赣江上游流域景观生态风险的时空分异——从生产-生活-生态空间的视角

以赣江上游流域为研究对象,利用1995年、2005年、2015年的3期遥感影像,分析1995—2015年赣江上游流域的土地利用演变特征;基于景观扰动指数与景观脆弱指数构建土地利用生态风险模型;采用半变异分析、自相关分析等方法,研究了赣江上游流域土地利用风险时空变化与驱动力。结果表明:赣江上游流域城乡生活空间面积显著增加,从三生空间看,农业生产空间面积显著减少,土地利用类型由生态、生产空间向城乡生活空间转化,土地利用程度提高。1995—2015年期间土地利用生态风险逐渐上升,高-高型聚类多分布于章贡区、南康区、信丰县等附近,低-低型聚类多分布于安远县、全南县等附近,高风险区、较高面积逐渐扩大,低风险区、较低风险区面积逐渐缩小,引起土地利用类型变化的因素主要为总人口、公路里程、城镇化率等人为因素。研究结果可为区域生态安全格局构建、土地利用的优化布局提供借鉴。     

鄱阳湖流域土地利用生态风险格局

以鄱阳湖流域土地利用数据为基础,定量分析2005年以来鄱阳湖流域土地利用变化特征;借助空间自相关、地统计分析等方法,揭示了鄱阳湖流域土地利用变化下生态风险时空演变特征。结果表明:2005—2013年,鄱阳湖流域土地利用转移非农化趋势明显;土地利用生态风险呈小幅上升趋势,在空间分布上具有显著相关性,生态风险"北热南冷"空间分异及等级扩散特征明显;依据空间差值结果可将研究区划分为低生态风险区(ERI0.15)、较低生态风险区(0.15≤ERI0.25)、中等生态风险区(0.25≤ERI0.35)、较高生态风险区(0.35≤ERI0.45)、高生态风险区(ERI≥0.45)5类;高风险区域主要分布在滨湖区、南昌、九江及赣中部分地区。生态风险等级分布与地形存在显著相关性,随着生态风险等级提高,分布区域表现出明显的地形指向性。以土地利用结构对生态风险进行表征,尝试从宏观上把握大尺度区域生态安全格局,为鄱阳湖流域土地利用格局优化提供了相关借鉴及建议。     

基于地理探测器的中国农业生态效率时空分异及其影响因素

研究农业生态效率的时空分异及其影响因素对实现中国农业生态高质量发展具有重要意义。基于2000—2018年中国30个省/区/市的面板数据,采用超效率SBM模型测算省际农业生态效率,在时间序列、空间可视化及趋势面分析揭示农业生态效率时空演变规律的基础上,进一步利用地理探测器模型识别影响农业生态效率空间分异的主导因子及其交互作用。结果表明: 2000—2018年,中国农业生态效率整体呈现稳定上升的趋势,但仍然处于较低水平,存在较大提升空间;中国农业生态效率具有显著的空间分异特征,总体上呈现出东西部地区较高、而中部地区较低的空间分布格局;中国农业生态效率的空间分异受到农业资源禀赋、社会经济、自然生态环境等多种因素的影响,不同因子对农业生态效率空间分异的影响存在明显差异且因子间交互作用会增强其空间分异。综上,要关注农业生态效率时空分异的主导因子,并注重区域间的协同合作,以实现农业的高质量发展。     

中国县域碳汇时空格局及影响因素

以全国1300个县级行政单位作为研究对象,利用全国县域尺度土地利用数据和社会经济数据,核算了1990—2015年间中国县域碳汇总量,并结合标准差椭圆、空间自相关、冷热点分析和地理加权回归分析方法,探析中国县域碳汇的时空分异特征及影响因素,旨在为优化国土空间开发格局,实施差异化减排路径及推动生态文明建设提供参考。研究表明:(1)时空变化上,1990—2015年中国碳汇总量呈波动下降趋势,由13307.79×10⁴t下降至13198.27×10⁴t;林地为主要碳汇类型,其余碳汇类型比例结构基本不变;在空间分布上,中国县域碳汇呈现"西部>东北>南部>中部"的"西高东低"格局。(2)在空间分异和聚集上,碳汇空间分布中心向西南移动,分布范围呈收缩态势,西南地区对整体碳汇空间格局影响作用加强;1990—2015年中国县域碳汇总量的冷热点集聚程度呈现波动稳定特征,空间集聚程度呈现高值与低值聚集,高-低区域零星分布的特征。(3)从影响因素分析来看,2015年经济发展、产业结构、土地利用程度对碳汇产生影响并存在空间异质性。建议通过合理规划县域...     

