基于土地转移矩阵的生态服务功能研究——以南京市仙林新市区为例

以南京市仙林新市区为例,运用土地转移矩阵方法分析土地利用变化,并采用专家打分法和层次分析法对生态服务功能进行分类评价,对其结果进行空间化表达,分析土地利用变化对生态服务功能的影响。结果表明:(1)2003—2013年仙林新市区耕地和水体面积大量减少,而建设用地、密集型草地和裸地面积大量增加。土地利用类型变化主要体现在耕地、水体向建设用地、密集型草地和裸地的转移。(2)区域生态服务功能整体降低,但生态服务功能改变程度具有空间异质性,西北部和中部的大部分区域生态服务功能降低程度高,而东南部小部分区域降低程度低。(3)耕地、有林地和水体向建设用地的转移是造成生态服务功能降低的主要原因,其作用程度达到70%以上。     

城市空间扩展对生态系统服务价值的影响——以南宁市区为例

以南宁市区1994～2004年土地利用统计数据为基础,参照中国陆地生态系统服务价值系数,分析了南宁市区土地利用变化特征及其对生态系统服务价值的影响。结果表明,10年来,南宁市区土地利用变化比较剧烈,建设用地增加明显,且占用耕地和林地现象较为突出,林地、草地和水田面积减少较多,园地、旱地面积增加明显;区域生态系统服务价值由1994年的8751．9×106元／a下降到2004年的8 636．5×106元／a,区域生态系统服务功能出现明显衰退。     

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。     

兰州市土地利用变化及生态服务价值

以典型河谷型大城市兰州市为例,在RS和GIS技术支持下,剖析了1997-2009年该市各县区土地利用及其变化情况。在此基础上,参考Costanza等生态系统服务价值计算方法和中国陆地生态系统单位面积服务价值表,分析r近12年来研究区土地利用变化对生态系统服务价值的影响及其变化情况。结果表明：1997-2009年兰州市林地增长面积最大,主要来源于耕地的转出及两山绿化,其次为建设用地,主要是对耕地、草地和未利用地的占用;土地利用类型面积减少最大的是耕地,主要转变为林地、草地和建设用地。土地利用变化引起生态系统服务价值及GDP变化,其分别从1997年的59．99亿元,210．27亿元上升到2009年的61．52亿元,920亿元。总体呈增长趋势,表明该区域生态环境整体向良性方向发展。     

基于遥感与GIS的黄河三角洲绿色空间生态服务价值评估

基于黄河三角洲1987、1997和2007年的TM遥感影像解译数据和野外调查结果,得到研究区三个年度的土地利用空间分布图。然后从土地利用的角度重新审视绿色空间的概念和内涵,建立基于土地利用类型的绿色空间生态评估体系,分析黄河三角洲地区的绿色空间生态服务价值及其变化情况。研究结果表明,1987—2007年间黄河三角洲地区绿色空间土地利用变化显著,其中,水体面积增加明显,农田、林地面积略有增加,湿地和草地面积显著减少,未利用地面积略有减少。土地利用面积的变化直接影响到其生态服务价值的变化,研究期间湿地生态服务价值减少了77.72亿元,草地减少9.00亿元,未利用地减少0.16亿元;水体的生态服务价值增加54.54亿元,农田和林地共增加3.41亿元。研究区绿色空间生态服务价值呈逐年减少的趋势,20年间研究区生态服务价值减少了28.94亿元。通过对绿色空间单项生态服务价值功能重要性进行评价,研究表明黄河三角洲地区单项生态服务价值以湿地、农田和水体占主要地位,这与各单项生态系统的面积及其单位生态服务价值量有关。     

