基于遥感影像的桂西北喀斯特区植被碳储量及密度时空分异

本研究基于1990年、2000年和2005年遥感影像数据, 结合高程、气象与样地调查等数据, 运用地理信息系统技术, 对桂西北喀斯特区植被碳储量及密度进行了分析。研究结果表明: 从1990年到2005年, 研究区域植被碳储量与密度呈增加趋势, 1990年、2000年和2005年植被碳储量分别为1.03×10⁸ t、1.41×10⁸ t和1.63×10⁸ t, 植被碳密度分别为14.82 t·hm^-2、20.38 t·hm^-2和23.49 t·hm^-2, 基本与四川省(18.47 t·hm^-2)、江西省(25.38 t·hm^-2)植被碳密度值一致; 在空间分布上, 区域植被储量与碳密度大致呈现西高东低、中低山(海拔>500 m)高而峰丛洼地(海拔<500 m)低的分布格局, 1990年西部大部分县市的植被碳密度为15~22 t·hm^-2, 而中东部大部分县市的植被碳密度为8~15 t·hm^-2; 而时间上的变化在空间上表现为, 植被碳储量与密度不同程度地表现为低值区的东部增加, 高值区的西部减少或轻微增加, 典型喀斯特区植被碳密度增加明显(1990年和2005年植被碳储量比例分别为45.54%和51.99%)。研究结果表明, 峰丛洼地植被碳储量与密度显著增加, 生态环境移民、退耕还林等石漠化治理措施效果显著, 有利于增强区域植被碳汇。     

环京津地区土地生态服务价值时空分异特征

为促进京津冀一体化协同发展及生态环境建设,利用遥感解译获得的环京津地区73个县(市)的土地利用变化数据,计算1996~2011年该区域的土地生态服务价值,并运用敏感性指数验证了所计算的土地生态服务价值可信度。引入生态系统服务价值动态度及相对变化率指数模型,分别对环京津地区土地生态服务价值的时间、空间变化进行了分析。结果显示:在空间分布上,环京津地区土地生态服务价值表现出由西北向东南逐渐减少的特征;在时间变化上,环京津地区不同的土地利用类型生态系统服务价值量变化规律略有不同,其中园地、水域的生态服务价值量变化最为剧烈;耕地、草地的生态系统服务价值量变化最为缓和,但环京津地区土地生态服务总价值随时间的推移呈缓慢减少的趋势;在空间变化上,西部高山丘陵区的土地生态服务价值变化较剧烈,东南部平原区变化较缓,1996~2011年间,生态服务价值变化最剧烈的地区集中在保定西部山区及张家口局部地区。     

基于土地利用的滇池流域生态系统服务价值时空分异及影响

为了揭示滇池流域生态系统服务价值的时空演变规律和主要成因,明确生态保护的着力点,通过对1974—2016年多尺度滇池流域土地利用的生态服务价值(ESV)评估测算,采用遥感、GIS技术和可拓展的随机性环境影响评估模型(STIRPAT)结合地理加权回归方法(GWR)分析了1974—2016年5个时期流域ESV时空分异和影响因素。结果表明:(1)研究期内,各尺度ESV时空变化剧烈,流域整体呈ESV降低、聚集趋势。(2)不同栅格单元ESV等级分布变化和空间差异显著,呈滇池北岸和东南部远高于流域四周。(3)滇池流域ESV空间聚集程度呈先略微减弱后持续增强的趋势,整体有增强; 地均生态服务价值(UAESV)从分散到集中,明显受人口、土地城镇化,产业集聚和人类活动干扰。(4)滇池流域UAESV影响最大的是绿化率,人口、人均GDP、第三产业比重、万元GDP能耗和城市化率等有负面影响。综上,高原湖滨区域生态安全格局构建需求强烈,需限制建设用地蔓延扩张,划定国土“三区三线”,加快流域脆弱区生态隔离带建设,严格生态指标监测。     

