中国快速城市化干燥地区的生态系统服务权衡关系多尺度分析——以呼包鄂榆地区为例

理解生态系统服务间的权衡关系对提高干燥地区人类福祉和实现区域可持续性具有重要的意义。但是,目前人们仍然缺乏对快速城市化干燥地区中生态系统服务权衡关系的多尺度理解。以呼包鄂榆地区这一正在经历快速城市化的干燥地区为例,在城市群、区域和城市3个尺度上来探索生态系统服务间的权衡关系。对呼包鄂榆地区2010年的粮食生产、肉类生产、产水量、土壤保持和碳固持5种关键生态系统服务进行测量。利用相关分析法在3个尺度上对5种服务间的权衡关系进行分析。2010年呼包鄂榆地区产水量和土壤保持以及产水量和碳固持服务表现出显著的权衡关系。其中,产水量和碳固持服务在城市群、农业区和鄂尔多斯市呈现明显的权衡关系,产水量和土壤保持服务在城市群和农业区呈现明显的权衡关系。快速城市化干燥地区中的生态系统服务权衡关系具有明显的尺度效应,同一对生态系统服务在不同尺度上的权衡关系存在较大差异。这种差异主要是由区域人类活动和自然条件的空间异质性所致。研究结果有助于对呼包鄂榆地区生态系统服务权衡关系的认识,为该地区土地系统设计和可持续发展提供了必要的科学依据。     

盘锦地区湿地生态系统服务功能价值估算

随着湿地研究的展开和深入,湿地生态系统的服务功能价值越来越受到人们的重视,以辽河三角洲盘锦地区湿地为例,结合地理信息系统和野外调查及实验,综合运用环境经济学,资源经济学,模糊数学等研究方法,对该地区的湿地生态系统的服务功能进行了价值评估,得到该地区湿地生态系统的服务功能价值为62.13亿元,是该地区国民生产总值的1.2倍,并根据估算结果,讨论了不同方法在估算过程中存在的优缺点。     

植物功能性状对生态系统服务影响研究进展

全面认识和理解生态系统服务的形成机制是维持其持续供给的前提。植物功能性状直接参与多种生态系统过程, 影响生态系统服务供给, 探讨植物功能性状与生态系统服务的关系是揭示生态系统服务形成机制的重要途径。该文采用系统的文献综述方法, 分析了植物功能性状与生态系统服务关系的研究特点, 总结了影响不同生态系统服务的主要植物功能性状, 阐述了可能的影响途径。结果表明: 植物功能性状与生态系统服务关系研究以草地和森林等自然生态系统为主; 大部分研究集中在生态系统供给服务和支持服务, 包括生物量、净初级生产力、土壤肥力等; 根据植物功能性状对不同生态系统服务的影响程度, 植物功能性状可以聚类为土壤保持服务相关性状、水分循环相关性状、多功能相关性状、产品提供服务与养分循环相关性状以及授粉与生物控制服务相关性状; 并阐述了植物功能性状指标影响不同的生态系统服务途径。围绕植物功能性状对生态系统服务的影响, 今后尚需进一步探讨生态系统多功能性、植物功能性状相关性、气候变化和人类活动不确定性、时空尺度差异等因素对二者关系的影响。     

三江源地区生态系统服务功能与价值评估

采用谢高地分类系统和评估方法分析了三江源地区生态系统结构和服务功能,并对其价值进行了评估.结果表明:三江源地区生态系统服务功能总价值为3 377.1×108yuan·a-1.从生态系统类型来看,湿地、草地、森林、水体、荒漠和农田占其总价值的比例分别为52.91%、21.97%、15.23%、9.17%、0.67%和0.06%.从服务功能类型来看,主要是废物处理、水源涵养、气候调节、土壤形成与保护、生物多样性、娱乐文化、气体调节、原材料和食物生产.,分别占其总价值的23.9%、21.9%、19.1%、10.1%、8.7%、6.6%、6.4%、2.0%和1.3%.说明三江源地区生态系统具有多种服务功能,保护其生态系统结构和功能对中国江河中下游地区生态环境安全和区域可持续发展都具有重要意义.     

