冀南土地利用变化对区域生态服务价值的影响分析

以1997年和2007年LandsatTM影像解译数据为基础,根据Costanza、谢高地等人对全球生态系统服务价值的测算方法,分析了邯郸市土地利用/覆盖变化及其所引起的区域生态系统服务价值的变化。结果表明:(1)1997-2007年研究区的土地利用变化十分明显,其中耕地面积减少了414.90km2,林地面积增加了644.33km2,草地面积减少了602.51km2,建设用地增加了252.37km2,水域减少了121.99km2,未利用地增加了178.81km2;(2)区域生态系统服务价值在1997-2007年10a间呈下降态势,根据Costanza、谢高地、段瑞娟等提出的生态系统服务价值系数计算分别下降了1.2,9.7,27.1亿元,生态环境质量下降,处于不可持续发展状态。     

生态系统服务价值与社会经济相关性研究——以重庆市大都市区为例

以重庆市大都市区为研究区,以2003年和2013年的土地利用数据为基础,探讨不同地域单元生态系统服务价值时空变化,采用熵值法对社会经济综合发展水平进行衡量,并运用空间自相关模型分析其社会经济综合发展水平和生态系统服务价值之间关系。结果表明:研究期间,生态系统服务价值增长100.98亿元,空间分布表现为东南高西北低,区域中部主城区为低值聚集区的基本形态;社会经济综合发展水平整体提高,空间分布以主城核心区为中心逐渐向外降低;社会经济综合发展水平与生态系统服务价值呈现空间负相关关系,其中高—高聚集区和高—低聚集区分布在区域中部的主城区,低—低聚集区分布在区域西部,低—高区域分布在东南部。10a间,高—高聚集区范围扩大,高—低聚集区和低—低聚集区范围缩小,低—高聚集区无明显变化。     

三峡库区重庆段土地利用转型及生态服务功能价值时空分异特征

为充分掌握土地系统与生态系统时空分异特征,推动自然生态系统和社会经济系统长期协调发展,以三峡库区(重庆段)为研究对象,基于土地利用数据,考虑土地利用转入转出双过程,挖掘空间置换的土地利用转移,采用Costanza的生态系统服务价值当量法,探讨了2005-2018年研究区土地利用转型时空特征及其生态系统服务价值时空变化特征,并运用空间自相关理论定量研究了生态系统服务价值空间分布关系及土地利用与生态价值间的空间响应特征。结果表明:研究区近15 a间耕地转出幅度最大,建设用地转入幅度最高;土地利用转型活跃程度与生态系统服务价值变化空间分布一致。生态系统服务价值量先增后减,以巫溪-涪陵为界,西低东高,西减东增;生态系统服务价值强度的空间分布具有显著的正向空间自相关关系,聚集趋势明显;土地利用程度与ESV具有显著空间负效应,极显著相关区域主要位于主城区范围、江津北侧及研究区东北边缘等地区。     

黄河下游地区土地利用和生态系统服务价值的时空演变

基于黄河下游地区1990—2015年土地利用分类数据,运用土地利用变化动态度、土地利用转移矩阵,探究不同土地利用类型的变化程度及转移情况,运用当量因子法、热点分析、重心模型、地理探测器探究黄河下游地区县域尺度生态系统服务价值的时空演变及其空间分异。结果表明:1)耕地、草地、未利用地面积逐渐减少,建设用地面积增加,耕地是建设用地面积增加的主要贡献者,建设用地扩张存在侵占耕地的现象。2)从时间尺度看,地区生态系统服务价值逐年减少;从空间尺度看,县域尺度的高值区逐渐减少,低值区逐渐增加;从地均生态系统服务价值的变化率来看,大部分县区的地均生态系统服务价值呈现持续降低趋势。3)地均生态系统服务价值的高值区与低值区空间集聚程度明显,但有逐渐弱化的趋势;生态系统服务价值的重心始终分布在山东省郓城县,重心迁移与两地区之间生态系统服务价值变化差值有关。4)黄河下游地区县域尺度地均生态系统服务价值空间分异受自然因素和社会经济因素共同作用的影响,是不同驱动因子共同作用的结果,其中人为综合影响指数对区域生态系统服务空间分异的影响最大。     

