大娄山区生态系统服务价值变化与情景预测

生态系统服务价值（ecosystem service value,ESV）是区域生态福祉的重要测度指标,探析ESV演变规律对区域生态保护政策制定和绿色发展具有重要参考意义.以大娄山区水源涵养与生物多样性保护重要区（简称“大娄山区”）为研究区,基于土地利用数据和修正系数的当量因子法,评估2000—2018年大娄山区ESV空间格局及演变特征,同时结合10项土地利用驱动因素和斑块生成土地利用变化模拟（patch-generating land use simulation,PLUS）模型预测大娄山区2036年自然演变、经济优先和生态保护3种情景下土地利用变化及其ESV演变和转移特征.结果表明：（1）2000—2018年大娄山区ESV呈微弱增加趋势,由2000年的1 988.41×10⁸元/a增至2018年的1 994.20×10⁸元/a,增幅为0.29%;其中,湿地面积增加致使水文调节ESV增加4.75×10⁸元/a.（2）总体上,夜间灯光指数、人口密度、高程等因素对耕地、林地和草地的土地发展潜力驱动贡献较高.就耕地土地发展潜...     

大娄山区生态系统服务价值变化与情景预测

生态系统服务价值（ecosystem service value,ESV）是区域生态福祉的重要测度指标,探析ESV演变规律对区域生态保护政策制定和绿色发展具有重要参考意义.以大娄山区水源涵养与生物多样性保护重要区（简称“大娄山区”）为研究区,基于土地利用数据和修正系数的当量因子法,评估2000—2018年大娄山区ESV空间格局及演变特征,同时结合10项土地利用驱动因素和斑块生成土地利用变化模拟（patch-generating land use simulation,PLUS）模型预测大娄山区2036年自然演变、经济优先和生态保护3种情景下土地利用变化及其ESV演变和转移特征.结果表明：（1）2000—2018年大娄山区ESV呈微弱增加趋势,由2000年的1 988.41×10⁸元/a增至2018年的1 994.20×10⁸元/a,增幅为0.29%;其中,湿地面积增加致使水文调节ESV增加4.75×10⁸元/a.（2）总体上,夜间灯光指数、人口密度、高程等因素对耕地、林地和草地的土地发展潜力驱动贡献较高.就耕地土地发展潜...     

基于耕地多功能需求的巨型城市区耕地保护阈值探讨——以珠江三角洲为例

耕地保护是基于耕地功能需求的保护,生产功能、生态服务功能和景观文化功能等需求是巨型城市区基本的耕地功能需求,其耕地保护阈值应考虑这种耕地多功能需求的区域特殊性。论文以耕地多功能管理为基本理论依据,以现有耕地保护阈值研究为基础,结合生态绿当量、碳氧平衡法和景观格局分析等最小生态用地需求量测算理论和方法,构建了集粮食生产功能和生态服务功能需求于一体的巨型城市区耕地保护阈值测算模型。模型侧重于潜在粮食生产能力的保护和现实生态用地结构的优化,将保护阈值区分为实有耕地保护阈值和其他可耕地保护阈值两部分。到2030年末珠江三角洲耕地保护总阈值为104.17×10⁴ hm²,其中实有耕地保护阈值48.16×10⁴ hm²,其他可耕地保护阈值56.01×10⁴ hm²,模型具有一定的可行性。     

黑河下游重要生态功能区植被防风固沙功能及其价值初步评估

在遥感和地理信息系统支持下,利用风蚀输沙率模型,对1986-2006年期间黑河下游重要生态功能区植被的防风固沙功能及其价值进行了估算。结果表明: 1986、1996和2006年研究区植被防风固沙量分别为9 056×10⁴ t、4 972×10⁴ t和6 296×10⁴ t;不同植被覆盖的土地类型中,有林地防风固沙能力最强,其次为灌木林,低覆盖度草地最小;1986-2006年,区域植被生态系统的防风固沙功能呈现出先减弱后增强的趋势;植被防风固沙功能的空间分布差异性明显,防风固沙能力较高的区域主要零散分布在河流、湖泊沿岸等植被覆盖状况较好的区域;研究区域植被生态系统的防风固沙功能价值较大,2006年达到53.1×10⁸元,明显高于当年研究区的GDP。     

