基于土地利用的贵州省乌江流域生态系统服务价值演变分析

生态系统服务价值研究可为区域可持续发展提供参考。采用动态度与转移矩阵方法分析2000—2015 年贵州省乌江流域土地利用变化特征, 并以土地利用数据为基础, 采用修正后的生态系统服务价值指标体系, 计算2000、2005、2010、2015 年贵州省乌江流域生态系统服务价值, 分析土地利用变化对生态系统服务价值的影响, 并运用GM(1.1)灰色模型对研究区内未来十年的生态系统服务价值进行预测。结果表明: (1)2000—2015 年, 乌江流域土地利用发生较大变化, 林地、草地、水域、建设用地面积分别增加265936.98 hm2、81622.9 hm2、9369.11 hm2 和76679.31 hm2, 耕地面积则减少433815.29 hm2, 未利用地面积呈小范围波动态势。(2)2000—2015 年, 乌江流域生态系统服务价值由18.41×1010 元增至19.29×1010 元, 增幅达4.8%。(3)生态系统服务价值对林地与耕地的变化较为敏感。(4)根据灰色模型预测出: 到2030 年, 流域内的生态系统服务价值将继续增长至20.22×1010 元,耕地面积将继续快速减少, 建设用地将呈几何倍数继续扩张, 这将对区域粮食安全与生态环境带来不利影响。     

三江平原北部生态系统服务价值的时空演变

以三江平原北部地区2市5县为研究区,采用生态系统服务价值评估方法对1954—2009年间三江平原北部地区生态系统服务价值进行估算,以期全面分析土地生态系统服务价值随时空变化的特点。结果表明:(1)1954—2009年间三江平原北部地区的不同土地利用类型面积变化显著,农田变化速度最快,其次为湿地,人口数量的增加及保证粮食增产是土地利用变化的主要驱动力。(2)1954—2009年三江平原北部地区生态系统服务价值总量逐渐减少,共减少779.51亿元。长期的土地垦殖是三江平原北部地区生态系统服务价值减少的主要驱动因素。(3)就各土地利用类型生态系统服务价值而言,55年间除农田生态系统和水域生态系统生态服务价值是增加外,其余各生态系统服务价值均在减少。湿地生态系统服务价值减少值最大,其次为林地生态系统服务价值。各项生态系统服务功能除与农田相关的食物生产在增加,其余也均呈减少趋势。(4)不同地区单位面积生态系统服务价值损失量也不相同,湿地、林地面积比重下降幅度大、且农田面积比重上升幅度大的区域,其单位面积生态系统服务价值损失量也较大。     

黄河源区玛多县土地利用和生态系统服务价值的演变

黄河源区玛多县作为"世界的一方净土",开展土地利用变化及生态系统服务功能量化评价,以期为保障黄河流域乃至全国生态安全提供支撑。以黄河源区玛多县为研究案例,统计了2005—2015年玛多县土地利用类型转移矩阵、土地利用变化动态度,计量了2005—2015年玛多县生态系统服务价值演变特征。结果表明:(1)10年间玛多县土地利用结构变化显著,高覆盖度草地、建设用地面积分别增加了38.30%和3.85倍,低覆盖度草地、林地分别降低了44.29%和86.55%。(2)10年间林地、低覆盖度草地的单一土地利用动态度分别为-8.65%、-4.43%,高覆盖度草地、中覆盖度草地的单一土地利用动态度分别为3.83%、2.83%,土地利用类型演变表现为从林地、低覆盖度草地向高覆盖度草地、中覆盖度草地的转移;前期(2005—2010年)林地、低覆盖度草地迅速减少,后期(2010—2015年)建设用地急速扩张。(3)10年间玛多县生态系统服务价值(ESV)呈增长趋势,从2005年的911.24×10~8元增长到2015年938.87×10~8元;单项生态系统服务价值中水文调节的ESV贡献量最大,在53.70%—55.24%之间。(4)10年间水域面积比例在8.21%—8.31%之间波动,ESV贡献量约占生态系统服务价值均在50%左右,未利用土地和高覆盖度草地的ESV贡献量分别为16.85%—17.26%和13.78%—18.50%,低覆盖度草地的ESV减少了44.29%。     

济南市土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

基于GIS软件平台,参照中国陆地生态系统服务单位面积价值,采用转移矩阵方法和Costanza生态系统服务价值计算公式,并结合敏感度分析,探讨了济南市1989-2009年土地利用变化和生态服务价值的变化特征.结果表明:1989-2009年,济南市建设用地面积增加99.65 km2,农田和绿地面积减少103.21 km2,减少面积的90.4％被建设用地所取代;研究期间的生态服务总价值持续下降,从256.22×106元下降到214.16×106元,减少42.06×106元,农田和绿地对研究区总体服务价值变化的影响最大.济南市在未来的城市发展和规划中,需更加重视自然资源保护,合理规划土地利用结构,保持生态系统的稳定与平衡,以实现人口、资源与环境的可持续发展.     

