自然—社会经济因素驱动下江西省生境质量的时空演变与主控因子

[目的] 基于江西省2000-2020年5期土地利用数据,分析生境质量时空演变特征和研究区域生境质量变化的主要因素,以期为江西省土地利用规划及区域生态系统服务优化提供参考。[方法] 使用InVEST栖息地质量评估模型对江西省生境质量水平进行空间测度,利用全局Moran''s I指数分析生境质量时空关联性,并运用地理探测器模型捕捉影响生境质量的主导因子。[结果] ①2000-2020年,江西省生境质量整体处于较高水平,但呈现缓慢下降趋势。②江西省生境质量具有较高空间正相关性,空间分布差异性逐渐增强。③自然-社会经济驱动体系中,土地利用类型因子中林地所占比例是影响生境质量的主控因子,各驱动因子间交互作用均为非线性增强,其中距建设用地距离和耕地比例两者交互作用最大。[结论] 江西省生境质量整体水平较高,空间分布差异明显,生境质量水平主要受土地利用类型的影响。     

2000—2021年锡林郭勒草原生态环境质量变化及其驱动因素

[目的] 对内蒙古自治区锡林郭勒盟草原生境质量动态变化及其影响因素进行研究,为该地区生态环境保护政策的制定和高质量发展提供科学理论依据。[方法] 利用Google Earth Engine(GEE)平台和MODIS数据构建生态遥感指数(RSEI)评价研究区的生境质量,并运用Moran指数和地理探测器分析遥感生态指数(RSEI)的空间异质性和影响因素。[结果] ①2000-2021年研究区的生境质量经历了先恶化后改善的过程。生态环境得到了较大程度的改善,中部的典型草原和东部的草甸草原生境质量较好,而西部的荒漠草原区生境质量较差。② 5个年份的全局莫兰指数(global Moran''s I)均大于0.935,表明研究区内RSEI的空间分布呈高度正相关,主要呈现高高和低低聚类分布。③地理探测器结果显示,绿度是影响RSEI的主要因素,模型因子与自然因子之间的交互作用最为显著,其次是模型因子与社会经济因子的耦合。[结论] 锡林郭勒盟东部的生境质量高值区应继续加强对生态环境的保护力度,西部的生境质量低值区要注重对荒漠草原的修复与治理,遏制沙漠向东扩张。     

基于InVEST和MGWR模型的安徽省生境质量评估及驱动

[目的]评估安徽省生境质量并研究其驱动机制,以期为安徽省生态环境管理和社会经济可持续高质量发展提供理论参考和科学依据。[方法]以安徽省为研究区,基于InVEST模型对2000年、2010年、2020年生境质量进行评估,并运用热点分析和MGWR模型对影响生境质量空间分布格局的自然—社会经济因子进行分析。[结果](1) 2000—2020年安徽省生境质量整体呈现下降趋势,下降率为3.01%,且生境质量较差区分布面积最广。(2)生境质量的空间分布格局呈现“以山地丘陵地区为主的南部和西部高,以耕地和建筑用地为主的北部和中部低”态势,且具有明显的空间集聚性。(3)坡度、NDVI、建筑用地比例和土地垦殖率是影响安徽省生境质量空间分布的关键因子,平均回归系数分别为0.138,0.084,-0.213,-0.557。坡度对生境质量具有正向效应,NDVI对生境质量的影响以正向效应为主,三期正向效应影响面积比例均达到80%以上,建筑用地比例和土地垦殖率对生境质量的负向效应随时间变化分别增强和减弱。[结论]建筑用地比例和土地垦殖率会使生境质量降低,未来应加强土地利用的管理和注重城镇扩张规模。     

