模糊两阶段优化方法应用于东营市生态系统规划

东营市经济主要以石油化工产业为主,其占据大量的土地资源,产生大量污染物,对于当地的生态系统可持续发展产生了极大的负面影响。土地交易机制是一种有效的规划方法,其可促进土地的使用价值从低向高转变。在实际的生态系统管理规划中,由于不可避免的误差、数据缺失而使输入参数具有不确定性,这将使确定的优化方法受到限制。将采用模糊两阶段优化方法处理系统中的模糊和随机不确定信息;同时将交易机制引入到区域生态系统规划中,通过对交易模式和不交易模式的对比,得到两种模式下的土地交易量、生态服务价值以及工业污染物排放量等。结果表明交易模式适合当前东营市生态系统的可持续发展战略;方法的提出可作为分析和处理系统中不确定性的一种有效的工具。此外,定量分析能够帮助决策者更深入的分析生态服务价值和经济效益之间的关系。本研究通过区域生态系统的土地交易机制,探索可持续发展途径,为当地的经济、生态发展提供可行性建议。     

土地利用变化及规划结构对海岛生态系统服务价值的影响——以舟山市普陀区为例

借鉴生态系统服务价值(ecosystem services value,ESV)相关评估方法,本文定量计算了浙江省普陀区生态系统服务价值当量,分析了土地利用变化造成的生态系统服务价值变动以及规划结构对生态系统服务价值的潜在影响。结果表明:2006—2012年,普陀区土地利用变化明显,主要表现在建设用地的大量增加,以及耕地和荒草地的大量减少;2012年相比2006年的生态系统服务价值增加了0.320亿元,主要是因为沿海有较大面积耕地被开发为生态系统服务价值相对更高的水域;根据2006—2020年土地利用总体规划,普陀区2020年的生态系统服务价值将下降0.991亿元,主要是因为林地、水域和滩涂沼泽等生态系统服务价值高的土地利用类型被调整为服务价值较低的建设用地;普陀区的建设用地指标已经提前突破,耕地资源量距指标要求尚有较大差距,2006—2020年土地利用总体规划已经不能适应普陀区发展,新一轮的规划修编应考虑生态系统服务价值来协调区域发展用地需求和生态保护。     

北京市生态用地规划与管理对策

不合理土地开发加速了对自然生态系统的干扰和侵占,导致生态系统服务功能下降,危机区域生态安全,开展生态用地规划是构建区域生态安全格局的基础。合理规划和管理不同土地利用类型的数量和空间分布对区域可持续发展具有重要意义。目前我国广泛应用的土地利用分类体系主要以土地的社会经济属性为基础,忽视其生态属性,导致以提供生态系统服务为主、保障生态安全的土地缺乏保护机制,具有重要生态功能的土地得不到有效保护。以北京市为例,建立了北京市生态用地分类与规划的思路与程序,在明确北京市生态安全与生态系统服务功能的关系基础上分析了北京市生态系统服务功能重要性及其空间格局,并进行了北京市生态用地规划。研究规划了保障北京市生态安全的7类生态用地:地表水涵养与保护用地、地下水保护用地、生物多样性保护用地、水土保持用地、河流防护用地、公路防护用地和城市绿地,总面积5137.37km2,占北京市域面积的31.31%。最后从生态用地识别和划分、将生态用地融入土地利用分类体系、生态用地管理措施和对策3个方面探讨了生态用地规划和管理的方法与措施。研究结果为北京市土地利用规划和有效管理提供依据,也为其它地区的生态用地规划提供参考。     

基于土地利用规划的西咸新区生态系统服务研究

参照谢高地等人修正的单位面积生态系统服务价值当量, 结合区域实际情况对研究区生态系统服务价值系数进行调整, 利用西咸新区2011-2020年土地利用规划数据, 采用生态系统服务价值计算公式和敏感性分析, 对研究区生态系统服务价值进行了估算及分析。结果表明: 2010年到2020年, 西咸新区生态系统服务总价值呈不断下降趋势, 生态系统服务价值总量减少了4.5224亿元, 其中耕地和园地的贡献最大, 分别占减少总量的41.5%和37.4%; 通过生态系统服务价值敏感性分析, 生态系统服务价值对生态系统服务价值系数是缺乏弹性的, 研究结果可信。西咸新区土地利用规划(2011-2020)实施中, 其区域生态系统服务总价值为经济目标GDP总量的1.16%-2.35%, 生态价值损失是巨大的, 从可持续发展的观点来看, 以单纯经济增长为目的的土地利用结构调整是不可取的。     

