基于土地利用的博斯腾湖流域生态系统服务价值时空变化

探讨土地利用变化及其对生态服务功能价值影响，是促进流域生态环境保护和资源合理配置的重要理论依据和决策支持。采用改进的生态系统服务价值评估、热点分析等方法探究了博斯腾湖流域1995-2018年土地利用变化与生态系统服务价值时空（ESV）演变。结果表明：（1）流域旱地、建设用地面积持续增加；荒漠、草甸、湿地、水域、灌木面积呈现波动增长趋势；裸地、草原、冰川积雪、阔叶、针叶面积呈现波动下降趋势。（2）流域23年间ESV呈减小-增大-减小-增大的波动增大趋势，调节服务和支持服务构成流域ESV主体。水域、草甸和草原是流域ESV变化主要的贡献因子和敏感因子，其中水域和草甸为正向贡献因子；草原为负向贡献因子。（3）流域ESV总体空间分布呈"北偏高，南偏低"，唯一高值集聚区（博斯腾湖）点缀在低值区的格局，ESV南北空间差异明显；研究区年平均湿地和水域面积之和仅占总面积的3.61%，主导着整个流域生态系统服务价值的变化，是流域环境保护和生态建设的重心。（4）流域生态系统服务价值热点区域变化不大，冷点区域面积大且呈缩减趋势。流域北部的ESV空间演变较为显著，其原因是荒漠和裸地、草原和草甸等自然生态系统转换频繁。研究区南部的绿洲区的扩张使得局部冷点区转为次冷点区。     

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。     

北方牧区草地资源分类经营机制与可持续发展

草地是畜牧业生产和生态保护的重要资源.在短期经济利益的驱动下造成北方牧区草地大面积退化和荒漠化、生产力下降、自我恢复能力降低、水土流失加剧和涵养功能减弱,对牧区经济发展、社会稳定和生态安全构成了威胁,严重影响着草地畜牧业的可持续发展.以新疆阿勒泰为例,依据草地资源的生产经济性能、生态服务价值重要性和季节放牧利用特征,构建了基于GIS 技术的草地生产力指数、草地生态服务价值指数和草地资源分类经营的功能分区模型,建立以主导功能和时空格局为主的草地资源分类经营调控机制,将阿勒泰牧区的草地从空间上划分为经济功能区、混合功能区和生态功能区.结果表明:(1)经济功能区,以获取最大的经济效益为目的,面积约648.69万hm2,占总可利用草地面积的65.8%,主要分布在平原荒漠;(2)生态功能区,以生态保护和社会效益为目的,面积约136.4万hm2,占总可利用草地面积的13.9%,主要分布在平原荒漠草原、山地草原、高寒草甸;(3)混合功能区,在适度利用条件下,生态效益与经济效益并重,面积约200.1万hm2,占总可利用草地面积的20.3%,主要分布在山地草原化荒漠、山地草甸草原、平地草甸、山地荒漠草原、山地草甸和高寒草原.通过对草地资源的分类经营,将畜牧业生产重心转向经济功能区,转移生态功能区的放牧家畜,减轻混合功能区的放牧压力,形成草地资源在功能、系统、时序和空间的耦合结构,实现牧区草地资源利用的可持续发展.     

新疆阿勒泰地区草地类型特征及其分类经营

草地退化已严重制约着阿勒泰地区畜牧业的健康发展．通过分析不同草地类型的群落特征、生态服务价值、功能多样性和主导性,提出了阿勒泰地区草地资源分类经营的模式和策略．研究表明,生态功能区面积为164．66×10^4hm^2,占草地面积的16．73％,草地类型主要有高寒草甸和草原、沼泽、山地荒漠草原、山地草原化荒漠和部分平原荒漠,经营策略为禁牧和封育;经济功能区面积为116．33×10^4hm^2,占草地面积的11．82％,主要草地类型有山地草甸、低地草甸和草甸草原,经营策略为通过施肥、灌溉等手段,集约化管理,提高单位面积产值;混合功能区的面积为703．21×10^4hm^2,占草地总面积的71．45％,草地类型主要有山地草原、平原荒漠草原和大部分平原荒漠,经营策略是以草定畜,合理轮牧．     

