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。     

三峡库区生态系统服务时空变化及权衡与协同关系研究

科学探讨区域生态系统服务的权衡与协同关系,对高效配置环境资源和指导生态环境管理具有重要意义.基于土地利用、气象观测、土壤和社会经济统计数据,分别计算并识别了三峡库区2000、2010和2018年水源涵养、土壤保持、碳固持和生物多样性维持4种生态系统服务及其时空变化,并从全域和基于热点区的综合分区2种尺度分析了生态系统服...     

安徽省生态系统格局时空变化特征及驱动力分析

从年变化率、年动态度和景观格局指数3个方面分析1995—2018年安徽省生态系统格局的时空变化特征,并以5个生态区为单元,探究主要变化规律及其驱动因素,结合各生态区的自然条件,有针对性地提出改善措施,为安徽省生态环境保护和可持续发展提供科学参考.结果表明:1)到2018年,安徽省主要的生态系统类型是农田、森林和城镇;淮...     

1995—2015年淮河生态经济区生态系统服务评估与时空变化分析

生态系统服务成为促进生态系统与人类社会和谐统一的有效管理中介.采用市场价值法、水量平衡方程法、InVEST模型和HSI模型对1995—2015年淮河生态经济带的食物供给、水源涵养、气候调节和生境质量功能进行评价,并分析其时空变化与相关原因.结果表明:淮河生态经济带各生态系统服务分布呈现较大时空异质性.食物供给功能分布具...     

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。     

2000—2020年河西地区生态系统服务功能时空变化与影响因素分析

河西地区是我国“三区四带”和甘肃省“四屏一廊”生态安全格局的重要组成部分,在全国生态安全战略格局中具有重要地位。利用InVEST模型、USLE方程与修正风蚀方程等评价方法,结合河西地区的气象、水文、地形、土地利用类型与土壤质地等数据,对2000—2020年河西地区的生态系统服务功能进行量化,并分析各项功能的时空变化及影响因素,识别河西地区生态系统服务功能的高、中、低值区。结果表明：2000—2020年河西地区生态系统服务功能整体向好,但波动较大,稳定性有待增强。受气候条件与土地利用格局的影响,生态系统服务功能在空间上呈现“南高北低”的分布格局。通过分析生态系统服务功能的影响因素,发现林地与草地对生态系统服务功能的提升具有关键作用,海拔在2 500～3 500 m和缓坡地区的生态系统服务功能较优。2000—2020年河西地区的生态系统服务功能综合指数呈波动上升趋势,生态系统服务功能的最优年份为2020年。生态系统服务功能的低值区主要位于河西地区西北部的平原地带,占比41%。生态修复时要减少人类活动带来的负面影响,增强区域的土壤保持与防风固沙能力。生态系统服务功能的中值区主要分布在河西地区...     

西南地区页岩气开采区生态系统时空变化特征研究

页岩气的勘探开发将极大地缓解我国天然气需求压力,优化调整我国的能源格局,保障国家安全.然而页岩气开发会对生态环境产生影响.通过研究2000、2010和2020年我国页岩气重点建产区中长宁、威远和涪陵3个片区生态系统格局及水淹频度时空变化特征,对重点建产区内开采前、开采初期及规模开采后生态环境变化的整体性和差异性进行研究...     

京津冀区域生态系统服务供需格局时空演变研究

研究区域生态系统服务供给、需求和消费均衡关系及空间关联格局,可为生态系统管理和资源合理有效配置提供决策辅助。基于京津冀区域1990和2015年2期土地覆被数据,采用生态系统服务评分矩阵方法,对京津冀区域生态系统服务供需格局时空演变进行分析,发现1990—2015年研究区生态系统服务供应处于高位供应状态,且供应压力未能得到有效缓解,研究区整体生态系统服务供需处于盈余状态,但供需情况趋于恶化。研究期间北京生态系统服务供需处于赤字状态,河北、天津处于盈余状态,与1990年相比,2015年京、津、冀3地生态系统服务供需状况均趋于恶化。从空间上看,研究区西北部坝上高原、燕山-太行山丘陵区生态系统服务供需呈盈余状态,东南部除北京、天津、石家庄等城市及周边呈赤字状态外,其他地区呈平衡状态。与1990年相比,2015年研究区西北部地区生态系统服务供需状况变化幅度很小,东南部地区随北京、天津、石家庄等城市边界急剧扩张,生态系统服务供需赤字范围在急剧增大。     

