基于景观格局演变的流域生态风险评价与管控——以贵州赤水河流域为例

以岩溶地区典型流域——赤水河流域为研究对象,以2000、2005、2008、2013年4期遥感数据为基础,结合Arc Map的空间分析功能,对流域景观格局演变过程进行分析,构建流域生态风险评价体系与管控措施。研究表明:2000~2013年赤水河流域无风险区、潜在风险区、轻度风险区分别由1.66、2.95、75.41 km~2上升至5.63、21.81、115.45 km~2,而中度、重度风险区却分别下降了35.6和40.27 km~2;历年生态风险演变格局为以城乡建设用地为中心,生态风险由轻度、中度、重度向潜在或无风险区过渡,轻度、中度、重度主要以点状扩散或增加,潜在及无风险区则连片分布于农田区和山地丘陵区;基于不同生态风险区的风险源管控对策,对建立流域生态风险预警机制、降低流域生态环境风险、维护流域生态服务功能具有十分重要的意义。     

基于土地利用的石羊河流域生态服务价值

生态系统服务的价值评估研究是可持续发展评估研究的关键内容和焦点。在遥感和GIS技术支持下,本文分析了2000-2008年石羊河流域各市县土地利用及其变化。在此基础上,参考Costanza生态系统服务价值计算方法和中国陆地生态系统单位面积服务价值表,分析近10年来研究区土地利用变化对生态系统服务价值的影响及其变化情况。结果表明:在2000-2008年间,石羊河流域土地利用变化以耕地、未利用地和草地为主,主要体现在流域中下游地区。总趋势为林地、草地和未利用地的面积减少,耕地和建筑用地的面积显著增加。这一变化直接影响到生态服务价值的变化。就单位面积的生态服务价值而言,各市县差异非常明显,整个流域存在明显的自上而下的空间梯度分异。近10年间,流域中下游地区生态服务价值均呈现增加趋势,而上游山区呈较少趋势。这表明中下游地区受到强烈的外界干预,区内环境正朝着有利于生态环境恢复的方向转变,而上游山区生态环境则呈现有所恶化的趋势。     

土地利用和生态系统服务功能变化研究——以三峡库区大宁河流域为例

将土地利用类型分类为耕地、有林地(森林地)、灌木林地、草地、迹地、水体、建设用地和未利用地8类.以遥感数据为数据源,通过自动分类和人工解译相结合的方法获取了以上土地利用类型,并对三峡库区大宁河流域的土地利用变化过程和驱动力做了分析.以Costanza等人的全球生态系统服务价值的估测结果为基础,对各种地类生态服务功能价值重新赋值,进而估算近30年大宁河流域的生态服务价值,分析了其变化过程.结果表明:近30年,大宁河流域土地利用总的变化趋势是林、灌、草地经历了不断破坏和缓慢恢复的过程,耕地面积经历了先增后减,建设用地不断扩展.经济发展、人口增长和国家政策是土地利用变化的主要原因.生态系统服务功能经历了一个先损害后恢复的过程,表现为生态服务价值从1973年到1995年不断减少,而1995年到2002年连续增加.     

榆次区土地利用与生态服务价值动态研究

基于2005年、2009年、2013年3时段山西省晋中市榆次区土地利用数据,采用土地利用类型动态度探讨榆次区土地类型变化情况,得出其演变规律。参照谢高地修订的生态服务价值当量因子表及生物量修正因子,利用Costanza模型,揭示研究区土地利用变化与生态服务价值的动态关系。研究表明:榆次区2005-2013年间总生态服务价值减少,变化量主要体现在2005-2009年,草地的减少和建设用地的增加是总生态服务价值减少的最主要原因,而林地始终提供着较高的生态服务价值,因此优化土地利用结构,加强绿地建设和生态用地的保护是缓解榆次区生态服务价值问题的关键。     

