黄土丘陵区土地利用格局与生态系统服务价值分析——以中庄流域为例

土地利用、生态系统服务价值的研究对区域生态建设具有重要意义,以黄土高原半干旱黄土丘陵区中庄小流域2000年,2005年和2010年3个时期的土地利用类型为研究对象,利用“3S”技术和生态系统服务价值计算方法,对该流域土地利用类型和生态系统服务价值进行了研究,结果表明:2000-2005年土地利用类型发生了较大的变化,2005-2010年土地利用类型变化较小,10a间土地利用变化主要表现为两减两增(农田、水域的减少和草地、林地的增加).研究区域总体生态服务价值呈上升趋势,不同土地利用类型生态服务价值也体现为两减两增(农田、水域的减少和草地、林地的增加),土地利用面积与生态系统服务价值具有较强的相关性,退耕还林工程和国家“十五”、“十一五”项目的实施,增加了区域生态系统服务价值.     

农业开发对区域生态系统服务功能的影响研究——以三江平原北部地区为例

生态系统服务是土地系统的重要功能,是构建区域生态文明的自然基础。衡量农业开发对生态服务功能的影响,是准确度量土地利用效益,制定区际生态补偿标准的基本依据。在对Costanza等提出的生态系统服务价值评估方法进行改进后,以货币形式评价三江平原北部地区1954—2009年农业开发对生态系统服务价值影响。研究表明:(1)55a间耕地增加250.86万hm2,垦殖率由8.31%增至67.26%,土地利用结构由湿地、林地主导逐渐过渡到农地为主导类型;(2)该区域生态服务价值由1954年的1 120.81亿元锐减至2009年的390.77亿元,损失率为65.13%。其中,湿地的生态服务价值损失率为90.26%,农地生态服务价值增长为原来的8.26倍;(3)农业开发使得土地生态服务功能内部结构发生变化;(4)由于各县市耕地垦殖状况及气候特征的不同,导致生态服务功能结构、单位面积的生态服务价值及其变化特征存在显著差异。     

西安市土地利用变化及其生态系统服务价值研究

基于西安市1989-2009年的土地利用基础数据,以1989年为基准年,研究西安市土地利用变化对生态系统服务价值的影响.结果表明:(1)研究区内1989-2009年土地利用变化较快,耕地、水域、草地、未利用地面积减少,建设用地、林地面积增加,土地利用综合指数下降了7.25;(2)研究区1989-2003年生态系统服务价值减少(2.60亿元),主要是因为建筑用地面积增加等造成的,2004年生态系统服务价值增加,2004-2009年生态系统服务价值在2004年的基础上减少了3.73亿元,此期间内耕地林地面积的减少、建设用地面积增加成为生态服务价值减少的主要影响因素.研究表明,西安市土地利用结构决定生态服务价值,生态服务价值反映了土地利用结构的生态优劣.     

中南丘陵县域土地利用变化对生态服务价值的影响--以湖南省醴陵市为例

应用Costanza生态系统服务价值计算公式和谢高地等人的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表,研究了醴陵市1996-2005年土地利用变化对生态系统服务价值的影响.结果表明,土地利用变化主要体现为耕地、水域的减少和林地、建设用地的增加.价值系数的差异造成土地利用变化产生的生态系统服务价值相互抵消,但醴陵市生态系统服务价值仍减少了3 562万元,应引起相关部门的足够重视.     

