基于地理探测器的伊犁谷地生境质量时空演变及其影响因素

利用1995—2015年土地利用分类成果,运用CA-Markov模型模拟预测2025年伊犁谷地土地利用的时空变化,结合InVEST模型评估1995—2025年伊犁谷地生境质量的时空格局,采用空间统计方法和地理探测器模型分析了生境质量的变化特征,并对生境质量的空间分布和变化趋势进行驱动因子探测、交互作用探测以及生态探测分析。结果表明:1995—2025年,耕地与建设用地面积呈逐渐增加趋势,林地与未利用地面积呈波动变化态势,草地与水域则出现减少态势,减少的趋势缓慢下降;生态退化度高值区主要在河谷平原耕作与城建区域且呈现条带状分布,应加强生态修复工程;低值区为高山林草地区域,总体上表现为低值区环绕高值区,呈现嵌套分布,应着重进行生态功能保护;生境质量与生态退化度的高、低值区域呈现相反的趋势;各县生态退化总体稳定,且退化程度较小,生境质量在1995—2015年处于下降趋势,2015—2025年有所上升;利用地理探测器识别出生境质量空间变化分布受自然和人为因子的综合作用,主导影响因子是土地利用,其次为坡度,在交互作用探测与生态探测中,各因子对生境质量空间分布的差异性表现显著,并呈现出双因子增强。     

基于InVEST模型的皖西大别山区生境质量时空演化及景观格局分析

新型城镇化及生态文明建设背景下,加强中国重要生态功能区的生境质量研究具有重要意义。以皖西大别山区舒城县为例,基于InVEST模型及地形位等方法进行生境质量时空演变与景观格局互动及梯度效应分析,结果表明:(1)1995—2015年,研究区生境质量指数从1995年的0.6392下降为2015年的0.6356,总体降幅不大;生境退化程度持续上升,由0.0133上升至0.0142。热点分析表明,生境质量较差的冷点区主要分布于东北部的城镇及其周边区域,质量较高的热点区主要位于西南部植被分布区;(2)生境质量及生境退化分布指数具有显著的地形位梯度效应。高生境质量分布指数与林地分布一致并随地形位梯度上升成主导优势,而低生境质量分布与建设用地和农地分布一致,并在低地形位梯度上占主导优势;(3)分区和整体生境质量与景观格局指数相关性显著,但不同区域内的二者之间相关性质各异。生境质量演化受地形和景观格局影响较大。研究结果对于大别山重要生态功能区的生境保护及生态系统功能调控具有一定的理论与实践价值。     

治沟造地背景下延安市生境质量时空演变特征

研究治沟造地工程背景下延安市土地利用及生境质量的变化，对黄土高原生态保护和高质量发展具有重要意义。基于延安市遥感影像数据，运用ArcGIS和InVEST模型定量分析了2010-2018年延安市土地利用和生境质量的时空变化特征，并结合各区县治沟造地工程实施情况，剖析其与区域生境质量的关系。结果表明：（1）延安市主要土地利用类型为草地、林地和耕地，2010-2018年土地利用类型变化主要为三者互相转化；（2）延安市生境质量处于中等水平，高和较高等级生境质量面积占50%以上，呈现东南和西南高，北部较低的分布格局；2010-2018年间，延安市生境质量指数下降了1.4%，宝塔区中部由于城市扩张指数下降最为显著；（3）延安市生境质量具有一定的空间聚集性，"H-H"集聚区主要位于西南部林区，"L-L"集聚区主要位于西北部的吴起县以及东部的延长、宜川两县；2010-2018年间生境质量的空间集聚程度有分散的趋势，中部呈现较大的点状退化；（4）治沟造地工程对延安市生境质量有一定的负面影响。通过因地制宜的生态保护模式，延安市在维持生境质量较为稳定的同时，保证了耕地红线和粮食安全，实现了高质量发展和生态保护之间的平衡关系。     

