长江经济带生态系统格局特征及其驱动力分析

为了分析长江经济带生态系统的变化及其驱动力,采用生态系统年变化率、动态度、景观格局指数研究2000—2015年长江经济带生态系统格局特征,并分析城镇化、生态保护与修复等驱动力的贡献.结果表明:①长江经济带生态系统以林地、农田和草地为主,三者共占92.63%;上、中游以林地为主;下游城镇化率最高,分布着全区60.47%的城镇用地、39.85%的湿地和28.62%的农田.②长江经济带生态系统年变化以江苏省、上海市和浙江省为代表,快速城镇化特征显著;贵州省、江西省、云南省林地和草地的年变化较显著.③长江经济带生态系统生境破碎化和景观多样性指数均上升.④长江经济带上中下游均表现为建设用地增幅最大,农田减幅最多.⑤快速城镇化是长江经济带生态系统格局变化的首要驱动力,贡献率为65.49%,表现出“下游为重心,向中上游蔓延”的特征,下游贡献率为77.51%,但上游在2010—2015年的扩张速率远超过中游和下游;生态保护与恢复政策为第二大驱动力,贡献率为17.64%,上游贡献为25.90%.研究显示,保障长江经济带生态可持续发展需要优化国土空间结构、控制开发强度、加强生态环境保护联防联治.      

基于贝叶斯网络的生态系统服务权衡协同关系强度及其空间格局优化：以汾河流域为例

了解生态系统服务（ESs）间权衡协同关系强度对于汾河流域地区的生态环境管理和恢复至关重要,然而,迄今为止,对该地区ESs间关系强度变化的驱动变量和空间格局优化仍然缺乏足够的研究.在定量评估汾河流域2000年和2020年6种生态系统服务的基础上,引入了生态系统服务权衡协同指数（TSI）定量衡量两两ES间权衡协同关系的强度,同时构建了贝叶斯生态系统服务权衡协同关系强度网络,识别了权衡协同强度的驱动变量,通过敏感度分析确定了关键变量对权衡协同关系强度的影响程度,并在空间格局上刻画了ESs权衡协同关系强度的优化区.结果表明：①2000年和2020年汾河流域6种ESs时空差异较为显著,在时间尺度上,产水量、净初级生产力、粮食供给、土壤保持和碳储量均呈现波动上升的趋势,在空间尺度上,6种生态系统服务在20年里空间分布变化较小.②碳储量与生境质量、土壤保持以及净初级生产力的TSI在空间上呈现出四周高中部低的格局;与产水量有关的5对服务中TSI最大的地区均分布在流域西部和南部;粮食供给与其他服务之间的TSI自北向南呈现“高-中-高”的分布特征.③敏感性分析发现,产水量与土壤保持和生境质量的强度均受到降水、根系限制性深度和降雨侵蚀等的显著影响,且根据关键变量不同状态的条件概率,发现汾河流域中部的文水县、清徐县和祁县等是权衡协同强度的高值区,可作为生态修复重点区域.研究结果对于认识多种生态系统服务间权衡与协同强度的复杂关系及其驱动变量,对后续提出生态环境可持续治理和政策制定具有重要的理论和实践意义.     

基于生态系统服务权衡的生态安全多情景决策

聚焦于成渝城市群生态安全格局识别的主题,耦合多源数据,运用相应的模型与算法对区域粮食生产、碳固存、产水、土壤保持、生境质量5类生态系统服务进行估算,在此基础上借助空间统计与分析厘清生态系统服务功能间的权衡/协同关系,并构建不同风险情景,明确未来区域发展的生态安全格局.结果显示,2000~2015年,成渝城市群粮食生产、固碳和产水量这3类服务功能均呈下降趋势,土壤保持、生境质量服务呈上升趋势,且各类服务的空间分异性突出;固碳、产水、土壤保持与生境质量两两之间均表现为协同关系,粮食生产与这4类服务间表现为权衡关系,但这种冲突性在区域发展过程中逐渐呈减弱趋势;在空间分布上,成渝城市群生态系统服务间的权衡/协同关系表现出了一定的集聚特征;不同决策风险下生态系统服务间的权衡值也不同,随着决策风险系数的增加权衡值呈现先上升后下降的趋势;最终确定风险系数α=1.6为最适宜情景,此时权衡值最高、区域生态系统风险适中.将决策者的态度纳入生态安全格局识别过程中,使结果更全面,为城市群生态安全格局评价和管理提供科学支撑.     

