基于四象限模型的生态系统服务与人类活动强度关联性分析--以皖南国际旅游文化示范区为例

运用空间热点分析定量分析了生态系统服务在不同尺度上的空间分异特征,基于四象限模型对生态质量进行评价,并采用地理探测器探讨影响其空间分异的主要驱动因素。结果表明:(1)生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)存在显著的空间异质性,分布格局呈现空间自相关性,冷热点分布具有明显尺度效应。(2)示范区人类活动强度与ESV耦合程度基本协调一致,生态质量总体状况较好。人类活动强度与ESV耦合程度因研究尺度不同而存在一定差异。(3)各探测因子的解释力在县域和乡镇尺度上存在显著差异,社会经济驱动因素在县域尺度上解释力大于乡镇尺度。各驱动因子之间存在明显的协同增强效应,双因子交互作用增强了对ESV空间分异的解释力。     

不同格网尺度下生态系统服务价值空间分异及其影响因素差异——以大南昌都市圈为例

在江西省持续推进生态文明建设的背景下，生态系统服务价值（ESV）空间分异及其影响因素的探析对生态环境保护与改善、促进区域性可持续发展等方面具有重要意义。以大南昌都市圈为例，利用当量因子法、空间自相关分析等方法，分析1 km×1 km、3 km×3 km、5 km×5 km及10 km×10 km各个格网尺度下地均生态系统服务价值的空间分布特征，并利用地理探测器和空间回归模型，研究不同尺度下ESV空间异质性的影响因素及其尺度差异性。研究结果表明：（1） ESV分布总体呈现西北部高，东南部低的特点，且各种格网尺度下均存在显著空间正相关性和空间集聚效应，但随着格网尺度增大其集聚效应减弱。（2） ESV空间异质性受自然、社会的协同作用，其中，人为影响指数的贡献最大，且任意双因子都比单一因子对ESV空间异质性的解释力高，但随着格网尺度增大，各因子及因子间的耦合协调作用对ESV的解释力都呈下降趋势。（3）随着格网尺度的增大，空间回归模型的拟合度下降，且不同格网尺度下影响ESV空间异质性的影响因素的作用强度不同，作用方向也有发生变化。     

土地利用变化影响下洞庭湖地区生态系统服务价值的时空演变

对洞庭湖地区多年遥感影像进行解译,结合其经济发展统计数据,在地理信息系统技术支持下,估算各土地利用类型的生态价值系数,并运用空间自相关、高地聚类及热点分析等空间地统计分析方法,探究洞庭湖地区生态系统服务价值(ESV)的时空变化特征.结果表明: 2000—2013年间,洞庭湖地区的ESV小幅上升,由3868.39亿元上升至3886.62亿元,湿地面积的增加是ESV上升的主要原因;洞庭湖地区的ESV高值区与低值区相互溶解渗透,次高值区对高值及低值区呈包围态势;洞庭湖地区的ESV及其动态演化表现出明显的空间自相关与高低值聚集现象,但其自相关与聚集程度趋于减弱;研究期间洞庭湖地区的ESV热点区重心主要向西稍偏北方向移动,其轨迹大体上呈 “S”型态势,迁移速度缓慢但具有明显的阶段性,经历了 “剧烈—缓慢—剧烈”的变化阶段.     

