基于生态服务价值的多目标水源地土地利用结构优化

为探讨首都水源地最佳水土资源优化配置模式,选取北京山区怀柔水库流域为研究对象,基于研究区5期(1990、1995、2000、2005 和2008)卫星遥感影像数据,分析了怀柔水库流域1990~2008年间土地利用时空变化特征,并基于生态服务价值理论、灰参数线性规划理论和CLUE-S模型对怀柔水库流域土地利用进行空间优化配置模式研究.结果表明:现有土地利用结构在优化配置后流域生态系统服务功能价值较2008年增加1795.4万元,增幅5.4%.其中,流域涵养水源功能价值量增加最多,为560.9万元,净化大气的价值增长幅度最大,增长率达到9.3%.研究结果可为该区域水土地资源的可持续利用、开发和管理提供科学依据.     

秭归县生态系统服务价值时空变化研究

该文以三峡库区坝首秭归县1990、1995、2000、2005、2010、2018年6期TM影像为基础,通过遥感影像解译获取不同时期秭归县土地利用信息,探究三峡大坝建设对秭归县土地利用方式转换与生态系统服务价值的影响。研究表明:(1)1990-2018年间主要的土地利用转换方式是耕地、林地、草地转化为水域与建设用地。耕地、林地、草地分别减少了502.66、4172.90、195.85 hm~2,水域、建设用地面积分别增加了3 708.93、1 162.49 hm~2;(2)秭归县土地利用程度综合指数呈"W"型波动,由1990年的214.07略微上升至2018年的214.87;(3)研究期内秭归县生态系统服务价值由455 934万元上升至463 396万元,涨幅为1.64%,其中耕地、林地、草地、建设用地生态系统服务价值分别下降了334万元、9 870万元、192万元、876万元,水域生态系统服务价值上升了18 735万元;(4)研究期内林地生态系统服务价值占秭归县生态系统服务价值比均超过80%,水域生态系统服务价值增加值占总生态系统服务价值增加值的100%。     

1980-2015年北运河流域土地利用时空变异及其对生态服务价值的影响

北运河纵贯京津冀地区,是京津冀大都市圈重要的生态环境保护屏障.本研究基于1980—2015年北运河流域Landsat-MSS/TM/ETM遥感影像解译数据研究了流域土地利用变化特征,估算了这些变化对流域生态服务价值的影响.结果表明,1980—2015年北运河流域耕地面积下降了22.64%,主要转向城镇用地,其次为林地和水体;城镇用地面积增加了25.59%,耕地、林地和水体是其面积增加来源;以2000年为拐点,林地和水体面积先增加后逐渐减少,综合土地利用变化速度显示2000—2015年明显高于1980—2000年.1980—2015年北运河流域土地利用总生态服务价值经历先增加后减少、总体减少的过程,损失82.84×10⁸元;各类生态服务价值变化趋势与土地利用类型变化趋势一致,城镇和水体的贡献率最大,并且是北运河流域生态服务价值变化的主要贡献因子和敏感因子.     

伊犁河谷土地利用变化对生态服务价值的影响

基于1990-2014年4期TM遥感影像解译方法,分析了国家重点水土开发区-新疆伊犁河谷25年来土地利用和生态系统服务价值的变化。结果表明:(1)1990-2014年间,伊犁河谷耕地、居工用地及水体面积有所增加,耕地增长率高达59.3%,林地、草地及未利用地面积减少,草地以104.69km~2/年的速度减少;(2)近25年来研究区土地利用程度指数、信息熵及均衡度均有所上升,表明这一时期土地利用系统的无序化越来越剧烈,系统不稳定性增强,危及伊犁河流域的生态安全;(3)研究区生态服务价值总体有所上升,25年来增加75.26×10~8元,上升了17.13%,特克斯县的增幅最大,约为20.66%,而伊宁市生态服务价值出现下降,幅度达到18.52%。研究区生态经济的发展已处于协调水平的边缘,需要加强对生态环境的保护力度。     

