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。     

农业主产区生态系统服务供需格局及影响因素分析——以湖北省四湖流域为例

生态系统服务供需匹配状况可以反映区域生态与社会经济发展的协调程度,探究其空间异质性与主导驱动因子对于农业主产区生态与农业的协同发展具有重要意义。以湖北省四湖流域为研究对象,综合多源数据,应用ArcGIS、InVEST模型和地理探测器等方法,定量分析了四湖流域水源供给、固碳、粮食生产和水质净化等(4)种生态系统服务供需匹配状况、综合供需比及其冷热点区域的驱动因子。结果表明：(1)4种服务供给低值区与需求高值区的空间分布格局相似,主要位于流域西部高城市化区域。(2)除固碳服务外,其他三种服务均能满足流域内部需求,流域综合供需比为0.28,整体处于盈余状态。(3)各项生态系统服务供需比均呈现空间差异性,仅水质净化服务无明显冷点区域,其他服务冷点区域集中在西部高城市化区域,热点区域分布在水域和耕地密集区域。(4)建设用地与耕地分别为影响四湖流域生态系统服务冷点和热点区域供需平衡的主导因子,适当平衡耕地与建设用地的面积,增大湖泊湿地面积是流域实现供需平衡的重要方法。研究结果可为四湖流域和其他类似农业流域的生态系统保护与土地资源可持续利用提供科学支撑。     

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.     

湖北省关键生态系统服务供需状况的时空变化研究

生态系统服务是改善自然生态和维持土地可持续利用的关键。该文基于生态系统服务的供需视角，从时空两个维度量化了城市化过程中生态系统服务的赤字和盈余，据此提出土地优化利用建议。以湖北省为例，选取水源涵养、PM10去除、固碳和休闲娱乐4种生态系统服务，评估了2010~2015年湖北省生态系统服务供需的盈缺情况及演变过程，并测算其平衡阈值。结果表明：（1）除了水源涵养服务供给充足外，PM10去除、固碳和休闲娱乐服务均处于赤字状态；（2）水源涵养服务的供需趋向平衡，而PM10去除、固碳和休闲娱乐服务的供需差异逐步扩大；（3）各类生态系统服务的供需空间异质性较大；（4）生态系统服务供需达到平衡所要求的绿地比阈值普遍上升，建设用地比阈值普遍下降。上述研究对生态系统服务供需的直观量化，为优化土地管理提供了科学依据；建议湖北省应重点关注城市化过程中PM10去除和碳排放控制的问题，适度增加城市绿地，合理控制建设用地扩张。     

珠三角生态屏障区森林生态系统服务功能价值核算——以韶关市为例

近年来,随着对森林生态系统服务功能认识的日益提升,森林生态系统服务功能的价值核算愈显重要。本文应用生态价值法、碳税法、影子工程法与意愿调查评估法等研究方法,对韶关森林涵养水源、固碳释氧、保育土壤、净化空气、休闲娱乐及保护生物多样性6项生态服务功能价值进行了核算。结果表明,韶关森林生态系统6项服务功能的总价值为769亿元,相当于该区GPD总量的94.14%;而6项功能指标中涵养水源功能价值最高,为3.25×1010元,占总价值42.26%;单位面积森林生态系统服务功能价值约为全国单位价值的4.8倍。     

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。     

“水-能-粮”视角下杭嘉湖区域生态系统服务供需测度及政策研究

生态系统保护与城镇化间的冲突已威胁人类福祉。基于"水-能-粮"纽带视角,研究从供需双侧对太湖流域杭嘉湖区域2000、2005及2010年的产水、固碳以及粮食生产服务进行了测度,并利用空间基尼系数模型、供需指数模型及相关系数模型对其空间异质性进行了评价。结果表明:(1)产水总量先减后增,固碳及粮食生产总量小幅递减,水资源及粮食的需求总量小幅递增,固碳需求则急剧增加;(2)西南部山林地带产水及固碳服务供给显著,粮食生产聚集在东部平原,3种服务的需求均集中于高人口密度区域;(3)3种服务的空间分布基本均衡,但供需匹配度偏低,绝大部分区域的产水服务处于赤字状态,城镇区域固碳压力显著;(4)产水服务与固碳服务呈权衡关系,与粮食生产服务呈协同关系,固碳服务与粮食生产服务之间具有权衡关系,3种服务的需求间呈两两协同关系。可见,"水-能-粮"纽带关系在杭嘉湖区域表现为相互支撑、相互影响的共同体。最后,本研究提出适应性管理政策以改善区域生态系统。     