格网尺度下张掖生态系统服务价值时空演变及地形梯度分异特征

张掖生态环境脆弱,在西北乃至全国的生态地位十分重要,是生态系统服务研究的典型区域。以张掖1987、2000、2016年的3期土地利用数据为基础,划分3 km×3 km格网,基于修正后的生态系统服务价值当量,估算张掖生态系统服务价值,并分析其时空变化和地形梯度分异特征。结果表明: 1987—2016年,张掖生态系统服务价值增加5.64亿元,在南部山区和北部荒漠区保持稳定,在人类活动密集的中部绿洲区变化显著;生态系统贡献上,林地生态系统的贡献最大,单项生态系统服务价值中,水文调节价值最大;生态系统服务价值具有很强的空间依赖性,在两极集聚的空间格局上,形成甘州区、焉支山和镜铁山3个“插花”集聚区;生态系统服务价值呈现出地形梯度分异规律,从祁连山区向平原绿洲区再向荒漠区递减;生态系统服务价值与地形起伏度呈线性负相关,随高程增加呈现出下降-上升-下降的变化规律,随坡度增加呈下降-稳定-下降的分异格局,说明山前区和绿洲荒漠过渡区亦是生态系统服务价值的梯度过渡区;单项生态系统服务价值在低坡度和小地形起伏地区最大,其中,低平地区绿洲的发展受水资源的严重制约。     

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。     

吉林省生态系统服务价值与景观生态风险关联性及其空间分异

探究生态系统服务价值与景观生态风险之间的相关性及其空间分异的驱动因子,有助于维护区域生态安全的稳定并促进人类福祉的持续创造。本研究以吉林省为例,基于5 km×5 km的评价单元,对2000、2005、2010、2015、2020年土地利用数据进行网格化和重采样,定量评价研究区的景观生态风险和生态系统服务价值,揭示其时空变化特征,并采用双变量空间自相关分析方法和地理探测器模型揭示二者的相关性及其空间分异的驱动因子。结果表明：2000—2020年间,研究区生态系统服务价值总量由3858.95亿元下降至3782.11亿元。研究区东部以极低风险区、中风险区和低风险区为主,西部以极高风险区和高风险区为主。吉林省景观生态风险与生态系统服务价值间呈现出显著的负相关性以及显著的空间负相关性。土地利用类型和人为影响指数是促使研究区生态系统服务价值和景观生态风险产生空间分异的重要驱动因子。未来应通过合理规范土地利用和合理控制人为活动强度对吉林省进行生态环境优化。     

青岛都市圈生态系统服务-经济发展时空协调性分析及优化利用

城镇化进程伴随着生态用地流失与生态系统服务下降。对生态系统服务与经济发展间一致性的量化与分析，是厘清区域差异、优化空间布局、实现可持续发展的基础。基于青岛都市圈1990-2017年遥感数据与统计年鉴数据，使用当量因子法对生态系统服务价值（Ecosystem Service Value，简称ESV）进行货币化定量核算，进而构建生态系统服务与经济一致性指数，以探讨二者时空协调性特征，并通过驱动因子分析提出区域生态系统服务与经济平衡的优化改善建议。研究表明：受土地利用变化影响，青岛都市圈2017年总ESV较1990年下降11.34亿元。空间上，ESV表现出北东-南西向展布的"高-低-高"分布格局。整体上，青岛都市圈生态系统服务和经济集聚表现出不协调，且不协调范围有所扩大；生态系统服务集聚高于经济集聚主要发生在青岛都市圈西北方向的城市，而经济集聚高于生态系统服务集聚的地区主要分布在东部沿海地带。驱动因子分析表明，ESV减少主要受与城市中心距离的影响。因此，经济集聚高于生态系统服务集聚的地区应管控城镇用地低效蔓延并加强集约利用，同时对具备重要生态功能的要素实施保护；生态系统服务集聚高于经济集聚的地区应积极探索新形势下生态产品转化路径，以实现区域之间的生态与经济协同发展。     