江西省生境质量时空演化特征及预测

生境质量关乎区域可持续发展和人类福祉，评估其时空演化特征和预测未来变化对生态文明建设和高质量发展具有重要意义。以江西省为研究区，利用InVEST模型和热点分析方法定量评估2000—2020年生境质量时空演化特征，结合PLUS模型模拟预测2020—2050年土地利用和生境质量变化。结果表明：(1)2000—2020年江西省有林地、灌木林地、疏林地、水田、旱地面积呈减少趋势，减少部分主要位于南昌市等城市边缘，转为城镇用地和其他建设用地。(2)江西省生境质量总体较好，均值呈微幅下降且加速下降的趋势，具有以南昌市等城市为中心、向外辐射提高和中部低、四周高、北部低、南部高的时空分异特点，20年内8.52%的区域生境质量得到改善，44.85%的区域发生退化，退化区域以生境质量低值区域为核心向外辐射。热点分析显示，在乡镇尺度上，生境质量与生境退化度在空间分布上具有相似的集聚特征，但高低值相反。(3)结合PLUS模型预测显示，2020—2050年江西省城镇用地、其他建设用地进一步急剧扩张，时空特征表现为环鄱阳湖扩张圈和萍乡市-宜春市-新余市-南昌市-抚州市-鹰潭市-上饶市东西向扩张带，生境质量均值保持...     

神农架林区人类活动与生境质量的空间关系

近几十年来，全球范围内人类活动的加剧对于区域生态系统产生了深远影响，对区域可持续发展造成了严重威胁。科学测度人类活动与生境质量的关系，可为制定有效的生态系统保护政策提供科学依据。基于1995年、2000年、2005年、2010年和2015年土地利用变化数据，借助InVEST模型测度神农架林区生境质量的时空分布特征，并且结合多源数据测度其人类足迹指数的时空分布，综合运用双变量空间自相关和地理加权回归，对神农架林区人类活动与生境质量的空间关系以及人类活动对生境质量的影响进行分析。研究结果显示：（1）1995-2015年间，神农架林区生境质量水平基本保持稳定，无剧烈变化，超过60%的区域处于较高生境质量和高生境质量类；（2）1995-2015年间，神农架林区人类足迹指数呈现"西部低，东北高"的空间分布特征和"两极化"的发展趋势；（3）1995-2015年间，神农架林区人类活动与生境质量之间存在显著的空间依赖性，二者呈现显著的空间负相关，林区中部人类活动对生境质量的影响以负面效应为主且愈加显著，人类活动会导致生境质量的恶化。研究结果表明未来的人类活动管理以及生态系统保护政策制定需要充分考虑二者之间的空间依赖效应，科学合理划定保护范围，提高生态保护规划实施效果。     

普达措国家公园生态安全格局构建

生态安全格局作为景观生态学的热点和重点，其构建对维护区域生态安全水平以及实现区域可持续发展具有重要意义。选取云南省普达措国家公园为研究区域，基于2000、2010、2017年3期土地利用数据，利用InVEST模型评估其生境质量时空演变，并以此为基础确定生态源地。选取坡度、土地利用类型、生境质量指数、植被覆盖度（NDVI）和距水域距离等5个相关阻力因子建立阻力面，运用阻力阈值法提取保护关键区；最后利用最小累积阻力模型建立生态廊道和生态战略节点，构建出普达措国家公园的生态安全格局。结果表明：（1）普达措国家公园生境质量空间分布差异较大，与土地利用类型有一定的关联性，生境质量总体上处于较高水平，高质量生境占比80%以上。（2）2000-2017年，研究区平均生境质量先下降后基本不变，由0.8392到0.8295再到0.8294，总体保持较高水平，生境质量均值均为0.8以上；面积占比随着生境质量的变化相应变化。（3）研究区生态源地分布整体上较为集中，占普达措国家公园总面积的2.30%，最小累积阻力值分布总体上较为分散。（4）生态廊道呈现环状形态格局，生态战略节点位于环状中心和环状上部区域，保护关键区表现出"双三角"形态。研究结果有利于刻画普达措国家公园生境质量时空演变过程，对其土地资源的合理可持续利用与发展具有积极的指导意义，并为我国国家公园的生态保护提供借鉴。     

