黄河流域生态系统服务价值时空演化及影响因素

探析生态系统服务价值的外部时空演化及内在影响机制,对理解区域生态系统问题和提升人类生态福祉具有重要意义.基于格网数据,利用当量因子法与归一化植被指数（NDVI）对黄河流域的生态系统服务价值进行测度,分析流域沿线城市生态系统服务价值的时空格局演变,并在利用地理探测器确定主要影响因素的基础上,构建地理加权回归（GWR）模型,探讨各影响因素的空间异质性.结果表明：①2000~2020年黄河流域生态系统服务价值先上升再下降最后上升,呈现“南部高于北部”和“下游低、上中游高”的空间分布格局,且调节服务对流域生态系统服务价值的贡献最大.②地理探测结果表明,各因素的影响程度存在差异,社会因素对黄河流域生态系统服务价值的解释作用最强,经济因素次之,自然因素的解释作用最弱,且上游的高值区主要与河流湖泊有关,中游的高值区主要与山地有关.③GWR模型结果表明,人口密度、土地垦殖率与生态系统服务价值呈负相关,年均降水量呈正相关,作用强度均由东向西递增;单位面积GDP与整体生态系统服务价值呈负相关,但在上游区域呈正相关.     

基于生态系统服务供需关系的广西县域国土生态修复空间分区

国土生态修复是我国土地整治战略发展的需求,其空间分区与管控是实施国土整治与生态修复差别化建设的前提条件。以广西各县市为研究单元,在测算和分析生态系统服务供给量和需求量基础上,利用象限匹配法、双变量局部空间自相关和供需协调度来定量分析生态系统服务供需匹配关系、空间聚集程度和协调关联性,进而探讨和划分广西国土生态修复的空间分区及其管控措施与建议。研究表明:(1)广西各县市生态系统服务供给和需求差异明显。环绕广西的四周山林地和重点生态功能区县生态系统服务供给量较高,大中城市区则较低。生态系统服务需求量自东南向西北逐渐减少。(2)广西生态系统服务供需空间匹配呈现高供高需型、低供高需型、低供低需型、高供低需型四种类型,供需局部空间自相关以高—低或低—高的空间聚集为主,且生态系统服务供需协调度平均值为0.531,处于一般均衡。(3)结合生态系统服务供需匹配四类特征和广西地理环境条件,将广西各县域划分为10个分区,并针对各分区提出差异化整治措施和建议。总体上,生态系统服务高供高需型的区域应以保育为主、培育为辅,防止过度开发;高供低需型的区域以保护为主,提高管理水平;低供高需型的区域应以综合改良为主,...     

黄河流域生态服务价值与经济协调发展的时空演化研究

厘清黄河流域生态现状,分析生态系统服务时空演化特征及与经济协调发展情况,对提升区域经济协调发展具有重要意义。基于黄河流域9省区2000—2020年土地利用数据及国民经济发展数据,测算生态系统服务价值及经济与生态环境协调指数,揭示黄河流域生态系统服务价值时空演化特征及与经济协调发展关系,结果表明：(1)2000—2020年黄河流域全域生态服务价值(ESV)持续增长,由2000年的7020.74亿元增长到2020年的25598.24亿元;(2)研究期内,黄河流域经济与生态协调发展存在显著空间相关性,且人类活动及土地利用方式对生态系统服务价值影响较大,高度冲突区逐渐集中于上游青海、四川、甘肃等省区内经济欠发达地区和下游河南、山东等省区内人类干扰密度较高的地区;(3)研究区经济与生态环境协调发展空间分布不均衡,2000—2020年空间集聚态势逐步加大,且冲突区面积远大于协调区,中下游及下游区域两极分化现象明显;(4)研究区内不同区域资源禀赋与生态环境差异较大,要因地制宜,找出不同区域适合自身发展的路径,综合推动黄河流域经济发展与生态环境保护的耦合协调发展。     

乌鲁木齐市生态系统服务价值时空演变研究

文章基于网格单元、探索性空间分析法、生态系统服务变化指数、改进后的生态系统服务价值当量等方法,分析了西北干旱区乌鲁木齐市1980-2018年土地利用与生态系统服务价值(ESV)的时空变化特征。结果表明:(1)乌鲁木齐市ESV及单项ESV呈现不断减少趋势,其中水文调节、净化环境功能减少最大,其次为生物多样性、气候调节功能。(2)乌鲁木齐市ESV空间上呈现南部高,北部和东部低的分布特征;从时间序列上来看,存在着ESV高值区进一步缩小,低值区进一步扩大的趋势。(3)从1980-2018年乌鲁木齐市ESV的损益变化(ESCI)看,北部米东区、西部城市聚集区以及南部一号冰川附近ESV减损较大,东部柴窝堡湖、盐湖附近ESV增益较为明显。(4)乌鲁木齐市ESV增值热点区集中分布于东部柴窝堡湖、盐湖附近,ESV减损冷点区主要分布于北部米东区、西部城市聚集区以及南部一号冰川附近,总体上ESV变化热点图与ESCI空间分布特征一致。研究结果客观地反映了乌鲁木齐市生态系统服务价值动态变化规律以及区域内部的空间差异性,对正确处理好开发与保护的关系,构筑国家西部生态安全屏障,守住生态安全边界具有重要意义。     

