基于生态系统服务的流域分区规划与管理——以于桥水库流域为例

量化关键生态系统服务的空间分布格局，分析生态系统服务间权衡协同关系，对流域环境进行生态功能的规划分区，将有助于实现流域精细化管理。本研究以典型跨省市农业流域——于桥水库流域为例，借助InVEST模型对2020年流域内农业和环境的6种关键生态系统服务（粮食产量、氮输出、磷输出、固碳量、产水量和土壤保持）进行模拟，分析其空间分布特征，然后采用Spearman相关系数法判断生态系统服务间的权衡与协同关系，最后运用K-means聚类法识别生态系统服务簇，根据生态系统服务簇的特征对流域进行分区规划，并提出差异化管理措施。结果表明：产水量高值区主要分布在流域中北部地区，粮食产量、氮输出、磷输出的高值区主要分布在流域中南部，土壤保持和固碳服务的高值区则主要分布在流域的西北部。氮输出、磷输出与粮食产量，土壤保持与固碳服务互为协同关系（P<0.01），而粮食产量服务与土壤保持服务间存在较强的权衡关系（P<0.05）。根据子流域的生态系统服务特征，将于桥水库流域划分为粮食生产区、水源保护区、森林生态区和综合发展区4个功能区，分别占流域面积的22.32%、18.69%、29.30%和29.67%。最后，针对各分区内不同情况，提出了相应的管理措施建议，并建议今后将管理重心放在水库北岸的生态治理和区域内的农业面源污染治理。     

基于LUCC的南京市生态系统碳储量时空演变预测及多情景模拟分析

利用Markov-Flus模型和InVEST模型中的Carbon模块，基于多情景视角模拟并预测南京市2030年碳储量变化与空间分布情况。结果表明，2010—2015年南京市土地利用变化以林地转变为耕地为主要趋势；2015—2018年以生态功能用地转化为建设用地为主要趋势。南京市碳储量空间分布总体上表现为南北两侧高、中部低的特点。耕地是区域最主要的碳汇地类。对比多情景模拟结果可知，生态增汇情景下总体碳储量相较自然发展情景增加0.40×106t，城镇周边生态类用地碳储量增长较为明显；耕地增汇情景下总体碳储量比自然发展情景增加0.61×106t，除城镇地区外各地区碳储量均增长。预测未来南京市生态系统碳储量会进一步下降，采取耕地保护和生态保护相结合的措施能够有效提升区域陆地生态系统碳储量。     

不同土地利用情景下天津市生态系统服务及权衡与协同分析

  目的  土地利用变化是导致生态系统服务及其关系变化的重要影响因素,探讨土地利用变化对生态系统服务影响具有重要意义。  方法  本研究基于2000和2015年天津市土地利用数据,结合区域发展规划,采用GeoSOS-FLUS模型预测2030年3种不同情景下的土地利用格局,并利用InVEST模型评估生态系统服务及权衡/协同关系。  结果  （1）2015—2030年,自然发展情景下城市继续扩张,建设用地增加27.68%,耕地下降11.47%。生态规划情景下城市扩张减缓,建设用地增加7.97%,林地、草地、水域和灌丛共增加2.02%。城市快速发展情景下建设用地和耕地基本保持稳定,水域面积增加4.78%。（2）2015—2030年不同情景下天津市综合生态系统服务指数均呈现下降趋势,其中自然发展、生态规划和城市快速发展情景下综合生态系统服务指数分别为0.172、0.181、0.180。（3）2015—2030年不同情景下4种生态系统服务的权衡/协同关系方向未变,但强弱发生了复杂的变化,总体上生态规划情景下协同关系更强,自然发展情景下协同关系更弱。  结论  本研究建议天津市未来应控制城市扩张速度、优化当前土地利用结构、增强生态环境建设。研究结果可为天津市生态系统管理提供理论基础。      