长江经济带绿色发展:关于状态、特征与制约的文献综述

文章基于文献综述梳理和探究长江经济带绿色发展的研究现状、状态水平、空间格局及制约因素等,结果表明:长江经济带绿色发展水平呈稳步上升趋势,在全国处于中上游水平;整体而言,长江经济带经济增长质量略滞后于生态环境治理,生态系统健康与生态服务是新时期长江经济带绿色发展的重点工作;长江经济带绿色发展水平空间差异明显,下游更易受资源环境的约束,中游面临产业结构固化的困境,上游发展绿色经济动能乏力;长江经济带既有的增长方式和发展模式形成了较难转型的路径依赖,在创新驱动发展、优化资源配置、改善协调关系等方面还需进一步加强。本文结合相关研究和热点进行述评,以期为长江经济带在多重目标下寻找平衡,创新绿色发展模式提供借鉴和参考。     

甘肃省生态服务供需关系及影响因子研究

以甘肃省为例分析,采用分区域生态服务供需评价矩阵,在生态系统服务供需关系研究基础上,基于地理探测器从自然因素和社会经济因素两个方面研究了生态系统服务供需指数的影响,揭示了供需格局的时空变化规律.结果表明：在甘肃省中部和南部,生态系统供给与需求具有明显的空间分布错位,呈现出高供给-低需求和低供给-高需求的状态,供需服务高度不平衡区域主要集中在甘肃中部区域.甘肃省生态系统服务供给能力和供需指数之间权衡和协同关系并存,而生态系统服务需求强度和供需指数之间都为权衡关系.从地理探测结果看,年均降水量和植被类型对生态系统服务供给能力影响的解释力q值在50%以上,是导致空间分异的主要原因;而人口数量对生态系统服务需求强度影响的解释力最高,q值超过40%,对供需指数的影响中,社会经济因子中的人口数量和自然因子中的降水量解释力最高,q值超过35%.影响因子对生态系统服务供给能力（需求强度、供需指数）的影响是多种因子共同作用的结果,其影响均为非线性增强.     

喀斯特地区生态系统服务变化及权衡协同关系

为探明喀斯特地区生态系统服务的时空变化特征,厘清服务间的权衡协同关系,文章以典型喀斯特区贵州省毕节市撒拉溪示范区为例,借助InVEST模型评估2010年、2015年和2018年土壤保持、产水量、碳储量与生境质量,分析不同年度的时空变化特征,并基于逐像元空间相关分析探究服务之间的权衡与协同关系进行探究.结果 表明:(1)2010-2018年,该区各生态系统服务均呈增长趋势,土壤保持、产水量、碳储量和生境质量指数分别增长了3.51×104t/a、164.95×104mm/a、1.28×104t/a和565.18.(2)土壤保持、碳储量和生境质量在不同时段均表现为增长趋势,2015年增长幅度大于2015-2018年;产水量在不同时段存较大差异,2010-2015年为增长趋势,增幅为56.53％,2015-2018年为下降趋势,降幅为15.40％.(3)土壤保持、碳储量与生境质量在空间上呈北高南低的格局,产水量则为南高北低.(4)产水量与土壤保持、碳储量和产水量均表现为权衡关系,土壤保持与碳储量和生境质量两两服务间均表现为协同关系,两两生态系统服务间在空间上均呈北部协同、南部权衡的空间分布特征.     