基于地形梯度的河北省怀来县山地生态系统空间分布及变化特征分析

[目的]从地形梯度角度,对区域生态系统空间分布及变化特征进行分析,提出基于地形梯度的区域生态系统保护对策建议,为制定山区生态规划及实现山区生态系统的持续、健康发展提供参考。[方法]以遥感解译获得的1993,2003,2013年生态系统类型空间分布数据为基础,选取高程级别、地形起伏度和坡度变率为地形梯度表征指标,采用分布指数,对区域农田、水域与湿地、森林、草地、聚落和荒漠6类生态系统的地形梯度差异分布情况及优势位进行分析,并结合1993—2013年各生态系统的服务价值变化特征,探讨区域生态系统的保护对策。[结果]农田、水域与湿地、聚落、草地生态系统集中于低地形梯度区;森林集中于高地形梯度区;荒漠生态系统分布特征随地形梯度差异不明显;在低地形梯度区,农田、水域与湿地的生态系统服务价值降低,草地、聚落生态系统服务价值有明显的增加趋势;在高地形梯度区,虽然森林生态系统服务价值变化较为剧烈,但总体呈现出持续增加的趋势。[结论]在制定针对山地的区域生态规划时,应考虑对位于优势位上的生态系统实行特殊保护,禁止被侵占为生态系统服务功能较弱的生态系统服务类型,以保证生态系统能够持续、健康地提供生态服务。     

基于生态系统格局变化的东西部结合区生态服务价值评价——以珠江—西江经济带为例

[目的]以珠江—西江经济带为例,分析典型东西部结合区生态系统格局变化特征以及对其生态系统服务价值进行评价,为积极构建区域生态安全格局和开展生态补偿研究提供科学依据。[方法]基于珠江—西江经济带2000—2015年生态系统类型数据,采用生态系统类型年均变化率、生态系统类型转移矩阵研究其生态系统格局变化特点;参考生态系统服务价值估算方法,对研究区近15 a来的生态服务价值进行评价与分析。[结果]①2000—2015年珠江—西江经济带以森林和农田生态系统为主,生态系统空间分布格局较稳定,变化的部分主要体现在东部人工表面生态系统的扩张上。②近15 a间农田和草地生态系统面积下降最多,湿地下降较少,其余生态系统类型面积均有不同程度地增加。生态系统类型转换主要发生在森林、农田和人工表面生态系统三者之间。③2000—2015年珠江—西江经济带生态服务价值减少了14.55亿元,其中草地生态系统服务价值下降最多,森林生态系统服务价值增加最多。④珠江—西江经济带各县区生态服务价值空间分布格局稳定,但东部地区单位面积生态服务价值有持续下降的趋势。[结论] 2000—2015年珠江—西江经济带东部生态系统格局变化对其生态服务价值下降产生了较大影响。今后在生态建设方面需重点合理控制东部人工表面生态系统面积的扩张速度,预防其生态服务价值持续下降。     

武汉城市圈城镇化与土地生态系统服务价值空间相关特征

为促进新型城镇化进程下区域生态环境质量提升和土地资源可持续利用,该文基于武汉城市圈2010年土地利用数据,计算不同地域空间的生态系统服务价值;运用空间计量方法,分析研究区人口城镇化、空间城镇化、经济城镇化、生活城镇化和生态系统服务价值的空间分异特征,进而运用双变量空间自相关分析探讨不同城镇化水平对生态系统服务价值空间分异的影响。结果显示:除经济城镇化外,人口城镇化、空间城镇化和生活城镇化均与生态服务价值存在空间负相关关系,其中人口城镇化与生态服务价值的空间负相关性较强,其次分别为空间城镇化和生活城镇化。具体的,空间城镇化和生活城镇化与原材料生产价值之间的负相关性最强,人口、空间和生活城镇化与大气调节和保持土壤之间也分别存在明显的负相关性。不同城镇化水平与生态服务价值的双变量LISA图也具有相似的空间特征,高-低聚集区多分布于武汉城市圈经济水平相对发达的中部地区,而低-高聚集区主要分布在南部幕阜山区和北部的大别山一带。该研究能够为区域新型城镇化建设和生态环境管护提供决策参考。     

