基于RS与GIS的长江三角洲生态环境脆弱性综合评价

使用空间主成分分析法构建评价指标体系,采用层次分析法确定指标权重,结合遥感数据与地理信息系统软件,对长江三角洲生态环境脆弱性进行了综合评价,并对脆弱性成因进行了分析. 结果表明,长江三角洲生态环境极度和重度脆弱区主要分布在其中部的太湖流域和浙江中西部,占整个研究区的20.10%;轻度和中度脆弱区遍布于整个研究区,占55.25%;微度脆弱区主要分布在江苏北部和浙江东部,占24.65%. 总体来看,长江三角洲大部分区域的生态环境属轻度和中度脆弱. 影响长江三角洲生态环境脆弱性的自然因素有≥35 ℃日数、旱涝分布、海拔高度、归一化植被指数（NDVI）年累加值、景观多样性指数和土壤侵蚀强度;人为因素有人均耕地面积、人均水资源、人均废水排放量、人均废气排放量、化肥施用强度、土地利用变化、“三废”综合利用产品产值、人口密度和GDP. 极度和重度脆弱区生态环境的主要特征是自然灾害发生频率大、资源匮乏、污染强度大、土壤侵蚀严重和生物多样性低.      

北方农牧交错带干旱脆弱性时空格局演变

干旱脆弱性研究为北方农牧交错带人地系统的“整合”研究提供了新思路与分析框架。论文运用VSD脆弱性评估框架,将系统脆弱性分解为暴露度、敏感性、适应能力3个维度,以北方农牧交错带112个县域为研究单元,以2000、2008、2015年社会经济统计数据、气象数据、遥感影像数据为研究基础,运用模糊层次分析、空间热点探测分析和变异系数分析等方法,对各县域干旱脆弱性时空演变特征进行分析与总结。研究结论：1）研究区干旱脆弱性指数逐步降低,整体呈现东北地区低脆弱、西南地区高脆弱的空间格局。2）研究区暴露度指数先上升、后下降,且由东北向西南逐渐增高;敏感性指数先下降、后上升,呈现空间碎片化特征;适应能力指数逐步提高,呈现中部高度适应、东部中度适应、西部低度适应的格局。3）研究区干旱脆弱性差异度先增大、后减小,且呈现西、南部差异度大,东、北部差异度小的格局。4）研究区干旱脆弱性冷、热点个数增加明显,2000—2008年冷热点个数增加最明显;空间上,热点先由中部向西部蔓延,冷点由东部边界区向西部、南部扩展,形成了东部边界冷点集聚带和中、西部热点集聚区。     

基于遥感的北方农牧交错带生态脆弱性评价

榆林市是中国北方农牧交错带上典型的生态脆弱区,也是全国土壤保持和防风固沙重要生态功能保护区。文章以"成因及结果表现"为基础构建生态脆弱性评价指标体系,在遥感数据和GIS空间分析支持下,对榆林市生态脆弱性进行了综合评价。结果表明:榆林市生态脆弱性以中度脆弱为主,面积所占比例为54.50%,极度、重度和中度脆弱区面积所占比例超过了总面积的70%,生态环境形势不容乐观。受自然因素和人为活动的交叠影响,榆林市生态脆弱性空间差异显著。北部地区生态脆弱性整体上高于南部,高度脆弱区主要分布在古长城以北风沙草滩区,尤其是榆阳区和神木县境内,除自身自然潜在脆弱外还面临着经济快速发展给该区生态脆弱性带来的人为干扰脆弱,生态脆弱性表现尤为显著;而东南部和西部地区生态脆弱性相对较低,尤其是靖边和清涧境内,主要以微度脆弱为主。说明近年实施的"三北"防护林体系建设和退耕还林(草)工程显著改善了该地区生态环境质量。     

基于格局-质量-功能的高寒草甸区生态脆弱性分析——以云南迪庆为例

以滇西北高寒草甸区为研究对象,通过建立格局-质量-功能框架开展其生态系统脆弱性时空特征评价,并利用地理加权回归模型分析各因子对生态系统脆弱性变化的空间异质性影响.结果表明:滇西北高寒草甸区生态系统脆弱性指数(EVI)格局由北向南递减.2000～2020年迪庆北部地区的生态系统脆弱性指数呈增加趋势,生态脆弱性性指数最高增加了0.30,中南部绝大部分地区呈下降趋势.影响因子对生态系统脆弱性敏感性显著,气候因子对迪庆北部和南部地区的生态系统脆弱性敏感,经济(GDP)、人口(POP)等因子是导致区域生态系统脆弱性指数增加的主要因素.     

