生态系统服务时空演化的非线性影响因子——以钱塘江流域为例

为深入探究不同尺度、不同类别影响因素对不同类型生态系统服务的影响程度和复杂关系,本文测定了钱塘江流域7项生态系统服务的时空变化,并通过随机森林模型识别了各单项生态系统服务不同尺度自然环境因素和社会经济因素的影响程度和相对重要性,并评估了主导影响因素的边际效应.结果表明：2010~2017年,各单项生态系统服务在时空变化上具有明显的空间分异特征;不同类型生态系统服务受不同尺度自然环境因素和社会经济因素的共同影响,但其影响程度存在明显差异,格网尺度、自然环境因素的影响相对较大,建设用地、耕地及与其直接相关的社会经济因素的变化改变和塑造着生态系统服务的演化过程;主导影响因素与各单项生态系统服务之间存在复杂的非线性关系,各影响因素指标的变化对各年份生态系统服务具有非平稳的影响,如建设用地增加初期对多项生态系统服务的影响更为复杂和剧烈.     

基于利益相关者感知视角的生态系统服务研究进展

作为生态系统服务的共同生产者和受益者,利益相关者在生态系统服务供给、需求与决策中发挥着重要作用,对探究生态系统服务的社会相关性和潜在社会影响至关重要。如何从利益相关者感知视角进行生态系统服务评估、揭示生态系统服务感知的影响因素、平衡不同利益相关者的多重生态效益已成为一项重要议题。本文基于国内外生态系统服务感知研究的理论基础和实践进展,在归纳利益相关者及其感知概念的基础之上,整理介绍利益相关者感知在生态系统服务研究中的应用,系统梳理利益相关者识别、感知数据获取、感知评估方法特点,阐释影响利益相关者对生态系统服务感知的多维因素及其作用机制。从生态系统服务社会公平性、决策参与度、可持续供给理念出发,以利益相关者为核心,构建一个社会感知评估、社会效应分析、政策实践应用互动融合的研究框架,进而有效链接自然生态系统和人类社会系统。未来研究有必要进一步阐明生态系统服务的多样化社会需求与差异、挖掘多源大数据在多尺度生态系统服务感知评估中的作用、扩大空间分析方法应用范围、揭示生态系统服务感知差异形成机制。     

生态系统服务供需关系研究进展与趋势展望

厘清生态系统服务供需关系,对于实现自然资本永续利用与生态系统服务供需协调具有重要意义。结合国内外生态系统服务研究情况,提出了生态系统服务供需关系研究框架,阐释了生态系统服务供需关系形成机制与表现形式,概括了生态系统服务供需关系基本特征,总结了生态系统服务供需关系研究方法,并梳理了未来可能研究方向,以期能够为生态系统服务研究与管理提供参考。总体来看,生态系统服务供需关系产生于两种非排他性机制,主要有簇、权衡、协同与兼容四种表现形式,并具有空间异质性、时间变异性与尺度效应特征;生态系统服务供需关系主要有指数构建与评估、指标统计与分析、情景制定与模拟及空间制图与分析四种研究方法。     

土地利用变化模型方法评述

土地利用/覆被变化(Land use/Cover change, LUCC)是生态系统过程的重要组成部分,通过模型拟合这一变化过程具有重要意义。从当前LUCC模型研究进展出发,将常见的LUCC模型分为变更描述模型、数量预测模型、基于过程的模拟模型和混合模拟模型四类,并对每一类模型进行了阐述。通过对各类模型的分析,指出当前LUCC模型研究存在数据可靠性差、尺度综合欠缺和模型校验简单三个方面的问题,并以这些问题为基础,提出模型进一步发展的方向:①大数据与数据价值挖掘;②构建多尺度多层次时空动态模型;③创新校准和验证方法。     

黄土丘陵区不同地貌单元土壤有机碳空间变异的尺度效应

运用地统计学和GIS相结合的方法,研究了黄土丘陵区县域不同地貌单元土壤有机碳空间变异的尺度效应,尺度划分为县域、县域上三种不同的地貌单元以及与地貌单元相对应的乡镇尺度,结果表明：①各个尺度下有机碳含量均偏低,完整地貌单元尺度与乡镇尺度有机碳均值与变异系数大小顺序不同;②高山区随着尺度的变化,自然因素对变异的影响程度没有显著变化,但低山丘陵区与丘陵沟壑区自然因素的影响程度减小,插值图表现出较小的研究面积有机碳含量信息更丰富;③县域尺度上海拔与土壤类型是导致变异的主控因素,在丘陵沟壑区,所研究的自然因素（海拔、土壤类型、土壤侵蚀程度、田面坡度、坡向）对其影响都不显著;在低山丘陵区,地貌单元上主控因子是海拔与土壤类型,而乡镇尺度上转化为田面坡度;在高山区,地貌单元上主控因子是土壤类型,但乡镇尺度上其主要影响因素变为土壤侵蚀程度。     

