黄河流域土地利用变化下生态系统服务价值时空演变及其响应——以陕甘宁地区为例

黄河流域中上游的陕甘宁地区是西北生态脆弱区,在区域生态安全格局上具有重要作用,其生态经济问题值得重点关注。本研究基于陕甘宁地区1995—2020年土地利用和自然社会经济数据,利用空间分析和地理探测器等方法,研究陕甘宁地区土地利用及生态系统服务价值的时空变化特征以及生态系统服务价值空间分异的驱动机制。结果表明: 1995—2020年,陕甘宁地区耕地、未利用地呈减少趋势,建设用地、林地呈增长趋势。1995—2020年陕甘宁地区生态系统服务价值总量呈下降-上升的变化,1995—2000年减幅约1.2%,2000—2020年增幅约1.0%。草地提供的生态系统服务价值最大,调节功能价值贡献突出。地理探测器结果表明,归一化植被指数(NDVI)是生态系统服务价值空间分异的主导因子,气温和农民人均纯收入是次要影响因子;生态系统服务价值空间分异影响因素探测力(q值)达30%以上的交互组合有32种,其中,NDVI与土壤类型的q值近46%,自然、社会经济、政策因子的交互协同增强效应共同影响了陕甘宁地区生态系统服务价值在空间上的分异效果。     

中原城市群生态效率时空演变及影响因素

提高生态效率是推进生态文明建设和绿色发展的重要途径。基于2003—2016年中原城市群29个城市的面板数据,运用Super-SBM(超效率SBM模型, Super slacks-based model)模型对生态效率进行测算,并综合运用GIS技术与空间滞后模型,分析了生态效率的时空演变及空间关联特征,研究了生态效率变动的影响因素。结果表明:(1)2003—2016年,中原城市群生态效率总体上呈"阶梯状"的上升趋势,空间分布存在差异,形成了北部和南部高,中间低的空间格局。(2)中原城市群生态效率呈正向空间自相关,空间集聚趋势逐步增强,冷点区在西北部地区动态变化,东南部地区形成稳定的热点区。(3)中原城市群生态效率存在正向空间溢出效应,经济发展水平和对外开放水平产生显著正向效应,而科技水平产生显著负向效应。     

基于超效率DEA的呼伦贝尔地区草牧业生态效率评价及影响因素分析

选取内蒙古呼伦贝尔市作为研究区域,采用超效率DEA模型及Malmquist指数考查该地区草牧业生态效率的时空变化并对影响因素进行分析。结果表明:呼伦贝尔各旗县生态效率在2001年均处于较低水平; 2001—2015年间,整体呈上升趋势,但并无某一旗县具备明显优势,2015年,牙克石市(1.59)、海拉尔区(0.96)、莫力达瓦达斡尔族自治旗(0.90)生态效率较高,陈巴尔虎旗(0.57)、新巴尔虎右旗(0.67)生态效率较低,莫力达瓦达斡尔族自治旗上升幅度较大,由0.09上升至0.90; Malmquist指数及其分解结果显示,技术进步是提高生态效率的主要驱动因素,也是目前制约当地草牧业发展的重要原因; Tobit模型结果显示,气候变化、要素投入以及政策实施均会对当地生态效率产生较大影响。因此,一方面要加强科技投入,提升产业科技化水平,另一方面,要加大草原地区生态保护力度,划定生态保护红线,完善草原补偿制度,同时兼顾草地生产功能,实现草原地区可持续发展。     