基于InVEST模型的太行山沿线地区生态系统碳储量时空分异驱动力分析

提升区域的碳汇能力是中国生态文明建设的重点战略方向,是促进经济社会发展绿色转型的重要举措。太行山区是中国华北地区重要的生态屏障,其生态系统拥有良好的碳汇能力。研究太行山区生态系统碳储量时空分异特征及其影响驱动机制,对华北地区落实国家“双碳”工程建设,提升区域释氧固碳能力,乃至全面提升区域生态环境质量具有重要的意义。以太行山区为例,基于2005、2010、2015、2020年太行山区四期土地覆盖及碳密度数据,使用InVEST模型估算研究区碳储量,使用地理探测器探索驱动碳储量空间分异的主要因子,分析驱动机制。研究结果表明,(1)在2005—2020年期间,太行山区的土地利用类型发生明显变化。林地、建设用地土地利用面积增加,耕地、草地土地利用面积减少。耕地和草地主要转化为建设用地,同时也有一部分耕地转化为林地。(2)太行山区碳储总量在1.48×10⁹—1.50×10⁹t之间,整体逐渐增加。从土地类型来看,碳储量占比由大到小依次为：林地、耕地、草地、建设用地、水域、未利用地。林地增加是太行山区碳储量增加的主要原因;(3)太行山区碳储量空间分异主要受地...     

鄱阳湖生态经济区土地利用转型热点区域识别及其动力机制研究

识别土地利用转型的热点区域并探究其动力机制可为保护土地生态环境安全提供科技支撑,促进区域经济社会的可持续发展。利用空间热点分析模型探测鄱阳湖生态经济区2000—2014年期间土地利用转型的热点区域,通过典型相关分析定量识别土地利用转型的主导驱动因子,并从供给与需求的经济学视角阐释了土地利用转型的驱动机制。研究表明,(1)滨湖地区2000—2014年发生了剧烈的土地利用转型,耕地、林地、草地、滩地大量向城乡建设用地转化,土地生态面临严重威胁。在距鄱阳湖水面10 km之内,耕地、林地和草地面积分别减少15 740、15 152 hm~2,建设用地面积增加了47 138 hm~2。(2)城市建成区周围及主要道路对土地利用转型具有显著的辐射作用,区内土地利用变化高频区呈现"井"字形空间格局。在距离道路10 km之内,2000—2014年期间土地利用综合动态度由2.765‰衰减至1.059‰。(3)土地利用转型的热点区域数量呈增加趋势,并具有明显的轮换与跃迁特征,基本形成以南昌、九江、景德镇、鹰潭为中心的4个快速转型区。(4)经济、社会发展导致的土地供需矛盾是引发土地利用形态变化的主要动因。亟待建立滨湖生态环境缓冲区,严格控制滨湖地区的土地资源开发利用活动;对土地利用转型的热点区域进行科学规划,通过土地供需调控促进土地资源的集约、高效利用,增加土地经济供给。     

资源型城市土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

东营市是新兴的石油资源城市,土地利用/覆被变化剧烈且具有独特的区域特征。探讨该地区的土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响有着重要的现实意义。为此,基于RS和GIS技术,利用Costanza提出的生态系统服务价值评估方法,研究了东营市1986—2008年间的土地利用变化及其引起的生态系统服务价值动态变化。研究结果表明：（1）耕地是东营市主要的土地利用类型,面积有所减少;未利用地和次生盐碱地所占比重较大,居民点及工矿用地大幅增加,油田生产建设和生态环境保护矛盾非常突出。（2）生态系统服务价值减少了6.68%。2008年东营市提供的生态服务仍然以维护原材料、气体调节、食物生产、气候等为主,而废物处理、水源涵养、生物多样性保护、土壤形成与保护和娱乐文化功能是比较弱的。今后应维护生物多样性保护和水源涵养功能,防止土壤盐渍化,提升区域生态系统服务功能;（3）生态系统服务价值对生态价值系数的敏感性指数均小于1,说明研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性,研究结果是可信的。     

1975年以来黑河中游地区土地利用／覆被变化时空演变

以西北干旱区重要的内陆河——黑河中游地区为研究区域,采用1975、1987、1992、2001和2010年遥感影像为基础数据,选取土地利用变化幅度、动态度和土地利用强度指数3个指标,并结合转移矩阵,采用相关性分析和主成分分析方法,对该地区近35a来的土地利用／覆被变化及其驱动力进行综合分析。结果表明,1975--2010年,研究区耕地和城乡居民工矿用地所占比例持续上升,分别由14．14％和1．52％增加到19．74％和1．98％;草地和水域面积则分别减少3．87×10^4和0．41×10^4hm2。各土地利用类型中以耕地的土地利用变化强度指数最高,达0．1604％,草地次之。研究区土地利用类型间主要转移方向为：草地转化为耕地和未利用地,未利用地转化为耕地和草地,林地与草地问相互转化。导致黑河中游地区土地利用发生上述变化的主要驱动力为社会经济因素。     