基于土地利用变化的农牧交错带典型流域生态风险评价——以洋河为例

为揭示土地利用变化对农牧交错带典型流域生态风险的影响,在Arc GIS技术支持下,以洋河流域1990、1995、2000和2008年遥感数据和土地利用数据为基础,定量分析洋河流域1990—2008年的土地利用动态变化特征;根据景观生态学理论,将研究区划分为525个生态风险评价单元,从土地利用变化和景观结构角度构建景观生态风险评价模型,评价洋河流域生态风险的时空变化特征。结果表明:耕地和草地面积占研究区总面积的67%以上;1990—2008年,洋河流域总体景观生态风险值(ERI)由0.197 3上升到0.238 4。低风险区(ERI≤0.17)面积减少3.53%,高风险区(ERI0.68)面积减少0.43%,较低(0.17ERI≤0.26)、中等(0.26ERI≤0.42)和较高(0.42ERI≤0.68)风险区面积均有增加,整体生态风险增加;洋河流域5种风险等级分布较集中,具体表现为洋河支流及其一级支流两侧地区生态风险相对较大(ERI0.26),而离河道越远的区域生态风险值越小(ERI≤0.26)。     

水府庙水库流域土壤保持功能生态价值评估

在GIS和RS的支持下,基于改进的通用土壤流失方程(RUSLE)、影子价格法、机会成本法和替代工程法,以水府庙水库流域为研究对象,对该区域的土壤保持功能及价值的空间分布特征进行分析。研究表明,水府庙水库流域生态系统土壤保持总量为1.69×106t;生态总价值为91 829.72万元,其中生态系统土壤减少养分损失的价值为65 403.65万元、因防止土壤侵蚀而减少废弃地的价值为5 670.38万元、减轻泥沙淤积灾害方面的价值为20 755.69万元;土壤保持功能及其价值在空间上表现出很大的差异性,从流域中部地区向四周递增;土壤保持功能价值与植被覆盖度相关性较强,合理增加植被盖度对防治土壤侵蚀和增加土壤保持功能价值可以起到良好效果。     

流域主体功能优化与黄河水资源再分配

立足流域主体功能优化概念内涵,系统性解析流域各类主体功能目标,基于流域主体功能评价指标体系建立以主体功能优化为目标导向的流域主体功能水资源分配机制,通过遗传算法求解多目标优化模型得到2017年黄河流域9省、自治区的四类水资源分配方案。研究结果表明：（1）流域主体功能实现水资源分配机制,使黄河流域最大可能节水23.01亿m³。（2）流域主体功能水资源分配机制给黄河流域主体功能实现分别带来4344.48亿元的生产功能增量、991.35亿元的生态功能价值增量,可多承载8194.84万人口。（3）减少宁夏和山东的农业用水及内蒙古工业用水分配对黄河流域水资源优化分配至关重要。     

城市化对流域生态系统服务价值空间异质性的影响——以南京市九乡河流域为例

以南京市九乡河流域为研究区域,以2003、2009年两期遥感影像数据为基本信息源,在调整生态系统服务价值系数的基础上,计算流域生态系统服务价值,并利用ArcGIS的空间分析功能,研究流域生态系统服务价值的空间异质性及其变化,以及城市化与生态系统服务价值之间的关系。结果表明:2003-2009年,流域生态系统服务价值损失2.63%,达643.1×10⁴元,其中上游生态系统服务价值增加1.57%,而中游和下游则分别减少2.18%和10.58%,耕地流失是中游、下游和流域总生态系统服务价值减少的主要原因;食物生产、保持土壤等单项生态系统服务价值降低,而水文调节和提供美学功能的生态服务价值增加;九乡河流域生态系统服务价值的空间异质性发生了明显的变化,生态系统服务价值降低的区域主要集中在下游的仙林大学城以及中游靠近主城区的西村一带,而升高的区域主要分布在九乡河沿岸;城市化对流域生态系统服务价值的负效应明显。制定严格的生态规划,加强对流域开发建设的分类指导,是恢复和维护九乡河流域生态系统服务功能的有效途径。     