天津市土地利用生态风险评价

基于1990—2005年天津市土地利用动态变化,在景观尺度构造土地利用生态风险指数,借助空间统计学方法和弹性理论,分析天津市土地利用生态风险及其对土地利用变化响应的时空分异特征。结果表明:土地利用结构与数量变化复杂,耕地、水域向建设用地转换是主要土地利用变化形式,突出表现为耕地锐减与建设用地大幅扩展;土地利用生态风险时空分异显著,伴随建设用地扩张,高生态风险区增加、低生态风险区缩小,2005年各级生态风险区面积趋于一致;生态风险等级市区高、郊区低,总体呈圈层状布局,远郊蓟县北部和东部海岸带土地利用生态风险强度明显低于其他地区;不同土地利用相互转化与合并造成生态风险指数空间相关距离增加,土地利用生态风险空间正相关性显著,整体空间分异与局部空间差异均扩大;生态风险对土地利用变化的响应弹性具有时空差异,蓟县和宝坻区具有最大正响应弹性,内城区和汉沽区最低;土地利用生态风险增强的同时其对土地利用变化的响应弹性却呈现逆向发展,土地利用生态风险影响因子更加多元化。     

基于土地利用变化的长春市生态风险评价

基于长春市1985年、2000年和2015年的Landsat TM遥感影像, 提取3个时相的土地利用类型数据, 通过构建网格尺度下的生态风险指数, 借助空间分析、地统计分析等方法定量评价长春市土地利用变化下的生态风险时空演变特征, 并应用地理探测器对其影响因子进行探测。结果表明: (1)1985—2015年, 长春市土地利用变化明显, 建设用地持续扩张, 耕地波动式收缩; 土地利用中耕地转为建设用地、林地与耕地间的相互转换是地类转移的主要形式; (2)长春市土地利用生态风险呈小幅下降趋势, 在地域内呈现西高东低的分异特征, 生态风险热、冷点区空间分布相对稳定并具有一定程度扩张趋势; (3)生态风险快速增长时期, 经济、人口与发展活力的空间格局成为长春市生态风险的主导因子, 而海拔与三者的协同作用进一步增强了生态风险的解释力。总体来看, 建设用地扩张会加剧中心城区生态风险, 但与区域整体生态风险增高并不存在必然联系; 为防止高风险区持续扩张, 城市应设定“增长边界”、转变空间发展方式、高效集约利用建设用地, 加强城市生态系统自然保育、防止景观破碎化, 实现城市可持续发展。     

黄河流域城市群土地利用及生态效率时空演变分析

黄河流域城市土地资源的合理高效利用和生态环境的治理可加强其生态保护和高质量发展进程,有效测度城市土地利用及生态效率至关重要。基于随机前沿分析（Stochastic Frontier Analysis,SFA）模型测算黄河流域7个城市群59个城市的土地利用效率（Land Use Efficiency,LUE）、生态绩效指数（Ecological Performance Index,EPI）和生态效率（Ecological Efficiency,EE）,探究其时空变化规律并进行空间自相关分析。结果表明：对比分析非约束模型与约束模型的结果可知,加入生态变量后的LUE平均值增加4.43%。黄河流域城市群LUE年平均值为0.89,多数城市LUE呈增加趋势,空间上呈现出西低东高的分布特征;EPI大于0的城市占比90%以上,其对土地利用效率有正向贡献;城市群EE年平均值为0.62,在空间上呈现出西高东低的分布格局,并存在显著正向的空间聚集格局特征;EE与LUE呈U型关系变化,LUE随EE增大呈现出先降低后提升的变化趋势。未来黄河流域应提高资源利用强度,优化资源配置,深化城市群跨区域交流合作,注重城市生态效率提升,构建高质量发展大格局。     

中国资源再生利用的生态效率演变特征与空间分异格局

解析资源生态效率演变特征和分异格局,可为我国实现资源再生利用区域均衡发展和提高生态利用效率水平提供参考.本研究以26个省(市、区)的资源再生利用面板为对象,采用超效率DEA模型测算了2004-2017年其产业生态效率水平,并基于地理区划,分析该产业生态效率演变特征和空间分异格局.结果 表明:2004-2017年,研究区...     