基于PLUS模型和InVEST模型的昆明市生境质量研究

城镇化发展导致的土地利用变化是影响生境质量的首要因素,而生境质量对生物多样性保护和生态环境修复具有重要意义。以昆明市为研究区,通过获取2000—2020年土地利用数据,利用PLUS模型模拟2030年土地利用变化情况,再结合InVEST模型对昆明市生境质量进行研究。结果如下：(1)昆明市主要地类为耕地、林地和草地。2000—2020年耕地、林地、水体面积分别减少926.18 km²、28.03 km²、30.05 km²,建设用地和草地分别增加了925.36 km²和95.24 km²。(2) 2000—2020年昆明市生境质量持续降低,处于中上水平且呈现两极化趋势。低生境分布在昆明市南部城市群;较低生境聚集在昆明市东部,与较高生境相互交错分布在整个研究区;高生境主要分布在西面的山区。同时,低生境面积不断增加,高生境面积逐渐减少。(3) PLUS模型模拟出来的2030年昆明市土地变化中,建设用地进一步扩张,耕地、林地、草地面积持续减少;模拟得到的平均生境质量相较于2020年整体下...     

基于SSPs多情景目标的2030年成渝经济圈土地利用碳排放预测及其空间优化

快速城市化及人类活动增强,使得土地利用剧变并带来了一系列生态环境及气候问题。中国碳达峰、碳中和战略的提出,对未来土地利用的数量结构及空间分布提出了新的更高要求。碳中和战略下,通过多目标情景模拟土地利用结构和空间优化,预测未来土地利用变化及其碳排放特征,对土地维度碳中和具有重要意义。结合SSPs未来气候情景、历史情景和政策情景,基于PLUS模型模拟了2010-2030年成渝经济圈土地利用变化,包括数量和空间结构特征。并进一步基于经济效益、碳排放量、碳储量、生态系统服务价值四目标函数约束,对2030年不同情景下成渝经济圈土地利用结构进行了空间优化。深入分析了2030年的土地利用变化碳排放特征。结果表明,（1）2010-2020年,成渝经济圈主要表现为耕地、草地面积减少,建设用地、林地、水域和未利用地面积增加。（2）基于5种未来情景预测的成渝经济圈2030年土地利用变化各不相同。SSP126情景、SSP245与历史情景下,整体变化模式类似,但SSP126情景下林地扩张更快;SSP585情景下,建设用地、林地迅速向耕地扩张;政策情景兼顾建设用地与生态用地的发展,耕地减少最多,但耕地面积仍然高于...     

三峡库区(重庆段)景观格局变化及其对生态系统服务价值的影响

以具有重要生态地理位置的三峡库区(重庆段)为研究区,结合2000—2015年Landsat TM数据,运用统计和网络分析法,从时空角度研究景观格局和生态系统服务价值的变化及其两者间的相互关系。结果表明,整体而言,研究区耕地和林地所占比例较大,草地、水域、建设用地和其他用地所占比例较小,建设用地面积增加最快;从时间上看,2000—2015年斑块密度、最大斑块面积指数呈先减少后增加的趋势,聚集度最大值和香农多样性指数最小值出现在2010年;2000—2015年生态服务价值总量先增加后减少,2010年达最大;从空间上看,景观破碎度逐渐从库区东北、东南向各区县建成区及主城区转移,东北与东南地区的景观完整性逐渐提高;生态系统服务价值低值区集中于各区县建成区,主城区生态服务价值最低,长江流域西侧的生态服务价值低于东侧。合理的景观格局对提高该区域的生态系统服务价值具有重要意义。     