呼包鄂榆城市群生态系统服务价值驱动因素及其交互效应

增强呼包鄂榆城市群生态系统服务功能,对于推动黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。基于研究区1990-2020年土地利用类型评价了生态系统服务价值(ESV),耦合随机森林模型与沙普利加性解释(SHAP)方法分析ESV驱动因素的重要程度、变化响应特征及其交互效应,采用偏最小二乘路径模型识别驱动因素的交互路径。结果表明:(1)研究期内耕地、草地和水域面积整体呈先增后减趋势,建设用地面积持续增加;ESV呈先减后增趋势且总体增加了62.28亿元,ESV的增长主要是林地向耕地和草地扩张的结果。(2)最主要的ESV驱动因素为土地利用类型,其贡献度达到61.24%,其次是地形和气象,贡献度分别为17.59%和17.05%,社会经济的贡献度最低,仅为1.73%;ESV对驱动因素的响应呈非线性变化特征。(3)水域比例是最重要的交互项,交互作用在因素处于不同范围内表现出不同的交互效应。土地利用直接影响ESV,而地形、气象、土壤和社会经济因素主要通过影响土地利用进而间接影响ESV,社会经济因素对ESV的直接和间接影响分别是负和正效应。研究建议通过完善城市群国土空间规划,重点加强草地、林地和水域等生态空间保护并协调好与城镇建设、矿产资源开发的关系,以提升生态系统服务功能为导向实施区域生态系统多因素协同管控。     

长江中游地区生态系统服务平衡与城镇化的空间关系

生态系统服务与城镇化的相互作用关系研究是目前国际人地系统研究的热点和前沿领域。以长江中游地区325个县为研究单元,通过生态系统服务供需平衡评估矩阵法与城镇化相关指标分别测算了1995年、2005年、2015年生态系统服务平衡状况和城镇化水平,同时运用双变量空间自相关模型、空间计量模型探索了生态系统服务平衡与城镇化的空间关系。研究结果表明：（1）研究期间长江中游地区生态系统服务平衡状况不断恶化,而城镇化水平则持续上升;（2）生态系统服务平衡与城镇化之间存在显著负相关关系,不同区域的空间聚类模式表现出异质性;（3）添加控制变量的空间计量模型被证明能更好解释生态系统服务平衡与城镇化的空间关系,结果显示城镇化对态系统服务平衡的影响具有负外部效应,这种负外部效应在城镇化发展到一定阶段时逐渐减弱。建议,在城镇化进程中应统筹管理生态空间,尝试跨区域合作,实现生态与经济资源的共享与互补。     

水坝对河流生态系统服务功能影响评价

客观评价水坝对河流生态系统服务功能的影响问题,对完善我国水利工程环境影响评价和保护河流生态系统具有重要意义。根据水坝对河流生态系统服务功能影响的特点,建立了评价指标体系,以2002年为评价基准年份,对全国水坝对河流生态系统服务功能影响进行了评估。结果表明,防洪和水力发电是水坝的主要功能,两者分别占其正面影响的53．94％和26．77％;供水、减少有害气体排放和内陆航运等,也是水坝的重要功能。水库泥沙淤积的负面影响最大,年损失值为-508．63×10^8元;其次是水库淹没,从生态系统的角度进行核算,年损失值为-56．65×10^8元;水坝对河流生态系统的占据也是其重要的负面影响,年损失值为-10．43× 10^8元。     

河流生态系统服务功能及水坝对其影响

河流生态系统服务功能是指河流生态系统与河流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,包括河流生态系统产品与河流生态系统服务两个方面。文中分析了河流生态系统的15项服务功能,其中包括供水、水产品生产、内陆航运、水力发电、休闲娱乐和文化美学等6项河流生态系统产品与调蓄洪水、河流输送、蓄积水分、土壤持留、净化环境、固定CO2、养分循环、提供生境和维持生物多样性等9项河流生态系统服务;同时又分析了修建水坝对这此服务功能的影响。研究表明,使河流生态系统服务功能得到正常发挥,是水坝建设决策中应考虑的必要因素。     

生态质量与生态系统服务功能

生态系统服务功能是自然生态过程对人类的贡献。文章阐述了生态系统服务功能的定义、内涵及其与生态质量和生态系统健康三者间密不可分的关系。迅猛的人口增长、社会变化和技术发展,已使承载人类社会的生命之舟－大自然受到严重破坏和巨大威胁,减少这些破坏和威胁是整个社会特别是生态学工作者面临的重大挑战。只有深入认识三者之间的关系及其重要性,才能自觉防止和减少带有自我毁灭性的经济和社会活动。     

生态系统服务功能与可持续发展

本文阐述了生态系统服务功能,生态系统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,维持物质的生物地化循环与水文循环,维持生物多样性,净化环境,维持大气化学的平衡与稳定;分析探讨了生态系统服务功能及其与可持续发展研究的关系,可持续发展要以保护生态环境为基础,与资源和环境的承载能力相协调,而人类活动对森林、湿地和其他生态系统的破坏,已严重危害了生态系统的服务功能,保护生态系统服务功能已刻不容缓;从而提出了保护生态服务功能的对策。     

