湘西生态系统服务时空变化分析

为提升丘陵屏障带生态系统服务技术,以典型喀斯特地貌地形特征且森林覆盖率较高的南方核心保护区域湘西为例,利用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)获取1980—2018年各土地利用类型面积变化数据,进行区域生态系统服务价值核算及生态功能驱动力因素分析。结果表明:(1)1980—2018年湘西土地利用转移中,转出面积最大的是林地,为2 404 km~2,净转出面积最大的是耕地,为73 km~2,转入面积最大的是城建用地,为203 km~2;(2)在生态系统服务价值时空变化上,2010—2018年凤凰、古丈和永顺耕地减少较大,分别为3 886.14万元、1 470.43万元、2 835.83万元,2010—2018年花垣、龙山林地减少较大,分别为6 729.42万元、14 580.415 2万元,吉首市及周边的城镇用地明显增加;(3)2010年林地服务总价值达到最大值4 074 291.41万元,1980—2018年耕地总服务价值逐年递减,湘西生态系统服务总价值先增后减。综合以上各因素分析得出结论:湘西生态系统服务价值减少,生态系统服务能力正在下降;时空变化上,城建用地由州中心向周边扩散,水田耕地正朝着区域空心化的格局演变,有林地则正朝着边缘化的格局转变;湘西生态系统服务能力逐年下降主要是由政策性城建用地所致,其次是受暴雨引发的洪水泥石流等气象自然灾害影响。对此提出严守耕地红线、开荒造田,建立以森林为主的国家公园自然保护地建设、开发旅游景区,修建蓄水设施、加强防灾防水意识等初步建议,对于生态功能提升和农村社区可持续发展有着重要的意义。     

上海绿地和农田生态系统陆生繁殖鸟类群落稳定性研究

超大型城市具有多样的城市化梯度,是研究人为干扰与生物多样性关系的典型"样地"。上海城市化进程形成了以绿地生态系统和农田生态系统为主的陆生鸟类群落格局,选择上海滨江、海湾和佘山3个典型森林公园以及崇明陈家镇、港西镇和庙镇3个典型农田样地,阐明人为干扰对陆生繁殖鸟类稳定性的影响。结果表明,2016—2018年上海绿地和农田陆生繁殖鸟类群落结构稳定,密度呈稳定增长趋势,上海绿地陆生繁殖鸟类种群密度显著低于农田区域。上海绿地和农田生态系统中9种鸟类集团呈现不同分布格局,繁殖鸟类群落变异性指数与人为干扰强度变化量呈显著正相关,杂食鸟类相比其他鸟类集团对人为干扰具有较高容忍度。通过改造城市公园局部生境和改变生产模式,可以有效增加鸟类多样性。     

三峡库区生态系统服务时空变化及权衡与协同关系研究

科学探讨区域生态系统服务的权衡与协同关系,对高效配置环境资源和指导生态环境管理具有重要意义。基于土地利用、气象观测、土壤和社会经济统计数据,分别计算并识别了三峡库区2000、2010和2018年水源涵养、土壤保持、碳固持和生物多样性维持4种生态系统服务及其时空变化,并从全域和基于热点区的综合分区2种尺度分析了生态系统服务之间的权衡与协同关系。结果表明:(1)2000—2018年,三峡库区水源涵养和土壤保持服务数值先降低后上升,空间格局变化明显;碳固持服务数值逐年上升,过去19 a共提高11.45%;生物多样性服务空间格局基本保持不变,但2018年出现轻微下降,需警惕生态退化风险。(2)三峡库区非热点区、2类热点区和4类热点区面积占比呈先上升后下降趋势;1类热点区和3类热点区面积占比呈先下降后上升趋势。(3)三峡库区全域尺度下,各种生态系统服务均表现为协同关系;受区域土地利用类型和自然资源的影响,综合分区尺度下不同热点区生态系统服务之间的相关系数与全域尺度下相比存在明显差异。     

