乌鲁木齐山地草地生态系统服务价值变化评估——基于遥感与GIS

草地生态系统服务功能是指草地生态系统及其生态过程所形成和维持的人类赖以生存的自然环境及其有效性,中国干旱半干旱地区的草地退化严重制约着生态系统服务功能的。以乌鲁木齐市山地草地为研究靶区,利用遥感图像(Landsat TM/OLI)划分出7种不同草地类型并计算其生态系统服务价值(Ecosystem Service Values, ESV)。使用空间统计方法、网格分析、空间自相关等方法进一步分析研究区山地草地退化程度和ESV变化。结果表明:21年中,乌鲁木齐市草地生态系统服务价值呈现波动性下降趋势,年均减少0.27×10~7元。生态损失主要是由山地荒漠草地(7.44%)、山地荒漠草原草地(10.71%)、山地草甸草原草地(18.32%)和高寒草甸草地(40.69%)退化造成。单项生态系统服务价值中,草地对调节服务(土壤形成)和供给服务的贡献率较高。草地ESVs Moran平均值为0.869(1994—2015年),并且草地ESV与相邻网格(2 km×2 km)具有更高的空间相关性。草地ESV具有明显的空间分布特征,高ESV区基本上分布在南山山区,低ESV区主要分布在平原草地区,博格达山草地亚区呈现随机分布格局。研究区气候变化对草地的影响十分显著,平均气温、平均地表温度、湿度、蒸散量、降水量和风速对草地ESV变化均有一定的影响,过度放牧、不合理垦荒、药用植物过度开发、城市化等人为活动仍然是驱动草地退化的主要因子,因此亟需采取措施保育乌鲁木齐市山地草原生态系统。     

1980—2018年海南岛土地利用与生态系统服务价值时空变化

以海南岛为研究区,利用1980—2018年5期土地利用数据,借助ArcGIS技术,综合运用价值当量因子法、生态系统服务变化指数(Ecological Services Change Index,ESCI)、空间统计分析等方法,探究了海南岛土地利用与生态系统服务价值(Ecosystem Services Values,ESV)的时空变化特征。结果表明:(1)林地是海南岛自然生态系统的主体,占62%以上,林地面积先升高后降低;建设用地增加迅猛,特别是在2010年以后,增长率高达122.46%,其次水域增长率为20.94%。土地利用主要呈现出草地转为林地,耕地、林地转为建设用地或水域的变化特征。(2)1980—2018年海南岛ESV总体表现为先增加后降低的变化趋势,净增加51.59亿元,增长率为2.56%。其中林地ESV占比最高,达70%以上;单项ESV以水文调节、气候调节为主,两者占总ESV的50%以上。(3)在空间分布上,海南岛ESV存在着明显的中部高、四周低的空间分异特征,在时间序列上高值区进一步萎缩、低值区逐渐扩展。(4)1980—2018年海南岛5个时期的ESV及其变化在空间分布上...     

武汉城市圈生态系统服务价值时空变化特征

基于武汉城市圈1990、2000和2009年3期土地利用矢量数据,参照“中国生态系统单位面积生态服务价值当量”,采用Costanza等提出的生态系统服务价值计算公式,估算武汉城市圈不同地域的生态系统服务价值,分析期间的时序变化和空间分异特征;并采用相关分析方法,探讨了武汉城市圈生态系统服务价值与不同土地利用类型变化之间的关联特征.结果表明: 得益于水域面积的大幅增长,1990—2009年武汉城市圈生态系统服务价值总体呈不断上涨的时序变化趋势,增幅达9.5%,其中,水文调节、废物处理等服务价值的增幅明显;各地区变化存在明显的差异,仙桃市、新洲区、云梦县等地的增长最显著.生态系统服务价值在空间上总体呈东南高、西北低的分布格局,且随时间推移,在东、西、北方向逐步形成以武汉市区为中心的“低-高-低”层级分布特征,北部山地丘陵地区的生态优势逐步消减,而南部的高价值组团到2009年发生了结构性扩张.研究区生态系统服务价值的时序变化与林地、水域、草地、耕地的面积变化呈正相关,而其空间分布的均衡性与耕地和未利用地的空间离散程度呈负相关.     