基于土地利用变化的陕西省植被碳汇提质增效优先区识别

在“双碳”目标背景下,陆地植被生态系统碳汇是实现碳中和目标的重要方式。为有效识别植被碳汇服务功能提质增效的优先区,利用InVEST模型定量评估陕西省植被碳储量时空演变特征及分布格局,分析土地利用/覆被类型变化对碳储量变化的影响,研究林草生态建设碳汇增长空间差异,确定林草生态建设提质增效对象区域。结果表明：（1）陕西省土地利用类型主要以耕地、林地、草地为主,土地利用类型转移变化也主要发生在三者之间;（2）1980― 2020年陕西省生态系统碳储量总体增加91.88×10⁶ t,增幅3.16%,呈现出“总体上南高北低、局部地区明显过高或过低”的地带性分布特征;（3）退耕还林（草）工程对碳汇能力提升效果明显,存在全局空间相关性,表现为一定的空间趋同集聚现象;（4）陕北地区为生态保护修复工程极优先区和优先区,陕南地区为中等优先区,关中地区为一般优先区。研究基于不同区县生态系统碳汇年均增长率的差异,确定生态治理优先区域,可为实现生态修复工程主导模式的分区管理以及碳汇能力提质增效提供参考。     

基于微地貌约束的山区型特色小镇“三生”空间布局优化

优化国土空间开发格局是生态文明建设的重要内容,在村镇尺度下生态-生产-生活(简称“‘三生’”)空间结构与布局,对于特色小镇绿色发展具有重要意义.为优化山区以工业和旅游融合为优势的特色小镇“三生”空间布局,以茅台镇为研究对象,基于“产业兴旺、生态宜居”乡村振兴战略要求,通过10 m分辨率DEM、土地利用等数据,以主导生态功能和山区微地貌为约束条件,通过GeoSOS-FLUS模型开展了生态优先情景下茅台镇“三生”空间布局优化研究,并与无地貌约束的自然演变和经济优先2种情景做了对比.结果表明:①茅台镇生态空间和农业生产空间在峡谷底、陡坡和山脊区域均有大量分布且面积数量差异较小,而生活空间和工业生产空间多分布在峡谷底部.②自然演变情景模拟下,河谷地带的缓坡和部分陡坡位置均被转换为建设用地;经济优先情景模拟下,缓坡位置的耕地较易转化为建设用地;而生态优先情景模拟下,林地实现了空间上的连通和聚集,建设用地主要在茅台镇中南部河谷地带以及缓坡地区适度扩张.③生态优先情景下,峡谷底区域“三生”空间布局得到优化,生态空间面积从41.29 km2增至43.80 km2,工业生产空间面积由6.86 km2增至7.89 km2,农业生产空间由24.29 km2降至20.00 km2.研究显示,对于山区型村镇,微地貌约束土地利用模拟使得工业生产空间和生活空间集中分布在峡谷底区域,而生态空间则较多分布在缓坡和陡坡区域.      

基于土地利用变化的江苏省碳排放时空差异与碳平衡分区

以江苏省13个设区市为例,基于碳排放(CE)和碳吸收估算方法,分析2005—2020年江苏省市域碳收支和碳补偿率的时空演变特征,随后引入环境基尼系数(EGC)从经济和生态两个角度分析空间碳平衡特征。结果表明：2005—2020年,江苏省土地利用碳排放从14 210.005×10⁴ t增至23 015.325×10⁴ t,碳吸收3 039.383×10⁴ t波动上升至3 628.703×10⁴ t,总体表现为碳源;13个设区市的碳补偿率整体呈现下降趋势,碳排放量与经济发展水平处于比较协调状态,与其人口聚集协调性较高;根据碳平衡分析,将13个设区市划分为碳汇功能区、低碳保持区、经济发展区、碳强度控制区、高碳优化区5类,并建议前两个分区充分发挥生态优势,着重推进生态产品价值变现;其余分区优先推动产业低碳转型,能源绿色化发展。     