基于遥感的草地参照生态系统选取研究——以甘孜州为例

【目的】 全面评价草地生态系统质量，筛选确定草地参照生态系统。【方法】 文章基于遥感数据，从生态系统结构、生态系统功能与生态系统服务三方面选取指标构建生态系统质量评价体系及综合指数；引入Holdridge生命地带模型，进行生态地理分区；基于生态系统质量评价和生态地理分区结果对草地各分区开展参照生态系统筛选和质量评估；选取各个生态区前10%的值作为质量基线，高于质量基线的区域选为参照生态系统。【结果】 （1）2000—2020年甘孜州草地生态系统的质量呈现出北部低南部高的趋势。（2）草地生态系统可划分为34个生态区，剔除面积小于10 km²的分区，在后续草地参照生态系统筛选中涉及27个分区。（3）基于生态系统综合评价、生态系统结构、生态系统功能和生态系统服务筛选出的草地参照生态系统的面积分别为5 328.75 km²、5 323.75 km²、5 274.75 km²和5 274.25 km²。【结论】 为受损草地生态系统确定参照生态系统，分析评价生态系统退化程度并判断其恢复能力，以及研究区的生态修复计划、目标和最终评估提供依据与基准。     

北京市西北部生态涵养区未来土地利用及生态系统服务变化情景模拟

以北京市西北部生态涵养区为研究区,探讨未来的土地利用变化对生态系统固碳和产水量服务的影响。利用FLUS模型耦合马尔可夫链（Markov chain）预测了2030年自然演变、生态控制和城市快速发展情景下的土地利用格局,并利用InVEST模型估算了2015和2030年3种土地利用情景下的固碳和产水量服务,最后评价了土地利用变化对生态系统服务的影响特征。结果表明,在城市快速发展情景下,建设用地面积的增长幅度最大(+39.57%),而林地在生态控制情景下预计增加152.38 km²(+3.10%)。生态控制情景具有最大的碳储量和产水量(99.53×10⁶Mg和361.50×10⁷m³),其中林地是重要的供给区域。城市快速发展情景下灌木林地单位面积变化对碳储量的影响强度最大,自然演变情景下未利用地单位面积变化对产水量的影响强度最大。本研究结果可以为决策者制定区域生态保护的土地利用政策提供参考。     

基于资源环境承载力的国土空间管制分区研究

资源环境承载力是衡量一个地区人地关系协调发展程度的重要依据。基于资源环境承载力评价结果研究国土空间管制分区有利于优化国土空间开发格局,更充分地考虑土地适宜性,有利于土地合理利用和生态文明建设。采用层次分析法和GIS空间分析法,以罗定市为研究区域,计算得出罗定市适宜发展用地536.6 km²,限制发展用地1 445.5 km²,禁止发展用地352.8km²,在理想条件下土地资源所能承载的最大人口规模为466.6万,在耕地保护目标下最大承载人口规模为240.9万。基于资源环境系统承载力评价结果,结合罗定市土地利用现状和资源环境特点,将罗定市划分为生态环境安全控制区、生态涵养区、综合发展区和中心发展区4个类型区。基于资源环境承载力评价的国土空间管制分区可以为罗定市今后的国土空间开发格局优化提供科学参考。     

白洋淀流域生态系统服务评估及其调控

政策制定者在制定土地利用相关政策时需要权衡各方面的利益关系,协调资源保护和经济发展之间的关系.由于缺乏有效的评价与权衡办法,目前对这方面研究还较少.采用InVEST模型,评价了白洋淀流域7种服务功能指标,分析了其空间分布特征.通过情景(政策情景与保护情景)分析,较好的反映了农业直接经济收入与服务功能之间的关系.结果表明:生物多样性、水源涵养、土壤保持和固碳重要区域主要分布在流域西部、北部和流域中部山区;水质保护和授粉重要区域主要分布于流域东部、南部和中部平原区.政策情景下,产水量第二,农业产出有所下降,固碳能力较保护模式差,N/P输出最少.保护情景下产水量最大,农田产出价值不变,氮磷保持与政策情景差不多,但固碳效果最好.通过权衡不同情景下服务功能得失,筛选既不损害流域居民实际经济收入,又能使得水文服务功能得到提高的管理模式.研究表明InVEST模型可以很好的用于对自然资本评估和空间化特征分析,通过建立不同情景,评价结果可以用于权衡不同管理策略下服务功能得失,是一种评价和预测自然资本变化的有效方法,对政策制定和策略筛选具有重要的指导意义.     