1996—2006年武汉市土地利用/覆被变化研究

以武汉市为研究区,利用1996和2006年Landsat5的TM影像解译结果,基于GIS空间分析与数理统计方法定量研究了1996—2006年11年间的武汉市土地利用/覆被变化。研究结果表明：（1）1996—2006年期间,武汉市土地利用覆被总体特征表现出耕地、草地和未利用地减少,林地、水域和建设用地面积增加的态势;（2）这11年间耕地转化为林地、建设用地和水域这3种变化类型分布最为广泛,转换率最大;（3）11年来武汉市土地利用综合动态度变化幅度较大,并呈缓慢上升趋势。土地利用年变化速度达到1.25%;（4）1996—2006年武汉市土地利用程度逐年提高,土地利用程度变化量和变化率均大于0,说明武汉市处于土地利用发展时期,土地利用集约度会进一步提高。     

开都孔雀河流域近20年土地利用/覆被变化及景观破碎化研究

根据开都孔雀河流域1990、2000和2010年Landsat-TM影像数据和中巴资源卫星数据,结合GIS技术,研究其近20 a土地利用/覆被及景观格局的动态变化特征及变化原因。结果表明,1990—2010年开都孔雀河流域土地利用类型变化最明显的是耕地、建设用地和水域湿地,年均变化率分别为4.76%、-1.61%和1.45%,而未利用地年均变化率最小,为-0.29%。草地面积的8.71%和未利用地面积的1.73%均转变为耕地,草地面积的2.41%转变为水域湿地,建设用地的54.74%转变为未利用地;林地面积在2000年前减少,主要转变为耕地,而在2000年后耕地和草地转变为林地,又使其面积增加。整个研究时段耕地、水域湿地分布趋于集中,逐渐成为研究区的优势景观类型;在2000年前林地分布破碎化明显,在2000年后趋于集中;1990—2010年,草地面积减少,景观优势度下降,景观形状趋于简单。认为人口的不断增加以及经济利益的驱动使得流域内耕地面积不断扩大,从而严重危及流域的生态环境安全。     

川东地区生态系统服务价值时空演变及其驱动力分析

川东地区位于四川盆地东部,是长江上游重要生态屏障区。基于1990—2015年川东地区6期土地利用数据,采用空间统计分析法分析川东地区土地利用格局和生态系统服务价值时空演变特征,并结合社会经济因素,探究研究区生态系统服务价值时空差异驱动因素。结果表明:(1)川东地区主要土地利用类型为耕地和林地,土地利用综合活跃度低。(2)1990—2015年研究区生态系统服务价值持续增加,各土地利用类型对生态系统服务总价值的贡献率由大到小依次为林地(42%)、耕地(31%)、水域(22%)、草地(5%)和未利用地(0%);单位面积生态系统服务价值呈从东北、东南两翼向中西部地区逐级递减趋势。不同土地利用类型对生态系统服务价值具有不同程度的影响,其中林地、水域与生态系统服务价值高度相关。(3)生态系统服务价值时空差异主要驱动因素为农业人口数、人口密度、工业总产值和国内旅游收入。空间相关性分析结果表明,社会经济因素与生态系统服务价值变化率呈负相关关系,并且低-低和高-低型聚集在西部地区,低-高和高-高型聚集在南部地区。研究结果可为调控川东区域生态安全、优化土地资源和促进可持续发展提供科学依据。     

吴江市土地利用变化及其生态效应

利用1993、2000和2004年吴江市的遥感影像,在GIS和RS支持下,通过构建土地利用转移矩阵对土地利用变化进行分析,并对其产生的生态效应进行研究。结果表明,吴江市的耕地基底向建设用地基底转化,生态系统结构的多样性和均匀度降低,景观整体形状趋于规则;生态系统功能退化,耕地的减少以及建设用地面积的增加是导致总价值减少的主导力量,而水域生态服务价值的增加是阻止其显著减少的原因;水源涵养和废物处理功能贡献度最大,超过总价值的50%;汾湖镇所占生态服务价值比重最高,分别为24.2%、25.21%2、5.13%,桃源镇所占比重最低。     