生境质量对城镇化的时空响应——以长春市为例

生境质量是评价区域生态安全的重要指标,掌握其对城镇化发展的时空响应,有利于新型城镇化的深入推行。本研究基于土地利用数据,在综合利用空间分析及生态模型分析基础上,从网格尺度对长春市景观格局、生境质量及其样带进行时空特征分析,并进一步探讨生境质量在城镇化发展过程中的响应状况。结果表明: 长春市景观斑块密度、边缘密度及Shannon多样性指数低值多分布在西部平原地带,聚合度指数高值区则在市域东部及南部呈现片状格局。2000—2015年,长春市生境质量呈退化趋势且空间异质性显著,大致呈现出“东高西低”分布态势,建设用地扩张及交通基础设施建设对区域生境质量退化起到主导作用;不同样带内生境质量变化存在显著差异性,水域整体变化相对较小,而山脉、城市扩张及交通的变化频度及幅度处于较高水平。坡度及高程等自然因素基本塑造了长春市生境质量整体分布格局,而人口密度、国内生产总值、夜间灯光指数等城镇化要素与生境质量总体呈负相关关系。为缓解城镇化带来的生态压力、促进生境质量的回升,本研究提出防止大黑山脉林区滥砍乱伐、以生态手段修复生境退化地区,提升城镇建成区土地利用效率、促进城镇“精明增长”,设定丘陵地带耕地红线、加强生态基础设施建设等差异化发展策略。     

基于1980—2018年土地利用变化的福建省生境质量时空演变

分析土地利用变化引起生境质量的时空演变特征可以为区域生态文明建设提供科学依据。本研究以生态文明先行示范区福建省为例,以1980—2018年土地利用变化数据为基础,利用InVEST模型对福建省生境质量进行评估,通过地理探测器分析影响因素,结合土地利用变化规律分析福建省生境质量时空演化特征。结果表明: 研究期间,福建省主要土地利用变化类型是耕地转为林地和建设用地,林地转为耕地、草地和建设用地,草地转为林地,分别占总土地利用变化面积的8.4%、14.5%、7.6%、17.1%、6.4%和31.7%。1980—2018年,福建省总体生境质量处于较高级别(0.6～0.8),局部区域呈现生境退化和生境质量降低的趋势。影响福建省生境质量空间分异的第一主导因素是土地利用类型的变化,社会经济因素对沿海县市生境质量的影响显著高于对全域及内陆县市生境质量的影响。沿海地区建设用地快速侵占周边的林草地,使得生境加速退化,且这个过程具有不可逆性;内陆地区中心城区的生境退化会经历相似的过程,只是在速度和规模上可能低于沿海地区。从长远来看,可通过控制城市规模、发展城市生态绿化及构建生态安全格局,以减缓生境退化的速度。     

基于价值评估的黄山市生境质量时空演变特征分析

评价与分析特定区域的生境质量及其时空变化对其生态安全格局构建、可持续发展意义重大。本文以典型旅游城市黄山市为研究区，综合生态系统服务价值评价模型、基于NPP与NDVI的生境质量指数评价、InVEST生境质量评价模型、空间分析等模型与方法对黄山市1987-2017年生境质量进行研究。结果表明：（1）1987-2007年，黄山市生境质量总值持续下降，2017出现回升，但生境受到的威胁仍增加，生境最优区为北部太平湖区域，生境质量低值主要分布在各县区主城区；生境质量栅格等级变化以4等级转变为3等级为主。（2）1987-2017年，黄山市105个乡镇（街道）中有84个乡镇（街道）生境质量有所下降，主要分布在东部区域；北部环太平湖区域的乡镇为生境质量"高高"型聚集区及热点区域，屯溪区、徽州区南部、歙县、休宁县主城区的各镇为生境质量"低低"型聚集区及冷点区域。（3）黄山市城市发展对生境质量影响较大，大体上距离城市中心点越近的圈层，生境质量越差；距离黄山市旅游中心点10-20、30-40、40-50 km的3个圈层形成生境质量低值点，为旅游与城区互助发展的结果；黄山市旅游与生境质量空间分布相关性较强，旅游设施、景区核密度越高，低等级生境质量占比越高。     

基于土地利用变化的黄土丘陵区生境质量时空演变特征——以榆中县为例

生境质量是生态系统服务水平的重要表征,是区域生态安全保障和人类福祉提升的关键环节,评估土地利用变化引起的生境质量时空演变可为区域生态保护和土地管理提供科学依据。以典型黄土丘陵区县域——榆中县为例,基于Arc GIS平台和InVEST模型探讨了该县1995、2005和2015年生境质量空间格局及其演变特征。结论如下:(1)研究区土地类型和景观格局变化明显,主要土地利用变化是耕地转向建设用地和林地,以及草地和耕地之间的相互转变,这些变化导致景观异质性增强和破碎度上升。(2)生境质量空间格局一直表现为"南部高、中部居中、北部低"的态势。生境质量上升区域主要在北部,原因是"退耕还林"及"生态北山"工程的实施使得林地面积增加,下降区域主要在中部,主要是由建设用地扩张占用耕地造成的。(3)生境质量热点以及"H-H"型聚集区主要位于南部山区,而冷点和"L-L"聚集区主要位于北部黄土丘陵区,2015年生境质量空间集聚程度较1995年有所增强,"H-H"聚集区增加0.68%,"L-L"聚集区增加0.67%。对该类型区域生境质量优化提出了相应的政策建议。     

