资源型城市土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

东营市是新兴的石油资源城市,土地利用/覆被变化剧烈且具有独特的区域特征。探讨该地区的土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响有着重要的现实意义。为此,基于RS和GIS技术,利用Costanza提出的生态系统服务价值评估方法,研究了东营市1986—2008年间的土地利用变化及其引起的生态系统服务价值动态变化。研究结果表明：（1）耕地是东营市主要的土地利用类型,面积有所减少;未利用地和次生盐碱地所占比重较大,居民点及工矿用地大幅增加,油田生产建设和生态环境保护矛盾非常突出。（2）生态系统服务价值减少了6.68%。2008年东营市提供的生态服务仍然以维护原材料、气体调节、食物生产、气候等为主,而废物处理、水源涵养、生物多样性保护、土壤形成与保护和娱乐文化功能是比较弱的。今后应维护生物多样性保护和水源涵养功能,防止土壤盐渍化,提升区域生态系统服务功能;（3）生态系统服务价值对生态价值系数的敏感性指数均小于1,说明研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性,研究结果是可信的。     

生态系统服务内涵、价值评估与GIS表达

生态系统服务价值评估是当前生态经济学领域的研究热点,为解决生态系统之于人类的重要性提供了量化的参考,也是生态补偿机制建立的重要依据.近5年国际上SCI论文发表数量以年均40%速度增长,我国研究起步于上世纪90年代末,十年来发展迅速,从对国外研究的简单模仿逐渐转向对评估模型参数的修正及对技术方法的适应性集成与发展.生态系统服务的内涵研究不断推进,在阐释“自然组分-生态过程-生态功能-生态服务.获得利益”关系上呈现多种观点,相应地提出了不同的价值评估指标体系;生态系统服务价值评估以瞬时静态为主,动态评估略显不足;研究对象从大尺度和单一生态系统逐渐转向中尺度区域,评估结果表现形式从单一数值化向基于GIS的空间表达发展.在回顾全球范围生态系统服务评估研究成果的基础上,从研究区域分布与学科特点、内涵及分类、评估方法和GIS技术应用等四大方面进行归纳分析,并从生态系统管理和决策支持需求的角度,指出生态系统评估研究已取得显著进展,但有关生态系统服务的内涵与分类、生态系统服务价值的动态评估及GIS技术的应用研究仍待深入.     

生态系统服务价值评估的研究进展

生态系统服务价值评估是当前生态经济学和环境经济学的研究焦点。首先回顾了国内外关于生态系统服务功能的概念和分类的研究;其次根据发展历程分析了国外生态系统服务价值的评估研究;然后从全国、区域以及单个生态系统等方面探讨国内生态系统服务价值评估的研究。最后指出现有生态系统服务价值评估研究中的不足及今后发展方向,以期丰富生态系统服务价值评估理论。     

京津冀城市群生态系统服务价值的时空动态演变

以京津冀城市群为研究区,基于土地利用现状数据及谢高地2008年修正的"中国生态系统单位面积生态服务价值当量",利用县域尺度的粮食单产对单位面积农田食物生产服务价值进行修正,随后基于格网分析方法改进了生态系统服务价值系数的3种时空调节因子,并利用等量分类与热点分析方法探讨了生态系统服务价值的空间异质性,在此基础上,将斑块密度与聚合度指数、动态度、变化轨迹分析等方法相结合,从全局与局部揭示生态系统服务价值从2005—2015年的空间动态演变特征。结果表明,(1)修正后的方法能够反映生态系统服务价值在格网尺度上的空间异质性。京津冀城市群北部、太行山及燕山等山林地区、环渤海湿地、白洋淀及衡水湖等内陆湖泊地区的生态服务价值等级以Ⅳ、Ⅴ类为主,是生态服务价值的热点区域;平原地区及张家口市等高原地区的生态服务价值等级以Ⅰ、Ⅱ类为主,是生态服务价值的冷点区域。(2)从2005—2010年,第Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ类的PD动态度均为正值(0.020、0042、0.029),AI动态度均为负值(-0.007、-0.046、-0.025),第Ⅲ、Ⅳ类的PD动态度为负值(-0.015、-0.014),AI动态度均为正值(0.027、0.022);从2010—2015年,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ类的PD、AI动态度(-0.002、-0.003、0.002、-0.002,0.001、0.002、-0.003、0.002)的正负性与前5年相反,且绝对值较小;Ⅳ类的两种指数动态度均为0。(3)生态服务价值的第Ⅰ、Ⅱ类的变化区域集中分布在平原与张家口市,第Ⅲ类的变化区域集中分布在平原与山地丘陵的交界处以及邯郸市;第Ⅲ、Ⅲ类的变化区域分别分布于山地丘陵的西部与承德市东部。     