重庆市巫山县土地利用格局及其生态系统服务价值的时空变化

巫山县位于重庆市东部, 地处三峡库区腹心, 属于长江中上游重要的生态屏障区, 也是实施河长制的重点区域, 生态保护的意义重大。因此以巫山县为研究区域, 基于1990—2015年间的六期遥感影像, 利用遥感与地理信息技术, 分别从时间和空间两个尺度分析土地利用类型的结构变化, 并对巫山县生态用地所提供的生态系统服务价值进行评估。在此基础上采用GeoDa软件分析了土地利用类型斑块面积与生态系统服务价值之间的空间相关性。结果表明: (1)2000—2015年间的土地利用综合动态度指数最高, 林地呈现出下降的趋势, 耕地、草地、水域以及建筑用地的面积均有不同程度的增加, 其中单一类型动态度最大的是建筑用地; (2)巫山县25年间的生态系统服务价值共增加了338.97×106元, 生态系统服务主要为调节服务, 其次是支持服务, 水资源供给、水文调节以及净化环境等生态系统服务改善较大; (3)生态系统服务价值与土地斑块面积之间的空间相关性以高-低和高-高类型区为主, 其中高-高类型区集中分布着林地, 表明林地斑块面积与生态系统服务价值之间呈现出正相关关系。     

新疆国家级自然保护区土地利用变化的生态系统服务价值响应

运用GIS和RS技术,基于2000—2010年遥感数据分析了新疆6个国家级自然保护区的土地利用变化状况,并对不同时期的生态系统服务价值进行评估.结果表明:2000—2010年,研究区水域和草地面积有所减少,林地、农田、湿地、未利用地和建设用地面积均有所增加,2000—2005年间土地利用变化速率较快,约为2005—2010年间变化速率的2.4~6.3倍.水域、草地、林地生态系统价值构成了研究区生态系统总价值量的主体,约占93%.研究期间,除草地和水域生态系统服务价值有所降低外,其余地类的生态系统服务价值均有所增长;生态系统服务总价值先升高后降低,整体呈降低趋势,降低率为1.2%.在西部大开发过程中,需要更加重视自然资源的保护和生态系统修复,以实现西部地区资源、环境与社会经济的可持续发展.     

基于LUCC的江苏省生态系统服务价值时空变化特征研究

江苏省作为资源环境容量有限但经济发展迅速的典型代表,在可持续发展背景下,开展土地利用变化、生态系统服务变化及其价值时空变化的研究,以期为缩小区域经济差异进行科学土地整治提供理论依据。首先基于1995-2015年间研究区经济发展重要时间节点的土地利用/覆被变化（LUCC）数据分析土地利用变化情况,然后引入评估计分理论动态研究生态系统服务变化,最后通过修正当量因子计算生态系统服务价值并应用空间自相关与热点分析方法研究其时空变化特征。结果表明：（1）耕地、建设用地和水体为研究区主要土地利用类型,总覆盖度达到90%以上;2005-2015年土地利用变化速度显著;苏南地区土地利用较为丰富。（2）对比各景观类型,森林是具有更多功能的生态系统;2015年功能属性总得分高于1995年,但生态功能得分由5分降至2分。（3）1995-2015年江苏省生态系统服务价值从1258.19亿元减少为1208.74亿元,苏南地区生态系统服务价值变化较大。据预测至2022年,生态系统服务价值会跌到1.35亿元。     

