西北干旱区不同土地利用情景下的碳储量及碳源/汇变化模拟与预估

[目的]研究中国西北干旱区2000—2020年以及未来2100年不同发展情景下的土地利用变化,分析土地利用变化引起的碳储量、碳源/汇变化,以期为区域土地优化管理及碳汇增加和环境保护提供参考。[方法]基于2000—2020年土地利用数据,采用FLUS模型模拟未来2100年土地利用情景;采用修正后的碳密度、土地利用数据,运用InVEST模型carbon子模块估算并分析2000—2020年及未来2100年不同土地利用情景下的区域生态系统碳储量、碳源/汇及变化。[结果](1)2000—2020年西北干旱区耕地、草地和建设用地面积持续增加,林地、水域和未利用地面积减少,21 a间全区域碳储量增长了1.60×10⁸ t,其中植被碳储总量增加2.89×10⁵ t,土壤碳储总量增加1.60×10⁸ t。(2)与2020年相比,2100年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下碳储量分别增加了6.37×10⁸,7.78×10⁸,8.49×10⁸ t,耕地、生态保护情景下碳...     

基于PLUS和InVEST模型的安徽省碳储量演化分析与预测

为探讨安徽省土地利用变化对碳储量的影响，揭示碳储量时空演化特征和未来变化趋势，通过耦合InVEST模型碳储存模块和PLUS模型，分析1990—2018年安徽省土地利用类型和碳储量时空演化特征，并从自然发展和生态保护情景预测2034年、2050年安徽省碳储量变化趋势。结果表明：安徽省1990年、2000年、2010年、2018年的碳储量分别为1 218.37×10⁶,1 215.65×10⁶,1 211.39×10⁶,1 206.18×10⁶ t,呈现逐年减少趋势，主要由于耕地、林地被侵占。此外，省内土地利用类型空间差异显著，碳储量整体表现为“皖南较高、皖北皖中较低”的空间分布特征。不同情景预测表明，自然发展情景下，安徽省2034年和2050年的碳储量分别为1 197.93×10⁶,1 196.08×10⁶ t;生态保护情景下，其碳储量分别为1 202.89×10⁶,1 200.37×10⁶ t。与自然发展情景相比...     

耕地保护对生态系统水源涵养功能的影响——以武汉市为例

耕地保护是我国粮食安全的根本保障。然而,在快速城市化背景下,耕地保护导致生态用地加速流失造成对生态系统服务功能的影响往往被忽略。以武汉市为例,采用模型模拟的方法,利用基于元胞自动机的土地利用变化模型——LANDSCAPE模型设定严格、适度耕地保护情景,进而基于InVEST模型定量评估耕地保护对生态系统水源涵养功能的影响,为科学认识耕地保护政策的实施对生态系统服务功能的影响提供新的视角。结果表明:（1）严格、适度耕地保护情景下武汉市2020年生态系统水源涵养功能存在显著差异。相较于适度耕地保护情景,严格耕地保护情景下,位于武汉市东北地区的低水源涵养区分布范围明显增多,高水源涵养区分布明显较少;（2）在水源涵养总量方面,严格耕地保护情景下的水源涵养总量为4.33×10⁸ m³,适度耕地保护情景下的水源涵养量为4.58×10⁸ m³,两者差异显著。（3）严格、适度耕地保护情景中草地、林地、水体等生态用地的水源涵养总量分别为1.06×10⁸ m³,1.27×10⁸ m³。其中林地水源涵养量最高,水体、草地次之。     