陆地生态系统服务若干特征与管理应用

陆地生态系统为人类的生存发展提供了物质产品及生存环境两方面的多种服务，认识生态系统服务的基本特征是生态系统管理的重要前提。基于陆地生态系统服务的产生、传输与利用等过程，生态系统服务的基本特征可以概括为：质量依赖性、空间异质性、空间尺度关联性、权衡与协同和多尺度传输等方面。认识生态系统服务特征可以为生态系统管理提供重要启示：提高生态系统质量；辨识和保护高保护价值区域；维护生态系统服务过程的完整性；协调生态系统服务权衡关系；权衡多尺度利益相关者。关于陆地生态系统服务基本特征及管理应用的综述，可为有效管理生态系统、提升生态系统服务提供科学指导。     

快速工业化区域LUCC时空特征及其动力机制的区域对比研究——以广州市花都区和佛山市南海区为例

土地利用/覆盖变化（LUCC）已成为全球变化研究的核心领域和热点问题之一,其中快速工业化区域LUCC的比较研究意义尤为重大,有利于对不同类型和模式工业化区域LUCC机理的深入理解。广州市花都区与佛山市南海区地理位置相邻,自然条件与行政区划相似,同属快速工业化区域,却处于工业化发展不同阶段,工业化模式也存在明显差异,是比较研究的理想区域。论文利用两地普查、更新调查和逐年统计数据,结合卫星影像资料和实地调研,深入比较分析二者LUCC时空特征与动力机制,揭示出：①二者LUCC时空特征存在显著差异,南海区耕地非农化水平相对较高,建设用地特别是独立工矿用地扩张迅猛,但空间集中度不及花都;②工业化模式、人口增长与城市化模式、地域文化、制度以及管治模式等差异是导致二者LUCC差异的主要人文因素,工业化与城市化对花都区LUCC空间分异的贡献度相对较高;③快速工业化区域应根据区域发展实际,合理制定相应的工业化、城市化发展战略及模式,同时积极完善文化、制度与管治环境,促进建设用地扩张走合理集中布局、加强内部挖潜的可持续发展道路。     

我国旅游景区火灾事故的关联影响因素研究——基于最优尺度分析

影响景区火灾事故的风险因素众多,而时间、空间以及景区特征因素是地理、气候、人流、容量等火灾风险因素的集中体现。根据2004—2014年间我国景区发生的202起火灾事故案例,利用聚类分析和最优尺度分析我国景区火灾事故的发生特征及其与时空、景区特征等因素的关联关系。利用最优尺度分析发现,时间、空间和景区特征因素均与景区火灾事故相关变量呈现锐角关系,存在非线性典型相关关系。时间维度、空间尺度以及景区特征不同,其与景区火灾事故相关变量的关联关系表现出明显的差异性。     

福建省龙海市土地利用空间分布影响因子的尺度效应分析

土地利用在不同的规模尺度上具有不同的特征,某个研究尺度上的影响因子可能在其它尺度上并不发生作用。论文运用统计方法与GIS技术从自然环境、社会经济以及基础设施条件各方面分析福建省龙海市土地利用空间分布影响因素及其尺度效应。综合考虑9种主要的土地利用方式和23个候选影响因子,其中土地利用数据来自2000年11∶0000土地利用详查数据,地形数据来自15∶0000DEM,而社会经济统计数据如人口分布来自以乡镇为统计单元的统计年鉴,因此必须根据其空间分布与影响因子的关系进行空间化处理。采用的基本研究单元为100m×100m,在此基础上生成200m×200m,300m×300m～2000m×2000m多个空间尺度序列数据图层。通过分别构建不同聚合规模上的土地利用空间分布驱动模型,探讨了福建省龙海市土地利用空间分布影响因子的尺度规模效应。研究表明,不仅模型的解释能力会随聚合规模发生变化,影响因子本身及其影响系数也随研究尺度发生不同程度的变化,呈现出显著的尺度依赖性规律。龙海市主要地类受坡度、海拔高程等地形条件的严格限制,而地形因素是不容易随时间发生改变的,因此自然条件优越的地区适合多种用地类型,因而将是用地矛盾的焦点。     

