中国土地利用与生态服务价值空间动态研究——以地级及以上城市为例

为了研究土地利用对生态服务价值(ESV)的影响,基于中国地级及以上城市1990—2018年土地利用和社会经济数据,采用土地利用动态度、ESV评估模型、敏感性指数和空间自相关等方法,对研究区土地利用和ESV的时空分异特征进行了研究,分析了ESV与综合土地利用动态度、社会经济指标的空间相关性。结果表明:整体而言,除草地面积减少外,其他用地类型均有增加,各用地类型的动态度存在明显差异,综合土地利用动态度随年份有所增加; 研究期内,ESV总体上呈减少趋势,不同土地类型生态服务价值敏感性指数均<1; 研究期内生态服务价值变动与综合土地利用动态度呈负相关,各年份生态服务价值与社会经济指标综合值的双变量LISA图空间特征较为一致,低—高型主要分布于经济发展较快的中、东部地区,高—低型则主要分布于草地面积广泛、经济发展较为落后的西部地区。不同用地类型和社会经济因素对不同区域ESV影响具有一定差异,可为实现中国促进区域环境保护和经济可持续发展提供更加科学的决策服务。     

天山北坡城市群土地利用及生态服务价值时空演变

[目的] 研究天山北坡城市群土地利用及生态服务价值（ESV）的时空演变特征，为该区生态服务功能改善和生态景观建设提供理论指导。[方法] 基于2000，2010，2018年天山北坡城市群的土地利用数据，利用遥感、空间统计分析方法，分析天山北坡城市群土地利用动态变化和生态服务价值的时空演变特征，并采用景观指数模型研究了天山北坡城市群ESV的景观格局变化。[结果] ①天山北坡城市群主要用地类型为未利用地和草地，建设用地的单一动态度变化最大，动态变化幅度达2.7%；土地利用转移变化主要发生在耕地、草地、建设用地、未利用地之间，以草地向耕地和建设用地转入最为突出。②近20 a研究区ESV总量从1 410.76亿元减少到1 400.17亿元，共计损失10.59亿元，整体呈下降趋势；其中支持服务的ESV减少最多。③研究区ESV呈现出西北部和中部高，北部和东南部低的空间格局；2000-2018年研究区ESV景观格局发生显著的变化，低、中、高ESV区的景观格局表现为研究前期破碎异质化，后期集聚同质化。[结论] 针对不同等级的ESV区，天山北坡城市群的生态环境恶化，需要采取不同的措施改善其生态服务价值，降低城市群发展对生态环境造成的破坏，推动区域生态景观的建设。     

贵州省生态系统服务价值与社会经济空间相关性分析

基于2000年,2010年土地利用与社会经济数据,利用GeoDA模型分析了贵州省生态系统服务价值（ESV）与城镇化率、人均GDP、人口密度之间空间相关性。结果表明:2000年和2010年ESV与城镇化率、人均GDP、人口密度呈负相关;10 a间,ESV变化与城镇化率变化、人均GDP变化呈正相关,与人口密度变化呈负相关。ESV与城镇化率、人均GDP、人口密度之间高—低相关多分布中部,低—高相关多分布东南部和西北部,低—低和高—高相关分布较少且分散。ESV变化与城镇化率、人均GDP变化之间低—高相关和高—高相关分布北部和西北部,低—低相关分布中部。ESV变化与人口密度变化之间高—低相关分布中部,低—高相关和高—高相关分布北部和西北部。     

滇中城市群绿色空间生态系统服务价值时空演变及驱动分析

对滇中城市群绿色空间生态系统服务价值(Ecosystem Service value, ESV)进行时空演变及驱动因素的探析,有利于了解区域生态系统服务空间差异,有助于规划者从宏观层面掌握滇中城市群的自然资源情况,合理地制定规划建设策略。研究以滇中城市群49个区、县、市作为研究单元,对2000年、2010年、2019年3期的ESV进行量化,并收集“自然—社会—经济”维度的驱动因子,采用主成分分析与地理加权回归探讨“自然—社会—经济”因素对滇中城市群绿色空间ESV的驱动作用。结果表明：(1) 2000—2019年滇中城市群绿色空间的ESV总体呈现增加状态,一级服务类型中,供给、支持和文化服务小幅度上升,调节服务小幅度下降,二级服务类型中,气候与水文调节对生态系统服务功能的贡献最大,其次为土壤保持、生物多样性和气体调节;(2) 3期ESV空间分布特征较为一致,呈现城市群边缘地区的ESV高于城市群中部地区的ESV的特征;(3)社会因素对滇中城市群绿色空间的ESV的时空演变影响最大、其次为自然因素和经济因素,主要驱动因子为城镇化率、人均GDP、人口密度、森林覆盖率、第二产业占比。(4)城镇化率...     