基于不同情景的嘉兴市生态系统服务价值分析

以2000、2010年两期土地利用数据为基础,结合CLUE\|S模型与Markov模型预测了2020年嘉兴市3种不同情景（自然增长情景、生态保护情景和土地优化情景）下的土地利用变化,并据此分析了3种情景下生态服务价值的变化情况。结果表明,至2020年,嘉兴市生态系统服务价值从高到低依次为生态保护情景>土地优化情景>自然增长情景。相对2010年,自然增长情景损失值最高,为136亿元,土地优化情景损失值为087亿元,而生态保护情景损失值仅为027亿元,表明通过采取降低耕地向建设用地的转化速率、增加林地面积的生态保护措施,可以大大提高嘉兴市的生态服务功能。因此,建议嘉兴市政府在增加森林覆盖面积的同时,还要严控城市无序扩张。     

低山丘陵区县域生态用地演变及生态服务价值响应

为研究低山丘陵区域生态用地变化与生态服务价值转移,以泗水县为研究对象,采用土地利用变化动态度模型和生态系统服务价值评估方法,分析泗水县的生态用地变化特征及生态服务价值损益,利用Logistic回归模型,探讨生态用地变化的驱动因素。结果表明：1997-2017年,泗水县生态用地面积变化明显,呈不断减少趋势,共减少3.60×10³ hm²,2007-2017年生态用地的总体转移速率远大于1997-2007年间的转移速率,草地的转移面积占比最大,且转出部分大于转入部分,属于减少型生态用地,而林地、水域和耕地属于增加型生态用地。1997-2017,研究区生态系统服务价值总量呈先减少后增加的趋势,总体共增加1.42×10⁸元,耕地和草地的生态系统服务价值呈减少趋势,林地和水域的生态系统服务价值呈增加趋势,其中林地对生态系统服务价值的贡献最大。回归分析结果表明到河流的距离、人口密度和到乡镇中心的距离是影响生态用地演变的主要驱动因素。研究结果可为泗水县生态补偿和资源开发提供技术方法,也可为山区生态规划和生态可持续发展提供重要依据。     

黑龙江农田生态系统服务权衡与协同

为促进农田生态系统可持续发展,亟需探究旱改水背景下黑龙江省农田生态系统服务变化。本研究基于1995年、2005年、2015年、2020年4期遥感影像解译结果,分析黑龙江省农田分布、农田生态系统服务变化,评估其权衡与协同关系,识别热点区域并划分生态功能管理分区。结果表明:1)黑龙江省旱地改为水田趋势明显,全省水田面积增长162.45%,主要位于三江平原;2)研究区的粮食产量、碳固定量、土壤保持量呈上升趋势,水分亏缺量也随之增长;3)粮食供应和碳固定具有空间协同关系,而与水文调节、土壤保持存在显著的权衡关系。研究发现1995—2020年农田生态系统服务具有一致的权衡/协同关系,但相关程度存在差异。依次,全省可划分为农产品供给区、土壤保持区和生态保护区3类生态功能区,从而实现区域生态系统服务最大化。     