城市扩张背景下生态用地格局与生态效率的多尺度关联分析

探寻生态用地景观格局演变对生态效率的影响规律对于合理配置生态用地、促进城市可持续发展具有重要的指导意义。运用生态效率度量模型、空间自相关分析和景观指数, 分别探讨2005—2015年三大城市群生态效率时空分布特征及生态景观格局演变规律, 并基于空间杜宾模型实证分析行政区和主城区不同尺度下的生态用地景观格局对生态效率的影响。研究结果表明: (1)城市扩张使生态用地面临较高的转化风险, 绿地作为优势生态用地, 是建设用地蚕食的主要用地类型; (2)主城区尺度下的生态用地景观格局对生态效率的影响比行政区尺度更为显著, 对主城区内的生态用地景观格局进行调控更能发挥效果; (3)绿地景观格局对生态效率的影响比水域更为突出, 降低主城区绿地破碎度, 提高单个斑块优势度比提高绿地总面积更有利于促进城市生态效率。由此可认为主城区尺度下的绿地优化调控在城市规划中应给予重视, 在无法避免蚕食绿地时, 应尽可能侵占小斑块绿地, 以确保自然生态保护区等大斑块绿地的生态优势地位。     

基于土地利用变化的细河流域景观生态风险评估

以辽宁省细河流域为研究对象,利用1985、1995年和2005年3个时期的Landsat TM及2015年Landsat OLI遥感数据,进行了细河流域土地利用解译,定量分析了流域近30年来土地利用动态变化特征;根据景观生态学理论引入景观生态风险评价模型,将研究区划分为340个生态风险评价单元,基于地统计学和空间自相关方法,对1985—2015年细河流域景观生态风险时空分布特征及空间关联格局进行了评价。结果表明:(1)自1985年以来,研究区的6种土地利用类型皆发生了变化,其中建设用地由于林地和耕地的大量转入增加最明显。(2)1985—2015年流域高、较高和中生态风险区面积增加,且向流域南部转移;低、较低生态风险区面积减少,且向流域北部集聚;流域整体生态风险呈增高趋势。(3)研究区各时期景观生态风险呈现正的空间相关性,在空间上趋于集聚。人类活动干扰导致景观破碎,是影响该区域景观生态风险最重要的原因。     

基于地理加权回归模型的武汉城市圈生态用地时空演变及影响因素

生态用地对城市圈可持续发展至关重要。本研究以武汉城市圈32个研究单元生态用地为对象,采用土地利用转移矩阵、探索性回归分析和地理加权回归模型(GWR),首先利用遥感影像解译成果对2000—2005、2005—2010和2010—2015年各个单元生态用地的时空演变进行统计,然后利用公司企业、生活服务等点位及数量大数据完善传统影响因素指标体系,并进行探索性回归分析,精选最优回归模型,最后基于GWR模型对不同时期影响因素及空间分异规律进行分析。结果表明: 2000—2015年,城市圈内生态用地非生态转化呈现先升后降的倒“U”形变化规律,空间上呈现由点到面的扩张趋势;城市圈内共有8.4%的土地利用类型发生了转化,其中,耕地、林地、草地、水体和未利用地向非生态用地转型量占41.9%;空间格局由武汉中心城区逐渐向市级次中心、县级城镇周边扩展。探索性回归分析3期的通过模型数为326个,对所有模型进行GWR和普通最小二乘法(OLS)回归比较分析,3期最优模型的调整R²分别为0.83、0.91和0.76,前者较后者提高了0.02、0.03和0.02,AICc值分别减小2.88、3.42和0.83。GWR模型结果表明,武汉城市圈内生态用地转化影响因素的空间分异明显,影响模式在空间上以不同方向的逐渐过渡为主,兼有“V”形分布等其他模式。空间因素影响效果显著,空间数据潜在信息增强了城市圈内生态用地演化的解释力度。     

