基于InVEST模型的白龙江流域水源供给服务时空分异

甘肃白龙江流域是我国嘉陵江上游水资源重要的补给地之一,对其开展流域生态系统水源供给服务功能空间定量评估研究,有利于水源区保护规划的制定和生态补偿机制的建立。论文基于研究区土地利用数据、气象、土壤和野外观测数据等,应用InVEST模型水源供给模块估算白龙江流域生态系统的水源供给量,并定量分析流域水源供给服务的空间分布特征及不同地形因子的影响。结果表明：白龙江流域生态系统水源平均供给量约在388 mm左右,且存在一定的空间异质性;中部干热河谷区域水源供给量相对较小,东南部山地林区降雨量大,水源供给量较高,林地（如云冷杉类、针叶林类等）和农田水源供给量较高。流域内水源供给量随海拔高度和坡度的增加呈现先增加后减小的趋势,其高值区主要分布在1 500~3 500 m和15°~40°区段;阴坡区域水源供给量大于阳坡区域。     

甘肃白龙江流域景观生态风险评价及其时空分异

以我国典型生态环境过渡带——甘肃白龙江流域为对象,借助GIS技术和Fragstats软件,基于土地利用变化的生境脆弱度和景观生态损失度构建了流域景观生态综合生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展了土地利用变化及其生态风险评价与时空分异研究.结果表明:1990~2010年白龙江流域土地利用变化明显,林地和建设用地呈现增长趋势,耕地和草地面积呈现减少,未利用地和水域则呈波动变化.研究区景观生态风险空间分布差异明显,白龙江流域西北部和北部的生态风险高于流域的西部、东部和南部.同时,各风险等级上呈现“两头小中间大”的趋势,即中等风险区面积呈扩张的态势,低风险区和高风险区呈减弱的趋势.流域景观生态风险具有显著的空间集聚特征,其生态风险值呈现显著的空间正相关关系,这可能是流域生态风险时空分布与土地利用强度、土地利用结构及人类活动之间关系密切.     

京津冀生态屏障区景观格局变化及其对水源涵养的影响

选择京津冀重要水源涵养区--滦河,潮河和白河流域,通过分析2010与2015年土地利用的变化及景观格局演变,研究该研究区的土地利用转移与景观格局特征的时空分布与变化特点;运用SWAT水文模型模拟分析该时段内研究区的水源涵养量分布与变化;并和降水分布特征进行对比分析.利用偏相关分析法,重点分析了景观格局的变化对水源涵养量的影响.结果表明水源涵养量与PLAND指数相关性为-0.846;与NP指数相关性为-0.635;与LPI指数相关性为0.468;与LSI指数相关性为0.523;与COHESION指数显著相关,相关性为0.918.景观格局和水源涵养量存在以下关系：①景观多样性越高,聚集程度越高,景观形状越复杂,越趋向不规则且优势度越高,越有利于水源涵养;②景观的破碎化程度越高,水源涵养量越低.     

横断山区产水量时空分布格局及影响因素研究

运用InVEST模型产水模块开展横断山区1990-2015年产水的量化评估,并开展相应的时空特征及影响因素分析。结果表明:(1)空间分布上,横断山区产水量均表现为南高北低的空间格局,垂直方向上,产水能力随着海拔的增加呈减小趋势。(2)1990-2015年产水深度表现为先小幅增大后明显减小再小幅增大的波动变化趋势。(3)不同土地利用类型的平均产水能力差异较大。其中以建设用地产水能力最强,约为550～920 mm;林地、草地居中,分别为438～650 mm和412～580 mm;未利用地和水域产水能力最弱,分别为273～457 mm和56～237 mm。(4)产水量空间分布与海拔及草地比例呈现显著的负相关,与降水量及林地比例呈显著正相关;时间变化上产水量与降水量呈显著正相关关系。该研究有助于推进山区生态系统服务研究的发展,其结果可为横断山区流域水资源管理、维持区域可持续发展提供科学支撑。     

热带雨林区水源涵养服务时空演变及驱动因素分析：以海南热带雨林国家公园为例

水源涵养服务作为生态系统服务的重要组成部分,直接关系到当地经济、社会和生态系统的韧性与可持续发展.为深入探讨热带雨林区水源涵养服务的时空演变规律和驱动机理,以海南热带雨林国家公园为例,采用InVEST模型对2000年、2005年、2010年、2015年和2020年的水源涵养服务进行评估,采用ArcGIS 10.2软件分析水源涵养服务的时间演变规律与空间分布格局,并利用LightGBM机器学习探究水源涵养服务时空变化的主要驱动因素.结果表明：2000—2020年海南热带雨林国家公园水源涵养服务在时间尺度上波动较大,呈现“先下降、后上升”的趋势,2000年、2005年、2010年、2015年和2020年水源涵养量分别为5.36×10⁹、4.23×10⁹、3.93×10⁹、4.30×10⁹、4.34×10⁹ m³;在空间尺度上分布格局差异较大,呈现“东高西低、南高北低”的特点,且具有较强的空间相关性,空间聚集特征明显(Moran′s I>0.93,Z>...     

