县区生态系统服务分布图编制——以北京市延庆区土壤保持服务为例

地图是直观展示生态系统服务空间分布格局的手段,是确定重要生态保护目标和区域的主要方法。结合制图学理论方法及国家、行业相关制图规范,探讨生态系统服务分布图编制的目标、原则、流程和制图方法。以编制北京市延庆区1 ： 25万土壤保持服务分布图为例,分析了地理基础确定、地理要素取舍以及土壤保持服务分级等关键制图方法,提出了土壤保持服务分布图的编制规范。研究结果表明,编制的图件能够详尽的展示土壤保持服务的分布特征,精细的反映生态系统服务与自然、人文要素的关系。通过详实的图面信息可进一步判别土壤保持服务分布重要区域,这将为区域生态环境保护规划提供重要技术手段。     

生态系统服务制图研究进展

生态系统服务是生态学研究的前沿方向之一,生态系统服务制图是将生态系统服务的评估结果纳入到生态环境保护规划与管理决策制定与实施过程中的重要组成部分。生态系统服务制图是根据决策需求,选择合适的制图评价方法,对特定时空尺度上生态系统服务的空间分布以及在各种自然-社会因素共同影响下生态系统服务的情景变化进行量化描述的过程。它最终为决策参与者提供研究区域生态系统服务时空变化特征具体的、可视的量化描述,辅助决策者权衡利弊,最终制定出符合区域生态环境与人类社会共同可持续发展的最优决策。综述了生态系统服务制图的内涵及其在辅助决策过程中的重要作用;介绍了生态系统服务的重点研究内容(生态系统服务的提供、需求及权衡协同关系制图)及研究方法;并对目前研究中所存在的问题进行了深入的探讨,归纳了生态系统服务的制图评价流程及未来重点的研究方向。     

粤港澳大湾区生态系统服务识别、分类及制图

海岸带生态系统服务识别、分类与制图是合理利用海岸带自然资源,协调海岸带开发与保护矛盾的重要基础。现有生态系统服务分类方法在海岸带应用存在一定的局限性。在前人研究的基础上,以我国城市化和工业化水平较高的粤港澳大湾区为研究区,对该区域海岸带生态系统服务进行识别、分类,并在此基础上使用地图大数据与遥感解译的土地利用数据对海岸带生态系统服务进行了制图。共识别出35种海岸带生态系统服务,并对其中的31种服务进行制图。结果表明,建立的这套方法能较为系统地展示粤港澳大湾区生态系统服务的类型及空间分布特征。具体而言,该区域供给服务和文化服务在城市中心区较为集中,而调节服务多分布于城市周边。对识别的生态系统服务进行综合叠加分析,可将研究区分为文化服务主体区、供给服务主体区、调节服务主体区。建立的海岸带生态系统服务识别、分类体系和制图方法可操作性强,能为我国海岸带生态系统的保育、修复和重建提供科学基础。     

流域生态系统服务热点与冷点时空格局特征

生态系统服务热冷点的识别及其空间格局特征研究对生态保护规划有着重要的意义。目前有关生态系统服务热冷点的识别多采用直接分类法,缺乏对空间关系特征的综合研究。以延河流域为例,综合集成多源数据来模拟4种生态系统服务(土壤保持、植被碳固定、产水、洪水调节)的热点与冷点时空格局变化特征。主要结论为:(1)2001—2012年,延河流域土壤保持服务在流域下游高于上游,中游地区增长较快。植被碳固定服务和洪水调节服务在流域南部地区较强,且在中下游呈上升趋势。产水服务呈现"南北低、中间高"的分布格局,在流域上游呈下降趋势,在中下游呈上升趋势。(2)生态系统服务热点主要分布在延河中下游南部地区,冷点主要分布在延河上游地区。延河中下游南部地区4种生态系统服务均较强。生态系统服务保护效率最高的是延河上游。(3)延河流域林地的土壤保持服务、植被碳固定服务和洪水调节服务均强于其他土地利用类型,而产水服务较弱,湿地则相反。草地的土壤保持服务和植被碳固定服务相对较强。耕地的4种服务强于裸露地,裸露地的4种服务均较弱。湿地的土壤保持服务、植被碳固定服务和洪水调节服务保护效率最高,林地的产水服务保护效率最高。研究结果以期为流域生态系统服务保护与恢复决策提供理论支撑。     