基于生态系统服务价值的城市增长边界划定研究:以衡阳市中心城区为例

科学评估土地生态价值,并将其纳入城市规划实践,是落实国家生态文明战略要求的重要手段。城市增长边界是统筹城市开发建设与区域生态保护的重要政策工具,针对以往划定方法对生态系统服务功能考虑不足的问题,提出一种新的城市增长边界划定方法。以衡阳市中心城区为例,基于反规划理念,以2005—2015年区域生态系统服务价值评估为基础构建生态安全格局,通过耦合城市生态安全格局与基于未来土地利用模拟(future land use simulation,FLUS)模型的城市扩张模拟结果划定城市增长边界。结果表明:(1)2005—2015年衡阳市中心城区生态系统服务价值总量从25.71亿元下降到24.75亿元,水文调节和水资源供给服务功能价值量呈上升趋势,其余各项生态系统服务价值呈下降趋势。(2)研究区城市刚性增长边界面积为17 325.72 hm~2,主要沿湘江及其支流蒸水和耒水分布,形成"三廊、三片"的空间结构。(3)2030年城市弹性增长边界面积为20 238.57 hm~2,空间形态呈"一个中心区、多个组团"分布。考虑生态系统服务功能的限制开发条件后,研究区生态用地得到更多保护,区域生态系统服务总价值比基准情景高0.61亿元,更利于区域生态系统服务功能的维持和区域生态安全的发展。该研究方法和结果可用于科学评估城市扩张的生态成本,有效解决城市发展与生态保护之间的矛盾,同时也可为城市总体规划、生态保护专项规划以及国土空间规划提供重要依据。     

川东地区生态系统服务价值时空演变及其驱动力分析

川东地区位于四川盆地东部,是长江上游重要生态屏障区。基于1990—2015年川东地区6期土地利用数据,采用空间统计分析法分析川东地区土地利用格局和生态系统服务价值时空演变特征,并结合社会经济因素,探究研究区生态系统服务价值时空差异驱动因素。结果表明:(1)川东地区主要土地利用类型为耕地和林地,土地利用综合活跃度低。(2)1990—2015年研究区生态系统服务价值持续增加,各土地利用类型对生态系统服务总价值的贡献率由大到小依次为林地(42%)、耕地(31%)、水域(22%)、草地(5%)和未利用地(0%);单位面积生态系统服务价值呈从东北、东南两翼向中西部地区逐级递减趋势。不同土地利用类型对生态系统服务价值具有不同程度的影响,其中林地、水域与生态系统服务价值高度相关。(3)生态系统服务价值时空差异主要驱动因素为农业人口数、人口密度、工业总产值和国内旅游收入。空间相关性分析结果表明,社会经济因素与生态系统服务价值变化率呈负相关关系,并且低-低和高-低型聚集在西部地区,低-高和高-高型聚集在南部地区。研究结果可为调控川东区域生态安全、优化土地资源和促进可持续发展提供科学依据。     

