贵州高原典型喀斯特县域生境质量时空演变及定量归因

揭示贵州高原喀斯特县域生境质量时空演变规律及其驱动因素,为平衡喀斯特区域生态保护和可持续发展提供科学依据.利用1989年、2003年、2010年和2020年4期土地利用数据、DEM数据、气象数据和社会经济数据,采用InVEST模型阐明普定县近30年生境质量时空分布格局及演变特征,并对其空间分异的驱动力进行了定量探测.结果表明：①耕地和林地是普定县的主要土地利用类型,构成了地表覆盖景观基质.2003~2010年土地利用变化最显著,其中林地的增幅最大,达86.42%,耕地是流失最严重的土地利用类型,面积减少157.57 km²,主要流向林地和建设用地;②1989~2020年普定县生境质量指数平均值由0.60上升至0.73,空间上由东北部向西南部大体呈现出“高-低-高”的分布格局,生境质量高值区主要分布在东北部林地和草地区,低值区集中在中部和南部的建设用地,生境质量等级上升的区域主要集中在东部及西北部的大部分地区;③土地利用类型是影响生境质量时空分布的首要因素,解释程度为91.00%.在交互作用探测中,任意两种影响因素的交互作用大于单个因素的单独作用,土地利用类型和年均降水量的交互作用最强,达到96.00%,其与岩性因子的交互作用达到94.00%,自然与人文因素共同主导生境质量的时空变化.1989~2020年普定县生境质量总体较好,土地利用类型变化与生境质量关系密切,优化土地利用结构、减小人类活动的影响对提高普定县生境质量具有重要意义.     

1990-2020年长三角地区生境质量与夜间灯光的空间关系

基于1990-2020年长三角地区的土地利用数据和夜间灯光数据,运用InVEST生境质量评估模型、双变量空间自相关、相关系数对生境质量与夜间灯光的时空关系进行研究,并应用地理加权回归和归纳法分析两者的响应规律,结果表明：（1）浙江省总体上生境最优且城镇发展最快,安徽省在城镇快速发展的同时生境相对下降最少,生境质量和夜间灯光空间分布格局呈现出与区位、地形等因素的空间耦合性。（2）长三角地区生境质量与夜间灯光指数随着时间的发展空间上的依赖性越来越强,聚类模式主要为高-低、低-高及低-低3种。高-低聚类区域主要分布在浙江省和安徽省的南部、西部的山地丘陵,研究期内呈现缩小的趋势;低-高聚类区域在长三角东部平原区呈集聚分布、北部平原丘陵区呈零散分布,呈现扩张趋势。（3）不同年份各省份生境质量与夜间灯光指数呈显著负相关,且经济越发达的省份,生境质量与夜间灯光指数的负相关关系越强;生境质量与夜间灯光指数呈高度负相关的区县主要分布在长江下游沿岸和浙江省东部,相关性不显著的区县主要分布在安徽省、江苏省的北部,变化类型以负相关关系持续增强型占比最高。（4）生境质量与夜间灯光指数的相关关系随着城市发展呈U型...     

2000~2020年长江流域植被NDVI动态变化及影响因素探测

研究植被动态变化并探测驱动其变化的影响因素,对区域生态环境质量监测和林业恢复工程效应评估具有重要现实意义.利用MODIS NDVI数据、基于站点的气象数据、DEM数据、人口密度数据和夜间灯光数据等,结合Theil-Sen Median斜率估计、Mann-Kendall显著性检验、稳定性分析和地理探测器,在多时空尺度下分析2000～2020年长江流域植被NDVI时空演变特征及稳定性,并探测驱动植被NDVI空间分异的主要影响因素.结果表明,2000～2020年长江流域植被NDVI整体呈波动上升趋势.除太湖水系外,其余流域单元植被NDVI均呈上升趋势.长江流域植被NDVI呈上升趋势的面积占84.09%,其中,呈极显著上升和显著上升的区域占53.67%,主要分布在乌江、宜宾至宜昌、嘉陵江、汉江和洞庭湖水系.除金沙江石鼓以上和太湖水系植被NDVI稳定性较差以外,其他流域单元植被NDVI整体较为稳定.海拔是影响各流域单元植被生长的重要因素,而气候因子对金沙江石鼓以上植被NDVI的影响程度最高,人文因子对乌江、湖口以下干流和太湖水系植被NDVI影响最大.长江流域影响因素双因子交互作用均表现为双因子增...     

