丹江口库区生态系统服务价值与人类活动时空关联分析

良好的生态系统和协调的人地关系对丹江口库区水质的保证以及南水北调中线的顺利运行具有重要意义.以中国南水北调中线工程水源地丹江口库区为研究对象,以1991、2000、2010、2018年四期遥感影像为数据源,利用基于样本的面向对象分类方法解译获得四期土地利用数据,基于土地利用数据构建生态系统服务价值评估模型、生态系统服务价值流向损益模型、人类活动强度指数评估模型,并利用双变量空间自相关方法分析生态系统服务价值和人类活动强度的时空关联特征.研究结果表明:1991～2018年间,丹江口库区建设用地、水库河流和林地总体呈增长趋势,耕地、灌草地、内陆坑塘、湿地和未利用地总体呈减少趋势.生态系统服务价值呈现波动变化趋势,总体增加了43.93×108元,价值量的亏损主要来自于林地转化为耕地和建设用地,灌草地转化为耕地,价值量的增益主要来自于耕地转化为林地和水库河流.人类活动以低影响强度为主,中高影响强度在库区东部成片式分布,高影响强度区域呈零星块状分布且一直呈增加趋势.丹江口库区生态系统服务价值与人类活动强度存在显著的负相关关系,且呈现先增强后减弱的变化趋势.     

2000～2015年丹江口库区植被覆盖时空变化趋势及其成因分析

基于MODIS NDVI、Landsat遥感影像及气象观测数据,应用趋势分析、偏相关分析和土地利用转移矩阵等方法,阐明了2000~2015年丹江口库区植被覆盖时空变化趋势,并探讨了气候变化和人类活动对库区植被覆盖的影响。结果表明：（1）近16 a来丹江口库区植被覆盖度呈增加的趋势,增速为4.73%/10 a（p < 0.001）;（2）40.94%的区域植被覆盖度增加显著,主要分布在库周丘陵和平原地带;10.04%的区域植被覆盖度减少显著,主要位于西北部伏牛山区及库区建成区周边;49.02%的区域变化不显著;（3）丹江口库区植被覆盖度受气候变化影响不显著,但受人类活动影响较大,其中灌草地和农业用地转变为林地是库区植被覆盖度升高的主要原因,农业用地转变为水体和建设用地是部分区域植被覆盖度降低的重要因素,这些土地利用/覆被变化主要受造林、退耕还林、水库蓄水以及建设活动的驱动;（4）生态建设工程和项目的实施对库区植被覆盖度的稳步增加起到了积极作用。 关键词： 植被覆盖度;变化趋势;土地利用;丹江口库区     

丹江口库区陆地植被物候空间格局及其与海拔的响应关系

海拔高度变化对区域温度、降水都起着至关重要的作用,从而会对植被物候特征产生影响。以丹江口库区为研究区,分析库区植被物候随海拔变化特征,该工作的开展对进一步认识库区植物物候空间特征,进而监测库区土地覆盖变化具有重要实践意义。研究采用Savitzky-Golay滤波算法重建库区2001~2012年MODIS 16天最大合成EVI时序影像数据,对重建后的时间序列影像采用动态阈值法提取库区陆地植被关键物候特征信息,并对库区陆地植被物候特征随海拔梯度变化特征进行分析。研究结果表明,丹江口库区陆地植被生长季为4月上旬至10月上旬,南部山区林地生长季最长,而库区中部、东部耕地生长季较短。植被物候特征随海拔梯度变化呈现两个较为明显的区域,低海拔区域植被生长季开始时间(Start of Season,SOS)随海拔升高而提前,生长季结束时间(End of Season,EOS)随海拔升高而推迟,进而导致生长季长度(Length of Season,LOS)随海拔升高而延长。而在海拔较高山区,林地植被物候呈现完全相反变化趋势。受丹江口水库和人类活动的影响,丹江口库区植被分布随海拔变化呈现两个较为明显的区域。     