重庆市重要生态功能区生态系统服务动态变化

借助遥感数据和GIS空间分析技术,选取生物多样性维持、土壤保持、水源涵养和固碳4种生态系统服务建立评估模型,对2000—2010年重庆市域内3个重要生态功能区——三峡库区水源涵养重要区(下称三峡重要区)、秦巴山区水源涵养重要区(下称秦巴重要区)和都市区“四山”生态屏障重要区(下称“四山”重要区)生态系统服务的时空变异特征进行综合研究. 结果表明:①2000—2010年,三峡重要区4种生态系统服务均呈增强趋势. ②秦巴重要区内,生物多样性维持和水源涵养功能总体较好,并且持续增强;固碳功能有所减弱,该时段内固碳功能高等级面积减少了931.90 km2. ③“四山”重要区土壤保持和水源涵养功能有所增强,生物多样性维持和固碳功能略有减弱. ④重庆市重要生态功能区生态系统服务以中和较高等级分布为主,空间差异较大,异质性明显. 生态系统服务较好区域主要分布在渝东北秦巴山区以及中西部植被覆盖较好的山脊;市域中部长寿、垫江、涪陵等区县生态系统服务相对较弱. 10 a间,重庆市重要生态功能区生态系统服务总体呈变好趋势,但局部地区有所减弱,主要表现为秦巴和“四山”重要区固碳功能的降低.      

不同土地利用情景下四平市生态系统碳储量时空演变

基于1990～2020年四平市土地利用类型数据,运用GeoSOS-FLUS模型,设定自然发展、耕地保护和生态优先三种情景,模拟不同情景下2030年四平市土地利用空间格局,同时结合InVEST模型定量分析研究区1990～2020年碳储量的时空分异特征,并探讨不同情境下土地利用变化对碳储量的影响,评估未来碳储量的潜力.结果表明:1990～2020年四平市耕地和林地分别减少了951.5 5km²和357.54km²,且以1990～2000年间的降幅最大.草地和建设用地呈增加趋势,分别增加了702.97km²和587.64km².2030年在生态优先情景下,林地呈扩张态势,耕地有少量增加,在耕地保护情景下,耕地数量得到有效保障,而林地和草地有不同程度缩减.建设用地在三种情景下都呈现扩张的趋势,在自然发展情景下增长幅度最大.1990～2020年,四平市陆地生态系统的总碳储量及平均碳密度呈连续减少的势态,以1990～2000年的降幅最大,主要原因是该时段内土地利用变化以耕地的减少和建设用地的增加为主.四平市碳储...     

土地利用及生态服务价值变化的图形信息特征分析——以松花江流域哈尔滨段为例

以遥感影像资料为依据,运用地学信息图谱方法和Costanza的生态服务价值计算方法,在RS和GIS的支持下分析1996~2005年松花江流域哈尔滨段土地利用及其生态服务价值的时空变化特征。结果表明:土地利用转化过程以耕地-林地、草地-林地和未利用地-林地为主,其中耕地-林地相互转换最为剧烈,林地、水域和建设用地具有较高的保留率,草地、未利用地和耕地具有较高的转换率;1996~2005年研究区的生态系统服务价值总量增加314.543×107元,大面积的耕地、草地转化为生态价值系数较高的林地和水域是其主要原因;生态环境增值区域,耕地转化为水域的贡献率最大,为27.61%,生态环境减值区域,林地转化为耕地的贡献率最大,为3.761%。     

中原城市群区域碳储量的时空变化和预测研究

为了有效评估中原城市群碳储量,运用灰色预测模型获取动态碳密度数据,结合Dyna-CLUE模型和InVEST模型,动态评估2005~2030年土地利用变化下不同情景的碳储量演变特征,以及城市发展对碳储量的影响.结果表明,2005~2020年中原城市群碳储量分别为1689.59×10⁶t、2035.36×10⁶t、2066.34×10⁶t和2093.05×10⁶t,呈现持续增加趋势;2030年经济发展情景、生态保护情景和经济生态协调发展情景下碳储量分别为2162.45×10⁶t、2179.39×10⁶t和2174.28×10⁶t,经济发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.碳储量变化与土地利用面积变化密切相关,主要表现为耕地面积的下降导致其碳储量减少约250×10⁶t,林地面积的扩张导致其碳储量增加约103.4×10⁶t,建设用地的扩张导致其碳储量增加约87.77×10⁶t;耕地和草地面积与总碳储量呈较弱的负相关关系,林地、水域、建设用地和未利用地面积与总碳储量呈较强的正相关关系.2005~2030年中原城市群30个城市的碳储量分别为11.38×10⁶t~214.24×10⁶t,碳储量的变化反映出城市土地碳排放在2030年之前已经达到峰值,且经济生态协调发展情景可能更适合未来城市发展的目标.     

