基于“三生空间”的土地利用功能转型及生态服务价值研究——以福州新区为例

分析土地利用功能转型及带来的生态服务价值转变,是快速城镇化地区土地资源开发利用和“三生空间”管控的重要依据。论文基于福州新区2000、2009和2015年3期Landsat ETM+/OLI遥感数据和“三生”土地利用主导功能分类体系,应用GIS定量研究了福州新区15 a土地利用功能转型特征及生态系统服务价值时空演变,结果表明： 1）15 a间福州新区的生活生产空间增长迅速,面积增加了11 224.63 hm²,增长率达82.31%;生态生产空间面积出现先下降后增长趋势,总体增长了19.94%;生活生产空间的增长源于对生态空间和生产生态空间的侵占,生态生产空间的增长源于对湿地、海域等生态空间的侵占。2）15 a间福州新区生态系统服务价值下降了21.69%,其中生态空间下降总量最大,减少了6.822 8亿元,生活生产空间下降幅度最大,下降了92.10%。3）区域生态系统服务价值存在提高和下降两种相反趋势,导致研究区生态系统服务价值降低的主要原因是生活生产空间对生态空间和生产生态空间的侵占,贡献率分别达38.60%和18.77%,其次为生态生产空间对生态空间的侵占。4）推进福州新区“三生空间”协同布局,应加强区内生态林地、闽江河口、海岸线等重点生态空间的保护,稳步推进新区核心区域生活空间基础设施优化,集约利用生产空间,增加产出效益。     

基于选择实验法的城市生态系统服务价值评估——以四川温江为例

对城市生态系统服务价值的全面认知是实现城市生态系统可持续发展的基础。论文以四川温江为例,首先,基于选择实验法,构建城市生态系统服务功能属性指标和设置属性水平,了解温江居民对不同状态水平的选择偏好;然后,采用Mixed Logit模型对居民城市生态系统服务效用函数进行拟合,探讨生态系统服务各属性隐含价格和居民补偿剩余;最后,对温江城市生态系统服务价值进行评估。结果表明：1）温江居民对于城市生态系统服务功能偏好由高到低分别为城市小气候、水环境、空气质量、城市噪声污染和休闲娱乐文化。2）各生态系统服务功能属性指标隐含价格分别为：为了在5 a内实现温江城市生态系统服务功能各指标预设目标,空气质量达标天数比率每提高1%,当地居民支付意愿为399.45元/(人·a);河流综合污染指数每下降1%,当地居民支付意愿为564.03元/(人·a);一类地区环境噪声比每降低1%,当地居民支付意愿为295.25元/(人·a);夏季最高温度比每提高1%,当地居民支付意愿为630.81元/(人·a);人均公共绿地面积比重每提高1%,当地居民支付意愿为219.29元/(人·a)。3）为在5 a内实现目标,温江居民的整体人均意愿支付成本为113.59元/(人·a),据此可以计算得出目前温江城市生态系统服务全价值为3 733.08万元/a。     

“实心”与“空心”：旅游地乡村聚落土地利用空间“极化”研究——以河北野三坡旅游区两个村庄为例

从土地利用视角关注乡村发展转型是近年来国内外乡村发展研究的重要切入点之一。论文采用参与性农村评估（PRA）、GIS空间分析和Google Earth高清遥感影像相结合的方法,以野三坡旅游区内两个临近乡村聚落为例,研究了过去30 a旅游地乡村聚落空间演化过程。研究发现：以1986年旅游业导入为分界点,两个原本发展背景相同的传统乡村聚落,呈现相背离的“极化”发展态势。苟各庄村逐步演化成为新型旅游城镇,日趋繁荣和“实心化”;交界口村则相反,逐步走向衰败和“空心化”。研究认为,旅游地聚落“实心”与“空心”的“极化”过程,本质上是我国快速工业化和城市化在旅游地乡村发展转型过程中的具象空间投射。在苟各庄村主要表现为旅游业导入引起的“内生式”非农化进程,在交界口村则主要表现为外部城镇化和工业化加速引起的“外拉式”非农化进程。对于旅游地而言,这种产业的持续发展和极化影响的空间外溢,也为区域内发展相对滞后的“空心村”的再生提供了现实可能。     

