2008~2016年鄱阳湖生态经济区生态系统服务价值的时空变化研究

鄱阳湖生态经济区是中国重要生态功能区和世界自然基金会划定的全球重要生态区,2009年开始建设,目前已完成首要阶段的建设工作。基于土地覆被遥感解译数据,利用生态价值评估模型及GIS空间统计方法,分析鄱阳湖生态经济区2008~2016年间生态系统服务价值时空格局及动态演化。结果表明,鄱阳湖生态经济区土地利用/覆被方式以耕地、林地和草地为主,8年间区内草地和建筑用地面积明显增加,水域面积减少加剧,生态系统服务价值总体呈减少趋势,其中减少最明显的是林地和水域系统价值。水源涵养和土壤保持是鄱阳湖生态经济区最主要的生态系统服务功能,两者合计占比38%以上,但食物生产、水源涵养与废物处理的各单项生态服务价值下降比例较多。生态系统服务价值年均减少率超过20%的区域主要在城市地区,从空间分布来看,南部区域生态服务价值增长具有优势,尤其在2012~2016年间总的优势更为明显。     

重庆市生态保护红线区生态系统服务价值时空演变特征及其驱动

生态保护红线是保障区域生态安全的底线,生态保护意义重大。以重庆市生态保护红线区为研究对象,采用影响生态系统服务状况的生态参数修订"中国生态系统单位面积生态服务价值当量表",综合分析了该区域2000～2015年间生态系统服务价值时空演变特征及其驱动因素。结果显示:(1)重庆市生态保护红线区生态系统类型主要以森林为主,占比达到了75%以上;时段内森林、湿地和人工表面面积呈增加趋势,农田和裸土持续减少;(2)15年间,研究区ESV增加了87.09亿元,增幅为6.63%,但增速呈逐渐减弱趋势;各类ESV中森林贡献率最大,其次为湿地和草地;研究区生态系统服务类型主要是气候调节和水文调节服务,且水文调节服务ESV在时段内增加趋势最为显著;(3)ESV价值密度最高的区域主要分布在大巴山、方斗山、川河盖、四面山、金佛山等中低山区;时段内主城区"四山"、金佛山、黑山,以及中部川东平行岭谷的精华山、黄草山、雪宝山区ESV呈明显增加趋势,城口县和巫溪县交界地区、巫山县北部、奉节县中部、彭水县北部、黔江区南部、以及江津区、綦江区南部ESV呈轻微减少趋势,全市有36个区县ESV呈增加趋势,3个区县ESV有所减少;(4)湿地面积虽小,但其ESV总量仅次于森林,且单位面积ESV较其他类型更高,应更加注重对湿地的有效保护;(5)城镇化率和农村居民人均纯收入是研究区ESV变化的主要驱动因素,说明生态保护红线区生态系统服务与区域社会经济发展基本耦合。     

城镇化过程对鄱阳湖流域生态系统的影响

城镇化是社会经济发展和现代文明的重要标志,但带来了严重的资源危机和生态环境问题。以鄱阳湖独特的流域特征为研究对象,以城市人口数量表征城镇化的进程,分类解析1990~2011年江西省统计年鉴数据,通过讨论鄱阳湖土地资源结构变化、水资源变化特征、湿地生态系统、生物多样性等资源消耗程度,以及大气污染和水污染为代表的城镇主要污染问题,探讨快速城镇化下鄱阳湖生态环境对干扰的响应。结果表明：鄱阳湖流域各城市的城镇化进展及其机制不同,南昌、九江和上饶城市扩张迅速,而景德镇和赣州发展较平缓;城镇化导致水资源日益紧缺,各城市年总用水量2003年以后均呈增加趋势,其中农业用水量逐年增加,工业用水量各城市年变化存在差异;生物多样性特征受到严重威胁,湖泊水面及湿地面积的持续减少,生物环境的组成和结构发生改变;九江等城市工业废气排放量加大、南昌等城市工业废水排放高,造成湖区环境恶化。根据分析,建议鄱阳湖流域未来从规划土地利用类型、统一调配水资源、制定生物多样性保护对策、加强环境污染治理、强化环保宣传和规划与政策法律化等多方面采取措施。本文为鄱阳湖生态系统可持续发展和生态经济区的城镇化建设提供理论参考     