中国北方干燥地城市扩展过程对生态系统服务的影响——以呼和浩特-包头-鄂尔多斯城市群地区为例

理解中国北方干燥地城市扩展过程对生态系统服务的影响对提高干燥地人类福祉和实现区域可持续发展具有重要的意义。为此,论文以正在经历快速城市化的呼和浩特-包头-鄂尔多斯（呼包鄂）地区为例,从区域、城市和旗县3个尺度上揭示了该地区1990—2013年城市扩展过程对生态系统服务的影响。首先,量化了呼包鄂地区1990年的生境质量、粮食生产、肉类生产和碳储量4种关键生态系统服务。然后,分析了1990—2013年呼包鄂地区的城市扩展过程。最后,在区域、城市和旗县3个尺度上评价了呼包鄂地区1990—2013年城市扩展过程对生态系统服务的影响。结果显示,1990—2013年,呼包鄂地区经历了快速的城市扩展过程,城市用地面积从314.22 km²增加到692.10 km²,增长了1.2倍。区域城市扩展过程导致4种生态系统服务均明显下降。其中,粮食生产服务损失最严重,损失量达1.36×10⁴ t,约占1990年全区粮食生产总量的1%。边缘型和飞地型城市扩展对生态系统服务的影响最明显。1990—2013年,边缘型城市扩展导致的粮食生产、肉类生产和碳储量损失量占区域城市扩展过程中各项服务损失总量的比例均超过60%,飞地型城市扩展造成的肉类生产服务损失量大于区域城市扩展过程中该服务损失总量的1/3。边缘型和飞地型城市扩展过程导致的耕地和草地大量减少是造成生态系统服务快速下降的主要原因。因此,建议在呼包鄂地区的城市化进程中应提高城市用地利用率,控制边缘型和飞地型城市扩展,以减少城市扩展过程对生态系统服务的影响。     

基于景观聚类的南昌市主城区城乡梯度识别及其生态系统服务响应

探讨基于景观聚类的南昌市主城区景观及生态系统服务在城乡梯度变化下的空间特征,为城乡生态系统服务分类保护与利用提供参考.以城乡地理环境差异较大的南昌市主城区为研究区,基于景观聚类的城乡梯度分类方法,对831个村级尺度单元进行梯度分类,并将分类结果与基于模型法测算出的生态系统服务数值关联,分析4种生态系统服务的城乡梯度特征.结果表明：(1)基于景观聚类的分类方法生成了5种梯度类型村(城市、近郊村、远郊村、农业村与生态村),各类型村的景观结构差异明显.(2)南昌市主城区不同类型村具有不同的空间区位与集聚特征,与当地的城乡地理环境特征相适应,城市化、农业活动与自然环境共同驱动研究区的城乡梯度分异.(3)沿着城乡梯度,主城区生境质量、碳储量可划分为两个增长梯级,食物供给与游憩机会分别呈倒“U”与“V”型的梯度变化特征.在城乡梯度中,食物供给与游憩机会、碳储量之间的关系以权衡性为主导,生境质量与游憩机会之间的关系以协同性为主,生境质量与食物供给分别在农业村与生态村呈现为协同关系与权衡关系.研究显示,对城乡梯度及其生态系统服务响应的分析,有助于深化生态系统服务的空间异质性研究,利于城乡生态系统服务的...     

基于景观聚类的南昌市主城区城乡梯度识别及其生态系统服务响应

探讨基于景观聚类的南昌市主城区景观及生态系统服务在城乡梯度变化下的空间特征,为城乡生态系统服务分类保护与利用提供参考.以城乡地理环境差异较大的南昌市主城区为研究区,基于景观聚类的城乡梯度分类方法,对831个村级尺度单元进行梯度分类,并将分类结果与基于模型法测算出的生态系统服务数值关联,分析4种生态系统服务的城乡梯度特征.结果表明：(1)基于景观聚类的分类方法生成了5种梯度类型村(城市、近郊村、远郊村、农业村与生态村),各类型村的景观结构差异明显.(2)南昌市主城区不同类型村具有不同的空间区位与集聚特征,与当地的城乡地理环境特征相适应,城市化、农业活动与自然环境共同驱动研究区的城乡梯度分异.(3)沿着城乡梯度,主城区生境质量、碳储量可划分为两个增长梯级,食物供给与游憩机会分别呈倒“U”与“V”型的梯度变化特征.在城乡梯度中,食物供给与游憩机会、碳储量之间的关系以权衡性为主导,生境质量与游憩机会之间的关系以协同性为主,生境质量与食物供给分别在农业村与生态村呈现为协同关系与权衡关系.研究显示,对城乡梯度及其生态系统服务响应的分析,有助于深化生态系统服务的空间异质性研究,利于城乡生态系统服务的...     