不同土地利用模式下洪泽湖流域非点源颗粒态磷负荷时空演变研究

综合星地协同技术手段,定量化表征1990年以来洪泽湖流域非点源颗粒态磷负荷的时空变化特征,并差别化地探讨其与流域土地利用变化的响应关系,厘清二者的作用机制,为实现非点源磷污染的有效管控提供科技支撑。主要结论包括:(1)近20年,颗粒态磷负荷呈现"下降-上升-下降"的波动状态,1990~1996年呈下降趋势,1998~2006年保持平稳增长状态,2008年后快速下降;(2)颗粒态磷单位负荷空间差异明显,高值区集中分布在淮河支流流域(3.88 t/km~2/a),低值区则主要分布在汴河流域(0.57 t/km~2/a);(3)不同土地利用模式下平均颗粒态磷负荷由高到低依次为:多种地类混合的淮河支流流域(681.84 t/a)、城镇化快速增长的高松河流域(317.65 t/a)、农用地主导的维桥河流域(185.73 t/a)、湿地保护区的汴河流域(121.09 t/a)。林地、湿地等用地类型能显著减少颗粒态磷污染物的流失量,农用地和建设用地则会加剧颗粒态面源磷污染。     

土地利用和生态系统服务功能变化研究 ——以三峡库区大宁河流域为例

将土地利用类型分类为耕地、有林地（森林地）、灌木林地、草地、迹地、水体、建设用地和未利用地8类。以遥感数据为数据源，通过自动分类和人工解译相结合的方法获取了以上土地利用类型，并对三峡库区大宁河流域的土地利用变化过程和驱动力做了分析。以Costanza等人的全球生态系统服务价值的估测结果为基础，对各种地类生态服务功能价值重新赋值，进而估算近30年大宁河流域的生态服务价值，分析了其变化过程。结果表明：近30年，大宁河流域土地利用总的变化趋势是林、灌、草地经历了不断破坏和缓慢恢复的过程，耕地面积经历了先增后减，建设用地不断扩展。经济发展、人口增长和国家政策是土地利用变化的主要原因。生态系统服务功能经历了一个先损害后恢复的过程，表现为生态服务价值从1973年到1995年不断减少，而1995年到2002年连续增加。     

巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力研究

健康的流域生态系统是区域经济社会可持续发展的重要基础。探讨流域土地景观格局变化及生态风险驱动机制有助于生态系统状况诊断与风险来源认识,为有效制定生态风险管控措施提供决策依据。应用空间信息技术平台及计量分析方法,探讨了基于县域行政单元的快速城市化阶段巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力。研究表明:(1)2000~2013年,巢湖流域土地景观类型变化表现出农地、林地、水体景观面积下降,建设用地景观面积显著增加的趋势;流域景观水平上多样性和均匀度呈下降、优势度呈上升趋势,景观空间异质性下降;(2)近15 a来,巢湖流域9个行政单元内生态风险均呈上升趋势,生态风险整体恶化,需加强对流域生态风险上升的管控;(3)生态风险驱动力分析表明,快速城市化阶段巢湖流域生态风险的主要驱动因子为第二产业值、城市化率、人口密度和固定资产投资,而人均GDP的增加在一定程度上会降低生态风险水平。     

汉江流域生态系统服务权衡与协同关系演变

汉江流域是我国南水北调工程的水源地,也是国家重要的生态功能区,定量分析其生态系统服务关系对协调区域发展与保护环境有重要意义。综合利用RS与GIS技术对该区域2000～2015年的土壤保持、碳储量与食物供给服务进行空间制图,并基于空间采样法对3种生态系统服务间的权衡与协同关系进行研究。结果表明:(1)在2000～2015年,汉江流域土壤保持量在波动中下降,高值区位于汉江上游林地、草地交叉分布区域,低值区位于汉江中下游林地、耕地等单一聚集地类区;碳储量年际变化较小,其高低值分布与土壤保持量基本相同;食物供给量增长迅速,高值区位于中下游的平原区,低值区位于上游的山地和盆地区。(2)在权衡与协同分析中,碳储量与食物供给、土壤保持与食物供给之间以权衡关系为主,而碳储量与土壤保持以协同关系为主,各生态系统间权衡与协同关系存在空间异质性。(3)空间热点制图显示,2000～2015年0类服务热点区占比减少,主要地类为草地;1类服务热点区占比最大且呈增加趋势,主要地类为耕地,生态服务类型以食物供给为主;2类服务热点区有所减少,多分布在上游林地区域,服务类型为碳储存和土壤保持;3类服务热点区占比很少。该研究结果对揭示生态系统服务之间的区域差异有重要作用。     