成渝经济区土地利用与生态服务价值动态分析

成渝经济区是长江上游的生态屏障,其生态环境脆弱,维持和提高该区域的生态系统服务功能非常重要。基于2000和2007年遥感影像数据,利用GIS和RS工具定量分析了成渝经济区2000—2007年土地利用的时空变化特征,并运用改进的生态服务价值系数,评价了土地生态系统服务功能的动态变化。结果表明:研究期间区域内建设用地以5.3%的年增长率增加,增加面积1044.5km2;林地面积增加最大(2908.7km2),年变化率为0.5%;耕地、草地,水体和未利用地分别以-0.3%、-2.0%、-0.7%和-2.9%年变化率减少,其中耕地减少面积最大,为2388.9km2;2000—2007年土地生态系统服务功能有所上升,总价值由3188.4亿元增加到3211.5亿元;林地转入以及耕地和草地转出是导致总价值增加的主要原因,生态系统服务功能降低主要是由于林地转出所致。为维持区域生态系统服务功能,应加强对林地和湿地等生态系统服务价值高的土地类型的保护。     

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。     

基于山地-绿洲-荒漠系统的生态系统服务正负价值测算——以新疆玛纳斯河流域为例

基于不同生态单元分析生态系统服务正负价值有助于全面客观地了解生态系统服务的异质性。选择典型山地-绿洲-荒漠系统(Mountain-Oasis-Desert System,MODS)下的玛纳斯河流域作为研究区,以1990年、1995年、2000年、2005年、2010年及2015年Landsat系列遥感影像为数据源,采用修正后的生态系统服务价值系数对不同生态单元下的生态系统服务正负价值进行估算。结果表明:(1)1990—2015年玛纳斯河流域土地利用/覆被变化较为显著,耕地、水域及建设用地面积呈现增加趋势,林地、草地及未利用地面积呈减少趋势,其中耕地和未利用地面积变化最为剧烈,建设用地增幅最大,林地减幅最大。(2)研究时段内,研究区正向价值远高于负向价值,且净价值小幅度增加。正向价值在经历"增加-减少-减少-增加-增加"的变化过程后呈现增加趋势,并呈现山地区绿洲区荒漠区的特征;各负向价值均表现为不同程度的增大趋势,其中温室气体排放、化肥流失及水资源消耗是流域内最为突出的负向生态系统服务,三者价值之和占比在不同时间段上均达90%以上;净价值由研究初期的8947.89×10~6元增加至末期的10409.99×10~6元,年均增加0.65%。(3)人均生态系统服务净价值呈现下降趋势,流域环境压力增大。     

珊瑚菜居群遗传多样性的SRAP分析

利用SRAP对伞形科单种属珊瑚菜7个野生居群和1个栽培居群进行了研究。结果表明:共筛选出8个引物组合,在珊瑚菜8个居群中共扩增出168条条带,其中多态性条带为118条,多态性比率为70.23%;平均每对引物扩增的多态性条带为14.75。各居群之间珊瑚菜遗传相似性系数范围为0.8306~0.9836,遗传距离范围为0.0165~0.1856。聚类分析表明,以相似性系数大于0.8并结合地理分布来看,所研究的野生珊瑚菜居群可以大体分为3类,辽宁大连的野生居群为一类,山东威海—山东青岛的居群为一类,而山东日照—广州深圳之间的为一类。     

北京市生态用地规划与管理对策

不合理土地开发加速了对自然生态系统的干扰和侵占,导致生态系统服务功能下降,危机区域生态安全,开展生态用地规划是构建区域生态安全格局的基础。合理规划和管理不同土地利用类型的数量和空间分布对区域可持续发展具有重要意义。目前我国广泛应用的土地利用分类体系主要以土地的社会经济属性为基础,忽视其生态属性,导致以提供生态系统服务为主、保障生态安全的土地缺乏保护机制,具有重要生态功能的土地得不到有效保护。以北京市为例,建立了北京市生态用地分类与规划的思路与程序,在明确北京市生态安全与生态系统服务功能的关系基础上分析了北京市生态系统服务功能重要性及其空间格局,并进行了北京市生态用地规划。研究规划了保障北京市生态安全的7类生态用地:地表水涵养与保护用地、地下水保护用地、生物多样性保护用地、水土保持用地、河流防护用地、公路防护用地和城市绿地,总面积5137.37km2,占北京市域面积的31.31%。最后从生态用地识别和划分、将生态用地融入土地利用分类体系、生态用地管理措施和对策3个方面探讨了生态用地规划和管理的方法与措施。研究结果为北京市土地利用规划和有效管理提供依据,也为其它地区的生态用地规划提供参考。     