沂河流域土地利用时空变化图谱特征分析

基于沂河流域1995年、2005年和2015年土地利用空间数据,运用地学信息图谱方法构建1995-2005年和2005-2015年两个时序单元的土地利用转移图谱和涨落势图谱,分析了沂河流域近20年来的土地利用时空变化规律及发展过程。结果表明：（1）1995-2015年,沂河流域土地利用结构以耕地和林地为主,其中耕地和草地减少,林地和建设用地增加是主要变化趋势。（2）土地利用转移图谱以耕地与林地、草地之间的相互转换以及建设用地占用耕地为主,林地、草地转变为耕地主要发生在费县和平邑县中部地势平缓的山前平原,耕地转变为林地、草地则主要分布于研究区北部和西南部土壤侵蚀较为严重的山区,耕地转变为建设用地主要集中在各县市城区周边经济相对发达的区域。两个时序单元中,发生变化的主要图谱单元类型及面积存在显著差异,2005-2015年土地利用发生转换的空间进一步扩张。（3）土地利用涨势图谱中新增耕地面积最大,占新增面积的比例为33.87%;落势图谱中耕地萎缩面积最大,占萎缩面积的比例为51.38%。两个时序单元中,各县市涨落势图谱变化存在明显差异。该研究可为沂河流域土地资源的可持续利用及生态建设提供科学依据。     

长江中下游粮食主产区耕地利用生态效率区域差异与空间收敛

基于耕地利用生态效率内涵构建其评价指标体系,并运用SBM-Undesirable模型、核密度估计法及空间收敛模型,对长江中下游粮食主产区71个市（州）耕地利用生态效率区域差异及收敛态势定量刻画。结果表明：（1）2007—2018年长江中下游粮食主产区耕地利用生态效率整体水平中等,各粮食主产区效率差异明显,效率损失主要源于投入冗余所带来的投入非效率,其中劳动力投入冗余度最高;（2）时间维度上看,长江中下游粮食主产区整体耕地利用生态效率始终存在两级分化的现象,整体内部差异呈扩大趋势,但逐步趋于稳定,各粮食主产区内部差异演变具有较大分异性;（3）空间维度上看,考虑空间溢出效应的情境下,长江中下游粮食主产区整体存在显著的绝对β收敛,且在科技水平、农户收入水平、灌溉水平及空间溢出效应等因素的共同影响下以1.01%的速度条件收敛,但各粮食主产区收敛态势具有区域差异性。应建立粮食主产区协同机制,因地制宜,分区施策以提升长江中下游粮食主产区耕地利用生态效率水平。     

株洲典型功能区土壤重金属污染及其生态风险

该研究采集株洲典型城市功能区工业区和农林综合利用区的农用土样,对土壤中Pb、Cd、Hg、As进行分析,采用内梅罗指数法和多指标生态评价法评价了土壤的污染状况和生态风险,结果表明:工业区周边农用土壤的污染程度显著高于农林综合利用区,不同功能区的污染特征极为相似,即:均以Cd和Hg为主要污染物,内梅罗指数评价为重度污染,As为轻度污染,且耕地的污染程度显著高于林地,工业区周边79%的耕地样点、71%的林地样点,农林综合利用区54%的耕地样点、43%的林地样点,内梅罗综合污染指数值大于6,复合污染严重,达强生态危害。含重金属废水灌溉以及Pb,Cd气型污染物的迁移沉降是土壤重金属富集的主要途径。文章就菜地和稻田土壤的生态危害,提出生态风险防范措施。     

土地利用转型背景下的乡村景观格局演变响应——基于草堂溪流域的样带分析

研究山区土地利用转型背景下乡村景观格局演变与转型,对山区现代化农业可持续发展和景观格局优化具有一定的指导意义。以三峡库区草堂溪流域为研究对象,利用ArcGIS 10.2和Fragstats 4.2软件,采用样带梯度分析结合景观格局分析方法,基于地形和社会经济因素,分别在河谷地区和山地丘陵地区设置5条样带,对研究区2000—2018年不同方向样带上景观格局梯度演变和驱动机制进行分析比较。结果表明：（1）景观类型整体变化幅度大致可分为较稳定型、逐年递减型和波动递增型,且景观转型的重点主要体现在耕地收缩、果园扩张和林地恢复性增长。（2）2000—2018年,研究区河谷地区的景观类型逐渐多样化,土地利用集聚,呈现空间集约化;而山地丘陵地区景观类型逐渐单一化,林地恢复。整体上由生产型景观格局转型成生态经济型、生态调节型为主的景观格局。（3）社会经济发展和政府政策导向等因素导致研究区内土地利用发生转型,在土地利用转型背景下的乡村景观格局也发生了相应的转变。研究结果可为类似山区土地资源的合理利用、生态治理和乡村振兴提供借鉴价值。     

