西藏高原生态系统服务时空格局及其变化特征

西藏高原是我国国家生态安全格局中至关重要的区域,维护提升其生态屏障功能是该区生态保护的核心目标。论文分析了1990—2010年西藏高原生态系统类型及其服务能力的时空变化格局,开展近20 a生态屏障功能的综合评估。结果表明：1）近20 a,西藏高原生态系统宏观格局稳定少动,森林、水体与湿地面积略有增加,草地、荒漠面积减少;2）森林、草地、湿地生态系统水源涵养量为895.19×10⁸ m³,平均单位面积水源涵养量为744.48 m³/hm²,近20 a水源涵养服务在波动中有所提升;3）水蚀区土壤水蚀模数为3 876 t/km²,土壤水蚀量为10.31×10⁸ t,生态系统土壤保持服务保有率为66.3%,近20 a土壤侵蚀量下降,而土壤保持服务保有率呈持续上升趋势;4）土壤风蚀模数为1 581.2 t/km²,土壤风蚀量为18.99×10⁸ t,防风固沙服务保有率为66.5%,近20 a由于风场强度减弱与植被覆盖度增加,土壤风蚀量下降,而生态系统防风固沙服务保有率持续提升;5）森林、草地、湿地碳固定服务量为1.95 Pg C,从前10 a略有下降态势转变为后10 a轻微上升趋势。     

漓江流域陆地生态系统碳储量时空特征与预测

评估生态系统碳储量,对区域生态管理具有重要意义。利用InVEST模型和PLUS模型,基于解译的土地利用数据和未来土地利用预测数据,研究2000-2020年漓江流域土地利用变化和碳储量时空特征,并预测未来不同发展情景下碳储量的变化。结果表明：2000-2020年漓江流域土地利用变化表现为耕地、林地和草地面积减少,水域、建设用地和未利用地面积增加;受土地利用变化的影响,2000-2020年漓江流域碳储量减少了0.945×10⁶ t,其中2015-2020年减幅最大;碳储量高的区域主要分布在流域西北、西南及东部高海拔地区,碳储量低的区域主要分布在流域中部平原地区且2000-2020年明显扩大,流域内的临桂区、兴安县和灵川县碳储量减少较为显著。预测2030年漓江流域在自然发展情景下碳储量会进一步下降,耕地保护情景下碳储量相较自然发展情景增加0.345×10⁶ t,生态保护情景下碳储量比自然发展情景、耕地保护情景分别增加1.540×10⁶、1.195×10⁶ t。耕地保护情景能够保护耕地数量,但建设用地扩张受...     

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...     

赤水河流域生态状况与变化特征综合评估

从区域生态系统综合评估视角,对赤水河流域2001—2020年生态格局、质量和功能现状和变化特征开展定量评估,耦合社会经济指标,识别流域生态保护特点和空间分异规律。结果表明：赤水河流域上、中、下游各子流域在各评估指标中均表现出明显的梯度变化特征,流域下游生态本底最好,中游其次,上游最差。具体来看,流域下游生态格局和功能较为稳定,并且呈稳中向好的变化特征,如位于下游的大同河子流域以森林生态系统为主,生态质量指数为74.22,是整个赤水河流域中最高的区域。从生态保护与经济社会发展的协调性来看,下游体现出生态保护和民生改善“双赢”的特点;流域中游和上游生态格局和功能指标受干扰最大,部分子流域明显变差,如上游的倒流河河口至小河渡口子流域最为典型,单位面积水源涵养量年均降幅达到1.21万m³/km²,流域上游人均GDP增速最慢,仅为0.08万元/a,仅为流域中游人均GDP增速的1.9%,需要在加大生态保护力度的同时探索经济社会发展的新增长模式。     

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.      

退耕还林工程对四川盆周低山丘陵区生态系统服务价值的影响——以洪雅县为例

退耕还林工程是我国实施的重点林业生态工程。以四川盆周低山丘陵区退耕还林工程重点示范县洪雅县为研究对象,基于遥感和地理信息系统技术,参照中国陆地生态系统单位面积生态系统服务价值当量表,结合研究区粮食平均产量和收购价格,分析了退耕还林前(1994-1999年)、后(1999-2007年)的生态系统服务价值变化,探讨了退耕还林工程对生态系统服务价值的影响。结果表明:退耕还林工程在一定程度上使土地利用程度呈减弱趋势,土地利用处于衰退阶段;退耕前,生态系统服务价值变化不明显;退耕后,生态系统服务价值发生显著变化,总生态系统服务价值增加2.90×10⁸元,可能是由于退耕还林使耕地生态系统服务价值降低,林地生态系统服务价值增加;各项生态功能服务价值中,食物生产功能价值下降,其它各项功能价值上升,以水源涵养功能上升最大,水源涵养价值增加0.78×10⁸元;敏感性分析表明,研究区生态系统服务价值对生态系统服务价值系数变化缺乏弹性,研究结果具有稳定性。     