新疆阿勒泰地区草地资源可持续管理分析

通过分析新疆阿勒泰地区草地资源的利用现状,草地类型的生产性能、生态服务价值和在区域发展中的主导功能,指出分类经营是该区草地资源可持续管理的有效途径。研究表明,阿勒泰地区的草地资源在空间上可划分为生态功能区(高寒草甸和草原、沼泽、山地荒漠草原、山地草原化荒漠和部分平原荒漠),经济功能区(山地草甸,低地草甸和草甸草原)和混合功能区(山地草原、平原荒漠草原和大部分平原荒漠),在时间上可采取不同的经营策略。生态功能区经营策略是禁牧和封育,经济功能区的经营策略是通过施肥、灌溉等手段,集约化管理,提高单位面积产值I混合功能区的经营策略是以草定畜,合理轮牧。     

榆中县土地利用转型与生态系统服务价值的时空演变研究

生态系统服务价值(ESV)是区域生态安全的重要表征, 识别土地利用转型引起的生态系统服务价值变化, 对区域生态环境保护具有重大意义。基于2008年和2018年榆中县土地利用数据, 借助ArcGIS 软件, 运用价值当量因子法、生态系统服务价值变化指数、空间统计分析等方法, 分析了榆中县土地利用转型对生态系统服务价值变化的影响。结果表明: (1)2008—2018年, 榆中县耕地、草地面积减少, 建设用地面积增加, 耕地—建设用地、草地—耕地、草地—建设用地是榆中县土地转型的主要模式。(2)研究期间, 榆中县生态系统服务价值总体呈下降趋势, 其中草地ESV占比最大, 占比达54%, 单项ESV以水文调节和气候调节为主, 二者累计占比接近ESV总量的50%。(3)榆中县ESV空间分布具有明显的空间正相关性, ESV的热点区位于榆中县南部, 冷点区位于榆中县中部, ESV空间分布呈现南部高, 中部低, 北部较高的特征, 且ESV低值区在榆中县中部进一步扩散。研究结果可以为区域生态环境保护和土地管理提供科学参考。     

祁连山西段与酒泉盆地草地资源可持续利用分析

调查和分析甘肃省祁连山西段及酒泉盆地草地和植被资源及其分布规律,发现该区草地类型主要为沼泽草地、低湿地草甸草地、荒漠草地、山地荒漠草地、荒漠化草原、山地草原、高寒草原、山地草甸、高寒草甸以及高寒荒漠。分析了草地资源现状和合理利用问题,并提出了可持续利用该区草地资源的对策。     

三江源区基于生态系统服务价值的生态补偿额度

以青海三江源区为例,探讨了基于生态系统服务价值的生态补偿额度测算方法。以分析和筛选生态补偿需求下的生态系统服务价值评估指标为前提,估算了生态保护和建设活动实施前(2005年)三江源区草地生态系统服务价值,并采用专家咨询法提出的不同退化程度草地的生态功能系数对其进行修正,得到未退化、轻度退化、中度退化和重度及重度以上退化草地的单位面积生态价值分别为74.70×104、59.76×104、37.35×104元/km2和14.94×104元/km2。根据三江源区草地退化现状和生态恢复的目标,确定该区基于退化草地完全恢复的生态补偿总量为911.62×108元。     

