城镇化与生态系统服务的协调演化特征及空间耦合关系

生态系统服务作为连接自然环境与社会经济的桥梁与城镇化耦合协调关系的研究备受瞩目。以中国333个城市为研究单元,通过综合评价指标体系计算了2010年、2015年的城镇化水平与生态系统服务能力,同时分析了两者的时空演变特征,最后采用空间计量模型探索了生态系统服务与城镇化之间的关系。研究显示:(1)全国城市的城镇化水平呈现"东高-西低,南高-北低"的空间格局,均值由2010年的0.0792增加到2015年的0.0987,增长了24.62%,大部分城市仍处于萌芽发展阶段,仅上海市和深圳市进入高度发达阶段;(2)全国城市的生态系统服务能力呈现"东南高-西北低"的空间格局,均值由2010年的0.2542升高到2015年的0.2621,提高了3.11%,但有81个城市的均值由2010年的0.1201下降至2015年的0.1183,降低了1.50%,形成了恶化形势显著的空间聚集特征;(3)城镇化综合得分及人口、土地和经济城镇化的空间误差模型估计系数分别为-0.1303、-0.2019、-0.2404和0.1946,经济发展或已成为改善生态系统服务的有力抓手。据此我们建议,城市发展应加强生态空间统筹管理...     

生态系统服务功能及其生态经济价值评价

生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。它不仅为人类提供了食品、医药及其它生产生活原料,更重要的是维持了人类赖以生存的生命支持系统,维持生命物质的生物地化循环与水文循环,维持生物物种与遗传多样性,净化环境,维持大气化学的平衡与稳定。人们逐步认识到,生态服务功能是人类生存与现代文明的基础。近年来生态系统服务功能的研究已引起了人们的广泛重视,生态学家、经济学家纷纷探讨生态系统服务功能的内涵与定量评价方法,并已成为当前生态学与生态经济学研究的前沿课题。本文拟系统地分析生态系统服务功能的研究进展与趋势,生态系统服务功能价值的评估方法,并探讨生态系统服务功能及其与可持续发展研究的关系.     

福州市生态系统服务价值演变及生态经济协调发展分析

生态系统服务的研究对于分析生态系统职能构成及区域可持续性发展具有重要意义.在测算2010—2020年福州市土地利用动态度的基础上,研究分析十年间城市生态系统服务价值的动态变化,并结合生态经济发展协调度模型,分析了生态系统服务价值变化影响因素以及生态发展与经济建设之间的相互作用.结果表明:(1)福州市土地利用变化程度近年...     

基于ARIMA-ANN模型的生态安全评价及预测——以河西走廊城市群为例

生态安全是社会经济可持续发展的基本保障,研究区域生态安全时空格局历史演变与发展趋势具有重要意义。本文选取河西走廊地区5个地级市为对象,建立基于PSR-EES模型的生态安全评价指标体系,采用综合指数法计量其2008—2017年期间10年生态安全值,进而采用ARIMA-ANN模型预测未来该区域生态安全变化趋势。结果表明:河西走廊地区生态安全呈波动上升状态,演变特征与区域的生态保护规划与政策措施相吻合;各地级市生态安全等级与理想状态存在不同程度的差距;张掖、金昌、酒泉三市存在一定的生态风险;采用ARIMA单项模型、ARIMA-ANN组合模型对河西走廊区域生态安全变化趋势进行预测的平均相对误差、相关系数分别为2.01%、0.8852(ARIMA)和1.09%、0.9665(ARIMA-ANN); ARIMA-ANN组合模型预测河西走廊地区2020年的生态安全值达0.8107,处于V级。本研究证明,ARIMA-ANN组合模型在区域生态安全演变评价和发展趋势预测中获得较高的准确度和精度,对优化区域生态空间布局和安全管理具有实践价值。     