近15a江苏省水源涵养功能时空变化与影响因素探析

定量评估生态系统服务功能是合理利用自然资源、促进人地关系与可持续发展的基础。以江苏省为研究区，基于InVEST模型产水模块，定量分析了江苏省2000~2015年产水功能和水源涵养功能的时空变化特征，并采用回归分析和主成分分析法评估了水源涵养功能与社会经济要素之间的关系。结果表明：（1）江苏省多年平均产水量为571×108 m³/a，水源涵养总量78.39×108 m³/a；（2）2000~2010年江苏省水源涵养功能呈下降趋势，2010~2015年有所回升，考虑到降水因素，江苏省实际水源涵养功能持续降低；（3）土地利用变化使15a来水源涵养功能下降15.2×108 m³，降低幅度为16.9%；（4）流域尺度上水源涵养功能与江苏社会经济因素相关关系不显著。研究结果可以为土地利用优化、流域水资源管理提供科学参考和支持。     

贵州赤水河流域生态红线区划分研究

为保持生态系统平衡,维持社会健康、有序的发展,实现可持续发展的战略目标,在生态环境敏感脆弱区和重要生态功能区划定生态红线,确定生态红线区分布范围,科学指导开发活动,对生态环境进行有效管理,是我国当前在国务院政策指导和学界智力支持下的一项重要工作任务。以贵州赤水河流域为研究对象,选用水土流失敏感性、石漠化敏感性评估作为环境生态本底评估,综合土壤保持功能、水源涵养功能、生物多样性保护功能和禁止开发区,将生态需要和社会服务功能有机结合,通过空间综合叠加分析与处理等技术手段,共划分出9大类生态红线区,总面积为5 030.58 km²,占整个流域面积的44.16%。结合赤水河流域的生态环境现状,提出了相应的生态红线区管理建议,期望为赤水河流域生态环境保护和后续科学研究提供一定的科学基础。     

基于Meta回归方法的中国城市森林生态系统服务功能价值再评估

在综合国内若干城市生态系统服务功能价值研究实例的基础上,构建了中国城市森林生态系统服务功能价值转移数据库和相应的Meta回归分析模型,对价值转移评估的影响因素进行了全面探讨,并对该模型的样本外价值转移的有效性进行了检验.研究结果表明:(1)中国城市森林生态系统服务功能的平均价值为5.868 万元/hm2·a,按照价值高低排序依次为:涵养水源＞固碳释氧＞保育土壤＞生物多样性保护＞净化大气环境＞森林游憩＞积累营养物质,且总体呈现出西部地区＞东部地区＞中部地区的区位分布特征;(2)城市森林生态系统服务功能的评估方法、类型因素,城市的区位、人口、经济因素和研究区面积因素都是影响城市森林生态系统服务功能价值变化的主要因素;(3)所构建的Meta价值转移模型的样本外价值转移的平均转移误差为18.54％,用于研究样本外价值转移估计的有效性较好.     

重庆市主城区城市扩张对生态系统服务影响的时空评估

城市建设用地扩张存在无序蔓延的现象,这种现象导致了生态系统服务功能的衰退,进而影响社会、经济和生态的协调发展。以重庆市主城区为研究对象,基于DMSP/OLS数据和Landsat数据分析了2005～2015年城市扩张的时空特征,基于MODIS NDVI数据、农作物产量数据、植被覆盖类型数据、气象数据和土壤类型数据等,利用食物供给模型、CASA模型和SCS_CN模型模拟了2005、2015年单位面积粮食供给、NPP和径流深度的空间分布与变化,最后,通过相关性分析阐述了不同发展区域生态系统服务的时空变化和权衡协同关系变化,探讨了城市扩张过程中面临的问题与挑战,并对未来城市发展提出几点建议。主要结论如下:(1)将重庆市主城区按照发展水平的高低划分为发达区、发展区和远城区;时间方面,2005～2015年建设用地共增加了373.9 km~2,发达区由于建设用地分布处于较饱和状态,建设用地的扩张量最小,发展区的扩张量最大。空间方面:建设用地沿着东北西南方向延伸扩张,东北偏东方向的渝北区和江北区受"两江新区"建设的影响,建设用地增量最大;(2)2005和2015年食物供给、固碳和土壤蓄水服务功能在发达区最低,发展区次之,远城区最高,且三种生态系统服务功能均存在显著衰退现象,衰退幅度最大的区域是发展区,与城市扩张最剧烈的区域在空间上吻合;(3)生态系统服务之间的权衡与协同关系受城市发展程度的影响;(4)发展区是生态系统服务功能下降最大的区域,食物供给是衰退最显著的生态系统服务功能。通过研究发现,重庆市建设用地扩张存在"冒进"蔓延的现象,这种现象破坏了生态系统功能,降低了环境容量,影响市民居住的舒适性,为此针对城市扩张过程中出现的问题提出了几点发展建议。研究结果引为解析重庆市主城区城市化过程中的问题成因,寻求城镇化的协调发展之路,合理规划城市发展提供了科学依据。     