新疆阿勒泰地区草地类型及植物多样性的研究

基于33个样地、99个样方的野外调查资料,分析了新疆阿勒泰地区草地群落的植物物种多样性特征。结果表明：草地群落间的植物物种丰富度指数、均匀度指数和多样性指数差异显著,丰富度由山地草原、经山地草甸、荒漠草原、草甸化草原、平原荒漠、高寒草甸到山地荒漠依次下降,均匀度指数由山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、平原荒漠、山地草甸、高寒草甸,到山地荒漠依次下降,多样性指数从山地草原,经草甸化草原、荒漠草原、山地草甸、平原荒漠、高寒草甸,到山地荒漠呈下降趋势。在群落多样性梯度上,物种丰富度对多样性的贡献率要比均匀度的贡献率小。草地群落的物种丰富度、均匀度和多样性指数随海拔升高均表现为先上升,后下降,峰值出现在1800～2000m的山地草原,且变化趋势一致。     

洞庭湖生态经济区生态系统服务价值的时空演绎及其驱动因素

伴随城镇化的快速推进,生态系统服务价值(ESV)的时空评估及驱动因子探测对区域社会-经济-生态协调可持续发展具有重要意义。借助洞庭湖生态经济区2005、2010、2015、2018年的遥感解译数据,从3 km×3 km的格网尺度出发,在ArcGIS和GeoDa的技术支撑下,结合当量因子法、空间自相关分析、热点分析等方法来研究洞庭湖生态经济区ESV的时空格局演变,进一步运用地理探测器工具探究ESV空间分异的主导驱动因子及各驱动因子的交互作用机制。结果表明: 2005—2018年,研究区建设用地有最明显的增长态势,增幅高达49.2%,草地和水域呈较大规模减小,其他土地资源变化不显著。研究期间,生态系统服务价值总体逐渐递减,仅未利用地的ESV呈大幅增长态势,其他地类的ESV均呈不同规模的减少态势。研究区ESV总体呈“中间高四周低”的空间分布格局,且ESV空间分布存在显著的集聚效应,但ESV的高值和低值集聚效应均有逐渐弱化的倾向,表明生态价值空间集聚效应逐渐递减。研究区ESV空间分异受自然环境和社会经济因子耦合协调的作用,其中,人为影响指数的贡献最大。     

黄土高原草地植被碳密度的空间分布特征

草地是世界上分布最广的植被类型之一,作为陆地生态系统的重要组成部分,参与了全球碳源/汇及碳循环过程,在全球气候变化中扮演着重要角色,并对其产生重大影响。以黄土高原草地植被为研究对象,结合国家退耕还林草与封山禁牧工程的实施,对封禁前后的天然草地和退化草地,采用样带多点调查与多年定位测定相结合的方法,分析了黄土高原不同类型草地植物活体、凋落物和根系碳密度分布格局与地带性规律,系统研究了黄土高原不同草地类型退化草地和封禁草地生物量与碳密度沿海拔及降水梯度的时空变异特征,阐述了影响草地碳密度分布的主要驱动因子及其作用机理。结果表明:4种草地类型3种处理的草地生物量和碳密度自西北向东南均与降雨量呈指数增长趋势,并随海拔降低而显著降低,且二者呈显著的线性回归关系;各草地类型地上/地下生物量与碳密度分布规律均为荒漠草原<丘陵典型草原<梁塬典型草原<草甸草原;封禁11a草地活体植物、凋落物和根系碳密度总量:荒漠草原为7.066 t/hm2,丘陵典型草原为8.080 t/hm2,梁塬典型草原为15.319 t/hm2,草甸草原为20.982 t/hm2,分别是退化草地的14.8、8.33、6.5倍和15.88倍。充分表明,封禁不仅能使草地植被恢复和生物量提高,而且也是草地生产力和碳密度增加的一条重要途径。由此可见,气候干旱和草地退化是影响草地生物量和碳密度的关键因素,系统研究黄土高原封禁草地生物量增长与碳密度变化过程,将会对未来全球气候变化分析作出重要贡献。     