基于CLUE-S和InVEST模型的五马河流域生态系统服务多情景评估

开展生态系统服务量化评估是科学进行生态系统管理的前提,对保障区域可持续发展和人类福祉意义重大。基于生态系统服务和交易的综合评估模型(In VEST),耦合小区域土地利用转换及其效应模型(CLUE-S),对五马河流域当前土地覆盖条件下及2030年2种土地覆盖情景[经济发展情景(SED)和生态保护情景(SEP)]下的产水、营养物质输移和沉积物持留3项生态系统服务进行量化评估。结果表明,当前流域的总产水量、总氮输出量、总磷输出量、沉积物持留量分别约为2.7×108m3、630 t、142 t和2×108t。经济发展情景下2030年流域上述3项生态系统服务的物质量相对于当前变化均不明显。生态保护情景下2030年流域总产水量相对于当前将减少约600×104m3,总氮和总磷输出量分别减少约34.8%和35.4%,沉积物持留量增加约0.7×106t。总体而言,五马河流域上述3项生态系统服务与土地覆盖状况密切相关,生态保护情景下2030年上述3项生态系统服务功能较当前将有明显提高。     

大连市森林生态系统服务功能评估

为客观度量森林生态系统服务功能,依据2003年大连市土地利用图形数据,参照国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721-2008)标准中的评估方法,基于G IS技术对大连市森林生态系统服务功能及其空间差异性进行定量评价。结果表明:(1)大连市森林生态系统服务功能的经济价值总计为197.91亿元/a,其中涵养水源、保育土壤、固碳释氧、净化大气4种生态服务功能的经济价值比例分别为35.3%、16.7%、43.0%、5.0%;(2)大连市的生态屏障庄河市、普兰店市和瓦房店市具有显著的森林生态系统服务功能,其价值比例分别为32.6%、21.8%和25.8%,而长海县、金州区、旅顺口区、甘井子区、沙河口区、中山区、西岗区森林生态系统服务功能的经济价值比例分别为0.9%、7.8%、5.7%、3.9%、0.2%、0.5%和0.7%。     

基于MCR模型与蚁群算法的洮河流域生态安全格局构建

生态安全格局的构建是保障地区生态安全的根本措施,是促进地区经济可持续发展的关键。洮河流域作为黄河上游重要的生态功能区,具有涵养水源、保持水土和生态安全屏障等重要生态功能,对黄河流域生态保护和高质量发展意义重大。受自然和人为因素双重影响,其生态环境脆弱敏感。关于该区域生态环境保护与修复的研究还不够全面,故选择洮河流域为研究区。基于洮河流域的生态特征,将生态系统服务重要性、生态敏感性和景观连通性的评价结果叠加分析,进行生态源地识别;采用最小累积阻力模型与蚁群算法并结合核密度分析方法,识别生态廊道空间范围;采用水文分析法识别生态节点,构建洮河流域生态安全格局。结果表明,(1)洮河流域的生态系统服务重要与极重要区域面积之和约为3.124×10⁴km²,约占研究区面积的69.02%,说明洮河流域生态系统服务价值较高;洮河流域生态敏感性主要以一般敏感和中等敏感为主,总面积约为2.753×10⁴ km²,约占研究区总面积的60.81%。(2)景观连通性极重要与重要区域面积为2.022×10⁴...     

江苏泗洪洪泽湖湿地自然保护区生态服务功能价值评估

在野外实际调查基础上,运用市场价值、影子工程、旅行费用等方法对江苏泗洪洪泽湖湿地自然保护区生态服务功能进行价值评估.结果显示,该保护区生态服务功能年均总价值约为13.97亿元,占泗洪县2005年国民生产总值的20.82%.重要物种栖息地、水分调节以及大气调节生态服务功能价值分别占总价值的27.49%、25.27%、19.33%,是该保护区的主要核心服务功能.泗洪湿地单位面积生态服务功能价值为28 299元·hm-2·a-1,分别为全球和中国湿地平均单位价值的4.09倍、4.85倍.在发展当地经济过程中,必须从该保护区湿地生态系统的基本特征出发,科学合理地保护、开发湿地资源.     

