基于地理探测器的伊犁谷地生境质量时空演变及其影响因素

利用1995—2015年土地利用分类成果,运用CA-Markov模型模拟预测2025年伊犁谷地土地利用的时空变化,结合InVEST模型评估1995—2025年伊犁谷地生境质量的时空格局,采用空间统计方法和地理探测器模型分析了生境质量的变化特征,并对生境质量的空间分布和变化趋势进行驱动因子探测、交互作用探测以及生态探测分析。结果表明:1995—2025年,耕地与建设用地面积呈逐渐增加趋势,林地与未利用地面积呈波动变化态势,草地与水域则出现减少态势,减少的趋势缓慢下降;生态退化度高值区主要在河谷平原耕作与城建区域且呈现条带状分布,应加强生态修复工程;低值区为高山林草地区域,总体上表现为低值区环绕高值区,呈现嵌套分布,应着重进行生态功能保护;生境质量与生态退化度的高、低值区域呈现相反的趋势;各县生态退化总体稳定,且退化程度较小,生境质量在1995—2015年处于下降趋势,2015—2025年有所上升;利用地理探测器识别出生境质量空间变化分布受自然和人为因子的综合作用,主导影响因子是土地利用,其次为坡度,在交互作用探测与生态探测中,各因子对生境质量空间分布的差异性表现显著,并呈现出双因子增强。     

辽中南城市群城市化及生态效应

20世纪90年代以来,我国进入快速城市化阶段,城市化引发的一系列环境问题不容忽视。本研究基于1995—2020年夜光遥感数据和土地利用数据,提取灯光指数测度辽中南城市群城市化水平,借助InVEST模型评价生境质量,并使用相关性分析方法和地理加权回归模型探讨辽中南城市群城市化水平与生境质量的关系。结果表明: 灯光指数在1995—2020年间增加了0.14,城市化水平不断提高,且呈现东低西高的格局;生境质量下降0.005,呈东高西低的格局,生态环境变差;辽中南城市群城市化水平与生境质量呈现显著的空间负相关关系,且城市化水平对生境质量的负面影响逐渐减少。为了缓解城市化带来的生境退化,实现区域社会经济协调可持续发展,迫切需要采取一系列措施,如:划定生态保护红线、提高土地集约利用度、划定城镇边界、促进区域一体化协调发展等。     

基于价值评估的黄山市生境质量时空演变特征分析

评价与分析特定区域的生境质量及其时空变化对其生态安全格局构建、可持续发展意义重大。本文以典型旅游城市黄山市为研究区,综合生态系统服务价值评价模型、基于NPP与NDVI的生境质量指数评价、InVEST生境质量评价模型、空间分析等模型与方法对黄山市1987-2017年生境质量进行研究。结果表明：（1）1987-2007年,黄山市生境质量总值持续下降,2017出现回升,但生境受到的威胁仍增加,生境最优区为北部太平湖区域,生境质量低值主要分布在各县区主城区;生境质量栅格等级变化以4等级转变为3等级为主。（2）1987-2017年,黄山市105个乡镇（街道）中有84个乡镇（街道）生境质量有所下降,主要分布在东部区域;北部环太平湖区域的乡镇为生境质量"高高"型聚集区及热点区域,屯溪区、徽州区南部、歙县、休宁县主城区的各镇为生境质量"低低"型聚集区及冷点区域。（3）黄山市城市发展对生境质量影响较大,大体上距离城市中心点越近的圈层,生境质量越差;距离黄山市旅游中心点10-20、30-40、40-50 km的3个圈层形成生境质量低值点,为旅游与城区互助发展的结果;黄山市旅游与生境质量空间分布相关性较强,旅游设施、景区核密度越高,低等级生境质量占比越高。     

黄土高原人口密集区城镇扩张对生境质量的影响——以兰州、西安-咸阳及太原为例

快速城镇化过程极大改变了区域生境的空间格局和功能要素,深刻影响生境斑块之间的物质流和能量流,同时对生境和生物多样性造成严重威胁.本研究采用InVEST模型、景观指数及多元线性回归,系统分析了1990-2018年黄土高原全域及人口密集区城镇化对生境质量影响的时空格局特征与因素.结果表明:黄土高原城镇扩张显著影响生境质量,...     