退耕还林还草工程生态效应的地域分异特征

退耕还林还草工程作为我国投资最大、涉及面最广的一项重大生态工程,其生态经济社会效应是行业部门及学术界关注的焦点。选择退耕还林还草面积、植被覆盖度、土壤侵蚀量作为指标,依据遥感反演和模型模拟得到的结果,分析了2000—2015年县域退耕还林还草时空差异,退耕还林还草区域植被覆盖度与土壤侵蚀变化及其对县域生态状况变化的贡献,并基于规划目标评估了退耕还林还草工程的宏观生态效应及其地域分异特征。结果表明:(1)近15年,工程区耕地转林地面积12.75万km~2,耕地转林地区域植被覆盖度年增加0.32%、土壤水蚀和风蚀模数分别年减少0.43 t/hm~2和0.21 t/hm~2。(2)耕地转草地面积9.43万km~2,耕地转草地区域植被覆盖度年增加0.43%,土壤水蚀和风蚀模数分别年减少0.55 t/hm~2和0.94 t/hm~2。(3)工程区全县域植被覆盖度年增加0.17%,平均土壤水蚀和风蚀模数分别年减少0.13 t/hm~2和0.68 t/hm~2。(4)遥感估算结果与工程规划目标相比,退耕还林的面积完成率达到87%,工程区林草覆盖率增加4.8%—6.5%,工程区平均土壤水蚀和风蚀模数逐年减少,大部分县域15度及以上坡耕地退耕比例超过50%。工程在黄土丘陵沟壑、东北山地及沙地、云贵高原等区域凸显了提高植被覆盖度与土壤抗蚀效应的正面作用。     

藏北草地退化与生态服务功能价值损失评估——以申扎县为例

藏北草地是我国重要的畜牧业生产基地和生态安全屏障。基于遥感和GIS技术,利用1990、2000、2010年3期不同时相的TM、ETM+和CEBERS遥感影像,对申扎县草地资源退化状况进行了遥感监测,并采用生态经济学评估模型对草地生态系统8个方面的服务功能价值损失进行了评估测算。结果表明:1990—2010年,申扎县草地退化面积增加了47.40×10~4hm~2,生态系统服务功能价值损失高达5.20×10~8元;其中1990—2000年,草地退化较严重,该时段也是生态系统服务功能价值损失较多的时期;2000—2010年,草地退化趋势变缓。藏北草地提供生物量价值仅约占生态系统服务功能总价值的7.0%,草地生态服务功能远大于其提供的生物量价值,因此必须从生态服务功能的的理念出发去经营草地,从而实现草地的可持续发展。     

九寨沟国家级自然保护区地震前后生态系统服务价值评估

九寨沟县为“中国旅游强县”,区域社会经济发展与九寨沟自然保护区生态系统服务价值联系紧密。2017年，九寨沟保护区发生7.0级地震，当地生态环境和社会经济发展遭受极大创伤。基于此，分别以2016、2018年为地震前后基准年，从供给服务、调节与维持服务、文化服务3个方面选取7项指标，构建九寨沟自然保护区生态系统服务价值评价体系，探明地震前后生态系统服务价值变化。研究表明：(1)地震前后九寨沟保护区生态系统服务总价值分别为1.96×10¹⁰元/a、1.52×10¹⁰元/a,单位面积价值量达3.05×10~5元hm^-2 a^-1、2.36×10~5元hm^-2 a^-1,总降幅达22.68%。(2)地震前后三类服务价值均有所下降但价值占比序列未改变，依次为供给服务、调节与维护服务和文化服务，降幅分别为24.61%、12.25%和86.02%。(3)地震前，7项服务指标按其经济价值大小排序依次为：木材供给>水源涵养>保育土壤>森林游憩>固碳释氧&g...     