2007-2015年东莞市土地利用及其生态系统服务价值的时空演变

[目的] 研究2007-2015年东莞市的土地利用和生态系统服务价值的时空变化情况，以反映土地利用变化产生的生态效应，为区域土地资源可持续利用和生态环境保护决策提供参考。[方法] 运用土地利用及生态系统服务价值相关理论与方法，利用遥感、地理信息技术，分析土地利用与生态系统服务价值的时空变化情况。[结果] ①2007-2015年间，东莞市建设用地占研究区总面积50%以上，且持续增加，增加的面积以耕地、林地的转入为主，水域和林地面积先增加后减少，耕地和草地面积不断缩小。②研究期内，生态系统服务价值整体呈现下降趋势，总价值减少1.97×10⁸元，林地、水域的生态系统服务价值系数较大，价值的损益变化大，2015年，林地和水域价值共减少1.40×10⁸元。③从空间分布看，东莞市的生态系统服务价值以中部地区为中心，向东西延伸，形成了"高-低-高"的空间分布格局，主城区是整个东莞市生态系统服务价值的低值中心。[结论] 研究时段内，东莞市土地利用变化显著，生态系统服务价值整体下降，生态系统服务价值在空间上呈现出异质性，分布不均衡。     

基于贵州省土地变化的碳储量演变及其脆弱性特征分析

[目的]分析贵州省生态系统碳储量时空分布格局、演变特征及其对土地利用转移的响应,研究各县域生态系统碳储量服务的脆弱性,为贵州省区域土地利用管理决策及“双碳”目标的实现提供科学依据和参考。[方法]运用InVEST模型和潜在影响指数(PI)分析贵州省2000—2020年碳储量变化特征和生态系统碳储存服务的脆弱性。[结果](1)近20 a间贵州省土地利用结构发生显著变化,前10 a和后10 a分别有14.10%,17.29%的土地发生转移,耕地是建设用地扩张的主要来源。(2)贵州省20 a间生态系统碳储量减少2.40×10⁷ t,林地的缩减和建设用地的扩张是碳储量减少的主要原因。(3)贵州省碳储量Moran’s I指数均大于0,空间分布具有显著的空间正相关性和集聚性。冷热点分析显示碳储量热点分布较为分散,冷点分布集中稳定。(4)贵州省前10 a和后10 a PI指数分别为-1.27和-0.15,脆弱性有所改善。县域间脆弱性存在空间差异,边缘县域负向影响显著,20 a间81.82%的县脆弱性降低。[结论]贵州省林地的转出和建设用地的扩张对碳储量和碳储量服务脆弱性影响显著,...     

基于PLUS和InVEST模型的邯郸市碳储量空间分布特征研究

[目的] 分析河北省邯郸市近20 a土地利用格局及碳储量分布,并探讨生态保护政策下未来10 a的土地利用变化趋势,为增加城市碳汇和实现城市可持续发展提供参考依据。[方法] 使用PLUS模型,选取自然、社会驱动因素及生态规划限制因子,分析邯郸市在2000—2020年及自然发展情景和生态保护情景下2030年的土地利用变化规律,并结合InVEST模型,评估邯郸市2000—2030年3期碳储量。[结果] ①邯郸土地利用类型的分布呈现“西部林地,东中部耕地”的总体空间分布特征,耕地和人造地表之间的土地利用转移占总土地利用变化的96.58%; ②邯郸市碳密度空间分布呈现西部高东部低的特点,碳储量总体呈下降趋势,碳损失在2010年突增,耕地的过度侵占是导致邯郸市碳损失的最主要原因; ③与自然发展情景相比,生态保护情景下土地利用变化趋于克制,虽然生态用地的提升潜力一般,但由于人类活动受到限制,避免了生态资源的消耗; ④2020—2030年自然发展情景和生态保护情景下邯郸市碳储量变化分别为减少4.23×10⁶ t和增加2.16×10⁴ t。各区县碳损失风险显著降低,不同区县碳汇潜力差异明显。[结论] 人造地表侵占耕地是导致碳损失的主要原因。生态保护政策干预下,各区县碳损失风险显著降低,不同区县也存在明显差异,碳损失更易发生于东中部平原地区,西南部的太行山东麓县区则具有较强的碳汇潜力,需针对差异化表现灵活布局。     

上海市规模经营农场的土壤养分与水稻产量空间变异特征

运用经典统计和地统计学结合的研究方法，探讨了规模化经营农场田块内的作物产量及土壤有效养分含量等空间变异特征。结果表明，土壤pH有较小变异和较强的空间结构性。作物产量变异较小而且是随机因素引起的没有明显空间结构性，和土壤养分含量及pH值等属性也没有明显的相关。有效磷、有效硫也表现为纯块金效应，全部变异由随机因素引起。其它观测项目均有不同程度的空间自相关，有效养分含量之间也有较为显著的相关性。     