长三角地区城市化对典型生态系统服务供需的影响

长三角地区快速城市化进程影响了生态系统服务供需的平衡关系,为实现长三角一体化高质量发展需要探究城市化对生态系统服务供需的影响。基于生态模型、Pearson相关性、随机森林、局部空间自相关等方法分析城市化和生态系统服务供需间的影响关系、敏感性与空间交互关系,提出生态管理措施。研究发现：2000—2018年间,长三角地区城市化综合水平上涨133.33%;各典型生态系统服务供需比均为正但均呈下降趋势,平均下降幅度22.39%;城市化对生态系统服务供需比具有显著的负向影响,2000—2018年间,影响强度平均上升82.34%;食物生产对人口城市化敏感性较强,碳储存和生境质量对经济城市化敏感性较强,水源涵养和PM_2.5去除则对空间城市化敏感性较强;城市化与生态系统服务供需比存在较大的空间错配性。由此建议将长三角地区划分为生态利用区、生态重构区、生态源地区和生态修复区,并结合城市化和生态系统服务供需特征提出生态优化管理措施。     

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.     

中国草地生态系统服务功能价值遥感估算研究

草地生态系统是我国陆地上面积最大的生态系统,不仅生产大量的产品,而且提供巨大的生态服务功能。利用遥感技术估算草地生态系统服务价值,具有廉价、动态、快速、范围广等优点,并可解决传统方法所不能解决的空间异质性问题。论文考虑有机物质生产、维持CO₂和O₂平衡、营养物质循环、对环境污染的净化作用、土壤侵蚀控制和涵养水源等主要服务功能,提出了一个基于净初级生产力(NPP)和植被覆盖率的草地生态系统服务价值估算方法,并介绍了从MODIS数据反演NPP和植被覆盖率的方法。对2003年我国草地生态系统服务价值的估算结果表明,我国草地生态系统总服务价值达17050.25×10⁸元,平均48.44×10⁴元/km²,是草地生产收益的19倍;不同类型的草地生态系统单位面积服务价值空间差异悬殊,从5.62×10⁴元/km²变化到99.0×10⁴元/km²以上。     

生态系统服务时空演化的非线性影响因子——以钱塘江流域为例

为深入探究不同尺度、不同类别影响因素对不同类型生态系统服务的影响程度和复杂关系,本文测定了钱塘江流域7项生态系统服务的时空变化,并通过随机森林模型识别了各单项生态系统服务不同尺度自然环境因素和社会经济因素的影响程度和相对重要性,并评估了主导影响因素的边际效应.结果表明：2010~2017年,各单项生态系统服务在时空变化上具有明显的空间分异特征;不同类型生态系统服务受不同尺度自然环境因素和社会经济因素的共同影响,但其影响程度存在明显差异,格网尺度、自然环境因素的影响相对较大,建设用地、耕地及与其直接相关的社会经济因素的变化改变和塑造着生态系统服务的演化过程;主导影响因素与各单项生态系统服务之间存在复杂的非线性关系,各影响因素指标的变化对各年份生态系统服务具有非平稳的影响,如建设用地增加初期对多项生态系统服务的影响更为复杂和剧烈.     

重庆市生态系统服务功能价值时空变化研究

基于重庆市2000年、2005年、2010年的3期遥感解译的土地利用矢量数据,通过分析区域生态系统服务价值理论和方法,参考并修正国外学者Costanza和国内谢高地的生态系统服务价值系数,对重庆市2000—2010年的土地利用二级分类指标进行了4大类17种小类的生态系统服务价值的估算,采用基于GIS的生态系统价值密度、ESV保持率等方法指标反映研究区10年来的生态系统服务价值时空变化特征,研究结果表明:1重庆市2000年、2005年和2010年各类生态系统年提供总服务价值量分别为4285.39、4490.29和4621.18亿元,就生态系统而言,林地生态系统提供的总服务价值最高,2010年占总价值的69.03%;其次是水域和草地,分别占总价值的14.35%和9.12%;就生态系统服务类别排序为调节服务(71.31%)支持服务(19.01%)供给服务(5.87%)文化服务(3.81%);22000—2010年重庆市生态系统服务价值量总体呈不断上涨的时序变化趋势,增幅达到7.27%;生态系统服务价值保持率为1.078,虽然城市建设占用了大量的农田生态系统,但单位面积生态系统服务价值较高的水域和林地面积的ESV价值增幅明显;3生态系统服务价值密度最高的空间分布上呈"西低东高,一轴两翼"的格局,中部的垫江县生态价值密度最低,主要受较为单一的农田生态系统影响;4研究区的ESV与GDP在空间分布和时序上的差异明显,2010年重庆的地均ESV为5.60万元·hm~(-2),高于全国的平均值;人均ESV为1.60万元,低于全国的平均值;人口密度大是造成人均ESV低的主要原因;2010年人均ESV与人均GDP的比值为1∶1.72,低于全国的平均接近1∶1的比值,表明重庆市的生态系统服务价值相对国民生产总值的相对不足.     