黑龙江丰林国家级自然保护区生态系统服务价值评估与分析

  目的  丰林国家级自然保护区以北温带原始阔叶红松林生态系统和珍稀野生动植物为保护对象,是我国北方红松林中最具代表性的国家级自然保护区,也是我国首个通过森林认证的自然保护区。对丰林国家级自然保护区生态系统服务价值的估算,有助于提高对自然保护区功能及其重要性的认识,能够为生态功能区划布局,保护区的规划、建设,以及生态保护的货币化补偿政策提供价值评定依据。  方法  根据丰林国家级自然保护区2013年森林资源调查数据,综合运用市场价值法、旅行费用法、影子工程法等定量分析方法,从生态服务、生物多样性保护和社区发展3个维度对丰林国家级自然保护区的生态系统服务价值进行全面重新估算。  结果  丰林国家级自然保护区生态系统服务价值为149 366.42 × 104元/a,平均每公顷价值8.22 × 104元/a,高于已有对丰林国家级自然保护区的价值研究和全国森林的平均水平。按具体项目划分,生物多样性保护（36.80%） > 涵养水源（21.34%） > 保育土壤（19.88%） > 固碳释氧（15.02%） > 净化大气（5.61%） > 累积营养物质（0.80%） > 服务社会（0.39%） > 社区发展（0.14%）。  结论  生物多样性保护价值应是自然保护区生态系统服务的核心价值,生物多样性的保护与延续为生态系统服务提供了可持续的源动力。丰林国家级自然保护区在黑龙江省生物多样性保护、水源涵养及保育土壤等生态功能中占有重要的位置。      

安庆都市圈生态系统服务权衡与协同

为厘清区域发展特征、优化区域布局、实现生态转型和绿色可持续发展,研究生态系统服务之间的权衡和协同关系是发展的基础。本研究以安庆都市圈为研究对象,运用空间计量法估算安庆都市圈的水源涵养、土壤保持、NPP服务和食物供给等4 种生态系统服务,分析不同生态系统服务之间的权衡与协同关系,并运用CA-Markov 模型预测2030年的生态系统服务。结果表明:从空间上来看,西北的大别山余脉区域和东南的江湖平原区域在生态系统服务上呈现显著差异。西北山区属于土壤保持服务的高值区,东南平原区属于NPP服务、食物供给服务的高值区;从时间上来看,2000年以来,安庆都市圈的食物供给服务呈现明显的增长趋势,水源涵养服务基本保持稳定,NPP服务略有增长,土壤保持服务在2000—2010年增长较快,2010年以后较为保持在较为稳定的状态;从权衡与协同关系来看,水源涵养服务与NPP服务之间的协同关系最强,土壤保持服务与食物供给服务之间呈现权衡关系。最后,本研究预测2030年的生态系统服务之间的权衡关系在减弱,协同关系增强。     

云南省建水县不同石漠化治理模式下碳储量功能评估

目的石漠化综合治理引起的土地利用变化改变了土壤呼吸条件和地表植被,进而对生态系统的碳储量功能产生影响。本文为揭示区域不同发展模式下石漠化综合治理对碳储量功能的影响。方法本文以云南建水县为案例,基于Dyna-CLUE和InVEST模型,以2015年为基期,模拟和预测了县域未来10年3种发展情景(快速发展、石漠化治理、规划发展)下土地利用变化对碳储量影响。结果(1) 石漠化治理情景下,相比2015年,2025年乔木林、建设用地、园地、水域面积均有所增加;而未利用地、耕地、草地和灌木面积有所减少。快速发展情景下,相比于2015年,耕地、园地、建设用地、乔木林和水域的面积有所增加。未利用地、灌木和草地面积有所减少。规划发展情景下,相比2015年,耕地、园地、草地、建设用地、灌木和水域面积有所增加。未利用地和乔木林面积有所减少。(2)2025年,石漠化治理情景下建水县的碳储量为318.72×105 t,相比于2015年,增加23.94×105 t,该情景为研究区提升了最多的碳储存量;快速发展情景延续之前趋势,碳储量总量为301.07×105 t,相比于2015年增加了6.29×105 t;规划发展情景下,碳储量总量为284.89×105 t,相比于2015年损失了9.89×105 t。结论研究反映了不同石漠化综合治理发展模式对土地利用格局及其岩溶生态系统碳储服务的影响,可为政府管理人员区域发展模式的确定,和利益相关者实施石漠化治理策略提供参考。      