基于GIS的降雨侵蚀力计算器实现研究

降雨侵蚀力是土壤流失模型的一个基本因子,在收集和处理降雨数据时耗时耗力,且以文本格式保存的降雨数据存在诸多缺失问题。为此,将逐日、半月、累月及累年降雨侵蚀力计算模型与组件式GIS平台ArcGIS Engine及.NET平台结合,开发一种降雨侵蚀力因子计算器,并利用多种空间插值方法对数据进行不同的空间插值。结果表明:该计算器可快速、有效地的管理数据;对计算的降雨侵蚀力数据,使用插值方法可获得栅格数据,且能进一步进行单一或批量掩膜、重采样;同时也可对降雨侵蚀力因子进行统计分析、专题图制作等。为结果的可视化及保存提供应用基础。     

绿洲土壤表层含盐量空间变异分析的插值方法研究

为了比较土壤表层含盐量空间变异性研究的各种空间插值方法的优劣,以渭库绿洲为例,运用基于ArcGIS的4种空间插值方法（反距离加权、样条函数、克里格、协同克里格空间插值方法）,分析了土壤表层含盐量的空间变异性。并通过分析各个交叉检验统计量来验证评估数据的误差,从而选取最优的空间插值方法。结果表明:4种插值方法的插值结果基本能反映含盐量的空间分布特征,简单克里格法更适合绿洲表层土壤含盐量的空间插值;通过空间插值可以发现表层土壤含盐量呈现出东南高、西北低的态势。对渭库绿洲土壤盐分空间分布特征及空间变异进行了解,有利于土壤盐渍化的快速诊断,是盐渍化土壤治理和改良的重要基础。     

大理河流域土壤侵蚀空间分布的地貌特征研究

以GIS为平台,结合第2次遥感调查黄土高原土壤侵蚀数据库,对大理河流域土壤侵蚀空间分布的地貌特征进行了研究。结果表明:水力侵蚀是大理河流域土壤侵蚀的主要形式。各种强度水力侵蚀空间分布的高程特征呈现峰值现象,其中强度以上水力侵蚀面积集中分布于1 240 m高程左右。各种强度水力侵蚀的面积比重,随着坡度的增加呈现先增大后减小的趋势,25°左右存在一个侵蚀临界坡度。临界坡度值随着侵蚀强度的增强而增大。坡向特征呈现双峰现象,其中东北与西南坡向是大理河流域的优势坡向,强度以上水力侵蚀在东北坡向的分布比重大于西南坡向。大理河流域土壤侵蚀存在一个30 m左右临界起伏度。土壤侵蚀强度的变化对起伏度的变化不敏感。此结论为进一步研究流域水土流失动态模拟与区域生态环境长期演变提供了新思路和新角度。     

基于土地景观格局的重庆市永川区生态风险评价

[目的]分析重庆市永川区土地景观格局变化下的生态风险水平和时空变化规律,为该地区的土地结构优化和生态空间规划提供科学依据和理论基础。[方法]以行政村为评价单元,利用拐点识别法确定适宜空间粒度,然后借助景观格局指数构建生态风险指数,同时运用空间自相关和冷热点分析永川区土地景观生态风险的时空变化。[结果]①永川区景观格局的适宜空间粒度为60 m。②研究期间,永川区生态安全状况趋于好转,低等级风险区以茶山竹海街道为中心向东南、西南延伸,高等级风险区以五间镇、宝峰镇等为中心向外扩张。③生态风险全局Moran’s I值分别为0.447 2,0.444 6,0.372 2,呈正相关性,局部高高聚集区和热点区皆以团聚状分布于永川西北、西南和南部地区并有所扩张,低低聚集区和冷点区均以带状分布于茶山竹海街道等地并向东南延伸。[结论]虽然永川区生态安全状况趋于好转,但城周与区界附近乡镇生态风险波动较大,应成为未来生态治理的重点区域。     

