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。     

生态红线保护下的两江新区土地利用/覆盖情景模拟及生态价值评估

生态保护红线的划定对于维护国家和区域生态安全具有非常重要的作用,是我国在生态环境保护方面的重要举措.为分析生态保护红线划定后区域生态系统服务价值的变化情况,以重庆市两江新区为例,采用CLUE-S模型对未来的土地利用变化情况进行情景模拟,并在此基础上对各地类价值系数进行优化调整构建生态系统服务价值评估优化模型,对不同情景下的生态系统服务价值进行定量计算,分析生态系统服务价值的敏感度及变化度.结果表明:①采用CLUE-S模型对两江新区的未来土地利用进行空间模拟效果较好（Kappa系数达到0.82以上）,模型的普适性较好.②生态价值敏感度结果表明两江新区的生态系统服务价值对价值系数的变化缺乏弹性,结果的可信度高.③2020年生态保护情景下,林地的面积增加量大于自然增长情景,城镇和工矿用地则相反,生态保护红线对于城镇扩张起到了一定的约束作用.④2014年现状、2020年自然增长情景和2020年生态保护情景下的生态系统服务价值分别约为10.53×108、10.50×108和10.88×108元,两种未来情景下耕地的生态系统服务价值减少最为明显,林地、水域服务价值均表现出增加的趋势.⑤林地和水域的生态价值变化度表明其面积变化对生态系统服务价值的影响较大.研究显示,CLUE-S模型进行小区域的土地利用变化情景模拟效果较好,构建的生态系统服务价值评估优化模型计算结果的可信度较高.政府相关部门可以根据生态保护红线及生态系统服务价值评估结果,进一步优化生活、生产和生态空间,使其在城市规划、绩效考核和生态补偿中得到实际运用,在区域的经济可持续发展中起到支撑作用.      

叶尔羌河流域土地覆被生态服务价值变化分析

文章参照中国陆地生态系统服务价值当量,结合叶尔羌河流域土地利用/覆被类型特征,分析研究区土地利用/覆被类型及生态服务价值变化。结果表明:(1)在1996-2015年,叶尔羌河流域土地利用/覆被发生了较大的变化,农田和建设用地面积明显增加,增长率分别为7.73%和35.88%;湿地和未利用地面积明显减小,减小率分别为2.89%和0.68%;林地、草地和水体面积基本没有变化。(2)研究区的生态服务价值为13.48×10~8元/a,体现了潜在的生态地位。在9项生态服务功能中水文调节(25.91%)和废物处理(22.75%)生态服务功能价值较高,食物(1.79%)和原料生产(2.92%)生态服务功能价值较低。(3)在研究期间生态服务总价值量增加2.24×10~8元/a,增长率为0.17%,这主要是由农田面积增加所引起;在9项生态服务功能价值中粮食生产功能(1.53%)和原料生产功能(0.29%)价值增长较高,这也是与食物和原材料生产生态服务价值系数较高的农田面积增加有关系。在价格比例上1996-2015年间未发生较大的变化。     

青海省“三生用地”时空演化特征及其碳排放效应

该研究基于青海省1990、2005和2018年土地利用遥感监测数据,采用土地利用空间变化率指数和碳排放系数,借助ArcGIS空间分析功能对青海省近30年来"三生用地"时空演化特征及其碳排放效应进行分析。结果表明:(1)1990-2018年青海省生产和生活用地面积增加,生态用地面积减少,生产用地和生活用地面积年均增长3.76%和17.7%,生态用地面积年均下降3.1%;(2)生产用地最大转出方向为生态草地,转出率为35.11%,生活用地最大转出方向为生产用地,转出率为45.48%,生态用地维持内部转换态势,高质量生态用地向低质量生态用地转换趋势显著;(3)生产和生活用地变化主要集中于青海东部和主要城镇化区域及其周边地区,生态用地下降较多的是海南州、海西州和海北州,分别下降0.030 9、0.028 7和0.019 6万km2。(4)青海省1990、2005和2018年"三生用地"碳排放量分别为-112.40、325.96和1 127.91万t,1990-2018年碳排放年均增长率2.7%,碳排放量远超碳汇产量。最后探讨了合理配置"三生用地"格局对保障生产生活绿色发展的重性,控制碳排放产出有利于筑牢生态安全屏障,保障"中华水塔"三江源高质量发展。     