黄土高原地区生态脆弱性时空变化及其驱动因子分析

黄土高原是我国生态系统最脆弱的地区之一,科学评估其生态脆弱性是制定有效环境保护和管理措施的前提.然而,过去研究多关注某一小区域的生态脆弱性,不能反映该地区生态脆弱性的整体特征.基于"暴露-敏感性-适应力"模型框架,结合层次分析、空间主成分分析和地理探测器等方法评估了黄土高原地区2000~2015年生态脆弱性的时空变化特征及其驱动因子.结果表明,黄土高原地区生态脆弱性整体较高,并呈现出从东南到西北递增的趋势,且不同土地利用类型脆弱性差异大;2000~2015年生态脆弱性呈先增后降趋势,整体呈微弱降低趋势,其中约64%地区的脆弱性发生了变化;植被覆盖度和降水是控制生态脆弱性时空变化的主要因子,且所有指标因子间均存在明显的交互作用.说明气候变化和人类活动可能有助于降低黄土高原地区的生态脆弱性,但其作用有限.     

丹江口库区土地利用变化与生态环境脆弱性评价

基于RS和GIS技术,研究了丹江口库区1990-2007年的土地利用变化状况,采用空间主成分分析法构建了生态环境脆弱性评价模型,评价了库区生态环境脆弱性,探讨了土地利用变化与生态环境脆弱性的关系。结果表明:①库区土地利用格局承受着社会经济发展和生态环境保护与建设两方面相互矛盾的巨大压力,1990-2007年间,除水田和旱地减少外,其他用地比例均有不同程度增长。②18 a间,库区生态环境整体状况有所好转,脆弱性综合指数从5.96降至5.56。林地基本处于微度脆弱性状态,灌丛、园地、草地属于轻度和中度脆弱状态,水田、旱地和未利用地多属于中度和重度脆弱状态。③不同利用类型的脆弱性综合指数顺序基本保持为:城镇>农村居民地>未利用地>旱地>园地>草地>水田>灌丛>林地,林灌措施是库区生态恢复和重建的首选,同时应加强城镇与农村居民地以及农田的生态环境建设。     

西北干旱荒漠生态区脆弱性动态监测及驱动因子定量分析

全球气候变化和人类活动双重胁迫下,西北干旱荒漠生态区的脆弱生态系统发生了深刻变化。论文在充分考虑研究区生态环境背景特征（沙漠化、盐渍化、风力侵蚀、干旱等灾害严重）的基础上,引入极端气候灾害因子（指示气候变化）和大尺度景观格局指数（指示人类活动对生态景观的干扰）,构建了西北干旱荒漠生态区的生态脆弱性评价体系,并对研究区2000—2013年的生态脆弱性时空变化格局及其驱动机制进行了定量分析和讨论。研究结果表明：西北干旱荒漠生态区的生态脆弱性总体上处于中-重度脆弱状态;其生态脆弱性空间分布格局总体上呈现自东向西递减的趋势,西部局部地区则呈现“E”字型格局,该分布格局主要受西北内陆地区大气环流以及三山夹两盆的特殊地貌影响;2000—2013年,西北干旱荒漠生态区生态脆弱性呈现减小趋势,其生态脆弱性变化状况受气温、降水以及人类活动影响显著。研究成果可以为西北干旱荒漠生态区的生态保护和治理提供决策支持。     

基于山江海视角与SRP模型的桂西南-北部湾生态环境脆弱性评价

为揭示桂西南喀斯特-北部湾海岸带生态环境脆弱性,本研究基于山江海视角,采用生态敏感度-生态恢复力-生态压力度(SRP)模型、无纲量化模型、层次分析法,结合生态环境脆弱性指数,对该区域进行了生态环境脆弱性的评价,为该区域的生态环境治理和恢复提供科学的理论基础和技术指导。结果表明:(1) 2000～2018年三期生态环境脆弱性指数在0.14～0.96之间,平均值在0.52,整体属于中度脆弱。2000年轻度脆弱区面积比重最大为44.96%,中度脆弱区面积其次,重度脆弱区面积最小; 2010年轻度脆弱区和中度脆弱区的面积比重相似,潜在脆弱区面积和重度脆弱区面积减少; 2018年仍然是轻度脆弱区比重最大,重度脆弱区面积增加1 736 km2。(2)随着高程的增加,生态环境脆弱性程度整体有减轻的趋势,重度脆弱比重越来越小。(3)林地主要分布于微度脆弱区和轻度脆弱区,耕地、水域、建设用地和未利用地主要分布在轻度脆弱区,草地主要在微度脆弱区和轻度脆弱区。     