黄土高原生境质量时空演变及其驱动因素

[目的] 分析黄土高原生境质量的时空演变和影响因素，为黄土高原的生态治理和保障区域生态安全提供科学参考。 [方法] 运用InVEST模型评价了黄土高原生境质量，利用空间自相关分析法分析生境质量时空关联性，采用地理探测器分析了影响生境质量的驱动因子并进行单因子探测及交互探测。 [结果] ①2000-2020年，黄土高原20.5%的区域生境质量上升，7.18%的区域生境质量下降，区域生境质量呈稳定提升的趋势。 ②2000，2010和2020年黄土高原全局Moran’s I分别为0.714，0.706和0.694，生境质量在空间分布上呈现集聚现象并具有较高的空间正相关性，Moran’s I指数值降低说明空间集聚性小幅度下降，空间分布差异性渐趋均衡。 ③黄土高原生境质量因子影响程度大小顺序为：NDVI＞降水＞GDP＞坡度＞高程＞人口＞气温，研究期内各驱动因子对生境质量的决定力变化幅度不大且影响顺序未发生明显改变，说明各因子对生境质量的影响较稳定。 [结论] 应充分考虑黄土高原的实际情况，兼顾生态与经济两方面协同发展的目标，未来黄土高原可根据各生态区块的生境质量状况，制定更加具有针对性的管理措施，增强生态系统服务功能，并以其为基础寻求新型经济增长模式。     

河南黄河湿地国家级自然保护区人类干扰对生境质量的影响及空间优化策略

[目的] 探究自然保护区内人类活动强度对生境质量的影响,为提升自然保护区生境质量和空间优化提供依据。[方法] 基于2021年土地利用数据和其他空间数据,利用InVEST模型、人类影响指数模型和双变量空间自相关模型等方法,分析河南黄河湿地国家级自然保护区(以下简称黄河保护区)内出现的主要用地冲突问题,生境质量与人类活动影响的空间分布特征及其空间上的相关性。[结果] ①研究区主要用地冲突类型为农村建设用地、农田和鱼塘,共占总面积的28.85%。②人类影响指数中等以上面积占总面积的37.97%,人类影响指数呈现“东西两侧高,中间区域低”的空间分布特征。③生境质量指数均值0.65,中级生境质量以下面积比例达52.46%,总体呈中级以下水平。④人类影响指数与生境质量之间呈现空间负相关(Moran’s I为-0.519)。[结论] 今后整合优化过程中黄河保护区需清退农田与鱼塘,将东部平原区河道湿地作为保护重点,优化保护范围,结合人类活动特点制定管控和优化策略,提升生境质量。     

东北地区县域耕地利用系统安全驱动力因子及其空间分异

[目的]确定耕地利用系统安全变化的驱动力空间差异,为保护耕地和保障粮食安全服务。[方法]以东北区典型区域巴彦县为研究区,运用"3S"技术,采用相关分析和Logistic回归模型,对影响耕地利用系统安全的驱动力因子进行识别和分析;采用单因子评价法和Kriging插值法分析驱动因子影响程度及其空间分布,揭示空间分异规律。[结果](1)地貌类型、土壤类型、土壤质地、速效磷、排涝能力和政策法规对系统安全具有促进作用,高程、比值植被指数、人口密度和水土流失对系统安全具有抑制作用。(2)各驱动力因子在空间上打破了原来的耕地利用分区,呈现出以地理空间为基础的空间分异特征。[结论](1)各驱动因子对研究区耕地利用系统安全均有不同程度的影响。(2)各驱动因子对耕地利用系统安全的影响程度在地域空间上有明显的分异规律。     

三峡库区生境质量的地形梯度效应及对土地利用变化的响应

三峡工程的建设给区域土地利用及生态环境带来巨大变化。在此背景下研究其土地利用和生境质量的时空变化规律,对推进库区国土空间开发保护与高质量发展转型具有重要意义。该研究以三峡库区湖北段为研究对象,根据三峡工程建设时间节点,选取多期土地利用数据,用InVEST模型评估生境质量的时空分异特征,采用分布指数、地形位指数、地理加权回归模型研究其地形梯度效应及对土地利用变化的响应。研究结果表明:1)三峡库区湖北段土地利用的变化特征主要为建设用地和水域大幅扩张,耕地面积小幅增加,林草地面积小幅减少;2)三峡工程一期移民结束后,部分地区生境质量有所提高;一期移民后至三峡工程全面竣工阶段,库区部分城镇周边和三峡大坝附近生境质量退化较明显;三峡工程全面运营后,库区生境质量基本保持稳定;3)从空间分布上来看,位于低地形位的连片城镇化地区与工程建设区生境质量退化程度较大;中地形位零星分布的耕地开垦区域生境质量略有退化;林草覆盖度高的高地形位地区生境质量较为稳定;4)地理加权回归模型显示,生境质量变化对不同地类变化的响应在空间上存在差异。在兴山县南部、夷陵区北部、秭归县南部与巴东县交界处,生境质量对林地变化响应较为显著;在巴东县南部的野三关镇等乡镇生境质量对耕地的变化响应较为显著;在兴山县北部、巴东县城周边、三峡大坝附近生境质量对建设用地和耕地的变化响应较为显著。研究结果有助于揭示三峡库区湖北段生境质量的时空变化过程,为该地区可持续发展及土地利用保护提供决策参考。     