黄河下游地区土地利用和生态系统服务价值的时空演变

基于黄河下游地区1990-2015年土地利用分类数据,运用土地利用变化动态度、土地利用转移矩阵,探究不同土地利用类型的变化程度及转移情况,运用当量因子法、热点分析、重心模型、地理探测器探究黄河下游地区县域尺度生态系统服务价值的时空演变及其空间分异。结果表明：1）耕地、草地、未利用地面积逐渐减少,建设用地面积增加,耕地是建设用地面积增加的主要贡献者,建设用地扩张存在侵占耕地的现象。2）从时间尺度看,地区生态系统服务价值逐年减少;从空间尺度看,县域尺度的高值区逐渐减少,低值区逐渐增加;从地均生态系统服务价值的变化率来看,大部分县区的地均生态系统服务价值呈现持续降低趋势。3）地均生态系统服务价值的高值区与低值区空间集聚程度明显,但有逐渐弱化的趋势;生态系统服务价值的重心始终分布在山东省郓城县,重心迁移与两地区之间生态系统服务价值变化差值有关。4）黄河下游地区县域尺度地均生态系统服务价值空间分异受自然因素和社会经济因素共同作用的影响,是不同驱动因子共同作用的结果,其中人为综合影响指数对区域生态系统服务空间分异的影响最大。     

黄土丘陵区典型群落特征及其与环境因子的关系

研究了安塞县黄土丘陵区4种典型群落分布、物种多样性、生物量变化与环境因子的关系。结果表明,所选群落的盖度和地上、地下生物量随退耕年限增加而明显增加,土壤水分、粘粒含量也有增加趋势;典范对应、多元回归和通径分析表明,群落的分布及变化受环境因子综合影响,土壤有机质、恢复年限、粘粒含量、坡向、海拔、硝态氮含量等是影响退耕地典型群落特征及分布的主要因子;土壤全磷含量对生态优势度,有机质、全氮含量分别对地上、地下生物量有最大正效应。本研究为黄土丘陵半干旱区退耕地植被恢复重建提供了理论依据。     

石林喀斯特岩溶区生态系统服务时空演变及权衡协同关系

喀斯特岩溶区是地球上最脆弱的自然生态系统之一,探明生态系统服务时空变化及权衡与协同关系,对区域生态治理决策和增进民生福祉具有重要意义。基于当量因子法、相关系数及空间自相关等方法,定量分析了2000—2020年石林生态系统服务的时空演变及权衡与协同关系。结果表明：(1)石林生态系统服务价值由2000年的20.47亿元持续增长至2020年的21.82亿元,增幅为6.60%,生态系统服务空间分布格局较为稳定,高等级区主要分布在水域地区以及植被覆盖较高的丘陵山区,低等级区集中分布在建设用地相对集中和岩溶石漠化严重的区域;(2)各土地利用类型生态系统服务价值敏感性指数均小于1,表明石林生态系统服务价值对修订后的生态服务价值系数缺乏弹性,研究结果可信;(3)研究期内,协同关系是石林生态系统服务的主导关系,协同率为68.60%,权衡关系主要存在于食物生产、维持养分循环与其他子系统关系中,权衡率达29.75%;(4)数量上,4种生态系统服务类型均存在显著的空间正向自相关,空间上,不同生态系统服务对权衡与协同关系异质性显著。研究结果可为石林优化国土空间格局及生态保护与修复提供参考依据。     

土壤侵蚀时空变异及其与环境因子的时空关系

土壤侵蚀的时空变异是指在一定的景观内 ,不同时间、不同地点的土地侵蚀特征存在明显的差异性和多样性。土壤侵蚀的时空变异是多重尺度上的植被、土地利用、气象 (降雨 )、地形和土壤等多因子综合作用的结果 ,但是就某一具体地区而言存在重点尺度和主控因子 ,土壤侵蚀的重点尺度与主控因子的时空关系因时间、空间和尺度而异。综述了土壤侵蚀的时空变异及其与环境因子时空关系的研究进展     