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：12.45×10⁸ m³、21.55×10⁷ t、3.8×10⁷ t、1.28×10⁷ t,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,说明匹配类型相同的乡镇存在“相邻相似”的特征。基于对生态系统服务的供给、需求及匹配状况的分析,进一步提出了不同匹配类型下生态经济发展、城镇化建设、生态可持续化管理、国土空间规划等方面的优化对策。     

基于“乡土—生态”系统韧性的红色旅游资源利用空间格局优化研究——以大别山革命老区为例

红色旅游资源利用与开发将对旅游地的人地关系地域系统产生强烈扰动,基于“乡土—生态”系统韧性水平厘定红色旅游资源利用空间格局,有利于推动红色旅游资源开发与区域可持续发展共促共赢。以大别山革命老区为例,从经济、社会、文化、生态四方面构建红色旅游地“乡土—生态”系统韧性水平评价体系,并对红色旅游资源的空间特征与类型进行识别。研究结果为：（1）各县域“乡土—生态”系统韧性以中低水平为主,呈“中部高、四周低”的空间分布特征。（2）区域内各子系统韧性处于勉强协调状态,县级行政单元的协调度呈现中等水平多、较高与较低水平少的“橄榄型”等级结构。（3）红色旅游资源的冷、热点区分别位于大别山南北两侧及中心地带,呈现出“大集聚、小分散”的特征,根据其规模、影响力划为五种聚类分区。（4）依据“乡土—生态”系统韧性在红色旅游资源高富集区可通过内部要素重构向更高水平发展、在中低密度区因吸纳和适应外界扰动力较弱而与红色旅游资源开发相互抑制这一特征,初步厘定“三区、两带、三核心”的红色旅游资源利用空间格局,并针对不同区域从“乡土—生态”系统韧性视角下提出差异化建议,以期排除红色旅游资源开发对“乡土—生态”系统产生的干扰。     

三峡库区“耕—果”转换时空变化特征及其启示——以草堂溪流域为例

三峡库区坡耕地如何实现功能转型,及其转型过程的作用机制对库区未来的粮食安全、生态安全等问题意义重大。本文利用0.51 m高清遥感影像数据,以草堂溪流域为研究区,结合野外实地考察,通过分析坡耕地向经果林的农地用途转换过程来揭示三峡库区坡耕地功能转型的内在机制。研究表明：（1）草堂溪流域的耕—果转换重心在2012年后,以高程800 m为拐点由西南部低海拔平坝地区向东北部高海拔、坡耕地覆盖地区转移,变化发生点均在坡度 15°~30°范围内;（2）研究区耕—果转换的集聚特征一般发生在8.5 km左右的特征尺度上,且空间分布随时间推移愈发均匀;（3）耕—果转换现象与人为活动关系密切,多发生在河流、道路及农村居民点附近;（4）耕—果转换可在微观与宏观尺度上总结为六种变化模式,受社会经济与自然因素驱动,库区耕—果转换的本质为坡耕地功能转型,且转型重点倾向于经济效益与生态效益的共赢。     

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。     

资源承载力监测——以西藏“一江两河”地区为例

对自然资源的无序开发和对生态系统的破坏制约了我国的可持续发展。资源承载力是描述地区发展受自然资源限制的重要工具,也是衡量区域可持续发展的重要依据。基于西藏“一江两河”地区县级统计数据,定量计算水、土和生态等资源承载力,并根据定量评价结果构建资源承载力监测体系并应用于“一江两河”地区。研究结果表明:（1）“一江两河”地区人粮关系趋于紧张,部分地区人口—粮食—土地矛盾突出,76.5%的县土地资源承载力下降,83.3%的县土地资源承载指数增长;“一江两河”地区各县（市、区）水资源承载力远大于实际人口,承载指数均小于0.05,但77.8%的县水资源承载力下降,县域承载指数均增长;各县生态承载力增长,承载指数下降,部分县处于生态赤字状态。（2）“一江两河”地区资源承载力的主要制约因素由生态承载力转变为土地资源承载力。2000—2015年,在“一江两河”地区资源承载力处于临界超载或超载的县中,对资源承载状态影响最大的资源承载力由生态承载力逐步转变为土地资源承载力。（3）“一江两河”地区资源承载力等级逐渐提升,可能带来的危害或负面影响程度降低。2000—2015年,资源承载力为三级（中度负载）及以下等级的县由15个（83.3%）降至3个（16.7%）。资源承载力长效监测机制的建立有助于明晰资源开发利用现状,科学利用区域自然资源,促进地区生态保护和可持续发展。     