基于土地覆盖和NDVI变化的拉萨河流域生境质量评估

气候变化和人类活动导致的土地覆盖和植被变化都会对生境质量产生影响。青藏高原是众多珍稀高原动植物的栖息地,具有重要的生物多样性维持价值。拉萨河流域是青藏高原经济最发达、人口最密集的核心地区,人类活动对生境质量带来的胁迫和压力持续增加。为揭示近些年来土地覆盖和植被变化对拉萨河流域生境质量的影响,选择生长季NDVI作为植被变化的指示因子,通过对不同植被类型各年份的生境适宜度进行修正,利用In VEST模型评估了拉萨河流域1990—2015年的生境质量时空变化。研究结果表明,1990—2015年拉萨河流域土地覆盖变化整体相对较小,其中人工表面和湿地面积增幅相对较大,分别为82.65%和32.40%;土地覆盖变化的转移方向主要为稀疏草地转化为草原和草甸、耕地转化为人工表面以及冰川/积雪转化为荒地。植被变化方面,1990—2000年,除流域中上游的裸岩、裸土地区和念青唐古拉山地区外,流域NDVI整体有较显著上升;而2000年以后略有下降。从生境质量的空间分布来看,高质量生境主要分布在流域下游、念青唐古拉山南侧河谷地区以及拉萨河源头等地区,低质量生境主要分布在拉萨市市辖区及周边、林周县县城及周边,以及流域中上游的荒地等地区。从时间变化上来看,1990—2000年,拉萨河流域整体生境质量指数从0.51上升到0.57; 2010年和2015年整体生境质量指数分别为0.56和0.55,较2000年略有下降。相比于土地覆盖变化,NDVI对生境质量变化的影响更为显著。     

资源型城市土地利用转型及其对生境质量的影响——以乌海市为例

资源型城市前期发展导致了生境丧失或退化,实现高质量转型需要深入理解城市转型与生态环境质量之间的关系,土地利用转型特征及其对生境质量的影响规律研究为此提供依据与支撑。以资源型城市--乌海市为研究区,通过地学信息图谱和InVEST模型探究2005-2018年乌海市土地利用转型特征、生境质量时空变化及土地利用转型对生境质量的影响。结果表明：（1）2005-2018年乌海市土地利用变化趋势发生改变,土地利用转型明显,土地利用变化图谱单元数量逐渐增加78.14%,分布范围逐渐广泛。主要表现为草地与建设用地、采矿用地之间的相互转化,第一阶段（2005-2015年）草地大面积减少,建设用地和采矿用地大面积增加,第二阶段（2015-2018年）趋势相反。（2）乌海市生境质量变化呈现先强退化后弱提升趋势。2005-2015年乌海市18.75%的区域生境质量退化,提升面积较小;2015-2018年生境质量提升面积略大于退化面积。（3）2005-2015年草地向采矿用地、建设用地转化是区域生境质量降低的主要原因,2015-2018年区域生境质量提升的主导因素是采矿用地和建设用地向草地转化。研究结果揭示了资源型城市土地利用转型过程中生境质量的响应规律,可为资源型城市土地利用转型决策提供参考。     

黄河上游流域生态系统服务变化及其权衡协同关系

黄河上游是我国重要的生态屏障和生态功能区,研究其生态系统服务的时空演化及其权衡协同关系对实现黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。基于土地利用、土壤、气象等数据,借助InVEST模型、相关性分析以及空间自相关分析等方法,定量分析了2000-2020年黄河上游生态系统服务的时空演化特征及其权衡与协同关系。结果表明:(1)黄河上游各项生态系统服务整体表现为"西南高,东北低"的分布格局,高值区主要分布于流域西南部,低值区主要分布于流域东北部;(2)研究期内,黄河上游各项生态系统服务均呈现波动变化的趋势,产水量和土壤保持呈现整体减少趋势,生境质量与碳储量呈现增加的趋势;(3)各项生态系统服务两两之间均存在不同程度的相关关系,产水量与生境质量、碳储量呈现此消彼长的权衡关系,产水量-土壤保持、生境质量-碳储量与土壤保持-碳储量之间呈现协同关系;(4)在空间分布格局上,各项生态系统服务间的权衡与协同关系表现出显著的空间异质性与尺度效应,不同分区之间差异较大。本文可为科学管理区域生态系统,促进流域可持续发展提供参考。     

