005和2010年5期土地利用矢量数据中提取出耕地、林地、园地和水域4类农林业用地.基于Costanza等生态系统服务价值计算方法,在对谢高地等提出的“中国陆地生态系统单位面积生态服务价值”进行区域修正及功能性和经济性调整的基础上,估算了1990—2010年间广佛都市圈农林生态系统的生态服务价值.结果表明: 1990—2010年间,随着经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高,居民对农林生态系统服务的支付意愿和支付能力逐年增强,使得广佛都市圈农林生态系统服务价值总体上呈波动上升趋势,1990、1995、2000、2005和2010年的服务价值分别为413.74×10⁸、612.83×10⁸、582.88×10⁸、773.44×10⁸和698.67×10⁸元,20年间提高了284.93×10⁸元,平均年增幅为2.7%.研究期间,总服务价值增加最多的为水域,达 166.74×10⁸元,其次为林地和园地,分别增加了103.01×10⁸和47.74×10⁸元.耕地的服务价值则降低了32.56×10⁸元,降幅达23.1%.在空间分布上,广佛都市圈各年的农林生态系统服务价值均表现为从东北和西南部向中部减少的趋势.各类型农林生态系统服务价值所占比例在年际间变化不大,总体表现为:涵养水源>废物处理>生物多样性保护>气候调节>土壤形成与保护>气体调节>娱乐休闲与文化>原材料提供>食物生产.     

近30年淀山湖地区生态系统服务价值对土地利用变化的响应

水源是区域和城市发展的重要保障,研究其生态系统服务的变化及其影响因素对水源跨区域联防联治有重要意义。利用淀山湖地区1984、1993、2006和2014年的遥感影像,通过修正生态系统服务价值当量因子,基于GIS空间分析技术对淀山湖地区1984—1993年、1993—2006年、2006—2014年土地利用变化及生态系统服务价值(Ecosystem Service Value, ESV)进行了分析。结果表明,淀山湖地区林地面积和建筑用地面总体呈增加趋势,而耕地面积和水体面积呈下降趋势。ESV结果显示,1984—2014期间水体ESV减少了2.15亿元,耕地的ESV减少了2.41亿元,林地的ESV增加了2.50亿元。各土地利用类型ESV敏感性指数均小于1,说明研究区生态系统服务价值是缺乏弹性的。在乡镇尺度,仅朱家角镇和锦溪镇ESV呈现净增长;在省市级尺度,江苏省境内的总土地单位面积ESV减少,而上海市境内的总土地单位面积ESV增加。驱动力分析表明,自然因素和社会经济因素均对ESV有影响,人口密度、区域总产值与ESV存在显著相关性。可见,土地利用方式的改变显著影响生态系统服务价值,合理的土地利用将有利于提高总土地单位面积生态系统服务价值。     

流溪河林场森林生态系统服务功能价值评估

运用市场价值法、影子工程法、替代费用法等生态经济学方法对流溪河林场森林生态系统服务功能的价值进行了评估.研究结果表明:流溪河林场森林生态系统服务功能的总价值为6.18×10⁸yuan·a^-1,主要的生态系统服务价值为间接价值,其中涵养水源价值居首位.各项服务功能的价值如下:林产品价值为6.03×10⁷yuan·a^-1,涵养水源价值为4.50×10⁸yuan·a^-1,土壤保持价值为1.46×10⁷yuan·a^-1,固碳放氧价值为5.80×10⁷yuan·a^-1,净化空气价值为2.42×10⁷yuan·a^-1,旅游价值为3.00×10⁶yuan·a^-1,生物多样性维护价值为7.61×10⁶yuan·a^-1.     

沈阳市城区绿地生态系统服务价值的时空变化

城市绿地是城市自然生态系统的组成部分,具有十分重要的生态服务功能.基于沈阳市城区2005、2010和2015年3期土地利用数据,参照中国生态系统单位面积生态服务价值当量,计算沈阳市绿地系统生态服务价值,分析其时空变化特征及变化速率.结果表明: 研究期间,沈阳市耕地面积降低最明显,2005—2010和2010—2015年的降幅分别达3.5%、10.9%;林地面积增加幅度较小,草地面积的增幅达17.2%.2005—2010年,沈阳绿地生态系统服务价值从2005年的11.76亿元增加至2010年的23.48亿元,然后下降至2015年的11.29亿元.各行政区绿地生态系统服务价值年变化存在显著差异,于洪区、沈北新区以及和平区变化最显著,变异系数分别达到64.9%、60.4%和40.8%,不同行政区绿地生态系统服务价值也存在显著差异,皇姑区、棋盘山区和东陵区地均生态系统服务价值较高.研究区土壤保持功能的服务价值最高,占总服务价值的15%以上.研究期间,粮食生产功能的服务价值降低最明显,城市扩张和农业用地转变以及城市公园绿地的建设是绿地生态系统服务价值变化的主要因素.     