西北地区县域生态系统服务的供需匹配——以甘肃古浪县为例

作为人类福利的源泉,生态系统服务的供需特征及匹配状况反映了区域生态与环境资源的空间配置,分析其供需匹配关系是评价与优化生态系统服务管理、促进生态系统服务供需平衡的重要前提。以西北地区河西走廊东端的古浪县为例,利用气象观测、土地利用、统计年鉴等多源数据,基于InVEST模型、ArcGIS等方法,分析古浪县2017年的产水、碳固持、食物供给和土壤保持四项生态系统服务的供需及其匹配状况。结果表明:(1)古浪县产水、碳固持、食物供给和土壤保持服务供给与需求的总量均表现出供大于求的状态,其供求总量差值依次为:12.45×10⁸m³、21.55×10⁷t、3.8×10⁷t、1.28×10⁷t,且不同类型的生态系统服务供给与需求存在明显差异。(2)古浪县各项生态系统服务供需匹配类型可划分为高供给高需求、低供给高需求、低供给低需求、高供给低需求,不同区域与不同生态系统服务间的匹配模式存在明显的空间异质性。(3)古浪县生态系统服务供需匹配表现出南中北空间差异性,且呈现集中连片的态势,说明匹配类型...     

黄河中游地区生态系统服务的时空演变及权衡与协同关系研究

明晰黄河中游地区生态系统服务的权衡协同关系,是保证生态系统服务长期有效供应,实现黄河流域生态保护与高质量发展的重要前提。本文利用InVEST模型、ArcGIS和Matlab等工具对2000—2020年黄河中游地区的土壤保持、水源涵养、固碳以及生境质量服务的时空特征及其协同权衡关系进行分析。结果表明：（1）黄河中游地区土壤保持、水源涵养和生境质量服务总体呈上升趋势,而固碳服务呈波动下降趋势;（2）2000—2020年,土壤保持、水源涵养服务总体表现为“南高北低”,其高、低值区有所变动;固碳服务整体呈“东南高、西北低”,高、低值区变化不明显;生境质量服务高、低值区相间分布,高值区稍有扩散;（3）黄河中游地区固碳与生境质量服务、生境质量与水源涵养服务、水源涵养与土壤保持服务为协同关系,固碳与土壤保持服务、生境质量与土壤保持服务为权衡关系,而固碳与水源涵养服务整体上表现为不相关;（4）生境质量与水源涵养、土壤保持服务的权衡区面积比例呈上升趋势,而水源涵养和土壤保持服务的协同区面积比例呈上升趋势,固碳与其他服务在大部分区域表现为不相关关系。     

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.     

黄河中游城镇化与生态系统服务耦合关系的时空变化

城镇化是影响区域生态安全格局的重要因素,厘清城镇化与生态系统服务之间的关系,可为促进黄河流域生态保护与高质量发展提供决策参考。在分析2000—2018年黄河中游城镇化与生态系统服务时空格局的基础上,采用耦合协调度模型剖析了二者耦合关系的时空变化特征。研究发现：2000—2018年间,黄河中游地区综合城镇化水平提高72.24%,空间分布总体呈“南高北低”、以经济发达县区或城市群为中心向外递减的趋势;粮食生产、水源涵养、土壤保持和固碳服务量均呈增加趋势,且呈不同的空间分布态势;粮食生产、水源涵养、土壤保持和固碳服务与综合城镇化水平的耦合协调度总体呈上升趋势,但汾渭平原的耦合协调度普遍较低,而经济发达县区的耦合协调度普遍较高。     

2000年以来黄河流域土地市场化时空格局演变及驱动因素

基于土地市场交易结构的视角,测算2000—2016年黄河流域104个地级以上城市一级土地市场化程度,综合利用Global Moran’s I、G_i*指数空间统计模型对其时空格局演变特征进行分析,运用灰色关联度分析模型探究土地市场化时空格局演变的主要驱动因素。研究发现:2000—2016年,黄河流域土地市场化水平表现出先持续上升后不断下降的阶段性变化特征,呈现了"东高西低"的空间分异格局。黄河流域土地市场化水平整体具有显著的空间自相关性,土地市场化热点区域以下游主要城市为核心,经历了先加速蔓延、后缓步收缩的时空演进历程。黄河流域土地市场化水平的时空格局演变主要由经济发展水平、产业结构升级、固定资产投资、政府财政收支比、外商直接投资以及区位条件等因素共同驱动,但受我国社会经济发展的阶段性影响,各因素在不同年份的影响程度存在显著的差异性。     