基于InVEST模型的岷江上游生态系统水源涵养量与价值评估

岷江上游是中国长江上游生态屏障的重要组成部分,更是成都平原的重要水源生命线,该文使用InVEST模型与影子工程法,对其生态系统水源涵养量与价值进行量化评估与空间制图,可为当地水源地保护与生态补偿机制的建立提供依据。结果表明:岷江上游小流域水源涵养量多年平均值为219.36 mm,总量为49.19亿m~3,价值为40.83亿元,并且存在明显的空间差异,高值区主要分布在汶川中南部,低值区多集中在松潘县与茂县境内。受评估方法的限制,不同学者对该流域的相关研究结果差异较大,可比性较差,但是岷江上游生态系统具有巨大的水源涵养价值。空间化评估结果可直观的反映水源涵养量与价值的空间差异,在流域生态补偿机制构建、补偿效益分析等方面具有重要应用价值。     

东江流域跨省生态补偿模式构建

流域上下游之间的生态补偿已成为我国解决区域之间社会经济失衡、保护流域水资源安全问题的重要手段。选取珠江三角洲城市群重要饮用水源地——东江流域作为研究对象,在回顾分析以往生态补偿标准的基础上,创新性构建基于生态保护效益与水质水量耦合的生态补偿标准核算模型。以水源涵养功能作为补偿基数,以水量分摊系数和水质修正系数予以调整,对东江流域生态补偿标准进行核算。结合计算成果,探讨生态补偿机制的完善策略,对东江流域生态环境保护有着重要的现实意义。     

2008~2016年鄱阳湖生态经济区生态系统服务价值的时空变化研究

鄱阳湖生态经济区是中国重要生态功能区和世界自然基金会划定的全球重要生态区，2009年开始建设，目前已完成首要阶段的建设工作。基于土地覆被遥感解译数据，利用生态价值评估模型及GIS空间统计方法，分析鄱阳湖生态经济区2008~2016年间生态系统服务价值时空格局及动态演化。结果表明，鄱阳湖生态经济区土地利用/覆被方式以耕地、林地和草地为主，8年间区内草地和建筑用地面积明显增加，水域面积减少加剧，生态系统服务价值总体呈减少趋势，其中减少最明显的是林地和水域系统价值。水源涵养和土壤保持是鄱阳湖生态经济区最主要的生态系统服务功能，两者合计占比38%以上，但食物生产、水源涵养与废物处理的各单项生态服务价值下降比例较多。生态系统服务价值年均减少率超过20%的区域主要在城市地区，从空间分布来看，南部区域生态服务价值增长具有优势，尤其在2012~2016年间总的优势更为明显。     

基于生态系统服务流视角的生态补偿区域划分与标准核算——以石羊河流域为例

厘定补偿边界与明晰补偿标准是流域生态补偿科学实施的关键。生态系统服务流因其可清晰反映流域上下游生态系统服务联系、精准界定生态系统服务供受区范围、客观计算生态系统服务补偿标准,成为生态补偿研究的新切入点。文章以石羊河流域为例,基于流域2018年土地覆被、气象观测和统计年鉴等多源数据,利用供需平衡模型和风沙扩散模型分别模拟了流域主要生态系统服务的流动特征,并据此确定了受偿区、支付区范围以及补偿的标准。结果表明:(1)石羊河流域提供的生态系统服务主要为水供给服务和防风固沙服务,总体呈现出"上游水资源供给,下游防风固沙"的分布格局;(2)石羊河流域生态补偿的综合受偿区分布在流域上游的天祝藏族自治县和下游的民勤县,综合支付区在流域的中上游县(区)均有分布;(3)石羊河流域生态补偿总额度为9.89亿元,其中水供给服务每公顷应受偿/支付357.39元,防风固沙服务每公顷应受偿/支付943.67元。受偿额度高值区主要集中在流域下游民勤县,支付额度高值区主要集中在流域中游凉州区。     