大伙房水库水源涵养与生态补偿机制的探讨

对大伙房水库上游3县生态环境、水源涵养、经济现状进行了调查分析,3个县为保护水库水质每年直接经济投入达82052万元。提出了生态环境保护措施和水源涵养生态补偿办法,补偿资金合计53396.53万元/a。     

基于全球陆地生态系统的水源涵养服务价值时空变化分析

开展全球尺度的水源涵养评估工作,可量化各国家和地区生态环境保护和高质量发展水平.以水量平衡法和替代成本法评估全球183个国家和地区的生态系统水源涵养服务的实物量和价值量,结果表明:①2015年全球陆地生态系统水源涵养服务价值接近25×1012美元,中国、澳大利亚、美国、加拿大、俄罗斯排名前5位,全球单位面积水源涵养服务价值为17.98×104美元/km2.②2000-2015年水源涵养实物量呈现先减后增的趋势,年均增长率为1.05%,喜马拉雅山脉附近增幅最大,水源涵养实物量的时空变化特征与生态系统类型转移趋势基本一致.③全球发达国家人均水源涵养服务价值为0.99×104美元,单位面积价值量为23.6×104美元/km2,具有良好的生态环境禀赋,而部分非洲国家或最不发达国家的生态产品价值转化能力不足,需实现生态产品价值转化.中国迫于人口基数巨大,需提升生态系统服务价值来进一步提升人均水平.④聚类分析结果显示,澳大利亚、中国、印度、印度尼西亚具有"高"水平生态系统水源涵养服务价值,整体处于第一梯队.研究显示,全球陆地生态系统水源涵养服务价值时空异质性显著,分国家和地区、分生态系统类型评估水源涵养服务价值可为全球生态系统服务价值评估提供重要参考.      

基于InVEST模型的官厅水库流域产水和水质净化服务时空变化

官厅水库是北京市及其周边地区重要的水源地之一,曾因水质污染严重而被迫退出北京市饮用水供应系统,经过全面治理后于2007年恢复成为北京市备用水源地.为了从整体上定量分析官厅水库流域生态系统的产水和水质净化服务,基于InVEST模型,选择官厅水库退出北京市饮用水供应系统和恢复成为北京市备用水源地为时间节点,定量评估1995-2010年官厅水库流域生态系统的产水量和TN、TP输出量,分析其产水服务和水质净化服务的时空变化.结果表明:1995-2010年,官厅水库流域产水服务表现为先减弱后增强,但整体呈减弱趋势,流域产水量由1995年的18.85×108 m3降至2010年的14.33×108 m3,产水服务减弱24.0%.水质净化服务表现为先减弱后增强,但整体呈增强趋势,流域的TN、TP输出量分别由1995年的4028.7、379.7 t降至2010年的3611.4和354.0 t,TN、TP净化服务分别增强10.4%和6.8%.研究显示,气候变化和土地利用变化是导致官厅水库流域产水服务发生改变的主要原因,不同时期的水资源保护政策导向也与水质净化服务变化趋势相吻合.      

云南省森林涵养水源核算模型探讨

本文在经济控制论的基础上,收集2000-2009年云南省森林资源面积、降水量、蒸发散量的数据,采用区域水量平衡法和统计回归的方法建立了森林涵养水源的模型,并研究了云南森林涵养水源的变化趋势。结果表明,森林涵养水源的方程为s（t）：1．881S（t-1）-0．878S（t-2）,方程的拟合优度R。=0．99,P〈O．001,说明模型的拟合很好,模型成立。目标函数在2020年云南省森林覆盖率达到56％时,在不影响经济增长的前提下．通过一定的控制措施．能够使得森林涵养水源量达到最大。     

西藏高原生态系统服务时空格局及其变化特征

西藏高原是我国国家生态安全格局中至关重要的区域,维护提升其生态屏障功能是该区生态保护的核心目标。论文分析了1990—2010年西藏高原生态系统类型及其服务能力的时空变化格局,开展近20 a生态屏障功能的综合评估。结果表明：1）近20 a,西藏高原生态系统宏观格局稳定少动,森林、水体与湿地面积略有增加,草地、荒漠面积减少;2）森林、草地、湿地生态系统水源涵养量为895.19×10⁸ m³,平均单位面积水源涵养量为744.48 m³/hm²,近20 a水源涵养服务在波动中有所提升;3）水蚀区土壤水蚀模数为3 876 t/km²,土壤水蚀量为10.31×10⁸ t,生态系统土壤保持服务保有率为66.3%,近20 a土壤侵蚀量下降,而土壤保持服务保有率呈持续上升趋势;4）土壤风蚀模数为1 581.2 t/km²,土壤风蚀量为18.99×10⁸ t,防风固沙服务保有率为66.5%,近20 a由于风场强度减弱与植被覆盖度增加,土壤风蚀量下降,而生态系统防风固沙服务保有率持续提升;5）森林、草地、湿地碳固定服务量为1.95 Pg C,从前10 a略有下降态势转变为后10 a轻微上升趋势。     

