西安市景观格局演变对生态系统服务价值的影响

研究快速城市化地区景观格局演变对生态系统服务价值的影响,对城市空间格局调控、健康稳定城市生态系统的构建、区域土地资源优化利用和生态环境的保护及区域可持续发展具有重要意义.本文基于西安市3期(1999、2006和2015年)TM遥感影像的解译结果和社会经济统计数据,利用景观生态学和生态系统服务相关理论,分析了城市化影响下西安市景观格局特征和生态系统服务价值的时空变化特征,并定量分析了景观格局演变对生态系统服务价值的影响.结果表明: 随着城市化进程的加快,西安市景观格局发生了很大变化,其中,建设用地和园地景观不断增加,耕地、林地、水域景观减少;研究区景观呈现出愈加破碎化、多样化和不规则化的趋势.1999—2015年,西安市生态系统服务总价值减少19.03亿元.耕地、林地和水域景观生态服务价值下降,园地景观生态服务价值增加;气候调节对生态系统服务的价值贡献率最大,气体调节的价值减少量最大,水源涵养的价值减少率最大.西安市生态系统服务价值中心城区低、南部山区高;1999—2015年,生态服务价值在空间上呈下降趋势,低值区的范围由中心城区逐渐向周边区县扩展.景观格局变化会对区域生态系统结构、功能及过程产生重要影响.城市建筑景观的扩张与蔓延、交通道路网的延伸与交织使各景观类型被严重分割,破碎化增强;对区域生态服务价值贡献率较大的林地、耕地、水域等生态型景观类型减少,最终导致区域生态系统服务价值减少.     

城市化背景下景观格局对天津市生态系统服务供需匹配的影响

揭示城市化驱动下景观格局指数变化与生态系统服务供需匹配的交互关系,对于优化景观生态规划以及促进城市生态系统的可持续发展具有重要作用。以天津市为例,运用GIS空间分析、双变量空间自相关与随机森林回归等方法,评估了碳储量、生境质量与空气净化服务供需匹配度的空间分布特征,分析了景观格局指数沿城市化梯度的变化趋势,进而探讨了景观格局指数与生态系统服务供需匹配度的交互关系。结果表明:(1)天津市碳储量、生境质量与空气净化服务的供给和需求呈现出明显的空间错位关系,城市化综合发展水平对典型生态系统服务的供需匹配度具有显著负面影响;(2)景观水平上的景观格局指数沿城乡梯度呈现非线形的变化趋势,最大斑块指数、Shannon多样性指数以及斑块密度等多个指数在城市化综合发展水平20%-30%左右出现明显拐点;类型水平上的建设用地最大斑块指数与斑块内聚力指数等呈现增长态势,而林地与耕地的最大斑块指数等持续降低;(3)景观格局指数对生态系统服务供需匹配度的解释力度在类型水平上的贡献整体大于景观水平。研究结果可为天津市景观生态规划的管理与决策提供有益参考,有助于城市生态系统服务供需关系的协调与平衡。     

粤港澳大湾区景观格局演变及其对生态系统服务价值影响

快速城市化是导致粤港澳大湾区生态系统格局变化的重要驱动力。作为我国未来经济发展的引领极,研究粤港澳大湾区景观格局演变对优化区域土地利用、防控城市化的生态风险具有重要意义。以2000、2005、2010、2015、2020年土地利用数据,分析2000—2020年区域生态系统格局演变及景观格局演变对生态系统服务价值的影响。结果表明:(1)森林、农田和城镇是大湾区主要生态系统,草地、灌木和未利用地面积占比相对较小。(2)2000—2020年城镇面积呈增加趋势,其他类型面积均呈不同程度的下降趋势,且城镇扩张主要途径是对周边农田和森林的侵占。(3)2000—2015年大湾区景观破碎化程度和景观连通度呈波动变化,但2015年后,在斑块水平和景观水平上,破碎化程度均有所下降,连通性增强。(4)斑块密度、香浓多样性指数与生态系统服务价值呈负相关关系,蔓延度指数与生态系统服务价值呈极显著正相关关系(P<0.01)。增强景观空间的完整性、连通性与团聚性,有助于提高生态系统服务价值。     