京津风沙源生态系统服务时空分布及冷热点分析

[目的] 为明晰京津风沙源区生态系统服务时空格局特征及识别其冷热点,评估京津风沙源区实施生态工程后的生态效益及生态影响。[方法] 基于京津风沙源区2000—2017年的遥感、气象、土壤、土地利用等数据,利用CASA(carnegie-ames-stanford approach)模型、InVEST(integrated valuation of ecosystem services and trade offs)模型、RWEQ(revised wind erosion equation)模型和RUSLE(revised universal soil loss equation)模型分别估算产水量、土壤保持、固碳和防风固沙服务,采用Getis-Ord Gi^*统计指数方法,识别京津风沙源区生态系统服务冷热点区域。[结果] (1)2000—2017年各项生态系统服务功能均呈现上升趋势,4项生态系统服务功能的高值区集中在研究区的东南部,低值区集中在研究区的西北部。(2)2000—2017年4项生态系统服务均在京津风沙源西南部的鄂尔多斯高原沙化土地治理区出现明显的热点面积增加现象;固碳服务热点区域面积显著增加,其中,浑善达克-科尔沁沙地沙化土地治理区和坝上高原及华北北部丘陵山地水源涵养治理区的冷点区域向热点区域转化;产水服务冷热点面积占比没有明显变化,热点区主要集中在研究区南部坝上高原及华北北部丘陵山地水源涵养治理区,冷点区分布较为零散;防风固沙服务冷点区域面积增加;土壤保持服务冷热点区域面积占比很小且变化不大,区域土壤保持供给能力比较平均。(3)多重生态系统服务结果显示,研究区东南部区域能够提供2项及以上的高值生态系统服务功能,属于重点生态系统服务功能供给区,约占整个研究区15.5%。(4)2000—2017年林地4项生态系统服务热点面积占比较高,草地和林地的固碳服务功能热点面积显著增加,林地可提供较高的综合生态系统服务功能。[结论] 京津风沙源治理工程的实施使得区域内总体生态系统服务功能提升。研究结果可为评估京津风沙源治理工程恢复成效提供一定科学数据,最终实现京津地区生态环境的可持续发展。     

武汉市土地利用与生态系统服务价值的时空变化分析

生态系统服务价值的研究是目前生态学研究的热点之一。本文应用Costanza生态系统服务价值计算公式，采用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，分析了1988-2004年武汉市土地利用的时空变化，并计算由此导致的生态系统服务价值及其结构的时空变化，结果发现：①1988～2004年，武汉市土地利用变化的热点地区和总ESV变化的热点地区都主要集中在城郊区。②1988-2004年，武汉市总ESV增加了，但生态系统服务价值结构变化较大，生态系统提供某些单项服务的功能相对减弱。③1988-2004年，水源涵养服务功能价值比例上升最多，食物生产服务功能价值比例下降最多；与提供其它单项服务的功能相比，主城区生态系统提供气体调节和土壤形成与保护等功能在减弱，城郊区生态系统提供气候调节、土壤形成与保护和食物生产的功能在减弱。     

2000—2020年漓江流域生态服务价值时空分异

[目的] 研究2000—2020年漓江流域生态服务价值(ESV)时空分异格局及变化规律,为优化土地利用结构和实现“双碳”目标提供空间治理方法。[方法] 基于遥感信息挖掘和地理信息分析平台,用价值核算及其动态度、敏感性分析方法评估生态服务价值,用空间自相关方法研究ESV时空格局,用地理探测方法诊断ESV分异的主导因素及驱动机制。[结果] ①漓江流域土地利用/覆盖空间异质性显著;林地、耕地面积最大,但变化平稳,建设用地增长迅速。②漓江流域生态服务价值约合3.75×10⁷元,其中林地、草地的ESV值最高,占总价值的52.44%。其变化呈先迅速增加、后缓慢减少的趋势,其中原材料生产、水土保持价值增强显著,而食物供给、水源涵养价值降低明显。③ESV总体上呈中游低值与上、下游高值的分异格局,表现为正向的空间集聚特征。[结论] 城镇扩张是漓江流域ESV时空分异及其动态变化的核心驱动,人类活动对ESV的扰动趋向增强。     

