基于InVEST模型的佛山市生态系统服务空间格局分析

随着粤港澳大湾区概念的提出, 广佛一体化建设进程加快, 佛山市的生态系统服务面临着前所未有的挑战。基于InVEST模型对佛山市2017年产水量、土壤保持、生物多样性维持、碳储存和粮食产量等5项服务进行估算, 结合ArcGIS软件探究佛山市2017年生态系统服务的空间分布格局, 分析其影响因素, 并对服务保护成效进行分级展示。结果发现, 1)除产水量西低东高外, 其余服务均呈现出西高东低的格局; 2)林地、基塘和耕地是服务主要贡献者, 其中林地对土壤保持服务的贡献占所有服务的78%; 3)各项服务冷热点分布差异较大, 产水量热点面积占比为31.19%, 而土壤保持冷点占比高达77.92%; 4)各项生态系统服务的高值区重叠比例非常低, 具有4-5项高值服务的栅格仅占0.76%; 5)生态系统服务空间保护成效呈现出“西高东低”的格局, 低值区域出现在南海区东部, 禅城区东部和顺德区南部。通过分析佛山市生态系统服务空间分布格局, 对综合服务热点区域进行了识别并分级划分出服务保护成效区域, 验证了模型合理性, 同时结合相关规划文件, 为城市绿色发展提供了参考。     

黑河流域生态系统服务空间协同与权衡变化

黑河流域是西北地区重要的生态功能区,流域内生态系统服务变化对当地社会经济发展和流域生态安全具有重要影响,其社会-生态-环境问题一直受到高度关注,因此开展黑河流域生态系统服务评估及协同/权衡关系研究对该区域的可持续发展具有重要意义.本文采用基于时间序列的双变量逐像元相关分析,对黑河流域1990-2015年的各项关键生态系...     

基于MODIS的海河流域生态系统空间格局

以2007年23时相MODIS增强型植被指数为数据源,利用决策树分类方法对海河流域生态系统进行了分类,分析了生态系统空间分布格局及其与地形因子的关系。结果表明：利用MODIS植被指数时间序列数据进行的生态系统分类,精度达到85.6％,Kappa系数为0.82。农田、城市和湿地生态系统分别占流域总面积的53.8%、1.0%和1.3%,主要分布在海拔<200 m的平原;森林生态系统占22.5％,主要分布在500～1000 m的低山;草地生态系统占21.4％,主要分布在1000 m以上的区域。农田、城市和湿地生态系统主要分布在坡度<2°的地区,森林和草地生态系统主要分布在5°～15°的地区。随着坡度增加,农田、湿地和城市生态系统所占比例减小,森林生态系统所占比例增加,草地生态系统所占比例则先增加后减小。     

基于InVEST模型的生态系统服务功能应用研究进展

生态系统服务功能的模拟、评估、预测及其权衡关系的研究成为生态系统服务研究领域的热点。InVEST模型包含近20项生态服务模块,不仅涵盖了生态系统服务的众多方面,能满足不同功能的评价、模拟和预测需求;而且具有很强的空间化、动态化、可视化等特点。系统分析了该模型中应用最为广泛的生境质量、水土保持、产水模型和生态系统服务综合功能等四个方面的应用情况,介绍了生境风险评价模块的应用原理,探讨InVEST模型在生态系统服务功能评估中存在的问题以及未来的发展趋势。以期更准确、更全面地评估生态系统服务功能,更好地保护生态,也可为管理者和决策者提供参考。     

基于InVEST模型的生态系统管理综述

生态系统管理是生态系统过程和社会经济目标的权衡,而生态系统服务是联系生态系统与人类福祉的纽带,因此,从生态系统服务的角度进行生态系统管理成为必然。近年来,In VSET模型已发展成为生态系统服务研究的重要工具,为生态系统管理提供了有力的技术支持。本文从生态系统服务定量评估、权衡与决策分析等各方面评述了In VEST模型在生态系统管理中的运用,认为基于In VEST模型的生态系统管理具有科学性高、直观性好和操作性强等优点。但是,目前仍然存在In VEST模型模拟精度较低、服务权衡机理不清晰、文化服务考虑缺失等不足之处有待发展和完善,以期最终为区域生态系统管理决策、实现区域可持续发展提供科学依据。     