土地利用及景观格局演变对生态系统服务价值的影响

基于1990—2013年土地利用数据和统计年鉴数据,构建CPI指数修订生态系统服务价值(ESV)系数,并进行淮河上游土地利用结构及空间格局的时空演变特征分析和ESV评价研究,探讨ESV对土地利用结构和格局变化的响应关系。结果表明:(1)淮河上游区域ESV整体呈上升趋势,1995—2005年ESV出现波动下降,在2010年前后明显上升,2010—2013年ESV增值高于其他时段;(2)ESV增量呈现山地丘陵区平原区的地形梯度效应,且其生态增值主要来源于林地和水域贡献;(3)ESV与土地利用时空变化和土地景观格局丰度和聚集度变化存在明显相关,说明了合理的土地利用开发方式及适当的开发速度将有助于改善生态系统服务,开发过程要兼顾地类优势,避免地类斑块过度破碎化;(4)CPI指数修订ESV系数方法,能够消除时间序列内物价变动因素,使得计算结果更贴近实际ESV,提高了多个时期生态系统服务评价的准确性和可比性。     

赣南地区景观格局变化及其对生态系统服务价值的影响

赣南地区是我国南方丘陵山地带的重要组成部分,开展景观格局变化特征及其对生态系统服务能力的影响研究,对探索该区域生态系统服务能力提升途径具有重要的理论和现实意义。基于赣南地区2000、2010、2018年3期Landsat TM/ETM遥感影像及DEM数据,采用Fragstats 4.2软件,以生态系统服务当量因子表为基础,探讨2000-2018年期间赣南地区景观格局和生态系统服务价值变化,开展该区域景观格局指数与生态系统服务价值的相关性分析。结果表明：（1）2000-2018年期间,赣南地区受人为干扰比较大,景观破碎化程度增加,景观异质性增高,类型复杂程度增强,斑块分离度增大,景观中优势斑块类型形成了比较良好的连接性;（2）生态系统服务价值由2560.97亿元/a减少到2523.54亿元/a,林地对生态系统服务价值减少的贡献率达到83.13%以上,生态系统服务类别中食物生产价值先增加后减少,其他类别价值均降低;（3）生态系统服务价值与蔓延度指数呈正相关、与香农多样性指数呈负相关。因此,快速城镇化背景下人为活动引起的景观格局变化使赣南地区生态系统服务能力降低,优化调整区域或县市区景观格局,将提升该区域的生态系统服务能力。     

澜沧县景观格局变化及其生态系统服务价值评价

近10 年来由于澜沧县退耕还林工程的实施以及人工园林的大规模引种, 使整体的景观格局发生改变, 相应的生态系统服务价值也发生了改变。以澜沧县为研究区, 基于2000 年、2005 年、2010 年三期TM 影像的解译结果, 对研究区2000 年-2010 年景观格局指数变化进行分析, 研究景观格局演变规律。并运用生态系统服务价值估算方法, 分析景观格局演变对研究区生态系统服务价值影响。结果表明: (1)澜沧县十年间有林地、人工园林、水域和乡镇用地面积增加, 水田、旱地、灌木林、荒草地面积减少; 同类型斑块集中程度上升, 破碎化程度减少, 景观分布朝着不均匀的方向发展, 景观异质性逐渐降低; (2)澜沧县生态系统服务价值量呈增长趋势, 生态系统服务主要为调节服务, 原材料生产、气体调节、气候调节、水文调节和提供美学景观等生态系统服务改善较大; 从空间变化来看, 中部、北部和南部区域生态系统服务价值明显增加, 仅东部区域有所减少; (3)生态系统服务价值与斑块密度、形状指数、分离度、香浓多样性指数、香浓均匀度指数呈负相关, 与最大形状指数、蔓延度、聚集度均呈现正相关。研究说明自然景观被干扰并不意味着生态服务功能的退化, 生态价值估算不仅要分析时间变化, 还要考虑空间的变化。同时, 政策导向和经济发展是研究区生态环境改善的主要驱动力。     

重庆市仙女山度假小镇景观格局及生态系统服务价值时空演变

利用三期(2010年、2013年和2017年)遥感影像解译数据,选取景观指数指标,在修正单位面积生态系统服务价值当量表的基础上,探讨重庆武隆仙女山度假小镇景观格局与生态系统服务价值的时空演变,并进行相关性分析.结果表明:(1)2010—2017年仙女山度假小镇建设用地面积急剧增加的同时,林地和其他用地的面积呈缩减趋势....     