基于动态当量的乐山市生态系统服务价值时空演变及驱动力研究

生态系统服务价值评估作为土地资源合理配置、生态环境保护和生态补偿标准制定的重要前提,是当前的研究热点之一。以乐山市为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年4期土地利用数据,运用生态系统服务价值动态当量法、地理探测器模型等方法,定量分析乐山市2000—2015年间生态系统服务价值时空变化规律及驱动机制。结果表明:(1)2000—2015年乐山市生态系统服务价值整体呈下降趋势,仅在2005—2010年有所回升,总量共减少了23.22亿元,主要与林地大量减少和建设用地大量增加有关;(2)空间上呈现西南高、东北低的分布态势,且各区域变化不同,西南方向山地以下降为主,东部平原丘陵以上升为主,河流两侧上升明显;(3)影响生态系统服务价值时空分布的主导因素为土地利用、NPP、降水量和坡度,除此之外气温、高程、土壤类型也有较大决定力;(4)自然因子决定力大于社会经济因子,但社会经济因子的影响越来越突出。研究揭示了乐山市生态系统服务价值的时空变化规律及驱动因子,为该地区土地利用规划与生态环境保护机制的建立提供了科学参考。     

生态系统服务研究：进展、局限和基本范式

 生态系统服务是生态学研究的热点问题。该文首先从概念、分类、价值评估理论、评估案例等方面总结了目前国内外生态系统服务的研究现状。然后评述了目前生态系统服务研究存在的局限性,包括：评估结果的准确性问题、生态资产与生态系统服务的混淆、物理量评估方法的不确定性、价值量评估的不确定性以及生态系统功能与服务的复杂性。针对这些研究的局限,文章提出了生态系统服务研究的基本范式,包括：严格区分生态资产和生态系统服务、生态系统服务评估必须基于生态观测或生态模型以及区域生态系统服务评估应区分不同样元。最后,文章展望了今后生态系统服务研究的课题：生态系统服务与生态系统结构及生态过程的关联性和复杂关系的研究,人类干扰下生态系统服务的响应与反馈研究,生态系统服务变化对人类福利的影响研究,政策机制对生态系统服务的影响研究以及不同生态系统类型的各种生态服务价值研究等方面。     

基于FLUS-InVEST模型的京津冀多情景土地利用变化模拟及其对生态系统服务功能的影响

研究未来不同情景下土地利用变化对区域生态系统服务的影响,可以为城市可持续发展的规划和决策提供有效支持。以京津冀城市群为研究区域,首先利用未来土地利用模拟（FLUS）模型模拟2045年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下的土地利用空间分布格局,并结合InVEST模型模拟研究区不同情景下的生境质量、产水量、碳储量、土壤保持量和水质净化服务,在此基础上运用层次分析法构建综合生态系统服务指数（CES）,从空间上反映多种生态系统服务的供给总量,研究不同情景下土地利用变化对生态系统服务功能的影响。研究结果表明：①FLUS模型的模拟精度较高,适用于研究区的土地利用模拟。②在生态保护情景下,除产水量相比2015年下降2.47%外,其他几种生态系统服务均有最大幅度的上升,且这4种生态系统服务在西北山区都出现增加的现象;自然发展情景下,城镇用地和农村居民点的扩张引发了大量的碳储量和生境质量损失;耕地保护情景下,水质净化能力出现最大程度的下降。③自然发展情景下京津冀区域CES的损失最大。CES下降幅度最大的区域主要发生在林地被城镇用地侵占,其次是林地被农村居民点侵占的地区,导致生境质量、碳储量和水质净化能力同时下降;在生态保护情景下,林地的增加促进了多种生态系统服务功能同时提升,京津冀区域的CES大幅提高,表明生态保护情景是最有利于可持续发展的土地利用方案。但同时需注意大量造林可能带来的水资源短缺,要因地制宜保护生态环境。研究结果可以为京津冀城市群可持续发展政策的制定提供参考依据,为研究未来不同政策情景下土地利用变化对生态系统服务的影响提供新思路。     

