秦巴山区生态系统服务与居民福祉耦合关系的时空变化

保护生态系统、提高居民福祉是实现联合国2030可持续发展目标的核心内容。在分析秦巴山区生态系统服务与居民福祉时空演化特征的基础上,采用弹性系数揭示了二者的时空耦合关系。研究发现：（1）1990—2018年秦巴山区水源涵养总量、土壤保持总量均呈波动下降趋势,碳储量总量则呈缓慢增长趋势,且各生态系统服务呈不同的空间分异特征。（2）1990—2018年居民福祉呈上升趋势,增幅高达220%,并呈“南高北低”的分布格局。（3）县域尺度上,三种生态系统服务与居民福祉明显不协调发展。其中,水源涵养、固碳服务与居民福祉的耦合关系均以“福祉增—服务减”为主,占比分别为88.75%、62.5%;而土壤保持服务与居民福祉的耦合关系则以“双增”为主,占比为57.5%。此外,各项生态系统服务与居民福祉反向变化区多分布于汉江河谷盆地和秦岭山脉中段。研究结果可为促进贫困山区生态系统服务与居民福祉协调发展提供决策依据。     

基于PSR模型的土地生态系统健康时空变化分析——以北京市平谷区为例

论文基于“压力-状态-响应”模型（PSR）和“活力-组织-弹性-功能”理论,以网格作为评价单元,评价了平谷区土地生态系统健康状况,并利用Moran指数测度了全局和局部的空间分异情况。研究结果显示,平谷区土地生态系统健康状况总体较好且相对稳定,1993、2011年平原区健康状况平均值分别为0.53和0.51,而丘陵山区则为0.62和0.65,丘陵山区显著优于平原地区。健康状况空间集聚程度增强,1993—2011年间平原区和丘陵山区的Moran指数分别由0.49和0.41升为0.61和0.46,表明平原病态区域集聚程度增加,而丘陵山区生态环境得到改善。作为北京市的应急水源地和生态涵养区,当前平谷区土地生态系统管理应着眼于三个重点区域：维持四座楼自然保护区周边生态系统健康,加强生态廊道建设,避免产生保护区“孤岛效应”;对于丘陵山区土地生态系统健康状况趋坏的区域,应协调经济发展与生态建设,维护关键性生态用地;对于健康状况较差的中心区域,应限制建设用地拓展,推行生态型土地整治,缓解土地生态系统压力。     

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。     

长江经济带城市扩张与经济增长脱钩关系及其空间异质性

论文基于GIS平台及探索性空间数据分析方法（Exploratory Spatial Data Analysis, ESDA）和脱钩模型,以地级行政单元为对象,分析2000—2013年长江经济带建设用地扩张、经济增长的时空差异及脱钩关系。研究表明：1）近15 a来,长江经济带建设用地扩张与经济增长具有明显的阶段性和区域性。热点分析显示,建设用地增长热点区呈扩散效应,冷点区逐渐缩小。而经济增长的冷、热点区演变格局与建设用地并不同步。2）2000—2013年,长江经济带建设用地扩张与经济增长耦合关系经历了“增长负脱钩、弱脱钩”为主—“弱脱钩”为主—“弱脱钩、增长连结”为主的变化过程。分析表明,近15 a来长江经济带建设用地扩张与经济增长脱钩程度整体趋于优化,其中,负脱钩类型的城市数量降低17.76%,而脱钩类型数量上升11.22%。3）脱钩程度的空间异质性分析显示,长江经济带各时期的城市扩张与经济增长脱钩关系具有弱空间集聚性。总体上,长三角城市群较长江中游、成渝及滇、黔城市群的脱钩程度表现更优。脱钩程度变化机制与城市产业结构、用地效率和用地模式等密切相关。加强土地利用规划管控力度、严格用途管制规则,引导城市精明增长,走内涵式新型城镇化道路是改变经济发展对建设用地扩张依赖的重要途径。     