城市化对城市森林组成和结构的影响——以上海“城-郊”样带为例

由于城市森林可改善人居环境并提高居民的生活环境质量而备受关注,而城市化进程的加剧使生态系统的结构也发生了很大变化。论文以快速城市化进程中上海“城-郊”样带为例,基于地理信息技术,采用景观格局分析和数理统计方法,有效量化“城-郊”样带;并借助植被功能分类的相关理论,以乔木组成和结构变化为载体,探讨城市化程度对城市森林的影响。结果表明：1）城区乔木丰富度指数（S）、Shannon-Wiener指数（H）和Simpson指数（D）高于郊区,二者存在显著性差异（P<0.05）;但城区和郊区乔木物种均匀度分别为0.448±0.043和0.394±0.038,不存在显著差异（P>0.05）。2）城区乔木的密度小于郊区,分别为248±25和472±57株/hm²;且二者间存在显著性差异（P<0.05）。3）城区和郊区的城市森林群落的生长潜能存在一定的差异,郊区具有较多数量的高生长潜能乔木,而城区中低生长潜能的常绿乔木密度比郊区高;4）城区、郊区中各胸径量级的乔木数量分布均呈倒J型曲线。通过该研究以期促进城市森林生态系统服务功能发挥的同时也为进行城市森林的管理提供科学依据。     

聚落“双修”视角下乡村振兴路径——以祁东县沙井村为例

在快速城镇化进程中,乡村凋敝对城乡协调和区域可持续发展构成严峻挑战。寻求乡村发展路径是落实乡村振兴战略的重要举措,也是迫在眉睫的核心任务。在厘清乡村聚落物质要素修补与非物质要素修复的聚落“双修”内涵基础上,针对乡村发展面临的系列难题,通过“生态”和“历史文化”资源整合、“人口”“土地”“产业”和“配套设施”的转移及建设,来探究根治“乡村病”的科学模式与振兴路径：对标双修、绿色发展以振兴乡村生态;六位一体、文化繁荣以振兴乡村文化;高效输出、对口回流以振兴乡村人才;横向联合、纵向推进以振兴乡村产业;三治融合、多元共建以振兴乡村组织。以祁东县沙井村规划实践为例,从人、生、文、地、产、设等六方面提出修复修补策略与措施,以达到修复乡村生态、培育乡村文化、恢复乡村社会朝气、振兴乡村产业经济、提升乡村人居环境的目的。     

湿地生态系统服务价值能值评估——以珠江三角洲城市群为例

湿地生态系统服务价值越来越被人类所认可,但由于湿地生态系统结构、功能、生态过程等的复杂性及现有价值评估方法的局限性,给湿地生态系统保护工作的推进造成了一定影响.基于此,本研究在厘清沼泽、湖泊、水库/坑塘、河流及滨海湿地生态系统差异性的基础上,根据生态系统存量流量变化、生态过程带来的附加影响和全球性生态系统服务在局地的分摊及人类感受将湿地生态系统服务价值分为直接价值(增加生物量、固碳释氧、提供水源、补给地下水、增加底泥)、间接价值(净化大气、水,营养物质运移、调节温湿度、提供水电)和存在价值(调节气候、维持生物多样性、旅游休闲+航运价值、文化教育价值);然后使用能值分析方法构建了非货币量的湿地生态系统服务价值评估框架和方法学,该框架尝试解决核算缺乏统一标准、重复计算和跨空间尺度数据转化等难题;并以珠江三角洲城市群为例,核算其湿地生态系统服务价值.该研究能为湿地生态系统差异性保护与管理、生态补偿机制的确立和完善提供一定的科学依据.     

生态系统健康理论在流域水环境管理中应用研究的意义、难点和关键技术——代“流域水环境管理战略研究”专栏序言

系统总结了国际河流水环境管理的发展趋势,对国际上基于河流健康的水环境管理体系与关键技术进行了分析.针对我国河流生态环境的问题与管理现状,在借鉴国外管理经验和方法的基础上,以全国环境管理关键技术研究为契机,阐述了生态系统健康理论在我国流域水环境管理中应用的意义、用途和关键技术.     

