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。     

基于InVEST-PLUS模型的碳储量空间关联性及预测——以广东省为例

构建土地利用碳储量数据库,基于InVEST模型Carbon模块,得到广东省1990~2020年碳储量时空分布情况.用Moran’s I指数和Getis-Ord Gi^*分析格网尺度下碳储量时空分布特征,用Anselin Local Moran’s I得到LISA集聚图.然后运用PLUS模型和14个土地利用驱动因子预测2050年土地利用及其碳储量分布.结果表明,土地利用变化直接影响区域碳储量高低,林地、草地等具有生态服务功能地类碳密度最高,分别是188.44,329.34Mg/hm².碳储量空间格局整体呈现出中部低、北部高、东西中等的特点.碳储量空间分布特征与土地利用特征一致,碳储量显著高值集聚区域分布在建设用地少、生态用地多且连片的粤北地区,显著低值区域分布在国土开发强度和生态用地破碎化程度高的珠三角地带.在自然发展情景下,到2050年广东省土地利用碳储量将减少4327.21万Mg,随着国土空间进一步开发,环珠江口沿岸城市碳储量持续下降.增加植被生态系统碳储量,是实现碳中和的重要手段之一.要继续维持粤北山区生态保护屏障的重要地位,减缓珠三角城市土地开发强度,提高建设用地集约节约能力,形成平衡协调的土地利用和碳储量格局.     

基于PSR模型的江苏海岸带生态系统健康时空变化研究

以江苏省海岸带为例,基于PSR模型构建江苏省海岸带生态系统健康评价指标体系,采用熵权法和层次分析法结合确定指标权重,依据构建的评价模型对近19年间的生态系统健康状况进行评价与分析.结果表明:研究区各县市生态系统健康综合指数在3~6之间,处于一般等级的区域占总面积的54%~66%,处于较差等级的区域占34%~45%,空间分布上表现为研究区中部生态系统健康状况较好,而南北两侧相对较差;研究区生态系统一直处于一般健康水平,但从健康指数构成来看,研究区压力、状态、响应因子值在研究期间都有不同程度的下降,生态健康指数在2002年以后略表现出下降趋势,应引起足够的重视.     

基于ESDA的京津冀地区草地变化空间分异

论文以县域为基本研究空间单元,借助GIS软件与Geoda空间统计分析软件,利用ESDA方法,对京津冀地区县域草地资源数量变化的总体与局域空间差异进行了分析。结果表明:①1980-2000年京津冀地区草地动态变化系数的Global Moran’s I为0.184 4,α = 0.05时呈显著的空间正相关,草地变化呈现出较明显的空间集聚特征;②时段Ⅰ(1980-1995年)到时段Ⅱ(1995-2000年)的全局Moran指数有所增加,表明草地变化在空间分布上集聚的趋势在增强;③各县域Local Moran’s I的Grid图反映了京津冀地区草地变化在局域空间上的均质性,尤其是高值区域与低值区域的集聚特征十分显著;④LISA集聚4种类型中,正相关的"H-H"类型区、"L-L"类型区占主体部分,二者约占总数的70%以上,其中,在时段Ⅱ,"H-H"关联的县域主要聚集在西北部山区,而中部的平原区域则表现出明显的"L-L"关联特征。     

贵州夹岩水利枢纽区域景观生态风险评价研究

为揭示水利工程建设对典型喀斯特石漠化生态脆弱区域景观生态风险的影响,基于"3S"技术、景观生态学和生态风险评价理论构建景观生态风险评价模型,以贵州夹岩水利枢纽区52个乡镇为评价单元,对研究区1995-2015年间景观生态风险时空变化特征进行分析,结果表明:(1)研究区内建设用地、林地景观类型面积持续增加,水域景观类型面积呈增加趋势,总体生态环境保持较好。(2)研究时段内景观破碎化程度整体偏低,人为因素对景观斑块的破碎化程度干扰较小;水域景观类型的分离度指数最大,受到人类活动干扰程度最大,特别是夹岩水利枢纽工程的实施。(3)20年间处于高生态风险区和低生态风险区乡镇变化不大,各乡镇区域景观生态风险变化主要集中在中等生态风险区、较低生态风险区和较高生态风险区的相互转化。(4)研究区不同时段各乡镇间的区域景观生态风险水平具有显著的自相关,在空间上存在空间集聚效应,区域景观生态风险指数空间分布均以高-高聚集和低-低聚集类型为主。     

