基于生态产品价值的流域生态补偿标准核算研究——以海南省南渡江为例

[目的] 探索流域生态补偿标准在生态产品价值实现路径中的可操作性,为流域生态环境建设提供理论支撑。 [方法] 以海南省南渡江流域为研究区,基于生态损害赔偿、生态保护补偿理念,将其与InVEST模型和ArcGIS相结合,评估南渡江流域内主要生态系统服务,从生态系统服务变化的角度计算生态补偿标准。 [结果] ① 2015—2020年,南渡江流域内生态系统服务具有明显的空间异质性,中上游地区水源涵养服务、土壤保持服务和水质净化服务能力较强,流域下游地区较低。 ②2015—2020年,流域内水源涵养价值在205.39～260.76亿元之间;土壤保持价值在19.11～20.39亿元之间;水质净化价值在2 782.30~3 233.92万元之间。水源涵养变化量价值在11.50～27.32亿元之间;土壤保持变化量价值在1 137.16～10 365.34万元之间;水质净化变化量价值在7.99～400.59万元之间。 ③根据3种服务功能价值量计算,南渡江流域2016—2020年生态补偿标准为90.62亿元,年生态补偿标准在11.82～28.36亿元之间。 [结论] 2015—2020年,南渡江流域生态系统服务价值在224.81～281.48亿元之间,流域2016—2020年生态补偿标准在11.82～28.36亿元之间。该流域中上游是提供综合生态系统服务的核心区域。     

汉江上游流域生态系统水源供给服务变化

[目的]研究汉江上游流域2000—2010年生态系统水源供给服务的时空变化及其影响因素,为区域水资源的科学管理与政策制定提供科学依据。[方法]基于InVEST模型的产水模块分析汉江上游流域生态系统的水源供给服务。[结果]10a间研究区林地、湿地和人工表面面积有所增加,耕地面积有所减少,草地面积基本稳定。年平均植被覆盖度总体呈上升趋势,变化率为0.005 1/a。2000,2005,2010年,汉江上游流域平均水源供给量分别为4.67×1010,5.22×1010,4.73×1010 m3。[结论]研究区水源供给量的时空变化是气候变化和土地利用共同作用的结果;降水增加对水源供给量增加起到一定的积极作用,土地利用变化导致的下垫面改变及生态系统好转可能是水源供给量下降的主要驱动力。     

基于InVEST模型的洞庭湖生态经济区生态系统服务功能研究

[目的]探讨洞庭湖的生态服务功能物质量空间分布情况,提升研究区乃至长江流域生态系统服务功能,为土壤保持、土地利用和生态保护提供参考。[方法]基于InVEST模型,以洞庭湖生态经济区为研究区域,评估2005,2018年水源涵养、土壤保持、碳储存和生境质量4项生态系统服务物质量及4项生态系统服务功能间的权衡关系。[结果](1)土地利用转化以林地和耕地、水域和耕地间相互转化以及林地、耕地转化为建设用地为主。(2)水源涵养和土壤保持功能显著提升,碳储存和生境质量功能略微下降。(3)水源涵养、碳储存、生境质量功能物质量低值区分布在研究区中部湖区附近,而高值区分布在东部地区;土壤保持功能物质量的高值区主要分布在东部、西南部和西北部地区。[结论]受经济发展客观需要和退田还湖、退耕还林等相关生态保护政策影响,研究期内洞庭湖区土地利用情况、生态系统服务功能物质量均发生较大变化,且研究区内水源涵养和生境质量之间为权衡关系,水源涵养和土壤保持之间为兼容关系,其他各项生态系统服务间均为协同关系。InVEST模型对生态系统服务功能的评估更全面。     