基于InVEST模型的三江源区生态系统水源供给服务时空变化

三江源是我国最大的水源供给和涵养生态功能区.近年来,受多种驱动因素的影响,三江源区生态系统退化严重,水源供给能力受到一定影响.本文探讨了1981-2010年三江源区降水和径流系数的变化规律,基于InVEST模型定量估算了1980-2005年三江源区生态系统的水源供给量,分析了不同时期水源供给量的时空变化特征及其成因.结果表明:1981-2010年,三江源区的降水量整体呈先降低后增加的趋势,降水径流系数的递减趋势比较显著,表明区域地表产流能力下降;潜在蒸散发有减少趋势,但并不明显,其变化趋势为-0.226mm·a-1.1980-2005年,三江源区水源供给量整体呈下降趋势,且黄河源区的下降趋势最明显.三江源区水源供给量的时空变化是气候变化和土地利用共同作用的结果,气候因子主要通过改变降水和潜在蒸散来影响水源供给量;气候变化和土地利用导致的生态系统退化及下垫面改变可能是三江源区水源供给量下降的主要驱动力.     

基于生态系统服务簇的福州市生态系统服务格局

基于InVEST模型、游憩机会谱、因子分析、冷热点分析、SOFM神经网络和地形起伏度等方法,评估福州市6项生态系统服务,分析不同生态系统服务之间的权衡与协同,并阐明区域的主导服务类型和不同地形起伏度下服务簇的空间格局.结果 表明:福州市各项生态系统服务的空间异质性显著,产水、碳固持、生境质量和游憩机会供给总体较高,农产...     

黑河流域张掖地区生态系统服务恢复的条件价值评估

以当前国际上流行的衡量环境物品经济价值的重要方法——条件价值评估法 ( CVM) ,针对黑河流域张掖地区生态系统恶化的现状 ,以支付卡的方法设计了 70 0份调查问卷 ,调查了黑河流域居民对恢复张掖地区生态系统服务的支付意愿 ( WTP)。结果表明 ,黑河流域 96 .6 %的居民家庭对恢复张掖地区生态系统服务存在支付意愿。对支付卡数据的非参数估计结果表明 ,黑河流域居民家庭对恢复张掖地区生态系统服务的平均最大支付意愿每户每年在 4 5 .9～ 6 8.3元之间。支付卡数据的参数估计分析表明 ,黑河流域居民家庭对恢复张掖地区生态系统服务的平均最大支付意愿每户每年为5 3.35元。按黑河流域现有家庭数量计算 ,恢复张掖地区生态系统服务的经济效益每年至少在 2 2 4 6 .2 8× 1 0 4 元以上。由于恢复张掖地区生态系统服务具有巨大的正外部效应 ,因此 ,仅就黑河流域居民家庭数量估计的恢复张掖地区生态系统服务的经济价值 ,只是对恢复张掖地区生态系统服务的经济价值的最低估价     