成渝城市群黑碳气溶胶的时空分异特征及其对土地利用/土地覆被变化(LUCC)的响应

基于2000—2015年MERRA-2的黑碳气溶胶(BC)空间分布数据和土地利用/土地覆被数据,利用GIS空间分析手段和地理加权回归模型,识别成渝城市群BC浓度的时空分异和土地利用/土地覆被变化(LUCC)特征,探讨BC浓度对LUCC的响应关系。结果表明:(1)成渝城市群BC浓度在整体上呈现出中部高、四周低的同心圆格局,且这一态势在15 a中没有发生明显改变;2000、2005、2010和2015年的年均浓度分别为3.86、4.97、4.91和4.51μg·m~(-3),以2005年为拐点呈先上升后下降的趋势,且2005年高值区的空间范围最大,经历了扩张-收缩的变化过程;在季度水平上表现出冬季秋季春季夏季的趋势,秋冬季BC污染形势严峻;(2)2000—2015年成渝城市群土地利用/土地覆被的主要类型为耕地、林地和草地,该时期3种地类面积总和的占比均在94.61%以上,土地利用结构未发生明显改变;以耕地与草地连续减少和建设用地持续增加为LUCC的主要特征,水域、林地和未利用地略有增加;(3)不同土地利用/土地覆被类型下的BC浓度总体上呈现出建设用地耕地水域林地未利用地草地的特征;在不同的土地利用/土地覆被转换方式下,当人工用地转为自然用地时BC浓度降低,当自然用地转为人工用地时BC浓度增加;(4)地理加权回归模型计算结果表明,局域拟合系数较高区域的LUCC对BC浓度的影响较为显著,且呈现出明显的空间分异现象。     

珠江三角洲典型地物空间分布特征研究

珠江三角洲改革开放30年以来经历了巨大的发展,但也导致了城市的迅速扩张以及大量宝贵农田的流失,引起了诸多环境问题和社会问题。因此探讨珠江三角洲土地利用的演变规律对于未来土地利用的发展变化具有重要的借鉴和指导意义。空间分析因其能有效揭示隐藏在区域数据之后的规律信息以及提供直观的可视化信息表达,已引起许多学者的关注。引入空间整体统计参数中的平均中心、标准距离和标准偏移椭圆,探讨珠江三角洲耕地和建设用地两种典型地物1990—2005年间空间整体特征变化规律。通过对研究区及研究区各市(区)空间中心转移、空间分布扩散和空间分布偏移的计算,表明珠江三角洲耕地空间特征在1990—2005整个阶段均呈现扩散状态,而建设用地空间特征在1990—2000阶段和2000—2005阶段呈现收缩和扩散两种特征。两类地物空间特征变化强度2000—2005阶段均大于1990—2000阶段。典型地物空间特征的发展变化与社会经济发展相一致。通过对比发现,耕地与建设用地空间中心迁移呈现反向变化,揭示了经济发展中大量的耕地转化为经济价值更高的建设用地。研究区中各市(区)典型地物在不同阶段、不同区域土地利用发展也存在空间差异性。空间统计指标能直观有效地揭示地物空间分布格局变化规律,有利于深入探讨研究区土地利用/覆盖变化。     

长沙市生态系统服务价值对土地利用变化的响应研究

基于谢高地等确立的中国陆地生态系统服务价值系数,通过价值系数修正,分析长沙市24年间土地利用变化对生态系统服务价值的影响.研究表明:耕地、林地、草地、水域、未利用土地的面积逐渐减少,城镇建设用地逐渐增加.1900~2014年的生态系统服务总价值逐渐减少,价值损失量为169 329.89万元,损失率为5.44%.各生态系统服务功能对长沙市生态系统服务价值的贡献率排在前三位是土壤形成与保护,水源涵养,生物多样性保护.食物生产的生态系统服务价值的贡献率最小.生态系统服务价值敏感性指数由大到小依次为:林地、耕地、水域、城镇建设用地、草地、未利用土地,敏感性指数均小于1,研究结果合理可信.     

南京市土地利用的生态环境问题及对策

在综合分析南京市土地利用与生态环境关系的基础上,提出南京市目前土地利用的主要生态环境问题包括:工业与城镇集中区水环境污染比较严重,在一定程度上威胁饮用水源;重化工业及交通的快速发展导致部分地区空气污染问题突出;城市点源与面源污染物排放导致局部地区土壤污染问题严峻;建设用地与人口集聚区热岛效应明显;生态用地破碎化导致生态系统服务功能下降。结论认为环境友好型土地利用模式是协调土地利用与生态环境关系的关键对策,为协调两者关系,必须实施集约利用建设用地、发展绿色工业、划定生态敏感区、实施土地利用分区管制、构建区域生态安全格局等措施。