中国南北过渡带生态系统碳储量时空变化及动态模拟

山地是全球变化的敏感地带,对生态安全与发展具有重要作用,山地生态系统服务变化和生态环境承载力是地理学与生态学的研究热点。以中国南北过渡带的主体秦巴山地为研究对象,采用CA-Markov模型与InVEST模型模拟和预测（2000—2040年）不同土地利用情景下秦巴山地生态系统碳储量变化,运用热点分析（Getis-Ord G_i^*）探讨秦巴山地生态系统碳储量的空间分布差异。结果表明：（1）2000—2040年,研究区土地利用/土地覆被变化主要是耕地、林地、草地和建设用地。（2）2000—2020年,碳储量增加1.12×10⁷ t;2020—2040年自然增长情景下,碳储量损失剧烈,减少50.24×10⁷ t;生态保护情景下,碳损失幅度明显变弱,减少29.52×10⁷ t,说明采取生态环境保护政策,能够有效控制碳储量减少。（3）土地利用/土地覆被与生态系统碳储量的变化呈现显著的一致性,土地利用数量变化决定了生态系统碳储量的质量和空间分布格局。（4）随着海拔抬升,碳储量呈现出“先增后减”的趋势;随着坡度升高,碳储量呈现出“W”型变化趋势。（5）热点分析结果显示,2000—2020年间,碳储量热点区和冷点区零散分布在研究区内;2040年自然增长情景下,碳储量冷热点分布范围有逐渐变大的趋势;2040年生态保护情景较2020年,秦巴山地生态系统碳储量的冷热点分布范围整体变化不大。     

县域城乡聚落规模体系的演化特征及驱动机理——以江苏省张家港市为例

从城乡聚落规模的大小、结构、分布三个基本属性出发,以经济发达的江苏省张家港市为案例地,以土地利用数据和遥感影像为数据源,揭示了1995-2015年间县域城乡聚落规模体系的演化特征及驱动机理。结果表明：（1）县域城乡聚落数量显著减少、用地规模显著增加。（2）城—镇—村规模结构从“凸字型”经“金字塔型”向“橄榄型”方向演化;不同阶段、不同规模等级的城乡聚落的成长速率不同;城乡聚落的齐夫指数偏大但增长放缓,规模结构总体上符合位序—规模法则。（3）城乡聚落规模分布的不均衡程度不断增强,但极化发展速率逐渐减小;空间集群分布特征显著,聚类中心分布趋于均衡化;城乡聚落用地的时空变化存在显著的地域差异,以城镇用地变化为主。（4）驱动机理是由地理环境、区域经济、交通网络、制度与管理四个主要因素共同作用构成的“四轮”驱动过程。     

成都市县域土地利用碳收支与经济发展关系研究

基于2014年成都市县域单元土地利用遥感图像和能源消耗统计数据,论文分析了碳收支空间分布特征,通过回归模型构建,对碳收支、土地利用和经济发展协同关系进行研究。结果表明：1）成都市碳汇土地面积占比为56.97%,高于碳源用地,区域碳源/碳汇用地空间差异明显。土地利用强度为2.40~3.33,呈现“东高西低、中心最高”的空间分布特征;2）成都市净碳排放2.43×10⁷ t,呈现“东高西低、中心最高”分布特征。各县域单元碳补偿率为0.06%~11.58%,碳生态承载系数（ESC）为0.05~8.60,呈现“东低西高、中心最低”的特征;3）碳排放经济贡献系数（ECC）为0.26~1.45,呈现“中心高、周边低”的特征并且空间差异较小;4）碳排放与GDP极显著正相关（P<0.01）。ESC与土地利用强度极显著负相关（P<0.01）。ECC与土地利用强度耦合协调度均值为0.56。耦合协调度和人均GDP回归关系极显著（P<0.01）,表明区域经济发展提高了碳排放经济效益和土地利用强度的耦合协调度。     