国家重点生态功能区生态-经济-社会系统耦合协调的动态演化——以新疆阿勒泰地区为例

探究国家重点生态功能区生态-经济-社会系统耦合协调的演化特征,对实现可持续发展目标、建设美丽中国有重要意义。运用耦合协调模型、剪刀差方法、耦合度模型以及VAR模型对2007—2019年阿勒泰地区EES系统耦合协调度的动态演化进行分析。结果表明：(1)2007—2019年阿勒泰地区整体耦合协调度呈现不断上升趋势,由2007年的中度失调(0.271)向2019年的轻度失调(0.371)演进,生态系统与经济系统、社会系统的发展水平呈现“X”型变动趋势,经济系统与社会系统持续上升,而生态系统略微下降。(2)经济系统与社会系统、生态系统与社会系统演化速率的剪刀差在2014年以后出现较大幅度的波动,而生态系统与经济系统演化速率的剪刀差趋于稳定态势,生态系统与经济系统、经济系统与社会系统的耦合度呈现出由无序到有序的初始过渡。(3)由脉冲响应函数及方差分解可得,阿勒泰地区EES系统耦合协调水平的提升是三系统共同作用的结果,前期主要由社会系统、经济系统驱动,后期主要依赖生态系统的改善。研究表明：国家重点生态功能区应着重减轻经济系统对社会系统和生态系统的胁迫强度,进而实现三者的协同发展。     

河西走廊城镇化与资源环境承载力的动态耦合及空间格局

城镇化和资源环境承载力耦合的时空演化是生态、地理、经济社会学等研究的重要内容之一,对促进城镇的可持续发展具有重要意义.为研究县域尺度上河西走廊城镇化与资源环境承载力协调度的空间分布格局,基于核密度分析、探索性分析、时空数据模型等方法,对该区域城镇化和资源环境承载力协调度的空间异质性及其动态演进过程进行了研究.结果表明:...     

中国陆地生态系统服务功能及其生态经济价值的初步研究

生态系统服务功能主要表现为提供保存生物进化所需要的丰富的物种与遗传资源,太阳能,二氧化碳的固定,有机质的区域气候调节,维持水及营养物质的循环,土壤的形成与保护,污染物的吸收与降解及创造物种赖以生存与繁育的条件,维持整个大气化学组分的平衡与稳定,以及由于丰富的生物多样性所形成的自然景观及其具有的美学,文化科学,教育的价值。     

水生态服务功能分析及其间接价值评价

水生态系统服务功能是指水生态系统及其生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。它不仅是人类社会经济的基础资源 ,还维持了人类赖以生存与发展的生态环境条件。根据水生态系统提供服务的机制、类型和效用 ,把水生态系统的服务功能划分为提供产品、调节功能、文化功能和生命支持功能四大类。水生态系统提供的产品主要包括人类生活及生产用水、水力发电、内陆航运、水产品生产、基因资源等 ;调节功能主要包括水文调节、河流输送、侵蚀控制、水质净化、空气净化、区域气候调节等 ;文化功能主要包括文化多样性、教育价值、灵感启发、美学价值、文化遗产价值、娱乐和生态旅游价值等 ;支持功能是上述服务功能产生的基础 ,其对人类的影响是间接的并且需要经过很长时间才能显现出来。评价中 ,将我国陆地水生态系统分为河流、水库、湖泊、沼泽四个类型 ,结合基础数据的可获得性 ,建立了由调蓄洪水、疏通河道、水资源蓄积、土壤持留、净化环境、固定碳、提供生境、休闲娱乐 8项功能构成的水生态系统间接价值评价指标体系并进行了初步的评价与估算 ,结果表明其总的价值为 6 0 38.78× 10 8元 ,相当于供水、发电、航运、水产品生产等水生态系统提供的直接使用价值的 1.6倍     