大别山区生境质量时空特征及自然-人为因素驱动机制

大别山区是中国南北地理生态过渡带东延余脉,山地系统表现出高度的异质性和敏感易变性,识别山地生境质量的空间特征对揭示自然和人为因素的时空驱动机制及差异具有重要指示意义.基于PLUS-InVEST以及地理探测器方法,分析大别山区2000~2020年生境质量的时空动态变化及驱动机制,并对2030年土地利用和生境质量进行多情景模拟预测.2000~2020年,区内土地利用类型以耕地（50%~54%）和林地（42%~45%）为主,荒地（2%~4%）面积占比最低,大别山区耕地变化最大,面积减少2 311.45 km²,林地和建设用地次之,面积分别增加1 431.37 km²和924.52 km²,灌木和荒地的变化较小,面积分别减少7.72 km²和19.10 km²;大别山区的生境质量与海拔高度呈正相关,中东部生境质量较高,北部和南部生境质量较差;2000~2010年生境质量均值从0.594上升到0.608,到2020年下降到0.603,生境质量出现了先上升后下降的趋势.地理探测器结果表明,影响大别山区生境质量的主要驱动因素是地形起伏度、土地利用强度和海拔,NDVI的影响随着时间逐渐增强.2030年生境质量的预测结果显示,4种发展情景下,区域内整体生境质量仍然呈现下降的趋势,并且在生态保护情景下,依旧呈现降低的趋势,只是降低的速率减小.研究结果可为大别山区未来土地利用类型空间规划提供优化策略.     

广东省生态环境演变趋势及其驱动因素分析

探讨广东省近几年生态环境时空变化趋势及主动驱动因素,以期为广东省经济发展战略和生态环境保护协调发展提供理论依据。本文基于广东省社会经济发展数据,从土地利用变化、环境治理等方面着手,分析广东省2000～2020年生态环境演变趋势,同时建立生态环境时空演变驱动因素指标,采用主成分分析方法研究广东省生态环境演变驱动因素。研究结果表明,广东省2000～2020年生态环境呈现先恶化后改善的变化趋势。广东省经济发展对生态环境演变发挥着主要驱动作用,环境治理和产业结构为内外在驱动,农业生产和污染物排放为次要驱动因素。     

近40 a秦岭生境质量时空变化特征及驱动机制

运用InVEST模型,研究秦岭生境质量时空变化及驱动机制,以期为秦岭生态文明建设与秦岭区域可持续发展提供理论依据。结果表明：秦岭土地利用方式以林地和草地为主,主要分布于中、西部,耕地与建设用地主要分布在东、南部。人类对秦岭干扰程度在2000年后开始增加,土地利用变幅超过总面积的2%。1980年、1990年、2000年、2010年、2020年,秦岭的平均生境质量（范围0—?1）分别为0.7592、0.7594、0.7586、0.7585、0.7617,均处于“较高”等级。空间分布上,秦岭生境质量中、西部等级高,而东、南部等级低。在像元尺度上,秦岭生境质量较为稳定,显著变化的区域面积仅为2.74%。显著升高的区域主要集中在西南部略阳、勉县等区县,显著降低的区域主要集中在东部的洛南、商州等区县。秦岭的生境质量表现出显著的空间集聚特征,21世纪后,秦岭高质量生境集聚区域面积扩张,低质量的生境集聚区域面积降低。土地利用程度是影响秦岭生境质量最大的驱动因子,与之呈现显著的负相关关系,且影响范围分布于全域。秦岭生境质量的降低源于人类活动引起生境威胁源——建设用地与耕地的扩张,而生境质量的升高可能源于...     