京津冀城市群生态系统服务价值的时空动态演变

以京津冀城市群为研究区,基于土地利用现状数据及谢高地2008年修正的"中国生态系统单位面积生态服务价值当量",利用县域尺度的粮食单产对单位面积农田食物生产服务价值进行修正,随后基于格网分析方法改进了生态系统服务价值系数的3种时空调节因子,并利用等量分类与热点分析方法探讨了生态系统服务价值的空间异质性,在此基础上,将斑块密度与聚合度指数、动态度、变化轨迹分析等方法相结合,从全局与局部揭示生态系统服务价值从2005—2015年的空间动态演变特征。结果表明,(1)修正后的方法能够反映生态系统服务价值在格网尺度上的空间异质性。京津冀城市群北部、太行山及燕山等山林地区、环渤海湿地、白洋淀及衡水湖等内陆湖泊地区的生态服务价值等级以Ⅳ、Ⅴ类为主,是生态服务价值的热点区域;平原地区及张家口市等高原地区的生态服务价值等级以Ⅰ、Ⅱ类为主,是生态服务价值的冷点区域。(2)从2005—2010年,第Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ类的PD动态度均为正值(0.020、0042、0.029),AI动态度均为负值(-0.007、-0.046、-0.025),第Ⅲ、Ⅳ类的PD动态度为负值(-0.015、-0.014),AI动态度均为正值(0.027、0.022);从2010—2015年,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ类的PD、AI动态度(-0.002、-0.003、0.002、-0.002,0.001、0.002、-0.003、0.002)的正负性与前5年相反,且绝对值较小;Ⅳ类的两种指数动态度均为0。(3)生态服务价值的第Ⅰ、Ⅱ类的变化区域集中分布在平原与张家口市,第Ⅲ类的变化区域集中分布在平原与山地丘陵的交界处以及邯郸市;第Ⅲ、Ⅲ类的变化区域分别分布于山地丘陵的西部与承德市东部。     

秦巴山生态功能区生态系统服务供需关系时空演变研究

生态功能区在确保国家生态安全方面具有重要作用,但在过度人类活动的影响下,其生态系统正面临着严峻考验。为实现生态功能区的可持续发展需要探究生态系统服务的供需关系。以往研究多关注生态系统服务供需的权衡/协调作用,在生态功能区供需的耦合协调方面还存在空白。以秦巴山生态功能区为例,采用In VEST模型、生态系统服务供需比、四象限模型、相关性分析和耦合协调度模型等方法分析了2000、2010和2020年产水、粮食供给、碳固存和土壤保持4种生态系统服务的供需匹配状况、权衡/协同作用和耦合协调关系。结果表明,1)2000-2020年产水和碳固存服务供需比分别由0.613、0.958降至0.482、0.892;粮食供给和土壤保持服务供需比分别由-0.243、0.948增至0.224、0.971。空间上,产水、碳固存和土壤保持服务均以供应盈余状态为主,耕地较少的中西部地区存在粮食供给不足。2）粮食供给和土壤保持服务供需在低-低空间匹配,产水服务供需表现出高-低空间错配和低-低空间匹配的特点,碳固存服务供需以过剩的高-低错配为主。3）研究期间生态系统服务供给的权衡/协同关系略有变化,除土壤保持与其他服务...     