人为干扰对生态脆弱性动态演变过程的影响——以兰西城市群为例

以兰西城市群为例,采用空间主成分分析法(SPCA)对其进行生态脆弱性评价,并在此基础上引入人为干扰指数(HI),探讨人为干扰变化对生态脆弱性动态演变过程的影响.结果表明,1990～2020年,兰西城市群生态脆弱性由3.14减小到2.69,生态环境逐年改善.空间上,中度,重度和极度脆弱区主要集中在中西部河谷盆地及东部低海拔地区,微度和轻度脆弱区主要集中在中西部海拔较高的地区.1990～2020年,Moran’s I由0.942略增至0.955,生态脆弱性空间聚集效应明显.1990～2020年间,生态恶化区面积减小了178.63km²,生态改善区面积增加了7189.08km²,生态恶化区主要分布在河谷盆地及东北部地区,生态改善区主要分布在东南部及中西部海拔较高的地区.区域内人为干扰指数由0.245增至0.252.中高度干扰区与生态恶化区的空间分布特征基本一致.人为干扰程度的增强使河谷盆地及东北部地区生态环境逐步恶化.研究结果可为兰西城市群的生态保护,土地资源利用和可持续发展提供有益借鉴.     

基于PSRM模型的京津冀地区生态脆弱性时空演变

京津冀地区作为中国三大城市群之一,经济实力雄厚,但其生态脆弱性问题十分突出,为达到经济-社会-生态综合发展,对京津冀地区生态环境现状进行分析显得尤为重要.基于PSRM模型,选取PM_2.5、PM₁₀和土壤侵蚀强度等19项代表性指标,结合序关系法、CRITIC法、锡尔系数、热点分析和地理探测器等方法探究京津冀地区生态脆弱性时空演变特征及影响因素.结果表明,京津冀地区在2009~2019年：①生态脆弱性先升后降,脆弱区大体呈现"东北-西南"走向,东北、西南部生态环境优于中南、西北部;②空间相关程度呈"V"形浮动,冷热点区域与脆弱性空间格局基本一致;③研究区内生物丰度、PM₁₀和人类干扰指数对京津冀地区生态脆弱性影响力较大.最后根据生态脆弱性分析结果,对京津冀地区生态环境与可持续发展提出建议.     

Vulnerability of agro-ecological zones in India under the earth system climate model scenarios

India being a developing economy dependent on climate-sensitive sector like agriculture is highly vulnerable to impacts of global climate change. Vulnerability to climate change, however, differs spatially within the country owing to regional differences in exposure, sensitivity, and adaptive capacity. The study uses the Hadley Centre Global Environment Model version 2-Earth System (HadGEM-ES) climate projections to assess the dynamics in vulnerability across four climate change exposure scenarios developed using Representative Concentration Pathways (RCPs). The analysis was carried out at subnational (district) level; the results were interpreted and reported for their corresponding agro-ecological zones. Vulnerability of each district was quantified using indicators capturing climatic variability, ecological and demographic sensitivity, and socio-economic capacity. Our analysis further assigns probabilities to vulnerability classes of all the 579 districts falling under different agro-ecological zones. The results of the vulnerability profile show that Western plains, Northern plains, and central highlands of the arid and semi-arid agro-ecological zones are the most vulnerable regions in the current scenario (1950–2000). In the future scenario (2050), it extends along districts falling within Deccan plateau and Central (Malwa) highlands, lying in the arid and semi-arid zones, along with regions vulnerable in the current scenario, recording the highest vulnerability score across all exposure scenarios. These regions exhibit highest degree of variation in climatic parameters, ecological fragility, socio-economic marginality, and limited accessibility to resources, generating conditions of high vulnerability. The study emphasizes on the priority to take up adaptive management actions in the identified vulnerable districts to not only reduce risks of climate change, but also enhance their inherent capacity to withstand any future changes in climate. It provides a systematic approach to explicitly identify vulnerable regions, where regional planners and policy makers can build on existing adaptation decision-making by utilizing an interdisciplinary approach in the context of global change scenario.     