巢湖流域河流鱼类群落的时空分布

基于2013年4月和10月对巢湖流域66个河道样点的调查数据,初步研究了巢湖流域河流鱼类群落的时空变化特征。主要研究结果显示,鱼类多样性无显著性的水系间、生态分区间的变化,但随季节和河流级别显著变化:10月份的个体数显著高于4月份,2级河流的物种数和个体数均显著大于1级、3级和4级河流。鱼类群落结构的季节动态显著,随生态分区显著变化,但不受水系、河流级别的显著影响。在二级生态分区水平上,仅西南森林生态亚区的鱼类群落结构与其他5个生态亚区的显著差异;宽鳍鱲、吻虾虎鱼等在西南森林生态亚区具有更高多度,而鲫、鰐、鲤等物种在其他生态亚区多度更高。     

河流廊道的城市景观生态意义分析——以四川省邛崃市为例

为更好地理解河流廊道对城市景观生态的意义，研究计算了四川省邛崃市景观类型多样性空间聚类特征和河流廊道景观格局特征。结果表明：（1）局部空间自相关指数Getis Ord Gi*显示研究区土地利用景观类型多样性存在高值聚类区，其形状与研究区河流廊道分布格局近似。（2）河流廊道主要与农田和林地景观毗邻，其两侧300 m缓冲区内主要景观类型为农田和林地，且林地破碎度小；而道路廊道主要与农田和建设用地毗邻，其两侧缓冲区内主要景观类型为农田和建设用地，其景观更为破碎化。（3）地形因素对研究区西部山区土地利用景观格局影响较大，景观类型多样性统计热点区域分布于西部河流台地。邛崃市河流廊道在提高该地区土地利用景观类型多样性中起到积极作用，需要保护邛崃市河流廊道景观多样性，加强河流与自然景观的连通性     

生态服务价值视角下湖北省长江流域防洪能力研究

以我国洪涝灾害最为严重的地区之一——湖北省长江流域为研究对象,从生态服务价值的视角,利用流域1996年和2009年两期土地利用数据,测算与流域防洪功能相关的水土保持和滞洪蓄洪生态服务价值的变化情况,并结合土地利用/覆盖变化(LUCC),分区域对其变化的原因及所带来的影响进行分析。研究结果表明:(1)流域的整体防洪调蓄能力在1996~2009年有所增强,滞洪蓄洪和水土保持两项生态服务价值都有所增加;(2)局部地区存在较大问题,主要是:防洪重点地区江汉平原荆江段和鄂东沿江平原地区的滞洪蓄洪能力显著降低,其主要原因是湿地被大量侵占;水土保持重点区域鄂东沿江平原的北岸黄冈地区的水土保持生态服务价值则由于林地的减少而显著降低;(3)应借鉴生态服务功能保持较好地区的经验,坚持执行退耕还林和退田还湖政策,并建立湿地及森林自然保护区,以行政和法律的手段保护地区生态环境,提高流域防洪能力。     

Relationship between the riverine nitrate–nitrogen concentration and the land use in the Teshio River watershed, North Japan

The present research investigated the relationship between nitrate–nitrogen (NO₃–N) in river water and the land use/land cover (hereafter, land use) in the Teshio River watershed located in northern Hokkaido island to understand the effect of human activities such as agriculture, forestry, industry, and urbanization in the drainage basin on the river ecosystem quality and services. River water was sampled at nine points seasonally during a 2-year period and the nutrients concentration was measured. Land use profiles were estimated at two spatial scales, riparian and sub-catchment, for each sampling station. The spatial pattern of water quality in the Teshio River showed increased NO₃–N levels associated with agriculture and urban expansion, and forest reduction in the watershed. Land use at the riparian scale closely reflected that at the sub-catchment scale, which masked the unique riparian buffer effect on the river water condition. The increased agricultural and reduced forest area in the riparian zone, especially in the upper middle reach, could be a possible reason for a decline of ecosystem service for the provisioning of clean water and habitat for aquatic organisms. Measures towards sustainable and more nature-friendly agricultural management are necessary in the area to protect the Teshio River ecosystem and its ecosystem services.     