黄河流域下游城市群生境质量时空演变及其驱动因素

[目的] 对黄河流域下游城市群生境质量及其影响因素开展研究,为该地区生态环境保护和高质量发展提供参考。[方法] 基于2005—2020年土地利用数据并使用InVEST模型分析区域生境质量的演变特征,通过空间分析探索生境质量的集聚效应,采用地理探测器探索生境质量的影响因素。[结果] ①2005—2020年,黄河流域下游城市群生境质量水平整体较低,平均生境质量指数为0.402 2,呈先下降后上升的趋势。②空间自相关分析显示,生境质量在空间上高度相关且呈现出两极集聚特征,生境质量在中原城市群西部、北部及山东半岛城市群中部高—高集聚;在郑州市、青岛市等在城市群中经济发展突出的城市低—低集聚。③地理探测器探测结果显示,土地利用是影响黄河流域下游城市群生境质量的主要因子,不同因子间交互作用强于单个因子对生境质量的影响。[结论] 黄河流域下游城市群生境质量高值区要继续加强对生态环境保护的力度,生境质量低值区要严格控制土地开发强度,杜绝建设用地无序扩张,提高土地的利用效率。     

基于CA-Markov与InVEST模型的吉林省生态系统服务价值模拟及预测

[目的] 分析与预测吉林省土地利用演变过程，衡量其对生态系统服务价值的影响程度，为吉林省生态环境保护与改善方针策略的制定提供理论依据。[方法] 基于吉林省2000，2010和2017年3期土地利用数据，采用CA-Markov模型对2024年的土地利用格局进行模拟预测，利用InVEST模型分析吉林省2000-2024年生态系统服务价值变化及生境质量时空演变特征。[结果] ①2000-2024年吉林省耕地、草地、建设用地面积持续增长，林地、水域和未利用土地面积有所减少。②2000-2024年生态系统服务总价值呈下降趋势，其中森林的生态系统服务价值量最大，水文和气候调节是主要的生态服务功能。③吉林省生境质量在空间分布上呈中西部低，东部高的特征，质量在不断退化，城市周边和各大水系流域沿岸退化严重。[结论] 吉林省中部及西部地区生境质量下降较为严重，应注重城市周边及水系的保护与合理利用。     

基于GIS的慈溪市土壤侵蚀敏感性评价

[目的]对影响浙江省慈溪市土壤侵蚀敏感性的各因素进行评价,为该市进行环境功能区划和各项水土保持措施工程的布局调整提供参考。[方法]借鉴土壤侵蚀流失USLE模型,选取降雨侵蚀力、土壤质地、植被覆盖和地形起伏度4因子构建土壤侵蚀敏感性评价体系,并运用GIS进行土壤侵蚀敏感性分析。[结果]慈溪市土壤侵蚀敏感性在空间格局上呈半圆环状结构分布,并且轻度敏感区面积为733.05km2,占比高达75.70%,广泛分布于平原乡镇地区;不敏感区主要分布于近海滩涂区域,极敏感、高度敏感及中度敏感区则位于南部的丘陵、山地地区。[结论]慈溪市土壤侵蚀敏感性评价结果与水土流失现状空间分布走势大致相符,为此应重视和预防水土保持工作。     