基于VSD模型的区域生态系统脆弱性评价——以广西西江经济带为例

生态系统脆弱性受到自然与人文因素双重影响。以广西西江经济带为例,采用VSD模型,通过暴露度、敏感性和适应能力分解脆弱性,构建包含自然和人为因素25 个指标的评价体系,开展脆弱性评价与分区。结果表明,不脆弱区、一般区、脆弱区、很脆弱区和极脆弱区分别占11.31%、22.63%、27.60%、24.39%和14.07%,东西部地区脆弱性较高,中部地区脆弱性较低;自然因素导致的脆弱区主要分布于东西部山区,人为因素主导的脆弱区分布于中部盆地的城镇及其周边;经济带约53%的建设用地分布于很脆弱区和脆弱区,未来新增建设用地需要重点向不脆弱区和一般区转移。根据分区结果和诱因差异,提出了不同类型区开发与保护的相关建议。     

中东部地区土地利用与土地退化特征分析

采用20世纪80年代,90年代和2000年的遥感、地面调查及文献资料数据,分析了我国中东部地区土地利用与土地退化特征.分析结果认为,耕地和林地是中东部地区主要的土地利用类型,占该区土地总面积的68%左右;园地、居民和工矿及交通用地面积迅速增加;未利用土地面积明显缩小;水土流失得到初步控制,流失面积有所减少,但水土流失区域差异大,部分地区水土流失仍在加剧;耕地人均占有量小,利用强度大,复种指数高;耕地用途不稳,转入转出频繁;耕地总面积与人均耕地面积迅速减少,2000年耕地面积比80年代初和1995年分别减少了913.15×104和151.31×104hm2;2000年人均占有耕地面积比80年代初期约减少了0.03hm2;土壤污染严重,耕地质量不断下降,食品安全受到威胁.      

近20年重庆市主城区碳储量对土地利用/覆被变化的响应及脆弱性分析

土地利用/覆被变化（LUCC）是影响区域生态系统碳储量变化的重要驱动因素,探明碳储量对LUCC的响应及脆弱性,对区域实现“双碳”战略目标具有重要意义。以重庆市主城九区为例,运用InVEST模型研究了近20年主城区碳储量对土地利用转移的响应,采用潜在影响指数（PI）评估了该区域生态系统碳储量服务的脆弱性。结果表明：（1）2000—2020年间,主城区耕地面积减少743.29 km²,建设用地面积急剧增加773.48 km²。前10年土地转移面积6.05%,后10年转移13.98%,耕地转为建设用地是主要的土地转移类型。（2）近20年主城区碳储量累计减少5.78 Tg,其中建设用地侵占耕地是碳储量急速下降的主导因素。碳储量分布呈现“中部低—四周高”的空间格局。（3）近20年主城区均表现为碳源,土地利用程度指数提高14.73,PI指数为-2.50~ -2.59 Tg,均表现负面潜在影响,且2000—2015年间脆弱性不断恶化,2015—2020年间脆弱性有所缓解。研究结果可为区域生态可持续发展和未来土地利用管理政策制定提供参考,并为西部其他同类型山地城市提供借鉴。     

重庆市重要生态功能区生态系统服务动态变化

借助遥感数据和GIS空间分析技术,选取生物多样性维持、土壤保持、水源涵养和固碳4种生态系统服务建立评估模型,对2000—2010年重庆市域内3个重要生态功能区——三峡库区水源涵养重要区(下称三峡重要区)、秦巴山区水源涵养重要区(下称秦巴重要区)和都市区“四山”生态屏障重要区(下称“四山”重要区)生态系统服务的时空变异特征进行综合研究. 结果表明:①2000—2010年,三峡重要区4种生态系统服务均呈增强趋势. ②秦巴重要区内,生物多样性维持和水源涵养功能总体较好,并且持续增强;固碳功能有所减弱,该时段内固碳功能高等级面积减少了931.90 km2. ③“四山”重要区土壤保持和水源涵养功能有所增强,生物多样性维持和固碳功能略有减弱. ④重庆市重要生态功能区生态系统服务以中和较高等级分布为主,空间差异较大,异质性明显. 生态系统服务较好区域主要分布在渝东北秦巴山区以及中西部植被覆盖较好的山脊;市域中部长寿、垫江、涪陵等区县生态系统服务相对较弱. 10 a间,重庆市重要生态功能区生态系统服务总体呈变好趋势,但局部地区有所减弱,主要表现为秦巴和“四山”重要区固碳功能的降低.      