柳江流域生态系统服务价值的影响研究

以柳江流域1991, 2002 和2013 年三期遥感影像数据为数据源, 在调整生态系统服务价值系数的基础上, 估算了流域生态系统服务价值和空间格局及动态变化, 探讨了城市化与生态系统服务价值之间的关系。结果表明: 1991-2013年期间, 柳江流域生态系统服务价值减少了23891.7×106 元, 下降了8.67%; 下游生态系统服务价值降低的年变化率最高,达0.5%。林地、水域减少和建设用地增加是流域生态系统服务价值下降的主要原因。提供食物生产的生态系统服务价值呈增加趋势, 其他各单项价值都呈减少趋势, 而提供水文调节的生态服务价值下降速度最快。生态系统服务价值降低的区域(12.5%)大于升高的区域(3.4%)且主要分布在中下游。城市化水平与流域生态系统服务价值呈现递减关系, 优化流域土地利用方式, 充分补偿生态系统服务价值的损失, 可维护区域生态系统健康和社会经济可持续发展。     

郑州市生态服务价值评价及空间分布模拟

生态系统服务价值评估对维持地区生态平衡、建立可持续的土地利用模式具有重要意义.以郑州市域空间尺度为研究区域,基于生态系统服务价值当量因子表,利用GIS格网尺度法、Moran's I、Getis-Ord Gi*热点分析空间统计分析方法,对郑州市生态服务价值空间格局进行定量可视化分析.结果表明:(1)郑州市生态服务总价值为...     

南京市生态系统服务价值时间变化及区域差异分析

生态系统服务价值的变化决定着区域的可持续发展,其评估已成为生态学研究的热点之一。本文采用单位面积生态系统服务价值和生态经济协调度(EEH)指数,分析了南京市生态系统服务价值时间变化及区域差异。结果表明：2007年与1997年比较,所处单位面积生态系统服务价值分区不同的区域有建邺区等6个区,2个时段均处于同一单位面积生态系统服务价值分区的区域有高淳县等7个区、县;区域整体单位面积生态系统服务价值大体上呈现郊县>郊区>城区的特点;1997—2007年南京市11区2县属于5种不同类型的生态经济协调度分区,其中建邺区等5个区、县处于生态经济协调区,秦淮区等8个区处于生态经济不协调区。最后,探讨了南京市不同区域生态建设调整措施,为促进生态经济协调发展和实现区域的可持续发展提供决策参考。     

鄂西北地区土地利用格局及其生态系统服务价值的时空变化

鄂西北地区位于湖北省西北部, 是我国自然地理南北过渡的重要地区, 亦是我国南水北调中线工程的重要水源区, 生态环境保护意义重大。在鄂西北地区六期遥感数据基础上, 利用地理信息技术和空间统计的方法, 研究了该区域土地利用格局的时空变化, 对不同用地类型所提供的生态系统服务价值进行评估, 分析了生态系统服务价值与土地利用格局的驱动因素和相关性, 计算了社会经济因素与生态系统服务价值的空间相关性。研究结果表明: (1)1990—2015年鄂西北主要土地利用类型的变化幅度较小, 土地综合动态度为0.06%, 土地类型斑块破碎化程度增加, 斑块形状趋于复杂。(2)研究区间鄂西北生态服务价值处于上升趋势, 生态系统服务价值与景观格局的时空变化具有相关性, 其中与多样性指数呈正相关性, 与蔓延度指数呈负相关性。(3)人均国内生产总值、人口密度和城镇化率是生态系统价值变化的主要驱动因素, 与生态服务价值的局部空间相关性主要集中南部区域。研究结果为鄂西北生态环境可持续发展、合理开发土地资源提供理论依据。     