国土空间生态修复与保护空间识别——以北京市为例

构建国土空间修复与保护识别体系可以有效实现区域生态系统修复与保护,然而,当前国土空间生态修复与保护研究和规划缺乏从系统性和完整性的角度识别关键生态修复与保护区。因此构建了系统的生态修复与保护空间识别方法,以实现区域协调发展、保障区域生态安全。基于该方法,以北京市为例,通过评估生态系统服务、生态系统质量和生态问题,构建生态修复与保护空间格局。研究结果表明：(1) 2000—2015年生态系统服务和质量退化区主要集中在平原区和密云水库北部,面积为760.4 km~2;生态系统质量低下区主要分布在西南部山区和东北部山区,面积为4925 km~2;水土流失问题区零星分布在山区,面积为130.1 km~2;基于以上三者的北京生态修复建议区总面积5606 km~2。(2)建议北京生态保护区6391 km~2,主要分布在北部山区和西南部山区,保护了79.63%的水源涵养功能,74.97%的土壤保持功能,58.79%的洪水调蓄功能和60.3%的自然栖息地。本研究构建的生态修复与保护空间识别方法体系,为北京生态修复和保护规划与生态安全格局构建提供科学依据,还可以为其他地区的生态修复与保护规划提供参考。     

基于探索性空间数据分析和地统计分析的湾区生态安全空间分异及差异化管理——以浙江大湾区为例

湾区是世界一流滨海城市的显著标志，生态安全是湾区可持续发展的基本保障。以浙江大湾区为研究区域，基于生态安全评价，采用探索性空间数据分析(ESDA)和地统计分析(GA)方法揭示生态安全的空间相关性与异质性。结合大湾区生态安全空间特征、未来土地利用管理和行政单元的空间分布提出生态保护的差异化管理策略，为大湾区经济社会发展及生态安全保障提供理论支撑。结果表明：(1)生态安全呈现出“北低南高”的分布格局，生态安全区占比71.7%,生态系统整体较安全。(2)生态安全莫兰指数Moran′I值达0.878,“热点”区域占比50.65%,空间正相关性显著。结构性变异在生态安全空间分布中占据主导，宁波、绍兴受结构性变异和随机性变异的综合影响，人口密度、产业布局是影响生态安全空间异质性的主要随机因素。(3)城市发展类型分为优先发展区、综合开发区和生态保护区，其中优先发展区和综合开发区是大湾区经济发展重点区域，生态保护区是保障大湾区生态安全的关键区域，未来城市管理者应对生态环境分区管理，落实差异化管控措施。     

乌兰布和沙漠生态系统服务价值时空动态

以乌兰布和沙漠为研究区,基于1990—2018年4期土地利用类型数据,以"当量因子法"为基础,运用网格分析、热点分析、权衡协同分析等方法,探究乌兰布和沙漠近30年生态系统服务价值的时空动态特征。结果表明:(1)生态系统服务价值总量以2000年为拐点先下降后逐期上升,由1990年17.03亿元上升至2018年25.94亿元,其中调节服务价值贡献量最大,4期平均占71.34%,供给服务增幅最大,近30年间增加85.04%;(2)生态系统服务价值呈东部和东北部高、中部和西南部低的空间分布特征,1990—2010年空间格局基本不变,但2018年高值区有所扩展;(3)1990—2018年间生态系统服务冷点区面积占比由2.85%增至4.23%,热点区面积占比由0.22%增至10.45%,热点区分布在黄河沿岸及部分生态恢复区,但东南部冷点区逐渐增大,生态治理时应着重关注;(4)1990—2018年生态系统服务间以协同关系为主,权衡关系存在于初期供给服务与其他类型服务之间。     