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。     

基于生态系统服务供需的农牧交错带流域生态修复分区—以桑干河上游为例

基于农牧交错带流域生态本底和社会经济特征开展生态修复分区研究,有助于维护农牧交错带生态安全和社会经济可持续发展。以地处农牧交错带的桑干河上游为例,选取土地利用、气象观测、统计年鉴等多源数据,基于InVEST模型和ArcGIS空间分析模块探讨2020年桑干河上游碳固持、食物供给、产水和土壤保持这4项生态系统服务供需空间分布格局,并通过象限匹配法和耦合协调度模型进行生态修复分区研究。结果表明：2020年桑干河上游4项典型生态系统服务供给的空间分布与流域地形地貌基本保持一致,形成一个环绕桑干河主干道的半闭环式的高值带,需求的高值区则与人口密集区基本吻合。桑干河上游生态系统服务供需匹配类型以高供给-高需求和高供给-低需求的匹配类型为主,供需耦合协调度平均值为0.23,处于轻度失调状态,生态系统服务供需错配现状突出。根据桑干河上游生态系统服务供需匹配和耦合协调关系及社会经济特征,将桑干河上游划分为5个生态修复区,即神头泉域生态修复区、北部古长城沿线生态屏障带、大同盆地防风固沙区、内长城沿线水源涵养和生物多样性保护区、桑干河水生态修复与生态多样性保护带,并通过搭配组合“辅助再生、自然恢复、生态重建、保护保育”等生态修复措施,提升各分区以固碳保持、耕地保护、水源涵养、水土保持为主的生态功能。

     

黄河流域资源型城市生态效率时空演变及驱动因素

生态效率是区域发展质量和人地协调程度的综合体现。采用TOPSIS法测度2003—2017年黄河流域37个资源型城市的生态效率,借助泰尔指数、全局空间自相关和热点分析揭示其时空演变规律,利用面板Tobit回归模型探寻关键驱动因素。结果表明：（1）黄河流域资源型城市生态效率总体上以2007年为分水岭,先平稳、后上升;不同城市生态效率的增速和增幅差异较大,下游城市明显高于中、上游城市,再生型城市明显高于成长、成熟和衰退型城市。 （2）城市间生态效率差异大小先略微下降、后持续上升;生态效率空间格局由随机分布向集聚分布演变,低值集聚区从山西、河南交界处向山西中、北部移动,高值集聚区分布具有空间粘性,一直位于下游山东境内。（3）产业转型、科技创新、基础设施完善和区位条件对生态效率改善具有显著正向驱动作用,外向型经济、资源依赖和环境规制抑制生态效率提高,城镇化、工业化和外资利用对生态效率演变的影响不显著;不同类型资源型城市生态效率改善的主要驱动因素存在异质性。     

黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略

研究面向黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略,对推进黄河流域生态文明建设和促进全国区域平衡发展具有重要现实意义。以高质量发展为导向,基于“压力—状态—响应”关系,提出黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略研究框架;分析黄河流域城镇化发展压力带来的土地开垦、生态退耕和建设占用等生态建设与土地开发行为,及其对国土空间格局和生态系统的影响;并从国土空间开发利用限制和资源环境承载能力的视角揭示了黄河流域生态保护、农业生产与国土空间开发的限制性差异;根据目前黄河流域存在的突出问题和独特的“自然—人文”特征,提出面向黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略;实施黄河流域“水资源保护—绿色发展—文化传承”建设协同发展战略,开展黄河流域国家自然保护区保护、生态基础设施网络建设、绿色产业发展与特色文化传承战略部署,并制订相关引导政策与保障措施,为黄河流域高质量发展提供支撑保障。     

黄河流域生态保护与高质量发展的耦合关系及交互响应

在分析生态保护与高质量发展耦合机理的基础上,以省域为研究单元评价黄河流域生态保护与高质量发展的耦合协调度,并与长江经济带进行对比;利用面板VAR模型定量考察黄河流域生态保护与高质量发展的交互响应关系。主要结论如下：（1）研究期内黄河流域生态保护指数和高质量发展指数均呈现增长的趋势,总体均呈现中下游地区高于上游地区的格局。（2）研究期内黄河流域生态保护与高质量发展的耦合协调度整体呈现增长的态势,其中2003—2011年耦合协调度小于0.5,属于拮抗阶段;2012—2017年耦合协调度处于0.5~0.7之间,属于磨合阶段;耦合协调度总体呈现下游>中游>上游的空间格局,在省域层面山东和陕西的耦合协调度最大,宁夏和青海的耦合协调状况最差。（3）黄河流域的生态保护指数略高于全国平均水平,但低于长江经济带;高质量发展指数和耦合协调度都低于全国平均水平,与长江经济带的差距更大。（4）黄河流域生态保护与高质量发展两个子系统都存在正向累进效应和惯性发展特征,并且两者对于自身的影响程度都呈现逐步下降的态势,其中高质量发展对自身的影响程度下降更为明显;黄河流域生态保护与高质量发展具有正向促进作用,但由于生态保护和高质量发展水平偏低且内部发展不均衡,造成二者的作用机制不显著。