湖北省生态系统服务协同权衡时空差异及归因分析

快速城镇化进程导致生态系统服务功能日益下降,如何促进城市扩张和生态保护的协调、可持续发展成为热点话题。现有研究多采用相关性指标测度单期生态系统服务间协同权衡特征,较少兼顾动态关系识别与作用强度测定。以湖北省为例,测定2010、2020年两期产水、食物供给、生境质量和土壤保持4项生态系统服务,构建动态权衡协同度(DESTI)量化2010～2020年间生态系统服务变化量的权衡/协同关系的强度及方向,引入最优参数地理探测器识别自然与社会因子对其驱动机制。结果表明：(1)2010～2020年,除生境质量外,食物供给、土壤保持和产水3项生态系统服务功能均呈递增态势;(2)4项生态系统服务间动态协同权衡的强度和方向在空间上存在显著差异;(3)动态协同权衡度受自然因素(日照时数、降雨)和土地利用类型的驱动作用明显,自然经济交互作用也增强了协同权衡的空间差异。研究全方位明晰了区域动态协同权衡的空间特征、作用强度与驱动机制,提出的管控措施有助于区域生态经济的协同发展。     

2000～2018年中国植被生态质量时空变化特征

监测植被变化对评价中国生态环境质量和生态过程具有重要意义.以MODIS数据反演得到的中国总初级生产力、叶面积指数、植被覆盖度、温度植被干旱指数和陆面温度5项指标为基础,构建了植被生态指数(VEI),并利用SEN+Mann-Kendall、Hurst指数及变异系数等方法对2000～2018年中国植被生态质量的时空变化特征、可持续性及稳定性等方面进行了分析.结果 表明:(1)从空间分布看,植被生态质量差和较差区面积占全国植被覆盖区总面积的25.46％,主要分布在新疆的大部分地区、甘肃西北部、青藏高原中西部及内蒙古中西部地区,优良区占比42.91％,主要分布在东北的东部和北部地区、华东的中部及南部地区、华中和华南以及秦岭地区;(2)从年际变化看,植被生态质量呈现出较为明显的增长趋势,年增长率为0.1％;(3)从空间格局变化趋势看,植被生态质量呈增加、基本不变和降低的面积分别占植被区总面积的34.82％、54.19％和10.99％;(4)从稳定性和未来变化趋势看,在过去的近20年我国植被生态质量的变化幅度较小,稳定性较好;我国植被生态质量未来的变化趋势与过去近20年一致,即将保持继续改善的趋势;(5)从不同植被类型看,13种植被类型的生态质量均呈改善趋势,且常绿阔叶林、落叶阔叶林和稠密灌丛的生态质量最优,永久湿地、草地和稀疏灌丛的生态质量较差.     

耦合PLUS-InVEST-Geodector模型的三峡库区碳储量时空变化及其定量归因

探明区域长时期陆地生态系统碳储量时空变化及其影响因素对于碳中和目标实现具有重要的理论与现实意义。研究耦合PLUS-InVEST-Geodector模型,探究三峡库区1990～2035年不同情景下碳储量时空变化规律,并从土地利用变化以及自然-社会经济复合关系角度定量揭示其影响碳储量变化归因。结果表明：(1)1990～2020年三峡库区碳储量表现为“减少-增加-减少”的波动性,整体减少6.66 Tg,减幅为1.25%,其中耕地大面积转移至建设用地是导致碳储量减少的主要原因;(2)1990～2035年三峡库区碳储量空间分布与土地利用变化具有高度一致性,其空间异质性较为显著,总体呈现出“东高西低,南低北高且库首>库腹>库尾”的分布特征;(3)2035年自然发展情景和生态保护情景碳储量较2020年分别减少7.53和0.37 Tg,生态保护情景较自然发展情景能显著降低库区碳储量损失;(4)影响碳储量时空变化因素较为显著,其中土地利用变化是其主导因子,其次则为温度、人口密度、高程和土壤类型,且各因子交互作用均对碳储量变化解释力增强。研究可为库区碳库管理以及碳储功能的可持续发展提供科学参考...     