高速公路绿地生态系统与农田生态系统服务价值的对比研究——以郑州西南环高速公路为例

根据黄土沟壑地带高速公路建设不同时期生态系统特征和生态服务功能的内涵，选择了水土保持、固定CO2、释放O2、滞尘、吸收有害气体、营养元素循环等指标，采用物质量和价值量相结合的评价方法，使用市场价值法、影子工程法、生产成本法、机会成本法研究了郑州西南绕城高速公路不同时期生态系统服务功能经济价值。结果表明：研究区建设前农业生态系统服务功能价值平’均每年为424．2万元，建设期间为197．5万元，生态防护后为484．6万元。生态防护前后生态服务价值的差异极为显著，防护后生态服务价值超过原农业生态系统价值。     

基于生态系统服务价值的环京津地区生态补偿研究

为促进京津冀一体化协同发展及生态环境建设,本文在总结国内外相关研究方法的基础上,引入生态亚区空间尺度,将河北省环京津地区划分为7个生态亚区,应用生态补偿优先级模型,对环京津地区73个县(市)的单位面积生态系统服务价值和生态补偿优先级进行了计算,并从环京津地区整体、生态亚区、县(市)3个空间尺度分析了环京津地区生态补偿的优先领域。结果表明:环京津地区生态补偿优先级总体较高,且西部山地丘陵地区的生态补偿优先级明显高于中东部及东南部平原地区。不同生态亚区单位面积生态系统服务价值差距不大;而不同县(市)的生态系统服务价值差异明显,最低的涞水县为2 440元·hm?2,最高的滦南县达10 060元·hm?2。各生态亚区中坝上高原草原与农业生态亚区、永定河上游间山盆地林农草生态亚区、冀北及燕山山地落叶阔叶林生态亚区应优先获得生态补偿;各县(市)中位于研究区北部的丰宁满族自治县、围场满族蒙古族自治县等9个县(市)的生态补偿优先级较高,应优先获得生态补偿;而位于东部及南部地区的三河市、大厂回族自治县等49个县(市)应率先支付生态补偿。研究结果与以往的经济补偿强度模型相比,量化了区域间生态补偿的迫切程度,能够较好地反映环京津地区生态经济关系,对于促进京津冀地区协同发展、生态环境保护与土地资源高持续效利用发挥着重要作用。     

武汉城市圈城镇化与土地生态系统服务价值空间相关特征

为促进新型城镇化进程下区域生态环境质量提升和土地资源可持续利用,该文基于武汉城市圈2010年土地利用数据,计算不同地域空间的生态系统服务价值;运用空间计量方法,分析研究区人口城镇化、空间城镇化、经济城镇化、生活城镇化和生态系统服务价值的空间分异特征,进而运用双变量空间自相关分析探讨不同城镇化水平对生态系统服务价值空间分异的影响。结果显示:除经济城镇化外,人口城镇化、空间城镇化和生活城镇化均与生态服务价值存在空间负相关关系,其中人口城镇化与生态服务价值的空间负相关性较强,其次分别为空间城镇化和生活城镇化。具体的,空间城镇化和生活城镇化与原材料生产价值之间的负相关性最强,人口、空间和生活城镇化与大气调节和保持土壤之间也分别存在明显的负相关性。不同城镇化水平与生态服务价值的双变量LISA图也具有相似的空间特征,高-低聚集区多分布于武汉城市圈经济水平相对发达的中部地区,而低-高聚集区主要分布在南部幕阜山区和北部的大别山一带。该研究能够为区域新型城镇化建设和生态环境管护提供决策参考。