重庆市三峡库区水源涵养重要功能区生态系统服务功能时空演变特征

[目的]揭示重庆市三峡库区水源涵养重要功能区2000—2010年生态系统服务功能的时空演变特征,为其生态环境的可持续性管理提供依据。[方法]在RS和GIS技术支撑下,选择生物多样性维持、土壤保持、水源涵养和碳固定4项生态系统服务功能建立评估模型。[结果](1)10a间,研究区生态系统服务功能高等级面积增加了386.14km2;(2)各单项服务功能中,水源涵养功能高等级面积增加了4 016.4km2,土壤保持功能高、较高和中等级面积分别增加了516.2km2,2 825.9km2和2 493.8km2;(3)空间分布显示,生态系统服务功能较好的区域主要集中于开县北部、巫山县北部,奉节县南部以及长江干流支流两岸和区内植被覆盖较好的山脊(呈带状分布);生态系统服务功能较差的区域主要分布于长寿、垫江、梁平地势较平缓地区和开县、云阳、奉节、巫山地势陡峭、地质灾害多发地区。[结论]研究区内生物多样性维持功能、水源涵养功能10a间总体呈上升趋势,土壤保持功能、固碳功能总体较差,但两者呈上升趋势,好转区域主要集中于季节性水位淹没形成新生湿地的长江干流沿岸。     

生态功能保护条件下的重庆市生态保护红线划分

[目的]划定生态功能保护条件下重庆市生态保护红线,旨在维持生态稳定性及可持续性发展。[方法]选取水源涵养、生物多样性维护和土壤保持等生态系统服务功能重要性因子,以及水土流失、石漠化等生态环境敏感因子建立评价模型,在GIS空间分析技术支持下,开展生态系统服务功能重要性和生态环境敏感性评价,结合研究区现有各类禁止开发区,最终提出重庆市生态保护红线划定方案。[结果]全市共划分出4大类716块生态保护红线区,总面积30 790.91km2,占重庆市幅员面积的37.33%。渝东北秦巴山区、渝东南武陵山区、三峡库区、都市区"四山",以及渝南大娄山区等区域被划定为生态保护红线区。[结论]重庆市近年来大力实施的生态保护区建设工程取得了积极进展,对维护和提升区域生态系统服务功能起着积极作用。     

农业景观生物多样性功能和保护对策

研究表明,农业集约化生产和农业景观均质化导致农业景观生物多样性降低,致使生物多样性相关野生资源保护、自然授粉、害虫调节、水土涵养等生态系统服务功能受损,进而影响了农业可持续发展。本文对国内外农业景观生物多样性及其生态系统服务功能研究和实践进行了综述。分别探讨了农业景观在生物多样性保护、授粉服务、调节服务、水土涵养等多方面生态服务功能中发挥的作用及其生物多样性保护的意义,总结了欧美在农业景观生物多样性保护所采取的实践措施,指出中国虽然在生物多样性保护方面做出很多努力,但却忽略了对农业景观的保护,近些年的城市化和集约化发展都进一步加剧了农业景观生物多样性的丧失,亟需借鉴欧美国家经验提出我国的农业景观生物多样性保护策略。我们认为保护和提高农业景观生物多样性的生态集约化对维护农作物产量,改善品种具有重要的作用。农业景观生物多样性保护需要从农田生态系统和农业景观两个尺度上开展农业景观综合管理,提高农田作物和景观植物多样性和异质性,恢复和提高生物多样性及其生态服务功能。最后,针对我国农业可持续发展面临的问题和需求,建议从政策和法规、监测和评估、工程技术研发、技术集成示范、生态补贴制度、培训和推广等方面,开展农业景观生物多样性保护。     

基于RS和GIS的祁连山地区生态保护红线划定方法研究

划定生态保护红线是提高区域生态产品供给能力和生态系统服务功能,构建国家安全生态格局的有效手段。以祁连山地区为研究对象,采用RS和GIS技术,开展水源涵养、生物多样性维护、水土保持、防风固沙四类生态系统服务功能重要性评价和水土流失、土地沙化两类生态环境敏感性评价,定量分析祁连山地区生态系统服务功能重要性和生态环境敏感性的空间分布特征,在此基础上经过划定范围校验、边界处理后确定红线边界,结果表明:祁连山地区生态保护红线区面积4.44万km~2,占祁连山地区国土总面积的40.11%,呈东南—西北连片状,主要围绕祁连山自然保护区分布,红线类型以水源涵养为主,生态保护红线范围内的草地、林地面积之和占到研究区总面积的67.08%,远高于红线外二者所占的比例。     