武汉城市圈生态服务价值时空演变分析及影响因素

基于2005—2015年武汉城市圈土地利用变化过程,采用专家打分法对"中国生态系统单位面积生态服务价值当量表"进行修订,定量测算生态服务价值(ESV,Ecological Service Values)并比较不同功能与服务,分析武汉城市圈ESV的时空演变特征,以生态服务估算价值为基础构造了经济、景观与ESV三者之间的双对数空间回归计量模型;挖掘ESV时空变化的驱动因素,为区域生态系统管理提供科学基础。研究结果表明:2005—2015年间,武汉城市圈ESV逐年减少,2005年为176.175亿元,2010年为169.296亿元,2015年为153.717亿元;ESV在空间上呈现较为显著的地区空间差异,呈现以武汉市区为圆心的由外向内环层递减结构;从不同功能价值和单项服务来看,区域生态功能的调节服务文化服务供给服务,其中食物生产又是最为主要的单项服务功能,且在历年价值逐渐减少的同时保持相对稳定变化;驱动力影响机理的研究结果表明,生态服务价值总量与单项服务价值均与农村居民人均可支配收入和景观AI(Agglomeration Index)聚集度指数呈显著的负相关关系,与农业总产值显著正相关。社会经济的快速发展和区域景观格局的改变影响着生态系统的格局特征与生态过程,社会经济发展与景观演变一起共同影响与作用于生态服务功能并表征于货币经济核算价值的相对正负变化,为开展区域生态功能保护与补偿、促进区域性可持续发展提供了科学参考。     

黄河流域土地利用变化下生态系统服务价值时空演变及其响应——以陕甘宁地区为例

黄河流域中上游的陕甘宁地区是西北生态脆弱区,在区域生态安全格局上具有重要作用,其生态经济问题值得重点关注。本研究基于陕甘宁地区1995—2020年土地利用和自然社会经济数据,利用空间分析和地理探测器等方法,研究陕甘宁地区土地利用及生态系统服务价值的时空变化特征以及生态系统服务价值空间分异的驱动机制。结果表明: 1995—2020年,陕甘宁地区耕地、未利用地呈减少趋势,建设用地、林地呈增长趋势。1995—2020年陕甘宁地区生态系统服务价值总量呈下降-上升的变化,1995—2000年减幅约1.2%,2000—2020年增幅约1.0%。草地提供的生态系统服务价值最大,调节功能价值贡献突出。地理探测器结果表明,归一化植被指数(NDVI)是生态系统服务价值空间分异的主导因子,气温和农民人均纯收入是次要影响因子;生态系统服务价值空间分异影响因素探测力(q值)达30%以上的交互组合有32种,其中,NDVI与土壤类型的q值近46%,自然、社会经济、政策因子的交互协同增强效应共同影响了陕甘宁地区生态系统服务价值在空间上的分异效果。     

1998-2014年艾比湖湿地自然保护区生态系统服务价值及其时空变异

湿地的生态系统服务价值是生态学研究的热点之一。以艾比湖湿地自然保护区为研究区,以1998年的TM影像、2006年的Landsat ETM+影像及2014年的Landsat OLI影像为数据源,采用Costanza生态系统服务价值公式进行生态系统服务价值评估,结合空间自相关模型,定量探讨了艾比湖湿地自然保护区生态系统服务价值时空分异特征。结果表明：（1）近20年来,研究区的土地利用/覆被变化显著,除了水体和裸地面积减少,其它土地覆被类型面积都有不同比例的增加。（2）在生态系统服务价值方面,近20年来ESV（Ecosystem Services Values）整体变化不大,但近年ESV有所降低,生态环境出现恶化趋势。（3）在生态系统服务的时空变异方面,研究区ESV空间正相关显著,空间集聚程度高值区主要集中在艾比湖水域和湿地,并且高值区有增加向减少转变的趋势,低值聚集区在湖区四周,且逐年增加。（4）近20年来,影响研究区生态系统服务价值时空变化的驱动力因素主要包括自然因素和人为因素,人为因素是研究区生态系统服务价值时空变化的主要驱动因素。     