河南省巩义市土地利用演化及其生态系统服务价值响应

[目的] 从格网尺度探讨河南省巩义市1990-2019年区域土地利用演化及其生态系统服务价值（ESV）响应特征，为同类地区的快速城镇化地区生态系统保护和国土空间规划提供决策依据。[方法] 以河南省巩义市1990-2019年4期土地利用解译数据为基础，在格网尺度下，基于修正后的生态系统服务价值当量，估算巩义市生态系统服务价值，并深入探讨其空间自相关特征。[结果] ①研究期间，巩义市建设用地增幅最高，与此相反，水域和灌木林则出现大幅减少，两者降幅分别为-45.17%和-10.09%。用地类型转移方面，水域和耕地转出面积最多，主要转出类型分别为耕地和建设用地。②生态系统服务价值整体呈现出波动式下跌的趋势，近30 a共减少了34.851亿元。水域、乔木林和耕地是巩义市ESV的主要组成部分。从变化特征来看，水域ESV跌幅明显，共减少了35.549亿元。以水文调节和气候调节为主的调节服务在区域ESV构成中占主导地位，同时其近30 a来的损失率也处于高位。③空间探索性分析发现，ESV近30 a出现了大幅下降，区域城镇化进程对生态系统影响的负面效应显著，北部以水域、耕地和建设用地为主的ESV高值区和低值区变化较明显，南部以林地和高覆盖度草地为主的生态资源集中区则变化相对稳定。1990年ESV较高区域集中在黄河、伊洛河沿线及南部伏羲山等地，而ESV较低区域则主要以巩义市区及东西地形较为平坦区域一带；2000年以后，高值片区快速减少且多集中在黄河沿线；2000-2010年，主城区低值ESV区域受快速城镇扩张影响逐步蔓延，在城区及巩义-芝田镇-回郭镇、巩义-竹林镇-米河镇等西向和东向两条带状片区已形成ESV低值集聚区。[结论] 巩义市建设用地扩张加剧，由此引发的区域生态系统持续下降，且空间分布与人类社会经济发展紧密相关。     

新疆艾比湖流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响

在对流域可持续发展评估的研究中,生态系统服务价值的时空评估具有重要意义。以新疆艾比湖流域为研究区,基于1996-2016年的3期遥感影像和社会统计数据,对艾比湖流域土地利用和生态系统服务价值时空动态变化进行分析,并借鉴生态服务价值当量估算法定量探讨生态系统服务价值的变化特征,采用多元回归模型对流域土地利用和生态系统服务价值变化的驱动力进行分析。结果表明:1)1996-2016年,艾比湖流域耕地和建设用地面积变化最大,其占比分别从1996年的8.47%和0.42%,增加到2016年的15.28%和2.07%;林地、草地、湿地和水域的较少,但幅度较剧烈。2)近21a来,研究区生态系统服务价值总量呈持续减少的趋势,共减少了约85.863×108元,耕地、建设用地、盐碱地和沙地等土地利用类型的生态系统服务价值(ecosystem service value, ESV)值呈增加趋势;林地、草地、水域、湿地和未利用地等类型均呈减少趋势。3)空间上,21a间艾比湖流域ESV较高区面积逐渐减少,ESV较低区域面积逐渐增加,ESV中等区域呈现先减小后增大。4)回归分析表明影响艾比湖流域ESV变化的主要驱动因素是综合城镇化率、人口密度、气温和降水等指标,在未来的经济发展中,艾比湖流域要合理优化调整土地利用格局,保证生态系统的稳定-协调发展,实现经济-社会-生态的可持续发展。     