大兴安岭林草交错带植被NDVI时空演变及定量归因

探究植被动态变化并识别其驱动因素对区域生态环境恢复与可持续发展具有重要意义.基于2000～2020年MODIS NDVI数据与同期气象、 DEM和土地利用类型等数据,运用Sen+Mann-Kendall趋势分析与Hurst指数法,深入解析大兴安岭林草交错带植被时空变化特征,预测其未来演变规律,并引入地理探测器模型,定量揭示全域及不同自然地理分区尺度下,各探测因子及其交互作用对植被空间分异的影响程度和作用机制.结果表明：(1)时空演变上,2000～2020年大兴安岭林草交错带NDVI时空异质性明显,时间上以0.002 a^-1(P <0.05)的速率波动增长并于2011年发生上升突变;空间上呈“自西南向东北递增”分布格局,21年间NDVI等级转移以“中植被覆盖→中高植被覆盖”为主,植被改善区域面积远大于退化区域面积.(2)趋势预测上,大兴安岭林草交错带NDVI未来变化趋势主要为持续改善,占比37%,但以弱持续居多.(3)驱动机制上,风速、蒸发和相对湿度对全域NDVI空间分异的影响最为显著,21年间自然因素的影响呈削减态势,而人为因素的影响愈发增强,在不同植被区、...     

喀斯特地区景观格局变化对生境质量的响应

生境质量是生态系统服务功能和生态系统健康程度的重要体现，厘清喀斯特地区不同景观格局变化下的生境质量情况，对实现生态脆弱区的经济发展和生态保护具有“双赢”的现实意义。文章以南北盘江流域为例，基于InVEST模型研究流域2000-2020年景观格局与生境质量的时空演变特征，并以网格为分析单元，利用GeoDa、SPSS软件对二者的时空响应及关系进行分析，为喀斯特景观格局优化和生态环境保护提供科学依据。结果显示：（1）2000-2020年，南北盘江流域景观转变主要发生在耕地、林地的相互转换及建设用地对耕地的挤占上。研究区景观格局整体向好发展，但除林地外的其他景观地类细碎化程度加深，局部地区景观格局破碎度增强并向着异质化、复杂化方向发展。（2）2000、2010、2020年流域生境质量均值分别为0.728 7、0.727 5、0.726 6，生境处于良好水平，呈轻微下降趋势。空间上生境质量呈“东西低，中南高”的分布特征，低质量区主要集中在南盘江流域上游，北盘江流域生境质量较好，但生境退化度高。（3）景观格局变化是影响生境质量的重要因素，不同景观格局指数与生境质量的相关性及响应程度存在时空差异。该...     

宁夏回族自治区生态系统服务时空变化及其权衡研究

综合土地利用、高程及降水等多源数据,采用InVEST模型、PLUS模型及相关性分析、热点分析等方法,探究2000～2020年宁夏生态系统服务(水质净化、土壤保持、碳存储及生境质量)时空特征及其权衡/协同关系,并进行2030年生态系统服务的模拟.结果表明:研究期内,近10年土地利用类型变化相对较大,且人类活动为其主要驱动因素;2000～2020年,除土壤保持服务外,宁夏的水质净化、碳存储及生境质量均呈下降趋势;相关性分析表明,氮输出与土壤保持及碳存储之间呈协同效应,土壤保持与碳存储之间存在协同关系,生境质量与氮输出及碳存储之间存在权衡关系;热点分析显示,水质净化服务与生境质量之间热点重叠区相对较高(均值达6.5%),但单位面积能够同时提供多种生态系统服务的区域占比较低且呈下降趋势;除土壤保持服务外,生态保护情景下更有利于生态系统功能的改善.研究结果凸显了生态保护在土地利用管理中的重要性,可为区域土地格局优化及资源的有效配置提供基础参考.     