湿地变化对双台河口自然保护区服务功能的影响

运用GIS和遥感技术分析了1988~2012年双台河口自然保护区土地利用和湿地的动态变化,并运用中国陆地生态系统服务单位面积价值的平均值分析了该保护区的生态系统服务价值变化情况,并对湿地变化与生态服务功能的关系进行了分析.结果表明,1988~2012年,双台河口国家级自然保护区所有天然湿地类型均有不同程度的减少,面积比例由93.83%减少至77.25%,芦苇湿地和典型滩涂、滩地面积减少最多;1988~2012年,双台河口国家级自然保护区生态服务功能总体上呈减少趋势,共减少了18.25%.就类型而言,耕地生态服务功能价值增加了4617元,水域生态服务功能价值减少了2012元,湿地生态服务功能价值减少了115133元;该保护区湿地对生态服务功能价值的贡献率最高,且远远超过其他地物类型的生态服务功能贡献率,但贡献率从1988年的75.07%下降至2012年的68.86%.由于该保护区开发建设活动频繁,不断侵占天然湿地,导致该自然保护区生态服务功能总体上呈下降趋势.     

近20年兰西城市群生态系统服务价值对土地利用转型的时空响应

快速城市化和人类活动加剧了对现代城市群中各种生态系统服务退化的威胁,探索城市群尺度下的生态安全状况具有重要意义.以兰西城市群为研究区,选择2000、2005、2010、2015和2020年土地利用数据,引入景观生态风险指数,运用土地利用转移矩阵、单位面积价值当量因子法和双变量空间自相关分析法,分析兰西城市群土地利用变化特征,阐明土地利用转型引起的生态风险变化对生态系统服务价值的影响.结果表明:①2000~2020年间兰西城市群土地利用类型主要以草地、耕地和林地为主.建设用地面积扩张明显,主要来源于耕地和草地;6种土地利用类型交叉转化较强,土地利用变化总面积为6646.05 km²;②从空间变化上来看,兰西城市群生态系统服务价值空间格局未发生明显转变,但区域差异性显著,总体呈现西北高、东南低的分布特征;③从时间变化上来看,兰西城市群生态系统服务价值呈逐年增长的趋势,总价值流向从1864.59亿元增长为1921.56亿元,总增值56.97亿元;④兰西城市群近20年生态风险指数整体呈上升的趋势,生态风险区以低生态风险区和较低生态风险区占主导地位;生态系统服务价值与生态风险指数有显著的正向空间相关性.本文旨在揭示土地利用方式对生态系统服务价值和生态风险影响的认识,为区域生态风险管理和土地利用政策制定提供重要参考,进而促进黄河流域生态环境高质量发展.     

广州南沙新区生态保护红线划分与管理体系

以广州南沙新区为研究区尝试建立城市尺度的生态保护红线划分和管理体系,在对南沙新区生态资源特征进行调查分析的基础上,对生态系统服务功能重要性进行评价,明确研究区生态服务功能重要性及其空间分布特征。以生态功能重要性评价结果为基础,结合土地利用、城市规划建设、生态保护现状等实际情况,将南沙新区划分为红线区、黄线区、蓝线区和绿线区4个级别的生态保护红线体系,根据生态服务功能等级分别划分对应的各级别区域范围,明确各划分单元的主导生态系统服务,提出各类区域的生态保护和环境管理要求。     

淅川县生态系统服务对土地利用变化的敏感性分析

以河南省南水北调中线水源区淅川县为研究对象,文章基于2010和2016年的Landsat TM遥感图像,采用生态系统服务价值估算法和综合敏感性系数计算法,分析了该区域不同土地利用类型变化下的生态系统服务价值及综合敏感性。结果表明:(1)淅川县土地利用类型面积变化呈"三增三减"趋势,其中,草地面积增加的最多,未利用地面积下降的最少;(2)研究期内,淅川县生态系统服务总价值下降了0.54×108元;在淅川县生态系统服务功能价值构成中,水文调节和废物处理等功能占总价值的比例较大,食物生产和原材料生产功能占的比例较小;(3)生态系统服务价值对土地利用的结构变化和类型转换的敏感程度存在差异,其中对建设用地和林地向其它地类的转换较为敏感,对耕地、草地和水域向其它地类的转换缺乏敏感性。最后,提出了未来有助于淅川县土地可持续利用和生态系统服务价值提升的政策建议。     