吉林省森林涵养水源经济价值核算

[目的]分析吉林省各植被类型的森林涵养水源能力及森林生态系统总的涵养水源价值量,为森林可持续经营和管理提供依据。[方法]以吉林省森林生态系统降水截留率和降水量的测定数据为基础,应用降水截留率与森林林冠、降水量的关系得到森林涵养水源实物量,利用影子工程法得到森林生态系统涵养水源的经济价值。[结果](1)吉林省年均降水量为1 179.9mm,各植被类型的森林涵养水源能力为:天然林人工林乔木林经济林;(2)每年森林涵养水源总量为7.24×1010 m3,森林涵养水源的价值量为1.81×1011元。[结论](1)吉林省水资源流出量大于流入量,属于人口与生态双重缺水的省份;(2)森林植被类型虽然丰富,但森林资源存在区域分布不均,人工林树种单一且有着过伐林的资源结构特征等问题。     

板栗树种在中国水土流失区的分布及其环境因子

[目的] 在当前气候背景下预测板栗树种在中国的空间分布和生态特征,为板栗树种的合理引种、产业持续发展以及在水土流失地区的应用提供理论支撑。[方法] 基于261个分布点和40个环境变量,利用MaxEnt模型预测板栗树种的潜在地理分布并确定影响其分布的主要环境因子。通过对比国家级水土流失区和板栗树种的潜在分布确定其应用范围。[结果] 年均降水量、年平均温度、表层土壤酸碱度、平均日温差和温度季节变化方差5个环境变量对板栗树种适生区的分布贡献较大,累积贡献率在83%以上。同时板栗树种喜水怕涝,适合在酸性土壤中生长。潜在适生区面积总计为2.92×10⁶ km²,约占国土总面积的30.46%,其中高度适生区主要分布在四川省和云南省的东北部,湖北省、湖南省和江西省的大部分地区,陕西省、河南省、安徽省、浙江省和山东省的部分地区。中度适生区分布以高度适生区为中心向外扩展。[结论] 对比中国水土流失重点预防和重点治理区,除青藏地区、西北地区和东北地区不太适宜板栗树种的引种外,在其他水土流失区都可以考虑选择板栗树种作为水土保持的经济树种。基于MaxEnt模型的板栗树种潜在分布预测拓展了人们对板栗树种分布和生态特征的认识,同时为水土保持功能区的树种选择提供了科学依据。     

湿地生态系统服务功能的空间格局——以内蒙古森工湿地生态系统为例

[目的] 对内蒙古森工湿地生态系统服务功能空间格局进行研究,为保护该区森工湿地生态系统和资源的可持续利用提供理论依据。[方法] 以2018年内蒙古森工湿地资源调查数据为基础,内蒙古森工湿地生态系统为研究对象,利用市场价值法、碳税法、工业制氧成本法、影子工程法、污染防治成本法和专家评估等生态经济价值评价方法,逐项对其涵养水源、固碳释氧等8项服务功能所产生的价值量进行评估。[结果] 内蒙古森工湿地生态系统服务功能总价值量为860.92亿元;其中,涵养水源、降解污染、提供生物栖息、固土保肥、固碳释氧、科研文化游憩、改善小气候和营养物质积累价值量分别为：111.78,104.02,89.38,67.64,56.16,43.25,24.11和5.53亿元。大杨树、乌尔旗汗和库都尔林业局生态价值量排位列前三,分别为111.78,104.02和89.38亿元。[结论] 各项服务功能,以涵养水源、降解污染和提供生物栖息为主导服务功能,以营养物质积累为最小服务功能。从整体空间格局分布来看,各林业局湿地生态系统服务功能价值量的空间分布总体趋势均表现为：中部 > 西南部 > 北部。     