黄龙山森林植被地上碳储量时空变化及驱动力

快速准确地估计植被地上碳储量及其动态变化,对评估森林固碳能力具有重要意义。以陕西省黄龙林区森林为研究对象,基于样地实测和卫星遥感数据,建立黄龙山林区植被地上碳储量模型,实现研究区2000-2021年长时间序列的森林植被地上碳储量的反演及时空分异研究。结果表明：（1）黄龙山森林植被地上碳储量平均值总体呈波动上升趋势,碳储量高于全省平均水平。（2）研究区东部、南部、中部及西北部是植被地上碳储量高值分布地区,且呈增加趋势;而东北部、西部和西南部植被地上碳储量较低,且呈减少趋势,研究区22年间森林植被地上部分固碳量增加,生产力提升。（3）年均温、年蒸散发量、年降水量和海拔是2000-2021年影响研究区森林植被地上碳储量空间分异主要因素;任意两个因子间的交互作用对黄龙山森林地上碳储量影响都大于单个因子,表明黄龙山森林植被地上碳储量在不同时间的空间分布受多种因素共同作用。年降水量对其空间分布影响逐渐减小,森林稳定性提高。研究在信息有限的基础上提出了快速估算地区植被地上碳储量的方法,了解了地区森林植被地上碳储量时空分异情况及其驱动因素,为掌握地区植被地上碳储量信息、评估森林固碳能力提供了重要依据。     

新疆城镇化进程中生态效率变化与影响因素

识别城镇化进程中经济社会发展与资源环境的动态关系，能够丰富生态效率影响机制和地域性分异研究，为区域可持续发展提供理论借鉴。本文以新疆干旱区为研究对象，结合超效率SBM模型、熵值法、OLS回归模型，对2002—2019年城镇化进程中生态效率变化，以及不同城镇化水平生态效率的影响因素进行研究，提出优化生态效率的政策建议。结果表明：新疆生态效率较低，具有“中部高、东西低”的空间分异特征；低、中等水平城镇化区域生态效率符合“U”形曲线变化规律，高水平城镇化区域生态效率呈倒“U”形；生态效率受到产业结构和经济发展水平的显著正向影响，低水平城镇化区域的生态效率受到能源结构的显著影响，中等水平城镇化生态效率受到对外联系、科研投入、发展水平影响显著，高水平城镇化生态效率受产业结构、能源结构和对外联系影响显著；推动能源产业升级、增强科研实力、制定差异化生态策略是优化生态效率的主要路径。     

土地利用生态效率测度、时空异质性及优化配置

土地利用生态效率反映土地利用经济活动产生的生态影响,是监测经济发展状态、实现生态成本控制的关键要素。以2005、2010、2015年中国31个省级行政单元为对象,基于数据包络分析方法,借助空间统计及灰靶模型,在明确土地利用生态效率内涵基础上,分析中国省级行政单元效率水平及变化状态,并对其空间分异格局及资源配置有效度和产出能效进行研究。结果表明:(1)中国土地利用生态效率水平除西藏外总体处于较低状态,呈现出西高东低、南北分异的空间分布格局。(2)中国省级土地利用生态效率具有显著的空间自相关性,局部范畴存在明显的"极化"特质,高高聚类在西北地区较为典型,低低聚类主要分布在广东、福建一线的东南沿海地区。(3)东部地区资源配置有效度低于西部,存在明显的投入过剩问题;2005—2015年,各地产出效能有显著提升,低值区域向京津冀、长三角和珠三角为中心的辐射面集聚。     

南方13省份林业产业生态效率时空演变及其影响因素

研究林业产业生态效率能够准确了解到目前南方林区林业产业可持续发展水平,对于林业产业发展和生态文明建设有着重要意义。运用非径向方向距离函数测算2005年到2016年间南方林区(13个省域)的林业产业生态效率,分析其时空演变规律,对比分析各省域的资源效率和环境效率,运用变系数模型对不同省域的影响因素进行实证分析。结果表明:(1)2005—2016年间南方林区产业生态效率总体是呈缓慢上升趋势,生态效率均值最高的是广东,其次为江苏和浙江,排在最后三位的是广西、贵州、云南;除了广东、江苏、浙江、福建,其他9个省份的林业产业生态效率值均值低于0.5,说明林业产业生态效率整体水平较低且呈现显著的较大差异;根据时空演变可看出,中部地区与东部地区的差距在逐渐缩小,但西部地区整体水平较低,仍有较大的提升空间,与各省份经济实力的梯次分布基本趋同。(2)林业产业生态效率提升重点在环境效率,特别是中西部地区环境效率相较东部地区还有较大的提升空间,其中环境效率中废气、废弃物排放效率是减排重点。(3)环境规制对于林业产业生态效率影响最大,其次市场化对林业产业生态效率影响较大,森林覆盖度对林业产业生态效率影响跟自身经济发展水平有关,固定资产投资对于林业产业生态效率影响是最为不显著的。文章从研究数据的局限性以及未来研究的重点方向等方面也进行了详细的探讨。     