基于PLUS与InVEST模型的内蒙古自治区土地利用变化及碳储量评估

为实现内蒙古自治区的“双碳”目标。根据内蒙古自治区2000年、2010年和2020年土地利用数据(LULC),按照内蒙古自治区“十四五”政策规划，建立自然发展、耕地保护与生态保护3种情景，利用PLUS模型对内蒙古自治区2030年土地利用空间分布进行预测分析，并用InVEST模型对内蒙古自治区不同开发情景下碳储量的变化进行分析。结果表明：(1)2000—2020年间内蒙古地区林地与建设用地面积均有增加，耕地、水域、草地与未利用地面积均呈减少态势，且转移方向上主要表现为耕地转为建设用地。(2)自然发展状态下，草地、耕地、水域及未利用地呈下降趋势，林地及建设用地呈上升趋势；在生态保护状态下，林地、草地和水域面积均比自然开发情景有所增加；耕地保护情景下，耕地面积相较于自然发展情景呈扩张趋势，扩张面积达4.69×10⁴ hm²。(3)2000年、2010年、2020年内蒙古地区碳储量分别达到1.371 7×10¹⁰,1.370 9×10¹⁰,1.370 6×10¹⁰ t,呈逐年减少趋势。...     

石门县生态系统服务价值对LUCC的响应分析

LUCC对维持生态系统服务功能起决定性的作用,是全球环境研究的热点和前沿问题。采用Costanza生态系统服务价值计算方法,在对石门县生态系统单位面积生态服务价值系数进行修正的基础上,探讨了石门县2001—2013年生态系统服务价值对LUCC的响应情况,并构建灰色模型对其发展趋势进行了预测。结果表明:（1）研究期内,石门县生态系统服务价值变化分两个阶段:第一阶段是上升阶段,从2001年的6.500 7×10⁹元增加到2004年的6.519 9×10⁹元,第二阶段是下降阶段,生态系统服务价值从2004年的6.519 9×10⁹元持续下降到2013年的6.507 6×10⁹元。（2）根据预测出的石门县2016—2025年各类土地利用数量情况,得到2025年石门县ESV将减少到6.464 1×10⁹元。同时生态系统单项服务价值出现有增有减的趋势,其中气体调节、气候调节、土壤形成与保护、原材料价值出现下降趋势,而水源涵养、废物处理、生物多样性保护、食物生产、娱乐文化价值出现上升趋势。该文为石门县土地利用与环境保护提供科学依据和技术支持。     

基于PLUS-InVEST模型的福建省土地利用变化与碳储量评估

[目的]福建省森林覆盖率高达66.8%,是我国森林覆盖率排名第1的省份。探讨福建省土地利用变化对碳储量时空变化的影响是探寻社会发展和生态保护平衡点的理论基础。[方法]基于PLUS模型和InVEST模型碳储量模块,揭示2000—2020年全省碳储量时空变化特征与土地利用类型之间的关系,并从自然发展、生态保护和城镇发展3种情景预测2020—2030年福建省碳储量时空变化。[结果] 2000年、2010年和2020年研究区的总碳储量分别为214.77×10⁷,214.51×10⁷,212.93×10⁷ t,呈逐年下降趋势。人类活动对土地的开发和改造是导致碳储量变化的主导因素,大面积的耕地和林地转变为建设用地是导致碳储量降低的直接原因。预测结果认为,与2020年相比,2030年自然发展、生态保护和城镇发展情景下碳储量分别减少1.47×10⁷ t,增加0.17×10⁷ t,减少1.85×10⁷ t。生态保护情景是唯一逆转碳储量下降的发展情景,该情景与2020年相比,...     

基于PLUS与InVEST模型的昆明市土地利用变化动态模拟与碳储量评估

[目的]评估不同情景下的土地利用变化与碳储量变化,为优化生态服务与可持续性发展提供科学依据。[方法]基于PLUS模型与InVEST模型,模拟和预测不同情景下的土地利用变化与碳储量。[结果](1)在自然发展与生态保护情景下,土地利用变化相似,耕地、草地、水域减少,建设用地急剧扩张,其中建设用地在自然发展情景下扩张更快,变化率达27.70%;在耕地保护情景下,土地利用变化与其他两种情景不同,这是由于林地面积的减少与建设用地的迅速扩张造成的;(2)昆明市2000,2010,2020年的碳储量分别为3.37×10⁸,3.34×10⁸,3.28×10⁸ t,呈现逐年下降的趋势。到2030年,耕地保护与生态保护相较于自然发展情景碳储量较高,说明采取保护措施,能有效控制碳储量的减少;(3)土地利用变化导致碳储量减少9.15×10⁶ t,土地利用变化与碳储量变化呈现高度一致性。[结论]落实耕地保护、生态保护政策,控制建设用地向耕地、林地的扩张,优化土地利用结构,有利于减缓区域碳储量损失。     