中国草地生态系统服务功能价值遥感估算研究

草地生态系统是我国陆地上面积最大的生态系统,不仅生产大量的产品,而且提供巨大的生态服务功能。利用遥感技术估算草地生态系统服务价值,具有廉价、动态、快速、范围广等优点,并可解决传统方法所不能解决的空间异质性问题。论文考虑有机物质生产、维持CO₂和O₂平衡、营养物质循环、对环境污染的净化作用、土壤侵蚀控制和涵养水源等主要服务功能,提出了一个基于净初级生产力(NPP)和植被覆盖率的草地生态系统服务价值估算方法,并介绍了从MODIS数据反演NPP和植被覆盖率的方法。对2003年我国草地生态系统服务价值的估算结果表明,我国草地生态系统总服务价值达17050.25×10⁸元,平均48.44×10⁴元/km²,是草地生产收益的19倍;不同类型的草地生态系统单位面积服务价值空间差异悬殊,从5.62×10⁴元/km²变化到99.0×10⁴元/km²以上。     

基于土壤动态蓄水的森林水源涵养能力计量及其空间差异

水源涵养是森林提供的重要生态服务之一,而森林土壤对降水的拦蓄和调节起着主要作用。采用土壤动态蓄水能力法,以太湖流域安吉县森林资源二类调查和雨量站逐日降水量数据为基础,评估了森林的水源涵养能力,并将土壤水源涵养能力参数和降水数据进行空间栅格处理和相应的栅格运算,从而揭示了水源涵养的空间差异。结果表明:安吉县森林生态系统年涵养水源能力为19.66×10⁸ t,单位面积森林年涵养水源能力为14 788 t/hm²;从空间分布上看,森林水源涵养量沿西苕溪由上游向下游呈减少的趋势;从不同森林类型来看,竹林的水源涵养贡献率最大,达52.26%。     

近50a玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对碳储量的影响

土地利用变化对碳收支的影响是当前全球变化研究领域的重点内容之一,中国西北干旱区土地利用变化对陆地生态系统碳收支的影响尚不清楚。论文以西北干旱区流域绿洲水土开发的典范--玛纳斯河流域为研究区,基于Bookkeeping模型,利用多期土地覆被类型图、植被和土壤碳密度历史文献及实地调查资料,开展玛纳斯河流域近50 a荒漠转变为绿洲农田和农田弃耕两种主要土地覆被变化对碳收支的影响研究。玛纳斯河流域的垦殖活动有利于碳储量的增加,在1962-2008年的46 a间,土地利用变化导致流域植被碳储量增加6.34×10⁵ t,土壤碳储量增加3.14×10⁶ t,总碳储量增加3.77×10⁶ t。受土地覆被变化面积和转换类型碳密度差异的影响,不同土地覆被类型转换对碳储量的影响存在显著差异:荒漠草地、裸地开垦为耕地均引起植被和土壤碳储量显著增加;林地开垦为耕地引起植被碳储量减少,土壤碳储量增加,总碳储量减少;而耕地弃耕通常会导致流域碳储量减少。     

水源涵养型重点生态功能区生态状况变化研究

水源涵养型重点生态功能区对于保护中国大江大河源头区及水源补给区具有重要意义。文章以生态系统状况指数为指标,通过生态系统组成与结构、生态系统生产能力、生态系统服务功能分析了2000-2010年中国水源涵养型重点生态功能区的生态状况变化态势。结果表明水源涵养型重点生态功能区以森林和草地生态系统为主。2000-2010年,三江源区和若尔盖区生态系统状况整体表现为好转,甘南区、祁连山区和南岭山地区生态系统状况整体表现为基本稳定大小兴安岭区、长白山区和阿尔泰山地区生态系统状况整体表现为轻度退化。大小兴安岭区退化面积占该区面积的比例最大,为42.54%;三江源区和祁连山区退化面积比例较小,分别为6.26%和6.93%。大小兴安岭区、长白山区和南岭山地区以轻度和中度退化为主,阿尔泰山地区以中度和重度退化为主,甘南区以轻度退化为主。     