京津冀地区城市化对典型生态系统服务供需关系的影响

京津冀地区是中国经济最发达、人口最密集的地区之一,快速的城市化进程严重影响了生态系统服务的供需关系。为了使京津冀地区在未来的城市化进程中实现社会经济发展与生态环境保护中的可持续协调发展,需要正确理解城市化对生态系统服务供需的影响,为京津冀地区生态环境管理提供参考依据。因此,基于Pearson相关性、随机森林、双变量局部空间自相关等方法探究京津冀地区不同城市化强度区域内生态系统服务供需的匹配关系以及对城市化对生态系统服务供需的影响特征。研究发现：2000-2020年间,京津冀地区城市化综合水平涨幅达到148.15%;碳储存和生境质量服务赤字区域扩增明显,食物生产与PM_2.5去除服务盈余区域有所增加,但各项生态系统服务供需空间错配性较强;城市化对生态系统服务供需比具有显著的负相关关系;既有城市化区域生态系统服务对空间城市化和人口城市化敏感性较强,城市化扩张区域和农村区域对空间城市化敏感性较强,空间城市化是影响生态系统服务供需关系的主要因素;不同城市化水平区域内城市化与生态系统服务供需比的错配特征具有显著差异。因此,本文探究了不同城市化强度区域内城市化指标对生态系统服务供需影响的差异性,为实现京津冀地区的城市化与生态系统服务的协同发展提供科学依据。     

基于城市化梯度的中国西南地区生态系统服务权衡与协同

通过构建生态系统服务量化模型与权衡协同模型,刻画中国西南地区关键生态系统服务的时空演变过程,并结合空间静态和时间动态尺度定量测度生态系统服务之间的相互关系,进一步探究西南地区不同城市化梯度下生态系统服务之间权衡协同作用的异质特征,揭示城市化梯度下生态系统服务权衡的形成机制。研究结果表明：①近20年西南地区耕地和草地面积显著减少,建设用地和水域面积分别增长了141.19%和34.6%,其中贵州省城市扩展特征突出,四川省耕地减少最为明显。研究区生境质量指数和产水量呈下降趋势,土壤保持、粮食生产和碳储存三种生态系统服务有所增加;②动态视角下研究区61%的面积土壤保持服务和产水量服务存在权衡关系,碳储存和另外四种生态系统服务之间有着大面积（>70%）的不显著关系;③静态视角下,不同的城市化梯度区生态系统服务呈现显著的异质特征。非城市化地区与整个研究区情况类似,但土壤保持和碳储存之间的相关性逐渐减弱。城市化快速地区生态系统服务之间的权衡协同关系最为显著,特别是碳储存和生境质量的相关性最高（R²=0.541）,以往城市化地区生态系统服务的相互作用强度弱于其他两类区域,但两两生态系统服务之间均呈现正相关;④城市建设用地的快速扩张导致生态系统服务下降,尤其是对生境质量具有显著的负面效应,城市化快速地区生态服务之间的相互作用表现得更为剧烈。林地面积大幅增加使得土壤保持服务有所增加,在山区表现尤为明显,而城市化能够引起碳储存和生境质量强烈的协同下降。     

京津冀地区生态系统服务对城镇化的多空间尺度动态响应

大规模的城镇化导致了城市不断扩张,给生态系统造成了巨大的压力。以京津冀地区为例,分析了2000—2020年间京津冀地区城镇化与生态系统服务的变化以及二者间的关系,并探讨了这种关系在栅格尺度、县域尺度、市域尺度上的尺度效应以及变化规律。利用InVEST模型对所选取的4项生态系统服务指标进行量化,并运用皮尔逊相关性分析和地理加权回归来检验其与4项城镇化指标间的关系。研究结果表明(1)随着京津冀地区城镇化的发展除碳储量下降了0.8%外其余生态系统服务均有所提升,其中生境质量增加0.8%、水分产量增加了68%、土壤保持能力增长了35.7%而粮食产量增长近三倍。(2)生态系统服务与城镇化间存在显著相关性(P<0.01),且相关性在县域尺度上最为显著。其中产水量与4项城镇化指标均呈现正相关,粮食产量、碳储量、土壤保持量及生境质量均与4项城镇化指标均呈现负相关。(3)地理加权回归结果表明,城镇化指标与生态系统服务仅在县域尺度上拟合度较好且具有明显的聚集趋势,其中城市用地占比与碳储量、粮食产量全域拟合度最高分别为0.42与0.63。在针对生态系统服务的管理上不同区域需要制定不同的政策,同时需要对...     

