围填海景观格局演变及存量资源分析——以大连长兴岛附近海域为例

以大连市长兴岛附近海域为研究区域,收集1995年、2000年Landsat TM遥感影像及2005年、2010年、2016年高分辨率遥感影像,分析20年来研究区围填海的动态空间分布及景观格局变化特征,建立面向对象的围填海存量资源分类提取方法,并构建围填海存量资源指数,对长兴岛围填海存量资源状况进行分析,得出以下结论:(1)长兴岛附近海域围填海年动态变化在2010—2016年间幅度最大;长兴岛东南部为围填海动态变化的主要区域。(2)整个区域在监测期内表现出多种围填海小型斑块被整合,大型斑块积极向外扩展的发展态势,区域内景观表现出多样性和复杂性增加而优势度减小的趋势。(3)长兴岛附近海域围填海总体利用效率较低,填而未建区域面积最大,其次为围而未填区域及低效工业城镇用海类型,围填海存量资源总面积达到22008.5 hm~2。     

填海造地导致海湾生态系统服务损失的能值评估——以套子湾为例

评价填海造陆导致的海湾生态系统服务价值损失成为海洋资源配置和调控沿海经济发展与环境保护的重要手段。运用能值分析方法,结合海湾生态系统特点,针对填海工程造成的供给、调节、文化、支持4类生态系统服务损失构建了能值估算模型,并以烟台套子湾填海工程为例,分析了该湾生态系统服务的损失情况。结果表明,该湾供给服务损失最大,全部生态系统服务年能值损失为3.32×1024sej/a,海域使用年限内(50a)的能值货币价值损失总计2.28×1014元,单位面积的能值货币价值损失1.73×1012元/hm2,远远高于依据现行的生态补偿评估方法计算的结果。该能值模型对生态系统服务损失的评价更为客观合理,适用范围较广,为完善控制填海活动的经济体制建设、促进沿海区域的可持续发展提供依据。     

围填海对潍坊北部沿海地区湿地生态系统服务功能损害影响研究

本文以潍坊北部沿海地区为例,利用市场价值法、造林成本法、影子工程法、成本替代法、成果参照法等方法,分别从湿地生态系统提供的食品生产、原料生产、氧气生产、气候调节、水质净化、旅游娱乐和知识扩展服务等7个方面,计算得出了该区域围填海造成的湿地生态系统服务功能价值损失值为1．02×104万元／年,单位面积损失为1．06万元／hm2·年。通过对湿地生态系统服务功能进行科学、全面的分析和评价,为分析围填海工程综合损益提供了科学依据,也为围填海形成后的生态恢复提供了技术参考。     

近30年辽东湾北部区土地利用强度与生态系统服务价值的时空关系

探讨滨海湿地土地利用强度与生态系统服务价值的时空关系,是促进滨海湿地资源合理配置及维持生态系统可持续发展的重要依据。基于辽东湾北部区1985、1993、2002、2014年4期Landsat TM遥感数据,在计算土地利用强度综合指数的基础上,运用地统计学方法及地理加权回归模型探讨土地利用强度与生态系统服务价值的时空耦合关系,结果表明:1)1985—2014年,生态系统服务价值变化显著,其中水域占比最大,滩涂和草地次之。2)研究区单位面积生态系统服务价值在空间上总体呈现由南高北低向西高东低演变的趋势。3)研究区土地利用强度与生态系统服务价值之间整体呈强烈的负相关关系,当土地利用强度增加时,生态系统服务价值降低。4)随着土地利用强度的增加,四种服务类型之间出现以供给服务价值的增加而导致其他服务类型价值减少的权衡关系。     