河北省38°N生态样带生态系统服务功能时空变化

河北省38°N生态样带是一条由太行山区-山前平原区-低平原区-滨海平原区组成的典型生态样带。论文引进区域修正系数和环境成本系数对前人的生态系统服务功能价值评估模型进行改进,并对该生态样带土地利用变化驱动下的生态系统服务功能时空变化进行了研究。结果表明:1990-2008年,该生态样带的生态系统服务功能价值总量由334.83×10⁸元增至360.13×10⁸元,但食物生产功能价值持续减少,累计减少了4.67%。太行山区的生态系统服务功能单位面积价值为西高东低,主要由林地和草地提供;山前平原区和低平原区的生态系统服务功能单位面积价值较低且分布均匀,主要由农田提供;滨海平原区的生态系统服务功能单位面积价值东部明显高于中西部,主要由水体和湿地提供。     

福州市土地生态系统服务时空分异特征

采用价值系数法估算非建设用地生态系统服务价值,应用防治成本法和替代成本法估算建设用地对生态系统服务的影响价值,并借助“力矩平衡点”法计算区域土地生态系统服务价值空间分布重心,在此基础上,分析了福州市土地生态系统服务价值时空分异特征.结果表明:福州市土地生态系统服务价值从1993年的95541.91×106元降低至2004年的91437.19×106元,而后又增加至2009年的99192.32×106元.林地对福州市土地生态系统服务价值的贡献最大,水域次之,两者约占总服务价值的87%~92%,而建设用地的负面影响逐渐加大.土地生态系统服务价值空间分布重心在不同时期的转移路径,与福州市城市化发展方向正好相反,同时在一定程度上也受区域环境可持续发展保护战略的影响.根据福州市各县(市)区土地生态系统服务价值的空间分布特征,将福州市划分为3个生态功能区:人工调控生态区、半自然半人工恢复生态区和自然调控生态区.     

湖泊营养物生态分区：中国东北的分区试验

湖泊营养物生态分区是实现湖泊富营养化分区控制的基础。论文以东北区为研究区域,从自然地理要素、生态系统和人类活动三方面建立指标体系,利用粗糙集方法确定各指标的权重,并据此计算栅格尺度湖泊营养物生态分区评价分值,并将其投影到小流域尺度上。在小流域尺度采用双约束空间聚类算法开展湖泊营养物生态分区。结果表明：①采用粗糙集方法,运用属性重要度确定各属性的客观权重,适合用于测算湖泊营养物生态分区指标体系中各指标的权重;②采用双约束空间聚类进行湖泊营养物生态分区,保证了分区结果在空间上的连续性和评价分值上的接近性;③可以将东北区分为大兴安岭北部山地区、小兴安岭山地-三江平原区、长白山山地区、松嫩平原区和辽东、辽西丘陵-辽河平原区。     

乌鲁木齐城市生态系统健康评价模型的研究

文章介绍了城市生态系统健康的理论与方法,针对乌鲁木齐市的地理、气候和生态特点,研究了干旱气候城市的生态系统健康评价指标。根据2002-2011年乌鲁木齐市统计数据,利用城市生态系统健康评价模型,分析了乌鲁木齐市近10年城市生态系统健康状况随时间变化趋势。2002-2011年的评价结果表明,乌鲁木齐市近10年的城市生态系统健康状况整体呈好转趋势,但隶属度结果表明好转的速度较慢,乌市的城市生态系统健康状况具有较大的上升潜力与空间。随后针对城市生态系统健康的薄弱环节进行分析,确定乌市城市生态系统水平的制约因素,并提出了具有针对性的调整措施,从而为乌市建设生态城市提供科学依据,为今后干旱地区城市生态系统研究提供参考。     