基于多退耕情景的吉林省中部黑土区固碳潜力与增汇格局研究

[目的]以农业固碳增汇为目的,结合耕地资源稳定性识别需开展生态退耕的地块,探究典型黑土区未来多梯度退耕情景下的固碳潜力与增汇格局,为优化黑土区耕地空间适宜性和丰富东北地区农业减排固碳理论提供依据。[方法]基于吉林省中部黑土区2005年和2020年土地利用数据,通过PLUS-Markov耦合模型和InVEST模型模拟多梯度退耕情景,并对研究区碳储量及因生态退耕所引起的固碳潜力变化及增汇情况进行测算。[结果](1)设定自然发展情景及A,B,C共3类退耕情景,模拟强度递增。在A,B,C情景下需要退掉的耕地面积分别为1.5×10⁴ hm²,2.65×10⁴ hm²,3.8×10⁴ hm²,主要受社会经济因子驱动较强,约占总贡献度的30%。从退耕类型上看,退耕还林范围分布较广,主要集中在四平市、东辽县和长春市等地,退耕还草规模较小但呈现空间集聚特征,多在双辽市和农安县等地;(2)随模拟退耕强度增大,研究区碳储量呈上升趋势,在退耕情景A,B,C下预计分别达到7.26×...     

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。     

环鄱阳湖城市群生态保护重要性评价及其空间格局

[目的]分析环鄱阳湖城市群生态保护重要区域的空间变化特征和空间聚集特征,为区域划定“三区三线”、合理规划国土空间提供基础依据,为促进大湖流域地区经济高质量发展和生态保护之间的协同发展提供理论参考。[方法]以环鄱阳湖城市群为例,2000,2010,2020年土地利用数据为基础,借助InVEST模型、修正的通用土壤流失方程(RUSLE)和GIS空间分析方法,选取水源涵养、土壤保持、生物多样性和水质净化等生态服务类型以及水土流失敏感性和水环境敏感性识别研究区生态保护重要区域,分析其空间变化特征。[结果](1)2000,2010,2020年,研究区生态保护重要区域面积分别为6.34×10⁴,6.35×10⁴,6.28×10⁴ km²,地类以林地和水域为主,呈现“两边高,中间低”分布特征;(2)在2 km×2 km格网尺度下,环鄱阳湖城市群生态保护重要性在空间上显著聚集,高高聚集区主要分布在东西部山区等人为活动较少、生态保护良好的区域;低低聚集区主要分布在环鄱阳湖平原区,该区人类活动密集,经济发展的同时生态系...     

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...     

滇中城市群土地利用转型及生态系统服务价值交叉敏感性分析

为探清滇中城市群土地利用转型对生态系统服务功能的影响,基于2000年、2010年、2020年3期Landsat TM/OLI遥感土地利用解译数据,运用土地利用动态变化模型、生态系统服务价值计算模型和土地利用转型生态贡献度研究了不同土地利用转型过程和生态系统服务价值的时空演变特征,并结合交叉敏感性系数模型定量评估了土地利用转型对生态系统服务价值的响应程度并划定敏感性分区。结果表明:(1)滇中城市群土地利用类型以林地、草地、耕地为主,建设用地持续扩张及耕地、水域、未利用地面积不断减少,草地和林地经历了“先减少后增加”的变化过程;(2)研究期间生态系统服务价值呈“先减少后增加”的趋势,地均生态系统服务价值高值区主要分布在滇池、抚仙湖和星云湖三大高原湖泊流域;(3)近20 a来,退耕还林、还草、还湖对生态系统服务功能改善的贡献度达49.10%,毁林开荒、围湖造田对林地、草地和水域的占用导致生态系统服务价值减少约2.65亿元;(4)耕地、林地、草地和水域向其他地类转型对生态服务价值的响应较为敏感,耕地、林地和草地与建设用地间转型的高生态敏感区集中在曲靖和楚雄,耕地与林地间转型的高生态敏感区分布较小,林地向草地和水域转型的低生态敏感区空间分布范围最广。综上,该区不同土地利用转型对生态系统服务功能影响显著。     