厦门岛生态系统服务对土地利用变化的响应

土地利用变化是对生态系统服务产生胁迫的主要驱动力之一。论文以厦门岛为例,分析生态系统服务对土地利用变化的响应,基于对2007年中国陆地生态系统服务价值当量修正的两种方法,对厦门岛生态系统服务价值(ESV)变化作出评估。研究表明:1950～2007年间,两种方法得出的厦门岛ESV变化趋势一致,随岛内土地利用强度逐年增加均呈减少态势,1987年前厦门岛ESV因水域和湿地增加12.87 km²,而提高了1 076 655元;1984年厦门岛设立经济特区后快速城市化导致ESV急剧降低,1987年后年均损失达619 773元。随着厦门岛内各土地类型利用趋于饱和,及2006年厦门环东海域综合整治工程等生态措施的实施,预计未来ESV降低的趋势将得以缓解。从生态系统服务价值全面修正的方法解决了仅从供给服务方面修正造成结果偏高的问题。     

三江平原北部生态系统服务价值的时空演变

以三江平原北部地区2市5县为研究区,采用生态系统服务价值评估方法对1954—2009年间三江平原北部地区生态系统服务价值进行估算,以期全面分析土地生态系统服务价值随时空变化的特点。结果表明:(1)1954—2009年间三江平原北部地区的不同土地利用类型面积变化显著,农田变化速度最快,其次为湿地,人口数量的增加及保证粮食增产是土地利用变化的主要驱动力。(2)1954—2009年三江平原北部地区生态系统服务价值总量逐渐减少,共减少779.51亿元。长期的土地垦殖是三江平原北部地区生态系统服务价值减少的主要驱动因素。(3)就各土地利用类型生态系统服务价值而言,55年间除农田生态系统和水域生态系统生态服务价值是增加外,其余各生态系统服务价值均在减少。湿地生态系统服务价值减少值最大,其次为林地生态系统服务价值。各项生态系统服务功能除与农田相关的食物生产在增加,其余也均呈减少趋势。(4)不同地区单位面积生态系统服务价值损失量也不相同,湿地、林地面积比重下降幅度大、且农田面积比重上升幅度大的区域,其单位面积生态系统服务价值损失量也较大。     

海南岛东北部土地利用与生态系统服务价值空间自相关格局分析

土地利用/覆被变化是全球环境变化的重要原因,对生态系统服务价值空间分布格局有直接影响。以海南岛东北部为研究对象,基于遥感影像数据,应用空间自相关理论定量探讨了土地利用与生态系统服务价值的空间自相关格局和分布特征,并运用双变量空间自相关分析两者之间的空间响应规律。结果表明:2016年海南岛东北部生态系统服务功能总价值为132.09亿元,其中林地构成生态系统服务功能价值的主体,而湿地的单位生态系统服务价值最高。土地利用类型具有显著的空间自相关性(P0.05),不同土地利用类型所表现的空间聚集或异常的区域及范围明显不同,以建设用地和林地的空间聚集性最强。研究区生态系统服务价值在空间上呈显著的正相关性(P0.05),高值区明显聚集于海岸带、东寨港和清澜港红树林一带,低值区集中在海口城区、文昌北部农耕区域;土地利用程度与生态系统服务价值呈空间负相关关系(P0.05),且具有明显的空间溢出效应。根据研究结论建议继续实施生态修复与保护政策,优化土地利用结构,提升生态核心的服务价值,实现区域可持续发展和维护生态安全。     

洞庭湖生态经济区生态系统服务价值的时空演绎及其驱动因素

伴随城镇化的快速推进,生态系统服务价值(ESV)的时空评估及驱动因子探测对区域社会-经济-生态协调可持续发展具有重要意义.借助洞庭湖生态经济区2005、2010、2015、2018年的遥感解译数据,从3 km×3 km的格网尺度出发,在ArcGIS和GeoDa的技术支撑下,结合当量因子法、空间自相关分析、热点分析等方法...     