2003—2013年中国县域单元粮食增产格局及贡献因素研究

2003—2013年,中国粮食产量逐年增加,实现了前所未有的“十连增”,2015年更是达到了“十二连增”。文章采用2003—2013年粮食播种面积、产量等为基础数据,以分县为研究单元,定量分析了2003—2013年间中国分县粮食增产的特征、格局与贡献因素,结果表明：1）2003—2013年间我国超过75%的县域单元粮食均出现增产,但主要增产仍集中在东北和黄淮海平原地区的产粮大县;2）粮食增产增幅的两极分化较为明显,处于“滞后增产”和“超速增产”的县域单元占比均较高,其中“超速增产”的县域单元主要分布在松嫩平原、三江平原、黄淮海平原、江汉平原、鄱阳湖平原、黄土高原以及新疆等地;3）对于大部分县域单元而言,播种面积和单产水平对其粮食增产均有正向贡献作用,其中东北平原、内蒙古高原西部、河西走廊、新疆、江汉平原、洞庭湖平原等地播种面积贡献较大,而单产水平贡献较大的地区为黄淮海平原、黄土高原、青藏高原东南部等地。     

“新三农”视域下中国耕地利用的可持续集约化：概念认知与研究框架

耕地利用的可持续集约化为保障粮食安全、农业绿色发展和资源永续利用提供了新思路,对于深化农民主体地位、夯实农业发展的现代化导向、破解“新三农”复杂的问题集合具有重要的现实意义。系统梳理国外可持续集约化的思想缘起,辨析可持续集约化的内涵差异,厘清“新三农”视域下中国耕地利用可持续集约化的逻辑本源;基于要素融合—结构重整—功能优化的运行轨迹,遵循耕地利用系统过程—格局—机制—效应的逻辑进路,尝试从学理辨析、水平测度、演化机理和优化调控等方面厘清耕地利用系统基本问题域并阐释其研究主题,构建耕地利用可持续集约化的研究框架。探索性提出未来研究需重点关注的农业生态空间—人地关系—耕地利用可持续集约化等科学问题,探讨因素+机理、功能+系统、过程+格局、尺度+界面的关键路径。     

资源承载力监测——以西藏“一江两河”地区为例

对自然资源的无序开发和对生态系统的破坏制约了我国的可持续发展。资源承载力是描述地区发展受自然资源限制的重要工具,也是衡量区域可持续发展的重要依据。基于西藏“一江两河”地区县级统计数据,定量计算水、土和生态等资源承载力,并根据定量评价结果构建资源承载力监测体系并应用于“一江两河”地区。研究结果表明:（1）“一江两河”地区人粮关系趋于紧张,部分地区人口—粮食—土地矛盾突出,76.5%的县土地资源承载力下降,83.3%的县土地资源承载指数增长;“一江两河”地区各县（市、区）水资源承载力远大于实际人口,承载指数均小于0.05,但77.8%的县水资源承载力下降,县域承载指数均增长;各县生态承载力增长,承载指数下降,部分县处于生态赤字状态。（2）“一江两河”地区资源承载力的主要制约因素由生态承载力转变为土地资源承载力。2000—2015年,在“一江两河”地区资源承载力处于临界超载或超载的县中,对资源承载状态影响最大的资源承载力由生态承载力逐步转变为土地资源承载力。（3）“一江两河”地区资源承载力等级逐渐提升,可能带来的危害或负面影响程度降低。2000—2015年,资源承载力为三级（中度负载）及以下等级的县由15个（83.3%）降至3个（16.7%）。资源承载力长效监测机制的建立有助于明晰资源开发利用现状,科学利用区域自然资源,促进地区生态保护和可持续发展。     