格网尺度下青海玛多县土地利用及生态系统服务价值空间自相关分析

开展黄河源区土地利用和生态系统服务价值空间量化评估,对于保障黄河流域生态安全具有重要意义。以黄河源区玛多县为例,基于3 km×3 km网格单元,应用空间自相关方法构建生态系统服务价值评价模型,定量评价了2015年玛多县土地利用/覆被空间自相关格局特征,可视化表达了玛多县生态系统服务价值空间信息。结果表明: 在3 km×3 km格网尺度下,不同覆盖度草地覆盖范围广阔;水域网格占总网格数的42.9%,在玛多县西北部分布密集;建设用地呈东北-西南走向的“线条式”分布;未利用土地体现为西南多、东北少的分布格局。在空间上,玛多县土地利用类型网格之间相互影响,表现为正相关性和聚集分布。水域的全局Moran I和局部Moran I值均最大,空间聚集性最强,局部连片度较高。建设用地的全局Moran I和局部Moran I值分别为0.293和0.127,空间自相关性最弱,在小范围内呈聚集特点。2015年,玛多县生态系统服务价值(ESV)为938.87亿元,网格的ESV平均值为3.20×10⁷元,最大值为19.96×10⁷元,水域分布网格是ESV的高值区。玛多县ESV分布格局整体上呈显著的空间正向自相关,ESV在网格之间为聚集分布。不同土地利用类型ESV网格总体呈高高、低低聚集,在局部零星为高低、低高聚集。可采取的国土空间规划与用途管制策略包括:水域、未利用土地采用强调生态溢出价值的“集中连片式”保护模式,高、中、低覆盖度草地采取主次分明、划区管理的“组团式”生态治理模式,建设用地在“廊道式”分布格局中采取小范围集约化开发利用模式。     

长江流域生态系统服务价值时空演变与预测

长江流域是我国的经济重心和生态保育区,揭示其生态系统服务价值(ESV)的历史演变和发展趋势对支撑长江流域的生态经济系统持续发展具有重要意义。采用长江流域1992—2018年逐年土地利用数据,构建了基于修正系数的ESV评估模型和FLUS-Markov土地利用预测模型,解析了全流域ESV的历史演变特征和未来2030年变化趋势。结果表明：(1)2018年长江流域的ESV总量11.68×10¹²元,1992—2018年ESV呈上升趋势,年均提高297.00×10⁸元;(2)供给服务价值是流域ESV的最大贡献源,占总量的48.3%—51.8%,文化服务价值是增长最快的贡献源,1992—2018年增长了52.5%;(3)上游地区是长江流域ESV最集中的区域,上游ESV占全流域的45.15—46.8%,从1992年到2018年,长江流域ESV重心有向下游流动的趋势;(4)2030年长江流域的建设用地将进一步扩展,同时耕地、草地面积有下降的风险,2030年长江流域的ESV新增量达到0.36×10¹²元,主要来自娱乐和气候调节服务价值的提...     

长三角地区土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响

基于1980—2010年的土地利用数据,估算了各种土地利用类型的生态系统服务价值,分析了长三角30年来生态系统服务价值的时空动态及其对土地利用变化的响应。结果表明,1980—2010年,长三角建设用地面积变化最大,为446.1%,未利用地、耕地、草原、林地、水域的变化分别为285.9%、-31.5%、-76.2%、-5.4%、42.9%;1980—2010年,长三角地区的总生态系统服务价值减少了4.40%,水源涵养、休闲娱乐、废物处理生态系统服务功能价值上升;生态系统服务价值极低区域的面积增加且分布于城市扩张区域,生态系统服务价值中等区域逐年下降且被生态系统服务价值低区域所替代,高生态系统服务价值区域处于增加的趋势而极高区域基本维持不变;常州、湖州、嘉兴、南京、泰州的生态系统服务价值逐年增加,而其他城市的则处于下降趋势。     