巢湖水陆交错带生态服务价值梯度分析

基于巢湖水陆交错带1995、2000、2007和2013年4期遥感影像提取土地利用信息,参考前人的相关研究成果,测算研究区的生态服务价值。在综合研究区实际情况和相关研究基础上采用等距离缓冲带法,对研究区生态服务价值的梯度变化进行研究。结果表明:(1)各土地利用类型的梯度变化在不同时期有较为一致的变化趋势,在不同的缓冲带内都有1~2个贡献率较大的土地利用类型;(2)在研究期内各缓冲带生态服务价值处于基本平稳的状态,其中缓冲带1到缓冲带2的变化幅度较大;(3)从生态服务价值的空间分布来看,缓冲带1的生态服务价值始终最高,外层的缓冲带5和缓冲带6由低等级到中等级平稳过度,缓冲带3和缓冲带4则始终处在低水平;(4)林地和水域对生态服务价值的贡献率与距巢湖水陆边界的距离有显著的相关性,表明林地和水域对研究区生态服务价值的影响大。     

青藏高原东缘典型流域生态系统#br# 服务的地形梯度效应#br# ——以岷江上游为例

山地生态系统受地形因素影响在垂向上呈现出明显的空间分异特征，厘清山地生态系统服务的空间分异特征是区域土地利用和生态系统管理的基础。以青藏高原东缘典型流域岷江上游为研究区，将2000、2005、2010年土地利用数据及DEM数据作为数据源，运用地形位指数、相对变化率和敏感性系数，研究土地利用变化下的生态系统服务价值的地形梯度效应。结果表明：（1）岷江上游土地利用类型以林地和草地为主，约占总面积的60%和30%；2000～2010年，1~4级地形位上除未利用地外的其他土地利用类型分布指数变化较为明显，林地和耕地不断降低，草地、水域和建设用地不断升高。（2 ）研究期内岷江上游生态系统服务价值总量和各类型生态系统服务的价值随地形位的升高均呈倒V形变化；2000～2010年，研究区1~12级地形位上生态系统服务价值呈增加趋势，13~20级地形位上呈减小 趋势。（3）2000～2010年，各地形位上生态系统服务价值变化趋势与研究区一致；除1级地形位上生态系统服务价值变化幅度略高于研究区外，2~20级地形位上的变化幅度与研究区基本一致。（4）研究 区各土地利用类型的单位面积生态系统服务价值敏感性系数均小于1，单位面积生态系统服务价值的变化缺乏弹性，研究结果可信；2000～2010年各地形位上水域、草地和荒漠敏感性系数不断上升，林地 和耕地敏感性系数不断下降。通过对土地利用变化驱动下的生态系统服务价值的地形梯度效应进行定量测度，明晰了生态系统服务价值随地形梯度变化所呈现的空间分异规律及其变化特征，为保护区域 生态系统，合理利用土地资源提供理论依据。 关键词： 土地利用；生态系统服务；地形位指数；地形梯度；岷江上游；青藏高原东缘     

土地利用变化对生态系统服务的影响研究综述

土地利用/覆被变化是全球环境变化的重要组成部分和主要原因之一,不仅带来了地表结构的巨大变化,而且对生态系统服务也造成重要影响。土地利用变化和生态系统服务研究已成为国际上生态学和地理学等跨学科研究的热点之一。从土地利用变化和生态系统服务的概念及其影响因素分析入手,综述了土地利用面积变化、土地利用方式变化和土地利用空间格局变化等对生态系统服务的影响,归纳了土地利用变化对生态系统服务的影响研究的主要方法和模型,分析了相关研究的不足,并提出了加强生态系统服务动态评估方法和时空动态评估模型的研究、强化土地利用变化对生态系统服务影响的生态学机制研究和注重土地利用变化下生态系统服务评估结果的集成应用研究等建议,以期对我国的土地利用变化与生态系统服务评估研究提供科学参考。     