用地紧凑变化对武汉市绿色空间生境质量的影响

城市化以及人类活动所造成的土地利用变化严重影响了城市绿色空间生境质量,从而引起了一系列生态环境危机。如何科学合理协调用地建设与绿色空间生境质量的关系是城市可持续发展的重要内容。尽管当前不少学者探究了建设用地扩张强度、景观格局变化、土地利用类型变化等因素对自然生境的影响,但用地紧凑视角下用地规模、形态、强度等方面如何影响生境质量仍少有研究。以武汉市三个建设时期（2005、2013、2018年）为例,首先从生境适宜度与生境承载力视角出发构建生境质量综合评价体系,围绕土地利用强度以及土地功能布局,构建用地紧凑度评价指标体系;其次依据三个时期生境质量的热点分布情况将样本网格划分为生境冷点区、生境热点区以及生境变化区;最后通过相关性与空间自相关分析,探究生境质量与用地紧凑度的相关性及其在空间上的关联格局。结果表明：（1）武汉市用地紧凑变化对生境质量有消极影响,2005年至2018年生境质量由0.624下降到0.578,其时空分异特征明显,在三个时期内均呈现中心低、边缘高的分布特征,总体上退化速度加快,城市生境质量的提升工作效果不显著,城市发展边界是生境质量退化的重点区域。（2）不同区间生境质量受用地紧凑度影响的程度呈现出明显的差异性,生境冷点区受用地紧凑度影响最为显著,生境变化区内其与建设用地密度、居住用地密度、路网密度、土地聚集度、土地利用多样性、公交站点密度等存在较强的相关性。（3）用地紧凑因子均会对周边区域生境质量产生潜在影响,建设用地密度、土地聚集度、土地利用多样性、用地混合度、路网密度五项指标不仅对所处地块生境质量造成影响,还与周围地块生境质量退化有着密切联系,对生境影响范围较广,用地整合度对生境质量影响较小。研究结果对优化用地格局、维持生境高质量、实现用地高效配置、完善绿色空间生态系统具有重要参考意义。     

基于土地利用变化的黄土丘陵区生境质量时空演变特征——以榆中县为例

生境质量是生态系统服务水平的重要表征,是区域生态安全保障和人类福祉提升的关键环节,评估土地利用变化引起的生境质量时空演变可为区域生态保护和土地管理提供科学依据。以典型黄土丘陵区县域——榆中县为例,基于Arc GIS平台和InVEST模型探讨了该县1995、2005和2015年生境质量空间格局及其演变特征。结论如下:(1)研究区土地类型和景观格局变化明显,主要土地利用变化是耕地转向建设用地和林地,以及草地和耕地之间的相互转变,这些变化导致景观异质性增强和破碎度上升。(2)生境质量空间格局一直表现为"南部高、中部居中、北部低"的态势。生境质量上升区域主要在北部,原因是"退耕还林"及"生态北山"工程的实施使得林地面积增加,下降区域主要在中部,主要是由建设用地扩张占用耕地造成的。(3)生境质量热点以及"H-H"型聚集区主要位于南部山区,而冷点和"L-L"聚集区主要位于北部黄土丘陵区,2015年生境质量空间集聚程度较1995年有所增强,"H-H"聚集区增加0.68%,"L-L"聚集区增加0.67%。对该类型区域生境质量优化提出了相应的政策建议。     

“一带一路”地区生态系统服务关系的时空分异与区域响应

"一带一路"沿线多数发展中国家地处生态脆弱区,土地资源空间配置亟待优化。研究生态系统服务间的相互关系可以为土地利用决策提供定量化支持,但该关系在不同地域的表现形式有较大的差异性。基于InVEST模型,评估"一带一路"区域2000、2005、2010和2015年土壤保持、产水量、碳固定和生境质量4种生态系统服务时空变化,通过相关性分析和局部空间自相关分析等方法识别生态系统服务相互关系,以及其对不同地域特征变量的响应。就区域整体而言,土壤保持、产水量、碳固定和生境质量呈现中亚和西亚为一致低值区,而高值区分布不一致的空间格局;生态系统服务之间均呈显著协同关系,但冷热点格局的区域异质性显著。在生态区单元中,泰加林、温带草原和灌木的多种生态系统服务间为权衡关系;在国家单元中,生态系统服务间协同与权衡关系并存。产水量与碳固定间的协同关系对人口分布有良好的响应,而土壤保持与碳固定对人口分布的响应不明显。定量化评估生态系统服务及权衡关系,为区域土地资源优化配置提供依据,研究结果也为"一带一路"地区沿线国家间生态保护合作提供空间指引。     