城市土地利用变化对生态系统服务价值损益估算——以成都市为例

生态系统服务价值研究是目前生态学研究的热点之一。对土地利用变化的生态服务价值损益进行定量估算,为生态资源利用的有效补偿和促进自然生态系统持续发展提供科学的依据。基于遥感与GIS技术提取、分析了16 a来成都市土地利用变化信息;参考谢高地的生态服务价值系数,并结合成都市实际情况,对生态系统服务价值系数表进行修正,制定了成都市生态系统服务价值当量表,对生态系统服务价值进行了定量估算。结果表明：1992-2008年土地利用时空演变呈加大趋势,土地利用变化导致生态系统服务价值增加、区域差异与流向变化显著,且生态系统服务价值主要由林地、水域与农业用地等生态系统支撑,系统结构较简单;1992-2000年生态系统服务价值由35.429亿元增加到38.833亿元,增加了3.403亿元,变化率为9.605%;2000-2008年生态系统服务价值增加到40.705亿元,增加了1.872亿元,增长率达4.821%;不同土地利用类型的生态服务价值差别很大,1992年、2000年、2008年林地的生态系统服务价值分别占总价值的59.684%、70.929%和67.125%,其次为水域和耕地;1992-2008年间土地利用转化导致生态服务价值流向变化,耕地、林地、水域向建设用地的转移导致生态服务价值的负流向。这一研究结果,对加强对耕地、林地、水体等生态系统的保护,严格控制农地向建设用地转移具有重要意义。     

土地利用变化对艾比湖流域生态系统服务价值的影响

基于遥感与GIS技术,运用生态系统服务价值系数分析了1970-2009年艾比湖流域生态系统服务价值的变化,探讨了干旱区典型内陆湖流域生态系统服务变化对土地利用/覆被变化(LUCC)的响应.结果表明,近40 a艾比湖流域土地利用状况变化显著,耕地和建设用地的面积增加,其他土地利用类型的面积减少;流域生态系统服务价值整体变化较小,总价值先增后减,林地、水域和草地面积的减少是总服务价值减少的主要原因,耕地面积的增加补偿了总价值的部分损失,但损失略大于收益;各项生态功能的服务价值对总生态系统服务价值贡献大小的等级基本稳定,其中,水源涵养、土壤形成保护和废物处理能力的贡献率最大;敏感性分析表明,研究区生态系统服务价值对于生态价值系数是缺乏弹性的,各土地利用类型生态系统服务价值敏感性指数都小于1,研究结果是可信的.     

基于生态系统服务价值的陇东黄土高原生态补偿研究

生态补偿对平衡重要生态功能区社会经济发展与维护生态系统服务功能具有重要作用。陇东黄土高原位于国家重要生态功能区黄土丘陵沟壑区，是黄河上游地区水土流失重点保护和治理区。运用生态系统服务价值当量因子法，计算2000—2020年陇东黄土高原生态系统服务价值，并以此为基础计算陇东黄土高原9个县生态补偿额度和生态补偿优先级。结果表明：(1)陇东黄土高原生态系统以农田和草原为主，农田生态系统面积在2000—2010年下降显著；(2)2020年陇东黄土高原生态系统服务价值达到1 458.72亿元，相比于2000年增加了93.82亿元，其中局地气候调节、生物多样性保护、土壤保持服务价值较高，草地、农田和灌丛的生态服务价值占生态系统服务价值的90%以上；(3)陇东黄土高原9个县生态补偿额度达86.03亿元，生态补偿资金分配应优先考虑环县，其次是华池县、会宁县。     