长江中游地区生态系统服务价值空间分异及敏感性分析

生态系统功能的不断退化是人类当前面临的一个共同挑战,是全球可持续发展研究的焦点问题。长江中游地区生态环境保护对于构建中国生态安全格局具有重要作用,为了深入分析长江中游地区土地利用活动对生态系统功能的干扰程度,基于长江中游地区生态系统服务价值评价结果,采用土地利用变化生态贡献度和生态系统服务价值敏感性方法进行测度。研究结果表明：（1）研究期间长江中游地区地均生态系统服务价值经历了“先增加后降低”的变化过程,山区地均生态系统服务价值高于平原地区、城市群地区、大城市周边县区以及主要交通道路沿线地区,长江中游地区生态系统服务价值总体变化呈现“两纵三横”的空间分布格局;（2）1995-2015年间退耕还林、还水、还湿是长江中游地区生态系统改善的主要原因,毁林开荒、围湖造田以及建设用地对林地和耕地的占用是长江中游地区生态系统恶化的主要原因;（3）食物生产、原材料生产、气体调节、土壤保持和维持生物多样性等五种类型生态系统功能敏感性有所增加,其他类型生态系统功能敏感性逐渐减弱。研究结果可为长江中游地区生态环境保护,保障生态系统服务各项子功能的持续供给提供科学指导。     

基于生态服务价值的全国土地利用变化环境影响评价

针对中国的实际情况,对不同土地利用类型单位面积生态服务价值进行了校正,并以此为基础,计算了自上一轮土地利用规划实施以来(1996～2004年)我国不同省市土地利用变化引起的生态服务功能的变化.结果表明,该时期内全国土地利用变化导致生态服务功能整体增加了0.91%.其中正向变化最大的省份是天津市,其生态服务功能增加了5.69%;负向变化最大的省份是上海市,其生态服务功能下降了9.79%.对不同生态服务类型的变化分析表明,生态服务中气候调节功能增加最快,1996～2004年间全国增加了3.43%;生物资源控制功能下降最快,期间下降了2.26%.研究还认为,引起我国土地生态服务价值变化的主要原因是该时期内全国水域面积和林地面积的增加导致了生态系统服务功能的增加,而城市建设用地和交通用地的增加导致了全国生态服务功能的下降.     

山西省“三生”功能协同/权衡关系分析

为探究生产—生活—生态（“三生”）功能协调情况,基于综合评价模型和力学平衡模型,选用2005年、2010年和2018年土地利用类型和统计数据,测度山西省“三生”功能时空演变及协同/权衡关系特征。结果表明:（1）2005—2018年“三生”功能时空分异特征明显,生产功能为下降态势,呈现出“平原高,山区低”的分布格局;生活功能持续上升,空间分布与生产功能相似;生态功能呈上升状态,但需注意恶化倾向,空间格局稳定。（2）研究期间,“三生”功能协同性显著提升且趋势合理,空间分布与生产、生活功能趋同。（3）依据“三生”功能协调度偏离情况,划分功能主导区和提升区,明确各县域功能特征。研究结果可为国土空间规划提供依据。     

基于生态服务价值的上海土地利用变化影响评价

基于Costanza的生态系统服务单价和我国国情,评估了上海中心城区1947~2006年土地利用变化对区域生态系统服务功能的影响.研究表明,60年间生态系统服务功能总体下降了87.96%,可分为缓慢减少、剧烈减少、趋缓减少和缓慢上升4个阶段,各阶段生态系统服务价值年均变化分别为-278.90×104,-2451.60×104,-88.89×104,36.66×104元/a.17类生态系统服务功能中,土壤侵蚀控制、栖息地、文化功能和扰动调节功能呈正增长,其中20年来绿地面积和绿化覆盖率持续增加是侵蚀控制功能和栖息地功能显著增加的主要原因.60年来水域面积大量减少使得水分调节和水供应功能的降幅巨大,两者对中心城区生态系统服务功能减少的贡献率为63.74%和24.33%.水域、耕地、绿地、城市住宅和公共建筑用地的生态系统服务功能变化,对中心城区生态系统服务功能减少的贡献率为99.57%,5.09%,-4.09%,-0.34%, -0.22%.除水域和耕地的生态系统服务功能显著下降外,其余均有上升,其中绿地的生态系统服务价值增幅最大,年增长率为19.45%.     

