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。     

长江中游城市群生态系统服务和城镇化之间的空间关系研究

中国的城镇化进入到以大都市群作为主要载体的发展阶段,由于粗放式经济增长方式没有发生根本改变,城镇化进程的生态环境问题日益凸显。基于1995年、2005年和2015年3期土地利用/土地覆被变化数据测度了长江中游城市群生态系统服务价值时空分布特征,并且综合运用双变量空间自相关模型、普通最小二乘法以及空间回归模型对长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间的空间关系进行测度。研究结果表明:(1)研究期间长江中游城市群生态系统服务价值有显著降低,而城镇化水平有显著的增加,二者呈现相反的空间分布特征;(2)长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间存在显著的空间依赖性;(3)空间回归模型被证明更适合测度生态系统服务价值和城镇化之间的相互作用关系,城镇化的发展会导致生态系统服务价值的降低,二者之间存在U型曲线关系。生态系统服务价值不仅受到自身格网单元要素的影响,而且受到邻近格网单元或者是更远格网单元要素的影响。未来的土地利用规划以及生态系统保护规划需要充分考虑二者之间的空间依赖效应和空间溢出效应,实行跨区域的联合治理。     

长江中游城市群生态系统健康时空演变特征分析

城市群地区生态系统健康状况关乎城市群的可持续发展,科学测度城市群地区生态系统健康水平对城市群地区生态系统健康宏观调控政策制定具有重要的实践意义,然而当前生态系统健康评价仍存在不足之处。生态系统服务是反映生态系统健康状况的重要组成部分,如何把生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,成为了当前研究讨论的热点话题。拟把基于InVEST模型评估的生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,构建了基于"生态系统活力-生态系统组织力-生态系统弹性-生态系统服务"的评估框架,结合多源数据对1995—2015年长江中游城市群生态系统健康水平时空特征进行测度。结果显示:(1)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康状况总体有所恶化,恶化区域主要分布在城市群的核心地区;(2)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康存在显著的空间依赖性,生态系统健康高值区主要分布在周边山区以及中部的罗霄山脉,生态系统健康低值区主要分布在平原地区、大城市周边地区以及主要的交通线路沿线地区。本研究结果可以为其他地区生态系统健康评估以及长江中游城市群地区生态系统健康保护政策制定提供科学借鉴。     

基于梯度分析的武汉市生态系统服务价值时空分异特征

以2000年和2010年覆盖武汉市域的6景Landsat TM/ETM+遥感影像为基础数据,运用最大似然分类法提取土地利用类型,结合计算的武汉市单位面积生态系统服务价值,得到栅格尺度的武汉市生态系统服务价值分布图,并引入梯度分析方法,以城市中心为原点设置梯次环及考虑城市发展轴线设置采样条带,选取生态系统服务价值变化量和变化率两项指标进行梯度分析。结果表明,2000—2010武汉市总的生态系统服务价值共减少了2.68亿元;梯次环分析发现,武汉距离城市中心12—30km的北3—5环,以及距离市中心12—24km的南3—4环生态系统服务价值下降最为显著,而北8环及南7环则上升最为明显;条带分析发现,在东西向条带上,生态系统服务价值变化率曲线图呈现出一个对称的"W"形,而在南北方向上,变化率曲线可以按照变化的幅度分成了4个部分,此外与梯次环变化率曲线规律一致的是,北部要比南部变化更为剧烈。     

基于地形梯度的南方丘陵山地带生态系统服务价值对城市化的空间响应——以粤北地区为例

南方丘陵山地带是我国华南和西南地区重要的生态安全屏障带,具有重大的生态保护意义,而在当今快速城市化的进程下,保障该地区的生态资源与生态稳定对于我国实现可持续发展具有十分重要的战略意义。以丘陵山地带的典型区域粤北为例,依据地形位指数将研究区划分为5个地形梯度,并基于1990—2015年6期的土地利用遥感数据和社会经济的统计数据,利用地理信息技术和空间统计的方法,评估了粤北地区不同时期随地形梯度变化的各区域生态系统服务价值（Ecosystem service value,ESV）与城市化水平（Urbanization level,UL）,之后探究了生态系统服务价值与城市化的空间相关性。研究结果表明：（1）1990—2015年期间,粤北地区城市化水平上升,且地形位指数为0.003—0.368的梯度1区域城市化水平最高。（2）研究期间粤北地区的生态系统服务价值呈轻微下降趋势,随着时间推移,ESV在低坡度、低海拔的地形梯度1区域下降率最高,而各个年份的ESV均随着地形梯度的升高而增加。（3）研究区自2000年后的土地利用类型转移的活跃程度加剧,其中主要是地形梯度1区域及周围的耕地、林地与建筑用地间发生转移。（4）空间相关性分析表明,粤北地区生态系统服务价值与城市化水平具有较强的负相关关系,且在研究期间负相关性明显增强;同时两者具有较显著的空间聚集效应,其中低ESV-高UL型集中分布于地形梯度1的韶关市与清远市区以及南雄市,高ESV-低UL型则分布在梯度相对较高、人口相对分散的少数民族自治县。研究探讨了粤北地区生态系统服务与城市化的时空关系并了解了各区域的发展模式,有助于进一步认识生态系统对于社会经济发展的支持作用,保持生态保护建设与经济发展的协调与平衡,从而保障和维护南方丘陵山地带的生态价值。     