商洛市土地利用变化的生态系统服务价值响应研究

文章在商洛市1999-2007年土地利用变更数据及第二次土地利用调查数据库的基础上,根据Costanza的生态服务价值核算体系估算商洛市生态服务价值,运用GIS软件并结合生态敏感度分区图对商洛市生态服务价值进行了空间分析,结果表明:1999-2007年,生态服务价值共增长了9.3亿元,商州区、洛南县属于生态服务价值增长滞后区,其余各县属于生态服务价值增长贡献区;商州区、丹凤县、洛南县三区县交界处应为重点生态建设区域;镇安县、商南县、山阳县生态建设意义重大。     

江苏沿海地区耕地利用转型及其生态系统服务价值变化响应

论文以江苏沿海地区1990、2000和2010年3期土地利用空间数据为基础,在GIS、地学信息图谱理论和Costanza等生态系统服务价值测算方法的支持下合成时间序列表征下的耕地利用转型图谱、耕地利用转型模式图谱和生态系统服务价值图谱,据此揭示江苏沿海地区耕地转型时空变化特征及其生态系统服务价值变化响应规律。结果表明：1）1990-2000年阶段耕地以建设用地、水域和林地占用为主,补充耕地来源除建设用地、水域和林地外,还包括了草地,耕地占用大于补充。空间差异以“耕地→建设用地”、“草地→耕地”最为明显,空间分离度低。2）2000-2010年阶段耕地占用的去向增加了未利用地,草地仍是主要的耕地补充来源。空间上以“耕地→建设用地”和“耕地→水域”图谱变化最为显著,空间分离度变大。3）1990-2010年耕地利用转型模式以后期变化最为显著。4）近20 a间,江苏沿海生态系统服务总价值由170.85×10⁸元提升为182.23×10⁸元,水域是提高生态系统服务价值最主要的贡献类型。耕地利用转型导致耕地的生态系统服务价值降低,“耕地→建设用地”是最主要的生态减值图谱 类型。     

京津冀“生态系统服务转型”及其空间格局

以1980年、2000年、2015年土地利用类型、NPP和统计数据为基础,运用GIS和生态系统服务价值测算方法,分析京津冀食物生产与固碳释氧两种服务的变化及其空间格局,揭示“生态系统服务转型”的原因。结果表明:（1）35年来,京津冀土地利用变化以建设用地扩张和耕地减少为主。1980年和2000年,NPP的高值区主要位于山区,2015年NPP的高值区主要位于平原。（2）1980-2000年京津冀生态系统服务变化以食物生产服务增加与固碳释氧服务降低为主,2000-2015年京津冀以食物生产服务与固碳释氧服务同时增加为主。“生态系统服务转型”模式为“食物生产+固碳释氧–”→“食物生产+固碳释氧+”。（3）农业生产力提升、林地面积与质量和耕地质量、草地质量提升是“生态系统服务转型”的主要原因。     

基于生态足迹的土地利用规划生态成效定量分析——以河北省廊坊市为例

我国新一轮土地利用总体规划修编工作势必要求对未来区域土地利用变化的生态影响进行全面、科学、定量的评价。目前,生态足迹及其相关模型已延伸至诸多领域,但应用于土地利用规划领域的研究尚少。论文以廊坊市为例,通过计算人均生态足迹和生态承载力的变化率和剪刀差,分析廊坊市土地利用总体规划(1997-2010年)规划实施期(1997-2004年)和规划影响期(2005-2010年)的人均生态足迹与生态承载力的变化趋势及差异,进而分析土地利用规划的生态成效。研究结果表明:①规划期(1997-2010年)廊坊市人均生态足迹与生态承载力呈反向发展趋势,人均生态赤字持续增加;②规划期(1997-2010年)廊坊市人均生态足迹与生态承载力变化趋势差异以2000年为界先减小后增大,未来几年内廊坊市生态环境的变化趋势不容乐观;③廊坊市土地利用总体规划(1997-2010年)取得了一定生态成效,但规划预期生态供给难以实现。因此,廊坊市新一轮土地利用总体规划(2005-2020年)重点应从片面强调建设用地数量提升向优化土地利用结构布局转变,加强科学、节约、集约土地利用。