甘肃省庆阳市董志塬水土保持功能服务价值估算

[目的]估算水土保持服务功能价值,为水土流失综合治理和促进水土保持可持续发展提供科学依据。[方法]基于水土保持功能的定义,利用参照法、市场价值法和替代成本法等方法对庆阳市董志塬区土地的水土保持服务功能价值进行估算。[结果]庆阳市董志塬区水土保持服务功能的总价值为1.94×109元,每1m2的水土保持服务功能价值为4.3元。其中,占总服务价值最大的是固碳释氧服务价值,为7.05×108元,其次为改善物种多样性功能的价值,为5.34×108元;最小的是保存土壤肥力功能价值,为3.37×107元。[结论]庆阳市董志塬区的水土保持措施具有较高的功能服务价值,未来应继续保持或完善相关水保措施,以发挥更大的功能服务价值。     

长江源区沱沱河流域1961-2011年径流特征及其对降水的滞后效应

[目的]分析51 a来长江源区沱沱河流域径流量在降水的年代、年代际、季节等时间尺度上的变化,以及径流对降水的滞后效应,为流域水资源管理和利用提供理论依据。[方法]利用1961-2011年长江源区沱沱河流域沱沱河水文站和气象站的径流量和降水数据,在此基础上结合累积距平、变差系数、集中度、集中期等统计方法开展分析研究。[结果]沱沱河流域51 a来年际及四季径流量均呈增加趋势,其中年际、春季、夏季增加显著,气候倾向率分别为1.00×10⁸ m³/10 a,6.00×10⁶ m³/10 a,6.30×10⁷ m³/10 a;径流量和降雨量主要集中在5-10月,尤其集中在7月下旬至8月中旬之间。径流量与降水之间存在极显著的相关性;径流对降水均具有滞后效应,多年平均滞后时间为10 d左右,且滞后天数随着时间的推移呈扩大趋势。[结论]近51 a来研究区径流量和降水量的变化趋势均呈增加趋势,径流对降水具有10 d左右的滞后效应。     

丹江口库区2010-2020年土壤保持功能时空特征及其影响因素

[目的] 评估丹江口流域土壤保持功能时空变化及其影响因素,为南水北调中线工程水源地水土流失治理模式的确立以及流域水土保持与生态系统安全管理提供科学依据。[方法] 采用InVEST模型和地理探测器方法分别对丹江口库区2010,2015和2020年土壤保持功能时空变化特征及其影响因素进行定量分析。[结果] ①丹江口库区2010—2020年实际土壤侵蚀量呈递减趋势,土壤侵蚀等级逐渐向微度侵蚀转变,且各年间空间分布趋势基本一致。②丹江口库区2010,2015和2020年土壤保持量分别为6.25×10⁹ t,6.62×10⁹ t和7.12×10⁹ t,呈逐步上升的趋势,表明库区土壤保持功能不断增强。③不同海拔范围土壤保持功能具有差异,较高海拔地区土壤保持量较高（如东北部伏牛山、西部秦岭、西南部武当山）,低海拔区土壤保持量较低（如丹江口水库周边地区）。不同土地利用类型土壤保持能力亦差异较大,以林地最高,其次为灌草地、园地和耕地。④地理探测器分析结果显示,丹江口库区土壤保持功能变化主要受地形因子的影响。[结论] 近年来丹江口库区土壤保持功能总体趋势持续好转,部分区域土壤保持量仍较低,未来应继续推进退耕还林（草）工程建设,重视和保护土壤保持能力较强的林地和灌草地,从而增强库区土壤保持功能。     

伊犁河谷农田生态系统生产力水平对碳源汇的影响

[目的]分析伊犁河谷农田生态系统碳源汇的变化趋势及农田生态系统碳源汇的影响因素,为农业产业结构调整和农业生产固碳减排提供科学依据。[方法]以2004—2013年伊犁河谷农作物产量、播种面积、农业投入等相关统计数据为依据,采用碳转化系数的方法对伊犁河谷农田生态系统主要碳源汇进行测算。[结果](1)近10a来,伊犁河谷农田生态系统碳吸收总量由2004年的2.32×106 t升到2013年的4.48×106 t,平均增长率为7.57%,单位播种面积碳吸收量也由2004年的7.54t/hm2上升到2013年9.27t/hm2,提高了0.23倍。碳吸收量与水稻、小麦、玉米、蔬菜总产量呈极显著相关与胡麻总产量呈显著负相关。(2)碳排放总量由2004年的2.24×105 t增加到2013年的4.02×105t,10a间增加了0.80倍。对农田生态系统碳排放总量贡献最大的因素为柴油和化肥投入。(3)近10a间,净碳吸收总量由2004年的2.10×106 t增至2013年的4.07×106 t,单位播种面积净碳吸收量由2004年的6.81t/hm2上升至2013年的8.44t/hm2,年均增速2.41%。[结论]在伊犁河谷农业生产的高投入、高产出的模式下,其农田生态系统表现为碳汇系统。     