生态系统服务流特征及量化方法研究进展

文章在认知生态系统服务流形成过程、传递载体、空间特征等基本属性特性的基础上,综述了服务流的研究框架以及产品提供、调节服务和文化服务等生态系统服务流动过程;结合研究热点,着重分析了区域间生态系统服务流的形成特征;系统梳理了现有的生态系统服务流定量评估方法以及适用范围;并进一步提出未来生态系统服务流的研究切入点,即时空尺度耦合研究、区域尺度生态系统服务流的精准量化、文化服务流的量化表达、以及生态系统服务流动过程中人类活动干扰的量化和区分。以期优化自然资源开发和利用,提升人类福祉,促进人地关系和谐发展。     

景观生态学在国土空间治理中的应用

鉴于当前国土空间治理面临复杂的人类活动与自然环境相互作用而产生的生态风险与空间利用问题,基于景观生态学学科特质与生态文明建设要求,对当前国土空间治理工作进行梳理,归纳了明确的生态系统服务定位、高效的建成空间结构、适宜且多样的产业发展支撑、多等级的生态系统服务与安全保障等国土空间治理需求。同时,整合区域时空信息的理论基础与分析手段,提出景观生态学在国土空间治理中应落脚于:(1)识别并统一不同空间尺度的治理单元;(2)辨析并评估景观功能的空间分异;(3)构建基于生态风险防范的区域景观格局;(4)识别集约高效的城乡协调发展格局;(5)提出尺度联系的绿色发展架构;(6)明晰多级多样的生态保障方案。     

Revisiting production and ecosystem services on the farm scale for evaluating land use alternatives

Urbanization pressure increases the demand on remaining open spaces to deliver food and biomass, as well as other ecosystem services, but it is often paired with a reduced capacity to deliver these services. This calls for an integrated and innovative use of the remaining space.However, current spatial planning paradigms are not always adapted to face these new challenges. In many regions, an important aspect of spatial planning in relation to agriculture is still the pragmatic and monofunctional allocation of land use between vocal stakeholders. This is rarely paired with a regional view on the effective or desired quantity of services provided by this open space. Since land use policies increasingly need to strive for resilience on top of diversification of services, assessments of the servicing capacity and sustainability of land uses are needed.This paper presents a framework to assess all ecosystem services (i.e. marketable and non-marketable ES) delivered by conventional as well as innovative land uses. The framework is then used to assess land use strategies at the scale of an unconventional case farm in Flanders, Belgium. The analysis combines spatial and economic analysis of land use alternatives and illustrates some shortcomings of usual ecosystem valuation tools. Our findings illustrate that land use evaluation might be biased against unconventional land management alternatives. The proposed framework provides land planners with a way to assess and arbitrate between land sharing and land sparring options more accurately. The approach can help to optimize land use from the societal perspective, and allows for benchmarking farm-level land use alternatives by comparing the services they deliver.     

自然保护地生态系统服务价值评估研究进展

自然保护地具有重大的生态效益和经济效益,近年来自然保护地生态系统服务价值评估已成为当前生态学和环境经济学的研究热点.通过系统地回顾自然保护地生态系统服务价值评估的历史沿革,从空间尺度、研究对象、评估方法、评估指标等方面综述了相关的研究进展.总体来看,国内外相关案例已基本覆盖了国家、行政区域、自然地理单元和单个自然保护地等不同空间尺度;分别以森林、湿地、草地和荒漠等代表性生态系统类型自然保护地开展了研究;多采用价值系数与物质量评估两种方法;同时,不同自然保护地在供给、支持、调节、文化等四大类服务的指标选择上各有不同.自然保护地生态系统服务价值评估工作仍存在标准体系不完善、时空动态研究不足、未充分考虑利益相关方等问题,建议未来我国自然保护地生态系统服务价值评估从以下几个方面加强研究:①加强基础性研究,探索自然保护地生态系统服务的生态学机制;②开展各指标的长期动态监测,建立健全不同类型自然保护地生态系统服务价值评估指标体系和技术方法;③加强时空动态分析及影响因素分析,运用动态模拟模型预测价值的变化;④充分考虑不同利益相关方之间的权衡,使其在生态补偿研究中发挥重要作用;⑤加强评估结果在自然保护地规划、建设、管理、保护等各方面的应用研究.      

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,...     

