湟水河流域景观格局与生态风险时空特征及驱动因子探测

[目的] 分析景观格局变化特征及景观生态风险时空演变规律与影响驱动因子,为流域综合治理,生态系统管理和可持续发展提供理论依据。[方法] 基于湟水河流域2000,2010,2020年3期土地利用数据,采用景观指数法构建流域景观生态风险评价模型,耦合ArcGIS 10.6,Fragstats 4.2,GeoDa 1.20讨论景观格局与生态风险的时空动态特征,利用地理探测器识别驱动景观生态风险空间分异的主导因子。[结果] ①草地和耕地是湟水河流域的优势地类,土地转移主要发生在耕地、草地和建设用地之间,城市扩张是近20 a土地利用变化的主要特征。②2000—2020年景观生态风险先增后减小,生态服务价值与景观生态风险表现出负相关性。③景观生态风险空间分布主要呈现“高—高”和“低—低”集聚,高程是导致景观生态风险空间格局分异的主导因子,因子交互作用对景观生态风险空间分异有增强效应。④景观生态风险空间格局具有明显的海拔梯度效应。可根据海拔梯度将湟水河流域划分为重点管控区、严格管控区和一般管控区。[结论] 生态治理和生态修复是湟水河流域景观生态风险指数下降的主要原因,不同生态风险空间管控区应采取差异化调控措施,土地利用优化管理与用途管制在生态风险调控中需高度关注。     

1980—2020年汾河流域生态系统服务价值的时空变化

[目的]分析1980—2020年汾河流域生态系统服务价值时空变化特征,为该流域生态环境的科学调控和管理提供理论参考。[方法]利用汾河流域1980—2020年5期Landsat-MSS/TM/ETM遥感影像解译数据研究了流域土地利用变化特征,并估算了生态系统服务价值。[结果] 1980—2020汾河流域土地利用中耕地、林地和草地一直处于主导地位,土地利用整体变化表现为耕地向建设用地转移;土地利用动态度表明2000—2020年土地变化明显高于1980—2000年。1980—2020年汾河流域土地利用总生态服务价值持续减少,空间分布整体上呈上游高,中下游低的趋势。从不同功能价值来看,调节和支持服务减少最多。不同土地利用程度与ESVI双变量LISA聚集图呈现出明显的空间负相关性,主要以汾河上游的低土地利用程度与高ESVI聚集分布为主。[结论] 1980—2020年汾河流域土地利用/覆被变化对生态服务价值有较大影响。可以通过提高土地集约利用水平,促进该区土地利用结构向高生态服务价值发展。     

晋西黄土高原矿区生态系统服务与居民福祉空间耦合特征

[目的] 探析晋西黄土高原矿区生态系统服务与居民福祉空间耦合关系，为推进资源密集地区生态环境与居民福祉协调发展提供科学依据。[方法] 以晋西三川河流域街镇为研究单元，利用问卷调查、当量因子法、耦合协调度和地理探测器模型刻画该流域2020年生态系统服务和居民福祉的耦合度及耦合协调度空间特征，并分析其驱动因子。 [结果] ① 生态系统服务价值呈现“东高西低”的空间格局，东西差异明显。 ②居民福祉水平总体呈现“中部低，东西高”的空间特征。 ③耦合协调度空间分布呈现“东高西低”的特征，以协调状态为主，其中良好协调比例58.9%。 ④耦合协调度在空间上的差异受多种因子的影响，其中土地利用程度、植被覆盖度和年均降水量是耦合协调度空间分异的主要影响因子，且植被覆盖度、土地利用程度与其他因子的交互作用对耦合协调度的影响显著。 [结论] 三川河流域生态系统服务与居民福祉空间耦合特征差异明显，主导影响因子为植被状况，未来需整体科学规划生态空间，重点关注流域中西部绿色开发和生态修复工作，同时切实提升居民福祉水平。     