长江三角洲城市群土地利用及其生态系统服务价值时空演变研究

采用1990、2000、2010和2015年四期长江三角洲城市群土地利用数据，利用土地利用转移概率矩阵等方法，描述了长江三角洲城市群的土地利用方式和转移方向，采用谢高地等修正Costanza价值量评价法定量计算了区域内的生态系统服务价值，并借助地理探测器对其空间分布格局进行了归因解释。研究表明：长江三角洲城市群土地利用类型以耕地为主，呈现逐年减少的趋势，林地变化相对稳定，水域变化先增后减，建设用地持续增长且保留率最高，耕地为其主要转化来源，草地主要转化为耕地和林地，水域主要转出为建设用地。1990、2000、2010和2015年长江三角洲城市群的生态系统服务价值分别为 2 644.26、2 639.53、2 615.49 和 2 569.88 亿元，总体呈逐渐下降趋势，其中农田生态系统价值下降最多，森林生态系统对整个区域的贡献率最大，Ⅲ、Ⅳ等级的城市的生态系统服务价值高于Ⅰ、Ⅱ等级，且城市规模越大，经济价值越占主导地位。空间分布格局形成以太湖和巢湖为中心的高值集聚区、东南地区高于西北地区的特征，其受到坡度、高程、土壤类型、人口等因子的影响。     

三峡库区建坝前后森林生态系统服务动态

基于六期Landsat TM/ETM+/OLI影像数据，利用生态系统服务功能评估规范及GIS空间统计方法，对三峡库区1990~2015年间森林生态系统服务价值动态变化进行分析。结果表明：三峡库区森林面积与森林覆盖率逐年增加，森林面积增长率71.04%，森林覆盖率由31.27%增加到53.48%。库区整体的森林类型结构比较稳定，表现为针叶林>混交林>灌木林>阔叶林。时间上，三峡库区森林生态系统服务价值呈上升趋势，具体表现为快-慢-快的增长特征。三峡库区单位面积森林生态系统服务价值在总体增长趋势下出现局部负增长趋势，各森林类型的单位面积价值与三峡库区整体的单位面积价值有着相同的变化趋势，均表现为增加-减少-增加的变化特征。三峡库区各类型服务价值的贡献表现为：涵养水源>固碳释氧>生物多样性保护>保育土壤>净化大气环境>积累营养物质>森林防护。空间上，1990~2015年，三峡库区森林生态系统服务价值的地域分布大致以巫溪至武隆一线为界，呈现出东南高、西北低的特征。1990~2015年三峡库区森林生态系统服务价值变化幅度呈现出“西增加快，东增趋缓”的格局特点。     

基于土地利用变化的生态服务价值损益估算——以岷江上游地区为例

为了定量分析和比较区域生态服务功能及其价值变化,运用中国生态系统服务价值当量因子表和岷江上游流域单位面积农田生态系统提供的食物生产服务的经济价值,以及分析1986、1995和2000年三期TM遥感影像所得到的土地利用情况,对岷江上游地区不同年代的生态服务价值变化进行了估算和比较。并初步分析了生态服务价值变化的原因。1986~1995年,农田面积增加了60 801 hm2,比1986年增长了477%。林地面积减少了89 01217 hm2,占原来面积的497%。总的生态服务价值从1986年到2000年减少了1199×108元。主要是由于人口的增加和森林的砍伐,导致森林面积减少,转变为草地、农田等土地利用类型。通过1995年和2000年对比得出：自从1998年实施“天然林保护工程”政策以来,到2000年森林生态系统面积与1995年相差约4 16528 hm2,生态服务价值相差约79亿元,可见国家政策在保护生态系统服务功能上虽起到了一定的作用,但与1986年相比还相差甚远,天然林保护工程任重而道远。     

东江源区生态系统服务功能经济价值研究

生态系统服务功能是指生态系统与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。江西东江源区是国家级生态功能保护区,香港和珠江三角洲“生命之水”的发源地。应用生态学、生态经济学、福利经济学方法和前人的研究成果,结合江西东江源区自然、经济社会实际情况,初步估算出东江源区生态系统服务功能经济总价值为810亿元,约为东江源区2004年国内生产总值（GDP）的411倍,单位面积生态系统服务功能价值为23 121元/hm2,并对估算结果进行了分析。目的是藉此揭示源区的生态功能及其在维持区域和流域生态系统服务功能中的重要地位,从而为东江源区生态保护及资源可持续利用提供科学依据,同时也为江河源区生态系统服务价值的研究提供参考。