2000 ~ 2020年阿尔泰山土地利用与生态系统服务价值的动态变化

  目的  分析阿尔泰山不同生态功能区土地利用与生态系统服务价值的变化动态,探索引起变化的原因,为阿尔泰山区域土地利用格局的优化及生态保护与修复措施的制定提供理论依据。  方法  基于GlobeLand 30的遥感数据,结合土地利用转移矩阵、生态系统服务价值当量因子法,分析了2000 ~ 2020年间土地利用情况及生态系统服务价值的动态变化。  结果  ① 草地和林地是阿尔泰山的主要土地利用类型,占到研究区总面积的80% 以上,且近20年来,这两种土地利用类型面积增加明显,分别增加了1156.42 km2和827.26 km2。② 研究区内共有6715.91 km2土地利用类型发生了改变,其中转出面积最多的是裸地,为2962.41 km2,主要转为草地（85.9%）和林地（11.3%）;转入面积最多的是草地,为3676.91 km2,主要来自于裸地（贡献率69.2%）和林地（贡献率30.0%）。③ 与2000年相比,2020年研究区内生态系统服务价值增长了10.47%,其中草地和林地生态系统服务价值增加值最大,分别增加了18.52 × 108元和20.03 × 108元。④ 近20年来各生态功能区生态系统服务价值均呈增加趋势,其中高山冰川与泰加林景观保护亚区（25.77 × 108元）和生物多样性保护与矿区修复亚区（9.07 × 108元）增加最为明显。各生态功能区中,高山冰川与泰加林景观保护亚区单位面积生态系统服务价值最高,两河源水源涵养生态亚区最低。  结论  2000 ~ 2020年间,高山冰川与泰加林景观保护亚区及生物多样性保护与矿区修复亚区的生态系统服务价值的显著增加,促进了研究区内生态系统服务价值的增加,而林地和草地价值量的增加是引起两个生态功能区生态系统服务价值增加的主要原因。     

陕北地区土地利用变化对生态服务功能价值的影响

以陕北地区榆林、延安2市作为研究区域,利用土地利用变化数据,对陕北地区用地类型的变化进行分析,并使用合适的生物量因子,修正生态服务功能价值当量表,使当量表更符合陕北地区的实际情况,结合已有研究得到的二级用地类型当量因子比例关系,细化生态系统服务功能当量因子表,以便更准确的估算陕北地区生态系统服务功能价值.结果表明:1985-2013年间,主要用地类型变化为耕地、林地和草地,耕地面积减少2 811 km2,减少率达到9.98％,林地和草地面积分别增加1 392和2417 km2,增幅分别达到12.85％和7.10％;其中,2000-2013年面积急剧变化,林地和草地面积的增加量分别是1985-2000年的7倍和2倍,退耕还林(草)效果明显;生态系统服务功能价值大量增加,林地和草地的生态系统服务功能价值增量分别为25.2亿和13.9亿元,2000-2013年的增量是1985-2000年增量的3倍.生态服务功能价值的变化与全面推行退耕还林(草)的时间相对应,表明退耕还林(草)政策,对陕北地区生态系统服务功能价值有积极的影响.     

西部绿洲城市土地利用转型的生态环境效应——以乌鲁木齐市为例

为探讨土地利用转型对生态环境变化的影响,基于乌鲁木齐市2005年和2012年TM影像数据、土地利用现状矢量数据、中国高空间分辨率网格数据(CHRED),运用土地利用转型、生态系统单位面积生态服务价值评估和碳排放核算等方法,分析城市化过程中乌鲁木齐市土地利用转型前后生态环境变化效应。结果表明,研究区土地利用转型幅度较大,其中园林地、草地、城镇村及工矿用地和未利用地之间的转换较明显,未利用地转出面积最大(10.33万hm-~2),说明研究区土地开发程度较高。研究区生态服务价值均呈增加趋势,研究期间生态服务价值增加了89 227.32万元,其中,园林地、草地和水域土地利用转型对生态系统服务价值增加的贡献高。研究区土地利用碳排放量呈上升趋势,碳排放量较高的是城镇村及工矿用地。研究区内土地利用转型后净生态系统服务价值呈现增加趋势,但土地碳排放量变化速度远超生态系统服务价值增加速度,因此在乌鲁木齐市低碳城市建设中,要充分考虑土地利用结构调整与生态环境保护的平衡关系。     

黄土区退耕背景下的土地利用适宜性评价——以安塞县马家沟流域为例

 采用坡度、土壤侵蚀强度和地貌部位等指标,对黄土丘陵区马家沟流域1990年和退耕后近10年的2008年的土地利用情况进行适宜性评价。结果表明:1)退耕还林作用影响下,1990—2008年间,流域中农用地减少了11.74%,林地增加了11.54%,园地增加了1.82%,主要发生在>15°陡坡地段;2)马家沟流域土地利用相对合理指数由1990年的0.64变为2008年的0.67;3)2008年农、林、草主要地类占流域面积分别为21.17%、19.57%和56.62%。农用地类型中,高适宜性地类(适宜性指数A>0.8)和中适宜性地类(0.5≤A≤0.8)面积分别为1.31%和21.27%,低适宜性地类(A0.7)、中(0.5≤A≤0.7)、低适宜性(A0.7)和中适宜性(0.4≤A≤0.7)地类面积分别占24.87%和75.13%。     

