基于LUCC的南京市生态系统碳储量时空演变预测及多情景模拟分析

利用Markov-Flus模型和InVEST模型中的Carbon模块，基于多情景视角模拟并预测南京市2030年碳储量变化与空间分布情况。结果表明，2010—2015年南京市土地利用变化以林地转变为耕地为主要趋势；2015—2018年以生态功能用地转化为建设用地为主要趋势。南京市碳储量空间分布总体上表现为南北两侧高、中部低的特点。耕地是区域最主要的碳汇地类。对比多情景模拟结果可知，生态增汇情景下总体碳储量相较自然发展情景增加0.40×106t，城镇周边生态类用地碳储量增长较为明显；耕地增汇情景下总体碳储量比自然发展情景增加0.61×106t，除城镇地区外各地区碳储量均增长。预测未来南京市生态系统碳储量会进一步下降，采取耕地保护和生态保护相结合的措施能够有效提升区域陆地生态系统碳储量。     

基于Markov-PLUS模型的福州市土地利用变化及情景模拟

为探究福州市土地利用变化规律,基于2000、2010和2020年GlobeLand30数据集,运用土地利用动态度和转移矩阵对2000—2020年土地利用演变进行剖析,采用Markov-PLUS模型对2030年土地利用的多情景变化趋势进行模拟。结果表明：2000—2020年,建设用地和水域面积增加,建设用地主要由耕地转入,其他用地面积减少。Markov-PLUS模型模拟总体精度为0.89,Kappa值为0.80,模拟效果较好。自然发展情景延续历史发展趋势,建设用地持续增长,以市辖区和闽侯县扩张最为突出,其他区(县、市)建设用地侵占周边耕地且集聚特征明显;城镇发展情景下,耕地、林地和草地均大面积减少,建设用地大幅增加,耕地和建设用地重心分别向东南和东北方向偏移,空间集聚特性进一步增强;耕地保护情景下,耕地主要向林地和建设用地转化,面积缩减的态势得到有效控制,重心迁移幅度较小;生态保护情景下,林地、草地和水域面积显著增加,建设用地增速得到有效控制,此情景更符合研究区区域发展和生态保护的双重诉求。研究可为福州市未来土地利用规划编制和土地可持续利用情景预测提供科学参考。     

黑龙江省土地利用/覆被变化及生境质量特征变化分析

土地利用/覆被变化(Land use and land cover change,LUCC)是全球环境变化重要驱动因素,高纬度寒温带大陆性季风气候地区土地利用/覆被及生境质量特征变化研究较少.文章以1980～2018年黑龙江省为例,通过土地利用动态度及区域土地利用程度综合指数,分析1980～2018年土地利用时间变化特征,运用CA-Markov和InVEST模型分别模拟黑龙江省土地利用空间格局和生境质量变化,预测2030年黑龙江省土地利用情况和生态环境质量.结果表明,研究区土地利用格局以林地和耕地为主,分别占研究区总面积42.37％和38.57％;多年来除建设用地和未利用地面积呈增加趋势,其余土地利用类型面积均有不同程度减少;预测2030年土地利用格局,除草地和水域外其他土地利用类型仍与原变化趋势相同;生境退化度高的区域多集中在生态脆弱带,如城市边缘和河流附近等;研究时段内黑龙江省生境质量整体呈下降趋势,具有区域差异性.黑龙江省未来生态环境质量整体上有所提高.研究结果旨在为东北季节性冻土地区土地资源合理利用、生态环境保护及黑龙江省经济发展策略提供可靠的理论依据.     

基于FLUS模型的城镇用地增长边界划定研究——以临川区为例

引入FLUS(Future Land Use Simulation)模型对抚州市临川区的城镇用地增长边界划定进行研究,采用2005、2010和2015年城镇用地数据对FLUS模型的可靠性进行验证,并结合最新基本农田划定及规划调整完善成果划定城镇增长边界,对2025年临川区城镇用地变化进行情景模拟。结果表明:2010年FLUS模型模拟结果的Kappa指数达0.97,总体精度达0.98;2015年模型模拟结果的Kappa指数达到0.89,总体精度达0.93,模拟效果较理想。考虑到基本农田保护区、生态红线的约束,2025年城镇用地增长边界面积为15466.77 hm²,占研究区总面积的7.3%,主要分布在崇岗镇、上顿度镇、钟岭街道办事处、温泉镇等。     