基于水环境容量的寇河流域生态补偿标准

沿途工业、农业和生活污水造成寇河水体污染,不仅降低了水体的使用功能,还直接影响清河的水质.加之缺乏有效的管理,导致寇河流域出现水资源利用不合理、水环境污染严重的现状.本文以寇河流域可持续发展为目标,确定西丰县与开原市2个控制单元,选取化学需氧量(COD)为污染因子,计算出寇河流域水环境容量,结合河流水质监测数据、河流环境功能分区、污染普查数据、COD恢复成本,确定了寇河流域的生态补偿标准.结果表明：在50%保证率、75%保证率、近10年最枯月平均流量(30Q10)保证率下,西丰县应向下游开原市补偿的标准分别为390.9×10⁴、448.6×10⁴、514×10⁴ yuan·a^-1.提出了生态补偿资金筹集、分配、监督相结合的寇河流域生态补偿机制的建议.     

基于生态系统服务价值与粮食安全的生态安全底线核算

河北省沿海经济的快速发展导致滨海土地利用结构快速转变,威胁土地生态安全.针对性核算滨海土地生态系统服务价值并测算生态安全底线可为区域生态保护和修复提供依据.本文以河北省东南部黄骅市为研究区,科学地选择生态安全与粮食安全的结合点、设计结合通道并创建结合方式,利用生态系统服务价值和粮食安全标准进行生态安全底线测算.结果表明： 2011年,研究区各地类单位面积生态系统服务价值大小依次为： 湿地＞水域＞园地＞耕地＞草地＞其他土地＞盐田＞盐碱地＞建设用地;各单项生态系统服务价值贡献率从大到小依次为： 养分循环＞水源涵养＞娱乐文化＞物质生产＞生物多样性维持＞气体调节＞气候调节＞净化环境;单位面积耕地粮食产量底线为0.21 kg·m^-2,粮食产值底线为0.41 元·m^-2,单位面积土地生态系统服务价值底线为21.58 元·m^-2,研究区土地生态服务总价值底线值为42.44亿元;2081年研究区生态安全达到底线,以人为主体的生态系统将濒临崩溃.根据生态安全状况,黄骅市可分为生态核心保护区、生态缓冲区、生态恢复区和人类活动核心区.     

三江源区湿地生态系统功能分析及保育

根据多次科考调查的成果和资料,对三江源区湿地生态系统的结构和功能进行了分析。结果表明:湿地生态系统服务价值为2.10×10¹¹Yuan·a^-1,占三江源区生态系统服务功能总价值的62.07%;其中废物处理、水源涵养、气候调节的价值较大,分别为6.40×10¹⁰Yuan·a^-1、5.79×10¹⁰Yuan·a^-1、4.90×10¹⁰Yuan·a^-1,分别占湿地生态系统总价值的30.55%、27.61%、23.39%。其次为生物多样性保护、土壤形成与保护、气体调节、食物生产和原材料、娱乐文化等服务功能。此外针对三江源区湿地生态系统退化机制和存在的主要问题,提出了合理利用与保护对策。     

秦岭森林生态系统服务价值的时空演变

以1984、2000、2005和2014年的Landsat TM影像为数据源,使用ERDAS软件中的监督分类方法获得秦岭土地利用类型分布图;从时间和空间角度对单位面积生态系统服务价值当量因子进行区域修正,并利用植被覆盖度进行逐像元二次修正后,运用RS和GIS技术计算1984—2014年秦岭森林生态系统服务价值,所得结果利用敏感性指数进行验证.结果表明: 1984—2014年,研究区森林面积约占总面积的77%,耕地和建设用地面积变化最明显;秦岭生态系统总服务价值逐年增长,研究期间共增长1.68×10¹⁷元,增长速率最快的森林生态系统服务价值的贡献率为93.8%,水域和草地的贡献率分别为1.6%和1.3%;生态系统服务价值在空间分布上呈现出随距研究区边界距离增大而增长的状态,且与秦岭土地利用类型的空间分布和单位面积价值基本一致;各项服务功能的年变化率相差不显著,4大生态系统功能中,调节服务价值对生态系统总服务价值的贡献最大(62.7%～65.8%),而气候调节服务价值变化最大,增加4.91×10¹⁶元;敏感性指数均小于1,表明修正后的服务价值指数较稳定,估算结果较可靠.秦岭森林生态系统服务价值巨大,加强森林生态系统的保护是维持秦岭生态系统稳定的有效措施.