基于RS与GIS的赣江上游流域生态系统服务价值变化

研究土地利用背景下的生态系统服务价值变化对促进区域生态建设和可持续发展具有重要意义。以赣江上游流域为例,依据1990年、1995年、2000年和2005年4期的遥感数据,利用RS和GIS手段对土地利用数据进行了处理,并分析了土地利用变化引起的生态系统服务价值变化。结果表明,1990-1995年赣江上游流域生态系统服务价值变化不大,1995—2005年生态系统服务价值总量不断增加,且各类生态服务功能价值波动较大;各土地利用类型生态系统服务价值敏感性指数都小于1,表明生态系统服务价值对服务价值指数缺乏弹性。     

乐山市土地利用与生态系统服务价值时空动态变化分析

乐山市地处四川山地丘陵区,是典型的绿心城市,具有重要的生态保护价值.以岷江流域乐山段为研究区域,基于乐山市2010、2017遥感影像,探析乐山市土地利用变化对生态系统服务价值(ESV)空间分布差异的影响.结果表明:(1)2010—2017年乐山市ESV显著提升,耕地、草地转林地面积较大,建设用地增值相对明显;(2)ES...     

城市化流域生态系统服务价值时空分异特征及其对土地利用程度的响应

以南京市九乡河流域为研究区域,以2003与2009年2景QuickBird影像数据为基本信息源,应用空间自相关模型,结合GIS空间分析技术,定量探讨了城市化流域生态系统服务价值时空分异特征,以及土地利用程度对生态服务价值空间分异的影响.结果表明:2003-2009年,九乡河流域生态系统服务总价值减少了2.59％,而流域生态系统服务价值的空间聚集性增强;生态服务价值的高-高区域主要集中在流域上游,低-低区域主要集中在流域下游的仙林大学城一带;九乡河流域生态系统服务价值空间分异发生了明显变化,下游仙林大学城一带低-低分布区快速扩张,而高-高分布区仅在九乡河源头及下游的局部区域有所增加;流域生态服务价值空间自相关表现出明显的尺度效应,随着研究尺度增大,生态服务价值的空间自相关性逐渐增强;九乡河流域生态服务价值的空间分异及其变化主要是由土地开发利用引起,流域土地利用程度对生态服务价值存在明显的负效应.     

长三角地区土地利用时空变化对生态系统服务价值的影响

基于1980—2010年的土地利用数据,估算了各种土地利用类型的生态系统服务价值,分析了长三角30年来生态系统服务价值的时空动态及其对土地利用变化的响应。结果表明,1980—2010年,长三角建设用地面积变化最大,为446.1%,未利用地、耕地、草原、林地、水域的变化分别为285.9%、-31.5%、-76.2%、-5.4%、42.9%;1980—2010年,长三角地区的总生态系统服务价值减少了4.40%,水源涵养、休闲娱乐、废物处理生态系统服务功能价值上升;生态系统服务价值极低区域的面积增加且分布于城市扩张区域,生态系统服务价值中等区域逐年下降且被生态系统服务价值低区域所替代,高生态系统服务价值区域处于增加的趋势而极高区域基本维持不变;常州、湖州、嘉兴、南京、泰州的生态系统服务价值逐年增加,而其他城市的则处于下降趋势。     

黄河源区玛多县土地利用和生态系统服务价值的演变

黄河源区玛多县作为"世界的一方净土",开展土地利用变化及生态系统服务功能量化评价,以期为保障黄河流域乃至全国生态安全提供支撑。以黄河源区玛多县为研究案例,统计了2005—2015年玛多县土地利用类型转移矩阵、土地利用变化动态度,计量了2005—2015年玛多县生态系统服务价值演变特征。结果表明:(1)10年间玛多县土地利用结构变化显著,高覆盖度草地、建设用地面积分别增加了38.30%和3.85倍,低覆盖度草地、林地分别降低了44.29%和86.55%。(2)10年间林地、低覆盖度草地的单一土地利用动态度分别为-8.65%、-4.43%,高覆盖度草地、中覆盖度草地的单一土地利用动态度分别为3.83%、2.83%,土地利用类型演变表现为从林地、低覆盖度草地向高覆盖度草地、中覆盖度草地的转移;前期(2005—2010年)林地、低覆盖度草地迅速减少,后期(2010—2015年)建设用地急速扩张。(3)10年间玛多县生态系统服务价值(ESV)呈增长趋势,从2005年的911.24×10~8元增长到2015年938.87×10~8元;单项生态系统服务价值中水文调节的ESV贡献量最大,在53.70%—55.24%之间。(4)10年间水域面积比例在8.21%—8.31%之间波动,ESV贡献量约占生态系统服务价值均在50%左右,未利用土地和高覆盖度草地的ESV贡献量分别为16.85%—17.26%和13.78%—18.50%,低覆盖度草地的ESV减少了44.29%。     