基于“三生空间”的福州市土地利用功能转型与生态环境效应研究

基于2000、2010、2020年3期土地利用现状遥感监测数据,按照“生产—生活—生态”土地利用主导功能分类,通过土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、土地利用转型的生态贡献率等方法,定量分析了2000—2020年间福州市“三生空间”结构转型的时空演化特征与生态环境效应。结果表明:(1)福州市“三生空间”分布格局基本保持一致,生态空间分布最广泛呈缩减趋势,生活空间主要分布在市辖区呈扩张趋势,生产空间主要分布在福州主城区和东部地区呈先减后增趋势。(2)“三生空间”的转换以生态空间的转出、生活空间的转入为主,转入量和转出量并不平衡,转换较为活跃的地区主要分布在福州主城区和东部地区,其他地区转换较为零散。(3)福州市生态环境质量改善和退化趋势并存,但两者发生区域在空间上并不重叠,整体的生态环境质量指数下降,生态环境质量空间分异显著,高值区主要位于永泰县,低值区集中于主城区。生态环境质量的改善主要以农业生产用地、草地生态用地转为林地生态用地为主,林地生态用地和农业生产用地转为工矿生产用地则是导致生态环境质量退化的主要影响因素。     

中国资源再生利用的生态效率演变特征与空间分异格局

解析资源生态效率演变特征和分异格局,可为我国实现资源再生利用区域均衡发展和提高生态利用效率水平提供参考。本研究以26个省(市、区)的资源再生利用面板为对象,采用超效率DEA模型测算了2004—2017年其产业生态效率水平,并基于地理区划,分析该产业生态效率演变特征和空间分异格局。结果表明: 2004—2017年,研究区的资源再生利用产业生态效率逐年提高,约有年均1.5%的增长势能,整体表现为由内陆逐渐向沿海递增的演变态势。该产业生态效率全局空间相关性显著,且省(市、区)之间存在明显的空间集聚特征;随着年份推移,区域差异性减弱,高水平省(市、区)辐射带动力较强。研究期间,我国资源再生利用的生态效率空间分异趋于缓和,主要因为华北、东北、华东、华南、华中和西北地区的空间分异减弱,而西南地区的分异不断增强,从而弱化了整体降低趋势。     

南方13省林业产业生态效率时空演变及其影响因素

研究林业产业生态效率能够准确了解到目前南方林区林业产业可持续发展水平,对于林业产业发展和生态文明建设有着重要意义。运用非径向方向距离函数测算2005年到2016年间南方林区（13个省域）的林业产业生态效率,分析其时空演变规律,对比分析各省域的资源效率和环境效率,运用变系数模型对不同省域的影响因素进行实证分析。结果表明：（1）2005-2016年间南方林区产业生态效率总体是呈缓慢上升趋势,生态效率均值最高的是广东,其次为江苏和浙江,排在最后三位的是广西、贵州、云南;除了广东、江苏、浙江、福建,其他9个省的林业产业生态效率值均值低于0.5,说明林业产业生态效率整体水平较低且呈现显著的较大差异;根据时空演变可看出,中部地区与东部地区的差距在逐渐缩小,但西部地区整体水平较低,仍有较大的提升空间,与各省份经济实力的梯次分布基本趋同。（2）林业产业生态效率提升重点在环境效率,特别是中西部地区环境效率相较东部地区还有较大的提升空间,其中环境效率中废气、废弃物排放效率是减排重点。（3）环境规制对于林业产业生态效率影响最大,其次市场化对林业产业生态效率影响较大,森林覆盖度对林业产业生态效率影响跟自身经济发展水平有关,固定资产投资对于林业产业生态效率影响是最为不显著的。文章从研究数据的局限性以及未来研究的重点方向等方面也进行了详细的探讨。     