基于空间优化的九洲江流域畜禽养殖生态补偿

以生态补偿试点区九洲江流域为例,基于调研数据和相关资料,以最小的政府生态补偿金额为目标,以水环境容量、耕地承载力、养殖户经济收益为主要约束,建立基于畜禽养殖模式转变的生态补偿空间优化模型.结果表明,九洲江流域生猪养殖最小生态补偿金为5.83亿元,其中2.92亿元用于55.47万头的生猪禁养,1.94亿元用于补助适养区内新建47.99万头高架网床模式养殖,0.97亿元用于18.57万头的养殖模式升级改造.优化后全流域养殖总规模为121.18万头,比现状减少约4万头.可实现污染物削减率73.66%,COD、总氮、总磷分别削减13980,2545,995t.其中,传统养殖模式全部被禁养或升级改造,高架网床养殖模式为流域最主要养殖模式,占比达到81.19%.10个镇的补偿资金及污染物削减情况存在显著差异,补偿金占比较高的是文地、良田、古城镇,合计占总补偿资金的56.78%,COD削减量占总削减量的55.35%.通过优化后的补偿方案,同时实现环境效益和经济效益的双赢.     

土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以广州市番禺区为例

本文以广州市番禺区2000、2008年的土地利用数据为基础,参照谢高地等人制定的中国陆地生态系统单位服务价值系数,从生态学服务功能角度,研究了土地利用变化对生态系统服务功能的影响,结果表明,2000～2008年间,番禺区水域,林地、耕地、未利用地均减少,建设用地面积则大量增加.敏感性分析表明,生态系统服务价值对价值系数缺乏弹性,研究结果可信.该区处于快速城市化地带,发展过程中应注意优化土地类型结构,严格控制建设用地面积,实现区域生态系统可持续发展.     

基于土地类型的水库污染源解析及生态价值研究

水库周围土地利用类型的变化对非点源污染负荷及生态价值有重要影响,基于遥感影像和GIS技术,分析1990-2012年南湾湖水库流域的土地类型,研究结果表明:(1)在近30 a间,南湾湖水库周边的土地类型有了明显的变化,其中茶树和耕地面积在逐渐增加;而林地、水域、居民用地和裸露地的面积在减少;(2)茶树面积、城乡用地、耕地面积和水质呈正相关,林地和水质呈负相关;其中对水库水质影响最大的因子是茶树面积,而林地可以去除部分氮、磷、有机物和改善水库水质;(3)南湾湖水库流域生态服务价值评价结果表明,流域内总的生态系统服务价值在1990-2005年呈上升趋势,而在2005-2012年呈下降趋势,水域是生态系统服务价值构成中贡献最大的土地类型,占到全部生态系统服务价值的34.23%和67.31%;(4)维持生物多样性、保持土壤、气候调节和气体调节4个单项总和约占到全部生态系统服务价值的60%,维持生物多样性、气候调节和气体调节3个单项的变化趋势与生态系统服务功能总价值变化趋势相一致。     

大清河阜平流域生态系统结构变化的服务价值响应研究

生态系统通过物质循环、能量流动和信息传递为人类提供必要的生态服务功能,其结构变化可引起生态系统过程和服务功能的改变。研究区域的生态服务功能对生态系统结构变化的响应规律对高效配置环境资源和合理制定环境政策具有重要意义。论文以大清河阜平流域为研究对象,利用1985—2015年每隔5 a的遥感影像,采用监督分类法及价值量法,研究了该区域生态系统结构、服务功能近30 a的变化规律趋势,分析了研究区服务功能对生态系统结构变化的响应规律。结果表明：1）1985—2015年研究区生态系统结构发生明显变化,建设用地、林地、耕地、水域生态系统呈正变化,变化幅度分别为139.57%、90.66%、68.79%、6.55%;未利用地、草地生态系统呈负变化,变化幅度分别为-83.48%、-54.92%;其中林地面积的增加主要是由草地和未利用地转变而来,耕地面积增加主要由未利用地构成,建设用地的扩张主要占用耕地和未利用地。2）研究区服务价值变化趋势以2000年为界,前15 a呈增加趋势,后15 a呈减少趋势。2000年总服务价值最高,为58.08亿元;不同时期林地服务价值对研究区总服务价值贡献率最大,其次是耕地和草地;单项服务价值中,保持土壤服务价值贡献率最大,其次是维持生物多样性、气体调节和气候调节服务价值。3）研究区服务价值的增加得益于草地→林地的服务价值流向和未利用地→林地的价值流向,服务价值的损失来自于耕地转变为建设用地的服务价值损失和林地转变为耕地的服务价值损失。     