陕北黄土高原土地利用/覆盖变化及生态效应评价

基于1997年和2006年两期遥感影像获得陕北黄土高原地区土地利用变化数据,结合 RS和GIS技术,对陕北黄土高原土地利用/覆盖变化特征进行了分析.并采用生态服务价值的方法对陕北黄土高原土地利用变化的生态效应进行了综合评价.结果表明,1997-2006年,陕北黄土高原利用类型发生了显著变化,该区50.37%的耕地转换成为林地和草地,总体生态服务价值量显著增加7.67×106元,年增长率为0.2%,整体生态环境指数有所提高从0.145增长到0.157,土地利用/覆盖变化整体生态贡献指数变化明显,整体贡献指数为1.239,生态环境质量明显改善,表明退耕还林以来陕北黄土高原地区整体生态环境向着健康方向发展.     

陕北黄土高原区生态服务价值对土地利用变化的响应

为了给陕北黄土高原区生态恢复工程的经济效益评估提供科学数据和参考依据,基于遥感图像解译的土地利用变化数据,运用单位面积价值当量法,剖析了区域的生态系统服务价值对土地利用变化的响应。结果表明:(1)1997—2018年,土地利用格局的变化主要表现为农田向林木和草地转化,未利用地向草地、林木和农田转化; 这些转化同时促使研究区生态系统服务价值增加357.56亿元,增幅33.28%,其中榆林市增量最大,铜川市最小; 除食物生产功能价值量有所减少外,其他服务价值均在增加; 调节服务价值增加量最大,文化服务价值增幅最大。(2)研究区32.93%的区域生态服务价值增加,主要集中退耕还林区和防风治沙区; 农田向林木和草地的转化是价值增加的主要驱动力,促使服务价值增加363.64亿元,占总增加量的95.68%; 未利用地的转化是服务价值增加的另一贡献因子,促使价值量增加16.42亿元,占比4.32%。研究区5.92%区域生态服务价值减少,集中在西部风沙区和南部残塬区; 大型集中农场的修建导致林木和草地向农田转换,促使服务价值损失70.17亿元,占总损失量的93.08%。(3)榆林市辖区43.24%的区域生态服务价值在增加,延安市23.37%增加,铜川市仅11.51%。(4)在不同地物类型中,林木的生态服务价值增加最大,草地次之; 农田生态系统服务价值减少最多。以上监测结果说明,研究区生态恢复工程的实施使其土地利用结构发生变化,随之促使生态服务价值显著增加,生态恢复工程取得了一定的经济效益。     

基于土地利用变化的怀柔水库流域生态服务价值研究

研究土地利用变化对区域生态系统服务价值的影响具有重要的意义。该文以怀柔水库流域5期土地利用数据为基础,探讨了流域内1990-2008年间土地利用变化及其所引起的生态系统服务价值的变化。结果表明:该流域林地是主要的土地利用类型,林地和水域面积呈逐期增加趋势,农田面积基本保持不变,而未利用地面积逐渐减少;研究期内生态系统服务价值总体呈上升趋势,与1990年相比,1995、2000、2005、和2008年生态服务总价值分别增加0.57%、1.58%、2.46%和2.88%。林地和水域是生态系统服务价值构成中贡献最大的土地类型,占到总生态系统服务价值的80%以上;各单项生态服务价值大小依次为:维持生物多样性>水文调节>气体调节>气候调节>土壤形成与保持>提供美学景观>原材料生产>废物处理和食物生产。     