森林生态系统服务价值非货币量核算:以京津冀城市群为例

森林生态系统具有重要的功能和服务价值,对其价值的准确核算是实现森林生态系统服务定价、保护森林生态系统和落实“绿水青山就是金山银山”等实际工作的关键前提之一.本研究首先综述了现有森林生态系统服务价值核算方法的优点和局限性,然后构建了基于能值的非货币量的森林生态系统服务价值核算方法,并选取京津冀森林生态系统进行案例研究来测试这一核算方法,又进一步基于归一化植被指数对生态系统服务价值核算结果进行修正,同时考虑到数据获取的不确定性,对核算结果进行了不确定性分析.结果表明: 京津冀不同地区森林生态系统服务价值依次为承德>北京>保定>张家口>石家庄>秦皇岛>天津>邯郸>唐山>邢台>廊坊>衡水>沧州;不同森林生态系统服务价值依次为落叶阔叶林>常绿针叶林>落叶针叶林;就不同生态系统服务子类而言,京津冀单位面积森林生态系统服务价值最大的类型为调节气候,约占单位面积总价值的60%,其次是增加净初级生产力(NPP)和固碳释氧,约占23%,其他子类占比较小;河北省森林生态系统服务价值对当地GDP贡献最大,北京次之,天津最小.本研究构建的森林生态系统服务价值非货币量核算方法,可克服现存研究中存在重复计算、未能真正从生态系统贡献者视角出发、能值转化率使用或替代不当的局限性,系统核算了森林生态系统服务价值,能为实现生态系统服务定价、建立生态补偿机制和加快生态文明体制改革等提供更有效的优化和决策依据.     

基于动态当量的彝汉交错深度贫困区生态系统服务价值时空演变研究

生态系统服务价值是生态保护、主体功能区划定、三生空间确定和生态补偿标准制定的重要依据和基础。以彝汉交错深度贫困区的峨边彝族自治县、马边彝族自治县和金口河区为研究区域,基于2000-2015年土地利用数据,运用生态服务价值动态当量法,揭示不同地区的生态系统服务价值的时空演变特征。结果表明：（1）2000-2015年研究区内土地利用变化较为强烈,汉居区、彝汉混居区、彝居区的土地利用强度均呈现增强的趋势,但变化幅度较小;（2）研究区生态系统服务价值整体呈现出下降的趋势,仅在2010年略有回升,且不同生态系统和生态服务功能的价值存在差异;（3）从空间分布上来看,生态服务价值总量呈现出中部和西部高、东部低的特征,且各区域变化方向存在差异,上升区域主要集中在东部的彝汉混居区和汉居区,下降区域主要集中在中西部的彝居区和彝汉混居区。基于动态当量进行生态服务系统价值时空演变研究,立足于变化过程,着眼于现状,可为区域的生态补偿机制的建立与生态保护规划提供科学辅助决策。     

赣南地区土地利用格局及生态系统服务价值的时空演变

江西省的赣南地区是典型的南方山地丘陵区,属于赣江流域重要的生态屏障区,生态保护的意义重大。以赣南为研究区域,基于1990—2015年间的6期遥感影像,利用遥感、地理信息技术和空间统计的方法,计算了该区域土地利用动态度,对不同生态用地所提供的生态系统服务价值进行评估,分析了生态系统服务价值时空差异的驱动因素,并将人均GDP、人口密度和城市化率3个因素与生态系统服务价值进行空间相关性分析。结果表明:(1)1990—2015年间,赣南地区综合土地利用动态度持续上升,各用地类型的综合土地利用动态度从0.06上升到0.13。(2) 1990—2015年间赣南地区共减少生态系统服务价值20.42×108元,处于下降趋势,其中森林的生态系统服务价值损失最大。研究区调节服务价值最高,其供给服务较低,该地区森林覆盖率高,耕地分散是造成该结果的主要原因。(3)人均GDP、人口密度和城市化率3个因素是生态系统服务价值变化的主要驱动因素且与生态系统服务价值的局部空间相关性高度一致。城市化率越高,生态系统服务价值越低,并形成局部低—高型和高—高型集聚分布。本研究为合理布局和保护我国南方丘陵地区的生态用地,发挥赣南地区的生态屏障作用提供了理论依据和决策支持。     