1996—2020年海南岛水源涵养量时空变化及地理探测

[目的] 分析影响海南岛水源涵养量时空变化的主要驱动因素,为海南岛生态系统水源涵养功能重点区域识别及保护,水资源管理及区域可持续发展等方面提供决策依据。[方法] 基于InVEST模型产水量模块,定量分析海南岛1996—2020年水源涵养的时空变化,并对海南岛的水源涵养影响因素展开地理探测分析研究。[结果] ①1996—2020年海南岛水源涵养总量略微上升,多年平均水源涵养量为41.77 mm,水源涵养总量为1.42×10⁹ m³。空间上,海南岛水源涵养分布呈现东高西低及北高南低的特征。各地类中,林地的水源涵养能力较强,且面积占比大,对海南岛水源涵养量的贡献显著。②水源涵养量有较强的空间正相关性,呈现明显聚集特征,水源涵养重点区域主要分布于海南岛东中部、东部沿海海岸带以及海口市西部的火山熔岩湿地。③各因子对水源涵养影响力从大到小依次为降水量、土地利用类型、实际蒸散发和高程;因子交互作用,尤其是降水与土地利用的交互显著增强水源涵养分布的解释。[结论] 气候作用和人类活动主导了海南岛水源涵养量空间格局。未来既要充分考虑气候变化对水源涵养的影响,通过建立有效措施确保海南岛生态系统水源涵养功能有效适应全球变化,又要通过土地资源的合理利用与管理,确保土地生态安全。     

西藏尼洋河流域土地利用变化对生态敏感性的影响

[目的]以西藏尼洋河流域作为高原生态脆弱区的典型代表,对流域1995—2020年土地利用变化影响下的生态敏感性进行探索分析,为该流域土地利用规划和生态环境保护提供理论依据。[方法]通过计算流域土地利用强度指数和生态系统服务价值,构建土地利用变化下的生态敏感性指数,基于土地利用强度指数和生态系统服务价值在各子流域内的时空变化,利用GIS空间分析技术获得尼洋河流域生态敏感性空间分布状况。[结果] 1995—2020年尼洋河流域林地和建筑用地面积呈增加的趋势,而未利用地和水域面积呈下降趋势;土地利用强度指数由1.725 5上升到1.725 9,土地利用生态系统服务价值减少了约3 000万元。土地利用强度指数上升的区域分布在下游流域;流域生态敏感性指数由0.3增加到9.4,流域中、高敏感区主要分布在中下游流域,且高敏感区面积呈扩增趋势。[结论]流域内区域生态敏感性变化由土地利用类型间的转移流动的方向所决定。总体而言,近25 a来流域生态敏感性对生态系统中土地利用变化的响应较为明显,中下游区域生态敏感性呈恶化的趋势。     

基于InVEST模型的伊洛河流域水源涵养能力评估

水源涵养是生态系统最重要的服务功能之一,黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要强调聚焦重点区域,恢复重要生态系统,对强化水源涵养能力提出了新的要求。收集并分析伊洛河流域1975-2019年的气象及下垫面资料,采用InVEST模型产水模块计算1975-2019年伊洛河流域每5年1期共9个时段的产水量,采用流速系数、土壤饱和导水率等对产水量进行修正,估算流域的水源涵养量,具体分析伊洛河流域降水、产水与水源涵养的特征及其相关关系。结果表明:1975-2019年,伊洛河流域多年平均水源涵养量为11.3 mm,多年平均产水量为143.2 mm,产水量及水源涵养量整体呈现先增后减的变化趋势,在1980-1984年达到峰值;流域水源涵养能力空间分布特征为上游植被丰富、土石山区水源涵养能力强,中下游相对较弱;对流域气象要素单相关及复相关分析,水源涵养能力与降水显著正相关,与参考作物蒸散发相关性不显著;流域内土地利用变化在一定程度上影响水源涵养能力空间分布,上游水源涵养高值区及退耕还林还草区受影响显著。研究结果可为相似流域水源涵养能力的评估提供参考。     