国际土地利用/覆盖变化模型研究综述

国际上对土地利用/覆盖变化的研究由来已久,近年由于土地利用/覆盖变化对全球变化的贡献及响应,预测土地利用/覆盖变化成为必然。由此,越来越多的科学家致力于研究土地利用/覆盖变化模型,并取得了积极进展。论文介绍了目前国际上土地利用/覆盖变化模型的一些相关问题:①土地利用/覆盖变化模拟的尺度依赖性;②土地利用/覆盖变化模拟的数据问题;③预测土地利用/覆盖变化的位置与数量。回顾了已有的5种主要的土地利用/覆盖变化模型:①基于行为者的土地利用/覆盖变化模型;②经验统计模型;③最优化模型;④混合/综合模型;⑤动力模拟模型。最后总结了现有模型中存在的问题,并探讨了今后土地利用/覆盖变化模型发展的方向。     

不同比例尺下耕地质量分等结果的差异及影响因素研究

近年来,耕地质量保护问题已逐渐成为我国最突出的问题之一,而耕地质量管理工作需在不同层次上进行,同时也要求有不同比例尺的耕地质量分等成果,但不同比例尺下的耕地质量分等结果在等别面积、空间分布、等别组合以及精度上均存在差异。因此,分析不同比例尺耕地质量分等结果的尺度差异,研究其影响因素,对于提高土地质量管理水平具有重要意义。论文采用计量经济学模型和二元Logistic回归模型,以江苏省东海县为例,对1∶5 000(大比例尺)、1∶100 000(中比例尺)和1∶500 000(小比例尺)3种比例尺下耕地分等结果的差异及其影响因素进行了研究。结果表明:1)不同比例尺下耕地质量分等结果在面积数量、空间分布以及表达精度上均存在一定差异,且比例尺越大,结果越精确;2)导致不同比例尺间耕地质量分等结果差异的影响因素,主要有高程、植被覆盖度、耕地连通度、耕地面积占比、耕地图斑数、坡度、路网密度以及耕地集聚度等,不同比例尺之间的耕地等别差异影响因素是不一致的,且各因素对结果差异的影响力大小也有一定的差别。综合以上结论,可以得出:由于耕地质量分等结果比例尺差异明显,并受多因素影响,所以不同比例尺下耕地分等数据转换与组织十分重要。     

基于生态服务价值的张掖绿洲生态安全评价

基于生态服务功能与土地利用/覆被变化(LUCC)的安全评价是当前地理学和生态学研究的热点,如何将二者的研究有机地结合并对区域生态安全评价实现具有时间动态、空间可视的四维表达是方法论和认知角度的新尝试。论文在G IS技术的支持下以栅格数据和生态系统服务价值为评价基础,在采用Costanza生态系统服务价值修正值的基础上对张掖绿洲从不安全、较不安全、稳定、较安全和安全等5个级别进行了生态安全评价。结果表明,在1985—1995年,张掖绿洲生态价值损失了0.193×108元,1995—2006年损失1.933×108元,生态安全状况趋向恶化。处于稳定状态的斑块类型面积由92.91%减小到88.53%,减少的部分大多转换为较安全和不安全状态二种类型。从不同安全级别的斑块格局来看,稳定类型的平均斑块面积从1985—1995年到1995—2006年减少了905 hm2,而斑块数量却增加了349个;5个级别的斑块形状指数和连通度在整个研究时期变化趋势一致,即:形状指数越来越高,而连通度指数越来越低,说明整个张掖绿洲在安全级别类型格局上呈破碎化趋势,不同级别斑块相互交错。     

乡镇尺度大娄山区生态系统服务价值时空变化研究

乡镇尺度生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)核算对于制定乡镇差异化发展调控政策具有重要参考价值.以大娄山区水源涵养与生物多样性保护功能区(简称“大娄山区”)为研究对象,基于2000年和2018年2期土地利用数据,通过单位面积价值当量核算、地貌、地表粗糙度、空间统计等方法,研究了乡镇域ESV,并分析其地形效应和空间关联特征.结果表明:①2000—2018年大娄山区ESV整体呈稳定且微弱增长趋势,由1 891.44×108元增至1 895.73×108元;有28个乡镇ESV呈下降趋势,其中22个分布在贵州省.②在大娄山区4种地貌类型中,以缓坡区域的ESV最高(2018年),为811.69×108元;而区域单位面积ESV由高到低依次为峡谷底(0.21×108元/km2) >山脊(0.07×108元/km2) >缓坡(0.06×108元/km2) >陡坡(0.01×108元/km2).③2000年和2018年大娄山区ESV全局Moran's I值分别为0.111和0.109,且P值均小于0.05,表明研究区有显著的空间自相关性和空间聚集效应.2000—2018年,乡镇尺度ESV变化主要有5个空间热点聚集区和2个冷点聚集区.研究显示,建议对大娄山区28个ESV下降的乡镇、ESV冷点聚集区所涉及的乡镇、Ⅲ级地表粗糙度和缓坡重叠区域应优先开展“三生”空间优化.