基于土地利用的粤港澳大湾区生态系统服务价值及承载力演变分析

研究粤港澳大湾区土地利用、生态系统服务价值及承载力的时空演变特征是优化大湾区生态系统管理、提升生态质量的重要依据。当前针对大湾区的土地利用变化过程、生态系统服务价值及生态承载力相结合的系统分析仍较少。系统研究了快速城市化背景下粤港澳大湾区的土地利用变化、生态系统服务价值及生态承载力变化。基于高分辨率遥感数据分析粤港澳大湾区1990-2015年土地利用变化及特征,采用当量法评估大湾区的生态系统服务价值,基于生态足迹法评估大湾区的生态承载力变化。结果表明：1990-2015年大湾区内建设用地增加,耕地、林地、湿地及未利用地面积逐渐减少;建设用地的增加主要来源于耕地、林地、水域及未利用地等的转化。伴随着剧烈的土地利用变化,大湾区的生态系统服务价值从1990年的6385.09亿元减少到2015年6183.89亿元,减少了3.15%。大湾区的生态承载力总体稳定,但由于消耗增加,整体呈现生态赤字,人均生态赤字达3.09 hm²。未来大湾区土地利用规划中,需加强自然资源保护,合理调整土地结构,实现经济和生态的可持续发展。     

1995-2015年缅甸土地利用/覆被变化对生态系统服务价值的影响

缅甸土地利用变化对其生态系统服务的影响与中缅绿色"一带一路"、中缅经济走廊建设等重大战略的长期合作息息相关。利用缅甸1995年和2015年的土地利用数据，结合Costanza生态系统服务价值系数表，分析缅甸土地利用变化对生态系统服务价值的影响。结果表明：（1）1995-2015年，缅甸土地利用类型以林地（71%）和耕地（26%）为主，林地和草地面积减少，而其他地类增加；林地和耕地之间的转化显著。（2）缅甸生态系统服务价值约4600-4700亿美元，林地贡献最大；调节（48%）和支持（29%）服务价值比重较大；（3）生态系统服务总价值增加了66.26亿美元，调节、供给和支持服务价值增加，而文化服务价值减少；生态系统服务二级类型中：废物处理、食物供给、生境/避难所等增加，气候调节、遗传资源、水土保持功能等减少；（4）缅甸土地利用变化对生态系统服务总价值和生态系统服务一级类型总价值影响较小，但生态系统服务二级类型价值的"此消彼长"会影响缅甸生态安全和生物多样性，在未来中缅"一带一路"建设中需要重点关注。     

Habitat associations of bats in a working rangeland landscape

Land‐use change has resulted in rangeland loss and degradation globally. These changes include conversion of native grasslands for row‐crop agriculture as well as degradation of remaining rangeland due to fragmentation and changing disturbance regimes. Understanding how these and other factors influence wildlife use of rangelands is important for conservation and management of wildlife populations. We investigated bat habitat associations in a working rangeland in southeastern North Dakota. We used Petterson d500x acoustic detectors to systematically sample bat activity across the study area on a 1‐km point grid. We identified calls using Sonobat autoclassification software. We detected five species using this working rangeland, which included Lasionycteris noctivagans (2,722 detections), Lasiurus cinereus (2,055 detections), Eptesicus fuscus (749 detections), Lasiurus borealis (62 detections), and Myotis lucifugus (1 detection). We developed generalized linear mixed‐effects models for the four most frequently detected species based on their ecology. The activity of three bat species increased with higher tree cover. While the scale of selection varied between the four species, all three investigated scales were explanatory for at least one bat species. The broad importance of trees to bats in rangelands may put their conservation needs at odds with those of obligate grassland species. Focusing rangeland bat conservation on areas that were treed prior to European settlement, such as riparian forests, can provide important areas for bat conservation while minimizing negative impacts on grassland species.     