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。     

汉江流域水源涵养功能的关键生态修复区识别与植被优化配置

[目的]识别汉江流域水源涵养关键生态修复区,进行植被优化配置和生态修复效果的验证,为生态修复工程实施范围提供科学依据。[方法]主要利用InVEST模型,估算2020年水源涵养量,通过水源涵养功能强弱识别关键生态修复区,将水源涵养弱功能区内有林地、灌木林、草地、未利用地和25°坡以上的耕地区域作为修复区,对修复区进行林地适宜性评价,依据林地适宜性评价结果完成各土地覆盖类型之间的优化配置,模拟完成配置后修复区的水源涵养功能,并与配置前进行比较。[结果]植被优化配置后,修复区产水量降低了6.97%,水源涵养总量提高了14.96%。[结论]汉江流域通过植被优化配置手段提升水源涵养功能具有一定的潜力,未来应在水源涵养功能的基础上同时考虑其他生态服务功能,进行汉江流域修复区识别,以便采取更全面的修复措施来解决汉江流域的生态问题。     

三江源地区林草生态系统水源涵养服务评估

[目的]分析青海省三江源地区生态工程实施前后生态系统水源涵养服务的变化情况,客观评估生态工程的效果。[方法]采用降水贮存量法估算三江源地区林草生态系统的水源涵养量。[结果]1997—2012年三江源地区林草生态系统水源涵养服务在波动中有所提升,平均水源涵养量为1.54×1010m~3/a,单位面积水源涵养量为430.67m~3/hm~2。三江源生态保护与建设工程实施后(2005—2012年)林草生态系统年平均水源涵养量比前期(1997—2004年)增加了15.60%。从空间格局而言,三江源地区林草生态系统涵养水源能力自东南向西北逐渐递减。单位面积水源涵养量澜沧江流域最高,其次为黄河流域,长江流域最低。真实气候条件和平均气候状况下,生态工程实施后的区域林草生态系统水源涵养量均比前期高。前期主要受到区域气候变化的影响,后期则叠加了生态工程的驱动作用。两种情况下,生态工程实施后三江源地区林草生态系统水源涵养量的线性变化趋势分别为1.94×10~9和4.64×10~8 m~3/10a。[结论]生态工程对三江源地区水源涵养服务提升的贡献率约为23.98%。     

基于InVEST模型的渭河流域干支流生态系统服务时空演变特征分析

渭河作为黄河的最大支流,是生态保护建成区重点之一,对其生态系统服务研究有利于实现流域内高质量发展和生态保护之间的平衡关系,保持流域生态系统服务功能,促进流域生态系统恢复.基于InVEST模型分析渭河流域2000—2018年5期土地利用和干支流生态系统服务时空动态变化,采用相关性分析水源涵养、土壤保持和生物多样性之间的权...     

西藏“一江两河”流域生态系统服务变化及权衡与协同关系研究

为使环境资源得到高效配置,明晰生态系统服务间权衡关系是重要前提。以一江两河流域为对象,基于InVEST模型对该区1990—2018年的土壤保持、水源涵养和固碳服务进行动态评估,并采用相关分析法探讨了流域、县域尺度下各服务间的权衡关系。结果表明:(1)1990—2018年,土壤保持量和碳储量呈波动增加趋势,产水量呈减少趋势。单位面积土壤保持量、产水量和碳储量的高值区均分布在流域东部的拉萨河河谷地区。(2)流域尺度下,2010年水源涵养服务与固碳服务间表现出权衡关系,其余年份各服务间均呈现出协同关系; 县域尺度下,各服务间关系也多为协同关系,但具有较强的空间异质性。(3)热点制图显示,1990—2018年1类区占比最大且呈增加趋势,主要地类为低植被覆盖草地; 0类和2类区占比增加,主要地类分别为沙地和高植被覆盖草地; 3类区占比有所减少,主要地类为高植被覆盖草地和灌木林。由此可得,研究区3种生态系统服务具有较强的时空异质性,各服务间以协同关系为主,且随时空变化而发生着强弱变化。     