旅游发展的生态系统服务价值增值效应研究

旅游发展是生态系统服务价值置换的重要方式,具有增值效应。以黄山风景区为案例地,依据实地调研与访谈,采用功能价值法,分析2005～2015年黄山风景区(包括核心区和缓冲区)生态系统服务价值的动态变化特征及其旅游发展的增值效应。研究发现:(1)生态系统服务价值具有年际增长特征,2005～2015年黄山风景区生态系统服务价值总量由23.59亿元增加至48.93亿元;(2)生态系统服务价值具有空间分异特性,2005～2015年核心区生态系统服务价值由10.45亿元增加至19.48亿元,而缓冲区则由13.14亿元增加至29.45亿元,核心区年均单位面积生态系统服务价值增量为1.12元/(hm~2·a),显著高于缓冲区的0.55元/(hm~2·a);(3)旅游发展对生态系统服务价值具有增值效应,2005～2015年景区土地利用变化微小,林地、草地、水域和未利用地面积10年间变化率皆小于1%,对景区生态系统服务价值增加影响很小。而旅游休闲服务价值在核心区和缓冲区的生态系统服务价值总量中占比均最高,2015年旅游休闲服务价值在核心区生态系统服务总价值中占比78.99%,在缓冲区中占比48.55%,旅游休闲服务价值的增加成为推动景区生态系统服务价值增值的最重要因素。该研究表明发展旅游业是践行"绿水青山就是金山银山"的重要路径,但旅游发展过程中需要强化生态环境保护,以利于旅游地生态系统服务价值的有效置换。     

三峡库区香溪河消落带植被多样性及分布格局研究

研究三峡大坝蓄水10 a后香溪河消落带不同高程区域植被的物种组成、群落多样性及其空间分布特征,旨在为库区消落带生态修复中的物种选择、植被群落重建提供依据。研究结果发现:(1)香溪河消落带植被以一年生草本植物为主,物种组成比较简单。植物种群空间分布分析表明,优势种种群均属于聚集分布;(2)随着高程的增加,α多样性指数中Patrick丰富度、Shannon-wiener多样性和Pielou均匀度呈增加趋势,而Simpson优势度则与其它三个指数相反呈递减的趋势;而β多样性指数中Cody指数、Wilson-Shmida指数、Jaccard指数和Sorenson 指数均呈增加趋势;(3)推荐狗牙根、马唐、狗尾草和香附子4种植物作为三峡库区香溪河消落带植被恢复的备选草本物种。     

干热河谷区生态系统退化及恢复与重建途径：以云南金沙江典型区为例

云南金沙江干热河谷典型区具有北热带温度条件和长达半年以上的干季时间,植被生态系统具有破坏容易难的特点。在人为干扰下,以硬叶阔叶栎类为主的原始植被类型已基本消失,而出现大面积以禾草草类为主的退化生态系统类型。植被生态系统的退化引起严重的环境问题,表现为：（１）河谷区干旱化程度加剧,土壤凋萎湿度（ＰＷＰ）长达７～８个月,使许多植物无法生长;（２）河流泌沙量呈明显增加的趋势,如元谋龙海上江中游不文站６０     

喀斯特山地城市生态系统弹性变化分析——以贵阳市区为例

生态系统弹性是衡量区域生态系统健康和承载力的重要指标。基于生态系统弹性强度系数和生态系统弹性限度系数构建了生态系统弹性力综合评价模型,并运用标准差距平法对计算结果进行分级,对贵阳市区2000、2005、2010和2015年的生态系统弹性时空演变进行定量研究。结果表明:(1)贵阳市区的生态系统弹性力分级占比较大的主要为较强、中等和较弱,占总面积的95%左右,其余为很弱和很强的区域,占比约5%;(2)贵阳市区的生态系统弹性力在2000～2015年大体呈波动减弱态势,其中弹性力分级为较弱和很弱的区域分别增长3.24%和1.12%,而较强的区域则减少2.60%;(3)但弹性力很强的地区面积增加0.83%,部分区域的生态系统弹性力有所增强。     