基于InVEST模型的佛山市生态系统服务空间格局分析

随着粤港澳大湾区概念的提出, 广佛一体化建设进程加快, 佛山市的生态系统服务面临着前所未有的挑战。基于InVEST模型对佛山市2017年产水量、土壤保持、生物多样性维持、碳储存和粮食产量等5项服务进行估算, 结合ArcGIS软件探究佛山市2017年生态系统服务的空间分布格局, 分析其影响因素, 并对服务保护成效进行分级展示。结果发现, 1)除产水量西低东高外, 其余服务均呈现出西高东低的格局; 2)林地、基塘和耕地是服务主要贡献者, 其中林地对土壤保持服务的贡献占所有服务的78%; 3)各项服务冷热点分布差异较大, 产水量热点面积占比为31.19%, 而土壤保持冷点占比高达77.92%; 4)各项生态系统服务的高值区重叠比例非常低, 具有4-5项高值服务的栅格仅占0.76%; 5)生态系统服务空间保护成效呈现出“西高东低”的格局, 低值区域出现在南海区东部, 禅城区东部和顺德区南部。通过分析佛山市生态系统服务空间分布格局, 对综合服务热点区域进行了识别并分级划分出服务保护成效区域, 验证了模型合理性, 同时结合相关规划文件, 为城市绿色发展提供了参考。     

2000—2015年盐池县禁牧草地生态系统服务空间格局

以宁夏盐池县为研究区,基于InVEST模型对禁牧前后(2000、2004、2007、2010和2015年)草地生态系统碳储存、水源涵养、土壤保持3项服务进行估算,利用空间统计方法对不同年份各项服务的冷热点、空间分异、综合热点区进行识别。结果显示:草地碳储存、水源涵养和土壤保持量在禁牧前后都有显著提升,呈“N”型波动上升态势,且南部增幅大于北部;草地碳储量变化幅度较小,而水源涵养和土壤保持量变化幅度较大;生态系统服务在水平较高或增幅较大的年份冷热点显著区分布范围较大,且界线明确,在较低或下降的年份,冷热点分布不显著范围增大,且界线模糊;草地的各项生态系统服务空间分异特征以高-低类型和高-高类型为主,各项服务高值区重叠比例非常低,且呈现出明显的区域分布差异。分析盐池县草地生态系统服务空间格局,为摸清草地生态系统服务时空发展变化提供数据和方法,可促进草地生态系统保护与建设。     

鄱阳湖地区生态系统服务权衡与协同关系的时空格局

鄱阳湖地区是中国最大淡水湖影响的区域,定量分析其生态系统服务权衡与协同关系对实现区域可持续发展具有重要意义.本研究首先基于遥感、土壤、气象、数字高程模型(DEM)等多源数据,定量测算2005—2015年鄱阳湖地区食物供给服务、土壤保持服务和产水服务,分析服务的时空格局及演变特征;然后运用相关分析、冷热点分析、空间制图方法探析1 km×1 km尺度上服务间权衡与协同关系的时空特征,并研究土地利用视角下生态系统服务及其相互关系的差异.结果表明: 研究期间,鄱阳湖地区食物供给服务增加,土壤保持服务减少,产水服务先增后减.空间分布上,食物供给服务在西北-东南方向上呈现“低-高-低-高”的分布格局,土壤保持服务呈现高低值集聚分布的空间格局,产水服务表现为南高北低的空间分布.鄱阳湖地区食物供给与土壤保持、食物供给与产水量是权衡关系,土壤保持与产水量是协同关系.食物供给与土壤保持呈现北部协同、南部权衡的空间格局,食物供给与产水量之间在空间上呈现出明显的权衡关系,土壤保持与产水量之间从北至南呈现协同-权衡-协同的“夹心式”分异规律.不同土地利用类型间,耕地与食物供给、园林地与土壤保持、水域与产水量之间均存在极显著协同关系,建设用地与3种服务皆是权衡关系.食物供给服务与土壤保持服务和产水服务之间在不同土地利用类型中皆以权衡为主,土壤保持与产水服务在耕地、园林地、草地及建设用地中以协同关系为主、在水域和未利用地中则以权衡关系为主.鄱阳湖地区多重生态系统服务热点区主要在东部和南部平原区,呈减少趋势.     