植被覆盖变化与土壤保持演变空间异质性研究

为定量研究植被覆盖与土壤保持两者之间的关系及植被覆盖对土壤保持的影响,选取十大孔兑为研究区,利用趋势分析法、空间自相关分析、InVEST模型,重点分析十大孔兑2000—2020年植被覆盖、土壤保持时空变化及植被覆盖变化对土壤保持的作用。结果表明：(1)研究期内,十大孔兑区植被覆盖均呈增加趋势;(2)2000—2020年,土壤保持量随着植被覆盖的增加而增加,说明植被覆盖增加对于土壤侵蚀有明显的抑制作用,对土壤保持服务功能有明显的促进作用;(3)植被覆盖与土壤保持局部空间自相关,Moran’s I指数<0,但2000—2020年相关系数逐渐增大,在空间分布上,相关性分布差异明显,“高—高”和“低—低”分布在中游库布齐风沙区以及上游丘陵沟壑区有零星分布,“高—低”和“低—高”分布在上游丘陵沟壑区和下游冲积平原区,主要是上游丘陵沟壑区海拔较高,对于土壤保持能力较强,但植被覆盖度较低,下游冲积平原区主要为农田生态系统,生长季NDVI较高,但土壤抗蚀性差,土壤保持能力较弱。通过对十大孔兑区植被覆盖变化和土壤保持演变及其空间异质性和相关关系进行分析,说明植被覆盖增加在一定程度上对土壤保持有促进...     

云贵高原岩溶区生态系统服务功能重要性空间分异研究

[目的] 探索云贵高原岩溶区生态系统服务功能重要性的空间分异规律，为保障岩溶区生态系统有效管理和生态安全格局构建提供科学参考。 [方法] 借助地理信息技术测算2019年黔西南州水源涵养、水土保持和生物多样性维护三项生态系统服务功能，分析其空间格局，在此基础上用空间自相关揭示黔西南州生态系统服务重要性的空间异质性规律。 [结果] ①黔西南州生态水平整体较好，生态系统服务功能较高重要性的国土比例大，为区域提供了较好的生态服务，其中水源涵养功能和生物多样性维护功能的重要以上面积比例比水土保持功能突出。 ②以村为单位，单项功能和总体功能的各级重要全局Moran’s I指数均在0.65以上，空间分布呈现较高的空间聚集特性，表现出条带或区块分布，具体各功能的不同等级重要性又表现出差异性。 ③生物多样性维护功能分别与水源涵养功能、水土保持功能的空间自相关聚类结果存在相似性。 ④生态系统服务功能重要性与水土流失和石漠化存在耦合性，空间分异特征受水热条件、地质背景、人为等因素综合作用。 [结论] 研究区生态系统服务功能供给能力较好，同时表现出较强的空间集聚性和异质性。在生态系统管理和生态治理政策制定时，应当考虑生态系统服务功能空间分异特征，科学划定分区，实现分区管理。     

油田道路对水土保持功能的影响评价

[目的]对生产运营期因油田道路占压和硬化损失的水土保持功能价值进行定量评价,为生产运营期石油天然气项目水土保持补偿费的计征标准提供测算依据。[方法]采用国内外较为常用的生态服务价值测算方法,选取陕西省志丹县境内油田为研究对象,测算生产运营期内油田道路造成水土保持功能价值的损失量。水土保持功能服务价值等于固持土壤、水源涵养、固碳供氧、防风固沙等价值之和。[结果]初步估算,生产运营期油田道路造成的水土保持功能价值的损失量,每口井每年约为1 827元。按照油田道路占油田总面积30%～50%的比例进行折算,则石油、天然气项目在生产运营期造成的年度水土保持功能损失值为3 654～6 090元/井。[结论]现行的水土保持补偿费按年度计征的方式和征收标准(每口井不超过2 800元)是合理可行的。     