基于FLUS模型的城镇用地增长边界划定研究——以临川区为例

引入FLUS(Future Land Use Simulation)模型对抚州市临川区的城镇用地增长边界划定进行研究,采用2005、2010和2015年城镇用地数据对FLUS模型的可靠性进行验证,并结合最新基本农田划定及规划调整完善成果划定城镇增长边界,对2025年临川区城镇用地变化进行情景模拟。结果表明:2010年FLUS模型模拟结果的Kappa指数达0.97,总体精度达0.98;2015年模型模拟结果的Kappa指数达到0.89,总体精度达0.93,模拟效果较理想。考虑到基本农田保护区、生态红线的约束,2025年城镇用地增长边界面积为15466.77 hm~2,占研究区总面积的7.3%,主要分布在崇岗镇、上顿度镇、钟岭街道办事处、温泉镇等。     

和田地区耕地时空演变的生产-生态效应研究

耕地在干旱区土地利用中是贡献显著的重要地类,分析其生产-生态效应时空变化有助于解释耕地变化在区域粮食生产与生态环境保护中的作用,为实现生产-生态协同保护提供参考。本研究基于1990、2000、2010、2020年的土地利用分类数据,运用土地利用转移矩阵、耕地生产水平假设模型、遥感生态指数（RSEI）模型,揭示和田地区耕地时空演变下的生产-生态效应。结果表明：1990—2020年,研究区耕地面积增加了1 702.63 km2。8个县（市）耕地面积变化趋势相同,但差异显著,未利用地开垦和林、草地复垦是新增耕地的主要来源;退耕还林还草、建设用地扩张和耕地荒废是耕地减少的主要原因;耕地生产水平向好发展,无生产耕地占比下降12个百分点,中、中高生产耕地总占比增加14个百分点。从耕地生产效应来看,研究区固定耕地生产正效应（面积占比55%）大于负效应（面积占比2%）,耕地转移效应（面积占比43%）有效弥补了流失的生产效应面积,然而从各阶段效应来看,固定负效应面积逐渐增加,固定正效应面积逐渐减少,转移效应面积呈现波动下降趋势。研究区耕地等级主要为一般生态等级,耕地生态环境质量呈恶化趋势,固定耕地生态环...     

铁矿生态修复区生态系统服务价值增量评估

为探索建立矿山生态环境损害补偿性恢复的生态系统服务价值评估方法，利用遥感和GIS（地理信息系统）技术，选取内蒙古某钢铁企业的尾矿库边坡绿化、人工湿地、植树造林等3种类型的生态修复区，调查评估了不同类型铁矿生态修复区的生态系统服务价值。结果表明：2016-2018年3种生态修复区面积呈不同程度增加趋势，边坡绿化区草地面积所占比例相比2016年提高了85.4个百分点；人工湿地区湿地面积占比相比2016年提高了33.3个百分点；植树造林区森林面积占比相比2016年提高了38.4个百分点；边坡绿化区与人工湿地区生态修复面积逐步由东向西增加，植树造林区生态修复面积由东西两侧向中部增加。2016-2018年3种生态修复区生态系统服务价值呈不同程度增加趋势，其中生态系统服务价值总量相比2016年增加了520.68万元，3种生态修复区生态系统服务价值分别增加了218.03万、258.96万元和43.69万元；边坡绿化区调节服务生态服务价值量相比2016年增加了141.60万元；人工湿地区调节服务生态服务价值量相比2016年增加了165.54万元，植树造林区调节服务价值量相比2016年增加了27.75万元。研究结果可为矿山企业落实生态环境治理主体责任、积极开展矿山生态修复提供实践依据。     