武汉城市圈生态系统服务价值时空变化特征

基于武汉城市圈1990、2000和2009年3期土地利用矢量数据,参照“中国生态系统单位面积生态服务价值当量”,采用Costanza等提出的生态系统服务价值计算公式,估算武汉城市圈不同地域的生态系统服务价值,分析期间的时序变化和空间分异特征;并采用相关分析方法,探讨了武汉城市圈生态系统服务价值与不同土地利用类型变化之间的关联特征.结果表明: 得益于水域面积的大幅增长,1990—2009年武汉城市圈生态系统服务价值总体呈不断上涨的时序变化趋势,增幅达9.5%,其中,水文调节、废物处理等服务价值的增幅明显;各地区变化存在明显的差异,仙桃市、新洲区、云梦县等地的增长最显著.生态系统服务价值在空间上总体呈东南高、西北低的分布格局,且随时间推移,在东、西、北方向逐步形成以武汉市区为中心的“低-高-低”层级分布特征,北部山地丘陵地区的生态优势逐步消减,而南部的高价值组团到2009年发生了结构性扩张.研究区生态系统服务价值的时序变化与林地、水域、草地、耕地的面积变化呈正相关,而其空间分布的均衡性与耕地和未利用地的空间离散程度呈负相关.     

晋北大型露天矿区景观生态风险时空异质性

矿产资源开采对生态环境产生了剧烈扰动,加剧了矿区生态环境的风险性,严重威胁区域的可持续发展。从景观生态学角度将景观格局与生态风险相结合对矿区生态环境进行评估,从而揭示矿区景观生态风险的时空异质性,促进土地资源的可持续利用。以1990-2018年7期Landsat TM影像解译后的土地利用现状数据为数据源,构建景观生态风险指数,结合空间统计学及地统计学理论,探究1990-2018年平朔矿区景观生态风险的时空异质性。结果表明:1990-2018年平朔矿区景观生态风险的空间分布呈集聚分布模式,Moran’s I指数处于0.53~0.68,Z得分远高于检验阈值1.96,风险的空间集聚效应明显。1990-2018年平朔矿区的景观生态风险等级以中低、中、中高水平为主,占全区总面积的70%~90%,低风险区域主要分布于井坪镇以及白堂乡与向阳堡乡的大片林地,耕地是中等风险的主要分布区域,高风险区域逐渐向矿界内的矿业核心区收缩。1990-2018年平朔矿区景观生态风险空间异质性中的随机变异均小于空间自相关变异,由空间自相关部分引起的空间异质性占据主导地位。研究表明,在0.50 km×0.50 km的研究尺度下,1990—2018年平朔矿区景观生态风险具有很强的时空异质性,时间上呈现先增加后降低的趋势,空间相关性显著,空间分异特征明显。     

岷江上游土地利用与生态系统服务价值的动态变化

岷江上游是中国西南典型生态脆弱区之一,研究岷江上游土地利用与生态系统服务价值（Ecosystem Services Values,ESV）的动态变化,对区域生态保护,实现可持续发展具有重要意义。基于岷江上游2000、2005、2010和2015年四期遥感解译数据,利用CA-Markov模型预测了2035年土地利用格局,并引入空间异质系数、社会经济调整系数和资源稀缺系数对生态系统服务价值进行修正,构建适用于研究区的ESV评估模型,分析了岷江上游2000-2035年土地利用及ESV的时空动态变化。结果表明：1）岷江上游土地利用类型以林地和草地为主。建设用地和耕地面积持续增加,草地、水域和未利用地呈现波动变化;2）2015-2035年和2000-2015年相比,ESV增幅下降,土地提供生态系统服务的能力有所降低。维持生物多样性、保持土壤、气体调节、水文调节和气候调节是岷江上游生态系统的主要功能;3）岷江上游中东部及河谷地带是ESV低值及损失冷点集中区,西部地区是ESV高值及增加热点集中区;4） ESV对系数缺乏弹性,林地和草地面积的变化是引起生态系统服务价值变化的主要敏感因子。研究结果对研究区土地利用格局优化以及推行生态文明建设具有重要参考意义。     