重庆市土地利用冲突多尺度时空演化与多情景演化模拟

土地利用冲突是区域土地开发利用过程中存在的客观问题,对区域经济社会发展和生态安全具有重要影响。识别、测度区域土地利用冲突,明晰其时空演化格局,有助于优化区域土地利用结构,促进土地资源的可持续利用。以重庆市为例,基于景观格局构建了土地利用冲突测度模型,从县域、镇域以及格网3个尺度全面和系统地分析了1995-2020年重庆市土地利用冲突的时空演化特征,并耦合多目标规划(Multi-Objective Programming,MOP)-斑块生成土地利用变化模拟模型(Ptach-generating Land Use Simulation,PLUS)模拟了重庆市2030年不同发展情景下土地利用冲突格局。结果表明:(1)1995-2020年重庆市县域、镇域与格网不同尺度下的土地利用冲突格局具有较大相似性,不同尺度的土地利用重度冲突区主要分布在重庆中心城区及周边地区,区县建成区。土地利用一般冲突区主要分布于渝东南和渝东北地区。研究期内土地利用冲突有所加剧,其中土地利用重度冲突区占比增加了3.09%。(2) 1995-2005年重庆市土地利用冲突区主体位于乡村地域,但冲突程度较低,随着工业化、城市化进程及人口的集聚,2005年后土地利用冲突热点区域的城市地域集聚效应显著,城市及周边地区土地利用冲突区面积和土地利用冲突度均显著提升。(3) 区域土地利用冲突空间格局不仅受到了人为经济社会活动的驱动影响,在空间格局上受自然生态环境基底影响显著,其中地形地貌的限制加剧了土地利用重度冲突区。(4)不同发展情景模拟中经济优先发展情景下土地利用冲突最为严重,生态优先发展情景下土地利用冲突最小,可持续发展情景兼顾了经济和生态发展的用地需求,土地利用冲突强度处于中间范围,但区域发展总福利最大,是未来区域发展路径最优选择。     

边境-粮食-生态安全视域下耕地利用生态效率演变特征与机制——以中越边境地区为例

明晰耕地利用生态效率的驱动机理是深化土地科学前沿探索、优化粮食安全发展格局的关键基础。建构"边境-粮食-生态"安全框架,采用非期望产出的超效率SBM模型测算2000-2020年中越边境地区耕地利用生态效率,通过泰尔指数研究其演变特征和区域差异,并运用动态面板系统GMM模型揭示耕地利用生态效率的驱动机制。结果表明:(1)中越边境地区耕地利用生态效率指数总体呈现"先升-后降-再升"的变化趋势,整体处在中等效率水平,空间表现为"北高-南低"分布格局,省际差异是造成区域差异的主要原因。(2)化肥使用过量、劳动力过剩和碳排放增加是造成中越边境地区耕地投入产出要素松弛、耕地利用生态效率损失的重要因素。(3)中越边境地区耕地利用生态效率由多因子交互作用驱动,地形坡度、城镇化、边境贸易水平、财政支农水平是提高耕地利用生态效率的积极因素,水土流失率、工业化和劳均耕地规模对耕地利用生态效率具有抑制效应。中越边境地区亟需优化耕地经营投入结构,向"投入优-产出高-排放低"方向转型,构建边境粮农稳态格局,促进边境地区长足稳定高质量发展。     

基于空间相邻的地类转换倾向性模型的构建及应用

将景观生态学中的景观空间相邻矩阵引入土地利用变化研究,并与地类转移矩阵相结合,建立起地类转换倾向性模型.以济南市2000～2005年土地利用变化为应用案例,探讨土地利用类型空间格局对地类转换的影响.研究表明,地类转换倾向性模型的构建能够有效的反映土地利用类型在空间相邻的情况下地类间的转移倾向,有助于进一步探索区域土地利用空间格局对地类转换机制的影响,挖掘土地利用变化信息,寻求土地利用变化驱动力.最后对该模型的应用范围进行了界定.     