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。     

基于过程—效应—功能—服务级联机制的森林减沙服务传输研究

土壤侵蚀是具有当地和异地两方面效应的地表过程。土壤保持服务供给区与需求区在空间上并不是完全重叠,而是存在一定程度的空间失耦。传统的土壤保持服务评估中多以生态系统当地侵蚀产沙减少量作为减沙服务供给量,以单一的分配系数计算对外部区域提供的减沙服务量。前者忽视了土壤保持服务供给能力与土壤保持服务实际提供量的差别,从而高估了土壤保持服务。后者则忽视了泥沙输移比的空间变异,导致很高的评估结果不确定性。准确评估土壤保持服务供给及其空间传输需要充分认识其过程—效应—功能—服务的级联机制。空间分布式的泥沙传输模型为此提供了可能。以洞庭湖区湖南省境内的4个地市为研究区,按照过程—效应—功能—服务的级联框架,在区域尺度上将森林生态系统减沙服务的供给和需求耦合起来,利用融合泥沙连通度的泥沙传输模型,评估了森林生态系统减少土壤流失和泥沙输出的效应,量化了森林以承载人类直接福祉的土地为媒介向人类社会传递的减沙服务。该研究提出的方法框架为生态系统服务供给与需求的耦合提供了一个视角。     

丹江口库区水土保持的生态服务功能价值估算研究

在特定尺度和区域范围内，运用环境经济学理论和方法，定量评估了规划实施的丹江口库区水土保持近期项目的生态服务功能价值。结果表明：水土保持生态建设近期项目全部发挥效用后，全年生态服务价值总量为3274亿元，其中，保持和涵养水源价值为448亿元，水污染防治价值791亿元，保持和改良土壤1027亿元，固碳供氧价值314亿元，净化空气价值352亿元，维持生物多样性价值341亿元。在各项价值中，保持与改良土壤、水污染防治价值最为突出，是水土保持生态价值的主要体现。从机会成本角度分析，水土保持生态建设项目实施的年成本为239亿元，生态服务功能价值为成本的1369倍，建设项目预期生态经济效益非常显著。研究结果可为远期规划项目生态效益定量评价提供借鉴，为水源区生态补偿机制的建立提供理论依据。     

甘肃省主体功能区划中生态系统重要性评价

生态系统的重要性是划分主体功能区的重要评价指标之一.甘肃省地域跨度大,自然地理背景复杂,生态系统的类型多样,生态重要性的定量评价困难.该文基于分区评价单元内各类生态系统的构成及功能来核算其生态服务价值,并把这种服务价值作为生态重要性的依据来划分生态保护区域.以县级行政区为评价单元,核算了森林、草地、荒漠、农田、湿地和城市6大类生态系统在气体和气候调节、水源涵养、土壤保持、环境净化、生物多样性维护、生物产品产出、文化娱乐7个方面的生态服务价值.评价结果表明,全省84个评价单元的生态服务价值的空间格局明显,较好地表现了各地区的生态系统的重要性及其分区指向,其结果可为省级主体功能分区提供基本依据.作为一种思路和方法,在完善主体功能分区中是值得探讨的.     

长江中下游湿地保护与流域生态管理

湿地是地球上具有多功能的、独特的生态系统，是人类最重要的生存环境之一。长江中下游湿地保护必须从流域管理角度进行规划和保护，应由过去主要是单块湿地保护向按流域系统保护的转变。具体可采取以下措施：在流域内建立统一协调机制，对流域湿地进行保护与合理利用，合理布局，统一规划；按湖泊流域和物种分布整合现有保护区，建立新的湿地保护区，解决目前管理上的制约问题；大力开展湿地修复重建；推进退耕还林、长江防护林等工程建设，发挥森林治理水土流失、涵养水源的作用；在保护的前提下科学合理地利用长江中下游湿地资源，开拓新的生产力；同时加强湿地科学研究。