喀斯特区土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以广西环江县为例

为研究喀斯特区域土地利用变化对生态系统服务功能的影响,参照中国陆地生态系统单位服务价值系数,根据土地利用变化对广西环江县的生态系统服务价值进行了估算.结果表明,1988~1999 年,研究区的生态系统服务价值增加了3.58×10⁸ 元,增幅为6.45%,大量未利用地转化为生态价值系数较高的耕地、草地是其增加的主要原因.单项服务功能中,食物生产价值增幅最大,原材料价值减少.敏感性分析表明,生态系统服务价值对价值系数缺乏弹性,研究结果可信.由于该区处于生存型经济发展阶段,开发中应采取积极的生态环境保护措施,并提高土地集约利用度,实现区域生态系统持续向健康型发展.     

汉江流域三生空间转型格局及其生态环境效应

汉江流域在我国区域生态安全和经济社会发展格局中的战略地位日益凸显,开展三生空间用转型及其生态环境效应研究能为该区生态文明建设和国土空间规划提供参考。基于1990—2020年土地利用/覆盖数据和“生产—生活—生态”(三生空间)视角,运用转移矩阵、生态贡献率等研究方法,分析了汉江流域三生空间用地转型及其生态环境效应的时空演变特征。结果表明：1990—2020年汉江流域以生态空间为主,生态空间面积先减后增且集中分布在丹江口以上流域,生产空间由增转减,生活空间始终处于增加态势;1990—2020年汉江流域三生空间类型转移关系保持稳定,以生态空间和生产空间的互转为主,转移规模呈先减后增趋势;汉江流域生态环境质量呈西高东低空间格局,高质量区面积持续增加,其他质量区不同程度下降;影响汉江流域生态环境改善、恶化的主导用地类型分别为生产空间转化为林地绿色和蓝色生态空间,草地及林地绿色、蓝色生态空间转化为生产空间。     

贵溪市土地利用转型对生态系统服务价值影响的多情景模拟

研究土地利用转型和生态系统服务价值,对于解决国土空间合理发展,以及反映生态文明与可持续发展之间的关系具有现实意义。文章基于2010-2018年贵溪土地利用与生态系统服务价值变化规律,利用FLUS模型与生态系统服务价值(ESV)评估方法,模拟了2026年自然发展、城市发展、耕地保护、生态保护4种情景下土地利用转型对生态系统服务价值的影响。结果表明：（1）2010-2018年林地是研究期内转出量最多的地类,其次是草地,转入量最高的是建设用地,除耕地、建设用地外,其余用地类型的转入量明显低于转出量,导致用地面积减少。（2）2010-2018年贵溪市生态系统服务价值总体上呈下降的趋势,其中2010-2014年ESV总价值下降明显,2014-2018年下降趋势得到有效缓和。生态系统服务一级类型中调节服务和支持服务是贵溪市ESV总价值的主要贡献者。（3）多情景模拟下,贵溪市2026年在自然发展、城市发展、耕地保护下ESV值均存在不同程度的损失,林地面积变化是造成这3种情景下ESV发生变化的主要因素。生态保护情景下由于林地、水域等受到保护ESV增加了0.26亿元。生态保护情景可作为贵溪市优化区域土地...     

江苏省县域“三生”功能时空变化及协同/权衡关系

揭示江苏省县域"三生"功能的时空关联特征及协同/权衡关系,可为县域空间规划布局提供理论支持。从生产—生活—生态三个维度构建国土空间三生功能识别体系,以空间自相关和相关系数法定量测算江苏省55个县域1996年、2005年、2015年三个时期的"三生"功能时间效应及协同/权衡关系。结果表明:(1)江苏省"三生"功能生态位宽度变化各异,空间分布各具特色,具体表现为:1996-2015年生产功能生态位宽度时序上总体呈增长状态,变化过程具阶段性;空间上呈"南高北低"格局特征,长江南岸条带状集中分布,长江北岸则呈多集聚斑块状。1996-2015年生活功能生态位宽度不断压缩,空间上具以市辖区为中心向外同心圆衰减规律。1996-2015年生态功能生态位宽度不断增大,空间上生态功能生态位宽度具依山傍水呈高值特征。(2)江苏省1996-2015年间,生产功能、生活功能、生态功能均有随时间变化正相关类型(高高、低低)集聚明显,"组团"式分布;负相关类型(高低、低高)集聚性低,"离散"状分布规律。(3)生产与生活功能存在空间协同关系,生产与生态功能呈协同/权衡波动变化态势,生活功能与生态功能变化趋势类似于生产与生态功能,交叉变化更明显,不同年份协同/权衡关系在不同单元有明显差异。研究表明,以上特征均与区域经济社会发展有较强的吻合性,未来应逐步改变以生产功能过速扩张压缩生活、生态功能的现象,应以保护生态环境、提升生活质量实现"三生"更加协同。     