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。     

精河流域绿洲土地利用及生态系统服务价值时空变化研究

土地利用变化直接影响着生态系统服务功能及生态安全,在县域尺度上定量分析区域土地利用类型及生态环境效应变化,可为地处干旱生态脆弱区的精河流域绿洲水、土资源合理开发利用提供科学依据。利用1990、2000和2018年3期影像,采用梯次环方法对研究区各土地利用类型生态系统服务价值进行时空分析,并基于生态环境质量指数和生态贡献率对土地利用类型转变后的生态环境效应进行辨识。结果表明:(1)1990—2018年研究区土地利用变化明显,建设用地、耕地、水域和草地面积增加,林地和未利用地面积减少;(2)近28 a来,研究区生态系统服务价值整体变化较大,呈先降后增趋势,2018年生态系统服务价值优于1990和2000年。以城市为中心的梯次环方法分析结果显示,1990和2000年研究区南部地区生态系统服务价值整体高于北部地区,生态系统服务价值高值区出现在S5～S7梯次环;2018年北部地区生态系统服务价值高于南部地区,生态系统服务价值高值区出现在N6～N8梯次环;(3)1990、2000和2018研究区生态环境质量指数分别为0.147、0.120和0.194。研究区土地荒漠化以及林地、草地转为未利用地是在土地利用层面导致生态环境退化的主要原因,未利用地转为林地、草地以及艾比湖水面的恢复是促使研究区生态环境质量改善的主要原因。     

长江上游生态功能区划研究

生态功能区划对于保障区域生态安全、推动经济社会与生态环境保护的协调发展具有十分重要的意义。长江上游是中国关键生态区域和整个长江流域生态安全的重要屏障,开展长江上游生态功能区划显得至关重要。以长江上游为研究区域,运用GIS空间分析技术,在揭示研究区生态环境敏感性与生态系统服务功能重要性空间分异规律的基础上,以子流域为基本区划单元,采用两步聚类法进行长江上游生态功能区划。研究结果表明:(1)长江上游生态环境整体上处于中度、高度敏感的状态,其中土壤侵蚀敏感性最为突出;(2)长江上游生态系统服务功能总体上呈现较重要、极重要的态势,其中水源涵养和生物多样性保护的贡献较大;(3)长江上游地区可划分为青藏高原生态区、云贵高原生态区和四川盆地生态区3个生态区,进而可细分为7个生态亚区和15个生态功能区。     

黄河三角洲自然湿地景观连接度动态变化及其驱动因素分析

景观连接度用来度量景观空间单元之间的连续程度,它同具体的生态过程相结合可有效表征景观的功能特性。已有景观连接度的研究往往缺乏长时间序列动态变化的分析,且从不同区域尺度开展的研究也较少。同时,关于影响景观连接度变化的驱动因素还未有明确解释。因此,文章基于1991—2013年6期遥感影像数据,利用基于图论的指数方法测度景观连接度,对黄河三角洲整体以及自然保护区一千二管理站和黄河口管理站、垦利农业生态区、河口农业生态区和胜利油田区5个区域内自然湿地景观连接度的时空变化格局进行分析,并探讨影响自然湿地景观连通格局的主要驱动因素。结果表明,1991—2013年黄河三角洲自然湿地面积减少了548.75 km~2,景观连接度整体较低且呈现下降趋势,最大可能连接度指数不足0.1。期间,垦利农业生态区、河口农业生态区和胜利油田区的自然湿地面积减少严重,景观连接度下降明显。到2013年,这3个区域的自然湿地景观连接度全部下降至0.01以下。而一千二管理站和黄河口管理站内自然湿地的面积与景观连接度却有所增加,其中,一千二管理站自然湿地的景观连接度均在0.5以上,黄河口管理站自然湿地的可能连接度也从0.203增加到0.360。人类活动对黄河三角洲湿地景观格局的演变产生了重要影响。耕地、人工湿地以及油田、道路等建设用地是黄河三角洲湿地景观连接度变化的主要驱动因素,而自然保护区的设立和有效的管理措施是区内湿地景观连接度增加的主要原因。在此基础上建议扩大保护区范围,增加踏脚石斑块,保持水系连通以提高景观连接度。     

对乡村聚落生态研究中若干基本概念的认识

探讨了“乡村聚落”和“乡村聚落生态系统”等基本概念以及乡村聚落生态研究的主要内容 ,包括乡村聚落生态评价和生态区划、对特殊聚落的研究、乡村聚落的选址以及乡村聚落生态与生态村建设 ,以期推动乡村聚落生态研究的发展。     

基于遥感和GIS的青藏铁路生态累积效应研究

采用遥感和GIS技术,通过生态系统功能偏离累积指数、景观格局干扰累积指数、植被退化指数、生态阻隔累积指数和区域生态累积效应指数研究青藏铁路建设和运营对沿线生态系统的累积影响.结果表明,铁路建设和运营对沿线0～1 km直接影响区的生态服务功能、景观格局、植被覆盖和生态流均造成一定的累积影响,但以景观格局和生态流受到的影响最大,且对拉萨至唐古拉段的影响大于唐古拉至格尔木段,主要表现为对农田、草地、河流湿地和荒漠生态系统的影响.从铁路沿线＞1～5和＞5～10 km范围的间接或协同累积影响来看,拉萨至唐古拉段明显高于唐古拉至格尔木段.铁路建设运营对＞1～5 km范围的农田、荒漠和河流湿地生态系统仍存在一定负面影响,且以农田生态系统受到的负面累积影响最大,主要表现为拉萨和格尔木城市扩张对农田生态系统的干扰和占用.     