科技创新对生态环境影响的空间效应

[目的]探究地理空间约束下科技创新对生态环境的影响效应,为推动生态环境保护提供理论依据和政策启示。[方法]基于安徽省16个地级市2011—2020年面板数据,利用ArcGIS,Geoda, Stata 15.1软件,采用探索性空间数据分析法、空间计量模型,在全域和局域尺度上探究科技创新对生态环境的空间关联与影响效应。[结果](1)安徽省生态环境质量和科技创新水平逐年稳步增长,生态环境呈现“皖南高,皖中居中,皖北低”的空间特征,科技创新产生以合肥和芜湖为首的领域辐射效应。(2)科技创新对生态环境的影响在皖南地区表现为负向效应,在皖中和皖北地区显示出正向的直接效应和空间溢出效应。(3)从安徽省全域上看科技创新要素对生态环境的影响程度排序为：科技创新环境>科技创新产出>科技创新投入,但不同区域具有异质性特征。[结论]开展生态环境保护需要因地制宜,确定各地区科技创新和生态环境保护的方向和重点,突出地方优势,发挥领域辐射作用。     

涪江流域景观生态风险空间异质性特征分析

对涪江流域景观生态风险进行评估可以为该区域制定生态风险防控措施、提高生态系统服务功能提供科学参考。从“自然—社会—景观格局”3个维度选择海拔、土壤类型、地表覆被类型等10个景观生态风险胁迫因子构建评价指标体系,利用空间主成分分析(SPCA)、空间自相关分析等方法对涪江流域景观生态风险的空间异质性特征展开了研究。结果表明:(1)整体上涪江流域的景观生态风险等级呈西北部高于东南部地区,并呈集聚分布模式,其中在松潘、平武、北川、安岳、潼南等区县形成了“热点”区域,梓潼、游仙、盐亭、中江等区县形成“冷点”区域,主要受自然和景观格局维度因子影响较为明显;(2)研究区处于中度及以上风险等级区的面积为25 596.51 km²,占流域总面积的65.36%,主要分布于上游的松潘、平武、北川等县(区);(3)景观类型与生态风险等级空间分布有密切的联系,低度、较低生态风险区的分布与涪江干流走向契合。涪江流域景观生态风险的空间异质性特征明显,且面临的生态风险问题较大。     

基于ESDA的广东省城镇建设用地空间分布模式分析

城镇建设用地是承载人们生产、生活以及非农产业活动的主要空间载体,研究城镇建设用地空间分布模式,能揭示城镇建设用地的空间演变规律,对全面认识城镇建设用地未来的发展具有十分重要的现实意义。以广东省县域单元为研究对象,将ESDA与GIS技术相结合,对城镇建设用地的空间分布模式进行了分析。结果表明:广东省城镇建设用地大致呈“中心—外围”空间分布模式,整体上存在显著的空间集聚现象;局部具有较强的空间正相关关系,珠江三角洲核心区域形成显著HH关联模式,粤北山区东部和西部保持显著LL关联模式;自然、社会经济和政策等是影响广东省城镇建设用地空间分布的主要因素。研究结果可为城镇建设用地合理布局提供参考。     

基于地统计学的棉花冠层光合有效辐射空间分布特征

为了量化作物群体质量,和准确科学计算光合有效辐射(photosynthetical active radiation,PAR)空间分布,该文利用空间统计学理论和方法,以不同棉花群体为研究对象,研究了不同群体PAR的空间分布特征。结果表明:在棉花生长初期,PAR空间变化具有中度空间相关性,中后期,群体PAR空间变化具有高度空间相关性;在棉花生长初期,透光率呈深"V"字形,向两侧边逐渐减小,到了棉花生长中后期封行后,中上部呈浅"V"形,中下部基本呈线性递减;6个棉花群体生育期平均透射光率呈现二次方程曲线变化趋势,从整个生育期PAR截获率看,PAR截获率随密度增加,群体棉花生物量逐渐增加,但增速减小,而经济学产量到69000万株/hm2时开始下降。该文为标准化生产管理提供依据。     

基于ESDA的武汉城市圈耕地利用集约度空间差异分析

通过对武汉城市圈35个县（区、市）耕地利用集约度全局空间自相关和局部空间自相关分析,剖析了武汉城市圈过去10 a耕地利用集约度差异的时空分异特征,结果表明:（1）武汉城市圈耕地利用集约度总体上处于不断上升的趋势;（2）耕地利用集约化水平受地形条件影响较大,研究期间局部耕地集约度差异显著,形成了“东西平原高、南北山区低”的空间格局;（3）武汉城市圈耕地利用集约度江汉平原高值区逐渐形成,但其对整个武汉城市圈耕地利用集约度的极化效应明显大于其扩散效应。武汉城市圈县域耕地集约化水平全面协调发展的道路还需要进一步努力。