基于土地利用及植被覆盖变化的黄河源区生境质量时空变化特征

位于青藏高原腹地的黄河源地区生态环境脆弱,面临生物多样性锐减、生态系统退化等问题,黄河源区生态系统保护及其高质量发展已成为国家的重点战略之一。土地利用与植被覆盖是影响生境质量的重要因素,定量化土地利用方式、强度及格局和植被覆盖格局对生态质量影响的研究越来越受到关注,但其对黄河源区生态质量的耦合效应尚不明确。基于2000年和2015年黄河源区土地利用类型及生长季归一化植被指数（NDVI）,采用InVEST模型探究了不同时期黄河源区生境质量时空变化,并采用地理加权回归（GWR）模型揭示了生境质量对土地利用和植被覆盖变化的空间响应特征。结果表明,2000年与2015年土地利用类型变化主要为未利用土地向草地的转移。植被覆盖变化方面,源区生长季NDVI整体上升。从生境质量的空间分布来看,黄河源区生境质量总体呈现南高北低的空间格局,高值分布在南部及中部地区,低值分布在北部布青山、东北部高海拔区及黄河乡的黄河沿岸。相较于2000年,2015年黄河源区生境质量平均提高11.47%。草地面积和NDVI与生境质量均呈显著正相关关系,其中NDVI是提高黄河源区生境质量的重要驱动因子。研究结果突出了NDVI对提高黄河源区生境质量的主导作用,可为未来源区生态保护提供借鉴。     

黄土高原典型退耕区生态系统服务权衡与协同关系研究——以延安市为例

在退耕还林的背景下,从多尺度分析黄土高原生态系统服务的时空变化及权衡协同关系对促进该区经济发展和生态效益多赢具有重要意义。以黄土高原退耕还林典型区延安市为例,运用InVEST模型评估1988-2018年农作物生产、碳储量、生境质量、土壤保持、产水量5种关键生态系统服务物质量,采用偏相关分析法探讨生态系统服务间的权衡与协同关系及其时空变化特征。研究结果表明：（1）受土地利用变化影响,延安市农作物生产水平、土壤保持年际变化趋势波动较大,农作物生产水平呈波动增加的趋势,土壤保持退耕还林前呈减少,退耕还林后呈波动增加的趋势,碳储量和生境质量呈逐渐增加的趋势,产水量呈逐渐减弱的趋势。（2）生态系统服务与土地利用格局联系紧密。碳储量、生境质量的高值区域以及产水量的低值区域随林地分布格局变化而变化。（3）协同关系是延安市生态系统服务间相关关系的主体,主要发生在碳储量、生境质量、土壤保持、农作物生产之间,权衡关系主要存在于产水量和其他生态系统服务之间。（4）市、县域生态系统服务间关系的差异主要发生在生境质量和土壤保持之间。     

耦合InVEST-HFI-PLUS模型的生态分区规划与动态评估——以博尔塔拉蒙古自治州为例

生态分区规划是平衡区域生态保护与发展建设,促进区域可持续发展的重要手段。以博尔塔拉蒙古自治州为例,通过耦合InVEST-HFI-PLUS模型,在评估研究区生境质量与人类足迹指数的基础上,进行生态分区规划。利用2005年与2020年两期土地利用数据,借助PLUS模型模拟自然发展与规划保护两种情景下研究区2035年的土地利用状况,并动态评估不同情景下的生态系统服务水平,对比分析不同情景的实际效益。结果表明：(1)研究区整体生境质量较好,有56%的区域生境质量等级为高;研究区人类足迹指数呈现四周低、中部高的分布格局。(2)综合生境质量与人类足迹指数,可以将研究区划分为重点保护区、重点修复区以及适度开发区三个生态管制分区,其中重点保护区面积占比为52.8%,重点修复区面积占比为42%,适度开发区面积占比为5.2%。(3)对2035年两种情景下的土地利用模拟与生态系统服务价值评估表明,规划保护情景下生态系统服务总价值较自然发展情景下提升4.16亿元,研究区生态条件有明显改善。     

基于生态系统评价的山水林田湖草生态保护与修复体系构建研究——以乌梁素海流域为例

山水林田湖草系统保护与修复工程实施的重要目标是维护和提升区域生态系统服务。从乌梁素海流域山水林田湖草的生态现状与功能出发,对乌梁素海流域水土流失、土地沙化等生态敏感性及土壤保持、水源涵养、生物多样性等生态功能重要性进行系统评价,形成基于生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果。以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,以乌梁素海流域生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果为基础,制定了“一中心、二重点、六要素、七工程”的乌梁素海山水林田湖草生态保护与修复体系,并基于此将乌梁素海流域生态保护修复分为6个主要治理区域,形成“四区、一带、一网”的生态安全格局,通过具体工程实施,流域生态环境质量和生态服务能力将取得明显提升,防风固沙能力有效增强,生物多样性持续改善,水环境质量稳定达标,生态系统的稳定性明显加强。通过乌梁素海流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复关键区域的识别提供了定量分析方法,为流域尺度构建生态安全格局、实现山水林田湖草系统保护和修复提供思路和途径。     