干热河谷区生态系统退化及恢复与重建途径

云南金沙江干热河谷典型区具有北热带温度条件和长达半年以上的干季时间,生态系统具有破坏容易恢复难的特点.在人为干扰下,以硬叶阔叶栎类为主的原始植被类型已基本消失, 而出现大面积以禾草草类为主的退化生态系统类型.植被生态系统的退化引起严重的环境问题,表现为:①河谷区干旱化程度加剧,土壤凋萎温度(PWP)长达7～8个月,使许多植物无法生长;②河流泥沙量呈明显增加的趋势,如元谋龙川江中游水文60、70和80年代泥沙量分别为3.81、5.32和6.65 kg/m3;③冲沟溯源侵蚀速度加快,如元谋地层上发育的冲沟 ,年均溯源侵蚀速度50 cm左右最大达200 cm,沟谷密度一般为3～5 km/km2;④典型地区裸岩化和石漠化劣地面积达10%～15%.由于植被生存系统退化引起土壤凋萎温度时间增长成为本区生态系统恢复难的主要原因.因此,退化生存系统恢复与重建的关键在于土壤水分条件的改善.根据现有土壤和母质的残存情况,提出自然恢复、重建和改建等建设新的生态系统的途径.     

近30年三峡库区生态系统服务价值与生态风险时空变化及相关性研究

随着空间要素的集聚和经济快速发展,大量生态用地向非生态用地转变、区域景观格局中的关键生态涵养源不断萎缩、生态服务功能弱化等,使得生态安全面临新的挑战.文章在RS和GIS技术的支撑性下,以1986、1995、2000、2007、2010和2018年6期三峡库区Landsat TM/Landsat 8OLI遥感影像为数据源,基于5 km * 5 km评价单元格,核算了 30年来三峡库区生态系统服务价值和生态风险指数的时空分异特征及二者的相关性.研究结果表明:(1)1986～2018年三峡库区生态系统服务价值总量由1 639.56×108元持续增长到1 662.01x108元,整体增幅1.37％,高级别生态风险等级占比呈现缓慢降低趋势,总体下降10.89％,研究区生态状况有所改善;(2)三峡库区单位面积生态系统服务价值和生态风险指数在数值上存在一定的负向相关性,同时在空间上也具有一定的负向相关性;(3)生态系统服务价值和生态风险指数在变化速率上具有一定的非同步性,生态风险高指数区域所对应的生态系统服务价值具有较大降低的可能性,需要特别关注.研究旨为三峡水利工程的安全运行与三峡库区的可持续开发利用提供参考.     

基于MODIS像元尺度的三峡库区植被覆盖度变化的地形分布特征

区域植被覆盖变化监测是研究资源环境承载力的基础，其对区域可持续发展至关重要。基于MODIS NDVI数据，采用像元二分模型计算了2001~2018年三峡库区植被覆盖度，结合植被覆盖度变化类型提取模型及分布指数，揭示了库区植被覆盖度变化在不同地形因子上的分布特征。研究表明：（1）三峡库区植被以高和中高覆盖度为主，其分别占库区总面积的65.72%和28.61%。18年来，库区年均植被覆盖度增长率为0.14%；（2）库区植被稳定类型占总面积的79.50%，植被改善占16.71%，植被退化占3.79%。26个区（县）中，长寿区、江北区等7区的植被改善面积小于植被退化面积，存在生态退化风险；（3）高程小于500 m、坡度小于6°的区域植被退化优势显著；高程500~1 100 m的区域植被改善为主导类型；坡度6°~15°的区域无明显优势分布；高程大于1 100 m、坡度大于15°的区域植被稳定和植被改善类型为优势分布；（4）库区不同坡向上，平坡上的植被退化类型显著，当坡向由阴坡向阳坡转变（西坡→南坡，北坡→东坡）时，植被覆盖度变化优势分布类型由植被退化型转变为植被改善型。研究结果揭示了三峡库区植被覆盖的空间分布和变化特征，对库区生态环境评价和植被恢复及保护具有一定的借鉴意义。     