基于参与式制图的城市保护地生态系统文化服务价值评价——以上海共青森林公园为例

生态系统服务价值定量化评价及其空间制图可以为确定生态系统文化服务(CES)优先保护地域提供有效途径.本研究以上海共青森林公园为例,采用问卷和结构式访谈结合参与式制图(PPGIS)方法,将非货币CES价值和空间信息结合,把丰度、多样性和稀有度指数转化为空间生态综合指数,定量评价了CES价值及其空间分布,识别出优先保护地域.结果表明: 不同景观类型的CES价值分布不同,共青森林公园美学服务价值主要分布在相对开阔的草地、滨水和疏林区,滨水区具有较高的社会关系和灵感价值.多样性较高价值区主要沿湖滨水分布,而稀有度价值较高区域多分布在森林和草地区.通过对8个梯度阈值生态指数的最高值区域进行叠加,验证了25%为有效划分阈值,能够更准确划分公园CES优先保护范围.该方法引入公众参与,实现了使用者体验的空间化、定量化、类型化,建立了景观、空间、体验的地域关系,可为城市保护地优先保护地域划分及其规划管理提供重要依据.     

滇池流域水文生态系统服务权衡与协同时空异质性及其归因分析

城市化扩张影响流域水文生态系统服务供给,导致水文生态环境压力增加。明晰滇池流域水文生态系统服务权衡与协同关系及归因,对于滇池流域社会经济发展与生态可持续管理的双赢具有重要意义。基于InVEST模型估算了滇池流域2000、2010、2018年碳存储、氮输出、土壤保持和产水量4种水文生态系统服务,分析了水文生态系统服务时空格局变化,利用双变量Moran′s I指数分析了滇池流域水文生态系统服务间时空异质性,通过冗余分析和条件效应分析等方法识别水文生态系统服务归因。结果表明：(1)水文生态系统服务的高值分布与土地利用覆盖有密切关系。(2)水文生态系统服务空间变化主要体现在滇池周边人类活动干扰强烈的区域,表现为氮输出、土壤保持和产水量增加,碳存储减小。(3)水文生态系统服务权衡与协同关系变化明显。碳存储和土壤保持为协同;氮输出和产水量先呈协同后呈权衡;产水量、氮输出均与碳存储和土壤保持为权衡,前者空间变化不明显,后者协同范围扩大,权衡范围缩小。(4)水文生态系统服务主要受多个因素共同影响,主要包括：高程、耕地比例、林地比例、建设用地比例。研究结果可为研究区水文生态系统环境治理和土地利用优化配置...     

大宁河流域生态系统服务权衡关系梯度效应

深入理解生态系统服务权衡关系是推动生态系统有效管理和实现区域高质量发展的基础。然而,目前涉及生态系统服务权衡关系梯度效应的研究仍相对较少。选取三峡库区大宁河流域为研究区域,对典型平水年份2018年粮食生产、碳固持、土壤保持和产水量4种生态系统服务进行了量化评估和空间制图,探讨了海拔、降雨量、植被覆盖度3种环境因子梯度下生态系统服务的空间分异规律,采用均方根偏差进一步分析了生态系统服务权衡关系梯度效应。研究结果表明：粮食生产在空间上呈现中部、南部高,北部低的趋势,碳固持由西北向东南递减,土壤保持和产水量高值区均分布在西部。海拔、降雨量和植被覆盖度显著影响了生态系统服务,碳固持、土壤保持总体上随着环境梯度的增加而增加,而粮食生产随着3种环境因子梯度的增加呈下降的趋势。从生态系统服务权衡方面来看,碳固持与产水量为弱权衡关系,土壤保持与粮食生产为中度权衡,生态系统服务之间多为强权衡关系。由于多种环境梯度的相互作用,生态系统服务权衡关系随海拔梯度变化无明显规律,植被覆盖度增加显著加强了生态系统服务权衡关系,而降雨量增加显著减弱了生态系统服务权衡关系。因此,今后以流域生态系统服务协调和功能整体提升为目标的生态修复工程中,应更加注重统筹不同环境梯度区域内生态系统服务权衡关系。     