基于InVEST模型的皖西大别山区生境质量时空演化及景观格局分析

新型城镇化及生态文明建设背景下,加强中国重要生态功能区的生境质量研究具有重要意义。以皖西大别山区舒城县为例,基于InVEST模型及地形位等方法进行生境质量时空演变与景观格局互动及梯度效应分析,结果表明:(1)1995—2015年,研究区生境质量指数从1995年的0.6392下降为2015年的0.6356,总体降幅不大;生境退化程度持续上升,由0.0133上升至0.0142。热点分析表明,生境质量较差的冷点区主要分布于东北部的城镇及其周边区域,质量较高的热点区主要位于西南部植被分布区;(2)生境质量及生境退化分布指数具有显著的地形位梯度效应。高生境质量分布指数与林地分布一致并随地形位梯度上升成主导优势,而低生境质量分布与建设用地和农地分布一致,并在低地形位梯度上占主导优势;(3)分区和整体生境质量与景观格局指数相关性显著,但不同区域内的二者之间相关性质各异。生境质量演化受地形和景观格局影响较大。研究结果对于大别山重要生态功能区的生境保护及生态系统功能调控具有一定的理论与实践价值。     

基于INVEST模型的洞庭湖区土地利用景观格局对生境质量的影响研究

生境质量是区域生物多样性维持能力的重要表征,土地利用变化是引起景观格局和生境质量变化的主要原因,揭示土地利用及景观格局变化下生境质量的时空演变规律能为生物多样性保护提供参考依据.以洞庭湖区为研究对象,基于1995、2000、2005、2010、2015、2018年6期遥感解译数据,采用土地利用转移矩阵、景观格局指数及I...     

基于生境质量和生态安全格局的阿勒泰地区生态保护关键区域识别

随着生态文明建设上升为国家战略,生态安全与保护修复格局的识别成为国土空间规划战略中关于生态空间保护的重要内容。为了促进区域生态系统的保护修复及有效管理,从空间尺度上对区域生态安全和修复区域的识别必不可少。利用InVEST模型的Habitat Quality模块分析了阿勒泰地区1995年、2005年和2018年的生境质量变化状况,从生态环境保护的角度出发构建区域生态安全格局,结果发现：（1）1995-2018年阿勒泰地区生境质量处于中等水平,总体呈下降趋势,说明当地生态系统有不断退化趋势;（2）以生态结构系统性和生态过程完整性为目标,通过MSPA分析结合景观连通性识别出15块生态源地,处于阿勒泰北部的山间林地和乌伦古湖区域;利用ArcGIS软件的Cost Distance工具识别出阿勒泰地区有效生态廊道38条,长约2466km,总面积约80.08km²,其中草地和林地是生态廊道穿越的重点区域;识别出最小阻力路径与生态廊道交叉处的生态节点52个,主要分布在草地和林地区域;（3）通过生境质量与最小累积阻力值识别出三类生态保护关键区域,分别为生态涵养区、生态维护区和生态保育区,结合各类生态保护关键区域的存在的生态问题提出不同的生态保护方向。研究结果为阿勒泰地区生态保护修复按照三类生态保护分区分别提出了不同的保护方向,可为阿勒泰地区国土空间生态保护修复关键区域识别和为保障区域生态系统整体保护及可持续发展政策制定提供参考。     

京津冀地区生态系统服务供需测度及时空演变

生态系统服务供需状况深刻影响地区生态安全与经济社会的可持续发展。以京津冀为研究区,选取产水、碳固持以及粮食生产3项生态系统服务,应用InVEST模型、ArcGIS空间分析模块,定量测度2005年与2015年京津冀地区生态系统服务供需水平,探索京津冀地区生态系统服务供需时空格局及类型演变特征。结果表明：（1）在2005年与2015年,京津冀地区产水服务处于供需赤字状态,碳固持服务和粮食生产服务处于供需盈余状态,且各项生态系统服务供需状态呈显著的空间异质性;（2）2005年与2015年京津冀地区生态系统服务综合供需状况呈赤字状态,主要赤字范围以京津为中心呈环状分布,并在此期间范围有所扩大。（3）基于生态系统服务供需状况,将京津冀各县区划分为生态涵养区、生态保育区、生态改良区、生态恢复区以及生态控制区,并针对各类型区生态系统供需状况及其时空演变规律,提出了相应的政策建议。