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%。     

华北平原农区土地利用变化对生态系统服务的影响——以河南省商丘市为例

快速城市化背景下,定量评估土地利用/覆被变化对生态系统服务的影响对区域生态环境建设具有重大意义.本文以典型华北平原农区商丘市1990—2015年3期土地利用分类图为基础,对商丘市土地利用和生态系统服务进行时空动态变化分析,并通过构建影响程度评估模型将各类型土地利用变化对生态系统服务的影响进行定量研究.结果表明: 1990—2015年,耕地和建设用地面积占研究区总面积的95%以上,变化量最大,分别为-104.38和201.59 km²;林地、草地和水域面积变化幅度最大,分别是79.3%、-73.7%和-24.2%;生态系统服务总价值持续下降10.05亿元,其中,水文调节服务价值下降最多,生态系统服务价值(ESV)在空间上呈现出“西增东减”的趋势和以市区为中心东西向延伸的“高-低-高”分布格局;耕地和水域对生态系统服务总价值贡献率达95%以上,对生态系统服务的影响最大;商丘市土地利用和ESV变化的主要驱动力是人口压力、经济增长、区域政策和城市规划.在未来的城乡发展规划中,需更加重视自然资源保护,合理调整土地利用结构,实现经济社会与生态环境的可持续发展.     

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。     

县域土地利用变化下生态系统服务价值损益预测——以重庆市巴南区为例

土地利用/覆被变化是全球变化的研究热点,评估县域土地利用变化对生态系统服务价值损益的影响对促进生态环境保护和推动城乡区域协调发展具有重要意义。基于重庆市巴南区2000年以来连续5期遥感影像及CLUE-S模型,量化土地利用变化对生态系统服务价值的影响并预测2020-2030年服务价值损益的时空动态。结果表明2000-2020年巴南区土地利用变化主要表现为耕地持续转化为其他用地类型和林地面积的大幅增长,该趋势将在未来10年内延续。2000-2030年耕地占巴南区面积的比例下降了39.58%,而林地占比将增长28.86%并在2025年后取代耕地成为最主要的地类;建设用地、水域和未利用地面积占比分别增长8.29%、2.25%和0.18%。土地利用类型变化下巴南区生态系统服务价值在2000-2020年由11.69亿元增长到27.64亿元,并将持续增长至2030年的30.19亿元。耕地和林地转化为建设用地、耕地转化为林地（尤其是转化为针叶林和针阔混交林）分别是服务价值损失及增益的主要方式。2000-2030年巴南区生态系统服务价值总损失0.58亿元、总增益19.09亿元,净增益18.50亿元。土地利用结构变化和生态系统服务当量因子价值升高分别贡献了净增益的70.96%和29.04%。巴南区生态系统服务价值损益与地形密切相关。2000-2030年间巴南区生态系统服务价值由匀质分布逐渐形成北低南高的发展格局;价值损益在全局和局域尺度上均呈现出显著的正向空间自相关特性。巴南区现有的土地利用模式能够兼顾经济发展及生态环境保护两方面的需求。未来需要继续实行生态保护工程、合理规划城市用地边界、严守耕地红线以推动城乡区域协调发展。     

1990—2011年三峡库区生态系统服务价值演变及驱动力

作为我国西南部重要的生态屏障和生态走廊,三峡库区具有重要的战略意义,其生态问题非常值得关注。研究以覆盖三峡库区的4期Landsat TM遥感影像为数据源,通过人机交互解译分别获得1990、1998、2006、2011年的土地利用/覆盖,参照中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,采用研究区单位面积产量与全国农田粮食单位面积产量的比值作为地区修订系数,计算库区生态系统单位面积生态服务价值当量表,同时利用生物量对林地的生态系统服务价值作进一步的修订。然后结合土地利用结构和生态敏感性指数,定量分析土地利用变化引起的生态服系统务价值变化及其驱动因子。结果显示:1990—2011年间,三峡库区生态系统服务价值主要由林地支撑(占76.75%),其次是水域、耕地(共23.19%),草地的贡献率最小(0.22%),总生态系统服务价值从1990年的479.55亿元增加到2011年的680.83亿元;各项服务功能价值中,食物生产功能价值下降,其他各项功能价值上升,以土壤形成与保护功能上升幅度最大,达36.61亿元,其次是气体调节(33.10亿元);驱动力分析表明,库区生态系统服务价值变化的主要原因是人类活动,特别是自1998年实施退耕还林工程以来,各自然生态系统的面积发生较大变化,同时,自然生态系统的健康程度和社会政策对生态系统服务价值变化的影响也不忽可视。研究表明,加强林地、草地和水域等生态系统服价值高的土地利用/覆盖类型保护,是维持库区生态系统稳定性的有效措施。     