西安市城市化对景观格局及生态系统服务价值的影响

我国处于城市化高度发展阶段,截止2018年全国城市化率达到59.58%。城市的快速扩张,显著改变了区域景观格局,深刻影响城市生态系统的供给、调节、文化、支持等服务功能。近30年来,西安市城市用地扩张554.23 km²,基于西安市景观格局变化分析,利用同心缓冲区探讨城乡梯度内景观指数与生态系统服务价值的特征及其相互关系,揭示城市发展对城市生态系统的影响。结果表明,1980—2015年西安市各景观类型面积发生明显变化,耕地、草地面积逐渐减少,建设用地面积波动增加,主要来源于优势景观耕地的转化。景观破碎度最高的区域主要分布在距市中心10 km左右的城乡结合部,斑块密度、边缘密度、景观分割度最高,且随城市扩张,拐点距离逐渐增加。林地和耕地是提供生态系统服务的主要土地类型,西安地区总生态服务价值减少了9.56亿元,耕地减少最多(6.83亿元),沿城乡梯度,总生态系统服务价值均值呈现从市中心到农村递增的趋势,土壤保持的生态服务价值增长最快;沿时间梯度上,生态服务价值均值呈现逐年减少现象;从景观格局对生态服务价值影响分析得知,多样性指数与各类型生态系统服务价值之间存在显著的相...     

快速城市化生态系统服务格局分析与空间管控——以厦门市为例

快速城市化对生态系统服务产生消极影响,科学识别二者的空间规律并进行管控对国土空间资源可持续开发意义重大。基于土地利用、遥感影像、POI等多源数据,借助ArcGIS、InVEST平台分析厦门市六类生态系统服务的空间分布及权衡协同格局,并引入人工神经网络算法与土地利用程度指数模型定量识别城市化空间格局,通过决策矩阵提出空间管控策略。结果表明：①厦门生态系统服务分布在"陆-海"方向上分异显著,岛外地区综合生态系统服务指数总量占全域的91.78%,其中同安区的总量和均值都处于首位;②生态系统服务之间以协同作用为主,在全局关系中生境质量与雨涝调蓄以及与温度调节的协同水平最高,在局部空间关系中水源涵养与雨涝调蓄的协同水平最高,休闲游憩服务与其他服务的权衡效应最强;③翔安区开发潜力最大,同安区过度城市化问题突出,市域未开发单元中生境质量、水源涵养和雨涝调蓄服务较强,建成单元仅在休闲游憩服务具有优势;④叠加空间细分单元的城市化与生态系统服务特征,得到厦门市生态管控分区和决策矩阵,提出四类单元八种情景的具体管控策略。     

城市化过程中北京市人口时空演变对生态系统质量的影响

应用第五、第六次人口普查和MODIS-NDVI遥感数据,从城市、区/县和街道/乡镇3个尺度,分析了2000—2010年北京市人口时空演变特征及其对区域生态系统质量的影响.结果表明: 研究期间,北京市总人口增长了43.9%,人口空间分布形成了明显的圈层特征,呈现向近郊转移聚集的趋势;北京市的年最大归一化植被指数(NDVI)呈增加趋势,在5～6环之间却显著降低.城区和远郊区的NDVI变化趋势与人口密度变化率呈显著负相关.城市化带来的人口数量增加不仅没有导致北京整体生态系统质量下降,反而通过城市功能调整和农民进城务工人口转移等方式,提高了城区和远郊区的生态系统质量.不同的功能定位和发展机制是影响北京市人口时空格局变化及其生态影响的主要原因.     

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...     

京津冀地区生态系统服务时空变化及驱动因素

京津冀地区地处蒙古高原向华北平原过渡地带,是华北平原关键的生态屏障,在区域生态安全格局上具有重要的地位。结合地面观测、遥感监测、模型模拟和GIS空间分析技术,构建了一套京津冀地区生态系统关键服务的生态本底图谱,分析和评估了京津冀地区生态系统结构与防风固沙、水源涵养、土壤保持等关键服务的时空变化特征,并对气候变化和生态工程等驱动因素进行了讨论。结果表明:(1)京津冀地区生态系统类型以农田为主,占全区面积的49.7%。2000—2015年,聚落面积明显增加,农田面积大量减少,森林、草地、水体与湿地面积微弱减小。(2)多年平均生态系统防风固沙量、水源涵养量和土壤保持量分别为5.61×10⁸ t、74.58×10⁸ m³、7.98×10⁸ t,燕山-太行山森林生态区的生态系统关键服务量最高,西北草原生态区其次,京津唐和华北农业生态区较低。(3)2000—2015年,防风固沙量、水源涵养量均呈不显著上升趋势,增幅分别0.11 t hm^-2 a^-1、0.03×10