基于公平性评价的西安市城市绿地生态系统服务空间格局

城市绿地能够为居民提供诸多类型的生态系统服务,而其格局的不均衡导致人类在享受其所带来效益的过程中产生差异化。根据西安市生态环境问题的具体现状,并综合研究区的基础地理条件,实现了西安市主城区绿地系统生物多样性、净化空气、固碳、气候调节四种生态系统服务的测算与空间化制图,并从公平性角度对整个研究区绿地的生态系统服务进行了评价分析,进一步采用具有动态约束的聚类和分区的方法得到生态系统服务的分区群,提出了区域化管理的构想。研究表明：①研究区绿地生物多样性整体偏低;绿地对PM_2.5的吸附作用呈现由北向南递减的趋势;固碳量整体上南部高于北部,东部高于西部;绿地区域的地表平均温度低于整体均值;②研究区城市绿地资源分布配置不均,不同区域的生态系统服务分布不合理;③在综合生态系统服务区域化的基础上引入生态系统服务簇,913个网格、12个分区、5个聚群为不同级别的生态系统服务管理提供参考。从而转变思路从生态系统服务水平指标对整体绿地格局进行规划指导,最大化实现绿地的生态功能,提升人民福祉。     

基于InVEST模型估算富阳市森林生态系统碳储量

基于森林资源遥感影像数据资料和ArcGIS10.0软件,以属于典型亚热带气候的富阳市为案例,运用InVEST-Carbon模型对其森林生态系统碳储量进行估算,可视化定量富阳市森林生态系统碳储量并明确其空间分布规律。结果表明：富阳市森林生态系统碳储量分布具有明显的区域差异性,由东向西呈现高－低－高－低的分布带规律。富阳市森林生态系统总的碳储量为26.7437×106 t,其价值量为39.9042亿元;得出富阳市各类森林类型平均碳密度的高低分布为常绿阔叶林碳密度>针阔混交林碳密度>竹林碳密度>马尾松林碳密度>杉木林碳密度,这与浙江省生态公益林各主要林型的碳密度分布规律基本一致,得到其森林生态系统总的碳密度约为180.75 t.hm-2,高于浙江省生态公益林平均碳密度和全国森林平均碳密度。与基于森林二类清查资料,由生物量与蓄积量的关系式估算出的碳储量(28.3780×106 t)相差不大,InVEST模型可适用于森林生态系统碳储量的总体估算。通过研究可以得出,InVEST模型评估结果简明直观,导入较少的数据,将量化的森林碳储量以地图的形式表现出来。 InVEST模型还可用于对未来或多种模拟场景情况下的预测估算等,可为政府、非盈利组织和公司企业等自然资源的管理提供决策信息,其多功能和模块化的设计为权衡评估得失提供了有效的工具。     

基于受益人口的洞庭湖流域生态系统土壤保持服务重要性格局

生态系统服务概念明确指出,生态系统条件和过程只有对受益者产生效用才能成为服务。近年来,生态系统服务研究强调了生态系统及其受益者之间空间连接的重要性,但现有研究大都侧重生态系统服务的供给,对受益者考虑不足。研究以洞庭湖流域为例,运用通用土壤流失方程(USLE)和流域水文路径分析,提出了基于受益人口的生态系统土壤保持服务评价方法。结果表明：(1)从生态系统角度,洞庭湖流域生态系统土壤保持重要区域面积2.80万km²,主要分布于土壤保持强度较高的沅江流域(38.14%)和湘江流域(39.73%),从受益者角度,土壤保持重要区域面积1.57万km²,主要集中于受益人口较多的湘江流域(92.95%);(2)与基于生态系统角度的结果相比,考虑受益人口后有1.71万km²土壤保持重要区域因受益人口较少(12362人),土壤保持重要性降低,主要包括沅江流域的武陵山、雪峰山等地,另有0.48万km²地区因受益人口较多(53628人),被新增识别为土壤保持重要区域,主要包括湘江流域的南岭、罗霄山脉等地;(3)综合生态系...     