湖北大别山区生态系统水源涵养功能遥感评估

湖北大别山区是长江中游和淮河中下游重要的水源补给区，也是我国中部地区重要的生态屏障，开展其水源涵养功能评估可以为区域生态保护和生态规划提供重要基础数据。以湖北大别山区为研究区，在获取高精度精细生态系统类型数据基础上，基于水量平衡模型评估水源涵养量，分析其空间分布特征及生态系统类型、海拔和坡度等因子对水源涵养功能的影响。结果表明：(1)研究区2020年水源涵养深度均值为292 mm,水源涵养总量为43.57×10⁸m³,空间上呈现东强西弱的特征；(2)水源涵养总量贡献较大的是森林和灌丛，贡献率占比超过70%。单位面积水源涵养能力较强的为常绿阔叶林和常绿阔叶灌丛，分别为620.63和539.51 mm;(3)中低海拔(100～300 m)区域水源涵养总量占比最大，为42.86%,高海拔(1 000～1 700 m)区域单位面积水源涵养量较高，为711.79 mm,缓坡(5°～15°)地区对水源涵养总量贡献最大，为47.80%;(4)水源涵养极重要区域占研究区总面积的6.56%,主要集中在东部的九资河镇、温泉镇、青石镇等；重要区域占12.08%,主...     

基于土地利用的三峡库区生态系统服务价值时空格局分析

生态服务价值评估是对生态功能的一种经济性量化评价。以三峡库区为研究区,结合净初级生产力(NPP)、土地利用/土地覆盖变化(LUCC)、遥感(RS)、气候、国家统计数据和GIS技术,采用替代花费法、影子工程法、碳税法、市场价值法和水量平衡法对三峡库区蓄水前后4个时期(2000、2005、2010和2015年)的生态系统服务价值进行量化评估,分析库区生态系统服务价值时空变异格局。结果显示:(1)从2000年到2015年,三峡库区生态服务总价值增加了269.37亿元,增长率为15.32%。(2)其中林地生态系统贡献较高,占48.14%,耕地次之,占44.04%。(3)林地生态系统服务价值随其面积的增长而增加。耕地生态系统面积减少了4.64%,但生态系统服务总价值却增加了14.54%,耕地存在不合理利用的现象。草地生态系统面积减少了16.57%,生态系统服务总价值减少了5.01%,应加强对草地生态系统的保护。总之,三峡工程的实施在整个研究区尺度上对库区生态系统服务功能的影响是利大于弊。在未来的发展中,应合理规划土地利用,制定区域发展和环境保护计划,确保三峡库区生态环境的改善和可持续发展。     

三峡库区水源涵养重要区生态系统格局动态演变特征

利用三期遥感分类数据为基础数据源,结合野外地面核查和生态空间分析方法,对三峡库区水源涵养重要区2000~2010年生态系统格局时空动态变化进行了分析。结果表明:研究区内各类生态系统空间分布差异较大,以森林和农田为主体生态系统;10a间,由于三峡水库蓄水淹没了大量农田和林地,导致森林生态系统和农田生态系统分别向湿地生态系统转化了179.99km2和191.27km2;其他生态系统(主要是人工表面)面积在时段内增加了506.63km2,主要是城镇建设占用部分森林和农田转换而来;时段内森林生态系统总的面积未发生较大减少主要是由于近年退耕还林、森林工程等生态工程的实施获得了大量补充;研究区后期的生态系统转化强度在逐渐增强,生态系统动态类型相互转化强度也显示出研究区生态系统类型的转化总体变差。     