贵州省生态系统服务价值时空演变及其对景观格局变化的响应

贵州省是我国生态文明试验区,也是世界上岩溶地貌发育最典型的地区之一,探明其生态系统服务价值变化及其与景观格局在空间上的相关性分布特征,有利于因地制宜地制定生态环境治理和保护措施。本研究分析了2005—2018年间贵州省景观格局和生态系统服务的时空变化,并构建二者之间的地理加权回归模型,探讨其相关系数在空间上的变化。结果表明: 2005—2018年间,贵州省景观类型的转移主要发生在建设用地、森林、水域、草地和农田5种景观之间,景观破碎度和多样性增加;生态系统服务价值逐年增长,森林是贵州省生态系统服务价值的主要贡献者,生态系统服务以调节服务为主;对于高价值景观类型而言,多样性提升和破碎度降低有利于生态系统服务价值增长;而在低价值景观类型集中的区域,则呈现出相反的影响效果。应根据贵州省不同区域的生态环境特征,调整景观转移方向和不同景观类型的多样性和破碎度空间分布,从而实现生态系统服务价值增长。     

北京市景观格局演变及其对多种生态系统服务的影响

景观格局是人与自然共同作用的结果,深刻影响着区域的生态系统服务及可持续发展。以高度城市化地区——北京市为案例,选取了粮食生产、水质净化、空气净化、气体调节、生境质量以及休闲娱乐6项重要生态系统服务,采用InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)、ROS(Recreation Opportunity Spectrum)等模型定量评估了1980—2018年生态系统服务时空分布。通过对北京市景观组成与景观配置指数进行定量分析,进一步探索了景观格局演变对生态系统服务的影响。结果表明：(1)北京市1980—2018年建设用地扩张了120%,建设用地扩张是耕地面积减少的主要原因。景观格局总体上趋于破碎化,斑块形状复杂化,斑块异质性增加;(2)时间上,北京市1980—2018年粮食生产、水质净化、气体调节、生境质量、休闲娱乐5项生态系统服务均呈现下降趋势;空间上,粮食生产呈现东南部较高,西北部较低的分布特征,其余生态系统服务均呈现西北部较高,东南部较低,市中心最低的分布特征;(3)景观水平上,林地、建设用地等景观组...     

上海浦东新区城市化过程景观格局变化分析

利用1994和2000年航空遥感影像资料解译的土地利用与覆盖数据,在GIS支持下,采用景观格局指数和梯度方法分析了上海市浦东新区城市化过程中景观格局的变化.结果表明,随着城市化程度的推进,浦东新区由原来以农业为主的格局逐渐转变成以居民地、公共设施和工厂为主的城市景观格局,农田占地比例由1994年的71.45%下降到2000年的41.32%,居民地、公共设施和工厂总占地由1994年的18.2%上升到2000年的41.9%.整体景观格局的破碎化程度和异质性都有所增加,斑块个数由1994年的4.08个·km^-2上升至2000年28.65个·km^-2,面积平均加权由24.43 km²减少到1.75 km²,聚集度由98.31下降为95.09,多样性和均匀性指数分别由0.4697和0.5284增至0.7509和0.8343.在样带梯度分析中,景观格局指数能检测出城市化梯度及城市化程度不断向郊区递减的趋势,城市化水平较高地区以人工景观为主,表现出斑块个数多且面积小、斑块形状简单和景观多样性高等景观特征.景观格局动态变化分析是了解城市化过程中城市形态、结构及生态过程的基础.     

基于景观敏感度的森林公园景点评价

采用GIS空间分析技术,结合地形特征,选择相对坡度、相对距离、互视性、视觉几率和醒目程度5个分量,基于景观敏感度的测定原理和方法,对猴石国家森林公园内的主要景点进行了景观敏感度定量评价.结果表明：在猴石公园现有的23个景点中,景观敏感度综合评价为Ⅰ级的景点0个;景观敏感度综合评价为Ⅱ级的景点10个,占景点总数的43.5%,这类景点及其周围景观均需受到严格保护,以维持景观的自然特征;景观敏感度综合评价为Ⅲ级的景点有8个,占景点总数的34.8%,这类景点周围可结合自然景观发展人文景观,建设较宽的游览道,也可开发小规模的人工建筑,但建筑风格应与周围的自然景观协调统一,即在保护好自然景观的同时,实施开发建设;景观敏感度综合评价为Ⅳ和Ⅴ级的景点共计5个,占景点总数的21.7%,这两类景点周围可开展更大规模的综合性旅游设施和游道建设,为自然景观增色生辉.通过多角度定量化的景观敏感度评价,丰富了景观视觉评价和景观感知研究的理论,同时,为旅游区及森林公园总体开发建设和景观规划提供了重要依据和科学指导.     