浙江省土地利用格局时空变化及生态风险评价

基于1990~2015年浙江省6期的土地利用数据,分析土地利用的时空变化,构建生态风险指数,对不同时期的浙江省土地利用生态风险进行了评价。结果表明：（1）浙江省土地利用变化表现为耕地大量减少而建设用地剧增;土地利用转移方向主要为耕地、林地、水域向建设用地转移;其中以2000~20005年和2010~2015年土地利用动态度最高;（2）浙江省生态环境质量下降。中生态风险区是区域的主导类型,较高、高生态风险区向外扩张,高值区主要分布在杭州湾附近,沿海区域,杭州西南部、衢州和金华三市接壤区域。低等级生态风险区分布在相邻高等级生态风险区的周围,大致成圈层状向外扩散;（3）土地利用生态风险等级转换差异较大。生态风险转移主要是由低向高等级转换,且其生态风险等级年均转换速率呈上升趋势,生态风险转换主要发生在城市、沿海区域如杭州湾附近、温州、台州沿海等经济发展活跃的地区;（4）浙江省各地级市生态风险值时空分异较大。各市生态风险值主要呈上升趋势,宁波市生态风险变化最大,衢州市变化最小。空间分布上,杭州市生态风险值最高,远大于其他地级市,舟山市生态风险值最低。     

基于空间贝叶斯识别城市扩张与生态保护潜在的兼容区和冲突区——以鄱阳湖生态经济区为例

快速城市扩张在提高社会经济水平的同时,伴随着一系列的生态问题,如何合理协调城市扩张与生态保护之间的矛盾是当前我国新型城镇化建设中的一项重要任务。科学识别城市扩张与生态保护的冲突是其基础。以鄱阳湖生态经济区为研究区域,采用空间贝叶斯方法识别城市扩张与生态保护潜在的兼容区和冲突区。研究结果表明:(1)城市扩张适宜性区域分布较为集中,最适宜区域主要分布在南昌市主城区周边县域、余江县和乐平市,较适宜区域主要分布在新建区、瑞昌市、高安市和都昌县,较不适宜区域主要分布在武宁县以及鄱阳湖东岸,不适宜区域主要分布在鄱阳县、浮梁县与武宁县。(2)生态保护适宜性区域分布较为分散,最适宜区域主要分布在武宁县、瑞昌市、鄱阳县和浮梁县,较适宜区域主要分布在主城区东北部、东南部、余江县和湖口县,较不适宜区域主要分布较为分散,各区(市)县均有分布,不适宜区域主要分布在南昌市周边区域和鄱阳湖东岸。(3)综合分析城市扩张和生态保护适宜性评价结果得到的冲突区主要分布在瑞昌市、南昌县和新建区;兼容区中城市发展适宜性高的区域主要分布在南昌市的东南部以及永修县、星子县、余江县,生态保护适宜性高的区域主要分布在鄱阳湖东岸和武宁县;城市扩张和生态保护适宜性都较低的区域主要分布在鄱阳县、余干县、都昌县。研究结果可为土地利用规划与生态安全保护提供参考和借鉴。     