基于生态系统服务价值的莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性评价

基于最小累积费用模型(MCR)和生态连接度指数(ECI),对莱州湾-黄河三角洲海岸带区域的生态连通性进行综合评价。结果显示:(1)莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性存在明显的陆海梯度变化特征,以海岸滩涂地带为中心向两侧辐射呈条带状递减;(2)2000—2015年生态连通性指数整体呈现明显的下降趋势,下降幅度达12.69%;城市化和交通等基础设施建设使区域人工障碍物集聚化和扩张趋势明显,加剧陆域生态景观的破碎化和孤岛化趋势,从而导致生态系统服务功能退化、生态连通性降低;(3)莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性整体处于较低水平,极低连通性和低连通性分布面积占比最大,较高连通性区域呈现向次一级或更低等级连通性转变的趋势。不同等级生态连通性分布区域的转移变化反映了人类活动和自然因素双重干扰下莱州湾-黄河三角洲海岸带生态系统格局及其物质、能量、生物、信息流等的变化规律。研究将为莱州湾-黄河三角洲生态系统保护与海岸带综合管理提供相关科学参考。     

重庆市巫山县土地利用格局及其生态系统服务价值的时空变化

巫山县位于重庆市东部, 地处三峡库区腹心, 属于长江中上游重要的生态屏障区, 也是实施河长制的重点区域, 生态保护的意义重大。因此以巫山县为研究区域, 基于1990—2015年间的六期遥感影像, 利用遥感与地理信息技术, 分别从时间和空间两个尺度分析土地利用类型的结构变化, 并对巫山县生态用地所提供的生态系统服务价值进行评估。在此基础上采用GeoDa软件分析了土地利用类型斑块面积与生态系统服务价值之间的空间相关性。结果表明: (1)2000—2015年间的土地利用综合动态度指数最高, 林地呈现出下降的趋势, 耕地、草地、水域以及建筑用地的面积均有不同程度的增加, 其中单一类型动态度最大的是建筑用地; (2)巫山县25年间的生态系统服务价值共增加了338.97×106元, 生态系统服务主要为调节服务, 其次是支持服务, 水资源供给、水文调节以及净化环境等生态系统服务改善较大; (3)生态系统服务价值与土地斑块面积之间的空间相关性以高-低和高-高类型区为主, 其中高-高类型区集中分布着林地, 表明林地斑块面积与生态系统服务价值之间呈现出正相关关系。     

基于LUCC的江苏省生态系统服务价值时空变化特征研究

江苏省作为资源环境容量有限但经济发展迅速的典型代表,在可持续发展背景下,开展土地利用变化、生态系统服务变化及其价值时空变化的研究,以期为缩小区域经济差异进行科学土地整治提供理论依据。首先基于1995-2015年间研究区经济发展重要时间节点的土地利用/覆被变化（LUCC）数据分析土地利用变化情况,然后引入评估计分理论动态研究生态系统服务变化,最后通过修正当量因子计算生态系统服务价值并应用空间自相关与热点分析方法研究其时空变化特征。结果表明：（1）耕地、建设用地和水体为研究区主要土地利用类型,总覆盖度达到90%以上;2005-2015年土地利用变化速度显著;苏南地区土地利用较为丰富。（2）对比各景观类型,森林是具有更多功能的生态系统;2015年功能属性总得分高于1995年,但生态功能得分由5分降至2分。（3）1995-2015年江苏省生态系统服务价值从1258.19亿元减少为1208.74亿元,苏南地区生态系统服务价值变化较大。据预测至2022年,生态系统服务价值会跌到1.35亿元。     