河南省土地生态安全警情时空演变及障碍因子

中原经济区城镇化、工业化进程的快速推进导致区域土地生态环境压力不断增大,对河南省土地生态进行安全预警评估十分有必要。基于2005—2016年河南省土地生态安全数据,构建了基于PSR-EES模型的土地生态安全指标体系,运用熵权法与综合指数法和障碍度模型,分析了2005—2016年河南省18个地市土地生态安全警情时空演变和限制性因子。结果表明:(1)从时间序列看,2005—2016年河南省土地生态安全综合预警指数由0.725下降到0.388,警度从"中警"下降到"预警",压力预警指数呈上升趋势,警度由"安全"上升为"较安全",状态和响应预警指数呈下降趋势,警度均处于"安全"。(2)从空间格局看,2005—2016年河南省土地生态安全综合警情南北差异显著,压力系统和状态系统空间格局呈中部高、周围低的格局,响应系统呈中部低、西部高的空间分布格局。(3)东部和北部区域的主要障碍因子集中在与人口增长和环境保护相关的指标上;南部和西部区域主要障碍因子集中在与生态环保和经济发展有关的指标上;中部平原区域主要障碍因子则与农业发展、生态环境治理和经济发展状况密切指标。     

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。     

2000-2020年广西边境地区土地生态安全与兴边富民进程的耦合协调关系

[目的] 科学评价广西边境地区土地生态安全与兴边富民进程成效,揭示其耦合协调机理,为促进边境振兴与区域协调发展提供参考。[方法] 以广西边境地区8个县域为研究区域,借助熵权TOPISIS综合评价方法及耦合协调模型分析2000—2020年广西边境地区土地生态安全与兴边富民进程的耦合协调性时空格局特征。[结果] ①广西边境地区土地生态安全指数稳健上涨,全局生态安全指数由0.213增长至0.728,各县域土地生态安全都呈现不同的增长幅度;区域差异逐渐减小,整体呈现“南北高,中间低”空间格局。②兴边富民进程整体协调水平友好上升,由0.176攀升至0.631,经历了“先降后升”的阶段性演变过程;各县域兴边富民进程等级差异不明显,整体格局变化不大,而国家重要口岸凭祥市与东兴市发展优势越发明显。③土地生态安全系统与兴边富民进程系统耦合协调度日益上升,由0.440攀升至0.823,两者的耦合度经历了“先降后升”;空间上呈现由“整体分散”逐渐演变为“南北高,中间低”的特征,凭祥市与东兴市“双核”辐射带动,协调类型由轻度失调、濒临失调为主导逐渐向初级协调演变。[结论] 在兴边富民和生态保护国家战略支撑下,需强化边境政策创新,协同发挥多要素叠加效应,不断提高边境生态安全和边民幸福指数。     

浙江省生态安全格局时空演变特征及其影响因素

[目的] 研究浙江省生态安全格局时空演变特征及影响因素，为该省生态安全建设提供科学参考，以保障长江经济带经济、社会、生态的全局发展。[方法] 以2009-2018年浙江省各市经济、社会、环境资料和"压力-状态-响应（PSR）"生态安全评价指标体系为基础，采用熵值法从时间维度和空间维度对浙江省2009-2018年生态安全格局时空演变特征进行了分析，并结合PSR分项指数和因子分析法提取关键因素，揭示关键因素对生态安全的影响。[结果] ①2009-2018年浙江省生态安全综合指数呈小幅波动状态；②从空间来看，浙江省各市生态安全指数已经达到了预警状态，呈现由"南高北低"向"北高南低"转变的空间格局；③从时间节点来看，浙江省生态安全状况最好的年份为2016年（0.123），最差的年份为2011年（0.077），分别处于较安全状态和临界安全状态；④城镇化、经济发展、社会发展、工业发展和资源条件是影响浙江生态安全格局的重要因素。[结论] 国家和区域的规划与政策对浙江省生态安全指数具有显著影响，为了全面保障浙江省生态安全健康发展，需要不断加大生态安全建设的投入，持续推进"五水共治"，促进制造业智能化，绿色化，在古村落、特色小镇等培育一批生态文明典型示范点，改善生态环境质量。     

汾河流域景观格局脆弱性时空分异特征

为了流域的生态保护修复和可持续发展,其景观格局脆弱性的研究变得尤为重要。以黄土丘陵沟壑区汾河流域为研究对象,通过构建景观格局脆弱度指数,利用质心及标准差椭圆、探索性空间数据分析(ESDA)的方法,对近25年来流域景观格局脆弱度时空演变及空间关联性进行了分析。结果表明:(1) 1990—2015年汾河流域景观格局脆弱度总体上呈现先上升后下降的趋势,脆弱度高的区域空间分布由相对集中变得较为分散;(2) 1990—2015年景观格局脆弱度质心不断向北移动,标准差椭圆呈"东北—西南"的空间分布格局,脆弱度空间分布越发分散;(3)研究区各时期景观格局脆弱度全局Moran′s I表现为一定程度的正相关,且相关程度先上升后下降;(4)研究区景观格局脆弱度局部空间自相关在3个时期发生了明显的变化,高低值区域呈现空间集聚,且分布范围由相对集中转变为较为分散。地形、河流等自然因素影响汾河流域景观格局脆弱性的空间分布;政策导向、社会经济活动等人为因素加速了景观格局脆弱性的变化。     