延河流域典型治理阶段的土壤保持功能时空变化及驱动因素分析

[目的]探究黄土高原所进行的退耕还林(草)及治沟造地等典型治理工程的生态系统水土保持功能时空变化及其驱动因素,对于黄土高原进一步发展具有重要指导作用。[方法]通过构建延河流域InVEST生态服务功能模型和地理探测器的方法,在验证的基础上,研究了典型治理阶段流域的生态系统土壤保持功能。[结果](1)在时间变化上,与退耕还林前(1990—2000)相比,退耕还林期(2000—2010)和退耕还林+治沟造地期(2010—2017)的多年平均土壤保持量分别增加了32.29%,55.61%,年均增加4.92×10⁶ t;(2)在空间分布上,林草地和治沟造地的面积增加区域与土壤保持量增加区域具有一致性,治沟造地工程使得延河流域耕地整体的土壤保持能力提高,单位造地面积的土壤保持量增加7 t/hm²。土壤保持量随坡度、高程的增加呈现先增加后减少的趋势,在海拔1 200～1 500 m,坡度15°～25°范围内土壤保持总量占年总土壤保持量比例较高。[结论]土地利用类型的变化是影响土壤保持空间分布格局的主要驱动因子。延河流域土壤保持功能时空变化的驱动因素分析为黄...     

近20年来黄土高原水蚀风蚀交错区典型小流域土地利用/覆被变化分析

剖析黄土高原水蚀风蚀交错区小流域不同土地利用/覆被类型的演变方向和程度,是认识该区侵蚀环境演变趋势,评价区域水土流失动态的重要基础性工作.通过收集黄土高原水蚀风蚀交错区典型代表流域——神木县六道沟流域1990、1995、2002年土地利用信息和2010年遥感影像,结合近期实地调查结果,分析该区耕地、林草地和工矿用地等主要土地利用类型在流域内分布格局的变化态势.结果表明:1)1990-2010年,流域林草地面积占总面积比例由35.74％增加到62.79％,耕地面积比例从33.87％锐减至7.61％,坡耕地和旱梯田向林草地大量转移,耕作区域向沟缘线以下沟谷地转移和集中,沟缘线以下耕地面积占耕地总面积比例由13.82％上升至74.04％,工矿用地作业面积由0.28 hm2扩展到14.89 hm2,煤矿开采趋于活跃;2)就影响侵蚀环境演变的流域下垫面条件而言,地表覆被,尤其沟缘线以上坡面植被显著改善,但煤矿开采活动的活跃,一方面对流域内林草生长及土地利用方式存在着极大影响,另一方面,对侵蚀环境的人为恶化起着巨大的促进作用.     

基于CA-Markov模型的黄土塬区黑河流域土地利用变化

研究黄土高原的土地利用变化,可为其生态建设提供重要的决策依据。基于CA-Markov模型,分析了黄土高塬沟壑区黑河流域1985－2000年土地利用变化的趋势、速度、类型及其与地形的关系,并模拟了2015年土地利用情景。结果表明,黑河流域以耕地和中覆盖草地为主;1985－2000年林地和农地减少,草地和建设用地增加,其他类型变化很小;林地和草地相互转化与耕地转出是两大变化类型;土地利用变化主要发生在沟壑区。CA-Markov模型模拟的2000－2015年土地利用将保持1985－2000年的变化趋势,因此,需加强耕地保护措施,推进退耕还林草工程,促进区域可持续发展。     