2000—2020年漓江流域生态服务价值时空分异

[目的] 研究2000—2020年漓江流域生态服务价值(ESV)时空分异格局及变化规律,为优化土地利用结构和实现“双碳”目标提供空间治理方法。[方法] 基于遥感信息挖掘和地理信息分析平台,用价值核算及其动态度、敏感性分析方法评估生态服务价值,用空间自相关方法研究ESV时空格局,用地理探测方法诊断ESV分异的主导因素及驱动机制。[结果] ①漓江流域土地利用/覆盖空间异质性显著;林地、耕地面积最大,但变化平稳,建设用地增长迅速。②漓江流域生态服务价值约合3.75×10⁷元,其中林地、草地的ESV值最高,占总价值的52.44%。其变化呈先迅速增加、后缓慢减少的趋势,其中原材料生产、水土保持价值增强显著,而食物供给、水源涵养价值降低明显。③ESV总体上呈中游低值与上、下游高值的分异格局,表现为正向的空间集聚特征。[结论] 城镇扩张是漓江流域ESV时空分异及其动态变化的核心驱动,人类活动对ESV的扰动趋向增强。     

1986-2007年重庆主城区土地利用变化及其驱动因素研究

以重庆主城区为研究区域,利用1986年、2000年和2007年3期的遥感影像和地形图,运用人机交互目视解译方法以及GIS的空间分析和数理统计功能,获得重庆主城区土地利用现状、土地利用类型转移矩阵、土地利用动态度和综合程度变化指数等专题图、数据,并结合社会经济及人口数据,对重庆主城区土地利用的时空变化的驱动力进行了分析。结果显示:(1)1986—2007年间研究区建设用地面积迅速扩大,耕地面积持续下降,林地和灌丛面积有所增加,水体的变化比例一直很小;(2)土地利用类型的变化主要是耕地与建设用地和林地之间的相互转移;(3)1986—2007年间,研究区土地利用变化强度较大,其中以灌丛和建筑用地的单一土地利用动态度增幅最为显著,此外,研究区1986—2007年间的土地利用程度指数呈显著增长;(4)主城区土地利用变化的主要驱动因子是人口增长和经济发展,同时还受到地形、交通、政府政策、城市规划及人们环保意识提高的影响。总体来看,经济发展是土地利用变化的主导因素。     

基于土地利用的三峡库区近30年生态系统服务价值时空变化特征

为了分析和探究三峡库区生态系统服务价值的时空变化特征,以Landsat TM/Landsat 8 OLI遥感影像为基础数据,运用RS和GIS技术提取了研究区1986年、1995年、2000年、2007年、2010年和2018年的土地利用数据,并运用土地利用动态指数模型和土地利用程度指数模型对其土地利用类型的变化趋势进行了分析。另一方面,核算了研究区相应年份的生态系统服务价值,并分析了其时空演变特征,同时对土地利用程度与ESV的相关关系进行了分析。结果表明:(1)1986-2018年,三峡库区耕地、林地和草地面积呈现减少的趋势;水域、建设用地和未利用地面积呈现增加的趋势;(2)不同土地利用类型的变化速度具有差异性,其中,建设用地和水域变化较快,耕地、林地、草地和未利用地变化较慢;(3)1986-2018年,三峡库区生态系统服务价值总量由1639.56亿元持续增长到1662.01亿元,整体增幅1.37%;(4)研究区ESV具有空间正向自相关性,其中高值区聚集明显,中低值区分区域相邻布局;(5)土地利用程度与ESV存在强烈的正相关关系。三峡库区近30年来的生态系统服务价值整体上有所提升,生态状况有所改善,但区域间差异较大,局部地区仍需特别关注,生态系统服务价值与土地利用之间存在着密切相关性。     

滇中城市群2000-2020年土地利用变化对生态系统服务价值的影响

[目的] 以高原喀斯特地貌区滇中城市群为例,引入地形梯度,探究快速城镇化过程中滇中城市群的土地利用/覆被变化（LUCC）对生态系统服务价值（ESV）的影响,为其他相似地区的生态系统服务价值提升和土地利用规划提供理论指导。[方法] 基于2000,2010和2020年3期土地利用数据,结合地形位指数、修正的ESV当量和热点分析等技术手段定量探讨滇中城市群2000—2020年的土地利用和ESV在地形梯度上的时空变化特征,并通过ESV损益流向表分析滇中城市群LUCC对ESV的影响。[结果] ①2000—2020年,滇中城市群耕地和林地分别减少了1.21×10⁵ hm²,1.19×10⁵ hm²,而建设用地面积增加了2.16×10⁵ hm²。耕地、水域和建设用地主要集中分布在低地形梯度上,林地主要集中分布在高地形梯度上。②ESV总体呈下降趋势,价值量从2000年的1 196.41亿元减少到2020年的1 137.50亿元,共减少58.91亿元。ESV在地形梯度上的空间分异特征显著,ESV高值区主要分布在海拔高且坡度大的西部和北部区域,ESV低值区则与之相反。③林地和水域的流失以及建设用地对耕地的侵占导致ESV损失惨重,损失区主要分布于昆明市中部和红河州北部的城镇区。2010—2020年,由于退耕还林、还草、还湖等政策的实施使红河州北部和曲靖市北部区域的林地和水域面积增加并出现ESV增值区。[结论] 研究期内LUCC对ESV产生了较大影响,并在地形梯度上表现出了较明显的空间差异。可以通过对现有林草地和湖滨湿地进行改善和保护,并严格控制ESV损失冷点区等措施来提升滇中城市群生态系统服务价值和促进区域土地可持续利用。     