乌江流域固碳服务时空格局及驱动机制

生态系统提供的固碳服务是实现碳中和的重要手段之一,明确环境因子的驱动机制是有效提高固碳服务的重要基础.该研究以乌江流域为研究区域,利用InVEST模型核算乌江流域2000—2020年碳储量,并综合考虑社会-经济-自然系统中的影响因素,使用随机森林模型和部分依赖图模型(PDP模型)分析各因子对固碳服务的贡献度及驱动机制.结果表明：(1)2000—2020年,乌江流域固碳服务空间上呈东北高西南低的分布特征,表现为下游>中游>上游,时间上呈显著增加趋势,且上游的增速大于中游及下游.(2)时空尺度上,自然地表类因子均是对固碳服务贡献最大的环境要素,其中植被覆盖度在空间尺度上的贡献度最高,为55.08%;坡度在时间尺度上的贡献度最高,为34.46%.(3)各影响因子在时空上呈现出不同的驱动机制,其中人口密度的驱动机制变化最为强烈,在空间上,固碳服务随人口的增加而降低,在时间上,固碳服务整体随人口的增加而增加.(4)2000—2020年,人类活动的改变是乌江流域固碳服务增加的重要原因,气候变化也是较重要的影响因素.研究显示,固碳服务的高低虽受限于自然地表类环境因子,但人类活动的正面干扰...     

基于系统水平的湖泊流域生态风险评估

为实现流域范围内的生态环境管理和生态风险控制,在生态风险评估框架基础上,基于相对风险模型构建了系统水平的湖泊流域生态风险评估模型. 模型分析了社会经济系统与生态系统的耦合方式,将生态系统整体作为风险受体、生态系统服务作为评估终点,通过风险组分及其关系的分析量化实现了区域相对生态风险水平的表征,并以太湖流域上游区域为例进行了试算. 结果表明:研究区内无锡-江阴区域(沿江水系)生态风险最高,溧阳-宜兴、常州-金坛、湖州-德清和长兴-安吉区域风险值分别为无锡-江阴区域的73.2%、78.8%、74.4%和59.9%;长兴-安吉区域(西苕溪水系)生态风险最低. 不同区域风险主要来源不同,湖州-德清区域主要受水利设施影响,长兴-安吉区域各风险源贡献率较为均衡,其他区域主要风险源为工业、种植业和水产养殖业,其风险贡献率分别为13%~18%、12%~19%和8%~15%;研究区域内,水产品、水质净化等生态系统服务的产出受到较大影响.      

湿地变化对双台河口自然保护区服务功能的影响

运用GIS和遥感技术分析了1988~2012年双台河口自然保护区土地利用和湿地的动态变化,并运用中国陆地生态系统服务单位面积价值的平均值分析了该保护区的生态系统服务价值变化情况,并对湿地变化与生态服务功能的关系进行了分析.结果表明,1988~2012年,双台河口国家级自然保护区所有天然湿地类型均有不同程度的减少,面积比例由93.83%减少至77.25%,芦苇湿地和典型滩涂、滩地面积减少最多;1988~2012年,双台河口国家级自然保护区生态服务功能总体上呈减少趋势,共减少了18.25%.就类型而言,耕地生态服务功能价值增加了4617元,水域生态服务功能价值减少了2012元,湿地生态服务功能价值减少了115133元;该保护区湿地对生态服务功能价值的贡献率最高,且远远超过其他地物类型的生态服务功能贡献率,但贡献率从1988年的75.07%下降至2012年的68.86%.由于该保护区开发建设活动频繁,不断侵占天然湿地,导致该自然保护区生态服务功能总体上呈下降趋势.