基于模糊物元模型的西苕溪流域生态系统健康评价

本文借助RS/GIS技术,结合遥感影像数据、环境监测数据和社会经济数据,运用模糊物元模型,从水域、水陆交错带和陆域子系统选取21项评价指标,建立了流域生态系统健康综合评价指标体系,对西苕溪流域生态系统健康状况的空间分布规律和限制性因子进行了探讨.研究结果表明,西苕溪流域生态系统健康整体呈现出优良状态,其中,生态系统健康优秀地区面积占68.2%,良好地区面积占31.8%,能够正常发挥流域服务功能,维持生态系统可持续发展.西苕溪流域生态系统健康在空间分布上呈现出上游好、下游差的局面.在各子系统健康评价中,水域生态系统优于陆域生态系统,水陆交错带生态系统最差.底栖动物完整性遭受破坏、湿地退化、人为干扰活动、水源涵养功能减弱、点源和面源污染负荷较重是限制西苕溪流域部分评价单元生态系统健康的重要因素.     

基于计算智能的流域污染排放优化模式研究

基于人工神经网络和遗传算法建立了流域排污削减控制的技术框架.通过对排污口和目标断面水质监测数据的模拟与优化提出最优的排污削减控制策略,从而使目标功能区达标,可以间接的实现环境容量总量控制.结合情景分析理论对松花江哈尔滨段的朱顺屯-东江桥(S1)与东江桥-大顶子山(S2)功能区进行了COD的排污优化研究.结果表明,S1区段执行III类功能区标准时,何家沟与松北两个排污口平均削减率分别为23%和25%;执行II类功能区标准时2个排污平均削减率分别为64%和42%.S2执行II类功能区标准,太平,阿什河和呼兰河排污口全年平均削减率分别为18%、53%和25%.基于计算智能的削减控制模式实用可操作性强,可以科学、合理的对各个排污口源强进行优化,给出最优的污染排放策略.     

Landscape pattern and its effect on ecosystem functions in Seoul Metropolitan area: urban ecology on distribution of the naturalized plant species

During land transformation process in the human history,naturalized plants were introduced to several land use patterns by the different ways of plant itself .Including some naturalized plants that had been contribute to land restoration,many naturalized plants have been invaded to original habitat or landscape for native plants.Once the plants were colonized,they extend their area and population size.Urban developed areas often give an impotant role of source habitat for naturalized plants and expanding their popuation size.In recent,this tituation is appearing as one of environmental problems about the urban landscape management controlling the naturalized plants that invaded in the developed area and conserving the native vegetation.This paper is focusing on relationships between distribution of habitat of naturalized plants and landscape patch in urban area in Seoul.Gengdong-Gu ,one of the administrative areas in Seoul was selected for this study.We examined the recent land use change using LANDSAT TM data and spreading of the representative naturalized plants(Robinia pseudoacacia and Eupatorium rugosum)by Seoul Biotope Mapping Project and field survey in 1999.As a result,these two species were often occurred in the same habitat and distributed in forest edge disturbed by man.Their distribution patterns were related to landscape indices (patch size and shape)in the forest edge.     

黄土高原丘陵沟壑区脆弱农业生态系统服务评价——以安塞县为例

论文以典型黄土高原丘陵沟壑区安塞县为例,运用市场价值法、替代工程法、影子价格法、机会成本法等方法对其境内7种不同类型农业生态系统的保持土壤(Es)、涵养水分(Ew)、固定CO²和释放O²(Ea)、维持营养物质循环(En)、净化环境(Ee)等服务功能进行了价值核算,初步估算出安塞县生态系统各服务功能的价值总量为3169870.46×10⁴元,是其农林产品服务价值(Vp)的170倍。这一方面表明脆弱生态系统依然担当了重要的生态系统服务功能,为其经济生产力提供了巨大的生态服务。各种服务价值的大小依次为En(占89.85%)、Ew(占4.39%)、Ea(占4.18%)、Vp(占0.58%)、Es(占0.81%)、Ee(占0.18%)。另一方面也充分反映出在该地区“生态生产力”与“经济生产力”严重失衡。     