基于土地利用变化的长春市生态风险评价

基于长春市1985年、2000年和2015年的Landsat TM遥感影像, 提取3个时相的土地利用类型数据, 通过构建网格尺度下的生态风险指数, 借助空间分析、地统计分析等方法定量评价长春市土地利用变化下的生态风险时空演变特征, 并应用地理探测器对其影响因子进行探测。结果表明: (1)1985—2015年, 长春市土地利用变化明显, 建设用地持续扩张, 耕地波动式收缩; 土地利用中耕地转为建设用地、林地与耕地间的相互转换是地类转移的主要形式; (2)长春市土地利用生态风险呈小幅下降趋势, 在地域内呈现西高东低的分异特征, 生态风险热、冷点区空间分布相对稳定并具有一定程度扩张趋势; (3)生态风险快速增长时期, 经济、人口与发展活力的空间格局成为长春市生态风险的主导因子, 而海拔与三者的协同作用进一步增强了生态风险的解释力。总体来看, 建设用地扩张会加剧中心城区生态风险, 但与区域整体生态风险增高并不存在必然联系; 为防止高风险区持续扩张, 城市应设定“增长边界”、转变空间发展方式、高效集约利用建设用地, 加强城市生态系统自然保育、防止景观破碎化, 实现城市可持续发展。     

1995～2000年中国沙地空间格局变化的遥感研究

利用遥感方法 ,在覆盖全国的 Landsat-TM数据的基础上 ,对 1 995年和 2 0 0 0年中国沙地的空间分布格局与动态变化进行了调查。结果显示了 2 0 0 0年中国沙地总面积为 5 9× 1 0 4 km2 ,主要分布于各主要沙漠和我国的 7个主要省份。1 995～ 2 0 0 0年 ,有 470 9.7km2的土地转化为沙地 ,同时又有 2 1 5 6.4km2的沙地转化为其它土地利用类型 ,沙地总面积扩大了2 5 5 3 .3 km2 。对变化为沙地的土地进行分析 ,发现草地占主要部分 ,但耕地所占的比重也非常突出 ,同时也表明有部分沙地变化为草地和耕地。根据土地沙化的空间分布特征 ,将土地沙化过程分为 5种格局 :沙地 -绿洲型、沙漠型、沙地 -黄土过渡型、沙地 -草地型和高原风蚀型。通过对中国发生土地风蚀沙化的主要省份在 1 995～ 2 0 0 0年间的土地利用动态变化发现 ,土地利用变化是促使土地发生沙化的一个重要因素。在 5 a的时间里 ,7个省份耕地总面积扩大了 90 3 9.7km2 ,草地减少了 1 1 5 97.9km2。耕地的增加部分几乎均表现为对草地的侵占 ,土地变为沙地也主要发生在草地区。人为因素导致的耕地面积扩大是促使土地沙化的重要原因。对主要省份的土地利用方式进行分析 ,探讨不同地区减轻土地沙化趋势下的土地利用布局。     

基于MODIS数据的中国三种主要土地类型变化的空间特征分析

人类活动使得土地利用和植被覆盖发生了巨大变化,直接影响着全球气候。本研究通过从2000—2013年对中国三种主要土地利用类型的NDVI变化特征进行了分析,结果表明:(1)14年来,中国三种主要土地利用类型NDVI平均值均有增强的趋势。(2)三种主要土地利用类型中除耕地中的水田,林地中的有林地和草地中的高覆盖草地增长速率不显著外,其他土地类型增长速率均显著。(3)三种土地利用类型均以改善面积大于退化面积,耕地中改善面积占总耕地的64.21%,退化的区域占18.50%;林地改善的区域占总林地的54.21%,退化的区域占20.13%;草地改善的区域占55.53%,退化的区域占18.23%。三种土地类型均有所改善且改善明显的区域主要集中在甘肃以南,陕西以北和东北部分地区。     