城市近郊型乡镇农业生态经济系统生态潜力及产业空间布局——以延安市河庄坪镇为例

生态脆弱区抗干扰能力弱,明确其系统的生态潜力,在潜力的基础上开发利用资源对区域的可持续发展具有重要的意义。研究基于生态系统服务价值视角,尝试测度农业生态经济系统生态潜力,同时以三产融合典型代表乡镇为研究对象,对其农业生态经济系统生态潜力和主导产业进行时空分析,最后对生态系统加以功能分区。结果显示：（1）气体调节、气候调节、水源涵养和土壤形成与保护是生态系统提供的主要服务功能。随退耕还林工程实施,林地面积的增加使生态系统服务价值量随之上升,在空间上呈现"中间低两翼高"的格局。（2）农业生态经济系统生态潜力受服务价值与资源开发过程影响,与生态系统服务价值在空间上相对一致,呈现出"两翼高中间低,北高南低"的分布格局,其中,退耕还林工程的推进直接导致林地的生态潜力增加,耕地的生态潜力减少。（3）研究区在退耕过程中形成以大棚种植为主的设施农业、以农林特色销售为主的商品型种植农业,以山地苹果为主的林果产业以及以酒店商贸为主的服务行业。并随城镇一体化的推进,主导产业呈现出由传统粗放型大田种植向集约型设施农业方向发展。在空间上形成了以镇区分布为主的第三产业、依托拐沟坡地的林果产业和沿川道展开的设施农业的产业布局。（4）基于生态系统服务价值,研究区农业生态经济系统功能区划分为城镇生态环境维护区（第Ⅰ类型区）、农业生态保护区（第Ⅱ类型区）、生态安全屏障区（第Ⅲ类区）3个区域。     

近40年海南岛国土空间格局演化的生态效应及其影响因素

科学认知国土空间格局演化与生态服务的关联作用及主导影响因素,可为区域国土空间开发和生态环境保护提供决策支持。采用空间转移矩阵、InVEST模型分析1980-2020年海南岛国土空间格局及生态系统服务的时空演化特征,并在此基础上引入综合生态服务指数(CESI)和国土空间转型生态贡献率评估国土空间格局演化的生态效应,最后运用随机森林模型探究生态系统服务演化的主导因素及作用机制。结果表明:①近40年海南岛城镇空间持续扩张,农业空间不断缩减,生态空间先增后减,全域国土空间交叉转化总规模达到2717.11km²,其中以生态空间与农业空间的动态转换最为显著,生态空间和农业空间向城镇空间转换次之,城镇空间向生态空间和农业空间的转换最弱。②生态系统服务功能中产水量分布呈现"东北部高、西南低"的分布特征,土壤保持、碳储量、生境质量及综合生态服务指数分布则表现为"中部高、四周低",40年间各类生态系统服务功能均呈现不同的程度的下降趋势,这是海南岛生态系统服务功能恶化趋势大于改善趋势的结果,其中生态空间向农业空间和城镇空间的转换是区域生态服务功能恶化的重要原因。③海南岛生态服务功能受到自然地理、交通区位、社会经济和政策的综合作用,交通区位、社会经济以及自然地理类因素影响作用显著,政策类因素影响相对较弱,且各影响因素与生态系统服务功能间呈现非线性相关关系。     

土地利用变化的生态环境效应及其时空演变特征——以河西走廊为例

基于河西走廊地区1980—2020年的土地利用数据,运用ArcGIS空间分析方法,计算生态环境质量指数,对1980—2020年长时间序列土地利用类型变化及其生态环境质量的时空演变特征、变化频次、模式、圈层分布和空间聚集特征等进行分析。结果表明: 1980—2020年间,未利用地是研究区主要的土地利用类型,其中,建设用地、林地、草地和水域面积变化较多,土地利用类型之间转换明显。研究区生态环境质量恶化和改善的趋势同时发生,并在一定条件下相互抵消,生态环境质量指数呈先降后升的“U”型演变过程,整体生态环境质量波动变化不大。生态环境质量的空间集聚特征明显,总体分布特征为东南地区较高、西北地区较低,没有出现高频率、大变化;研究区东南象限的生态环境质量最差,西南和西北象限次之,东北象限的生态环境质量最好;生态环境质量类型转换持续下降区的面积大于持续上升区的面积,说明研究期间河西走廊的生态环境保护取得了一定成效。生态环境质量变化热点区域主要分布在河西走廊中部以及西南部,冷点区域主要分布在河西走廊西北部。     