中国“三生空间”演变特征、生态环境效应及其影响因素

基于1990年、2000年、2010年和2018年土地利用现状遥感监测数据,利用转移矩阵对中国“生产—生活—生态”结构转型的时空演化特征进行研究,引入生态环境质量指数和土地利用转型的生态贡献率分析中国1990—2018年“三生空间”变化的生态环境效应,利用地理加权回归模型（GWR）对中国生态环境效应的主要影响因素及其作用效应的空间分异进行识别。结果表明:（1）研究期内中国生产、生活空间增加,生态空间减少,总体呈现“入不敷出”的态势。（2）中国1990—2018年生态环境质量的高值区以中国的南部和东北部为主,低值区主要分布在胡焕庸线西北部;其他生态空间和农业生产空间对草地和林地生态空间的挤占是导致研究期内生态环境质量恶化的重要原因。（3）坡度、年平均降水量、土地利用强度、海拔、地形起伏度、人口密度和年平均气温等是中国生态环境质量格局的主要影响因素,且各因素作用效应的空间差异明显。未来中国的政策制定和经济发展应考虑“三生空间”转型的生态环境效应及其主导影响因素,促进“三生空间”用地结构的合理分布,推进中国的生态文明建设。     

2016~2018年中国城市臭氧浓度时空聚集变化规律

为揭示中国O₃浓度的时空格局及聚集变化规律,通过对2016~2018年全国338个城市1144个监测站点的O₃浓度观测数据,使用空间插值及空间自相关等方法进行分析研究.结果表明：2016~2018年全国O₃浓度（第90百分位数）总体呈现上升趋势（由2016年的141.54μg/m³上升到2018年的153.21μg/m³）,污染态势逐年加重,且华北及长江中下游等人口稠密地区O₃浓度最高,O₃浓度的空间分布呈现显著的聚集性和相似性规律,且聚集性逐年增强,O₃浓度的年聚集区主要呈现北高南低的分异,高高值聚集区主要集中在北方（城市占比22.19%~29.59%）,低低值聚集区则主要集中在南方（城市占比15.98%~22.19%）,此外,O₃浓度高高值聚集区与低低值聚集区空间分布的季节变化规律以顺时针周期性变化为主：3a来,春季集聚区分布与年集聚情况相同,夏季高高值,低低值聚集区逐渐向西扩大聚集范围,秋季则顺时针转变为东高西低的分异情况,随后高高值（低低值）聚集区沿顺时针方向南（北）移动,到冬季则转变为南高北低的空间分异情况.     

东北典型黑土区耕地轮作休耕的空间重构

轮作休耕是保障黑土区耕地资源可持续利用的重要手段。科学合理确定粮食作物轮作休耕的耕地利用规模及空间分布,对实现黑土区耕地修养生息、提升地力和平衡粮食供求结构具有重要意义。以东北典型黑土区——克山县、拜泉县和依安县为研究区,运用作物种植空间适宜性评价模型、多目标优化（MOP）模型和智能体土地布局优化配置（AgentLA）模型,基于地块尺度构建耕地轮作和休耕布局,适度调整轮作休耕规模及分布。结果发现：（1）研究区主要作物种植适宜性高值和低值区存在明显空间差异。玉米和大豆种植适宜性高值区交汇于依安县北部和克山县西部,是玉米—大豆轮作优势区域。主要作物种植适宜性低值区交汇于依安县南部和拜泉县西南部,是休耕的重点区域。（2）基于种植结构优化的轮作规模实现了大豆种植比例增加和玉米种植比例减少,缓解了目前玉米阶段性供大于求、大豆供给不足的现实矛盾。通过设定多种粮食供求情景确定休耕规模有利于灵活应对粮食市场变动。（3）兼顾耕地空间适宜性和集聚性的轮作休耕布局有利于充分利用耕地资源禀赋比较优势、发展规模化经营,对提高耕地利用效率具有重要作用。研究通过科学重构黑土区耕地轮作和休耕空间布局,实现了耕地空间适宜性、空间集聚性、种植结构合理性和粮食供求稳定性的同步提升,为实现黑土区耕地资源合理可持续利用和粮食安全提供政策参考。     