基于生态系统服务的城市化区域生态风险表征方法研究

快速城市化导致城市周边区域生态系统服务损失并引发生态风险。以多种类型的生态系统服务作为生态风险的评价终点,构建了基于服务价值量的城市化区域生态风险表征方法,以北京市为例对方法进行了应用,并进行了风险评价结果的不确定性分析和参数敏感性分析。案例研究显示2015年北京市生态风险总体处于低风险接近中等风险水平,低风险和极低风险区域面积占全市的50%以上,主要分布于北京市西部和北部,高风险和极高风险区域面积占20%左右,主要分布于中心城区。生态风险空间格局特征表明北京市城市区域的扩张造成周边区域生态系统服务的下降,导致生态风险水平的上升。研究提出的生态风险指数同生态系统服务当量因子间具有显著的线性关系,可用于估算生态系统服务价值。不确定性和参数敏感性分析表明生态风险指数计算结果变异较小,指数具有较高的可靠性。研究方法能够综合表征城市化区域的生态风险,定量表征结果便于决策者理解,具有应用于风险评价和管理实践的价值。     

赣南地区土地利用格局及生态系统服务价值的时空演变

江西省的赣南地区是典型的南方山地丘陵区,属于赣江流域重要的生态屏障区,生态保护的意义重大。以赣南为研究区域,基于1990—2015年间的6期遥感影像,利用遥感、地理信息技术和空间统计的方法,计算了该区域土地利用动态度,对不同生态用地所提供的生态系统服务价值进行评估,分析了生态系统服务价值时空差异的驱动因素,并将人均GDP、人口密度和城市化率3个因素与生态系统服务价值进行空间相关性分析。结果表明:(1)1990—2015年间,赣南地区综合土地利用动态度持续上升,各用地类型的综合土地利用动态度从0.06上升到0.13。(2) 1990—2015年间赣南地区共减少生态系统服务价值20.42×108元,处于下降趋势,其中森林的生态系统服务价值损失最大。研究区调节服务价值最高,其供给服务较低,该地区森林覆盖率高,耕地分散是造成该结果的主要原因。(3)人均GDP、人口密度和城市化率3个因素是生态系统服务价值变化的主要驱动因素且与生态系统服务价值的局部空间相关性高度一致。城市化率越高,生态系统服务价值越低,并形成局部低—高型和高—高型集聚分布。本研究为合理布局和保护我国南方丘陵地区的生态用地,发挥赣南地区的生态屏障作用提供了理论依据和决策支持。     

赣南地区土地利用格局及生态系统服务价值的时空演变

江西省的赣南地区是典型的南方山地丘陵区,属于赣江流域重要的生态屏障区,生态保护的意义重大。以赣南为研究区域,基于1990—2015年间的6期遥感影像,利用遥感、地理信息技术和空间统计的方法,计算了该区域土地利用动态度,对不同生态用地所提供的生态系统服务价值进行评估,分析了生态系统服务价值时空差异的驱动因素,并将人均GDP、人口密度和城市化率3个因素与生态系统服务价值进行空间相关性分析。结果表明:(1)1990—2015年间,赣南地区综合土地利用动态度持续上升,各用地类型的综合土地利用动态度从0.06上升到0.13。(2)1990—2015年间赣南地区共减少生态系统服务价值20.42×10~8元,处于下降趋势,其中森林的生态系统服务价值损失最大。研究区调节服务价值最高,其供给服务较低,该地区森林覆盖率高,耕地分散是造成该结果的主要原因。(3)人均GDP、人口密度和城市化率3个因素是生态系统服务价值变化的主要驱动因素且与生态系统服务价值的局部空间相关性高度一致。城市化率越高,生态系统服务价值越低,并形成局部低-高型和高-高型集聚分布。本研究为合理布局和保护我国南方丘陵地区的生态用地,发挥赣南地区的生态屏障作用提供了理论依据和决策支持。     