乌江流域重要生态系统服务地形梯度分布特征分析

为探究流域尺度生态系统服务空间特点, 利用ArcGIS 软件和InVEST 模型, 从高程、坡度、地形起伏度和地形位指数等方面对乌江流域重要生态系统服务地形梯度分布特征进行了分析。结果表明: (1)水供给在各地形梯度上均呈小幅波动特点。碳储量、生境质量和水土保持随着坡度、地形起伏度和地形位指数的增加而增加, 随着高程增加呈波动起伏特点; (2)水土保持在各地形梯度上的变化突出, 生境质量和碳储量的变化居中, 而水供给变化较小; (3)碳储量、生境质量和水土保持在不同地形梯度上的差异明显, 而水供给在不同地形梯度上的差异较小。土地利用空间格局及流域地形特征是影响该区生态系统服务梯度差异的重要因素。以期为流域土地利用科学管理及生态环境保护提供科学依据。     

近30年淀山湖地区生态系统服务价值对土地利用变化的响应

水源是区域和城市发展的重要保障,研究其生态系统服务的变化及其影响因素对水源跨区域联防联治有重要意义。利用淀山湖地区1984、1993、2006和2014年的遥感影像,通过修正生态系统服务价值当量因子,基于GIS空间分析技术对淀山湖地区1984—1993年、1993—2006年、2006—2014年土地利用变化及生态系统服务价值(Ecosystem Service Value, ESV)进行了分析。结果表明,淀山湖地区林地面积和建筑用地面总体呈增加趋势,而耕地面积和水体面积呈下降趋势。ESV结果显示,1984—2014期间水体ESV减少了2.15亿元,耕地的ESV减少了2.41亿元,林地的ESV增加了2.50亿元。各土地利用类型ESV敏感性指数均小于1,说明研究区生态系统服务价值是缺乏弹性的。在乡镇尺度,仅朱家角镇和锦溪镇ESV呈现净增长;在省市级尺度,江苏省境内的总土地单位面积ESV减少,而上海市境内的总土地单位面积ESV增加。驱动力分析表明,自然因素和社会经济因素均对ESV有影响,人口密度、区域总产值与ESV存在显著相关性。可见,土地利用方式的改变显著影响生态系统服务价值,合理的土地利用将有利于提高总土地单位面积生态系统服务价值。     

草原地区不同生态类型的植物生理特性的比较研究

比较研究了4种不同水分生态型植物在不同水分胁迫下的光合作用、叶片含水量和气孔阻力等生理指标的反应.结果表明,不同水分生态型植物抵御干旱的机制是不同的.中生植物主要是通过增加气孔阻力限制蒸腾失水,而旱生植物则依靠高浓度的细胞原生质减少水分的散失,后者保水效率远高于前者.植物从中生种到旱生种,生理特性亦显示出规律性的种间差异,叶片含水量和气孔阻力水平降低,而单位叶面积的净光合速率增加.     

基于地形梯度的赣南地区生态系统服务价值对人为干扰的空间响应

赣南地区是我国南方山地丘陵带的重要组成部分,属于我国重要的生态屏障带,生态保护意义重大。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,研究了赣南地区基于地形梯度变化的土地利用结构及生态系统服务价值的时空分异,基于网格法分析了全区人为干扰度空间分布及其与地形梯度的关系,并对人为干扰度与生态系统服务价值的空间相关性进行了分析。研究结果表明:(1)随着地形梯度的上升,赣南地区的林地面积比例逐渐上升,其他用地类型的面积比例逐渐下降;其中林地和耕地的变化最为显著;(2) 1990—2015年间赣南地区的生态系统服务价值均随着地形梯度的上升而下降;在地形位指数为0.2164—0.6826的梯度1区域下降最为显著;(3)人为干扰分析显示,90%的高人为干扰度网格分布在低海拔和低坡度的地形梯度1区域,在其他地形梯度分布较少;(4)赣南地区生态系统服务价值和人为干扰度值存在极为显著的空间集聚现象,高-低型集聚区主要分布在地形梯度1的大余县、南康市、赣州市区、信丰县、瑞金市、会昌县、兴国县、于都县等8个县市,低-高型集聚区主要分布在地形梯度较高的崇义县和上犹县。分析了赣南地区生态系统服务价值的地形梯度变化及其与人为干扰度的空间聚类效应,为合理布局和保护我国南方丘陵的生态用地,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。     