生态退化与恢复对三江源区土壤保持功能的影响

[目的]探讨生态退化与恢复对土壤保持功能的影响及其作用机理,为三江源区生态保护与建设决策提供一定依据。[方法]通过构建土地覆被状况等来表征三江源区宏观生态系统变化,定量分析生态系统变化对土壤保持功能的影响,并探讨其主要机制。[结果]三江源地区从2000—2010年的生态系统经历了显著的退化和恢复过程。不同覆被类型下土壤保持能力依次为:林地耕地高覆盖度草地中覆盖度草地低覆盖度草地湿地未利用地。在研究区生态退化及恢复的过程中,2000—2010年的单位面积潜在流失量从1.25×10~4 t/hm~2增加到1.50×10~4 t/hm~2,单位面积实际流失量从2000年的3 200t/hm~2增加到2005年的3 500t/hm~2,至2010年持续增加到3 800t/hm~2。在生态恢复过程中,三江源区高覆盖度草地及湿地面积增加,从一定程度上减轻生态系统退化的趋势,三江源区单位面积土壤保持量从2000年的9 300t/hm~2,增加到2005年的1.03×10~4 t/hm~2,直至2010年三江源区单位面积土壤保持量为1.11×10~4 t/hm~2。[结论]土地覆被类型及植被覆盖程度对土壤保持功能有重要影响,三江源的生态退化与恢复过程与源区土壤保持功能变化联系紧密。     

基于GIS的福建省水土保持功能重要性评价

[目的] 对福建省水土保持功能重要性进行评价，为该省生态保护红线划定提供科学参考。[方法] 基于GIS技术，利用降水、土壤、数字高程和植被指数等数据，采用修正通用水土流失方程（RUSLE），估算福建省土壤保持量，并对其分级。[结果] 全省土壤保持总量为2.65×10⁹ t/a，平均土壤保持模数为20 789.82 t/（km²·a）。水土保持功能极其重要区、高度重要区、中等重要区、较为重要区和一般重要区面积分别为3 192.54，8 205.54，15 547.71，21 519.81，74 000.20 km²，分别占全省面积的2.61%，6.70%，12.70%，17.57%和60.42%。[结论] 福建省水土保持功能极其重要区、高度重要区和中等重要区主要分布在闽西和闽中2大山带及其周边丘陵山地区。     

快速城市化地区土地利用变化的生态环境效应——以杭州市中心城区为例

[目的]评价和分析杭州中心城区1995—2014年土地利用变化的生态环境综合效应,为土地利用管理和城市生态环境治理提供依据。[方法]基于杭州市中心城区1995,2000,2005,2010和2014年5期TM影像数据,获取不同时段土地利用变化数据,并利用生态系统价值评估、碳排放核算和景观格局指数等分析方法。[结果]近20a来,杭州市生态系统服务总价值从1995年的32.43亿元下降至2014年的23.96亿元,共减少26%,占同期GDP比重从5.86%下降至0.56%;土地利用净碳排放从1995年的4.26×10t增加至2014年的1.51×107 t,碳吸收从7.22×105 t下降至6.49×105 t,2014年碳排放的社会成本已高达145亿元;生态服务低价值区主要以中部为中心向周围蔓延,土地利用生态景观分析结果显示破碎化程度降低,连通性提高趋势,但多样性锐减。[结论]研究区内林地和水体面积减少,建设用地增加是生态系统服务总价值减少的主要原因。建设用地碳排放急剧增加和林地的碳吸收锐减是土地利用净碳排放增加的主要原因。研究区土地利用变化引起的生态景观格局变化明显,生态服务价值空间分布不均。