2000-2015年黄土高原生态系统水源涵养、土壤保持和NPP服务的时空分布与权衡/协同关系

生态系统服务评估决定区域可持续发展,对人类福祉至关重要。以黄土高原为研究区域,基于CASA、InVEST和RUSLE模型,结合土地利用类型、归一化植被指数、气象等数据,分析了2000年、2005年、2010年和2015年的NPP、土壤保持和水源涵养3项关键生态系统服务的时空分布特征,识别了3种生态系统服务的热点区,并基于相关系数法分析了黄土高原地区和不同气候区(干旱气候区、半干旱气候区、高原气候区、半湿润气候区)不同生态系统服务间的权衡/协同关系。结果表明:(1)2000—2015年,黄土高原地区的土地利用类型变化剧烈,其中林地(2.8%)和建设用地(43.1%)显著增加,耕地(-2.7%)明显减少;(2)2000—2015年,净初级生产力(NPP)、产水量和土壤保持均呈现增长趋势,分别增加14.1%,5.3%和101.3%;(3)黄土高原的4类热点区(非热点区、一类热点区、二类热点区、三类热点区)所占面积变化不显著,分布具有明显的地带性,从西北到东南依次为非热点区、一类热点区、二类热点区和三类热点区;(4)在整个黄土高原地区,土壤保持与NPP、水源涵养之间为协同关系,NPP与水源涵养为权衡关系;在4个气候区,NPP与土壤保持之间的权衡/协同关系与黄土高原地区一致,但土壤保持和水源涵养在半干旱气候区和半湿润气候区呈权衡关系,NPP与水源涵养在高原气候区和半湿润气候区为协同关系。为促进区域生态系统可持续管理,应在土地规划过程中考虑生态系统服务之间的相互关系,尽可能减少权衡,增加协同。     

近20年黄土高原土地利用/植被覆盖变化特征及其成因

近20年来黄土高原土地利用结构发生了显著变化,生态环境取得举世瞩目的成效,揭示黄土高原土地利用/植被覆盖的变化特征及成因是促进区域土地利用空间格局优化的关键环节。运用GIS技术,对黄土高原2000年、2010年、2017年的遥感数据进行转移矩阵,系统研究了黄土高原地区、各省份和生态分区的变化特征并定性分析了造成土地利用变化的主要驱动力。结果表明:(1)黄土高原的土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主。2000—2017年,耕地、草地和水域都呈减少趋势,分别减少了19 860 km²,42 410 km²和5 630 km²,而林地、建设用地和未利用地面积有所增加,分别增加30 650 km²,9 840 km²和27 410 km²; 草地为主要的转入与转出地类。(2)黄土高原7个省域主要土地类型与区域变化规律基本一致,草地退化现象在甘肃与宁夏的不同时间段较为严重,具体表现为甘肃省在2000—2010年有7 830 km²草地转移为未利用地,而宁夏在2010—2017年有8 900 km²草地转入未利用地。(3)黄土高塬沟壑区、丘陵沟壑区、风沙区和土石山区及河谷平原区水域面积持续减少,且主要向耕地发生转移,同时生态区土地利用主要发生耕地与草地的动态转移。(4)黄土高原土地利用/植被覆盖变化的主要驱动力是社会因子,其中国家政策的实施起到了主要的推动和促进作用,而人类活动等的影响相对小一些。研究结果可为黄土高原土地利用规划提供科学支撑,也为该区生态保护和高质量发展服务。     

Temporal change in land use and its relationship to slope degree and soil type in a small catchment on the Loess Plateau of China

We sought to detect the temporal change (1958–1999) in land use patterns and its relationship to physical landscape parameters in a small catchment in the semi-arid hilly area of the Chinese Loess Plateau. Degree of slope and soil type were selected as stable discriminating parameters that might constrain land use. With the help of GIS and canonical correspondence analysis, the relationship between rural land use distribution or transformation and the selected physical parameters was examined. The land use had undergone a general shift from farmland to woodland or grassland. Canonical correspondence analyses (CCA) indicated that a relationship between land use and the selected physical parameters was evident, farmland coincided with favorable conditions of fertile soil and gentle slope, while grassland and woodland were associated with conditions of poorer soil and steep slope. In the more favorable conditions the main land use change process was the intensification of farming, while in the less favourable conditions it was the abandonment of farmland. A thorough understanding of the relationship between land use temporal or spatial patterns and landscape physical parameters in the Loess Plateau of China, like degree of slope and soil type, will enhance our capability to predict landscape dynamics and lead to more sound and effective land use management strategies.