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。     

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。     

长江流域生态系统服务价值时空演变与预测

长江流域是我国的经济重心和生态保育区,揭示其生态系统服务价值(ESV)的历史演变和发展趋势对支撑长江流域的生态经济系统持续发展具有重要意义。采用长江流域1992—2018年逐年土地利用数据,构建了基于修正系数的ESV评估模型和FLUS-Markov土地利用预测模型,解析了全流域ESV的历史演变特征和未来2030年变化趋势。结果表明：(1)2018年长江流域的ESV总量11.68×10¹²元,1992—2018年ESV呈上升趋势,年均提高297.00×10⁸元;(2)供给服务价值是流域ESV的最大贡献源,占总量的48.3%—51.8%,文化服务价值是增长最快的贡献源,1992—2018年增长了52.5%;(3)上游地区是长江流域ESV最集中的区域,上游ESV占全流域的45.15—46.8%,从1992年到2018年,长江流域ESV重心有向下游流动的趋势;(4)2030年长江流域的建设用地将进一步扩展,同时耕地、草地面积有下降的风险,2030年长江流域的ESV新增量达到0.36×10¹²元,主要来自娱乐和气候调节服务价值的提...     

基于遥感与GIS的渭库绿洲生态系统服务价值时空变化研究

生态系统服务价值(ESV)研究是改善土地利用方式,对促进地区生态系统保护和修复具有重要指导意义。选择生态环境较为脆弱的渭库绿洲为研究区域,以1994和2016年遥感影像为基础数据进行生态服务价值评估,应用格网、敏感性分析、空间自相关等空间统计学方法来进一步揭示研究区域生态系统服务价值(ESV)动态变化特征。结果表明:(1)1994—2016年间渭库绿洲土地利用变化/土地覆被变化较为显著,耕地,建设用地面积呈增长趋势,水域、草地和未利用地面积呈递减趋势,耕地和草地面积变化最为剧烈。(2)1994—2016年,渭库绿洲的生态系统服务总价值呈减少趋势,由4895.67×10~6元减少到3864.78×10~6元,减少了1030.89×10~6元,年均减少0.96%;空间上表现为生态服务价值增值区及减值区呈包围态势,生态系统服务高值区域在不断缩小;同时生态系统单项服务价值呈现有增有减的趋势,废物处理、水源涵养、生物多样性保护、娱乐文化等四项单项服务价值呈现下降趋势,而食物生产、气候调节、气体调节和原材料、土壤形成与保护等其他五项单项服务价值出现上升趋势。(3)敏感性分析表明,所有土地利用类型生态系统服务价值系数的敏感性指数(CS)均小于1,说明生态价值系数(VC)对生态系统服务价值的变化影响较小,模型能够合理评估该区域生态服务价值波动。(4)研究区生态系统服务价值表现出明显的空间自相关与空间聚集现象,生态服务价值高值聚集区主要分布在渭干河上游"克孜尔水库"周围和塔里木河北岸,并呈减少趋势,注意保护高值区的空间稳定性;低值聚集区主要集中在绿洲南部靠近塔克拉玛干沙漠边缘和北部靠近天山中部的山区以及库车河下游荒漠区域,这类区域在空间范围上呈连片连绵趋势,空间分布格局上基本保持稳定。(5)受气候变化和人类活动的双重影响下,草地和水域面积的大幅度下降,耕地和建设用地面积的增加,导致生态服务价值系数较高的土地越来越少,使得研究区的生态服务价值趋于减弱。     

长江源区生态系统完整性测量与评价

生态系统完整性概念正在逐步成为公共环境政策和决策的基础,许多区域生态系统管理的规划和政策都将生态系统完整性作为目标和原则.本文建立了长江源区多尺度生态系统框架,依照生态系统完整性的定义,发展了长江源区生态系统完整性评价的指标体系,对源区进行了生态系统完整性的测量和评价.根据完整性的评价结果,将长江源区划分为生态良好区、生态脆弱区和优先生态恢复区.     