广州市城市绿地空间格局及其关联性分析

城市绿地的空间格局影响其向市民提供各种生态服务的能力,以广州市为研究区域,利用1993-2013年中的共11期TM影像数据和DMSP/OLS夜间灯光影像数据,结合ArcGIS、ENVI、FRASTSTS等软件,在不同条件下划定城区范围,对这20年内广州市的城市绿地空间格局进行动态分析。然后建立土地集约利用的指标体系,与绿地空间格局的衡量指标做灰色关联分析,以明确两个系统之间的关联性。景观格局指数结果表明:1993年-2013年,广州市的城市绿地覆盖率、平均斑块大小、平均面积加权的形状指数和聚集度总体下降,斑块密度、平均最临近距离总体上升,说明广州市城市绿地呈现覆盖度下降、破碎化和规则化的趋势,且程度高低和变化幅度与空间上到建成区距离显著相关。灰色关联分析结果显示:与绿地空间格局变化关联的指标中,地均房地产开发投资额和地均市政公用设施建设固定资产投资额最高,地均社会消费品零售总额次之,说明房地产开发、政府主导的市政设施建设是土地集约利用体系中关联程度最高的两项活动,商业服务业的发展也具有一定程度的影响。研究结果可为研究区域制定规划和相关政策提供依据。     

Characterization of changes in land cover and carbon storage in Northeastern China: An analysis based on Landsat TM data

We use Landsat TM time series data for the years of 1991/1992, 1995/1996 and 1999/2000 to characterize land-cover change in northeast China. With the information on land-cover change and the density of vegetation and soil carbon, we assess the potential effect of land-cover change on vegetation and soil carbon in this region. Our results show a large decrease of 2.76(104km2 in forest area and a rapid increase of 2.32(104km2 in urban area. Land-cover changes in northeast China have resulted in a potential maximum loss of 273.2 Tg C for the period of 1991-2000, with a net loss of 95.7 Tg C in vegetation and 177.5Tg C in soil. . The conversion of forests into other land-cover types could have potentially resulted in a loss of 254.6 Tg C for the study period, accounting for 68.8% of the total potential carbon loss in the northeast China. To quantify the net effect of land-cover change on carbon storage will require accounting for vegetation regrowth and soil processes. Our results also imply that forest protectionand reforestation are of critical importance to carbon sequestration in China.     

以材料“创造”土地？——中国城市化进程的一个重要特征

中国快速城市化进程的一个重要特征是以土地为载体,通过大量投入钢铁、水泥等建材大规模修建城市建筑和基础设施,创造出大量的城市生产和生活空间。利用1985—2010年中国省级行政单元城市建成区总面积、城市居住用地总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量等数据,识别城市扩张模式,揭示中国城市化进程中土地、建筑面积及其构筑材料三者间的关系。研究表明2000年是中国城市扩张的重要分界点,2000年之前中国各省份的城市建成区总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量均较小且省份间差异不大,2000年之后三者迅速增长且省份间差异逐渐扩大。在地区尺度上,三者均呈现东部地区最高、中部次之、西部最低的特点,地区内部差异则表现为东部地区最大、西部次之、中部最小的特征。大多数省份的城市住宅总面积及其构筑材料总量随着城市建成区的扩张而增长,表明城市在发展初期以扩大建成区和水平扩张为主。随着城市化水平的不断提高,城市内部空间重组和用地置换导致高层建筑逐步替代了原有的单层或低矮建筑,城市扩张的方向由依赖土地的水平扩张转向以大量使用建筑材料为基础的垂直扩张,使得许多省份的城市住宅总面积逐渐超过辖区内居住用地总面积。这种以建筑材料"创造"出更多"土地"的城市垂直扩张在满足人们对城市生产和生活空间需求的同时,有利于节约土地资源和保护生态空间,但需要以消耗更多的建筑材料并承担建筑材料在开采、制造、运输、使用和废弃过程中所造成的环境影响为代价。     

城市土地利用异质性对湖泊水质的影响

土地利用类型与水体水质之间存在显著相关关系,这种相关关系受到土地利用类型及其空间分布的影响.人类活动造成流域中不同汇水单元间土地利用异质性,进而影响和改变了汇水单元水质状况.在自然或半自然区域内,采用多个汇水单元的综合分析能够体现出流域土地利用类型与水质的相关关系.然而,在城市区域中,可能存在由于土地利用特征差异而导致这种相关关系的抵消和降低,致使分析结果与实际存在偏差.为证实这一现象的存在,选取武汉市汉阳地区龙阳湖等4个湖泊流域为研究对象,分别从汇水单元综合分析、以影响水质的主要用地类型作为变量进行聚类分析和以湖泊流域为对象的分析等3个角度,分析汇水单元间的土地利用特征差异对水质的影响,结果显示土地利用异质性影响甚至改变了土地利用类型与水质的相关关系.因此,在研究城市土地利用与水体水质相关性时,需要同时考虑土地利用类型的特征和格局.