东北地区产业结构优化与城市土地集约利用协调性

精准识别产业结构优化与城市土地集约利用的协调状况,对于推动东北地区产业结构转型升级、协调国土空间规划及产业布局具有重要现实意义。运用耦合协调度模型及探索性空间数据分析法,深入探究了2009—2018年东北地区产业结构优化与城市土地集约利用的耦合协调水平及其空间相关性。结果表明：（1）东北地区城市产业结构合理化水平逐年降低,且区域差异程度较大;产业结构高级化水平小幅上升,但不存在明显的空间分异特征。（2）城市土地集约利用水平呈现出先上升后下降的倒“U”型演变特征,并沿着哈大交通经济带的中心城市向两侧梯度递减。（3）产业结构合理化、产业结构高级化与城市土地集约利用协调度分别呈现先上升后下降及稳步上升的演变态势。两协调度均以大连、哈尔滨等城市为中心向外辐射,呈现“多中心多圈层”的空间分布特征。（4）城市两系统协调度存在显著的空间正相关,但显著性逐年减弱,其中高—高聚集类型主要集中在辽中南城市群,低—低聚集类型集中在黑龙江东部城市群。     

生态系统服务价值与人类活动强度关联性分析及权衡——以淇河流域为例

以淇河流域为研究对象，利用2000~2015年土地利用/覆被数据，结合当量因子法修正中国陆地不同生态系统服务价值当量表，采用双变量相关分析法和生态系统服务权衡模型分析生态系统服务权衡协同关系，引入人类活动强度指数评估模型分析人类活动影响空间特征，运用空间自相关探讨人类活动影响与生态系统服务价值的空间关联性及LISA聚类分析.结果表明：（1）2000~2015年淇河流域生态系统服务价值呈下降趋势，2010年生态系统服务最低（19.29亿元），废物处理平均价值最大（3.68亿元），娱乐文化平均价值最小（0.81亿元）；（2）从生态系统权衡协同关系来看，两种相关性分析均表明研究区生态系统服务以协同关系为主，由线性关系发现供给服务、调节服务与支持服务呈现为互为增益的协同关系，文化服务与支持服务、供给服务、调节服务分别表现为此消彼长的权衡关系，生态系统服务权衡协同度表明土壤保持和原材料及土壤保持和生物多样性协同度最高（4.4），权衡度最高（-5.2）为水源涵养和原材料、水源涵养和生物多样性；（3）淇河流域人类活动强度空间分异显著，流域下游人类活动影响强度明显高于上游地区，人类活动强度与生态系统服务价值空间相关性由正相关转向负相关.     

西藏自治区生态空间的分类与范围及人类活动影响

生态空间的划定是落实主体功能区制度,确定三种空间、三条红线的重要环节。目前生态空间概念界定尚未有共识、分类体系仍不统一。以西藏自治区为例,探索了生态脆弱区省级生态空间分类体系构建、空间范围识别及人类活动强度模拟的方法。结果表明：（1）按照生态系统类型西藏生态空间可分为林地、草地、湿地、未利用地等4个一级类,13个二级类和29个三级类。按照管制强度可分为I级严格管制区、II级限制开发区和III级动态管制区。（2）识别得到西藏生态空间面积约为105.45万km²,占西藏总面积的87.7%,与其国家重要生态安全屏障的功能定位一致。（3）模拟了西藏人类活动强度,生态空间内受人类胁迫水平整体较弱,约92%的区域人类活动强度指数低于0.0447。本研究可为高寒生态脆弱区省级生态空间划定及管理提供科技支撑。     

中国交通运输碳排放及影响因素时空差异分析

为减少交通运输二氧化碳排放量,采用ESDA方法对交通运输碳排放时空分布格局进行研究,同时考虑了空间联系作用,构建GWR模型对碳排放影响因素进行时空差异分析.研究发现:(1)2000—2013年中国省域交通碳排放空间聚类特征随时间变化不大,存在显著的高值、低值聚类特征.京津冀地区、辽宁、山东、山西、陕西、河南地区为高值聚类区,新疆、青海地区一直处于低值聚类区.(2)碳排放影响因素在相邻地区差异较小.其中城镇化率、交通运输结构为主要推动因素,能源强度则起到关键抑制作用.应对碳排放聚类区域施行协同减排目标,同时,应根据因素影响作用差异,分区域制定针对性减排政策.     