南水北调中线工程水源区水土保持治理成效

为评估南水北调中线工程水源区的水土保持治理成效,从而为现阶段制定水土保护措施提供科学依据,利用遥感数据分析了水源区39个区县2010～2015年的生态系统变化,基于InVEST模型研究了水源区的土壤保持功能及时空分布.结果 表明,通过实施水土保持林草措施、小流域综合治理等方式,2010～2015年水源区的自然生态空间面积、格局得到了提升优化,水土保持治理成效明显,主要表现在:(1)水源区湿地、灌丛、森林等减缓泥沙流失的“汇”景观类型的面积增幅分别为11.49％、0.29％、0.11％,同时连通性升高,破碎化降低;农田、裸地等促进泥沙流失的“源”景观类型面积减幅分别为2.24％、2.39％,同时连通性下降,破碎化增强;(2)整体上植被恢复显著,植被覆盖度均值从63.06％提高到72.33％;(3)单位面积生态系统土壤保持能力增加了2.74t/hm2,增幅为0.73％,总体上79.34％的区域土壤保持能力提升.值得重视的是,在人口分布较密集汉中盆地、丹江口库周、淅川中部和南部等农田平原地区,还需加强土壤保持治理,可通过在农业景观区域实施植物篱、栽植经济果林等措施,降低耕地、裸地的空间连接度,从而增强土壤保持能力.     

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     

干旱对湖北省森林植被净初级生产力的影响

20世纪初至今中纬度地区气象干旱频发,而干旱对生态系统生产力及碳循环产生重要影响,森林生态系统作为陆地生态系统最大的碳库,在应对气候变化中发挥着不可替代的作用。净初级生产力作为陆地生态系统碳储备的首要环节,直接表征了区域生产能力和碳平衡调节能力。基于CASA模型估算了2001~2010年湖北省森林植被净初级生产力,基于SPI指数和SAINPP指数探究了干旱对其生产力的影响。结果表明,湖北省气象干旱的范围和强度对森林生态系统净初级生产力影响显著:(1)发生轻度、中度和重度干旱时,NPP分别会降低26.09%,32.67%和38.28%;(2)在大面积遭遇干旱的年份,NPP低值的森林面积明显增加,且干旱范围越广,植被生产力均值越低;(3)森林生态系统生产力降低的面积比例随干旱强度的增加呈线性趋势上升,SPI值小于-0.4,森林生态系统将有一半区域生产力水平降低;当SPI小于-1.6,超过80%的森林生产力都会降低。     

快速城镇化地区生态系统服务的时空动态及权衡与协同分析——以苏锡常地区为例

苏锡常是我国经济飞速发展地区之一,也是重要的粮食生产基地.在快速城镇化背景下,该地区生态环境受到人类活动的强烈冲击,国土空间配置亟待优化.本研究基于多源数据,对苏锡常地区2000～2018年碳储存、食物供给、维持生物多样性3种生态系统服务的时空格局及演变特征进行刻画,并运用双变量空间自相关方法识别了生态系统服务之间的相互关系.结果 表明:(1)整体来看,2000～2018年,苏锡常地区的碳储存服务略有上升,食物供给服务和维持生物多样性服务波动下降;(2)苏锡常地区生态系统服务空间分布严重失衡,表现为中部建成区低,四周自然用地高的分布特点,城镇扩张区各类型生态系统服务退化较为严重;(3)在权衡与协同分析中,碳储存-食物供给服务、碳储存-维持生物多样性服务呈现协同关系,食物供给-维持生物多样性服务呈现权衡关系;(4)各项生态系统服务的权衡与协同关系存在空间差异,低值协同区集中分布在城市中心,高值协同区主要分布在西侧与南侧林地范围,低-高值与高-低值权衡区在空间上呈环绕相间分布.苏锡常地区在未来的发展中需要注意低值协同区和权衡区,有针对性地制定生态保护修复措施,合理调控社会经济发展,实现生态系统服务的协同增效.