河北省38°N生态样带生态系统服务功能时空变化

河北省38°N生态样带是一条由太行山区-山前平原区-低平原区-滨海平原区组成的典型生态样带。论文引进区域修正系数和环境成本系数对前人的生态系统服务功能价值评估模型进行改进,并对该生态样带土地利用变化驱动下的生态系统服务功能时空变化进行了研究。结果表明:1990-2008年,该生态样带的生态系统服务功能价值总量由334.83×10⁸元增至360.13×10⁸元,但食物生产功能价值持续减少,累计减少了4.67%。太行山区的生态系统服务功能单位面积价值为西高东低,主要由林地和草地提供;山前平原区和低平原区的生态系统服务功能单位面积价值较低且分布均匀,主要由农田提供;滨海平原区的生态系统服务功能单位面积价值东部明显高于中西部,主要由水体和湿地提供。     

采煤沉陷区农田-水域生态系统变化前后服务价值评估

两淮矿区煤炭大规模的井工开采导致了广泛的土地沉陷和积水,农业生态系统向水域生态系统转变,生态系统结构和功能发生重大变化,采矿前后生态系统服务价值对比研究有助于深入理解采矿活动对区域生态系统扰动影响。该研究参照农田生态系统和水生态系统服务价值评估方法并选取合理的指标体系,对两淮典型矿区农田生态系统向水域生态系统转变前后的生态服务价值进行了定量估算和比较。研究结果表明:由于水生态系统服务功能的多样化,使得其服务功能单位面积总价值均高于此前的农田生态系统,淮南3个研究水域生态系统的服务价值从原来的农田生态系统的53 845元/(hm2·a)增加至95 203~133 089元/(hm2·a)的范围,而淮北2个研究水域生态系统的服务价值则从47 624元/(hm2·a)增加至82 948~93 204元/(hm2·a)的范围;由于大量储水空间的形成,农田生态系统原有的产品提供价值主要转变为供水价值,占总服务价值的45%左右;同时水域水分调节功能和水质净化功能也显著增强,二者在淮南水域占到总服务价值的48%左右,在淮北水域则为40%左右;由于水域生态系统初级生产力显著下降,使得其初级产品提供能力和气体调节能力弱化80%~90%,但生物多样性服务价值显著增加。     

洞庭湖土地利用和生态服务功能时空变化及其耦合效应分析

生态系统服务价值及空间分布变化与土地利用方式的改变有密切关系,不同生态服务空间上也存在权衡和协同的复杂关系.基于1980年、1990年、2000年和2010年4期土地利用数据,利用InVEST模拟了洞庭湖区域历史5种生态服务功能的变化(碳储量、生境质量、产水量功能、水质净化功能和土壤保持功能),并采用生态系统服务权衡度...     

中国生态用地及生态系统服务价值变化研究

生态用地具有重要的生态系统服务功能,在维护生态平衡、保障国土生态安全、应对全球气候变化中具有特殊地位。论文在总结国内研究学者有关生态用地研究成果的基础上,从生态系统服务功能入手,界定了生态用地的概念,根据生态干扰度构建了生态用地分类体系,并将生态用地分类与土地利用分类进行衔接,对全国生态用地的生态系统服务价值进行了评估,分析其特征及规律。研究表明：1）广义的生态用地是指能发挥供给、调节、支持生态系统服务功能,以及对维持区域生态平衡和调节全球气候具有重要作用的土地类型;2）依据“生态干扰度”构建了生态用地分类体系,将生态用地分为3个一级地类、5个二级地类和31个三级地类;3）2012年全国生态用地的生态系统服务价值为280 483.80亿元,呈现“西高、中次、东低”空间格局。2009—2012年全国生态用地的生态系统服务价值整体呈下降趋势,变化幅度空间分布差异较大,呈现“中增、东西减”的格局特点;2009—2012年全国生态用地各项生态系统服务功能受到损失,呈下降趋势,生态系统稳定性不容乐观。