耦合风险概率与生态损失的襄十随神区域生态风险评价研究

开展区域生态风险评价,是平衡生态环境和社会经济发展之间矛盾的必要措施。以“襄十随神”区域为研究对象,通过构建“风险=概率×损失度”评价模型对近20年来的生态风险时空演变特征进行了系统诊断。结果表明：(1)充分考虑研究区外部多源胁迫与内部系统损失,构建的14个因子的评价指标体系能够有效表征生态风险来源和生态系统损失;(2)研究区20年来生态风险概率增长8.65%,以Ⅰ级、Ⅱ级为主,生态风险概率较低但呈上升趋势;(3)研究区以低级生态系统损失区为主,20年来生态系统损失增长6.66%,尤其是中部及东部地区Ⅳ、Ⅴ级生态系统损失占比持续上升,分布面积逐渐增大;(4)耦合风险概率与生态损失的综合生态风险结果显示,研究区以低生态风险为主,20年来综合生态风险下降了1.90%,等级变化上呈现“以不变区为主,核心城区外围升高、边缘山区降低”的空间格局,等级变化面积达10 006.36 km²,风险等级升高区不断扩张。研究结果对完善综合生态风险评价体系、防控区域生态风险等具有理论和实践价值。     

2000~2010年长江流域土地利用变化与生态系统服务功能变化

基于2000/2005/2010年三期土地利用现状遥感监测数据,利用GIS空间分析技术,分析长江流域土地利用变化方式、过程、区域特征和生态系统服务功能变化。研究表明：2000~2010年长江流域城乡建设用地、林地和水域面积增长显著,而耕地、草地面积持续减少;耕地减少和城乡建设用地增加相关,草地减少和林地增加相关,水域增加与三峡蓄水及退田还湖相关;四川盆地、中游城市群和长三角城市群等人类活动热点区域的土地利用程度显著提高;受土地利用变化影响,2000~2010年长江流域生态系统服务总价值逐年提高,水源涵养、废物处理和娱乐文化服务功能增强,而土壤形成与保护、食物生产服务功能明显减弱;生态服务价值高值区主要分布在沿江湖泊和湿地,其次是林草地覆盖区,青海高原荒漠区生态服务价值最低。     

川中丘陵区植被遥感动态监测及其驱动力分析

川中丘陵区是长江上游重要的生态屏障,也是国家退耕还林还草和天然林资源保护工程重点实施区。近年来,由于气候变化与人类活动的影响,该区植被覆盖及生态发生了较大变化。利用该地区2000～2015年MODIS NDVI数据、气象和土地利用数据以及研究区统计数据,采用最大值合成法(MVC)、趋势分析法和相关系数法,分析了川中丘陵区经国家生态工程建设后的植被动态变化特征,并探讨了气候变化和人类活动对植被覆盖的影响。研究结果表明:近15年,川中丘陵区植被呈增加的趋势,增速为5. 84/10 a(P0. 01);31. 58%的区域植被NDVI显著增加,主要分布在嘉陵江中游和岷江中下游,2. 90%的区域植被NDVI显著减少,主要分布在城市中心及周边;研究区植被对降水的敏感性较气温更强,22. 08%的区域面积NDVI与降水是呈显著相关的,仅7. 69%区域面积NDVI与气温是显著的;森林、灌木和草地的NDVI增加明显,各自增加比例超过60%,而建设用地和湿地是NDVI减少最明显的土地利用类型;退耕还林还草和天然林资源保护工程的建设,对川中丘陵区植被覆盖的增长起到了积极作用。     

城镇化过程中生态功能红线划定的生态服务效益快速评价——以成都市温江区为例

中国正经历的大规模城镇化带来耕地流失和城市土地扩张,并由此引起一系列生态环境问题。国家出于维护生态安全和可持续发展的目的,提出对需特殊保护的区域划定生态保护红线。其中生态功能红线的划定,必然会直接制约土地利用变化过程,并有可能改变整个区域的土地利用/覆盖的变化趋势。通过对LUCC的约束,生态功能红线对环境综合效应的影响,是城镇化过程中生态环境保护决策部门迫切需要掌握的信息。基于2013年基准年以及2020预测年两期土地利用分类数据,结合成都市温江区生态功能红线划定成果,对温江区生态功能红线划定前后的生态服务价值进行了对比分析,结果表明:温江区在未来5a仍处于快速城市化过程中,耕地、园地将继续被建设用地占用。另外,农村将进一步向城市集中,旧城改造仍将持续。通过生态功能红线划定,增加了2020年预测年的林地面积,抑制了城市建设和农村建设用地在红线区域的扩张。在整个温江区范围内,2013年全区生态服务价值14 212.10万元/a,2020年无红线情境(UN-R2020)为12 946.20万元,预计下降1 265.90万元/a,下降幅度占2013年温江区生态服务价值的8.91%;2020年有红线情境(R2020)温江区全区生态服务价值14 730.28万元/a,与2013年相比有所增长,扭转了UN-R2020情境下温江区生态服务价值相比2013年下降的趋势。在温江区红线范围内,R2020情景生态服务价值比UN-R2020情境增加了1 784.08万元/a,增加值占2013年生态服务价值的17.64%;2020年,红线范围内与整个温江区的生态服务价值比例,在UN-R2020情境和R2020情境下分别是78.14%、80.79%。通过红线划定,2020年生态红线区生态服务价值增加了13.78%;一级区保护效益由138.84%提高到了145.74%,增加了6.9%;二级区增加了16.01%,三级区则增加了1.83%;整个红线区域共增加了4.39%。     