太湖流域粮食生产时空格局演变与粮食安全评价

太湖流域既是中国传统粮食高产区又是当前经济发展的前沿阵地。论文从宏观视角探讨了该区1985-2010年27个县域粮食生产时空变化格局及粮食安全水平,结果表明:时间演化上该区粮食产量不稳定,但总体呈下降趋势,历经波动发展-急剧减少-稳步增长三阶段;空间差异亦较显著,除西北4个县域,其余地区粮食产量均有不同程度下降,粮食生产重心逐渐由中部向西北偏移,县域粮食生产相对优势弱化,整体粮食生产能力降低;粮食总产变异系数和70%以上年份波动系数超全国平均水平,粮食安全风险大;粮食不安全县域增多,2010年59%的县域粮食不安全。未来该区仍受到耕地数量减少和质量退化威胁,完善耕地保护政策并提出保障粮食安全的区域差别化措施具有重要的现实意义。     

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。     

滇池流域土地利用变化对地下水水质的影响

土地利用变化影响着浅层地下水水质,以滇池流域为研究对象,综合运用遥感影像解译、马尔科夫转移矩阵和冗余分析,对近20年(2002～2020)滇池流域土地利用和浅层地下水质变化进行分析,揭示长时间尺度下土地利用变化对浅层地下水水质的影响.结果表明:2002和2020年滇池流域土地利用类型以草地、林地和耕地为主,分别占总面积20.91%和17.43%、43.21%和37.99%、22.11%和17.08%,2002～2020年间耕地向建筑用地和林地、林地向草地和耕地、草地向林地和建筑用地转移概率分别为22.59%和20.72%、13.16%和10.49%、26.30%和15.65%,耕地面积减少146km²,建筑用地面积增加279km².2002～2020年滇池流域浅层地下水化学类型由HCO₃^-·SO₄^2--Mg²⁺型转变为HCO₃^-·SO₄^2--Ca<...     

太湖流域土地利用变化及洪涝灾害响应

根据1986年和1996年土地资源调查和土地详查资料,分析了太湖流域土地利用的数量变化和空间变化,揭示了该区土地利用变化的幅度、速度、区域差异,以及土地利用变化的驱动力。根据1991年汛期(5～9月)降雨,分别计算了1986、1996年下垫面状况下的产水量,比较了二期产水数量和空间分布的差异,分析了20世纪90年代以来流域水位连续偏高的原因,进而分析洪涝是如何对土地利用的变化作出响应的。太湖流域土地利用变化的特征是耕地面积快速减少和建设用地迅速增加,土地利用变化的驱动力是政策因素、经济发展和人口增长。太湖流域10年间土地利用变化使流域产水量增加,洪涝过程缩短,增加的产水分布在流域的上游,加重了流域的洪涝灾害。     

西北干旱区典型流域生态系统服务价值变化

论文选择西北干旱区塔里木河流域、玛纳斯河流域、石羊河流域以及黑河流域4个典型流域为研究对象,以1994年土地利用分类图、TM影像,2005年CBERS影像数据为基础,参照谢高地等提出的"中国生态系统服务价值当量因子表",在对这4个典型流域生态系统服务价格根据其消费指数以及不变价格订正的基础上,逐项估计了这4个流域农田、森林、草地以及水体生态系统各项生态系统面积、服务价值及其变化。结果表明,这4个流域提供环境保护的支撑生态系统(森林、草地、水体)面积2005年普遍小于1994年,而农田生态系统面积增加显著,并且相对于较大面积的内陆河流域,小流域内各类型生态系统面积变动比较大,变动速度相对较快;塔里木河流域生态系统服务价值最大,具有较高的稀缺性,但黑河流域生态系统服务价值的增加幅度最大,这两个流域相比,黑河流域各生态系统的服务功能对于该区域人们的生活生产更为重要,影响更直接;塔里木河流域农田生态系统面积增加幅度最大,但其区域内人们对农田生态系统服务价值支付意愿的增长速度却保持最低,这说明该区域内部人们对这种生态系统服务功能的支付意愿与其资源丰富程度并不对称,需要加强宣传水土安全保护与生态经济发展的观念。     