基于生态系统服务的浙江省水生态环境分区分类管控

水环境综合管理被普遍认为是促进流域可持续发展的基本手段。生态系统服务是生态系统对人类福祉和生存的直接和间接贡献,是维持与影响流域水生态环境的重要因素。随着流域空间管控日益受到重视,基于生态特征的"分区分类"管控已成为流域精细化管理的重要内容。论文基于生态系统服务功能与水质关联性,采用典型对应分析(CCA)选取了土壤类型、土地利用、归一化植被指数和人口密度等4种生态特征作为水生态功能分区指标。结合流域生态特征、汇水区域和行政管理单元的空间分布,通过聚类分析及空间叠置法,将浙江省划分了10个水生态功能区和510个水环境控制单元。采用当量因子法对各控制单元的生态系统服务价值进行系统评估。结果表明2015年浙江省生态系统服务总价值为5123.7亿元,其中控制单元的生态系统服务价值范围为59.8—136.5亿元。利用K-means聚类方法得到了4类生态服务簇,并探讨了各类生态服务簇的服务类型、空间分布特征以及与各单元水质的关系。研究结果表明,Ⅰ类簇主要分布在西部及西南部的山地丘陵区,其面积占了全省面积的52.68%;Ⅱ类簇的占地面积最小但水域面积相对较高,主要覆盖千岛湖和钱塘江河口;Ⅲ类簇分布相...     

基于土地利用/覆盖变化的浙江大湾区生态安全评价及多情景模拟分析

土地利用/覆盖变化(LUCC)在生态系统问题中起着决定性的作用。中国改革开放40多年来,土地资源得到了最大限度的开发利用,经济社会取得了巨大的发展,但也面临着严重的生态安全问题。人类活动导致土地利用的迅速变化已经威胁到生态安全(ES),通过预测土地利用的变化并模拟ES模式,将LUCC和生态安全评价结合起来对区域生态环境评价和保护具有重要作用。以浙江大湾区为研究区域,采用CA-Markov模型预测土地利用/覆盖变化,模拟2030年3种不同情景下的生态安全格局。基于压力-状态-响应(PSR)模型,对2005年、2010年、2015年和2018年浙江大湾区的生态安全进行了评估,处于一般安全等级及以上面积占比从58.83%先提高至60.02%,后下降至59.42%。同时,通过改变不同土地利用/覆盖变化的转移概率矩阵,设置了惯性发展、过度扩张和生态保护3种情景,结果显示3种情景下生态安全处于一般安全等级及以上面积占比分别为58.61%、57.60%和58.46%。浙江大湾区生态安全的空间分布格局与人口密度、GDP等社会经济数据的空间分布格局相反,平原地区耕地利用率高、生态安全等级较低,多丘陵地区...     

基于土地利用变化的江苏沿海地区生态风险格局

为探讨经济快速发展地区土地利用变化对生态系统造成的风险,以江苏沿海地区1990、2000、2010和2015年的遥感解译土地利用数据为基础,基于景观格局指数和生态环境脆弱度构建了区域生态风险指数,在Arc GIS和Fragstats软件支持下,借助地统计分析和空间自相关分析方法,定量评价江苏沿海地区1990—2015年区域生态风险的时空分异特征。结果表明:1990—2015年,江苏沿海地区整体生态安全状况有所好转,研究区生态风险平均值从0.1563减少至0.1529,该区主要处于中等级生态风险。生态风险等级降低区在较高风险区、中风险区和较低风险区均有分布,而等级升高区域主要集中在较低风险区与中风险区,即东部草地和水域地区以及西南部耕地地区,其原因主要是临海产业和临海城镇的快速发展造成土地利用变化加剧,导致生态系统平衡遭到破坏,生态风险加强。区域生态风险整体空间分异性增加,局部呈现高-高聚集和低-低聚集,其中高值聚集区主要由研究区西部外围边界处向南聚集,低值聚集区主要分布在研究区东北部和东部沿海地区。耕地、水域和建设用地是整个研究区生态风险的主要来源。研究结果为该区实现土地可持续利用、促进土地利用与生态环境的协调发展以及制定生态风险管理政策提供科学依据与技术支持。     