2000-2010年西安市土地利用/土地覆被变化及其建成区扩张研究

本文以Landsat TM遥感影像、HJ-1卫星CCD影像解译数据为基础,利用3S技术,得到西安市2000、2005及2010年土地利用/土地覆被数据。从空间分布变化、结构变化、类型转换及景观破碎度等角度,定量分析2000-2010年西安市土地利用/土地覆被变化及建成区扩展状况。结果表明:10年间,西安市耕地面积显著减少,转化为城市建设用地及林地;2010年西安市建成区面积较2000年增长了54.11%,空间分布上由城市中心向周边县区迅速扩张,导致周边连续分布的植被及未利用地趋势景观破碎化加剧。     

巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力研究

健康的流域生态系统是区域经济社会可持续发展的重要基础。探讨流域土地景观格局变化及生态风险驱动机制有助于生态系统状况诊断与风险来源认识,为有效制定生态风险管控措施提供决策依据。应用空间信息技术平台及计量分析方法,探讨了基于县域行政单元的快速城市化阶段巢湖流域土地景观格局变化及生态风险驱动力。研究表明:(1)2000~2013年,巢湖流域土地景观类型变化表现出农地、林地、水体景观面积下降,建设用地景观面积显著增加的趋势;流域景观水平上多样性和均匀度呈下降、优势度呈上升趋势,景观空间异质性下降;(2)近15 a来,巢湖流域9个行政单元内生态风险均呈上升趋势,生态风险整体恶化,需加强对流域生态风险上升的管控;(3)生态风险驱动力分析表明,快速城市化阶段巢湖流域生态风险的主要驱动因子为第二产业值、城市化率、人口密度和固定资产投资,而人均GDP的增加在一定程度上会降低生态风险水平。     

干旱地区土地利用结构变化与生态服务价值的关系研究——以酒泉市为例

利用酒泉市1997-2006年土地利用变更调查数据和相关统计资料,计算土地利用结构异质性指数和生态服务价值,分析土地利用结构与生态服务价值的变化及其相互关系.结果表明:1997-2006年酒泉市耕地、林地、园地面积在增加,其中耕地增加最多,增加了9 803.15hm2,牧草地、水域和未利用地面积不断减小,其中牧草地减少最多,减少了207 470.56 hm2;酒泉市土地利用结构多样性指数和均匀度增加而优势度降低,土地利用趋于多样化和均匀化;各类土地的生态服务价值都有不同程度的增加,土地利用生态服务价值总体呈增加趋势;土地利用生态服务价值与土地利用结构线性相关,通过增加牧草地、水域和耕地等生态用地面积,提高土地利用集约度,调整土地利用结构促进土地利用的多样化、均匀化,可以增加生态系统稳定性和提高生态系统服务功能的经济价值.     