泾河流域平凉市城市化影响下景观格局梯度分析

基于GIS的梯度分析与景观格局定量分析相结合的方法,研究了平凉市城市化的空间格局。采用以TM为基础的1∶10 0000土地利用遥感制图,以城市中心为原点分别在东西和南北方向上布设1条30 km长3、km宽的生态样带,通过移动窗口取样并利用Fragstas软件分别在景观水平和类型水平上选取一系列景观指数进行计算分析。结果表明,在城市化的影响下,平凉市与市郊的过渡地带,景观在组分上表现出多样化,斑块形状比较复杂,破碎化程度较高。不同的土地利用类型随梯度变化的空间格局并不唯一,人类活动对平凉市景观的影响依赖于土地利用格局和土地的利用类型。     

基于地形梯度的南方丘陵山地带生态系统服务价值对城市化的空间响应——以粤北地区为例

南方丘陵山地带是我国华南和西南地区重要的生态安全屏障带,具有重大的生态保护意义,而在当今快速城市化的进程下,保障该地区的生态资源与生态稳定对于我国实现可持续发展具有十分重要的战略意义。以丘陵山地带的典型区域粤北为例,依据地形位指数将研究区划分为5个地形梯度,并基于1990—2015年6期的土地利用遥感数据和社会经济的统计数据,利用地理信息技术和空间统计的方法,评估了粤北地区不同时期随地形梯度变化的各区域生态系统服务价值（Ecosystem service value,ESV）与城市化水平（Urbanization level,UL）,之后探究了生态系统服务价值与城市化的空间相关性。研究结果表明：（1）1990—2015年期间,粤北地区城市化水平上升,且地形位指数为0.003—0.368的梯度1区域城市化水平最高。（2）研究期间粤北地区的生态系统服务价值呈轻微下降趋势,随着时间推移,ESV在低坡度、低海拔的地形梯度1区域下降率最高,而各个年份的ESV均随着地形梯度的升高而增加。（3）研究区自2000年后的土地利用类型转移的活跃程度加剧,其中主要是地形梯度1区域及周围的耕地、林地与建筑用地间发生转移。（4）空间相关性分析表明,粤北地区生态系统服务价值与城市化水平具有较强的负相关关系,且在研究期间负相关性明显增强;同时两者具有较显著的空间聚集效应,其中低ESV-高UL型集中分布于地形梯度1的韶关市与清远市区以及南雄市,高ESV-低UL型则分布在梯度相对较高、人口相对分散的少数民族自治县。研究探讨了粤北地区生态系统服务与城市化的时空关系并了解了各区域的发展模式,有助于进一步认识生态系统对于社会经济发展的支持作用,保持生态保护建设与经济发展的协调与平衡,从而保障和维护南方丘陵山地带的生态价值。     

伊犁河流域土地利用/覆被变化对生态系统服务价值的影响——基于强度分析模型

人类活动引起的土地利用/覆被变化(Land Use/Cover Change, LUCC)和景观格局的改变会对生态系统服务价值(Ecosystem Service Value, ESV)产生影响,但大多数对LUCC的分析方法都缺乏对各土地利用类型内部转换过程的深入信息挖掘。因此,利用强度分析模型在由浅入深的三个层次(时间间隔、地物类型、转换)上系统地,定量地分析新疆伊犁河流域1980—2015年土地利用变化强度时空分布的动态特征,同时对流域景观格局的演变和生态系统服务价值进行评估研究,探讨ESV对土地利用变化强度的响应特征。结果表明：(1)伊犁河流域土地利用强度呈现先增强后减弱的变化趋势(2)在1980—2015年期间,流域内景观格局斑块聚集性减弱、破碎化加剧、景观多样性增加、各地类景观均衡化发展,生态系统服务总价值增加了0.49亿元,其中水域和林地占流域总生态系统服务价值的47.94%。(3)伊犁河流域优势景观斑块面积的增加、形状多样化、各斑块聚集化发展会促使流域生态系统服务价值的增加,土地利用变化强度与ESV存在明显的正相关关系。通过系统地分析多个层次下的土地利用景观变化,以及生态...     