闽江流域土地利用时空变化特征及驱动因子分析

闽江流域是福建省山水林田湖草生态保护修复试点的工程区, 生态服务能力突出。文章基于闽江流域1990—2015年土地利用数据、气候数据和社会经济数据, 运用ArcGIS空间分析和主成分分析等方法, 探索了闽江流域土地利用时空变化特征及其驱动因子。结果表明: (1)1990—2015年, 从土地利用变化的类型分析, 低覆盖度草地面积明显减少, 城镇用地、其他建设用地、有林地、其他林地面积明显增加。1990—2015年,从土地利用变化的空间格局分析, 草地的减少主要发生在闽江流域的中北部、中东部和中西部, 变换方向主要是与林地发生相互转换; 耕地小幅度减少, 主要分布在流域的中北部。(2)1990—2015年, 从土地利用变化的剧烈程度分析, 土地利用在闽江流域的中游变化最明显, 其次是下游, 上游变化最小。(3)从土地利用变化的时间分析, 1990—1995年是闽江流域内土地利用变化最为明显的时期。社会经济的飞速发展、城镇化进程的加快以及居民消费水平的提高是该区域土地利用变化的主要驱动力。以期为进一步研究闽江流域土地资源的可持续利用和生态安全格局构建提供基础, 为闽江流域的土地资源管理、流域生态保护和高质量发展规划的制定和实施提供参考。     

基于MaxEnt模型的生态系统服务需求及其簇的空间分异——以陕西省米脂县为例

从微观土地利用主体视角量化并明确生态系统服务需求的空间格局对于改善资源依赖地区农户福祉具有重要意义。以地处黄土丘陵沟壑区的米脂县为例,基于参与式制图与MaxEnt模型实现10类生态系统服务需求空间评估;同时,采用K-means聚类识别村域服务需求簇,并探究环境变量对服务需求及其簇空间分布的影响。结果如下：(1)各类服务需求空间分异明显。供给服务中粮食和肉类供给均呈现中部高东西低的空间格局,水果供给空间分布规律相反;调节服务中土壤保持和空气净化高需求区均分布于高海拔区域,水源涵养高需求区分布于无定河流域;4类文化服务均呈现高、中、低需求区相间分布的空间格局但各等级需求区面积占比差异明显。(2)研究区有食物供给需求簇、文化娱乐需求簇和生态保育需求簇等3类。其中,食物供给需求簇是当地主导的需求簇,主要分布在研究区北部和南部;文化娱乐需求簇主要集中在无定河两岸;生态保育需求簇在研究区南部紧邻文化娱乐需求簇,在北部则较为分散。(3)影响各类服务需求空间分布的主导环境因子各不相同;影响食物供给需求簇的环境变量排序为：土地利用>海拔>距水体距离,影响文化娱乐需求簇的环境变量排序为：距居民...     

基于CLUE-S模型的县域生产-生活-生态空间冲突动态模拟及特征分析

随着经济、社会发展速度不断加快,多功能空间之间的竞争不断增强,国土空间的协调与稳定受到严重影响。因此,模拟生产、生活和生态空间(简称"三生"空间)冲突格局,并分析其演变特征,对于科学利用国土空间,实现区域发展格局优化有着重要意义。以昌黎县为研究区,以2005和2015年土地利用现状数据为基础,采用CLUE-S模型预测研究区2025年土地利用格局;基于土地利用主导功能和次要功能将国土空间划分为生活生产空间、生产生态空间、生态生产空间及生态空间,依据景观生态指数构建空间冲突测度模型,测算昌黎县2005—2025年三期"三生"空间冲突变化趋势。结果表明:①2005—2025年昌黎县以生产生态空间为主。2015年末,生活生产空间、生产生态空间大量占用生态生产空间和生态空间,尤其是河流附近,空间转换更加显著;到2025年,各空间类型转变较少,但生活生产空间转入量仍相对较大。②2005—2025年昌黎县空间冲突水平呈上升趋势,到2025年,空间冲突逐渐以较强空间冲突为主。这主要是由于生产生态空间、生活生产空间不断向外扩张。随着城镇化、产业发展速度的加快,生活生产空间、生产生态空间向外扩张强度逐渐增大,生态生产空间、生态空间将面临威胁。