新疆伊犁河流域生态服务价值对土地利用变化的响应

以伊犁河流域为研究对象,运用GIS手段和生态经济学方法,采用Costanza生态系统服务价值计算公式,参照谢高地等人的中国陆地生态系统服务单位面积价值,结合敏感度分析,探讨了伊犁河流域1985-2005年土地利用和生态系统服务价值的变化特征。研究结果表明:1985-2005年间伊犁河流域土地利用处于发展阶段,土地利用程度呈增大趋势。研究期内生态系统服务价值总体有所上升,从482.83×108元上升到506.44×108元,增加了23.61×108元:水域和耕地对研究区总体服务功能变化的贡献率最大,而牧草地生态服务功能的下降对研究区总体生态服务功能的增加具有较大负贡献。研究区生态经济的发展已处于协调水平的边缘,需要加强对生态环境的保护力度。     

基于生态系统服务评价的围填海区域景观生态红线划分方法及应用研究

以围填海活动为代表的高强度的人类开发利用方式从根本上改变了海岸带地区的自然属性,区域生态环境发生了深刻变化。定位于我国大陆沿海的围填海区域,通过人机交互目视解译的方法获取我国大陆沿海围填海区域的矢量数据,基于围填海活动影响下海岸带区域的景观类型和生态系统服务变化的评估结果,识别我国海岸带的生态脆弱区和重点保护区,提出围填海区域景观生态红线的划分方法。通过分析可知:(1)围填海区域景观生态红线区呈现出"总体分散、局部集中"的的分布特点;(2)景观生态红线区主要分布在人工湿地和残存自然湿地中。围填海区域是进行海陆统筹研究的关键区域,而景观生态红线作为识别其重要生态功能区,并进行二次保护和抢救性保护的有效手段,将为我国海岸带生态管理提供新思路和新方法。     

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%。     

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。     

新疆国家级自然保护区土地利用变化的生态系统服务价值响应

运用GIS和RS技术,基于2000—2010年遥感数据分析了新疆6个国家级自然保护区的土地利用变化状况,并对不同时期的生态系统服务价值进行评估.结果表明:2000—2010年,研究区水域和草地面积有所减少,林地、农田、湿地、未利用地和建设用地面积均有所增加,2000—2005年间土地利用变化速率较快,约为2005—2010年间变化速率的2.4~6.3倍.水域、草地、林地生态系统价值构成了研究区生态系统总价值量的主体,约占93%.研究期间,除草地和水域生态系统服务价值有所降低外,其余地类的生态系统服务价值均有所增长;生态系统服务总价值先升高后降低,整体呈降低趋势,降低率为1.2%.在西部大开发过程中,需要更加重视自然资源的保护和生态系统修复,以实现西部地区资源、环境与社会经济的可持续发展.     

长江中游地区生态系统服务价值的地形梯度效应

采用长江中游地区1995、2005、2014年3期土地利用数据,基于修正后的长江中游地区生态系统服务价值系数表,估算各县域生态系统服务价值,并分析其时空变化特征及地形梯度效应.结果表明:长江中游地区生态系统服务价值在空间上总体呈山区高而平原低的分布格局,地形梯度分布特征明显.县域地形起伏度与生态系统服务价值呈现较为显著的对数关系,二者拟合优度为0.53;地均生态系统服务价值随地形起伏度上升而增加,2014年1~5级地形起伏度区从400.35万元·km^-2增至554.57万元·km^-2;研究期间随着地形起伏度增加,各级别内县域生态价值变化从下降型逐渐向稳定型转变.从不同生态系统服务价值看,受不同地形起伏度上土地利用结构改变及不同地类的主导生态系统服务差异的影响,随着地形起伏度的增加,食物生产、废物处理服务价值有所下降,其他生态系统服务(如原材料生产、气体调节等)的价值总体呈上升趋势.     