基于土地利用与土地覆被的长三角生态系统服务供需空间格局及热点区变化

快速城市化与土地利用变化导致区域生态系统服务供需失衡,进而使得生态环境恶化已成为共识。开展生态系统服务供需关系及其空间量化研究,有助于识别出区域中存在的主要生态环境问题及其关键驱动。以长江三角洲为研究区,基于土地利用与土地覆被和生态系统服务供给和需求评价矩阵的方法对1985—2015年长三角生态系统服务供需盈亏格局及热点变化进行分析,结果表明:1)长三角地区生态系统服务供给减少,需求增多,生态系统服务盈余区从1985年的40.9%下降至2015年的38.5%,生态系统服务赤字区面积占比从1985年的1.3%增长到2015年的10.6%,总体呈现供不应求的趋势; 2)沪宁杭城市发展梯度带上生态系统服务供需盈亏呈"V"型分布,且30年内城市中心及其附近的生态系统服务供需值下降更为明显; 3) 30年内长三角生态系统服务供需盈余热点区整体变化不大,30年内面积减少了0.1%;而赤字热点区则呈现出快速扩张趋势,面积占比30年内增加了14.9%。说明随着城市化进程的加快,长三角生态系统服务供需亏损状况更严重; 4)生态系统服务供需评价矩阵可以比较简便、全面的反映出生态系统服务供需盈亏状况,研究结果可对快速城市化地区生态环境与土地利用规划与管理提供有益参考。     

基于土地利用的博斯腾湖流域生态系统服务价值时空变化

探讨土地利用变化及其对生态服务功能价值影响,是促进流域生态环境保护和资源合理配置的重要理论依据和决策支持。采用改进的生态系统服务价值评估、热点分析等方法探究了博斯腾湖流域1995-2018年土地利用变化与生态系统服务价值时空（ESV）演变。结果表明：（1）流域旱地、建设用地面积持续增加;荒漠、草甸、湿地、水域、灌木面积呈现波动增长趋势;裸地、草原、冰川积雪、阔叶、针叶面积呈现波动下降趋势。（2）流域23年间ESV呈减小-增大-减小-增大的波动增大趋势,调节服务和支持服务构成流域ESV主体。水域、草甸和草原是流域ESV变化主要的贡献因子和敏感因子,其中水域和草甸为正向贡献因子;草原为负向贡献因子。（3）流域ESV总体空间分布呈"北偏高,南偏低",唯一高值集聚区（博斯腾湖）点缀在低值区的格局,ESV南北空间差异明显;研究区年平均湿地和水域面积之和仅占总面积的3.61%,主导着整个流域生态系统服务价值的变化,是流域环境保护和生态建设的重心。（4）流域生态系统服务价值热点区域变化不大,冷点区域面积大且呈缩减趋势。流域北部的ESV空间演变较为显著,其原因是荒漠和裸地、草原和草甸等自然生态系统转换频繁。研究区南部的绿洲区的扩张使得局部冷点区转为次冷点区。     

1960—2008年阿克苏河流域生态系统服务价值动态

基于遥感与GIS技术,运用中国陆地生态系统服务价值当量表,结合当地粮食产量与粮食平均收购价格,分析了1960—2008年阿克苏河流域生态系统服务价值的变化,探讨了干旱区跨境河流流域生态系统服务变化对土地利用/覆被变化(LUCC)的响应.结果表明:研究期间,阿克苏河流域生态系统服务价值整体变化较小,总价值先减后增,沼泽、林地、草地面积的减少是总服务价值减少的主要原因,耕地和水域面积的增加补偿了总价值的部分损失,但损失略大于收益;各项生态功能的服务价值对总生态系统服务价值贡献大小的等级基本稳定,其中,土壤形成与保护和废物处理功能的贡献率最大;研究区生态系统服务价值大小及变化的空间差异较大,以流域下游的变化最频繁.敏感性分析表明,研究区内生态系统服务价值对服务价值指数缺乏弹性,研究结果具有稳健性.