稀疏数据下复杂流域的水质模拟:以赣江为例

以赣江流域为例,对稀疏数据条件下复杂流域水质模型的建立和参数识别进行了探讨．采用了结构相对比较简单的CSTR模型,将其参数划分为水文参数和水质参数,并分别进行识别．水文参数采用回归方法进行识别,对水文参数的扰动实验表明,水质对于水文参数在可能的取值范围内的变化不敏感,因此在随后的水质参数的识别中,将其固定在回归方法求出的最优值上．水质参数的确定则采用了模型方法和资料方法相结合的手段,综合考虑了赣江流域可获得的数据信息、文献资料中对于参数的经验取值和模拟者在大量数学建模中的经验,最终根据河流的不同类型确定了赣江流域的水质参数,并对模型进行了验证。     

基于生态系统服务均衡性视角的生态风险评估及管控优先区识别——以兰州市为例

生态系统服务是生态安全的前提和保障,将生态系统服务纳入生态风险评价,是当前生态风险评价研究的热点和前沿.本文以河谷型城市兰州市为例,首先采用InVEST模型评估研究区水质净化、水源供给、土壤保持3种生态系统服务.在此基础上,从均衡性发展视角,基于栅格单元构建区域生态系统服务综合指数算法,合成区域内各类生态系统服务,并分析兰州市综合生态系统服务时空特征.最后,结合生态系统服务正向逆向转化指数和传统生态风险模型,构建基于生态系统服务逆向转化的生态风险评估模型,从生态系统服务均衡性视角对兰州市生态风险进行评估,并识别管控优先区.结果表明：①2005-2015年,兰州市生态系统综合服务整体向好的方向发展,2005、2015年生态系统服务综合指数分别为0.15、0.12.其中,水源供给服务和土壤保持服务整体呈显著增加趋势,水质净化服务相对稳定.②兰州市发生生态系统服务逆向转化的生态系统以1、2、3级低生态风险为主,不同等级风险呈圈层递减的分布格局,不同等级的生态风险在各县区的分布差异较大.③生态风险管控的优先次序是：榆中县、皋兰县、永登县、红古区、西固区、七里河区、城关区、安宁区.其中,榆中县和皋兰县3级及以上风险区占比大于25%,属于重点优先管控区域,永登县是次重点优先管控区域.最后结合《甘肃省主体功能区规划》初步探讨了兰州市生态风险管控策略.     

基于生态系统服务多情景权衡的生态安全格局构建——以大连市瓦房店为例

以辽宁省瓦房店市为研究单元,在评估2000年与2014年的食物供给、NPP、产水量及土壤保持四种典型生态系统服务基础上,引入OWA模型,模拟出研究区2014年生态系统服务优先保护区作为生态源地;利用最小累积阻力模型识别生态廊道与缓冲区,构建研究区生态安全格局。研究表明:（1）2000-2014年,瓦房店市生态系统服务时空变化显著,除产水量外,其他生态系统服务均有所增强。（2）综合考虑生态系统服务保护效率（E_i>1）与权衡度（0.68）,选取情景5下的优先保护区作为瓦房店的生态源地。（3）瓦房店生态源地面积为564.92 km²;生态廊道总长度为642.62 km,一级廊道（220.76 km）纵贯南北,次级廊道（421.86 km）呈网状连通分布离散的生态源地。研究结果可为瓦房店市生态系统可持续管理和土地利用优化提供决策支持。     

基于生态系统服务的市场化生态补偿机制研究——以五马河流域为例

五马河作为赤水河的支流,为下游酒企提供水源,该流域具备实现市场化生态补偿的条件.通过CLUE-S模拟该流域现有及未来到2030年经济发展、生态保护两种情景下的土地利用/覆被情况,进而依据InVEST模型对该地区的产水量、氮磷元素消减量和泥沙持留量三种生态系统服务进行评估,最终求得该地区当前生态系统服务价值总量为4.1825亿元,在未来两种情景下的价值总量分别为4.1759亿元和4.1622亿元.同时,通过对当地居民及酒企进行生态补偿意愿的调查,得到符合各利益相关方意愿的生态补偿额度最高为2.74亿元/a,而使用发展机会成本法求得该流域发展权损失为1.78亿元/a.结合上述结果,确定了五马河流域市场化生态补偿标准的合理区间,并以该区间以及SWOT分析为基础,设计了五马河市场化流域生态补偿机制.