基于GIS格网模型的银川市土地生态安全评价研究

为探索市域范围内土地生态安全的粒度特性及其空间效应,论文结合PSR理论框架构建评价指标体系,以公里格网为评价单元,采用熵权法计算区域土地生态安全综合指数。银川市的实证分析表明,2014年整个区域土地生态安全指数为0.488 2,市域范围内土地生态安全存在着空间异质性和结构功能分化的双重特征。从宏观行政区划层面来看,3个中心辖区表现相对较为均衡,2个郊区县差异性较大,仅有贺兰县（0.557 7）高于全市均值;从微观格网尺度来看,北部和城市中心的综合指数较高且呈离散分布,城市边缘区较低且呈集聚分布;从土地利用功能区的角度来看,农业区、城市建城区、湿地和自然保护区的核心区域综合指数较高,而功能边缘区与交叉区较低,土地生态安全和土地利用方式存在耦合关系。通过ESDA空间分析表明,格网尺度下土地生态安全全局Moran’s I指数为0.780 4,生态安全的空间格局表现出空间连续性和聚集效应。因此,从空间建构的视角来看,应充分利用“高高聚集”区的空间扩散和溢出效益,并通过逐步改善影响“低低聚集”区的限制性因子,实现区域内部土地生态安全格局的优化配置。     

山区县域土地利用格局变化及其地形梯度效应——以井冈山市为例

地形是影响土地利用的重要地理因素,山区土地资源禀赋及其开发利用方式深受地形条件限制。以井冈山市为例,采用1995-2015年多期遥感数据,选取坡度、高程、地形位指数等多项因子,通过定性分析与定量评价相结合的方法,深入探讨地形对土地利用类型分布、土地利用动态变化,以及土地利用景观格局的作用机制。研究表明:井冈山市土地利用空间分布具有明显的地形梯度效应,林地、草地多分布在海拔400 m、坡度15°的山地和高丘陵区,耕地、水域、建设用地多分布在海拔400 m、坡度15°的平原和低丘陵区。研究期内,井冈山市土地利用动态变化主要表现为林地减少和建设用地增加,其中林地净减少992 km2,建设用地净增加352 km2,土地利用方式的改变主要发生在海拔800 m、坡度15°、人类活动密集的平原和低缓丘陵地区。土地利用景观格局亦受地形因素影响,在平原和低缓丘陵区,斑块密集分布,景观多样性指数、散布与并列指数、斑块密度及土地利用结构信息熵呈高值分布;而在高海拔、坡度大的山地丘陵区,优势斑块明显,最大斑块所占景观面积的比例以及蔓延度指数呈高值分布。优化山区土地资源配置,促进贫困山区减贫发展,应充分考虑地形因素的影响作用,遵循因地制宜、因势利导和优势开发原则,重视优化土地利用结构与布局,加快推进山区精准脱贫、绿色发展和乡村振兴。     

山区城镇建设用地适宜性评价方法及应用——以云南省德宏州为例

建设山地城市是21世纪城市建设的十大模式之一。实施"城镇上山"战略,其基础是开展山区城镇建设用地适宜性评价。目前,国内外对山区城镇建设用地适宜性评价的研究尚属薄弱环节,其评价指标体系、评价标准、技术方法模式等关键技术方法问题需要深入、广泛的探讨和实证研究。论文针对山区城镇建设的特殊性,构建起由7个特殊因子和10个一般因子(其中有5个同时是特殊因子)共同组成的山区建设用地评价指标体系,采用"极限条件法"与"适宜性指数法"相结合的技术方法,通过确定单项评价因子指数和综合性适宜指数,并运用GIS技术,以第二次土地调查1:10 000土地利用现状图的基本图斑为评价单元,分析和评定了云南德宏州山区每一评价单元图斑的城镇建设用地适宜性及其适宜等级。评价结果表明,在全州山区面积985 787.40 hm2中,其宜建地和不宜建地分别占14.37%和85.63%,一等宜建地、二等宜建地和三等宜建地的构成比例约为12:33:55。评价结果已应用于德宏州各县(市)"城镇上山"型土地利用总体规划(2010—2020年)修编之中,成效明显,使德宏州"保护坝区农田,建设山地城镇"战略得以顺利实施,全州坝区84%以上的优质耕地得到了永久性保护,新增建设占用耕地比例大幅下降。论文建立的山区建设用地适宜性评价指标体系和评价方法适用于云南山区建设用地适宜性评价,可为云南省乃至国内外类似山区加强坝区(或平原区)优质耕地保护、合理建设山地城镇发展模式提供理论和技术支撑。     