河西走廊农业昆虫的区系分析及其生态分布

河西走廊地处青藏高原和内蒙古高原的过渡地带,是甘肃省的粮棉基地。河西走廊的昆虫分布,前人已做过一些调查、采集以及分析工作,发表过一些见解。作者现根据在河西走廊采集、鉴定的昆虫标本和该区植保部门提供的农业昆虫名录,取其中分布资料比较完整的491种,并参考当地的地势地形、气候状况、植被和农业昆虫的发生特点,对河西走廊农业昆虫的区系结构和生态分布进行了分析,籍此可以比较清楚地看出该区农业昆虫的区系结构概貌、生态分布特点和不同分布区的优势种     

河西走廊水生植物多样性格局、群落特征及影响因素

水生植物是湿地生态系统重要组成部分,研究水生植物多样性分布格局及其影响因素对地区水生植物资源保护具有重要意义。通过野外调查并结合气候等环境因素,研究了河西走廊主要水生植物群落类型、数量特征、水生植物多样性分布格局及影响因素,并对中域效应假说进行了验证。研究结果表明:(1)河西走廊地区共有水生植物29科42属84种,群落的聚类分析可将河西走廊水生植物群落划分为15个主要群落类型;(2)河西走廊水生植物群落类型主要受到水温、海拔、经纬度等环境因子影响,群落物种多样性指数与盐度以及溶解性固体总量呈显著性相关;(3)河西走廊水生植物多样性空间格局呈现出"∩"型的单峰格局,中域效应模型能较好地解释该地区水生植物多样性水平的纬度格局及海拔垂直分布格局,对该区域水生植物物种丰富度在纬度和海拔梯度上的变异解释率分别为57.56%、63.5%。分析表明,河西走廊水生植物物种丰富度格局由几何(边界)限制和随机过程及其他未知因素共同控制,且几何(边界)限制和随机过程贡献率较大;同时本研究中未考虑的环境异质性、气候、人为干扰等因素也对河西走廊水生植物多样性空间分布产生重要影响。     

河西走廊荒漠地区的人口和生态问题

甘肃省自然条件差,粮食自给程度低。在这一背景下,有着灌溉之利,粮食产量较高且稳定的河西走廊荒漠绿洲,便首当其冲地承受着生产更多商品粮的压力。由此必须扩大垦殖,增加用水以及由于人口增长而扩大樵采等对植被的破坏,加剧了沙漠化的发展和绿洲的衰退。本文拟对河西走廊荒漠地区的人口与生态环境问题及解决途径,做一概略讨论。     

Moisture changes over the past 467 years in the central Hexi Corridor,northwestern China

The long-term characteristics of precipitation in arid and semi-arid areas are of great interest because these areas are very sensitive to climate change and human activities. The Hexi Corridor is an arid and semi-arid region in northwestern China that also is an important sector of the Silk Road Economic Belt; despite the region’s dependence on precipitation, annually resolved, long-term moisture records are still lacking for this region. Here, a standard tree-ring width chronology spanning 1484–2015 AD is developed for the Hexi Corridor using Qilian juniper (S. przewalskii Kom.). The chronology is used to reconstruct moisture changes in the region over the past 467 years. Correlation analyses indicate that the tree-ring width index has a significant positive correlation with the June SPEI (standardized precipitation evapotranspiration index) on a twelve-month time scale (r=0.73, n=65, p<0.001). We used this information to build a transfer function that explains 52.5% of the variance in the SPEI reconstructed for the period from 1549 CE to 2015 CE. Our study area experienced clear alternations between dry and wet periods. Especially long wet periods include 1600–1650 AD and 1762–1804 AD; long dry periods include 1670–1693 AD, 1917–1970 AD, and 1990–2015 AD. The 1920s was the most severe period of drought in the last 467 years. The results of wavelet analysis and running correlation analysis indicate that the atmospheric circulation system experienced a notable shift around the 1800s, after which point the role of the westerly system grew more pronounced.     