基于InVEST模型山西省土地利用变化的生物多样性功能研究

以山西省整个省域为研究对象,运用In VEST模型,结合土地利用类型、土地利用受到威胁源、土地利用类型对威胁的敏感度以及土地利用法律保护层等因素,利用生态环境十年遥感调查项目中山西省2000年和2010年土地利用数据,建立生物多样性评价模型,以生境质量指数和生境退化指数两个指标代表生物多样性功能,得到山西省生境质量指数和生境退化指数的空间分布格局。结果表明:山西省2000年到2010年土地利用变化主要为草丛转换落叶阔叶灌木林,落叶阔叶灌木林转换为落叶阔叶林,以及落叶阔叶灌木林转换为草丛等,这说明了山西省部分地区生态环境恢复较好,而部分地区由于人类频繁的活动,经过反复砍伐,大量的植被遭到破坏;山西省2000年到2010年生境质量指数中,极重要和高度重要生境面积减小,中度和一般生境面积增加,生境退化指数极严重退化面积增加,高度退化、中度退化和轻度退化面积减小,说明山西省虽然近十年植被修复较好,但由于道路、城镇和工业用地等威胁因子的阻隔,生境环境质量有退化趋势,在山脉和河流周边,生境退化较缓慢甚至逐渐改善。     

热带雨林区水源涵养服务时空演变及驱动因素分析：以海南热带雨林国家公园为例

水源涵养服务作为生态系统服务的重要组成部分,直接关系到当地经济、社会和生态系统的韧性与可持续发展.为深入探讨热带雨林区水源涵养服务的时空演变规律和驱动机理,以海南热带雨林国家公园为例,采用InVEST模型对2000年、2005年、2010年、2015年和2020年的水源涵养服务进行评估,采用ArcGIS 10.2软件分析水源涵养服务的时间演变规律与空间分布格局,并利用LightGBM机器学习探究水源涵养服务时空变化的主要驱动因素.结果表明：2000—2020年海南热带雨林国家公园水源涵养服务在时间尺度上波动较大,呈现“先下降、后上升”的趋势,2000年、2005年、2010年、2015年和2020年水源涵养量分别为5.36×10⁹、4.23×10⁹、3.93×10⁹、4.30×10⁹、4.34×10⁹ m³;在空间尺度上分布格局差异较大,呈现“东高西低、南高北低”的特点,且具有较强的空间相关性,空间聚集特征明显(Moran′s I>0.93,Z>...     

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...     

基于空间尺度效应的西南地区植被NPP影响因子探测

植被净初级生产力(NPP)是评价陆地生态系统质量的重要参数,研究植被NPP时空演变特征及其驱动力对区域生态环境保护和可持续发展具有重大意义.基于MODIS NPP数据、气象数据、 DEM数据、人口密度数据、 GDP数据和土地利用类型数据,采用一元线性回归分析、 R/S分析和地理探测器模型,分析西南地区及其六大地貌单元植被NPP时空演变特征及未来变化趋势,探究植被NPP空间分异的影响因子.结果表明,2000～2020年西南地区植被NPP整体呈极显著上升趋势.地貌单元中,除青藏高原南部外,其余地貌单元植被NPP均表现为改善态势,其中四川盆地和云贵高原表现为极显著改善.西南地区的植被NPP变化斜率整体呈现“东高西低”的分布格局.西南地区及各地貌单元植被NPP呈上升趋势的区域面积均大于呈下降趋势的区域面积,但未来植被NPP变化趋势均以下降为主.地理探测器结果表明,除云贵高原植被NPP空间分异主要受气温影响外,海拔是西南地区及各地貌单元植被NPP空间分异的主导因子.交互探测结果表明,影响因子之间的交互作用均表现为双因子增强或非线性增强,其中,海拔∩温度对西南地区植被NPP空间分异的解释力最大.地...     

基于InVEST模型的昌黎黄金海岸国家级自然保护区生境质量评价

以昌黎黄金海岸国家级自然保护区2000年与2010年的土地利用数据为基础,运用基于空间的InVEST模型生境质量评价模块对研究区域的生态环境质量进行评价,并基于地理信息系统空间统计方法对生境退化度、生境质量和生境稀缺性的空间分布特征及其动态变化进行定量分析。结果表明,十年间保护区生境退化度增大;生境质量虽有所下降,但总体质量仍处于较高水平;生境稀缺性分值大部分较低,说明区内生境的稳定性整体上较好,土地利用变化趋于缓和。     