晋北大型露天矿区景观生态风险时空异质性

矿产资源开采对生态环境产生了剧烈扰动,加剧了矿区生态环境的风险性,严重威胁区域的可持续发展。从景观生态学角度将景观格局与生态风险相结合对矿区生态环境进行评估,从而揭示矿区景观生态风险的时空异质性,促进土地资源的可持续利用。以1990-2018年7期Landsat TM影像解译后的土地利用现状数据为数据源,构建景观生态风险指数,结合空间统计学及地统计学理论,探究1990-2018年平朔矿区景观生态风险的时空异质性。结果表明:1990-2018年平朔矿区景观生态风险的空间分布呈集聚分布模式,Moran’s I指数处于0.53~0.68,Z得分远高于检验阈值1.96,风险的空间集聚效应明显。1990-2018年平朔矿区的景观生态风险等级以中低、中、中高水平为主,占全区总面积的70%~90%,低风险区域主要分布于井坪镇以及白堂乡与向阳堡乡的大片林地,耕地是中等风险的主要分布区域,高风险区域逐渐向矿界内的矿业核心区收缩。1990-2018年平朔矿区景观生态风险空间异质性中的随机变异均小于空间自相关变异,由空间自相关部分引起的空间异质性占据主导地位。研究表明,在0.50 km×0.50 km的研究尺度下,1990—2018年平朔矿区景观生态风险具有很强的时空异质性,时间上呈现先增加后降低的趋势,空间相关性显著,空间分异特征明显。     

1997-2016年中国农业碳排放率的时空动态与驱动因素

研究农业碳排放率时空格局演变及驱动因素对指导农业碳减排和实现农业低碳化发展具有重要意义。对1997-2016年中国31个省域的农业碳排放率进行测度,在此基础上采用ESTDA框架和GWR模型从时空关联视角对其时空动态演变特征及驱动因素进行分析。研究结果表明：（1）中国农业碳排放率空间正相关性呈减弱趋势,农业碳排放率空间差异逐渐扩大。（2）中国农业碳排放率的时空格局动态变迁路径差异明显,局部空间结构和空间依赖方向上都具有较强的稳定性。（3）协同增长型省域数量呈现减少趋势,表明中国农业碳排放率的空间格局整合性下降且由协同增长主导型向协同与竞争并存的格局转变。（4）农业碳排放率具有较强的局部空间关联模式和空间转移惰性,表现为一定的路径依赖或空间锁定特征。（5）农业碳排放率驱动因素的空间非均衡联动局域性特征显著,农村经济发展水平的影响程度从南向北依次递减,居民收入状况和种植结构的分布趋势为从东向西依次递增,耕地面积构成状况对东北地区农业碳排放率的提升作用高于中西部地区,耕地规模对农业碳排放率具有负向作用,回归系数从东南向西北依次递增。     

城市群地区城市高质量发展与生态环境的交互协同作用——以成渝城市群为例

高质量发展与生态环境交互作用的研究是实现可持续发展和建设美丽中国的关键议题。选取成渝地区36个市县为研究单元，以2005年、2010年、2015年和2018年为主要研究时间节点。基于可持续发展和美丽中国理念构建成渝城市群高质量发展评价指标体系，借鉴压力-状态-响应模型构建生态环境质量评价指标体系，应用熵权法测度城市高质量发展水平和生态环境质量水平；运用耦合协调度模型测度二者的耦合协调关系；利用地理探测器和社会网络分析法分析各因子交互作用类型及强度。结果表明：（1）成渝城市群城市高质量发展与生态环境耦合度高，交互影响作用显著；耦合协调水平较低，以低水平耦合协调为主，呈现明显的双核心空间结构。（2）城镇化与生态环境两系统间的因子交互作用强于各系统内部因子交互作用，系统间的因子交互作用呈现显著的非线性增强，系统内因子以双因子增强为主，系统间存在较强交互协同效应，各子系统交互作用存在明显的"涌现现象"和"蝴蝶效应"。（3）生态环境系统在与城镇系统的交互作用中发挥主导作用，生态环境水平、生态环境压力为关键交互因子；资源禀赋、生态保护、资源消耗、环境水平、创新力量、文化传承等为主要子因子。研究深刻解析成渝城市群城镇化与生态环境的交互协同模式，以期为成渝城市群的高质量发展提供科学参考。     