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。     

中国森林生态系统保护土壤的价值评价

 针对我国森林保护土壤的生态价值,用机会成本法、影子价格法和替代工程法,对我国森林生态系统在减少土地废弃、土壤养分流失及泥沙淤积等方面的价值进行了估算。结果表明:我国森林每年减少土地废弃的总经济价值为6亿2414万元;每年减少的土壤N、P、K损失的经济价值为4538亿7240万元;每年减少淤积泥沙的经济价值为13亿7545万元。以森林为主的森林生态系统每年减少土壤侵蚀的总经济价值为4558亿7200万元。我国主要森林生态系统保护土壤服务功能价值大小顺序为:亚热带>热带>温带草原>寒温带>温带>温带荒漠>暖温带>青藏高原。我国亚热带土壤保持量最大,为32亿8704万t/a;温带荒漠最小,为2亿6214万5000t/a。     

基于InVEST模型的生态系统土壤保持功能研究——以福建宁德为例

基于InVEST模型,对宁德地区生态系统土壤保持功能的空间特征及其影响因素进行了分析。结果表明:宁德地区土壤保持总量为9.35×10⁸ t/a,单位面积土壤保持量为695.3 t/（hm²·a）,空间上呈现中部高,东北部次之,西南部低的分布格局,各县市差异显著;各生态系统土壤保持能力从大到小依次为:灌丛 > 林地 > 草丛 > 旱地 > 园地 > 水田 > 红树林 > 草本湿地 > 城镇,自然生态系统优于人工生态系统;除自然因素外,社会经济的迅速发展也是影响土壤保持功能的重要因素,其中单位面积GDP、单位面积第一产业生产总值、人口密度、第一产业劳动力密度、交通网络密度以及耕地比例与单位面积土壤保持量负相关,林地和草地的比例与土壤保持功能正相关。可见,宁德地区土壤保持功能差异性显著,并且与社会经济发展存在紧密联系,因此,在今后的发展中要权衡社会经济发展与土壤保持功能的关系,促进经济和生态环境和谐发展。     

退耕还林还草工程的土壤保持效益及其生态经济价值评估--以固原市原州区为例

退耕还林还草工程的土壤保持效益可以看作是由农田生态系统转变为林草生态系统土壤保持服务功能的增加量。参考国内外关于生态系统服务功能中土壤保持功能的评价方法,采用市场价值法、机会成本法、影子工程法、恢复费用法对固原市原州区退耕还林还草工程土壤保持经济价值进行了估算。退耕还林还草工程的年土壤保持总价值为8634．39万元,其中减少养分损失价值为8148．62万元,减少土地废弃价值为19．43万元,减轻泥沙淤积灾害价值为466．35万元。     

饶河流域水源涵养服务供需演变及驱动因素

[目的] 探究流域水源涵养服务供需的时空分异特征及主要驱动因素,为流域水资源管理和优化配置及生态安全与保护提供科学依据和参考。 [方法] 以饶河流域为研究区,基于InVEST模型和多源数据定量评估研究区水源涵养服务供给、需求,根据供需指数得到水源涵养服务供需匹配空间关系,利用地理探测器进一步探究水源涵养服务供需关系空间异质性的主要驱动因素。 [结果] ①2005—2020年水源涵养服务供给和需求量均呈现先增后减的趋势,不同土地利用类型的水源涵养能力具有显著差异,其中林地和草地水源涵养能力明显高于耕地和城乡工矿用地; ②水源涵养服务供给和需求空间分布具有明显的空间异质性和不匹配特征,水源涵养供需匹配赤字区主要分布在西部鄱阳县、万年县、乐平市、昌江区和珠山区,盈余区分布在北部浮梁县、东部婺源县、德兴市和弋阳县;③自然因素中年潜在蒸散发、高程和林地覆盖率是影响水源涵养服务供需关系的主要因素,同时,城乡工矿用地和耕地覆盖率等人为因素起主导作用,自然因素和人为因素交互作用,加剧水源涵养服务供需失衡。 [结论] 饶河流域水源涵养服务供需关系优化存在挑战,未来应在该地区加快建立生态补偿机制,优化林地水源涵养功能,提高水源涵养服务供给,提升水资源利用效率,进一步实现区域水源涵养服务供需平衡,促进生态系统与社会经济系统协调发展。