2005-2018年澜沧江下游流域景观生态安全时空变化及其驱动因素

[目的] 分析澜沧江下游流域景观生态安全时空变化规律和驱动机制，为该流域及流经国家的人与自然协调可持续发展提供科学依据。[方法] 以2005，2010，2015和2018年4期遥感影像为数据源，通过景观指数和GIS空间分析方法评价流域景观生态安全，采用双变量空间自相关方法明确城市、道路、河流、高程、坡度、气温和降水等因素对景观生态安全的驱动作用。[结果] ①2005—2018年，澜沧江下游流域的整体景观生态安全度呈先升后降的变化特征。其中，北部和中西部景观生态安全较差，东部、南部和东南部较好，但也有恶化趋势；②各景观类型中，景观生态安全度从大到小为：水域 > 林地 > 草地 > 耕地 > 建设用地 > 裸地。其中，林地和草地的景观生态安全度存在波动，耕地和水域的景观生态安全度一直上升，而建设用地和裸地的景观生态安全度持续下降；③距城市距离、距道路距离、气温和降水等社会和气象因素对景观生态安全时空变化的驱动作用最强，距河流距离也对景观生态安全的时空变化有一定解释作用，而高程和坡度等地形因素并非澜沧江下游流域景观生态安全时空变化的主要驱动因素。[结论] 应尽量降低由人类活动引起的生态环境负荷，积极发挥气象因素对生态安全的正向效应，促进澜沧江下游流域的人与自然协调可持续发展。     

山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化及其对气温、降水的响应

[目的]了解山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化及其对气温、降水的响应关系,对该流域生态保护、修复和高质量发展具有重要的意义。[方法]基于1998—2018年NDVI数据,利用NDVI变化趋势、变异系数、空间自相关等方法,对山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化特征及其与气温、降水的关系进行分析。[结果]不同土地利用类型NDVI变化趋势均呈向好态势,草地和林地覆盖状况优于整体水平。NDVI在空间上整体呈南北纵列、高低相间的分布格局,吕梁山和太岳山—中条山高,西部高原丘陵区和汾河谷地低。NDVI变化趋势的空间异质性显著,植被以显著改善为主。林地改善趋势的稳定性最好。NDVI表现出明显的空间集聚性特征,其中耕地NDVI变化趋势聚集特征最明显。不同土地利用类型NDVI对降水的敏感性强于气温。[结论]山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化差异显著,并对气温和降水存在响应关系,此研究将为该流域生态保护和建设提供更精准的植被恢复数据及其和气温、降水关系的基础资料。     

基于Clue-S模型的石马河流域东莞段生态系统服务价值变化情景模拟

[目的]探究生态系统服务价值演变的内在作用机制,旨在寻求以流域为单元的生态农业和城镇的优化配置模式。[方法]基于土地利用及生态服务价值相关理论与方法,以石马河流域东莞段2010-2020年土地利用数据为基础,利用Clue-S模型对2025年土地利用格局进行模拟,得出2025年区域在生态安全、耕地优先和建设发展3种情景下的土地利用空间布局和优化配置结果,分析各情景下流域生态系统服务价值时空格局。[结果]在2010-2020年,石马河流域东莞段生态服务价值下降了1.80×10⁷元,主要为耕地、林地、园地转出。2025年在耕地优先、生态安全、建设发展的情境下ESV分别为9.44×10⁷,9.62×10⁷,9.38×10⁷元,除了生态安全之外,其余两个情景较2020年生态系统服务价值ESV都有下滑。[结论]对处于快速城镇化发展且生态与发展矛盾突出的地区,进行流域生态系统服务价值进行模拟与分析,有利于增强对区域在不同发展模式下生态系统服务价值空间布局的认识和理解,为土地利用规划与生态经济协调发展提供宏观的参考。     