基于LUCC的喀斯特山区生态系统服务价值评价

喀斯特山区具有特殊的生态环境,对其进行生态系统服务价值评价是保证喀斯特山区生态安全和生态系统恢复的重要基础。该文基于典型喀斯特山区罗甸县土地利用/覆被变化(LUCC)数据,运用土地利用动态度分析研究区土地利用变化情况。结合研究区经济水平,采用"当量因子法"计算研究区生态系统服务价值(ESV),并对罗甸县2009-2016年间ESV的时空变化和驱动力展开研究。研究结果表明:在2009-2016年期间,研究区耕地、建设用地使用面积呈增加趋势,其他的土地利用类型面积均有所减少;研究区生态系统服务价值总体呈下降趋势,除食物生产的ESV增加外,其余的生态系统单项服务价值均下降,其原因主要受控于人文因素的影响;2009和2016年研究区敏感性指数(CS)均1,说明ESV对价值系数(VC)不敏感,缺乏弹性,因此结合罗甸县县域特征修正后的生态服务价值系数是合理的,研究结果是可信的;受地质背景的影响,罗甸县北部喀斯特地区的生态系统服务价值相比于中、南部非喀斯特地区偏低。因此,在罗甸县土地利用规划中,需要合理调整土地资源结构,提高研究区生态服务价值。     

基于土地利用视角下的施秉云台山地区生态健康诊断

以施秉云台山地区为研究对象,以1973、1993、1999、2010年四期TM、ALOS遥感影像为基础数据,提取研究区土地利用信息,在此基础上,根据基于压力-状态-响应模型(PSR模型)构建土地生态健康评价指标体系,建立具有地域特色的土地生态健康综合评价模型,利用熵权法确定指标权重,运用多级模糊综合评判模型计算研究区土地生态健康综合指数,并初步分析施秉云台山地区土地生态健康的影响因素。结果表明:(1)1973~2010年耕地、草地面积呈减少的变化趋势,灌木林地面积呈增加的变化趋势,无植被覆盖地面积先增加后减少(1973~1993增加,1993~2010年减少),水域面积波动剧烈,变化趋势不明显;(2)研究时段研究区土地生态健康状况并不佳,土地生态健康综合指数得分不高,且呈先增大再减小的变化趋势,土地生态健康等级位于亚健康与病态之间。该研究以期为施秉云台山地区生态保护提供依据。     

基于生态足迹模型的流域生态承载力时空演变研究

基于生态足迹模型评价流域生态承载力及生态系统压力具有重要的现实意义。文章运用生态足迹模型,测度了九龙江流域2000年、2005年、2010年和2015年生态足迹、生态承载力、生态赤字以及生态压力指数,并对比分析了不同区域、不同地类之间的差异。结果表明:(1)2000-2015年,九龙江流域生态足迹快速上升,由540万hm~2增加至1 257万hm~2;生态承载力缓慢下降,由260万hm~2下降至254万hm~2,这导致生态赤字不断扩大和生态系统压力不断增加;(2)不同区域差异方面,生态足迹由高到低依次为市辖区、县级市和一般县,而生态承载力分布规律与之相反,导致3类区域生态赤字差异不断扩大;(3)不同地类方面,6类土地类型中,耕地和化石能源用地是流域生态足迹的主要贡献因子。其中,化石能源用地是影响流域生态足迹快速上升的关键驱动因子;同时,各地类生态承载力贡献率也在不断变化,主要表现为耕地的下降和建设用地的上升。     