太湖流域重污染区LUCC及驱动因素分析

通过对太湖流域重污染区1999年和2007年的2期遥感影像数据解译结果的分析,获取了太湖流域重污染区主要土地利用类型的信息,分析了8年来研究区内土地利用与覆被变化趋势,并对区域内土地利用/覆被变化的驱动因子进行了探讨。结果表明,从1999～2007年间,太湖流域重污染区内耕地面积减少,而林地、建设用地、园地、水域总体呈增加的趋势,其中减少的耕地主要转化为建设用地。在区域结构中,影响土地利用结构变化的驱动力因素主要是经济的发展、城市化进程推进、人口增长以及政策因素这4个方面,而研究区内经济的快速发展和人口的增长成为土地利用/覆被变化的关键因素。     

西苕溪流域径流对土地利用变化的空间响应分析

针对流域土地利用变化所引起的径流空间变异问题,论文以太湖上游西苕溪流域为例,基于SWAT模型（Soil and Water Assessment Tool）模拟的不同土地利用情景下月尺度径流过程,通过GWR模型（Geographically weighted regression）在空间上定量评估了土地利用/覆被变化对流域径流过程的影响。结果表明：径流变化在流域空间分布上存在一定非平稳性,其与子流域内面积变化较大的土地利用类型相关性显著,其中城镇用地影响最大,林草地和耕地影响次之。径流变化对城镇用地的空间响应关系表现为由上游到下游逐渐增强,而对林草地和耕地的响应关系表现为从流域上游到下游逐渐减弱。对比发现,多因子GWR模型相对于单因子GWR模型更适合综合分析径流对土地利用/覆被变化的空间响应关系。     

基于土地利用与景观格局的生态保护红线生态系统健康评价方法——以南京市为例

生态保护红线是生态功能极其重要或生态环境极为敏感/脆弱的区域,是生态保护的核心区域。以南京市生态保护红线为研究对象,基于2000年、2005年、2010年和2015年四期土地利用/覆被和遥感影像等数据资料,对生态保护红线的生态系统健康进行了评价。结果显示：（1）2015年南京市生态保护红线内不同类型土地利用面积由大到小依次为：林地、耕地、水域、人工表面、湿地和草地,其中林地面积最大并逐年增长,耕地面积逐年减少;（2）2000—2015年南京市生态保护红线生态系统健康指数平均值为53.83,生态保护红线的生态系统健康指数处于亚健康水平,并呈现缓慢增长的趋势;（3）陆域生态系统,特别是森林植被覆盖度较大的区域,生态系统健康指数较高,相反,水域生态系统的生态系统健康指数相对较低。     

近20年重庆市主城区碳储量对土地利用/覆被变化的响应及脆弱性分析

土地利用/覆被变化（LUCC）是影响区域生态系统碳储量变化的重要驱动因素,探明碳储量对LUCC的响应及脆弱性,对区域实现“双碳”战略目标具有重要意义。以重庆市主城九区为例,运用InVEST模型研究了近20年主城区碳储量对土地利用转移的响应,采用潜在影响指数（PI）评估了该区域生态系统碳储量服务的脆弱性。结果表明：（1）2000—2020年间,主城区耕地面积减少743.29 km²,建设用地面积急剧增加773.48 km²。前10年土地转移面积6.05%,后10年转移13.98%,耕地转为建设用地是主要的土地转移类型。（2）近20年主城区碳储量累计减少5.78 Tg,其中建设用地侵占耕地是碳储量急速下降的主导因素。碳储量分布呈现“中部低—四周高”的空间格局。（3）近20年主城区均表现为碳源,土地利用程度指数提高14.73,PI指数为-2.50~ -2.59 Tg,均表现负面潜在影响,且2000—2015年间脆弱性不断恶化,2015—2020年间脆弱性有所缓解。研究结果可为区域生态可持续发展和未来土地利用管理政策制定提供参考,并为西部其他同类型山地城市提供借鉴。     

土地利用变化及流域尺度大小对水文类型分区的影响

以海河流域为研究对象,根据1956-2005 年的年降雨量和水面蒸发资料以及DEM、土地利用和土壤的遥感资料,采用地理信息系统和多元统计分析的方法,划分一定单元流域,对海河流域进行水文类型分区划分,并讨论了土地利用转移变化及单元流域尺度大小对水文类型分区的影响。结果表明,不同土地利用情况下水文类型分区的结果是不同的,土地利用的变化会直接或间接影响流域水文类型分区的空间分布,土地利用变化越大,水文类型分区的转移变化也越大。单元流域尺度较小时,水文类型分区分布较为离散,反之,单元流域尺度较大时,水文类型分区的分布则较为连续。当单元流域平均面积变化小于150 km²时,分区分布虽然有一定的变化,但总体来看分区结果相对比较稳定,当单元流域平均面积变化较大,并达到250km²以上时,分区结果会发生较大变化。