基于MGWR模型的天目-怀玉山区生境质量 对土地利用变化的响应

基于1980年、1990年、2000年、2010年和2018年土地利用变化数据,借助InVEST模型评估天目-怀玉山区生境质量时空分布特征,并采用多尺度地理加权回归模型（MGWR）,对研究区耕地、林地、草地和建设用地的变化与生境质量变化的空间关系进行显式化分析,结果显示：（1）1980—2018年间,天目-怀玉山区耕地持续减少,林地和草地先增加后减少,水域面积增加幅度最大,建设用地变化较小,土地利用转移主要以耕地向林地、草地和建设用地转换、林地向建设用地转换和草地向林地转换为主。（2）1980—2018年间,天目-怀玉山区生境质量水平波动较小,且常年处于较高水平,总体上先增加后减少。（3）MGWR模型计算结果显示1980—2018年间,耕地、林地、草地和建设用地在812、194、1 166和512的较大尺度上影响着生境质量,而1990-2000年间,则在51、45、43和123的局部尺度上影响着生境质量。模型回归系数显示,1980—2018年间,林地和草地的变化与生境质量的变化呈现正相关关系,耕地和建设用地的变化与生境质量变化呈现负向关关系;1990—2000年间,4种土地利用类型的变化对生境质量的影响呈现较为明显的两极化空间格局,其主要取决于土地利用类型转换的方向。研究结果将为天目-怀玉山区土地资源合理利用和生态环境保护提供可靠的理论依据。     

中国棉花生产碳排放核算与碳达峰预测

为预测碳达峰时间和峰值,综合分析减排潜力,本研究使用生命周期评价法对2004—2018年棉花生产碳排放进行核算,基于STIRPAT模型进行模拟,结合Kaya恒等式确定模型变量为技术效率、生产规模、进口数量、农业经济和城镇化率,通过岭回归确定系数将2019—2035年碳排放情景分为高减排度情景(HERS)、中等减排度情景(MERS)、基准情景(BS)3类进行变量设定和预测。结果表明:2004—2018年中国棉花生产碳排放及其增长率呈缓慢上升趋势,2018年碳排放达到最高值(24.34万t),新疆的碳排放值最大(2018年占比86.8%)并呈明显增加的趋势,肥料生产与施用、灌溉用电、农膜是生产过程中的主要碳排放构成因素。用于模拟中国棉花生产碳排放的STIRPAT模型性能良好(R²=0.866,adjusted R²=0.792,P=0.001),自变量均对因变量有显著影响(P<0.01),生产规模、城镇化率和技术效率是主要宏观影响因素。结果显示2019—2035年HERS、MERS、BS下中国棉花生产碳达峰时间分别是2021、2025、20...     

万州区生境质量研究

为找到经济发展和生态保护的平衡点,明确土地利用变化对生态环境产生的影响,以万州区为对象,分析其2009~2014年土地利用变化,采用InVEST模型,创新参数设置和土地利用可达度的确定方法,对区域生境质量进行了研究。结果表明:万州区生境质量总体保持较好。但相比2009年,由于建设用地扩张和脆弱的自然生态,当前生境质量轻微退化,其主要分布于可达度高、人类活动频繁的城镇交通用地周围和地形地势转换的脆弱地带,生境水平较基期降低。     

多情景土地利用变化下武汉城市圈生态系统服务权衡协同研究

基于多目标情景模拟土地利用格局,定量评估生态系统服务权衡协同关系及总体发展趋势,有助于生态系统服务管理策略的制定,从而提升区域生态和人居环境质量。本研究以武汉城市圈为例,借助GIS（地理信息系统）和InVEST模型对2005—2020年生态系统粮食供给、固碳、土壤保持、产水和氮保持进行定量评估,基于FLUS耦合模型模拟2035年自然发展、耕地保护和生态保护3种情景下生态系统服务,并评估其权衡协同关系。结果表明： 2005—2020年武汉城市圈建设用地和水域分别增长1 126.59 km²和72.67 km²,耕地、林地、草地和未利用地分别减少1 019.56、125.62、14.77 km²和39.31 km²,耕地保护和生态保护情景下建设用地增长率远低于自然发展情景,建设用地扩张程度受到遏制; 2005—2020年粮食供给、土壤保持、产水和氮保持服务能力增强,固碳服务能力下降;自然发展情景下产水服务最佳,耕地保护情景下氮保持和土壤保持服务能力显著下降,生态系统服务间权衡效应增强,生态保护情景下固碳、土壤保持和氮保持服务均处于最佳态势,除粮食供给与固碳服务外其他生态系统服务间权衡效应均得到优化,生态系统服务价值较自然发展情景和耕地保护情景下分别增加3.54亿元和4.69亿元。因此,在未来国土空间规划和管理中,应坚持生态优先战略,妥善处理好“三线”划定问题,优化土地资源配置,实现经济与生态文明的协调发展。     