吉林省县域环境污染的时空演变特征与影响因素

基于2011年和2015年环境污染物排放和经济社会数据,选取4类污染物的工业源、农业源和城镇生活源排放总量指标,通过构建整体环境污染综合指数和分来源污染指数综合反映吉林省县域尺度单元污染状况,运用Moran I指数、时空跃迁分析和标准差椭圆分析定量研究吉林省环境污染的时空演变特征,并构建空间计量模型对环境污染的影响因素进行分析.结果表明:吉林省环境污染具有空间集聚特征,环境污染主要分布在长春、吉林等中部地区,分来源的环境污染空间分布存在明显的区域差异特征;吉林省县域单元整体环境污染和农业源污染均具有空间相关性,环境污染空间布局的关联结构稳定性高,环境污染具有路径锁定特征;环境污染的空间分布呈现西北-东南分布格局,且环境污染表现出由中心向四周扩散态势,环境污染的重心在43.65-43.66°N,125.83-125.84°E之间变动;地区经济发展水平、城市化水平和农业生产是吉林省县域环境污染和工业源污染的主要驱动因素,产业结构的调整优化改善了整体环境污染与工业源污染状况.化肥的过度使用增加了农业源污染,经济发展水平和城市化水平是城镇生活源污染排放的主要驱动因素.县域整体环境污染和农业源污染均具有空间扩散效应,各自污染状况分别与相邻地区整体环境污染和农业源污染状况密切相关.     

中国农田土壤呼吸速率及驱动因子

土壤呼吸在全球碳收支中具有重要地位.研究中国典型农业区土壤呼吸的时空格局及影响因素,有助于构建区域尺度土壤呼吸定量评价模型,能够为评估中国乃至全球农业生态系统碳/源汇特征提供依据.本研究整合了2000~2012年中国农田生态系统土壤呼吸的主要研究成果,分析了华南、西南、华北、西北和东北5个典型农业区土壤呼吸的季节变化和区域差异,以及影响土壤呼吸的主要驱动因子.结果表明,5个典型农业区的土壤呼吸均存在明显的季节变化特征;中国农田生态系统年均土壤呼吸速率为(682.8±18.3)g C m?2.5个典型农业区年均土壤呼吸速率大小表现为华南区西南区华北区东北区西北区.全国农业土壤的年呼吸通量为(0.90±0.02)Pg C;水作和旱作两种土地利用类型间土壤呼吸速率差异显著(P0.05),旱作土壤呼吸速率约为水作的1.3倍;不同作物类型间土壤呼吸速率差异显著(P0.05),其排序为棉花玉米大豆水稻小麦;农田土壤呼吸与年均气温、土壤温度、土壤含水量和净初级生产力等影响因素呈显著正相关(P0.01),而与年均降水量的相关性不显著.     