流域生态系统服务热点与冷点时空格局特征

生态系统服务热冷点的识别及其空间格局特征研究对生态保护规划有着重要的意义。目前有关生态系统服务热冷点的识别多采用直接分类法,缺乏对空间关系特征的综合研究。以延河流域为例,综合集成多源数据来模拟4种生态系统服务(土壤保持、植被碳固定、产水、洪水调节)的热点与冷点时空格局变化特征。主要结论为:(1)2001—2012年,延河流域土壤保持服务在流域下游高于上游,中游地区增长较快。植被碳固定服务和洪水调节服务在流域南部地区较强,且在中下游呈上升趋势。产水服务呈现"南北低、中间高"的分布格局,在流域上游呈下降趋势,在中下游呈上升趋势。(2)生态系统服务热点主要分布在延河中下游南部地区,冷点主要分布在延河上游地区。延河中下游南部地区4种生态系统服务均较强。生态系统服务保护效率最高的是延河上游。(3)延河流域林地的土壤保持服务、植被碳固定服务和洪水调节服务均强于其他土地利用类型,而产水服务较弱,湿地则相反。草地的土壤保持服务和植被碳固定服务相对较强。耕地的4种服务强于裸露地,裸露地的4种服务均较弱。湿地的土壤保持服务、植被碳固定服务和洪水调节服务保护效率最高,林地的产水服务保护效率最高。研究结果以期为流域生态系统服务保护与恢复决策提供理论支撑。     

济南市森林生态系统服务功能空间格局研究

森林生态系统服务同人类福祉密不可分,日益成为全球经济的重要组成部分。依据《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T1721-2008）,以济南市森林生态系统为研究对象,对济南市森林生态系统服务功能进行量化评估,得出济南市年森林生态系统涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护、森林游憩的价值为264.41亿元,其中涵养水源、固碳释氧、生物多样性保护排在前3位;各区/县年森林生态系统服务功能价值量排序为：历城区 > 长清区 > 章丘市 > 平阴县 > 商河县 > 济阳县 > 市中区 > 天桥区 > 历下区 > 槐荫区;除森林防护功能以外,其他各项森林生态系统服务功能价值量的空间格局分布大体上均呈现南部 > 北部 > 中部的趋势。     

基于CLUE-S和InVEST模型的南四湖流域生态系统产水功能对土地利用变化的响应

土地利用/覆被变化对水文过程与水资源利用具有重要影响,是流域生态系统产水功能的驱动力之一.以山东省南四湖流域为研究对象,分析1990—2013年土地利用变化,运用CLUE-S模型预测未来土地利用变化趋势,并基于土地利用变化格局,采用InVEST模型的产水模块和空间制图探讨了近25年、未来城市化增长情景以及流域生态保护管理情景下土地利用变化对产水功能的影响.结果表明: 近25年来,随着南四湖流域城市化进程的加快,城市建设用地增加3.5%,耕地面积减少2.4%,城市用地的增加主要来源于耕地转换;InVEST模型模拟显示,城市建设用地的增加会促进产水,由此引起产水功能在过去25年中先降低后升高,2013年最高达到232.1 mm;CLUE-S模型模拟预测现状增长情景下土地利用变化,按照城市化快速发展的速度,城市建设用地将增加6.7%,由此导致2030年产水量显著增长,流域洪水风险亦会相应升高;湖区周围300 m缓冲区实施退耕还林情景模拟表明,这一生态措施会明显降低流域产水量,较2013年减少1.2%.     

黑河流域酒泉绿洲景观生态安全格局分析

以1986年和2000年的酒泉市遥感数据为基础资料,利用GIS软件生成研究区的景观类型图,计算各景观斑块的面积、数目、形状等空间特征和基于景观空间邻接的绿洲生态安全指标,进而在空间格局方面对绿洲的生态安全进行评价,以了解在人类活动影响下酒泉绿洲的生态安全状况,为该地区生态环境保护提供科学依据。结果表明：（1）从1986年到2000年,绿洲不断扩张,各绿洲斑块类型面积呈增加趋势,同时强烈的人类活动也造成了沙地和裸土面积的增加;（2）从1986年到2000年,受沙化威胁程度最大的斑块类型由耕地变成了草地,而城乡居民用地始终是受胁程度最小的斑块类型;除了城乡居民用地,各绿洲斑块类型受沙化的潜在威胁程度是增加的,人类有目的性的干扰活动改变了干旱区有限水资源的分布与分配,社会经济发展的同时导致了生态环境的退化;（3）与1986年相比,2000年各绿洲斑块类型受盐碱化威胁呈减弱趋势,表明注水洗盐改良土壤使得局部地区生态系统向良性方向演替。干旱区绿洲生态环境有脆弱性和易变性的特点,加强区域景观生态建设和生态安全控制有利于将景观演化导入良性循环。     