漯河市构筑空间与绿度空间耦合分析及仿真模拟优化

  目的  优化城市规划布局,探究城市构筑空间与绿度空间耦合路径,优化城市用地空间布局,实现协调可持续发展。  方法  基于分形、人工神经网络元胞自动机(ANN-CA)与空间句法等模型,进行多时相的漯河市土地利用/覆盖变化(LUCC)分析和预测仿真。  结果  ①形态分维数由2003年的1.64增长到2013年的1.70,2018年达1.75;② 聚集维存在数据突变点,空间集聚状态在不同圈层存在差异;③2003—2018年城市绿度空间可达性显著降低;④构建ANN-CA-GM(1, 1)城市增长模型模拟“底线、约束和理想”3种未来情景,对构筑空间和绿度空间的耦合发展过程进行预测:2025年城市建设用地将持续增至156.71 km2,其中理想情景下的构筑空间集聚范围回落至市政府周边5 500 m,与绿度空间面积比为1.00∶1.48。  结论  ①2013年城市形态接近最优,随后由于城市高密度发展,2018年城市建设用地布局过密,与绿度空间耦合交流受阻;② 在2018年市政府周边14圈层(7 000 m)范围内建设用地高度聚集,此区域内发展生态用地有助于引导精明增长,构建韧性城市;③ 绿度空间面积大且可达性程度高的区域集中在建设用地高度聚集范围以外,而聚集区内的沿河绿地空间利用程度低;④ 理想情景空间耦合布局为国土空间规划及“三线划定”提供定量化数据支撑与空间布局参考,通过绿地布局实现城市生态服务的有效供给。图7表4参33     

行政中心迁移背景下通州区土地利用情景模拟研究

为探究区域生态保护和优化城市布局支撑路径，以北京市行政中心迁移为背景，基于2009—2017年通州区土地利用调查和自然、社会经济数据，利用Dyna-CLUE模型模拟通州区2035年不同情景下的土地利用空间分布。结果显示:1)2017年模拟结果显示Kappa系数为0.95，表明模拟结果与真实几乎完全一致，可以应用于情景模拟；2)自然增长情景主要变化特征为耕地、园地(草地)和水域转向建设用地，生态保护情景下变化最为明显的是耕地、园地(草地)和设施农用地转向林地，而政府规划情景为园地(草地)和设施农用地转向林地；3)相较于自然增长和政府规划情景，生态保护情景加强了林地保护，抑制了建设用地的增长；相较于自然增长情景，政府规划情景强调了耕地保护，抑制了建设用地的增长。从空间上看，区别主要在于东南部的漷县镇以及北部的宋庄镇。根据研究结果提出以下政策建议:1)耕地保护需要关注城市副中心边缘地区和通州区东部乡镇；2)园地(草地)保护需要聚焦于通州区北部的宋庄镇和东部的西集镇；3)新增林地规划可以重点关注通州区东南的漷县镇、中部的张家湾镇以及北部的宋庄镇，而水域规划可以着重于通州区城区周边乡镇以及东南的漷县镇。     

泰安市景观格局和生境质量时空演变及其关联分析

基于2000-2018年土地利用类型数据，采用景观指数、InVEST模型等方法，分析泰安市景观格局、生境质量演变特征与冷热点分布，并利用灰色关联度模型揭示生境质量与景观指数的关联性。结果表明:1）耕地、林地和草地减少，建设用地和湿地增加，并以耕地流向建设用地和湿地为主，研究区景观连通性减弱，景观格局总体趋向破碎化。2）泰安市生境质量整体处于中等以上水平，但中等、良好和优等生境三者占比之和不断减少，由87.88%降低到82.98%，生境质量虽局部得到改善但总体有衰退趋势；热点分析表明，生境质量较高的热点区主要集中在以湿地、林地和草地为主的区域，生境质量较低的冷点区集中于各区县的主城区及其外围。3）生境质量水平与蔓延度指数、边缘密度、斑块数和耕地面积等景观指数具有较强关联性。研究认为，在生境质量高值区应加强林地、草地、湿地景观的整体性、连通性保护，防止景观破碎化，在生境退化严重的建成区应加强城市绿色空间建设；该研究为泰安市景观格局优化、生境保护和生态系统服务管控提供一定参考。     