1990-2014年长江中游经济带生态系统服务价值时空变化特征

基于1990-2014年长江中游经济带土地利用变化过程,参照"中国生态系统单位面积生态系统服务价值当量表",采用Costanza的计算模型估算生态系统服务价值并分析其时空变化特征。结果表明:1990-2014年间,长江中游经济带生态系统服务价值增加113.84亿元,年均增长0.016%,总体呈"山区 > 丘陵区 > 平原区"的空间分布格局,上升区集中于江汉平原南部及洞庭湖平原西部,下降区主要沿"石首市-渝水区-九江县"分布;从不同功能价值来看,区域供给、支持服务功能价值分别下降28.08亿元,35.55亿元,调节、文化服务价值分别上升156.90亿元,20.57亿元,供给、支持和文化服务价值均呈山区高、平原低的分布格局,调节服务价值高值、低值区均集中于平原区,4种生态功能价值主要沿"石首市-渝水区-九江县"下降,调节、文化服务价值在江汉平原南部及洞庭湖平原西部上升,支持服务价值在江汉平原西南部上升,供给服务价值无上升集中区。     

京津冀城市群城镇化与生态建设对生态系统服务价值的影响

[目的]评估城镇化和生态恢复双过程共同作用下生态系统服务价值(ESV)的变化量,揭示京津冀城市群城镇化与生态建设对ESV的影响,进而为区域协调发展及可持续发展决策提供理论参考。[方法]以京津冀城市群为研究区,基于1995—2020年的土地利用/覆盖、社会经济统计等数据,识别区域城镇扩张与生态建设信息,并结合生态系统服务单位面积价值当量因子法、空间自相关以及冷热点分析等方法,展开了城镇化与生态建设双过程对区域ESV在时空尺度上的影响研究。[结果](1)京津冀城市群ESV在1995—2020年总体下降,呈现出先下降后上升的趋势,2015—2020年生态环境明显好转。(2)城镇扩张所导致的城镇建设用地占用其他地类是使ESV下降的主要因素,使区域ESV降低了368.2亿元;生态建设使区域ESV上升了225.67亿元。[结论]生态建设带来的ESV增量不足以抵消城镇化带来的下降。城镇化与生态建设对ESV影响较强的地区主要分布在城市群的西部和东北部,对ESV影响较弱的地区主要分布在城市群的东南部。     

喀斯特槽谷区土地利用转型过程对生态系统服务价值的影响

揭示当前多因素驱动下喀斯特槽谷区典型地貌单元土地利用转型过程的生态系统服务价值影响具有重要意义。以2005年、2010年、2014年、2017年高清影像为数据源并结合实地调研对解译数据进行了对比验证,借鉴国内外生态系统服务价值最新研究成果,结合研究区实际情况对生态系统服务价值系数进行了修订,通过对土地利用转移矩阵分析和生态系统服务价值指标计算。结果表明:（1）研究区内草地、灌木林地、山地旱地、有林地、农村居民用地、城镇用地变化显著,山地旱地转为草地、城镇、农村居民用地,草地转为有林地、灌木林地。（2）2005—2010年土地利用转型山坡较槽坝显著。2010—2014年土地利用转型主要集中于槽坝,山地旱地转为农村居民用地、城镇用地,水田转为农村居民用地,草地转为山地旱地。2014—2017年土地利用在山坡—槽坝同时发生转型。（3）喀斯特槽谷区生态系统服务价值在2005年、2010年、2014年、2017年分别为129 825.44万元、134 744.99万元、102 592.28万元、102 816.77万元。2005—2010年喀斯特槽谷区（ESV）由129 825.43万元变为134 744.98万元,增幅为1.85%;2010—2014年ESV由134 744.99万元变为102 592.28万元,下降了13.55%;2014—2017年ESV由102 592.28万元变为102 816.77万元,下降了0.11%;2005—2017年喀斯特槽谷区生态系统服务价值（ESV）由129 825.43万元变为102 816.77万元,总体下降了11.61%。     