广东鹤山林-果-草-鱼复合生态系统生态服务功能价值评估

鹤山丘陵地“林-果-草-鱼”复合农林生态系统是1986年建立在退化丘陵地,利用物质与能量循环流动等生态学原理,进行构建和恢复而成功的实例,本文采用物质量和价值量相结合的评价方法,首次选取复合农林业系统进行评价,首次对广东鹤山林-果-草-鱼复合农林生态系统的生态服务功能进行价值评估。结果表明,广东鹤山林-果-草-鱼复合生态系统总体指标显著优越,其服务价值功能达2397.9783万元,在维持大气平衡、固土保肥、涵养水源等方面具有重要的作用。其间接生态服务功能价值远远大于直接生态服务功能价值,比值约为31∶1。而维持大气平衡服务价值是鹤山林-果-草-鱼复合生态系统的主要部分,占总体服务价值的96.626%,而木材生产等直接经济价值仅占总价值的3.135%。由此,直接经济价值并不是其服务价值的主要部分,应充分发挥鹤山林-果-草-鱼复合生态系统的其他生态服务功能,加强对间接生态服务功能价值的理解和保护,从长远策划和开发土地来达到长远而合理的利益收获。     

广州市萝岗区生态系统服务功能价值空间评估

基于遥感与GIS,选取生产有机物质、涵养水源、净化环境污染、气体调节、营养物质循环、保土育肥6项生态系统服务功能主要指标,计算得到的各项量化的生态服务功能效益,通过影子工程法、市场价值法和机会成本法等转换成生态系统服务价值,在小空间格网上对广州市萝岗区生态系统服务功能价值进行了定量评估和空间分析。结果表明：萝岗区2007年生态系统服务价值达到16.13亿元,平均为37 175.81元/hm2。从空间分布看：萝岗区北部农林地区生态服务价值最高,中部、东部山区的服务价值较高,南部工业地区服务价值较低。不同的生态景观具有不同的生态服务功能,保持生态景观的多样性和均衡性能促进生态系统服务价值的增加。萝岗区生态城建设要保护该区原生的自然生态景观特征和景观格局,促进区域生态服务功能的全面提升和生态服务价值总体增加。     

基于土地利用／覆被变化的重庆城市生态系统服务价值研究

参考COSTANZA以及谢高地等提出的生态系统服务价值系数,制定了符合城市生态系统的服务价值系数.基于重庆市主城区1993、2000和2004年3期土地利用/覆被(LUCC)变化数据,对重庆市主城区的生态系统服务价值进行了估算.结果表明:重庆自1997年成为直辖市后,耕地、林地大量向城市建设用地转化,城市生态系统服务价值急剧降低.1993年重庆市主城区生态系统总服务价值为564.75×106元,2004年为387.71×106元,下降了31.3%.生态服务价值系数的变化对重庆城市生态系统总服务价值的影响缺乏弹性.水域和林地面积变化对重庆市主城区生态系统总服务价值影响明显.     

辽西北地区防风固沙服务空间流动与辐射效应

生态系统服务空间流动及其辐射区的研究,有助于明确生态系统服务供给区与辐射区之间的空间联系。基于修正风蚀方程模型(RWEQ)评估辽西北地区防风固沙空间分布格局,利用混合单颗粒拉格朗日整合轨迹(HYSPLIT)模型模拟辽西北地区防风固沙服务空间流动路径,识别与计算防风固沙服务的辐射区和辐射效应。结果表明,2020年辽西北地区防风固沙总量为1 220万t,防风固沙能力整体表现为西南部偏高、中部和东北部相对较低,防风固沙服务空间流动路径为195条,大部分向东北和东南方向扩散,两个方向分别为83和70条,占总数的78.46%,辐射范围主要涉及东北、华北及黄渤海海域。中国境内陆地部分辐射区面积为184.82万km²,防风固沙服务减少下风向沙尘量为597.78万t,受益地区包括内蒙古、黑龙江、吉林、山东、北京、河北和辽宁等11个省(区、市)。该研究对辽西北防护林工程防风固沙服务辐射效应实现了量化评估,可为筑牢该地区生态屏障提供决策依据。     