西藏河谷地区人工种草的投入产出比较分析

分析了西藏河谷地区六种草地的经济投入、产出和生态系统服务价值,模拟了投入增加下村落草地利用结构的改变与经济、生态产出的响应。结果表明:草地恢复管理中,围栏草地成本最低,为67元/hm~2,是一年生人工刈割草地的0.9%。围栏等草地恢复管理的经济产出为772元/hm~2,其中补贴收入占14.6%,另85.4%来自打工收入;而多年生人工放牧和一年生人工刈割草地的经济产出为4250元/hm~2与13135元/hm~2。相比经济产出,不同草地管理方式下生态系统服务价值差距有限,最大仅为27%。草地投入增加下,天然放牧草地转变为围栏草地及一年生人工刈割草地,并最终保持约1∶1的面积比。合理配置围栏草地与一年生人工刈割草地,可以实现区域较大的经济收入增长和生态系统服务的保障。     

京津冀地区生态系统服务时空变化及驱动因素

京津冀地区地处蒙古高原向华北平原过渡地带,是华北平原关键的生态屏障,在区域生态安全格局上具有重要的地位。结合地面观测、遥感监测、模型模拟和GIS空间分析技术,构建了一套京津冀地区生态系统关键服务的生态本底图谱,分析和评估了京津冀地区生态系统结构与防风固沙、水源涵养、土壤保持等关键服务的时空变化特征,并对气候变化和生态工程等驱动因素进行了讨论。结果表明:(1)京津冀地区生态系统类型以农田为主,占全区面积的49.7%。2000—2015年,聚落面积明显增加,农田面积大量减少,森林、草地、水体与湿地面积微弱减小。(2)多年平均生态系统防风固沙量、水源涵养量和土壤保持量分别为5.61×10~8 t、74.58×10~8 m~3、7.98×10~8 t,燕山-太行山森林生态区的生态系统关键服务量最高,西北草原生态区其次,京津唐和华北农业生态区较低。(3)2000—2015年,防风固沙量、水源涵养量均呈不显著上升趋势,增幅分别0.11 t hm~(-2) a~(-1)、0.03×10~4 m~3 km~(-2) a~(-1);土壤保持量呈显著上升趋势,增幅为1.08 t hm~(-2) a~(-1)。森林生态区各生态系统服务量均呈上升趋势(部分地区P0.05);草原生态区的防风固沙量呈不显著下降趋势,其他服务量整体变化幅度较小;京津唐农业生态区和华北农业生态区东部的防风固沙量呈极显著下降趋势,土壤保持量整呈不显著上升趋势。(4)研究区生长季气候趋于暖湿,叠加实施了多项重点生态修复工程,显著提高了区域植被覆盖度,进而提升了生态系统服务量。而在城市化发展过程中,建设用地不断扩张,导致部分农业生态区植被覆盖度下降,生态系统服务量有所降低。     

Response of Vegetation and Soil Carbon and Nitrogen Storage to Grazing Intensity in Semi-Arid Grasslands in the Agro-Pastoral Zone of Northern China

Overgrazing has been the primary cause of grassland degradation in the semi-arid grasslands of the agro-pastoral transition zone in northern China. However, there has been little evidence regarding grazing intensity impacts on vegetation change and soil C and N dynamics in this region. This paper reports the effects of four grazing intensities namely un-grazed (UG), lightly grazed (LG), moderately grazed (MG) and heavily grazed (HG) on vegetation characteristics and soil properties of grasslands in the Guyuan county in the agro-pastoral transition region, Hebei province, northern China. Our study showed that the vegetation height, canopy cover, plant species abundance and aboveground biomass decreased significantly with increased grazing intensity. Similarly, soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (STN) in the 0–50 cm were highest under UG (13.3 kg C m⁻² and 1.69 kg N m⁻²) and lowest under HG (9.8 kg C m⁻² and 1.22 kg N m⁻²). Soil available nitrogen (SAN) was significantly lower under HG (644 kg N hm⁻²) than under other treatments (725–731 kg N hm⁻²) in the 0–50 cm. Our results indicate that the pasture management of “take half-leave half” has potential benefits for primary production and livestock grazing in this region. However, grazing exclusion was perhaps the most effective choice for restoring degraded grasslands in this region. Therefore, flexible rangeland management should be adopted in this region.