基于生态系统管理理论的海域集约利用评价——以河北沿海地级市为例

基于生态系统管理理论,从海洋投入强度、海洋利用强度、海洋经济效益及海洋生态环境质量层面,构建海域集约利用评价的指标体系,运用模糊决策分析理论计算各指标权重,得到河北省沿海地级市2005—2014年的海域集约利用综合指数,并利用聚类分析法及协调度指数对河北省海域集约利用的区域差异特征进行了分析。研究结果表明:2005—2014年河北省海域集约利用综合水平不断提高,除海洋生态环境质量准则层指数呈下降趋势外,海洋投入强度、海洋利用强度、海洋经济效益3个层面指数均呈上升趋势,其中持续增加趋势最明显的是海洋经济效益准则层;河北省沿海三市海域集约利用综合指数及各准则层指数的时序变化特征基本一致,但各区域之间仍体现着不同的变化特点,沧州市海域集约利用程度较高,唐山市海域集约利用经历了由低到高的过程,秦皇岛市海域集约利用的状况整体处于一般水平;河北省及沿海三市海域集约利用总体保持了较高的协调度,但各地区不同时段的变化特征有所不同。     

海洋可持续发展目标与海洋和滨海生态系统管理

海洋和海岸带可以为人类提供多种生态系统服务,保护与持续利用海洋资源以促进海洋和海岸带可持续发展已被正式纳入联合国可持续发展目标。实施海洋可持续发展目标面临几大挑战,包括如何减小陆基人类活动的影响、加强海岸带的综合管理、提高海洋资源效率、适应气候变化和提高沿海居民的人类福祉等。为应对这些挑战,需要将海洋和海岸带融合为一个大型生态系统,利用基于生态系统的管理方法,综合考虑各个部门和多种胁迫因素的累积影响,通过建立综合的海洋观测体系,合理划分海洋功能区,按照海洋环境承载力限制陆基人类活动,合理配置并有效利用海洋资源,提升海洋和海岸带生态系统的整体服务功能,从而进一步推进实施海洋可持续发展目标。     

黄河口湿地有机碳来源及其对碳埋藏提升策略的启示

滨海湿地是地球上具有多种独特功能的生态系统,是地球上重要的碳库之一,其在全球碳循环中的作用在近年来越来越受到人们的重视。总结了用C/N、稳定碳同位素和生物标志物等方法追踪黄河口湿地有机碳来源的研究成果,并据此探讨了黄河口湿地的固碳提升策略。黄河口湿地是我国典型的滨海湿地,碳来源复杂,但各种示踪方法均表明有机碳的来源中陆源输入较海源输入优势明显,而且陆源输入以地表径流和植被为主,但海源输入从内陆向近海逐渐增强,碳的来源有明显的时空变化并且受到人类活动的强烈干扰。从有机质来源看,提升黄河口湿地的碳埋藏能力应该从合理调配河流淡水资源、保护植被、加快植物群落演替等方面入手。目前有机碳来源的研究还存在覆盖区域有限、碳源区分粗略、影响因子研究较少等问题,缺乏系统性,多限于观测,对机制的理解十分薄弱,因此难以对碳埋藏能力的提升提供定量化的指导。今后的研究要从以下几个方面加强:1)不同区域和不同环境条件之间的比较研究;2)探寻更具特异性的生物指标、优化数据模型,使来源区分更细致;3)不同来源有机质在沉积物中埋藏效率的对比研究;4)构建湿地碳埋藏能力评估体系,综合考虑各方面因素研发和集成能够最大限度提高滨海湿地碳埋藏能力的技术。     

山东近海生态资本价值评估——供给服务价值

海洋生态资本是沿海地区社会经济活动的重要生产要素,供给服务价值是海洋生态资本价值的关键构成要素之一。选择养殖生产、捕捞生产和氧气生产3个指标,分别采用市场价格法和替代成本法对山东近海生态系统提供的供给服务价值进行了评估,并揭示山东近海供给服务价值的空间分布规律。山东近海3.16万km²的海域,2008年产出的供给服务价值为574.1亿元,占全省沿海地级市生产总值的3.62%。其中,养殖生产价值452.86亿元,捕捞生产价值66.02亿元,氧气生产价值55.23亿元。山东沿海7个地级市比较,威海和烟台近海的供给服务价值最高,分别为180亿元和169.13亿元;其次是青岛近海,为103.58亿元;滨州、潍坊、日照和东营近海较低且相差不大。山东近海生态系统供给服务价值的分布密度平均为167.7万元/km²。供给服务价值的高值区集中分布于青岛和日照近海,中值区主要分布于威海和烟台近海,滨州、东营和潍坊近海的分布密度较低。山东近海生态系统供给服务价值空间分布遵守从近岸向外海总体降低的规律,有养殖区分布的局部海域,供给服务价值较高。山东近海供给服务与调节服务、支持服务存在正相关的关系,养殖生产、捕捞生产、氧气生产3项服务之间也存在互相促进的关系。山东近海供给服务价值,尤其是养殖生产对山东沿海经济发展有着重要的支撑作用。     