公路建设对生态敏感区域生态系统稳定性的影响评估

在辨析生态系统稳定性概念的基础上分析公路建设与生态敏感区域生态稳定性关键因子之间的关系,认为公路建设项目主要与景观生态空间格局、自然生产力水平、关键生物种3个关键因子密切相关,总结形成了公路建设对区域生态系统稳定性影响的评估框架和评价方法,并运用该方法研究了拟建121省道宿迁双沟至靳桥段对洪泽湖湿地生态系统稳定性的影响.     

对乡村聚落生态研究中若干基本概念的认识

探讨了“乡村聚落”乡村聚落生态系统“等基本概念以及乡村聚落生态研究的主要内容，包括乡村聚落生态评价和生态区划、对特殊聚落的研究、乡村聚落的选址以及乡村聚落生态与生态村建设，以期推动乡村聚落生态研究的发展。     

国家公园建设背景下的白洋淀生态保护现状与发展研究

《河北雄安新区总体规划(2018—2035年)》明确了白洋淀远景规划建设国家公园,推进白洋淀流域整体保护系统修复和综合治理,构建"淀水林田草"综合治理示范区.结合国家公园设立规范,从生态系统代表性等9个方面对白洋淀现状进行评估和分析.生态系统代表性、生物物种代表性、自然景观独特性、生态系统完整性、自然资源资产产权和全民...     

黄河三角洲芦苇湿地生态系统碳通量动态特征及其影响因素

利用涡度相关法,对黄河三角洲芦苇湿地生态系统进行了连续2年的通量观测,分析了2017—2018年生长季芦苇湿地生态系统碳交换量(NEE)及其影响因素,为区域的碳收支预算和为全球碳循环模型的进一步完善提供理论基础。结果表明,在季节尺度上,芦苇湿地生长季具有明显的碳汇功能,生态系统呼吸(Rs)随着月份的增加呈倒"V"型变化特征,在8月达到最高;生态系统碳交换(NEE)和生态系统总初级生产力(GPP)随着月份的增加呈"V"型变化特征。2018年不同月份生态系统碳交换(NEE)、生态系统总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(Rs)均高于2017年,局部有所差异,其变化趋势与2017年总体保持一致。在日尺度上,2017—2018年芦苇湿地NEE日变化特征表现为两个CO_2吸收高峰,分别出现在11:00和16:00左右,其特点是在午间出现了碳交换通量的降低,CO_2排放的日最大值两个生长季均出现在8月。2017—2018年NEE_(night)随着月份的增加呈倒"V"型变化特征,在8月达到最高;而NEE_(total)和NEE_(day)随着月份的增加呈"V"型变化特征,在8月达到最高,局部有所差异。芦苇湿地生态系统的CO_2交换受到光合有效辐射(PAR)、土壤温度(t_s)和土壤体积含水量(T_a)的共同影响,生长季NEE通量与5 cm土壤温度和土壤湿度呈显著或极显著的指数关系(P0.05,P0.01),同时生长季NEE通量与5 cm土壤温度和土壤湿度的R2均高于NEE通量与10 cm土壤温度和土壤湿度的R~2,由此说明5 cm土壤温度和湿度能够更好的指示NEE通量的变化。     

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。     

安徽省县域耕地畜禽养殖废弃物养分负荷时空演变特征

耕地畜禽养殖废弃物养分负荷量具有明显的时空分布特征,研究其区域特征和格局演变对于畜禽养殖业可持续发展具有重要意义。基于2004—2012年安徽省县市级畜禽养殖统计数据和耕地面积数据,利用空间自相关分析方法开展安徽省县域耕地畜禽养殖废弃物氮负荷量的空间格局和空间演变研究。结果表明,2004—2012年安徽省各县市畜禽养殖废弃物氮负荷在空间和时间上都存在不同程度的差异。Global Moran's I指数值(0.24~0.37)显示2004—2012年安徽省各县市耕地畜禽养殖废弃物氮负荷具有显著的空间正相关性和潜在的空间依赖性,表明安徽省耕地畜禽养殖废弃物氮负荷一直处在相对集聚的发展阶段。Getis-Ord Gi*指数表明2004—2012年安徽省耕地畜禽养殖废弃物氮负荷热点区域主要分布在安徽省北部和东南部,尤其是宣州市的绩溪县始终属于热点区域。此外,黄山市的歙县、宿州市的萧县、宣州市的旌德县、宿州市的砀山县和毫州市的利辛县也多次属于热点区域。该研究结果可为畜禽养殖废弃物处理、环境污染防治和区域畜禽养殖总量控制研究提供决策依据。     