基于InVEST模型的围场县小滦河流域碳储量空间分布及热点区域分析

区域生态系统服务功能的量化评估,是发现区域生态问题、制定针对性的生态环境保护措施的重要前提。当前,围场县小滦河流域存在着植被生产力水平低下、生态系统固碳功能较弱等生态问题。研究围场县小滦河流域的区域碳储量现状及空间分布格局,能够为当地解决生态问题提供重要的依据。本研究基于InVEST模型,利用实地调查数据结合遥感影像解译的方法,对围场县小滦河流域的碳储量现状和空间分布进行了分析,同时用热点分析方法,对围场县小滦河流域生态系统固碳功能的热点区域进行识别。结果表明：2021年围场县小滦河流域总碳储量为1.47×10⁷ Mg,其中林地碳储量为5.37×10⁶ Mg,占总碳储量的36.64%。该区域单位面积碳储量的空间分布格局呈现出南高北低的特征,北部有少量高碳密度的区域零星分布。围场县小滦河流域生态系统固碳功能热点区主要分布于南部,占比28.59%,冷点区主要位于中部和北部,占比44.14%,非显著点占比较少,生态系统固碳功能空间分布极不平衡。因此,在热点区域应施以保护为主措施,减小人为干扰所造成的影响;而针对北部高原区的冷点区域,则应该实施以植被...     

福建省森林生态系统水源涵养服务评估:InVEST模型与meta分析对比

生态系统水源涵养服务评估已存在基于不同原理和数据源的多种评价方法,然而,不同方法造成的评估结果异同尚缺乏系统性定量化比较。为了揭示不同评估机制对同一地区产生的影响,分别采用"点数据-综合蓄水能力法-meta分析"和"面数据-水量平衡法-InVEST模型"两套方法体系对福建省森林水源涵养服务状况进行对比评估。结果显示：InVEST模型模拟的水源涵养能力年均值为529.62 mm,涵养总量236.18×10⁸ m³;meta分析法估算的能力均值为653.68 mm,涵养总量291.07×10⁸ m³。水源涵养能力表现出相当大的空间差异,随海拔升高呈递增趋势,西部、北部山地高于东南沿海平原。InVEST模型侧重气象、地形和土坡覆被因素,meta分析侧重林分条件,因此同一森林类型不同方法的涵养能力存在显著差异。结合点尺度分析,造成结果差异的不确定性包括水源涵养相关参数定义的多样化、测量方法及误差以及系数本地化水平。分析自上而下的InVEST模型与自下而上的meta分析两类方法的特点和机理,为不同区域研究选择适宜的评估方法提供借鉴,有助于完善生态系统水源涵养服务评估的理论和技术。     