基于PSR的黄河河口区生态系统健康评价

根据压力-状态-响应(PSR)框架模型,从广义上定义河口区生态系统,将河口及毗邻的陆域、海域生态系统作为一个整体,从压力指标、状态指标、响应指标3个方面构建了黄河河口区生态系统健康评价的指标体系,以研究区1991年数据和相关国家标准为基准,2013年代表现况,利用综合指数法(CEI)评价了黄河河口区的生态系统健康状况。结果显示:黄河河口区生态系统健康评价的响应指数最高(0.9055),压力指数居中(0.8288),状态指数最低(0.6458),综合指数为0.7427。总体来看,与1991年相比,目前黄河河口区生态系统仍处于"健康"状态,但健康状况明显下降,其中状态指数下降最为严重。从区域轻度开发到人类活动强烈干扰阶段,黄河河口区存在过度捕捞、湿地不合理开发、浅海养殖过度及污染物排放等一系列影响生态系统健康的问题,应进行区域的生态恢复和科学管理。     

A dynamic mass balance model for phosphorus fluxes and concentrations in coastal areas

This paper presents a general, process-based mass balance model (CoastMab) for total phosphorus (TP) in defined coastal areas (at the ecosystem scale). The model is based on ordinary differential equations and calculates inflow, outflow and internal fluxes on a monthly basis. It consists of four compartments: surface water, deep water, erosion/transportation areas for fine sediments and accumulation areas for fine sediments. The separation between surface water and deep water is not done based on water temperature, but on sedimentological criteria instead (from the theoretical wave base). There are algorithms for all major internal TP fluxes (sedimentation, resuspension, diffusion, mixing and burial). Validations were performed using data from 21 different Baltic coastal areas. The results show that the model predicts monthly TP in water and chlorophyll a very well (generally within the uncertainty bands of the empirical data). The model has also been put through sensitivity tests, which show that the most important factor regulating the predictions of the model is generally the TP concentration in the sea beyond the coast. The model is simple to apply, since all driving variables may be accessed from maps or monitoring programs. The driving variables include coastal area, section area (between the defined coastal area and the adjacent sea), mean and maximum depths, latitude (used to predict water temperatures, stratification and mixing), salinity and TP concentration in the sea. Many of the model structures are general and could be used for areas other than those included in this study, e.g., for open coasts, estuaries or tidal coasts, as well as for other substances than phosphorus.     

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。     

近60年挠力河流域生态系统服务价值时空变化

根据1950-2005年挠力河流域土地利用数据,利用中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,对近60年挠力河流域生态系统服务价值的时空变化进行研究.结果表明,自1950年至2005年,挠力河流域生态系统服务价值逐渐减少,由749.84亿元降低至308.82亿元,损失约58.82％;价值空间格局由以高价值区为主导的状态逐渐转化为以低价值区为主导的状态,且价值质心由北向南发生转移;挠力河流域生态系统服务价值的全局自相关指数逐渐减小,高-高自相关类型沿河流主干道逐渐萎缩,且呈现破碎化趋势,低-低自相关类型呈先减少后增加的“V”趋势,呈现不显著连片化趋势.人为垦殖活动是该流域生态系统服务价值时空动态变化的主要驱动因素.