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。     

运用聚类分析划分农业生态类型区

科学地划分农业生态类型区对于分类指导农业生产、合理利用农业资源具有重大的现实意义。本文通过相关分析,选择了包括自然本底、经济条件、生态环境和生态经济效益在内的26个指标,采用聚类分析的方法,把全省划分为四个生态类型区,即山区林地生态区(Ⅰ)、盆地丘陵生态区(Ⅱ)、水网平原生态区(Ⅲ)和沿海岛屿生态区(Ⅳ)。在分区的基础上,分别对各生态类型区进行了综合评述。     

基于最佳尺度的景观生态风险时空变化研究：以重庆市江津区为例

探究景观生态风险的时空变化规律,合理评估生态风险状况,有利于维护区域生态安全和经济社会可持续发展。以2000、2009和2018年3期遥感影像为基础,综合运用景观格局指数、空间自相关分析和地理探测器工具,探究最佳尺度下江津区景观生态风险时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1)景观指数随粒度和幅度的改变而呈现不同的变化规律,90 m栅格和3 km网格尺寸能更好地体现景观格局空间异质性特征;(2)2000—2018年研究区景观生态风险空间格局变化较大,景观生态风险威胁程度整体有所上升,中风险区逐渐成为区域主导类型;(3)研究区各时期景观生态风险空间集聚特征显著,景观生态风险指数空间分布以高-高集聚和低-低集聚为主;(4)人类活动对于区域景观格局和生态系统的影响愈发强烈,人口密度和GDP是影响景观生态风险时空分布的重要驱动因素。研究结果可为长江上游重要生态屏障建设提供决策参考。     

生态敏感性评估研究进展评述

生态敏感性评估是对区域生态系统的生态环境问题、生态潜在风险进行的预测与分析,是区域生态安全评价和生态保护的重要依据。以“生态敏感性”和“ecological sensitivity”为关键词进行文献检索,采用CiteSpace软件进行分析,系统梳理了生态敏感性评估研究进展和应用案例总结,讨论现阶段研究存在的问题与不足,并对未来生态敏感性研究提出展望。结果表明：生态敏感性从20世纪90年代提出以来,已形成了较成熟的生态敏感性评价指标体系,并在不同尺度生态敏感性评估与时空演变格局2方面取得较大进展;生态敏感性被广泛应用到生态安全格局构建、生态区划、生态修复、城市开发边界划定等规划设计与生态保护实践。未来研究需重点加强生态敏感性影响因子遴选、不同尺度评价方法以及敏感性分区阈值方法的研究。     

干旱区绿洲城市生态系统服务价值空间自相关格局分析与模拟

基于1995—2015年乌鲁木齐土地利用遥感解译数据,运用CA-Markov模型模拟预测2025年土地利用变化并进行生态系统服务价值(ESV)评估,应用格网分析、空间自相关、Getis-Ord热点区分析等空间统计方法,进一步分析生态系统服务价值与土地利用空间格局的分布特征,讨论两者空间自相关关系及年际变化的冷热点空间分布变化原因。结果表明,近30 a研究区各土地利用类型的生态系统服务价值呈波动变化态势,但总体上表现为减少趋势,主要原因在于耕地、林草地提供的生态系统服务价值减少。生态系统服务价值空间分布格局差异明显,高值区域多年来主要分布在乌鲁木齐县林地面积较多的地区,低值区域集中分布于乌鲁木齐中心四区(天山区、沙依巴克区、水磨沟区、头屯河区)的周边区域。研究区生态系统服务价值具有显著的空间正自相关性与空间聚集特征,高-高、低-低聚集分布分别与生态系统服务价值高值、低值区域高度重合。生态系统服务价值热冷点区呈逐年增加趋势,热点区增加与近年来乌鲁木齐大力推行生态保护及修复等措施有极大关联,冷点区增加与城市建成区无序扩张及土地开发等一系列人类活动有密切关系。