基于MODIS遥感数据的鄱阳湖流域生态系统生产力变化研究

生态系统生产力包括总初级生产力(GrossPrimaryProductivity,GPP)和净初级生产力(NetPrimaryProductivity,NPP),是生态系统能量与物质循环的基础,是碳循环研究的重要组成部分,掌握气候变化背景下生态系统生产力的时空变化,对陆地碳循环具有重要意义。基于MODIS遥感产品(GPP、NPP和地表覆被)和地面气象观测数据(逐日降水、气温、辐射),采用线性拟合方法和偏相关系数法分析了2000—2014年鄱阳湖流域GPP和NPP的时空分布、变化特征及其与气象因子(降水量、气温、辐射)的相关关系。结果表明,(1)2000—2014年鄱阳湖流域GPP的平均年总量为221.4 Tg?a~(-1)(以C计,下同),GPP年总量最高值为2014年的238.7 Tg?a~(-1);NPP的平均年总量为97.6 Tg?a~(-1),NPP年总量最高值为2004年的112.3Tg?a~(-1)。(2)15年来,流域内GPP略有上升趋势,其中10%的地区增长速度超过了10g?m~(-2)?a~(-1);NPP略呈下降趋势,其中20%的地区下降速度超过了5g?m~(-2)?a~(-1)。(3)年降水量、年均温和年均辐射量均呈增加趋势,增加速率分别为4.2mm?a~(-1)、0.014℃?a~(-1)和0.003 9 MJ?m~(-2)?a~(-1)。(4)GPP、NPP与年降水量、年均温和辐射均呈正相关关系,其中,GPP和NPP与降水量和温度的相关性较强,而与辐射的相关性较弱。研究结果可为开展气候变化背景下鄱阳湖流域典型生态系统生产力影响评估提供理论支撑,也对该流域的生态环境保护具有一定的科学意义和应用价值。     

生态系统服务研究的问题与展望

生态系统服务的研究是当前资源经济学和生态经济学的研究热点之一。通过分析生态系统服务的概念辨析,认为从生态系统功能的定义过渡到生态系统服务定义的过程中,在关注生态系统整体性的同时忽略了生态系统要素之间的相互作用,导致生态系统服务的评估中可能存在着重复估值或者估值不全面等风险。针对目前的很多生态系统的评估对生态系统的耗损贬值和环境退化所造成的负效益的忽略,以及对人类活动的干扰和气候变化等对生态系统服务产生影响研究不足,提出在今后的研究中应该在深入理解生态系统的复杂生态学机制的基础上,结合数学模型模拟在不确定性下的各种风险损失,加强对生态系统服务的时空动态分析,重视在气候变化、经济发展、环境污染、城市化以及人类活动的过度放牧和过度开垦引起的水土流失、环境退化、荒漠化等土地利用变化的干扰时生态系统服务的变化和反馈,更进一步分析和预测生态系统服务的损益和响应研究;通过长期的试验监测揭示生物多样性和生态系统的关系,测度出土地利用和环境变化对生物多样性的影响和边际效益,及其对生态系统服务的影响的弹性值,实现生态系统服务的精确估值;关注生态系统服务对人类福利的影响,尤其重视贫困地区和生态脆弱区的生态系统服务对减小贫困的研究,建立科学的生态补偿机制,实现可持续发展。     