近35 a西藏拉萨河流域耕地时空变化趋势

利用4 期卫星遥感资料,分析了1976-2011 年西藏拉萨河流域耕地时空变化趋势。结果表明：①近35 a 拉萨河流域耕地从5.63×10⁴ hm²增加到6.56×10⁴ hm²,占流域总面积比例从1.71%上升到2.00%。其中,1976-1988 年为缓慢增长期,年增长率为0.09%,1988-2006 年为快速增长期,年增长率为0.59%,2006-2011 年为急速增长期,年增长率达0.86%。耕地增加主要来自草地,耕地减少则主要源于建设用地扩张。②耕地聚集度从下游到上游不断减少,其中拉萨市耕地聚集度最高但下降最快。耕地空间变化表现为中游以耕地增加为主,下游以耕地减少为主。中游的墨竹工卡县具有最高的耕地相对变化率,因而区域差异度最大。③耕地扩张不断向更高海拔和更大坡度的范围推进,其中4 000~4 200 m海拔高度和5°~10°坡度范围的耕地净增加量最多。     

基于生态足迹的土地资源资产负债核算

自然资源资产负债表是一个具有中国特色的全新课题,其理论和实践均处于探索阶段。将生态足迹理论与自然资源资产核算有机结合,通过改进生态足迹模型参数、补充对价值量的核算、重新界定自然资源资产类型,构建了基于生态足迹的土地资源资产核算体系。以新疆为研究靶区,对其土地资源资产变化进行分析,结果表明：（1）改进后的新疆生态足迹模型参数存在年际波动,均衡因子多年平均值中水域（12.239）>湿地（10.161）>林地（3.352）>草地（0.990）>耕地（0.775）>荒漠（0.215）,产量因子多年平均值中湿地（1.234）>耕地（1.214）>林地（0.889）>草地（0.819）>水域（0.674）>荒漠（0.385）。（2）受产品产量和市场价格影响,新疆不同土地类型的单位面积价格由高到低依次是：湿地（1910309元·hm^-2）>林地（329571元·hm^-2）>水域（213303元·hm^-2）>草地（212176元·hm^-2）>耕地（165467元·hm^-2）>荒漠（40395元·hm^-2）。（3）新疆土地资源资产稳定增加,权益持续缩减,负债呈扩大之势。18年内,土地资源资产数量上增加了27.19%,价值上升高了48.19%,权益数量上下降了6.60%,价值上减少了1.27%,负债在数量和价值上分别以1.20×10⁶hm²·a^-1和2.56×10¹¹元·a^-1的速度扩张。（4）基于生态足迹的土地资源资产核算方法具有涵盖质量属性、价值量内涵丰富、避免重复核算等优势。研究结果可为生态足迹与自然资源资产负债表的有机结合提供案例,同时有助于新疆土地资源合理化利用和科学管理。     

中国耕地资源数量变化的趋势分析与数据重建:1949～2003

由于统计方面的原因,1949年以来中国耕地资源数量变化至今尚没有一个客观的描述。针对该问题,论文对1949～2003年不同时期不同来源的耕地数据系列进行分析,认为统计数据存在问题较多的时期为1960～1985年,并采用粮食产量对耕地面积进行了分时期的反演,对于1986～1996年间的耕地数量则按照全国土地利用详查统一到1996年的结果再进行反推,由此重新刻画建国以来中国耕地资源数量变化的趋势和特征,并结合不同时段耕地相关政策对耕地数量变化的驱动作用进行分析。结果表明,1949年以来中国耕地资源数量呈现波动性变化,但在1979年之前总体上是增加的,自20世纪80年代起呈现缓慢下滑,1999年后由于生态退耕等原因引起耕地数量迅速减少,由此导致的中国粮食安全问题与耕地安全问题值得关注。在经过一段快速的大规模生态退耕时期后,中国生态退耕速度将逐步趋缓,耕地安全与粮食安全将会成为影响中国耕地数量变化的主要问题,严格的耕地保护政策势必将贯彻下去,预计2010年后中国的耕地资源数量将趋于稳定。