河西走廊天然固沙植被区地表甲虫多样性及其对沙漠化的指示作用

干旱、半干旱区沙漠化强烈影响动植物分布及多样性,地表甲虫是荒漠中主要的动物类群,它们对沙漠化引起的植被和土壤环境变化响应十分敏感。鉴于此,以河西走廊中部张掖绿洲外围的天然固沙植被区作为研究区,依据沙漠化发育程度选择流动沙丘（ASD）、丘间低地（IL）、半固定（SFSD）和固定沙丘（FSD）4种生境,调查了地表甲虫群落组成及影响甲虫分布的植被和土壤环境。研究发现,4种生境地表甲虫群落组成明显不同并存在季节变异,5月ASD与IL、SFSD和FSD生境地表甲虫群落的相异性大于8月。5月和8月SFSD生境地表甲虫活动密度均显著高于其他生境,8月FSD生境地表甲虫多样性指数显著高于其他生境。不同大小甲虫对沙漠化的响应模式不同,大中型甲虫对沙漠化的响应较小型甲虫敏感,这在5月表现尤为明显。地表甲虫与环境因子的RDA分析结果表明,12个植被和土壤环境因子解释了49.8%的地表甲虫群落变异,其中植被环境解释了甲虫群落变异的16.3%,土壤环境解释了甲虫群落变异的4.2%,植被和土壤环境相互作用解释了甲虫群落变异的29.3%。pRDA分析结果表明,草本物种丰富度、灌木盖度、土壤有机碳含量和粗砂含量是影响地表甲虫分布的主要环境因子,它们解释了43.7%的地表甲虫群落变异。Pearson相关分析表明,草本物种丰富度与地表甲虫活动密度呈显著正相关,而与地表甲虫均匀度呈显著负相关;灌木盖度与地表甲虫多样性呈显著正相关;地表甲虫物种丰富度与灌木盖度和草本物种丰富度均呈显著正相关。此外,研究还发现戈壁琵甲、克氏扁漠甲、中华砚甲和甘肃齿足象可以用于指示FSD生境,东鳖甲属昆虫可以用于指数SFSD生境,谢氏宽漠王可以用于指示IL及ASD生境。     

三江平原湿地生态风险评价及空间阈值分析

湿地生态风险评价对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义。以三江平原湿地为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年4期土地利用数据,以城市扩张导致的土地利用变化、道路建设等人类活动为风险源,景观生态格局、生态系统服务价值为风险受体构建了三江平原湿地生态风险综合评价体系,分析三江平原湿地生态风险时空变化特征。进而,利用距离阈值确定空间距离权重,采用双变量空间自相关模型揭示了不同时间尺度下生态风险的空间集聚分布特征。结果显示：从风险源角度,人类活动风险源强度呈增加趋势,松花江、穆棱河、倭肯河地区一直处于中高风险水平;从风险受体角度,景观生态风险的中高风险地区重点集中在湿地与水体分布区,生态系统服务低价值区主要分布在中部水田、旱田、建设用地以及东北部与东南小范围的湿地区域。综合生态风险结果显示,三江平原生态风险在时间上呈增加趋势,空间上由松花江河滩型湿地区与穆棱河地区逐渐向四周蔓延。此外,生态风险的强弱受到空间距离的影响显著,选取5km为自相关分析的距离阈值,土地利用与综合生态风险的空间格局存在显著的空间正相关关系,高-高地区集中分布在研究区内的松花江流域及周围滩地地区,随着土地利用变化及转移,空间关联逐渐增强且区域分布不断扩大。研究结果可从人类活动控制、景观格局优化、生态服务价值提升等方面为三江平原生态风险防控分区管理提供理论依据。