基于空间扩张互侵过程的土地生态安全动态评价——以(中国)苏锡常地区为例

从景观单元水平过程出发,通过采用生态用地和建设用地两种不同源空间扩张互侵过程的方法,提出了以分区形式的土地生态安全动态评价方法。以快速城市化苏锡常地区为研究区域,分别以生态系统服务价值高的水域和林地及建设用地现状为扩张源,生态系统服务价值和生态风险值为阻力赋值依据,在模拟不同生态安全格局水平和城市发展模式的基础上测算互侵结果并进行区划。结果表明:1)不同城市发展模式下建设用地空间扩张随生态用地从底线到满意到理想水平变化呈空间集聚收敛趋势;生态用地呈似圈层状空间集聚趋势。2)城市发展模式对土地生态安全水平具有显著影响;高等级源优先发展模式下土地资源利用更集约。3)将研究区划分为生态核心区(面积占比35.27%)、生态安全区(29.07%)、缓冲区(7.76%)及建设区(27.90%),提出相应土地用途管制措施。探讨了新方法不足和未来研究方向。     

基于土地利用的粤港澳大湾区生态系统服务价值及承载力演变分析

研究粤港澳大湾区土地利用、生态系统服务价值及承载力的时空演变特征是优化大湾区生态系统管理、提升生态质量的重要依据。当前针对大湾区的土地利用变化过程、生态系统服务价值及生态承载力相结合的系统分析仍较少。系统研究了快速城市化背景下粤港澳大湾区的土地利用变化、生态系统服务价值及生态承载力变化。基于高分辨率遥感数据分析粤港澳大湾区1990-2015年土地利用变化及特征,采用当量法评估大湾区的生态系统服务价值,基于生态足迹法评估大湾区的生态承载力变化。结果表明：1990-2015年大湾区内建设用地增加,耕地、林地、湿地及未利用地面积逐渐减少;建设用地的增加主要来源于耕地、林地、水域及未利用地等的转化。伴随着剧烈的土地利用变化,大湾区的生态系统服务价值从1990年的6385.09亿元减少到2015年6183.89亿元,减少了3.15%。大湾区的生态承载力总体稳定,但由于消耗增加,整体呈现生态赤字,人均生态赤字达3.09 hm²。未来大湾区土地利用规划中,需加强自然资源保护,合理调整土地结构,实现经济和生态的可持续发展。     

漓江流域生态系统服务价值最大化的土地利用结构优化

土地利用结构优化是促进生态系统可持续发展的重中之重,而生态管理的最终目标是优化生态系统服务,使生态系统提供的服务达到最大化。选择典型生态脆弱区漓江流域为研究区,将整个生态系统服务价值的最大化作为研究目标,首先结合野外实验和五期Landsat高分遥感影像获取基础数据,对研究区1998-2018年各项生态系统服务价值进行估算,然后结合灰色线性模型对2018-2028年价值进行预测,借助Lingo软件提出生态效益最大化的土地结构优化方案,进而对优化前后研究区生态系统服务价值进行比较与分析。结果表明：（1）近20年间研究区主要土地利用类型一直以林地与耕地为主,所占比例保持在整个流域的95%。水域与耕地面积逐年减少,林地、建设用地及未利用地面积持续增加。此外,未利用地面积发生的变化最为显著,增加了近30倍,主要由林地与耕地转变而来。（2）研究区生态系统服务价值总体约减少了19.55×10⁶元,呈现先上升后下降趋势,并将长期处于下降趋势,至2028年时流域生态系统服务价值将减少至8067.43×10⁶元。在流域整体生态系统中,林地价值最高,在历年约占流域总价值的86%,其次是水域及耕地,分别占比8%、6%。（3）对研究区进行优化后,漓江流域总生态系统服务价值增长了2%,其中主要来源于林地与水域面积的增加,提高了生态系统调节服务的供给能力,耕地、建设用地面积略微增加,未利用地面积显著减少,基本与2008年水平持平。本研究通过优化喀斯特地区关键生态系统服务价值,为该区域生态管理提供科学支撑。