延安市退耕还林前后土壤保持功能价值评估

为研究陕西省延安市退耕还林工程的实施效果,选取退耕还林前的1995 年、退耕还林初期的2000 年以及退 耕还林后期的2007 年作为研究时点,采用USLE 模型测算退耕还林前后延安市的土壤侵蚀量变化,并运用生态系 统服务功能价值评估方法从不同时点、不同土地利用类型2 个方面对土壤保持服务功能价值进行对比分析。主要 结论如下:1)从1995—2007 年,延安市的土壤保持总量呈先减少后增加的态势;2)1995、2000、2007 年延安市农林 牧业土壤保持功能价值总量分别为1 076.84 亿、911.04 亿、1 341.59 亿元,在此3 期的价值量评估中,土壤肥力保 持的价值量占总价值量的98%以上;3)1995—2007 年的10 余年中,延安市耕地和草地的土壤保持功能价值量互为 消长,疏林地(包括灌木林地)的土壤保持功能价值较平缓,而有林地的土壤保持功能价值在1995—2000 年较为平 缓,2000—2007 年则大幅提高;4)有林地单位面积的土壤保持功能价值量最大,其次是疏林地、草地,最小的是耕 地。上述结果表明,退耕还林工程带来的土地利用变化对增强研究区土壤保持功能起到了明显作用,促进了研究 区环境的改善。      

Evaluation on Cultivated Land Resource Ecological Service Value in Wuhan Metropolitan Area

The land ecosystem service function value contains the gas regulating function value, air purification function value, water conservation value, land conservation value, soil nutrient conservation value and maintain biodiversity value. Based on the method of market value and the data of Hubei Statistical yearbook, cultivated land resources of ecosystem service function value is 730 038.69 Million in 2007-2009, and 714 774.99 Million in 2010-2012 in Wuhan Metropolitan Area. After three years of development, Wuhan Metropolitan Area of ecological value of cultivated land has increased by about 3.97%. From the point of each composition, the importance of gas regulating function of cultivated land resources and water conservation function is the forefront. From the point of spatial distribution, the highest of annual average value of the cultivated land ecological was Huanggang(1.725 billion yuan), the lowest was Ezhou(217.868 6 million yuan) in 2010-2012. From the point of space changes, the land ecological value increased only in Qianjiang city,while farmland ecological value in other cities was falling The conclusion is of directive significance to the regional land protection policy and the farmland reasonable distribution, for Wuhan Metropolitan Area and other areas.     

基于FLUS和InVEST模型的南京市生境质量多情景预测

为评估城市扩张对生境质量的影响，以江苏省南京市为例，基于2009、2014年和2018年3期土地利用数据，采用CAMarkov和FLUS耦合模型对南京市2025年和2035年土地利用进行多情景预测，并运用InVEST模型评估其生境质量状况。结果表明，2009—2018年，南京市城镇用地呈不断扩张趋势，面积共增加223.65 km²，主要转入来源为耕地和农村居民点。2009、2014年和2018年市域的平均生境质量呈持续下降趋势，分别为0.448 1、0.441 1和0.433 4。4种模拟预测情景中，生境质量均值的排序为生态优先情景>协调发展情景>自然增长情景>经济发展情景，而生境质量等级分布差别较大的区域主要是南京市的北部、南部以及中心城区。具体来说，在自然增长情景下，2025年和2035年南京市生境质量将保持下降趋势，低值区面积占比较2018年分别增加1.40个百分点和2.87个百分点；在经济发展情景下，中心区域、南部及北部生境质量较自然发展情景下进一步下降，到2025年和2035年，低值区面积占比将分别增加2.67个百分点和4.76个百分点；在生态优先情景下，2025年和2035年南京市生境质量高值区面积占比较2018年分别增加0.40个百分点和1.04个百分点；而协调发展情景下，城镇用地规模将得到有序控制，林地的空间分布在原有基础上向外延伸，使得市域生境质量逐步提升，故2025年和2035年南京市生境质量高值区面积占比分别增加0.17个百分点和0.80个百分点。基于此，为进一步减缓南京市生境退化趋势，改善区域生境质量和生态环境条件，应合理控制城镇用地规模，采取适当的生态保护政策，同时有序开展国土空间整治与生态修复工作。