泾河流域县域尺度生态系统服务相互关系及影响因子

以泾河流域31个县粮食供给、肉类供给、薪柴供给、水源涵养和土壤保持5项生态系统服务为研究对象,分析了县域尺度5项生态系统服务的相互关系、相互关系模式和总生态系统服务指数的空间差异,以及影响空间差异的自然环境和人为因子.结果表明:泾河流域县域尺度5项生态系统服务之间相互关系的差异较大,粮食供给与肉类供给呈极显著正相关,与土壤保持呈极显著负相关,水源涵养与薪柴供给和土壤保持呈显著正相关.生态系统服务相互关系模式中,调节服务主导模式、供给与调节平衡模式和粮食供给主导模式的县分别为24、3和4个;不同模式的总生态系统服务指数差距较大,最大值(泾源县)与最小值(盐池县)差距5.1倍.自然环境因子中,总生态系统服务指数与降水和土壤全氮呈极显著正相关,与日照时数呈显著负相关;排除自然环境因子的差异后,耕地增加对总生态系统服务指数有负面影响,乔木林地影响甚微,灌木林地和草地有较大的正面影响.     

基于地形梯度的甘肃白龙江流域典型生态系统服务分布特征

白龙江流域是长江上游重要的水源涵养区和生态屏障,同时也是国家级贫困县集中连片区(秦巴山区)。基于ArcGIS软件和InVEST模型,从高程、坡度、地形起伏度、地形位指数等方面分析了甘肃白龙江流域典型生态系统服务的地形梯度特征。结果表明:(1)甘肃白龙江流域碳储量、水源涵养、生境质量、土壤保持服务功能的空间分异明显,其高值区主要分布在自然保护区、林区,低值区则在河谷、城镇、农耕地区。(2)碳储量、水源涵养和生境质量随着坡度和地形起伏度的增加而增加,土壤保持则呈先增加后降低的趋势,随地形位指数增加呈现波动变化;(3)流域综合生态系统服务供给重要区域逐渐向两极分化,多种生态系统供给服务的重要区域主要在中高梯度片区,而一般区主要分布在低梯度片。地形特征是影响流域生态系统服务梯度差异的重要因素。通过分析流域不同地形因子下分析碳储量、水源涵养、生境质量、土壤保持的空间分异特征,可为中国西部山地流域生态系统格局优化管控和生态文明建设提供科学依据。     

Spatiotemporal evolution of desertification based on integrated remote sensing indices in Duolun County,Inner Mongolia

Desertification causes not only a reduction of vegetation cover and surface moisture but also the expansion of sandy land. Considering that the modified soil adjusted vegetation index (MSAVI) is linearly related to canopy cover, albedo plays a significant role in the surface energy balance, and the sandy feature index (SFI) can identify sandy land. This paper proposed a desertification monitoring index (DMI) based on MSAVI, albedo and SFI to accurately monitor desertification. In addition, three classification methods (quantile grading, the susceptibility index segmentation method, and Jenks Natural Breaks) were used to divide the DMI into non-desertification, mild desertification, moderate desertification, and severe desertification. The relative exponential entropy model was adopted to select the optimal method for desertification classification. Spatiotemporal distributions of desertification in Duolun County were finally observed from 2005 to 2020. The results show that (1) although MSAVI, albedo and SFI have their own advantages in monitoring desertification, a single indicator is not suitable for various land uses. The DMI can combine the advantages of MSAVI, albedo and SFI in desertification monitoring and is more consistent with the real desertification levels. (2) Compared with quantile grading and susceptibility index segmentation methods, Jenks Natural Breaks has the smallest relative exponential entropy (2.124), with an overall classification accuracy of 88.21%, indicating that Jenks Natural Breaks is an optimal method for desertification monitoring. (3) Although approximately 1708.60 km² of desertification areas have improved from 2005 to 2020, accounting for 44.23% of the whole area, the remaining areas are still under fluctuating or degraded conditions. This shows that the local government has made some progress in desertification protection, but the areas under fluctuating or degraded conditions still require protection or management.     