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。     

赣江中上游地区土地利用变化空间分异与驱动因素

赣江中上游地区是东南丘陵重要的水土保持功能区,分析不同时空尺度下该区域土地利用变化及其驱动力,对维持与优化本地生态功能具有重要意义。本研究基于1 km空间分辨率的土地利用数据,分析1980—2018年赣江中上游地区的土地利用结构与土地利用动态度;并利用主成分分析法(PCA)、普通最小二乘法(OLS)和地理加权回归(GWR)分析土地利用变化的空间分异驱动力。结果表明: 1980—2018年,研究区主要土地利用类型是林地(面积占比69.4%～71%)和耕地(占比20.8%～20.9%);建设用地、未利用地的土地利用动态度较大,研究区综合土地利用动态度逐渐增加,尤其是2010—2018年明显增加。GWR模型对研究区土地利用变化驱动因素分析的拟合效果更好,在98.6%的区域内都比较理想。在土地利用变化空间分异的影响因素中,自然环境因素对研究区土地利用变化空间分异的影响最明显,起制约作用;社会经济因素的影响居次位,主要起促进作用;自然-社会因素综合影响较弱且复杂。     

基于格网的南四湖流域土地利用碳排放与其生态系统服务价值时空关系分析

社会发展引起的土地利用变化对生态系统服务和碳排放有显著影响，探讨碳排放与生态系统服务价值（ESV）的时空关联规律，对促进区域低碳绿色发展提供重要的理论和实践借鉴。为揭示土地利用变化下碳排放与ESV的时空关系，以南四湖流域为研究对象，利用2000-2018年5期土地利用数据，采用土地转移矩阵和空间自相关等方法，并引入了碳源、碳汇、净碳排放量、碳排放强度和ESV强度作为研究变量，探索了ESV和碳排放的时空演变特征及其空间关联规律。研究结果表明：19年内流域内各地类间发生了程度不同的转移，其中耕地和建设用地是变化最大的类型；ESV随土地间的相互转化而波动变化，但整体上是增加的，水体面积的增加是导致其增加的决定性原因。ESV强度呈现"东高、西低，湖区不变"的分布特点，这与土地利用方式有关，受自然和社会等多因素影响；流域的碳汇量要远低于碳源量，净碳排放量呈稳定增长态势，其中建设用地的碳排放起着主导作用，因此建设用地在碳减排方面具有较大潜力。碳排放强度在研究期间发生了明显的时空变化，最大值从21.61 t/hm²增长到101.42 t/hm²，增长了4.69倍，工业化和城镇化是其增长的驱动因素；碳排放强度和ESV强度具有空间负相关性，局部聚集现象明显，以高低聚集区为主转变为以低低聚集区为主，与地类面积和建设用地的碳排放系数有关；低高聚集区的范围和分布变化不大。总之，该流域在整体上面临着ESV和碳排放增加的趋势，根据它们之间的空间关联性，流域应采取有效措施来防止碳排放快速增长对周围区域生态环境带来负面影响，并构建生态良好的循环系统，以实现流域低碳经济。     

福建安溪县乡镇土地生态系统服务价值的演变机制

为了厘清土地利用变化与生态系统服务之间的互作关系,本研究采用生物量因子和社会经济因子调整系数修正传统生态系统服务价值评估模型,对1999—2019年安溪县所属24个乡镇生态系统服务价值(ESV)进行评估,探究其对土地利用变化的生态响应。结果表明: 研究期间,安溪县24个乡镇ESV呈整建制递减,减幅为0.004～0.295亿元;林地和耕地对ESV的贡献率最大,其次为草地和水域,其余地类对ESV的贡献为负值;将其他地类转变为林地可提高ESV,而转变为园地面积(主要是茶园面积)则导致ESV降低。采用化肥单一化宿根栽培管理茶园导致ESV降低,而茶园生态栽培能有效提高茶园土壤微生物多样性,改善土壤肥力,提高ESV。