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。     

阿鲁科尔沁旗土地利用变化对生态服务价值的影响

基于2000年、2005年的土地利用数据,应用谢高地等人制定的中国陆地生态系统单位面积服务价值表,估算了阿鲁科尔沁旗土地利用格局变化引起的生态系统服务价值的改变。结果表明,从2000～2005年,阿鲁科尔沁旗土地利用结构变化幅度分别为,耕地增加13.39%,林地减少0.43%,草地减少2.29%,水域增加0.86%,湿地减少0.64%,城乡工矿居民用地增加12.02%,未利用土地减少0.25%。阿鲁科尔沁旗生态系统服务价值从2000年的12.87亿元减少到2005年的12.83亿元,净减少值为0.04亿元,减幅为0.31%。阿鲁科尔沁旗土地利用格局的变化,特别是耕地面积大幅度增加,草地面积减少是其生态服务系统价值下降主因。     

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。     

小兴安岭——三江平原区生态问题辨析及山水林田湖草保护修复策略

为探讨山水林田湖草系统治理策略,实现生态系统服务价值的综合提升,以黑龙江省小兴安岭—三江平原区为研究对象,在分析研究区不同土地利用类型变化的基础上,基于不同土地利用类型的生态服务价值的变化,识别其面临的主要生态环境问题,提出研究区开展生态保护修复的策略。研究结果表明:(1)2005—2015年,小兴安岭—三江平原区耕地面积持续增加,林地、草地和湿地的面积持续下降,土地利用结构失衡。耕地面积主要由林地和草地转入,且主要分布在三江平原东部;(2)研究区生态系统服务价值从2005年的519.47亿元下降至2015年的495.71亿元。其中生物多样性以及土壤保持功能下降最为严重。土地利用类型的急剧变化,导致区域生态系统出现供给服务失衡、土壤保持和生物多样性功能下降及黑土退化等生态环境问题;(3)研究区山水林田湖草保护修复需突破行政边界的限制,合理规划工程布局,建立科学的评价体系和完善的监管制度;同时,需关注区域农田土壤质量变化,突出黑土地作为珍稀自然资源在山水林田湖草生态系统中的重要性。     

基于矩阵分析的水文调节服务供需关系时空分异研究——以嘉兴市为例

生态系统服务供需关系的识别、度量、空间化分析对自然资源合理配置有重要的意义。以嘉兴市为研究区,以2005年Landsat7 ETM+影像和2015年Landsat8 OLI传感器影像为数据源,采用生态系统服务供需关系矩阵法,分析嘉兴市水文调节服务供给能力与需求水平的时空分异特征。结果表明:(1)2005—2015年10年间,嘉兴市处于快速城市化阶段,土地利用变化明显,建设用地显著增加,水域、水田面积有所增加,旱地、园地、林地大量减少。(2)土地利用变化是影响水文调节服务供需关系的主要因素,研究发现嘉兴市大部分地区水文调节服务处于供不应求的状态。(3)随着建设用地的不断扩张,导致水文调节服务供需矛盾加剧,供不应求区域由中心城区向城市边缘区扩大。(4)水文调节服务需求区域的变化与人类活动密切相关,供给区域受制于自然环境的数量与质量,生态系统服务供给与需求存在错位,促进了生态系统服务流的产生,并需要政策引导。     