退耕还林对河北顺平县土地利用变化及生态系统服务价值的影响

退耕还林工程的实施,使区域的土地利用与生态环境发生了变化。为定量研究该区域退耕前后土地利用与生态服务价值的变化情况,本文应用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,对顺平县2001-2008年土地利用变化对生态系统服务价值的影响进行了分析。结果表明:土地利用变化主要体现为耕地、其他农用地、未利用地的减少和园地、林地、建设用地和水域的增加;顺平县的生态系统服务价值在退耕还林期间呈逐年增加的趋势,其生态服务价值与总人口、GDP和农民人均纯收入均表现为显著正相关,反映出退耕还林工程对其生态、社会、经济等方面均起到了一定的积极作用。     

宝鸡市退耕还林生态效益评价

[目的]对陕西省宝鸡市退耕还林工程产生的生态效益进行评价和分析,为相关生态研究提供参考依据。[方法]以1999—2015年宝鸡市退耕还林面积等数据为依据,参照《退耕还林工程生态效益监测评估技术与管理规范》附录中《退耕还林工程生态效益实物量评估公式及参照设置》对宝鸡市退耕还林工程在保护水源、保育土壤、固碳制氧、净化环境、改善小气候和保护生物多样性方面产生的生态效益进行计算,并采用影子工程法、影子价格法等方法计算宝鸡市退耕还林工程的生态价值。[结果]1999—2015年宝鸡市退耕还林生态效益总价值为1.06×106万元,其中保护水资源和固碳制氧贡献最大,分别所占比例为36.8%和27%,保护生物多样性次之,贡献率为22.8%,改善小气候、保育土壤和净化环境价值贡献率分别为12.2%,0.8%和0.4%。[结论]退耕还林工程在宝鸡市水源涵养和改善环境作用明显,对于该区的水资源保护和空气质量的改善具有重要的促进作用。     

陕西渭北旱塬区土地利用与生态系统服务价值变化——以陇县为例

以陕西省陇县为研究对象,基于该区域2000年、2005年、2010年、2014年四期遥感影像,探讨了陇县土地利用变化情况,并参照生态系统服务价值当量估算法定量分析了研究期内陇县的生态系统服务价值变化特征,以期为陇县生态环境保护和土地利用调控提供科学参考。结果表明:（1）近14年,陇县土地利用结构发生了明显变化,耕地、未利用地、水体的面积出现减少,林地、草地、建设用地的面积均有不同程度增加,草地面积增加最多,增长了15.18%,耕地面积减少最多,减少了2.68%。（2）研究期内,林地生态系统服务价值最高,依次为耕地、草地、水体和未利用地。陇县总生态系统服务价值增加了1.617×10⁷元,林地和草地的贡献度最大。耕地和水体面积减少引起食物生产、废物处理、水源涵养和娱乐文化的生态服务价值在不同时期出现下降。（3）不同时期,各地类的生态系统服务价值敏感系数均小于1,表明生态系统服务价值对价值系数变化缺乏弹性,研究结果具有可信度。     