长三角地区1995-2007年生态资产时空变化

结合遥感定量反演与经济评价法,利用1995年1 km的AVHRR-NDVI、2000年和2007年250m MODIS-NDVI等遥感数据,模拟与评估长三角1995-2007年生态资产时空变化.结果表明:长三角1995-2007年生态资产总量呈持续下降趋势,由1995年891.39亿元减少到2007年845.54亿元,减少5.14％;各地市生态资产总量总体呈下降趋势,但区域变化差异极其显著;长三角1995-2007年生态资产空间分布呈南高北低格局,空间变化呈南部和北部以轻度增长为主、中部以中度和严重退化为主的变化特征;土地利用变化是导致长三角生态资产减少及空间差异的主导因素,自上而下生态修复工程明显有助于增加区域生态资产.     

气候变化背景下中国未来森林生态系统服务价值的时空特征

基于用CEVSA模型计算的NPP及Costanza等提出的生态系统服务价值计算方法,分析了基准期(1971—2000年)及未来(2021—2050年)我国森林生态系统服务价值时空动态变化特征。结果表明,基准期及未来RCP4.5、RCP8.5两情景下,我国森林生态系统服务总价值均呈逐年增加趋势,年均值分别为12.80(4.55—20.72)万亿元、14.81(5.26—23.97)万亿元、15.13(5.38—24.49)万亿元。总价值在空间上均呈现出西部、东北低及南部高的格局。未来总价值除了在少数地区(新疆中部、内蒙古西部、甘肃西北部、西藏东南部以及我国东北和南方部分森林边缘地区)将降低外,在其他地区均增加,且增幅在东部大于西部,南部大于北部,其中华南增幅最大(RCP4.5、RCP8.5情景下年均增幅分别达1.87亿元、2.13亿元)。高增幅比例(45%)主要分布在我国东北北端。生态系统服务各功能构成项对总价值的贡献率依次为:土壤形成与保护(17.8%)气体调节(16.0%)生物多样性保护(14.9%)水源涵养(14.6%)气候调节(12.4%)原材料生产(11.9%)废物处理(6.0%)娱乐文化(5.9%)食物生产(0.5%),即物质产品产出价值(12.4%)远低于非物质价值(87.6%)。揭示了未来30年我国森林生态系统服务价值的时空格局动态演化及气候变化的影响,为气候变化背景下合理利用森林资源、促进生态环境保护及实施可持续发展战略提供科学量化的依据。     

近60年挠力河流域生态系统服务价值时空变化

根据1950-2005年挠力河流域土地利用数据,利用中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,对近60年挠力河流域生态系统服务价值的时空变化进行研究.结果表明,自1950年至2005年,挠力河流域生态系统服务价值逐渐减少,由749.84亿元降低至308.82亿元,损失约58.82％;价值空间格局由以高价值区为主导的状态逐渐转化为以低价值区为主导的状态,且价值质心由北向南发生转移;挠力河流域生态系统服务价值的全局自相关指数逐渐减小,高-高自相关类型沿河流主干道逐渐萎缩,且呈现破碎化趋势,低-低自相关类型呈先减少后增加的“V”趋势,呈现不显著连片化趋势.人为垦殖活动是该流域生态系统服务价值时空动态变化的主要驱动因素.     

长江流域生态系统格局演变及驱动力

长江流域生态系统格局复杂,多种社会经济、政策和自然因素对土地利用变化的影响使得生态环境发生变化。分析了2000年至2015年长江流域生态系统格局和演变特征,及主要驱动力对生态系统变化的贡献。15年间,共有约6.4万km~2的生态系统类型发生变化,城镇增长67.5%,农田缩减7.5%,森林增加2.1%,剧烈的生态系统变化集中于下游,以及中上游的大城市,城镇聚集区以及退耕还林区。生态系统景观破碎化程度和景观多样性提高。上、中、下游生态系统格局、构成差异较大,15年间,上游和下游森林显著增加,下游城镇显著扩张、农田和湿地显著缩减,上游湿地增加最为显著。城镇化是生态系统格局演变的首要驱动力,对生态系统变化的贡献率达48.0%,长江下游城镇化的贡献率高达64.5%。生态保护与恢复工程是第二驱动力,对生态系统变化的贡献率为32.8%,在上游高达47.8%。水资源开发和农业开发贡献率分别为8.5%和9.9%,此外,气候变化促使高原湖泊面积增大。为保护长江流域生态系统的可持续发展,需划定生态保护红线,合理规划城市化进程中的土地利用,保护优质耕地,禁止重要湿地的开发。