黑河流域生态系统服务价值预测及权衡分析--以张掖市为例

土地利用变化将改变区域生态系统服务的稳定供给能力,进而对区域生态稳定和可持续发展构成威胁。中国西部地区快速城镇化背景下,扩张的经济发展需求对土地利用变化产生了重大影响。以丝绸之路经济带规划的重要节点城市张掖市为例,基于土地利用变化均衡分析(CGELUC)模型及土地利用动态模拟(DLS)模型,模拟了多情景下张掖市2010-2030年的土地利用变化时空分异特征,并通过生态系统服务价值(ESV)估算、空间自相关分析等方法分析并预测了ESV及其时空演变特征,集中分析了多情景下2030年张掖市ESV各项服务间的权衡与协同关系。结果表明:(1)2010-2030年张掖市土地利用格局变化显著,建设开发情景下城镇建设用地扩张最为剧烈,建设用地增长7.41%,耕地面积减少11.05%;生态保护情景下城镇扩张最为和缓,同时未利用地减少明显,面积降低1088km²,主要向林地、草地、水域等生态用地发生转化。(2)2010-2030年张掖市ESV在基准情景和生态保护情景下分别增长6.43、13.16亿元,建设开发情景则整体仅增加1.53亿元。(3)供给、调节、支持与文化4种单项ESV,基准和生态保护情景下均呈现显著上升趋势;建设开发情景下有3项呈现缓慢的增长趋势,且该情景下供给服务则始终呈现下降趋势。(4)各单项生态系统服务协同关系明显,东南-西北轴线南北两侧区域表现为协同关系,仅有少数区域表现为权衡关系,且供给-文化服务的权衡关系较为明显。本研究可为西部城镇化快速发展地区统筹经济发展与生态保护提供科学方案。     

基于InVEST模型的海南岛三大流域生境质量时空演变

基于1980—2020年5期土地利用数据,采用InVEST模型,综合应用土地利用转移、生境质量变化率和空间统计分析等方法,探究海南岛三大流域(南渡江、昌化江、万泉河)生境质量变化及其空间分布特征。结果表明: 海南岛三大流域土地利用类型以林地为主,占总面积的70%以上。1980—2020年间,海南岛三大流域建设用地面积增加量最大,达169.09 km²,主要来自耕地和林地。研究区生境质量整体呈现出上游源头区高、中下游区域低的空间分布格局,研究期间生境质量指数总体表现为先略微升高后显著降低的变化特征。在三大流域中,万泉河流域生境质量最高,昌化江流域次之,南渡江流域最低,且南渡江流域生境质量波动较大,受人为干扰较强。1980—2020年间,三大流域生境质量变化率总体降低0.5%,且在2010—2020年间退化明显。1980—2020年间,研究区生境质量在空间分布上具有较强的自相关性和显著的聚集性。三大流域生境质量的热点区主要集中在流域上游源头区域;冷点区主要分布在三大流域的入海口区域以及南渡江的中下游地区。研究结果可为海南岛三大流域生物多样性保护和生态修复提供数据支撑及科学参考。     

基于生态系统服务的青海湖流域生态风险评估及其空间异质性影响因素分析

青海湖流域是我国西北部的"气候调节器"和"空气加湿器",其生态风险管控对青藏高原乃至我国西部的生态保护和可持续发展都有着重要意义。基于InVEST模型对青海湖流域2005年、2010年、2015年、2020年产水量、土壤保持、生境质量和碳储存4项生态系统服务进行定量评估,借助熵权-TOPSIS法,以生态系统服务的相对损失量来构建区域生态风险指数,并运用地理探测器和地理加权回归模型分析自然-社会要素对青海湖流域生态风险空间异质性的影响。结果表明:(1)2005-2020年青海湖流域产水量、土壤保持、生境质量和碳储存均呈现波动增加的趋势,增幅分别为10.17%、18.36%、9.84%、3.47%,各项生态系统服务的高值区分布于河流上游的河源区和植被覆盖率高的林地区域;(2)2005-2020年青海湖流域生态风险较高,但呈现波动降低的趋势。高风险区主要位于湖区、环湖区、布哈河河谷以及流域西北部;(3)青海湖流域生态风险的空间格局受地形及高程因子主导,但人为干扰度的影响力呈逐年上升趋势。驱动因子交互作用的解释力显著高于单因子;(4)主要驱动因子对研究区生态风险的作用方向及强度存在明显的空间分异特征,坡度呈正相关,年平均气温呈负相关,归一化植被指数(NDVI)和人为干扰度呈现出正负两种效应,但以正向效应为主。研究结果对青海湖流域生态风险管控和高原生态环境保护有一定借鉴意义。