生态系统服务权衡与协同关系及驱动力——以江苏省太湖流域为例

生态系统服务权衡与协同关系研究是生态系统综合管理的前提。以太湖流域江苏省为例,通过空间显示的生物物理模型计算氮、磷净化、水量供给及土壤保持4种服务指标,借助GIS空间分析表征氮、磷指标与其他指标之间关系,并利用多元Logistic模型定量识别主导驱动力。结果表明:2000到2010年间,各指标的单位面积年均值呈现不同程度的变化,氮输出指标先增加后略下降,磷输出指标逐渐增加,水量供给先下降后上升,土壤保持逐渐下降,并且服务指标的空间格局显著差异。氮、磷净化与水量供给关系在空间上表现为广泛分布的权衡及协同变化区,但与土壤保持的关系不明显,氮、磷之间主要为协同变化关系。氮净化与水量供给的正向主导驱动力为城镇建设用地和农村居民点密度,而植被覆盖度和水网密度具有显著负作用。氮、磷关系的主要影响因素为植被覆盖度,其次是耕地及林地比例,且均起到正向促进作用。主导驱动力识别有助于明确生态系统服务间关系的作用机制,为区域环境管理及生态保护规划提供科学依据。     

中国退耕还林还草对生态系统服务权衡与协同的影响

基于生态系统服务之间相关关系的时空动态变化,实现区域可持续发展与生态系统利益最大化,是兼顾生态保护、粮食安全、改善民生等多目标的重要途径。通过分析退耕还林还草工程县域粮食供给与地块水源涵养、土壤保持、防风固沙功能变化,评估退耕还林还草工程对生态系统关键服务之间权衡与协同关系的影响。结果表明：（1）2000-2015年,约76%工程县域的粮食供给增加,约46%和49%工程县域退耕还林还草地块的土壤保持与水源涵养功能呈提升态势,而风蚀区仅约2%工程县域的地块防风固沙功能明显提升。（2）1897个工程县域中,约24%县域粮食供给与地块水源涵养、约18%县域粮食供给与地块土壤保持之间呈显著地空间协同关系,风蚀区约38%县域粮食供给与地块防风固沙之间呈显著地空间权衡关系。（3）31%工程县域表现为多重生态系统服务供给区,其中双重服务供给县域占43%,三重服务供给县域占53%,四重服务供给县域占4%。（4）近16年,不同区域退耕还林还草工程导致粮食供给与调节服务之间呈现权衡与协同相互转换、权衡或协同程度变化等差异的空间相关关系,反映了多重生态系统服务联合权衡与协同在未来工程生态效应评估中的重要性。     

流域生态系统服务簇变化及影响因素——以大清河流域为例

生态系统服务簇是多种生态系统服务的组合,是生态系统多功能性中的主导功能表征。识别生态系统服务簇的空间和功能变化及影响因素,可为基于主导功能实施分区管理策略、统筹土地多功能性,进而为整体提升区域生态系统服务提供参考。本研究以大清河流域为例,选取6种生态系统服务（水资源供给服务、粮食供给服务、水源涵养服务、水质净化服务、土壤保持服务、固碳服务）,在乡镇尺度上探讨了生态系统服务簇的变化特征,研究了影响其变化的主要因素。结果表明：（1）依据主导的生态系统服务类型,大清流域可以分为3个生态系统服务簇,生态调节服务簇（B1）,农产品供给服务簇（B2）和人居环境簇（B3）;（2）2000-2015年,生态调节服务簇的空间格局变幅最大,乡镇变化率为19.6%,而农产品供给服务簇和人居环境簇的空间稳定性较强,变化率小于5.0%;生态系统服务簇类型发生转化的区域主要位于服务簇交界处;（3）尽管服务簇在空间上有变化,但生态调节服务簇、农产品供给服务簇和人居环境簇的生态系统服务呈增长趋势,平均增幅高达8.62%;（4）自然本底条件和生态保护政策是驱动生态调节服务簇变化的主要因素,农产品供给和建设用地面积的变化分别是驱动农产品供给服务簇和人居环境簇时空变化的主要因素。该案例研究结果为管理土地多功能属性、整体提升国土空间功能提供了有效的途径。