近20年渔子溪流域土地利用变化的环境影响

采用渔子溪流域1986、1994及2002年的遥感影像资料,对流域土地利用变化导致的生态系统服务价值及景观格局指数的变化进行了定量分析.结果表明,在1986～2002年间,流域土地利用变化导致其总体生态系统服务功能增加了0.42%,其中产品供给功能、生态调节功能、生命系统支持功能、文化娱乐功能的相对变化率分别为1.15%、0.36%、0.16%和-0.94%,它们对总体生态系统服务功能变化的贡献率分别为62.95%、46.82%、6.33%和-16.1%.从景观格局变化来看,渔子溪流域的斑块密度指数在1986-2002年间从0.0016减小到0.0013,而景观破碎度指数从0.00307增大到0.00474,表明渔子溪流域的景观粒度减小而景观破碎化的程度提高.研究结果还表明,流域不同土地利用类型景观破碎度的变化趋势并不一致,其中耕地、疏林地、高覆盖度草地、低覆盖度草地和居民建设用地的破碎度指数有所增加,而有林地、灌木林、中覆盖度草地和永久性冰雪覆盖的破碎度指数有所下降,这主要是由于一些零散分布的灌木林被开垦为耕地或转变为居民建设用地及气候变暖使得部分永久性冰雪覆盖转变为中覆盖度草地等原因造成的.     

喀斯特区土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以广西环江县为例

为研究喀斯特区域土地利用变化对生态系统服务功能的影响,参照中国陆地生态系统单位服务价值系数,根据土地利用变化对广西环江县的生态系统服务价值进行了估算.结果表明,1988~1999 年,研究区的生态系统服务价值增加了3.58×10⁸ 元,增幅为6.45%,大量未利用地转化为生态价值系数较高的耕地、草地是其增加的主要原因.单项服务功能中,食物生产价值增幅最大,原材料价值减少.敏感性分析表明,生态系统服务价值对价值系数缺乏弹性,研究结果可信.由于该区处于生存型经济发展阶段,开发中应采取积极的生态环境保护措施,并提高土地集约利用度,实现区域生态系统持续向健康型发展.     

土地利用变化对赣江流域径流的影响研究

论文以赣江流域为研究区,基于SWAT分布式水文模型及SUFI-2 算法,利用流域DEM、土地利用、土壤、气象等数据,结合GIS和RS技术,对流域土地利用变化的径流响应进行定量分析与研究。结果表明:影响模型模拟效果前3 位的敏感参数分别为ALPHA_BF、CN2、ESCO,得出率定期和验证期的模拟值与实测流量过程拟合程度较优,其R²和Nash-Sutcliffe 效率系数E_{NS均高于0.90,相对误差|Re|均小于3%;流域内1990 年与2000 年土地利用均以林地、水稻田、草地为主,此3 种类型约占流域总面积的85%;在相同气象条件下,两期土地利用情景下的月、年均径流量变化趋势较为一致,2000 年土地利用情景下的年径流量比1990 年略大;相比1990 年土地利用情景,2000 年产水量增加最为显著的区域主要为赣江流域东部、东南部和西南部,建筑用地、水浇地和裸岩面积的增加、林地面积的减少可能是引起产水量增加的主要因素。}     

县域土地利用规划生态环境影响评价研究——以陇县为例

以生态服务价值理论为指导,从土地利用变化动态度、生态系统服务总价值和生态价值敏感度3个方面评价陇县土地利用总体规划(2006～2020年)对区域生态环境的影响。结果表明,林地、耕地在规划期内生态系统服务价值都呈增长趋势,区域生态系统服务总价值增加了30700万元。     