综合研究1985-2015年美国Tampa Bay流域景观生态风险态势研判

[目的]探究坦帕湾流域景观生态风险的时空变化态势,为中国港湾流域开发利用与保护规划提供科学借鉴。[方法]以1985,1995,2005及2015年4个时期的 TM ／OLI 遥感影像为主要数据源,结合土地利用数据,构建景观生态风险格局演变模型,对美国坦帕湾流域景观格局及生态风险的时空特征进行了分析。[结果]（1）研究期间,坦帕湾流域人工景观面积明显大于自然景观面积。（2）1985年,坦帕湾流域景观低、较低等级生态风险区占流域总面积的24．16％和20．30％。1995年以后,低、较低等级生态风险区面积均有减少,中等生态风险区面积显著增加。至2015年,高、较高等级生态风险区面积与前20 a 相比仍在增加。（3）30 a 来坦帕湾流域内的生态风险等级由低向高转变的总面积为3210．84 km2,约占全流域总面积的48．65％,较高、高生态风险等级沿港湾海域一侧区域继续扩张,大陆一侧东北部逐渐零星出现。[结论]受人类活动的影响,近30 a 来坦帕湾流域景观及生态风险格局时空变化显著,但后10 a 生态风险等级上升速率明显低于前20 a ,说明人类在开发利用港湾资源的同时,也逐渐注重港湾流域生态环境的保护与管理。     

黄河中游地区生态恢复对流域水资源的影响

[目的] 研究黄河中游地区生态恢复对水资源的影响，为流域生态保护和高质量发展提供科学依据。[方法] 利用GIMMS NDVI、ET、土壤水分、地表径流等相关水文数据，基于趋势分析和双累积曲线等方法，探讨生态恢复前后黄河中游地区蒸散发、土壤水分、地表径流的时空变化特征。[结果] 1982-2018年，黄河中游地区植被覆盖度增加了29.72%；在黄河中游地区植被覆盖度增加1%，蒸散发量增加了3~4 mm；在生态恢复区土壤水分呈下降趋势，下降速率为0.001 3%/a；各站点的平均径流量在1961-2018年呈逐年下降趋势，以生态恢复为代表的人类活动对径流量下降起到重要作用。[结论] 由于生态恢复和暖干化的气候背景，黄河中游水资源严重短缺。建议后续黄河中游生态恢复综合考虑水资源，减少人为干扰，以自然植被恢复为主。     

汾河流域生态补偿机制的关键问题

流域生态补偿作为流域管理的一个热点问题,已经引起社会各界的广泛关注.随着汾河流域的资源开发和经济发展,其生态环境问题日益严重,成为阻碍经济社会持续发展的瓶颈,建立汾河流域科学的生态补偿机制显得尤为重要.基于理论研究与分析,结合汾河流域的实际情况,明晰建立汾河流域生态补偿机制的原因和原则,分析建立汾河流域生态补偿机制的主体、客体、方式和标准,同时提出建立汾河流域生态补偿机制的保障措施,从而构建起汾河流域生态补偿机制的整体框架.在汾河流域引入生态补偿机制,不仅可以调整生态效益及相关的经济效益在保护者与受益者、破坏者与受害者之间的分配关系,而且还可以保护和改善汾河流域的生态环境,促进全流域经济、社会、环境协调持续发展.     

东阳江流域生态系统健康评价

[目的]通过对东阳江流域生态系统健康进行评价,旨在为该区生态补偿体制的制订提供参考。[方法]参考环保部《流域生态系统健康评价技术指南》,建立水域生境结构、水生生物、水域生态压力、陆域生态格局、陆域生态功能和陆域生态压力共6大类17项评价指标,对东阳江流域29个评价单元进行生态系统健康评估。[结果](1)东阳江流域生态健康等级处于一般及以上水平,其中优秀、良好和一般的评价单元分别占6%,60%和34%。(2)水域生态系统健康的主要限制因子是水质质量指数;陆域生态系统主要限制因子为森林覆盖率、建设用地比例、重要生境保持率及水源涵养功能指数等。(3)山地丘陵地区流域生态系统健康等级高,平原与盆地地区健康等级低;上游健康等级高,中下游人口密集地区健康评价等级偏低。[结论]东阳江流域生态系统健康等级差异的根本原因是人类活动类型及强度的地区差异,而干流水质质量较差,建设用地比例高,点、面污染源排放量大是其主要的生态环境问题。     