福建省生态环境与高质量发展耦合关系及驱动机制

研究生态环境与高质量发展耦合关系时空演变及驱动机制，对实现可持续发展、构建生态文明体系和建设美丽中国具有重要意义。综合构建了生态环境-高质量发展指标体系，运用耦合协调度模型、空间马尔科夫链和BP神经网络-地理加权回归组合模型，系统探讨2005-2020年福建省生态环境与高质量发展耦合关系的时空演变及驱动机制。结果表明：（1）研究期间，福建省生态环境指数整体稳定，而高质量发展指数呈现先降低后上升的变化趋势，二者在空间上的组合关系整体呈现错位特征。（2）福建省县域生态环境与高质量发展指标之间的耦合关系呈先降低后上升的趋势，且呈现明显的空间异质性。（3）协调发展和绿色发展是驱动生态环境质量提高的关键因素，其影响程度呈"圈层式"空间分布特征。     

山东省农地利用可持续集约化的时空格局

在提出农地利用可持续集约化理论框架的基础上,基于物质流分析方法(MFA)构建农地利用可持续集约化的评价指标体系,对2000、2005、2010、2015年山东省17地市的农地利用可持续集约化水平进行测度,分析农地要素资源输入-输出的总体变化特征,以及资源生产率和环境经济效率的空间布局,据此揭示农地利用可持续集约化水平的时空格局.结果表明:2000-2015年,山东省农用地直接物质投入逐渐减少,隐藏流、物质储存和国内生产过程排放均呈逐渐增加的趋势.全省各个地级市资源生产率呈现半岛沿海地区低于南部地区、西北地区资源生产率总体水平相对较高的变化特征.环境经济效率逐渐增强,且西部地区的环境经济效率高于半岛沿海地区.研究期间,山东省各地市的农地利用可持续集约化水平的空间格局出现较为明显的“集群化”演变,呈现西部地区逐渐增强、东部地区逐渐降低的趋势,农地利用可持续集约化水平的区域动态变化从高到低依次为:鲁西北>鲁北>鲁西南>鲁南>鲁中>半岛沿海.     

江苏省区域农业生态经济的时空变异分析

以江苏省徐连、沿海、宁镇扬、沿江和太湖5个经济区及其9个代表县市区域为研究对象,基于"社会-生态-经济"的系统分析,建立了包括目标层、准则层和指标层3个层次多指标的农业生态经济综合评价指标体系,采用主成分分析方法对评价指标体系进行检验、筛选,并以江苏省为案例,综合分析了农业生态经济系统的时空变异特征。结果表明:江苏省农业生态经济发展水平的时空变异明显,空间上,徐连、沿海、宁镇扬、沿江和太湖5个经济区表现出由北向南逐渐上升的趋势,且随时间的推移逐渐上升;时间上,徐连和太湖经济区农业生态经济发展水平在1999—2008年间呈持续上升,处于良好或优质协调状态。虽然两经济区的农业生态环境-经济发展协调发展水平均较高,但差距较大,徐连和太湖经济区的农业生态环境-经济发展协调度从1999年到2008年呈逐渐下降趋势,但总体上仍处于良好或优质协调状态。     

2000—2019年长江流域植被覆盖时空演化及其驱动因素

长江流域作为中国重要的生态屏障，科学认识长江流域植被覆盖时空变化及其驱动因素，对有效开展长江流域生态工程建设具有重要的指导意义与应用价值。基于2000—2019年间MODIS-NDVI与相关气象等数据，采用Theil-Sen median趋势分析、Mann-Kendall检验、变异系数、偏相关分析、残差分析等方法，研究了近20年来长江流域植被覆盖的时空分布与变化特征，并探究了研究区植被覆盖的驱动因素。结果表明：(1)时间变化上，长江流域生长季NDVI呈现波动增长趋势，显著改善面积大于退化面积；(2)空间分布上，流域植被覆盖空间分布格局大致呈现为“中部高，东西低”,生长季NDVI多年均值为0.6164,呈较高植被覆盖状态；(3)变化趋势上，植被增长区域大于减少区域，具体表现为“中部强于东部、东部强于西部”;(4)变化稳定性上，流域植被变异系数介于0.0104—1.3199之间，呈现出“中间低，东西高，东西部局部区域高低波动并存，地域性差异明显”的空间变化稳定性特征；(5)影响因素上，流域植被覆盖变化受气温和降水的共同影响，大部分区域生长季NDVI变化以气候驱动为主，局部区域表现自然因素叠...