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。     

基于基尼系数的生态系统服务供需均衡研究——以广东省为例

生态系统服务供需研究尚不成熟,亟需建立一套适用于多数区域而数据要求不高的供需评价方法,因此,以广东省地级市为研究单元,以生态系统服务价值表征生态系统服务供给量,根据对生态系统服务的消耗量或期望获得量核算生态系统服务需求量,提出了一种基于基尼系数识别区域内各类生态系统服务供需状态,并据此评估各城市生态系统服务供需均衡状态的方法。研究结果表明：①广东省生态系统的水源涵养服务基尼系数为0.135,大部分地级市的供需系数位于0.75-1.25之间,整体空间供需高度均衡;食物生产、原材料生产和保持土壤服务基尼系数在0.293-0.423之间,供需系数东高西低,有一定程度的空间不均衡但在合理范围内;而气体调节和废物处理服务供需基尼系数大于0.6,在空间上出现两极分化;②广东省综合生态系统服务基尼系数为0.332,处于合理范围内,基于此,将城市按供需均衡状态分为低供给高需求、供需相对均衡和高供给低需求三类,处于不同状态的城市需要根据不同的策略对生态系统服务供需关系进行调整,维护区域生态安全。本研究可以为促进广东省及其他区域城市可持续发展,加快建设生态文明提供决策指引。     

基于生态系统服务供求评价的空间分异特征与生态格局划分——以长三角城市群为例

生态系统服务供给与需求能力存在显著的空间异质性与空间失衡,对区域经济发展与环境保护产生巨大影响。以长三角城市群区县为研究单元,分别核算其生态系统服务供给与需求值,引入梯度分析,分析生态系统服务供给与需求的空间特征,并基于供求分析提出长三角城市群生态格局分区方案,且针对性地提出相应片区的发展策略,为长三角城市群土地利用规划、区域协调发展提供科学依据。研究结果表明:(1)长三角城市群生态系统服务供给能力与土地利用类型密切相关,呈现从北到南逐渐升高趋势;(2)长三角城市群生态系统服务需求能力与社会经济发展联系紧密,在长江入海口附近形成生态系统服务需求高值区,然后向外围递减;(3)沪宁杭庐发展梯度带上,生态系统服务供需大致呈现负相关趋势;(4)基于生态系统服务供需关系构建,得到长三角城市群生态格局四大分区:生态保育区(高供给-高需求),生态修复区(低供给-高需求),生态重塑区(低供给-低需求),生态开发区(高供给-低需求)。     

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。     

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。     

江苏近海生态系统服务价值评估

海洋生态系统服务是人类从海洋生态系统中获得的效益,对沿海地区社会经济具有重要的支撑作用。采用国家标准《海洋生态资本评估技术导则》的方法,评估了江苏省管辖海域的生态系统服务价值,并揭示了其空间分布特征。江苏近海海域面积1.18万km2,2008年提供的生态系统服务总价值为426.02亿元,供给服务、文化服务、调节服务和支持服务价值分别为226.38亿元,186.61亿元,12.68亿元和0.34亿元;3个沿海地市比较,盐城近海生态系统服务价值最高,为184.55亿元;其次是连云港近海,为155.58亿元;南通近海最低,为85.89亿元。江苏近海生态系统服务价值空间分布密度平均为361.91万元/km2,从近岸到远海总体呈逐渐降低趋势,高值区主要分布在滨海旅游区和海洋保护区,中值区出现在养殖区,其它海域的服务价值则较低。江苏近海生态系统服务利用属于供给服务和文化服务共同主导的综合开发利用型,连云港近海属于文化服务主导的开发利用型,盐城近海属于供给服务和文化服务共同主导的综合开发利用型,南通近海则属于供给服务主导的开发利用型。建议在江苏近海开展离岸养殖工程,以提高近海供给服务价值;在盐城,特别是南通近岸海域开发海洋公园、渔家乐和其他亲水性旅游活动以提高文化服务价值。     