生态脆弱性综合评价方法与应用

探讨了生态脆弱性评价的理论与方法,提出将生态脆弱度指数、生态弹性度指数和生态压力度指数作为生态脆弱性评价的基本判定指标,构建了“敏感-弹性-压力”的评价模型,其评价体系包括总目标层、分目标层、准则层和指标层4个层次,形成了综合指数方法、层次分析法和RS/GIS相结合的生态脆弱性评价方法.在方法研究的基础上,以川西滇北农林牧交错带为例,根据区域特征选取17个评价指标进行案例研究,定量评价了该区域生态环境的脆弱程度,分析了生态脆弱度的空间差异和不同区域生态脆弱性的主导成因.评价结果较为客观地反映了该区域生态环境状况,对于生态脆弱区的生态保护、资源利用和可持续发展具有指导意义.      

北京市河流生态系统健康评价

伴随经济的快速发展,人类活动对河流生态系统的胁迫日益强烈,生态系统健康状况受到严重威胁.以北京市河流水系为例,于2020年秋季至2021年夏季在区域内101个样点进行了4个季度的野外调查,选取涵盖水文、水质、水生生物和栖息环境质量的34个评价指标,采用主成分分析和相关分析进行筛选,利用熵权法确定各评价指标权重,构建北京市河流生态系统健康评价指标体系,并对其健康状况进行评价.结果表明,北京市河流生态系统健康评价指标体系包括：水温、流速、BOD₅、NH₄⁺-N、Cu、浮游植物密度、浮游动物密度、底栖动物Shannon指数和BMWP指数、鱼类Shannon指数和栖息地质量指数11项指标.北京市河流101个点位中,健康状态占比4.95%,亚健康占比23.76%,一般及以下占比71.29%.河流健康状况具有较强的空间异质性,北部和西部地区河流健康状况良好,而中部及东南地区健康状况相对较差.单项指标评价结果显示,北京市河流水质状况整体尚可,为"亚健康-一般"状态,生物和栖息地状况评价均为"一般-差"状态,但水文状况堪忧,为差状态.北京市各水系评价结果显示,潮白河水系健康状况最好,永定河、大清河和蓟运河水系健康状态一般,北运河水系健康状况最差.维持河流生态基流,保障河流水系连通性,改善和恢复河流栖息地环境是今后北京市河流进行生态修复与保护需要重点关注的方面.     

基于正反评价的福州市土地承载力预景分析

新型城镇化对土地节约集约提出更高要求。以福州市为例,探讨城镇化背景下盆地城市土地承载力评价方法。提出"正反"双向评价方法,建立建设适宜性"正评价"与生态安全格局"反评价"模型。基于底线、满意、理想三种情景下的生态用地,提出不同发展水平下城市土地人口承载水平与空间分布方案,引导城市发展与用地选择。最后,总结该方法的不足与改善建议。研究表明:福州市土地建设承载水平区域差异较大,西北部生态安全等级高,建设承载力较低,中部及东南沿海的福清市与长乐市土地建设承载水平较好,可作为未来重点发展区域。     

基于熵权法和 PSR 模型的佛山市土地生态安全评价研究

选取20项评价指标,运用PSR模型构建了广东省佛山市土地生态安全评价指标体系,通过熵权法和综合指数法测算佛山市土地生态安全综合指数。结果表明：①佛山市2004年至2011年土地生态安全综合指数总体上有下降的趋势,由2004年的0.5108下降到2011年的0.2452,说明佛山市土地生态安全总体呈下降趋势,由预警进入重警状态;②研究时间段内佛山市土地生态安全状况总体较差,2004年至2011年一直处于有警状态,土地生态系统正面临着资源、环境和人类的威胁和挑战。     

平顶山市生态服务功能重要性评价研究

文章根据平顶山市自然环境条件,按照生态服务功能重要性评价的方法,建立了平顶山市生态敏感性评价指标体系,选取生物多样性维持与保护、洪水调蓄、水源涵养和生态系统产品提供等因子对平顶山市生态系统服务功能重要性进行了综合评价,依据评价结果将平顶山市划分为西部山地森林生态区、北部丘陵生态功能区、中部平原农田城镇生态区和南部丘陵森林城镇生态区等四个生态服务功能区。