南四湖湿地景观格局变化的生态系统服务价值响应

利用1987-2010年5期卫星遥感影像监测南四湖湿地景观格局变化,并且采用市场比较法、影子工程法、工业制氧成本法、碳税法和价值替代法等多种评估方法对南四湖湿地景观格局变化的生态系统服务功能价值响应进行深入探讨.结果表明,南四湖湿地中大量芦苇、荷田等自然湿地景观转化为养殖水域、水稻田等人工湿地,景观格局趋于破碎化;湖泊湿地景观格局变化对于湿地的供给功能、调节功能、文化功能和支持功能均有影响,其中对供给功能和调节功能影响最大.以2010年不变价计算,南四湖湿地景观格局变化导致2010年湿地生态系统服务功能价值比1987年减少3.06亿元,其中大气成分调节功能价值损失11.7亿元,净化功能价值损失3.77亿元,涵养水源功能损失0.65亿元,物质生产功能价值增加13.06亿元,其他功能价值对湿地景观格局变化的响应不明显.     

黄土高原典型县域生态系统服务变化特征及驱动因素

陕北黄土高原沟壑区作为全国重点水土流失区和退耕还林还草核心区,探究县域尺度生态系统服务的时空变化特征、驱动因素和权衡关系对于生态系统的可持续管理更有针对性和现实性。基于RUSLE、CASA和In VEST模型,分析了陕北志丹县2000-2018年土壤保持、碳固存和水源供给3种生态系统服务的时空变化,并运用地理探测器和偏相关分析研究了生态系统服务的驱动因子和权衡关系。结果表明：2000-2018年,志丹县土壤保持、碳固存(以C计)和水源供给都呈现增加趋势,分别增加了199 t·hm^-2·a^-1、426 g·m^-2·a^-1和122 mm。地形、气候和植被生长状况等自然因素对生态系统服务空间异质性的影响强于土地利用类型等人为因素,并且多因子的交互作用对生态系统服务的影响大于单一因子。影响土壤保持服务空间异质性最主要的因子是坡度,其次是NDVI,碳固存服务空间异质性受降雨、NDVI和土壤类型等因素的综合影响,水源供给服务空间异质性的主要驱动因素是降雨和土地利用类型。志丹县土壤保持和碳固存、土壤保持和水源供给...     

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.     

1983-2003年澳门生态系统服务价值的变化

以澳门1983年和2003年的统计数据为基础,在分析澳门土地利用和土地覆盖变化状况的同时,对澳门生态系统服务的价值进行了评估,结果表明,按当前价计算,(1)2003年澳门生态系统服务的价值为1983年的2.5倍;(2)1983年澳门生态系统服务的价值为3.302×106 美元,相当于26.5250×106 MOP(澳门元);2003年澳门生态系统服务的价值为8.3396×106 美元,相当于66.992×106 MOP;(3)将2003年澳门生态系统服务的价值与2003年澳门的年生产总值(GDP)646.54×108 MOP相比,2003年澳门生态系统服务的价值相当于GDP的0.1%,体现了澳门城市经济主导型的特征.由于缺乏对建筑用地服务价值的相关研究数据,该结果是对澳门生态系统服务价值的保守估计;(4)1997年全球年人均生态服务价值为5544.7美元/人,而澳门2002年人均生态服务价值仅为18.9元/人,为全球水平的0.34%,反映澳门辖区生态服务的严重不足.澳门人均生态系统服务价值偏低主要是由于澳门辖区小且无水域(由于澳门地处生态服务价值非常高的珠江口河口区,生态服务并不受行政边界的影响,所以澳门实质上的生态服务价值并不低);(5)澳门1983年至2003年之间填海造地635 hm2,填海使邻近澳门的珠江河口湿地面积减少同样的面积,由于河口潮汐地的生态服务价值高达9990美元/(hm2·a),远高于填海得到的草地和裸地,所以20年中澳门及周边河口区净生态服务价值下降为1.306×106美元.     