武汉城市湿地景观格局及生态系统服务功能演变轨迹与驱动机制

在城市化背景下,研究了湿地景观格局和生态功能的演变规律及影响因素,对湿地保护和国土空间规划具有重要指导意义。以武汉市为研究对象,分析了1980—2010年武汉市湿地土地利用时空变化轨迹及驱动过程轨迹,并通过InVEST模型等方法评估了1980—2020年武汉市生境质量、碳储量、洪水调蓄、景观文化4项生态系统服务功能及其驱动机制。结果表明：养殖、退耕还湿、演替、围垦和城市扩张等单一人为驱动过程主导了湿地景观格局演变,4项生态系统服务均有不同程度降低,退耕还湿、退养还湿等生态工程能够有效提升区域生态功能,但存在管理维护不足的问题。该研究成果有助于明确在快速城市化下湿地生态系统所受到的威胁,以便更好地提出长期湿地保护的对策及规划。     

2000~2020年黄河流域植被时空演化驱动机制

以归一化植被指数（NDVI）作为植被覆盖及生长状况指标,基于2000～2020年MODIS NDVI数据及同时期气象数据,采用Theil-Sen斜率估算、Mann-Kendall检验、相关性分析和残差分析等方法研究了2000～2020黄河流域植被时空演化驱动机制.结果表明,2000～2020年黄河流域生长季NDVI均值以0.005 a^-1的速率波动上升,植被明显改善的区域主要分布于流域中游的秦岭山系、陕北高原和吕梁山系;黄河流域生长季NDVI与降水和气温的偏相关系数均值分别为0.57和0.49,降水对植被的影响高于气温;人类活动对植被生长起明显改善的区域主要分布在流域中部的陕北高原、吕梁山系和宁夏南部等区域,对植被生长起抑制作用的区域主要分布在银川、包头、西安、洛阳、郑州和太原等人类活动强烈的城市区域;人类活动和气候变化分别对黄河流域植被变化贡献了72%和28%,在人类活动和气候变化的驱动下,黄河流域植被生长得到改善的面积占流域面积的96.4%,其中人类活动贡献率大于80%的区域面积占34.3%,主要分布在流域中部和东南部.气候变化贡献率大于80%的区域面积占4....     

红河流域（云南段）土地生态安全的时空演变及驱动因素分析

土地生态安全分析是维护区域生态安全和保障土地资源可持续利用的关键,对于区域生态环境保护和生态文明建设具有重要的意义.基于DPSIR基础框架构建了红河流域(云南段)土地生态安全评价体系,在明晰其在2010—2020年间土地利用类型时空变化特征的基础上,利用突变理论、空间自相关分析和地理探测器等方法,揭示了其土地生态安全时空演变规律和驱动因素,并在此基础上提出了对应的措施.结果表明：2010—2020年,红河流域(云南段)以耕地、林地和草地为主,占据了研究区总面积的98%以上,其中,耕地和林地年均增长率分别为167.11 km²·a^-1和758.19 km²·a^-1,而草地面积缩减了9445.54 km²;土地生态安全综合值在2010—2020年期间呈现出波动减小的趋势,且呈现出持续上升、持续降低、先升后降和先降后升态势的县区所占比例分别为6.98%、25.58%、34.88%和32.56%;土地生态安全热点区域的面积比例在研究期间(2010、2015、2020年)不断增加,其占比...     

基于空间回归模型的中国碳排放空间差异模拟

以中国碳排放数据库的多年分省碳排放数据为基础,选取植被指数NDVI、夜间灯光影像DMSP-OLS、生产总值、工业总产值和人口数5项指标,采用1 km×1 km格网,运用空间滞后回归模型对中国2000年和2013年的碳排放进行时空分布模拟,并对空间模拟结果进行误差分析及纠正,获得地均碳排放强度的空间分布图,以弥补传统碳排放统计空间展示效果差、空间分辨率低等缺陷.结果发现,中国碳排放的空间分布格局差异显著,地均碳排放强度分布呈现由东部地区向中西部地区逐渐递减的阶梯状区域分布差异,东部地区的碳排放高值聚集区域大致呈现面状聚集分布特征,区域之间碳排放的差异较小,西部省会城市、工矿城市与农村地区碳排放量差异显著.2013年的地均碳排放强度明显高于2000年,且高值区域的分布范围明显扩大,低值区域分布范围面积明显减少.     

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。