我国半资源消费型野生动物旅游景区时空演变特征及其驱动因素分析

选取1906—2019年间我国574个半资源消费型野生动物旅游景区为研究对象,采用地理学的空间分析方法对其时空分布特征、演变规律及驱动因素进行实证分析。结果表明:(1)我国半资源消费型野生动物旅游景区的发展可分为探索(1906—1948年)、快速发展(1949—1959年)、慢速发展(1960—1992年)和高速发展(1993—2019年)四个阶段。(2)空间上呈凝聚型分布,地理集中程度较高,地区间不均衡程度高,形成了以北京、江浙沪交界及广州为核心的三个高密度区;整体呈现东南沿海多,中部过渡,西北内陆少的格局;随着时间的演化,凝聚形态一直延续,地理集中度逐渐下降,地区间的不均衡程度逐渐加深。(3)时空演化的影响因素包括历史背景、国家政策和地方人口数量、经济及旅游发展规模等,呈现了较强的正相关性。     

京津冀地区生境质量与景观格局演变及关联性

以京津冀地区为研究区,基于InVEST生态评估模型、Fragstats景观格局指数测算平台,运用网格分析法,评估了2000～2018年京津冀地区生境质量与景观格局演变;利用空间自相关理论,分析了二者空间关联性及其时序演变特征.结果表明:京津冀地区生境质量整体呈现出“东南低、西北高”的空间分布特征;2000～2018年京...     

基于地理探测器的流域土壤磷流失影响因素分析

基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE)和地理探测器,定量分析了甘肃白龙江流域土壤磷流失的空间分异及其影响因素.结果表明:①2014年流域平均土壤磷流失量为0.214 t·km~(-2)·a~(-1),流失总量为3945.38 t·a~(-1);②磷流失空间分布较为破碎,热点区集中于迭部北部和舟曲东北部等高山区及舟曲、文县和武都三区县交界的低山河谷区,冷点区集聚于宕昌北部耕作区和文县南部森林保护区;③流域磷流失的空间分异主要受土地利用和地形的影响,农牧业生产也发挥了一定作用,磷流失整体表现为随海拔和坡度的抬升而增加,草地林地耕地;④流域及其内部冷热区影响因素差异较大,这是由各区地理环境协同差异所致,最大交互因子分别为土壤类型∩景观破碎度、土壤类型∩植被覆盖度、降水∩第一产业从业人口比重.在流域磷流失治理中,应合理安排农牧业生产,在提高植被覆盖度的同时降低景观破碎度.     

汉丰湖和高阳湖水体氮磷分布及影响因素研究

为了研究三峡水库蓄水及汉丰湖调节坝运行对湖库氮磷营养盐的影响,于2018年11月～2019年10月对汉丰湖和高阳湖进行逐月水样采集.结果 表明:汉丰湖TN浓度为0.78～2.38 mg/L,TP浓度为0.03～0.13 mg/L;高阳湖TN浓度为0.57～2.48 mg/L,TP浓度为0.03～0.09 mg/L,两湖...     

基于GWR的陕西省生态系统服务价值时空演变特征及影响因素分析

基于生态系统服务价值(ESV)评估体系、地理探测器与GWR模型,分析了2000—2015年的陕西省107个县级行政单位ESV时空演变特征、影响因素及主导因子作用强度的空间分异特征。结论如下:(1)15年间陕西省ESV先升后降,其中供给服务与调节服务是陕西ESV的核心功能。(2)历年ESV高低值分布都表现出中心低,边缘高,北低南高的空间特征,ESV差值变化特征较为明显,全境基本被负值覆盖,高值区域集中于陕北。(3)经济因素对ESV的解释作用最强,社会因素与自然因素次之。(4)各主导因子对ESV的作用的空间强度不同,其中土地垦殖率呈现出由南向北逐渐递减的特征,人均GDP从南到北逐渐增强,人口密度由东北向西南逐渐增强,城乡居民人均收入对ESV则表现出由北向南从负值向正值过度且作用逐渐递增的特征。     

东北地区植被时空演变及影响因素分析

基于2000~2020年MODIS NDVI遥感数据,辅以气象数据和土地利用数据,通过小波分析、Sen+Mann-Kendall趋势分析、Hurst指数、偏相关分析及残差分析法,以不同地形地貌为单元,对不同周期阶段下东北地区植被时空演变特征及其对气候变化和人类活动的响应机制进行深入解析.结果表明:时间上,21a间东北地区植被NDVI呈速率为0.0308/10a(P<0.001)的上升趋势,以16a第一主周期下10a左右的周期变化最为稳定;空间上,东北地区植被NDVI整体处于较高水平,但空间分异明显,呈“西南低东北高”的格局.各周期阶段均为NDVI改善面积大于退化面积且改善范围不断扩增.NDVI未来变化趋势主旋律为持续改善,占总面积的63.56%;响应机制上,东北地区植被NDVI受气候变化与人类活动共同影响.2000~2020年NDVI与气温、降水和相对湿度呈正相关,与日照时数呈负相关,其中降水对NDVI的影响作用最强,且随周期演替以降水为主导气候因子的面积显著递增.各周期阶段人类活动对NDVI变化均以正向促进为主,林业工程实施是植被状况改善的关键,而建设用地扩张是植被减少的主要原因.