基于生境质量模型和电路理论的区域生态安全格局构建——以秦岭（陕西段）为例

构建区域生态安全格局是实现生态环境可持续发展的重要途径,人类活动使当前自然地域生态安全面临严重威胁。为建立自然地域生态安全格局,以具有典型山地垂直地带性的秦岭（陕西段）为研究对象,运用粒度反推法评价景观格局最佳组分,构建InVEST生境质量模型及综合阻力面,运用电路理论提取生态廊道、生态夹点、生态障碍点及生态断裂点,结合土地利用现状提出针对性修复治理建议。结果表明：研究区内66处生态源地呈现出明显的西部集聚成片、东部分散稀疏的空间分布特征。共识别出119条宽度为1 200 m的生态廊道、102处生态夹点、72处生态障碍点及58处生态断裂点;生态廊道、生态夹点和生态障碍点的用地类型仍有待整治,耕地面积占比分别为26.75%、23.80%和31.66%。结合土地利用现状,提出积极推行退耕还林、还草工作,加强城乡绿地建设,推动乡村振兴转型发展,对生态断裂点实行动态监测、设立标示牌等针对性治理措施。受自然环境及人类活动共同影响,秦岭境内生态待修复区主要集中在商洛和安康。研究结果为识别生态待修复区与构建山地区域生态安全格局提供参考。     

基于不同情景的嘉兴市生态系统服务价值分析

以2000、2010年两期土地利用数据为基础,结合CLUE\|S模型与Markov模型预测了2020年嘉兴市3种不同情景（自然增长情景、生态保护情景和土地优化情景）下的土地利用变化,并据此分析了3种情景下生态服务价值的变化情况。结果表明,至2020年,嘉兴市生态系统服务价值从高到低依次为生态保护情景>土地优化情景>自然增长情景。相对2010年,自然增长情景损失值最高,为136亿元,土地优化情景损失值为087亿元,而生态保护情景损失值仅为027亿元,表明通过采取降低耕地向建设用地的转化速率、增加林地面积的生态保护措施,可以大大提高嘉兴市的生态服务功能。因此,建议嘉兴市政府在增加森林覆盖面积的同时,还要严控城市无序扩张。     

北京市西北部生态涵养区未来土地利用及生态系统服务变化情景模拟

以北京市西北部生态涵养区为研究区,探讨未来的土地利用变化对生态系统固碳和产水量服务的影响。利用FLUS模型耦合马尔可夫链（Markov chain）预测了2030年自然演变、生态控制和城市快速发展情景下的土地利用格局,并利用InVEST模型估算了2015和2030年3种土地利用情景下的固碳和产水量服务,最后评价了土地利用变化对生态系统服务的影响特征。结果表明,在城市快速发展情景下,建设用地面积的增长幅度最大(+39.57%),而林地在生态控制情景下预计增加152.38 km²(+3.10%)。生态控制情景具有最大的碳储量和产水量(99.53×10⁶Mg和361.50×10⁷m³),其中林地是重要的供给区域。城市快速发展情景下灌木林地单位面积变化对碳储量的影响强度最大,自然演变情景下未利用地单位面积变化对产水量的影响强度最大。本研究结果可以为决策者制定区域生态保护的土地利用政策提供参考。     

干旱区生态弹性度与土地利用分析

【目的】 研究新疆鄯善县土地利用变化和生态弹性度,为鄯善县的生态建设提供参考。【方法】 采用GIS技术,生态弹性度,分析鄯善县近35年间生态弹性度和土地利用变化及生态效应,并利用Markov模型对2025年土地覆盖状况模拟预测。【结果】 鄯善县土地覆盖转换程度较大,土地利用指数变化比较明显。在一、二级分类对比情况下,1980~2015年土地利用动态指数的变化趋势,草地中动态指数最高的是中覆盖度草地、高覆盖度草地最低,林地中动态指数最高的是其它林地、灌木林和疏林地次之、有林地最低,水域中动态指数最高的是湖泊、水库坑塘最低;年均土地利用程度综合指数为109.38,各土地利用类型中只有林地面积和未利用地面积随年份减少,其他各土地类型面积随年份增加;各研究年分的生态弹性度分别为1.49、1.51、1.51、1.65、2.34,整体呈现增大趋势。鄯善县生态价值整体增长,土地生态价值的变化和土地利用类型面积的变化相互对应。2015~2025年耕地、林地、草地和建设用地面积在缓慢持续增加,水域出现少量减少的趋势。【结论】 鄯善县各土地类型剧烈转换,土地利用现状不稳定状态。生态弹性度和生态价值指数整体增大趋势,其中水域情况的改善会促进生态环境呈良性循环发展的趋势。