基于土地利用与土地覆被的长三角生态系统服务供需空间格局及热点区变化

快速城市化与土地利用变化导致区域生态系统服务供需失衡,进而使得生态环境恶化已成为共识。开展生态系统服务供需关系及其空间量化研究,有助于识别出区域中存在的主要生态环境问题及其关键驱动。以长江三角洲为研究区,基于土地利用与土地覆被和生态系统服务供给和需求评价矩阵的方法对1985—2015年长三角生态系统服务供需盈亏格局及热点变化进行分析,结果表明:1)长三角地区生态系统服务供给减少,需求增多,生态系统服务盈余区从1985年的40.9%下降至2015年的38.5%,生态系统服务赤字区面积占比从1985年的1.3%增长到2015年的10.6%,总体呈现供不应求的趋势; 2)沪宁杭城市发展梯度带上生态系统服务供需盈亏呈"V"型分布,且30年内城市中心及其附近的生态系统服务供需值下降更为明显; 3) 30年内长三角生态系统服务供需盈余热点区整体变化不大,30年内面积减少了0.1%;而赤字热点区则呈现出快速扩张趋势,面积占比30年内增加了14.9%。说明随着城市化进程的加快,长三角生态系统服务供需亏损状况更严重; 4)生态系统服务供需评价矩阵可以比较简便、全面的反映出生态系统服务供需盈亏状况,研究结果可对快速城市化地区生态环境与土地利用规划与管理提供有益参考。     

Spatial characteristics of land uses and ecological compensations based on payment for ecosystem services model from 2000 to 2015 in Sichuan Province,China

The ecosystem services provision is constantly under threat by anthropogenic pressures, especially which is mainly related to land use changes. A solution proposed to address these issues is the implementation of spatial characteristics of land uses and ecological compensation (based on Payment for Ecosystem Services) programs. In this study, we developed a framework for analyzing the spatial characteristics of land uses and calculating ecological compensation from 2000 to 2015 in Sichuan Province, China. We firstly examined the utility of lacunarity analysis for detecting spatial characteristic scales of pattern of land uses. Due to large-scale and regular distribution, the spatial heterogeneity of cropland, woodland and grassland were higher than that of water body, construction land and unused land. We then investigated changes in ecosystem services in response to land use change through assignment of per unit area ecosystem service value method. The total ecosystem service value is about 10,780 billion yuan·year⁻¹, and the woodland and grassland ecosystems contributed more to the total ecosystem service value. The critical areas (with higher ecosystem service value) for management purpose were identified depending on the heterogeneity of use services learned from spatially explicit measures. Considering the changed relationship between social and economic indicators and ecosystem service value based on spatial visualization and analysis, we finally constructed a quantitative estimate model for ecological compensation taking city (state) as study unit, and determined standard value so as to evaluate ecological compensation from 2000 to 2015. Spatial differences of the ecological compensation were significant among all the cities (states). The average payment standards of ecological compensation based on the population, ecological compensation based on city (state) area, and corrected ecological compensation were − 117.10 billion yuan, 4.41E-13 billion yuan, and − 58.55 billion yuan, respectively. The negative values suggested that the stakeholders of Sichuan Province should pay for ecological compensation, and the positive value meant the residents in the Sichuan Province can obtain the amount of ecological compensation. This proposed innovative framework provides a better understanding of spatial characteristic scales of land uses and enables evaluation of the ecological integrity of landscapes. It also fills up the gap in the field of quantitative evaluation of regional ecological compensation and provides a feasible way to reconcile the conflicts among benefits in the economic, social and ecological sectors.     

若尔盖高原土地利用变化对生态系统服务价值的影响

运用GIS和遥感技术分析了若尔盖高原1990年、2000年和2005年的土地利用/覆盖特征, 在此基础上, 使用生态价值系数(C)计算出该区生态系统服务价值, 并使用敏感性指数(CS)对所选的C值进行验证. 结果表明, 该区域1990-2005年间生态系统服务价值从603.10?108元减少到586.07?108元, 共损失17.03?108元, 且损失量和损失幅度呈加速增加趋势; 该区域生态系统服务价值中, 废物处理价值最高, 水源涵养价值次之, 食物生产价值最低, 且各服务类型的价值均呈持续减小趋势; 若尔盖高原1990和2005年人均生态系统服务价值分别为38.93万元和27.03万元, 表明若尔盖高原由于人口增长和土地退化, 环境压力呈明显增大趋势. 湿地和草地退化是导致该区域生态系统服务价值减少的主要原因, 尤其是湿地退化. CS检验说明本文所选C值较为合理.