生态脆弱区土地生态安全动态评价——以河北省张家口市为例

[目的]通过研究河北省张家口市土地生态安全的演变趋势及时空差异特征,旨在为张家口市土地资源管理及可持续利用提供科学依据。[方法]从土地自然基础状况、土地利用状况、土地污染、退化状况、土地景观格局状况、土地生态建设状况及土地社会经济状况6个方面构建张家口市土地生态安全评价指标体系,运用综合指数法对张家口市2000和2010年土地生态安全状况进行动态评价,分析其土地生态安全动态变化趋势及其空间异质性特征。[结果]2000—2010年张家口市多数区县的土地生态安全评价综合指数呈增长趋势,且土地生态安全状况多处于安全、较安全及敏感态,土地生态安全状况处于风险态和恶劣态的区县主要集中在中部市区及其周边地区。[结论]近10a来,张家口市土地生态安全状况总体变好,这与退耕还林还草工程及其他生态建设工程的实施具有密切关系。     

基于MOD16的北洛河流域蒸散发空间格局演变研究

[目的]探究北洛河流域地表实际蒸散发年际和年内的时空变化特征,为该区域的生态基准与生态需水量研究、退耕还林效果研究提供理论依据。[方法]基于北洛河流域2000—2014年MOD16遥感数据、气象数据、水文数据和2011年土地利用数据,采用流域水量平衡法、均值法、标准差法和线性趋势法进行蒸散发(ET)时空变化特征分析。[结果]流域年蒸散量在波动中缓慢上升,波动范围为395.4~517.4mm/a,15aET均值为446.74mm/a,年内蒸散量呈单峰型分布,季节性变化特征明显,地表蒸散主要集中在5—9月,最高值出现在8月;经与北洛河流域的实测降水空间插值结果比较,MOD16-ET估算结果的相对误差均值为12.04%,相关系数达到0.81;流域内上游至下游的ET剖面线波动明显,呈不规则的"波动曲线"形态;流域内ET值年际变化空间分布特征明显,中游和上游地区以增加趋势为主,下游以减少趋势为主。[结论]近15a来北洛河流域蒸散发整体呈现增大趋势,主要驱动因素为人类活动,尤其是退耕还林和水土保持等工程的实施。     

秦淮河流域1980-2010年土地利用变化及驱动机制

[目的]研究近30a来秦淮河流域不同时期土地利用/覆被变化特征及驱动力,为秦淮河流域的生态经济系统可持续发展和流域管理提供科学依据。[方法]利用GIS功能对秦淮河地区1980,1995,2000,2005,2008,2010年土地利用现状图进行叠加转换,建立土地利用变化转移矩阵,在此基础上分析秦淮河地区近30a来的土地利用变化特征,并结合相应的社会统计资料分析土地利用变化的驱动力。[结果]流域内耕地面积逐年减少,建设用地面积逐年增加,林草覆盖面积略有减少;土地利用程度变化存在明显的时间差异性,2005—2008期间变化最大;建设用地的增加主要源于耕地的转入,其次是林地、水域;经济发展、人口增长和人民生活水平的提高是该区土地利用/覆被变化的主要驱动力。[结论]城市化发展要素是推动该区建设用地增加、耕地面积减少这一现象的主要驱动力。     

牛栏江流域上游保护区“四型”小流域水土流失治理模式

[目的]分析牛栏江流域上游保护区水土流失治理模式,以期为流域水土流失治理提供新的思路。[方法]基于DEM数据在ArcGIS内进行子流域自动提取,结合遥感影像进行人工交互解译、修正以确定子流域;以划分的子流域为基本单元进行定性与定量赋分并计算综合得分,依据综合得分确定流域水土保持分区及其主导功能;根据确定的水土保持分区主导功能进行“四型”小流域治理模式配置。[结果]牛栏江流域上游保护区共划分9个子流域,确定4个水土保持分区;在各水土保持分区分别构建以生态安全型、生态景观型、生态经济型和生态清洁型为主的“四型”小流域治理模式。[结论]子流域可作为牛栏江流域上游保护区“四型”小流域水土流失治理模式配置的基本单元,水土保持主导功能可作为“四型”小流域模式配置的依据,提供因型施策、精准至区的水土流失科学治理模式。