气候变化背景下未来中国草地生态系统服务价值时空动态格局

气候变化已经并将继续对中国自然生态系统和人类社会产生广泛而深远的影响,成为人类经济社会发展的风险。为了解未来中国草地生态系统服务价值的时空动态格局以及揭示气候变化的可能影响,以采用CEVS模型计算得出的NPP为基础,根据Costanza等提出的生态系统服务价值计算方法,分析了基准期(1971—2000年)及未来(2021—2050年)RCP 4.5(中低排放)和RCP 8.5(高排放)情景下中国草地生态系统服务价值时空动态变化特征。结果表明,基准期及未来RCP 4.5和RCP 8.5情景下中国草地生态系统服务总价值均呈增加趋势,年平均值分别为1.93万亿、2.26万亿、2.27万亿元。其空间分布状况与水热条件的分布趋势一致,均表现出从西北向东南逐渐递增的分布格局。未来总价值除了在西藏西北部及新疆中部小范围内表现为减少外,在其他地区均呈增加趋势。增幅分布模式与中国人口分布以胡焕庸线划定的基本格局相似,表现为西北增幅小,东南增幅大;大部分地区增幅比例在30%以内,少数为30%~60%,60%以上非常稀少。中国草地生态系统服务各功能构成项对总价值的贡献率依次为:土壤形成与保护(26.9%)废物处理(18.1%)生物多样性保护(15.1%)气候调节(12.4%)气体调节=水源涵养(11.0%)食物生产(4.1%)原材料生产(0.7%)娱乐文化(0.6%),即物质产品产出价值仅占4.8%,非物质价值占95.2%。该研究揭示了未来30年中国草地生态系统服务价值的时空格局动态演化及其对气候变化的可能响应,在一定程度上填补中国在生态系统服务价值动态、定量预估方面的空白现状,这对于未来科学应对气候变化、合理利用草地资源、加强生态环境建设具有一定的指导意义。     

基于RS和GIS的武汉市生态系统服务价值变化研究

以武汉市为例,利用从1996年和2001年TM数据中获取的景观数据,估算了武汉市生态服务价值并分析了景观之间的转化所引起的生态服务价值的变化。结果表明:各景观类型中水域景观的生态服务价值贡献系数最大,达到2.869;研究区域生态服务价值总量变化不大,2001年比1996年只下降了3688.79万元,但各景观生态服务价值变动很大,其中库塘生态服务价值增加了2.38亿元,河流的生态服务价值减少了2.33亿元,其变化率分别达到40.74%和-9.16%;由于河湖被占用所造成的生态服务价值损失达到9891.68万元,城市建设占用其它景观类型所带来的生态服务价值损失达到9908.37万元,这说明建设用地的发展对其他自然景观占用已经影响到了武汉市生态系统服务功能发挥。     

黑河流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响

利用1987年和2000年1：100000Landsat TM图像解译数据分析了黑河流域土地利用变化，在此基础上，采用中国陆地生态系统服务价值的测算方法，评估了黑河流域土地利用变化引起的生态环境质量变化。结果表明，在过去的13年间，黑河流域土地利用变化总的趋势是森林、草地、河流冰川面积大幅减少，耕地、盐碱地和建筑用地迅速增加。这一变化损害了该区域的生态系统服务功能，使生态系统服务总价值(人民币)从404．22亿元／a下降到370．3亿元／a，损失率达到了8．39％。     

生态系统功能与生态系统服务的概念辨析

"生态系统功能(Ecosystem functions)"和"生态系统服务(Ecosystem services)"已成为生态学中的重要研究领域.针对国内部分研究人员对"生态系统功能"与"生态系统服务(功能)"概念和术语混淆使用的问题,在归纳总结国内外有关的重要研究的基础上,通过分别论述"生态系统功能"与"生态系统服务"的定义和内涵,辨析和阐明了生态系统"功能"与"服务"的区别与关系.生态系统功能是构建系统内生物有机体生理功能的过程,侧重于反映生态系统的自然属性,是维持生态系统服务的基础;生态系统服务是由生态系统功能产生的,是基于人类的需要、利用和偏好,反映了人类对生态系统功能的利用,是生态系统功能满足人类福利的一种表现.因此"生态系统服务功能"这一术语不准确,容易产生误解.