基于GIS的鄱阳湖流域非点源吸附态污染物时空变化研究

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖,国际重要湿地,其生态环境保护与可持续发展意义重大。基于GIS技术,以鄱阳湖流域为研究区域,利用3个时期多源数据,首先运用土壤流失方程估算鄱阳湖流域土壤侵蚀量,计算土壤侵蚀模数,然后根据泥沙输移比估算水体的泥沙负荷,最后采用颗粒态氮磷营养盐迁移经验模型定量研究鄱阳湖流域非点源吸附态污染物N、P负荷的时空变化规律。结果显示:吸附态氮磷污染负荷在空间分布上呈现出四周高、中间低的特点,相对较高的区域位于流域中、上游,这主要由于该区域多为山地陡坡;相对略低的区域位于流域的下游地区,这主要因为该区域平原和丘陵交错分布,土壤侵蚀强度较低。时间变化上,全流域单位面积N、P吸附态污染物负荷大都呈现先增加后减少的趋势,同时减少的幅度较增加的幅度大。     

基于GIS的江西省洪涝灾害风险评估

2010年夏季江西省发生多轮洪涝灾害,灾情十分严重。根据自然灾害系统理论,以江西省鄱阳湖流域地区为研究对象,从洪涝灾害的危险性、暴露性、脆弱性与防洪能力4个角度出发,选取降水、地形、水系、人口、经济、生态及圩堤等10个评价要素指标,采用90 m分辨率DEM、1960~2005年84个气象站点逐日降水量、2003~2008年江西洪涝灾情数据、2009年社会经济统计数据以及2005年江西省土地利用数据,以1 km单元格为基本评价单位,利用GIS空间分析与建模功能构建洪涝灾害风险评估指数模型,对江西省重大洪涝灾害进行综合风险评估。结果表明:该评估模型能成功应用于区域尺度,研究区洪灾风险分布呈现以江西北部的鄱阳湖湖区及蓄滞洪区为中心向两边递减的特点,从中心至外风险等级逐渐降低;从行政区划上,湖口、鄱阳、抚州、上饶等因地势平坦、降水量大、河网密集处于高风险区,而低风险区集中在降水少、地势高且山区分布较多、不易集水的江西南部,如:遂川、崇义等。经2010年6月17~25日发生的暴雨洪灾情况验证,该评价结果与实际情况相符,可为洪灾风险管理与决策提供科学依据。     

榆次区土地利用与生态服务价值动态研究

基于2005年、2009年、2013年3时段山西省晋中市榆次区土地利用数据,采用土地利用类型动态度探讨榆次区土地类型变化情况,得出其演变规律。参照谢高地修订的生态服务价值当量因子表及生物量修正因子,利用Costanza模型,揭示研究区土地利用变化与生态服务价值的动态关系。研究表明:榆次区2005-2013年间总生态服务价值减少,变化量主要体现在2005-2009年,草地的减少和建设用地的增加是总生态服务价值减少的最主要原因,而林地始终提供着较高的生态服务价值,因此优化土地利用结构,加强绿地建设和生态用地的保护是缓解榆次区生态服务价值问题的关键。     

LUCC影响下湖南省生态系统服务价值时空演变

基于土地利用/覆被变化(LUCC)遥感解译数据,利用生态系统服务价值评估模型及GIS空间统计方法,探讨了湖南省1990~2015年间生态系统服务价值(ESV)时空格局及其动态演化。结果表明:湖南省生态系统服务价值总体呈下降趋势,其中减少最明显的是耕地、林地和草地系统价值。生态系统服务价值空间格局的等级差异明显,ESV高值区与低值区相互溶解渗透,总体上高值区与较高值区对低值区呈包围态势。高值和较高值区分布较均匀、低值与较低值区分布较集中,中等值区分布较为散乱,呈随机镶嵌结构分布格局。生态系统服务价值及其动态演化的空间自相关与高低值聚集现象明显,但其相关性与聚集程度趋于弱化。"退田还湖"、"退耕还林"、"绿色湖南"等政策的实施,促使研究区域的ESV增加并形成若干增值热点区,城镇化、城市扩张与土地开发导致生态系统服务价值损失,并形成城镇密集区、水土资源富集区分布的价值损失冷点区。     