基于生态系统服务供需关系的安徽省空间分异研究

生态系统服务供需存在的空间异质性可以造成地区发展的不平衡。以安徽省各区县为研究单元,基于土地利用和夜间灯光数据,揭示安徽省生态系统服务供需关系空间分异特征,并划分各区县的管控类型,提出各类型的国土空间发展策略。结果表明:(1)安徽省各地区土地利用类型存在明显差异,生态系统服务价值呈南高北低的状态;(2)安徽省各区县生态系统服务需求差异明显,沿江、皖中和皖北区域生态系统服务需求较高,而皖西和皖南区域需求较低;(3)安徽省生态系统服务供需关系区域性差异明显;(4)基于生态系统服务供需关系分析,安徽省各区县可划分为生态协调型、生态控制型、生态重建型和生态保育型4种管控类型。研究结果可为安徽省生态用地配置和区域土地资源规划提供科学依据。     

三峡库区(重庆段)地表起伏度及其对生态系统服务价值的影响

地表起伏度与生态系统服务价值密切相关。地表起伏度决定或直接影响土地利用类型,造成不同地表起伏度地区生态系统服务价值不同。利用ASTER GDEM V2全球数字高程模型数据,通过窗口分析法获得三峡库区(重庆段)地表起伏度。利用土地利用数据,参照中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,计算三峡库区(重庆段)生态系统服务价值,定量分析地表起伏度与生态系统服务价值的相关性。结果表明:(1)研究区地貌复杂,地表起伏较大,整体来说东部高于西部,其中地表起伏度最大的是巫溪(1.360 3),最小的是渝中(0.289 0)。(2)研究区人均生态系统服务价值空间分布不均,东部为天然林保护区和水源涵养区,人均生态系统服务价值高。西部为都市重点开发区和城市发展新区,人均生态系统服务价值低。(3)地表起伏度与人均生态系统服务价值呈正相关,对其影响程度由大到小依次为原材料生产、食物生产、气体调节、气候调节、价值总量、水文调节、保持土壤、提供美学景观、维持生物多样性和废物处理。研究表明,加强对位于高地表起伏度区的天然林保护区和水源涵养区的保护是维护和提高库区生态系统服务价值的有效途径。     

近20年国内外生态系统服务研究回顾与解析

生态系统服务对人类生存发展以及生态环境的可持续具有重要的意义,作为当前生态学、环境科学、地理学、生态经济学等诸多学科的研究热点和前沿,目前已经积累了大量的研究成果。文章基于Citespace V5.2软件以及文献计量学分析方法,以Web of science核心合集与CNKI核心期刊为数据来源,系统地分析了1999—2018年近20年国内外生态系统服务研究热点、进展与存在的问题。首先从生态系统服务形成机制及其流动、生物多样性与生态系统服务、土地利用与生态系统服务、气候变化与生态系统服务、生态系统服务评估、生态系统服务权衡协同与生态管理等6个方面对国际生态系统服务的研究热点进行了详细的评述。又进一步从生态系统服务价值评估、土地利用变化与生态系统服务、生态系统服务与可持续等3个方面对国内近20年生态系统服务研究进展与现状进行追踪与分析;讨论了目前国内研究中存在生态系统服务理论研究尚待深入、评估方法科学性有待提高、研究结果应用性不强等3个方面的问题。最后,针对当前研究存在的问题与未来发展方向提出展望:加强生态系统服务形成机理及综合应用研究、建立更加精确的生态系统服务价值评估体系指标与方法、加强生态系统服务区域集成和尺度转化研究。     

池州森林生态系统服务价值评估

基于LY/T1721-2008《森林生态系统生态服务价值评估规范》,采用实证研究、意愿调查、文献研究等方法,估算了池州市森林生态系统生态服务价值,结果表明:2009年,池州市森林生态系统生态服务价值为423.25亿元,林果等实物产品价值为168.97亿元,生态服务价值是实物生产价值的2.50倍.各项生态服务功能价值大小...