吉林省辽河流域生态系统服务价值对LUCC的响应分析

基于1989年和2012年Landsat TM/ETM遥感影像解译数据研究了吉林省辽河流域土地利用变化特征,应用Constanza生态系统服务价值计算方法,估算了23a间研究区生态系统服务价值,分析土地利用变化对生态系统服务价值的影响.研究结果表明,1989—2012年辽河流域土地利用/植被覆盖发生了大幅变化,耕地、居民用地分别增加20.28%和7.09%,其增加值主要来自林地、草地、水域和湿地;生态系统服务价值整体呈下降的趋势,由125.30亿元降至114.41亿元,损失10.89亿元,动态度为-0.38%;其中双辽市损失最为严重,损失率达21.41%;耕地的开发导致湿地和水域退化,是生态系统服务价值下降的主要因素.     

基于生态服务价值的全国土地利用变化环境影响评价

针对中国的实际情况,对不同土地利用类型单位面积生态服务价值进行了校正,并以此为基础,计算了自上一轮土地利用规划实施以来(1996～2004年)我国不同省市土地利用变化引起的生态服务功能的变化.结果表明,该时期内全国土地利用变化导致生态服务功能整体增加了0.91%.其中正向变化最大的省份是天津市,其生态服务功能增加了5.69%;负向变化最大的省份是上海市,其生态服务功能下降了9.79%.对不同生态服务类型的变化分析表明,生态服务中气候调节功能增加最快,1996～2004年间全国增加了3.43%;生物资源控制功能下降最快,期间下降了2.26%.研究还认为,引起我国土地生态服务价值变化的主要原因是该时期内全国水域面积和林地面积的增加导致了生态系统服务功能的增加,而城市建设用地和交通用地的增加导致了全国生态服务功能的下降.     

基于生态系统服务价值的京津冀城市群湿地主导服务功能研究

湿地是地球三大生态系统之一,在气候调节、水资源供给、净化环境等方面具有重要的价值和作用。基于1990-2015年6期土地生态遥感解译数据和社会经济数据,通过修正生态系统服务价值当量因子和计算湿地价值的内外部贡献率,利用GIS定量研究了京津冀城市群及各个城市25年间不同湿地类型、不同功能生态系统服务价值的变化,并基于此进行功能定位。结果表明：（1）京津冀城市群湿地的生态系统服务价值呈现先上升后波动下降的趋势,2015年湿地价值较1990年上升了29.3亿元,主要是由于河渠、水库坑塘价值的增加,以及水文调节、水资源供给价值的增加;（2）京津冀城市群的13个城市中,天津市生态系统服务价值最高,且东部沿海区域湿地价值有增加趋势,南部内陆城市不仅湿地面积少且价值逐年下降;（3）水文调节、水资源供给和净化环境是京津冀城市群大部分城市湿地的主导功能,而河渠、水库坑塘、滩地则是提供服务功能的主要湿地类型。生态系统服务价值的减少与增加都与人类活动密切相关,因此了解湿地价值的变化趋势及变化原因,明确湿地的功能定位,不仅可以增强人们对湿地生态的保护意识,同时也为未来京津冀地区湿地的修复、恢复及可持续利用提供科学依据。     

水电工程对农业生态系统服务功能价值评估——以汉江崔家营航电枢纽工程为例

利用遥感技术测算汉江崔家营航电枢纽工程淹没区各种农业植被的面积。以此为基础数据,采用市场价值、碳税法和替代工程等方法,对工程修建前的农业生态系统服务功能的价值进行评价。结果显示:淹没区内农业生态系统服务功能每年要产生农产品服务价值2242.38万元,大气组分调节价值556.31万元,减少土地损失的价值278.8万元,减少土壤肥力损失的价值3711.71万元,涵养水分的价值101.37万元。工程建成后,淹没区内的农业生态系统服务功能将消失,因此,工程的修建使农业生态系统服务功能的价值减少6890.57万元。