基于土地利用的石羊河流域生态服务价值

生态系统服务的价值评估研究是可持续发展评估研究的关键内容和焦点。在遥感和GIS技术支持下,本文分析了2000-2008年石羊河流域各市县土地利用及其变化。在此基础上,参考Costanza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,分析近10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:在2000-2008年间,石羊河流域土地利用变化以耕地、未利用地和草地为主,主要体现在流域中下游地区。总趋势为林地、草地和未利用地的面积减少,耕地和建筑用地的面积显著增加。这一变化直接影响到生态服务价值的变化。就单位面积的生态服务价值而言,各市县差异非常明显,整个流域存在明显的自上而下的空间梯度分异。近10年间,流域中下游地区生态服务价值均呈现增加趋势,而上游山区呈较少趋势。这表明中下游地区受到强烈的外界干预,区内环境正朝着有利于生态环境恢复的方向转变,而上游山区生态环境则呈现有所恶化的趋势。     

汉江中下游消落区及水域面积时空变化分析

基于1987～2017年Landsat时序数据,提取汉江中下游河流消落区及水域面积和淹没频率逐年变化信息,分析消落区及水域时空变化过程及阶段性特征。结果表明:汉江消落区呈上游宽下游窄的特征分布,消落区面积最为集中的区域位于中游的宜城-钟山口段,相对较少的区域位于下游的仙桃-汉川段。在过去30年间,汉江中下游消落区平均面积在76到256 km~2之间波动,水域面积在183～550 km~2之间变化,水域及消落区面积均呈波动特征并存在较大时空差异。汉江中下游总体淹没频率在1987～2001年间呈减小特征,2002～2017年存在增加趋势。汉江中下游大型水利枢纽工程库区的水域面积、淹没频率在水库建成后大幅度增加,消落区面积波动幅度减小;而非水库地区的水域及消落区面积无明显增减趋势。     

基于水足迹的区域生态补偿标准及时空格局研究

水资源是一种公共物品,其效益外部性使得水资源保护与开发利用成本应由相关的若干区域共同承担,因此,建立合理的区域生态补偿标准模型及区域内外共同补偿机制是当前生态经济领域的研究前沿。通过构建水足迹与生态补偿标准模型,对江西省及11地市水足迹与水生态补偿标准进行了估算。主要结果如下:2000~2013年,江西省总生产水足迹呈现先下降后增长的趋势,粮食、水产品、猪肉生产所占比重较大,水盈余呈波动下降趋势。11地市生产水足迹与水足迹效率呈上升趋势,除南昌市出现水赤字要支付生态补偿资金外,其余各市均有水盈余,应获得生态补偿资金。2000~2013年江西省水盈余共需补偿1 805.76亿元,平均每年128.98亿元。赣南的赣州市、赣中的吉安市、赣东北的上饶市、赣东的抚州市获得补偿额较高,将优先获得区域内外生态补偿额度。该研究结果可为生态文明先行示范区与区域生态补偿机制建立提供一定的科学依据。     

安徽省各生态分区的NDVI年际变化特征及归因分析

基于2000～2019年安徽省域植被NDVI逐年数据和2000、2020年土地覆被数据,采用数理统计和空间叠加分析方法,分析了全省及5个生态区(淮北、江淮、皖西、沿江、皖南)NDVI数据和空间分布的变化特征,利用土地覆被变化指标定量剖析了人类活动(主要为快速城镇化过程)对植被变化的影响机制。结果表明：20年间,全省植被NDVI呈上升趋势的区域整体分布较广、稳定性较好,面积占比为81.5%。皖西和皖南区植被覆被状况改善的面积和强度明显高于其余3个生态区。NDVI呈下降趋势的区域不多,且稳定性较差,主要分布在城市、县乡周边以及沿交通廊道呈现网状辐射。5个生态区中,沿江区植被NDVI呈现下降的斑块最多,波动性最高。城镇化为全省最为主导的土地覆被变化过程,这在很大程度上引发了植被NDVI的极显著下降。而林草封育后植被的持续自然生长可能带来了NDVI的极显著上升。