阿温同城土地利用变化对生态服务价值的影响

[目的]对快速城镇化区域土地利用及其生态服务价值变化进行模拟与分析,可为阿温同城国土空间规划土地科学利用提供参考。[方法]运用ESV估算方法、CA_MCE_MARKOV模型、贡献度测算与分析了2010—2030年阿温同城土地利用变化对生态服务价值的影响。[结果](1)2010—2030年阿温同城草地、未利用地向其他地类转移,耕地、园地、林地、建设用地扩张明显。ESV增加了129.62亿元,呈“北高、南与西低”分布特征; 水文调节是ESV的主体,水域的转换是影响ESV增减变化的主要因素。(2)ESV高值格网位于北部冰川高山,低值格网位于西部阴干山区及南部绿洲平原; ESV损失冷点区域位于天山生态涵养区北部、城乡发展协调区中部,ESV增值热点区域位于天山生态涵养区北部、城乡发展协调区南部、田园绿洲保育区南部。(3)2020—2030年ESV增值区向阿克苏河流域集中; 延续发展态势会导致城乡发展协调区、田园绿洲保育区ESV出现负增长。[结论]以水资源约束为前提,积极开展荒地绿化、加强水体及林草地保护、严格控制建设用地和耕地的增长并引导其内部结构优化,是谋求ESV良性增益、筑牢天山南麓生态安全屏障的有效措施。     

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。     

基于土地利用的滇池流域生态系统服务价值时空分异及影响

为了揭示滇池流域生态系统服务价值的时空演变规律和主要成因,明确生态保护的着力点,通过对1974—2016年多尺度滇池流域土地利用的生态服务价值(ESV)评估测算,采用遥感、GIS技术和可拓展的随机性环境影响评估模型(STIRPAT)结合地理加权回归方法(GWR)分析了1974—2016年5个时期流域ESV时空分异和影响因素。结果表明:(1)研究期内,各尺度ESV时空变化剧烈,流域整体呈ESV降低、聚集趋势。(2)不同栅格单元ESV等级分布变化和空间差异显著,呈滇池北岸和东南部远高于流域四周。(3)滇池流域ESV空间聚集程度呈先略微减弱后持续增强的趋势,整体有增强; 地均生态服务价值(UAESV)从分散到集中,明显受人口、土地城镇化,产业集聚和人类活动干扰。(4)滇池流域UAESV影响最大的是绿化率,人口、人均GDP、第三产业比重、万元GDP能耗和城市化率等有负面影响。综上,高原湖滨区域生态安全格局构建需求强烈,需限制建设用地蔓延扩张,划定国土“三区三线”,加快流域脆弱区生态隔离带建设,严格生态指标监测。     

农村宅基地整治潜力的空间显式测算与模拟

三峡工程的建设对库区生态环境的影响极大，为了深入分析三峡工程建设前、后土地利用活动的生态环境效应，该研究基于三峡库区土地利用变化和精细化生态系统服务价值（ecosystem services value，ESV）评估结果，细致地测度ESV时空演变及其对土地利用变化地敏感性。结果表明：1）三峡工程建设前，库区土地利用变化最主要的特征是耕地转为建设用地，而建设后则表现为林地、草地和耕地三者间的相互转换以及建设用地扩张。2）1980-2018年，三峡库区整体生态系统功能改善，ESV净增加18.49亿元，这主要由于三峡工程建设后大量耕地转为林地。但重庆主城区及其周边地区ESV持续减损。3）三峡工程建设前、后库区生态系统服务价值敏感性指数分别为0.73和1.46，敏感性增加。在空间分布上，库区东部夷陵、秭归，中部石柱、丰都以及重庆主城区生态系统服务和9种子服务功能的敏感性较高。总体来看，三峡工程的实施对库区生态系统服务功能的影响利大于弊。研究结果有助于加深对大型水利工程生态环境效应的认识，且为库区生态环境建设和保护提供指导。     

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。