乡镇遥感生态指数时空变化及影响因子研究——以天津市蓟州区为例

进行乡镇生态环境质量评价和其空间分异性的影响因子分析,探讨其自身发展及对环境影响的机理,有助于相关部门有针对性地进行政策调整,对实现乡村生产生活与生态环境协调发展,实现乡村振兴的生态文明建设目标有重要意义。本文以天津市蓟州区乡镇为评估单元,利用遥感数据、统计数据和社会调查数据相结合的方法,使用遥感生态指数(RSEI)对其2000—2020年的生态环境质量进行评价,并选取四大类型共九个影响因子,通过地理探测器对蓟州区2020年乡镇生态环境质量的空间分异性影响因素进行了分析。结果表明,蓟州区2000年到2020年乡镇生态环境质量整体有所提升,生态环境质量等级为差和极差的区域明显减少,生态环境质量等级为好的区域面积增加;其变化趋势可分为持续上升型、波动上升型和波动下降型,除礼明庄镇外,其他评估单元生态环境质量都在向好的方向发展。在单因子探测中,地形因子的影响力大于社会因子和经济因子,即蓟州区乡镇生态环境质量的空间分布受海拔影响要大于其他社会经济因素的影响;在交互作用探测中,任意两个影响因子交互之后的作用强度都要大于单一影响因子,其中干度指数与绿度指数的交互作用解释力最高;说明土地利用变化和城...     

青藏高原典型区生态系统服务空间异质性及其影响因素——以那曲市为例

那曲市位于青藏高原生态屏障区的中心,其提供的多项生态系统服务对维持高原乃至周边地区的生态安全与可持续发展具有重要意义。借助InVEST模型与CASA模型模拟那曲市2000、2010、2018年的产水、土壤保持、固碳以及生境质量四项生态系统服务,分析它们的时空格局及相互关系,在此基础上用地理探测器揭示那曲市生态系统服务空间异质性的主要影响因子。结果表明：1）2000-2018年间,那曲市产水服务与土壤保持服务分别下降了35.1%和4.8%,生境质量趋于稳定,固碳服务增长了5.6%。2）2000-2018年间,那曲市产水、土壤保持、固碳的空间分布均呈现东南高西北低的趋势,生境质量高值区分布在湖泊河流以及植被覆盖率高的地区。那曲市生态系统服务极重要与高度重要区域占比保持在5.3%-5.4%和12.3%-13.8%之间,主要分布在那曲中部与东部水热与植被条件好的区域。3）2000-2018年间那曲市各生态系统服务之间主要为协同关系,其中土壤保持服务和产水服务间的协同性最强。4）因子探测结果表明,降水量、土壤类型、归一化植被指数因子（NDVI）对产水服务和固碳服务的空间异质性有最强的解释力,土壤保持服务的空间异质性主要受坡度因子影响,生境质量受土地利用类型因子的影响最大。交互探测结果凸显了土地利用因子的重要性,土地利用类型与NDVI以及土地利用类型与降水交互后分别对固碳服务、生境质量以及产水服务的解释力最强。研究结果可为那曲市生态保护与生态文明建设提供理论依据。     

中国生态用地稳定性空间分异及其影响因素

生态用地稳定性是生态用地数量与质量双重保护的重要载体。基于2000、2010、2020年的GlobeLand30土地利用数据，借助地理信息系统(GIS)空间分析方法，并应用生态用地稳定性指数，揭示中国2000—2020年生态用地稳定性空间格局特征；同时运用地理探测器，探究中国生态用地稳定性的主要影响因素。主要研究如下：(1)近20年中国生态用地面积总体减少了近7.44×10⁴ km²,以新疆西北部缩减最为明显；同时，耕地(76.5%)、建设用地(11.3%)的侵占是生态用地缩减的主要原因。(2)近20年中国稳定性生态用地数量变化不大，其空间分布与“胡焕庸线”较一致，其中热点面积分布在“胡焕庸线”西北侧(42.3%),冷点面积在“胡焕庸线”东南侧(21.2%);以占稳定性总面积53%的高稳定等级的生态用地为主，集中分布在生态脆弱的西部地区，中(24%)、低(23%)稳定等级数量相差不大，多在人口密集、经济发达的中东部地区。(3)自然因素，特别是年降水量与年日照时数，对生态用地稳定性变化的影响最为显著；同时自然与社会经济因素的交互作用，相较单一影...