雨强和坡度对裸地径流颗粒物及磷素流失的影响

采用人工模拟降雨的方法,研究了不同雨强（0~100mm/h）和坡度（0°~10°）条件下,北方砂壤土裸地降雨径流中颗粒物（SS）、总磷（TP）、颗粒态磷（PP）的流失量及径流污染物之间的相关关系,并分析了雨强和坡度对污染物流失量的影响.研究结果表明,雨强和坡度越大,SS和TP流失量越大;径流中SS与TP、TP与PP的单位面积流失量呈显著线性相关关系（R²>0.946）;在实验条件范围内,雨强对颗粒物及磷素流失量的影响比坡度更显著;径流中颗粒物及磷素单位面积流失量与雨强、坡度及场降雨径流总量之间均有明显的线性关系,相关系数大于0.911,由于0°裸地和有坡度裸地的下渗及产流情况差异较大,在模拟雨强和坡度对颗粒物及磷素流失量影响时需分别考虑.结果可为我国北方砂壤土裸地径流中颗粒物及磷素单位面积流失量的估算提供计算方法和科学依据.     

1985-2015年美国坦帕湾流域土地开发利用强度时空变化分析

分析土地开发利用强度对提高土地开发利用效率和推动生态环境保护工作具有重要意义。选取美国佛罗里达州坦帕湾流域为研究区,以1985年、1995年、2005年、2015年4期Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,采用GIS技术构建了基于行为者的土地动态度模型、转移矩阵、土地开发利用强度模型和土地利用结构模型,对坦帕湾流域土地开发利用强度时空格局进行了分析。结果表明：（1）研究期间建设用地和林地是流域主导土地利用类型;建设用地面积增加最多,主要由耕地转换而来,转换比例为53.74%。（2）各种土地利用类型相对变化率具有明显的空间差异,河流与湖泊相对变化最大;未利用地速度变化最为显著,单一动态度高达1.11%;建设用地年均增长较为平缓,每年增长0.30%左右;流域北部和南部综合动态度最高,形成极核中心,并以圈层形式向外辐射降低,同时高动态度区逐渐转换为较低动态度区。（3）信息熵均衡度呈小幅下降趋势,土地利用结构均质性下降;土地开发利用面积基本构成为建设用地>林地>耕地与牧场>河流与湖泊>未利用地>滩涂与沼泽。（4）坦帕湾沿岸皮拉尼斯县与坦帕市土地开发利用强度最高;流域土地开发利用强度发展期面积高于调整期,土地开发利用强度增强趋势明显。     

基于生态系统服务价值的东北农牧交错区土地利用格局优化与评价

为完善土地规划评估指标、挖掘东北农牧交错区生态建设潜力,在明晰2001—2018年东北农牧交错区生态系统服务价值（ESV）时空特征的基础上,分别以供给服务、调节服务和支持服务三种生态功能为优先发展目标,结合CLUE-S模型提出了三种土地利用格局规划方案。结果显示：（1）2001—2018年研究区ESV总量增长9.69%,其中调节、支持和供给服务功能年均占比分别为67.25%、21.88%和6.74%;（2）三种规划方案对区域ESV提升明显,其中支持服务优先情景下ESV总量提升5.84%,高于供给服务（2.66%）和调节服务（5.19%）优先情景;（3）不同土地利用类型的环境适应性不同,研究区西北部、西南部和东部部分地区更适宜造林和退耕,ESV总量和支持服务价值的提升潜力较大,而北部和东南部地区更适宜开垦农田,供给和调节服务价值提升潜力较大。不同生态系统服务间的权衡与协同是保障区域生态与经济稳定可持续发展的关键。充分考虑政策与环境适应性等因素,对东北农牧交错区土地利用格局进行优化,将为当地规划提供理论基础和实践参考。