2003-2018年土地利用变化对丹江口市景观格局与生态服务价值的影响

丹江口市是南水北调中线工程核心水源区,通过开展土地利用动态变化、景观格局变化与生态系统服务价值等研究,为丹江口库区生态安全提供科学支撑。以丹江口市2003-2018年4期遥感影像数据为基础,运用ENVI 5.3、ArcGIS 10.5以及Fragstats 4.2等软件,统计了丹江口市土地利用动态变化,分析了景观格局变化指数,计量了生态系统服务价值。结果表明：丹江口市土地利用类型变化显著,水域和林地面积、建设用地面积分别增加了38.07%、19.73%、11.63%,耕地和园地面积分别减少了42.83%、52.40%,除2003年土地利用程度高达25.02%,其余年份均保持在23%左右;景观空间格局变化明显,市域范围内各斑块类型趋于规则,呈均衡趋势分布,斑块类型间形成了良好的连接性,景观聚集程度逐渐提升,空间分布趋向集中;丹江口市生态系统服务价值不断增长,由2003年105.31×10⁸元增长至2018年116.99×10⁸元,其中水源涵养和土壤形成与保护生态价值最高,原材料生产、美学景观和食物生产占比较低。在未来城市建设中,应加大水域和林地的保护力度,优化调整土地利用结构,合理规划建设用地,发展无污染农业生产,适时增设自然景观,稳步提升区域生态系统服务价值。     

城郊生态系统土壤安全:问题与挑战

土壤作为地球表层系统物质和能量迁移转化的关键节点,其生态功能受到城市化快速发展的严重影响,土壤安全面临严峻的挑战。城郊生态系统受到城市和乡村的双重影响,具有复杂的景观结构和剧烈的动态变化,土壤安全问题更为突出和复杂。基于文献计量学方法,对1990—2017年发表的相关文献进行了统计,梳理和总结了城郊生态系统土壤安全研究的趋势和热点问题,对城郊生态系统中土壤安全面临的问题,及其特殊性、复杂性进行了重点论述,明确了当前快速城市化发展过程中城郊土壤安全研究面临的问题和挑战。建议今后的城郊生态系统土壤安全研究应加强区域尺度上的综合和不同城市发展模式下地区之间的比较,明确城市扩张对城郊生态系统土壤安全的影响机制;建立和完善基于\"土壤安全\"的城郊生态系统服务评价框架,深入研究城郊生态系统格局-过程-服务之间的关系;明确解析城郊土壤主要污染物来源及其复合污染状况,并结合区域特征,因地制宜开展科学的生态规划,优化城郊景观格局,提升城郊地区土壤安全与生态系统服务功能;明确土壤安全在城郊生态系统可持续发展目标中的重要性,建立科学合理的管理政策。     

基于生态保护红线管理的塔里木河流域土地利用模拟及生态效益评价

以《生态保护红线划定指南》为依据,在开展区域生态系统服务功能重要性和生态环境敏感性评价的基础上,对塔里木河流域的生态保护红线区域进行划定,并基于FLUS情景模拟、生态系统服务价值（ESV）估算、景观格局指数计算和空间自相关分析等方法,评估生态保护红线政策在塔里木河流域实施后的生态效益。研究结果表明：（1）划定生态保护红线区域总面积133721 km²,占流域总面积的13.01%,植被净初级生产力（NPP）比红线之外的研究区平均值高3.61倍,划定结果符合\"以较小面积获取较大服务\"的原则。（2）生态保护红线区域提供了全流域44.55%的ESV,调节服务和供给服务是生态系统的最主要功能,其中冰川湖泊贡献了生态保护红线区域52.28%的ESV。（3）生态保护红线政策情景在2030年的ESV比2015年增加了11.96%,且ESV高值面积增加了5.95%,高ESV低风险区域面积增加了6.37%,流域生态系统内部稳定,拥有较高的抵抗风险能力,生态系统结构配置最优。生态保护红线政策能够为塔里木河流域的生态系统稳定和\"既要金山银山,又要绿水青山\"的可持续发展提供理论支持。