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。     

浅山丘陵区土地利用地形梯度特征与生态服务价值响应

基于研究区浅山丘陵区的地貌特征,引入地形位指数,从地形梯度上研究土地利用特征。在此基础上,采用生态服务价值评估模型分别研究地形梯度上的生态服务总价值和单项生态服务价值。结果表明:（1）研究区低地形位区段（1～10）为耕地、建设用地和水域的优势分布区;中地形位区段（10～25）是草地和林地的优势分布区;高地形位区段（25～50）是林地的优势分布区。（2）林地的生态系统服务总价值最大,未利用地最小;土地生态服务总价值的地形位差异明显,地形位1—3级别上呈上升趋势,3—6级别上生态服务逐渐下降,在6—24级别上波动上升,在24级别达到峰值,然后随着级别增大开始下降,在49级别达到最小值。（3）保持土壤、气体调节、维持生物多样性的单项生态系统服务价值较大,提供美学景观和食物生产价值比重较小。食物生产、废物处理、水源涵养优势分布区间为地形位1～12;原材料生产、气体调节、气候调节、水源涵养、保持土壤、维持生物多样性、提供美学景观的服务价值优势分布区间集中在地形位16～50。     

儋州市退耕还林工程生态效益评价

[目的]对海南省儋州市退耕还林工程生态效益进行评价,为我国退耕还林工程生态效益评价提供依据。[方法]以截止2012年儋州市退耕还林工程取得的成绩为基础,对儋州市退耕还林工程林草植被的涵养水源、保育水土、固碳制氧、净化环境、改善小气候和保护生物多样性这6个方面效益进行评价,采用影子工程法、市场价格法进行物质量、价值量的测评,对该地区近9a来的退耕还林生态效益进行评价分析,结合恩格尔系数与皮尔曲线对评价结果进行修正。[结果]截止2012年,儋州市退耕还林工程生态效益总价值达22.18亿元,保护水资源价值最大,为17.64亿元,占生态总价值的79.5%;固碳制氧价值次之,为2.38亿元,占生态总价值的10.7%。[结论]儋州市退耕还林工程在水土保持中发挥极为重要的作用,有效地遏制了当地的水土流失。     

吉林省森林生态系统服务价值评价

[目的]对2009—2013年吉林省的森林生态系统服务价值进行评价,为森林生态系统的可持续经营和管理提供依据。[方法]以第8次森林资源清查和吉林省林业调查规划院编制的8个林业局森林经营方案等数据为基础,建立森林生态系统服务评估指标体系和定量方法,采用价格倒算法推演森林涵养水源价格公式。[结果](1)2013年吉林省森林生态系统服务总价值为13 801.35亿元。(2)森林生态系统各服务价值排序为净化大气环境(10 225.91亿元,占总服务价值的74.09%)生物多样性维护(1 063.27亿元,占7.70%)涵养水源(997.70亿元,占7.23%)保育土壤(941.61亿元,占6.82%)农田/草场防护(564.75亿元,占4.09%)固碳释氧(8.12亿元,占0.06%)。[结论]在吉林省森林生态系统服务价值中,以净化大气环境、生物多样性维护和涵养水源服务价值最高。倒算法推演得到的结果较以往研究更贴合实际,有力地提升了森林涵养水源价值核算的准确性和合理性,也使森林涵养水源价值研究评价方法更加科学。     

Conserving Southeast Asian forest biodiversity in human-modified landscapes

Southeast Asia experiences one of the highest rates of deforestation in the tropics due to agricultural expansion, logging, habitat fragmentation and urbanization, which are expected to result in species declines and extinctions. In particular, growing global demands for food, biofuel and other commodities are driving the rapid expansion of oil palm and paper-and-pulp industries at the expense of lowland dipterocarp forests, further jeopardizing Southeast Asian forest biotas. We synthesize recent findings on the effects of land-use changes on plants, invertebrates, vertebrates and ecosystem functioning/services in Southeast Asia. We find that species richness and abundance/density of forest-dependent taxa generally declined in disturbed compared to mature forests. Species with restricted ranges and those with habitat and foraging specialization were particularly vulnerable. Forest loss also disrupted vital ecosystem services (e.g. crop pollination). Long-term studies are needed to understand biotic sustainability in regenerating and degraded forests, particularly in the context of the synergistic or additive effects of multiple agents of biodiversity loss (e.g. invasive species and climate change). The preservation of large tracts of mature forests should remain the principal conservation strategy in the tropics. In addition, reforestation and reintroductions of native species, as well as improved connectivity among forest patches could enhance the conservation value of forest remnants in human-dominated landscapes.