基于生物量的森林生态功能修正系数的应用——以辽宁省退耕还林工程为例

为了对同一生态单元同一目标林分类型中没有生态监测数据的林分进行准确的生态服务功能评估,以辽宁省退耕还林工程为例,基于生物量的森林生态功能修正系数对其生态服务功能进行评估。结果表明:2013年,辽宁省退耕还林工程生态系统服务功能总价值量为491.94亿元,在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境和生物多样性保护6个生态系统服务功能中,涵养水源和生物多样性保护的生态系统服务功能价值量占退耕还林生态系统服务功能总价值量的比例最大,分别为26.84%和26.30%。研究结果可为《森林生态系统服务功能评估规范》的修订和区域尺度森林生态系统服务功能的精确核算提供参考。     

土地利用变化对漓江流域生态服务价值影响

应用Costanza的生态服务价值计算方法,参照中国陆地生态系统单位服务价值系数,分析了土地利用变化对漓江流域生态系统服务功能的影响.漓江流域生态系统服务价值在1991-2006年间减少了14.906 2×10~8元,年平均减少0.993 8×10~8元.生态服务价值系数较高的林地、耕地和水域等转化为生态服务价值系数较低的建设用地和园地,是流域生态服务价值受损的主要原因.流域生态系统9类单项服务价值均呈现下降趋势.尤其是土壤形成与保护、水源涵养、气体调节、生物多样性保护和气候调节等服务价值的损失较大.马尔可夫链模型的预测结果表明:如果保持1991-2006年的土地利用变化趋势,漓江流域生态系统服务价值在未来将呈现不断下降的趋势.敏感性分析表明,生态系统服务价值对价值系数缺乏弹性,研究结果可信.     

2000 ~ 2020年阿尔泰山土地利用与生态系统服务价值的动态变化

  目的  分析阿尔泰山不同生态功能区土地利用与生态系统服务价值的变化动态,探索引起变化的原因,为阿尔泰山区域土地利用格局的优化及生态保护与修复措施的制定提供理论依据。  方法  基于GlobeLand 30的遥感数据,结合土地利用转移矩阵、生态系统服务价值当量因子法,分析了2000 ~ 2020年间土地利用情况及生态系统服务价值的动态变化。  结果  ① 草地和林地是阿尔泰山的主要土地利用类型,占到研究区总面积的80% 以上,且近20年来,这两种土地利用类型面积增加明显,分别增加了1156.42 km2和827.26 km2。② 研究区内共有6715.91 km2土地利用类型发生了改变,其中转出面积最多的是裸地,为2962.41 km2,主要转为草地（85.9%）和林地（11.3%）;转入面积最多的是草地,为3676.91 km2,主要来自于裸地（贡献率69.2%）和林地（贡献率30.0%）。③ 与2000年相比,2020年研究区内生态系统服务价值增长了10.47%,其中草地和林地生态系统服务价值增加值最大,分别增加了18.52 × 108元和20.03 × 108元。④ 近20年来各生态功能区生态系统服务价值均呈增加趋势,其中高山冰川与泰加林景观保护亚区（25.77 × 108元）和生物多样性保护与矿区修复亚区（9.07 × 108元）增加最为明显。各生态功能区中,高山冰川与泰加林景观保护亚区单位面积生态系统服务价值最高,两河源水源涵养生态亚区最低。  结论  2000 ~ 2020年间,高山冰川与泰加林景观保护亚区及生物多样性保护与矿区修复亚区的生态系统服务价值的显著增加,促进了研究区内生态系统服务价值的增加,而林地和草地价值量的增加是引起两个生态功能区生态系统服务价值增加的主要原因。     

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衡和协同。结果表明:19年间,研究区土地利用情况主要以耕地、草地和林地为主,占总面积的95%以上。流域内水源涵养呈现"先上升后下降"趋势,平均栅格单元产水量542.9 mm,渭河流域干流水源涵养量最高,为6.88×10~8 m~3,其次为北洛河和泾河流域,分别为3.36×10~8,5.04×10~8 m~3。土壤保持呈斑块状分布,流域整体土壤侵蚀状况为微度侵蚀,且渭河流域干流实际土壤侵蚀量总量最高为6.67×10~8 t,其次为北洛河和泾河流域,分别为6.22×10~8,3.13×10~8 t。生物多样性表现为生境质量高区集中分布在生态较好的森林生态保护区,人类活动较为密集地区生境质量较差。研究期间,渭河流域水源涵养与土壤保持、生态质量之间为高度协同关系,其他生态系统服务不显著,不同的土地利用类型对生态系统服务之间权衡和协同贡献值不一致。     

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。     

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。     

基于最小累计阻力模型的生态用地空间布局优化

综合分析生态用地保护重要性与建设用地扩张的经济潜力、耕地保护的政策约束,协调社会经济发展与生态保护的矛盾。运用景观安全格局分析方法,结合最小累计阻力模型,从水资源安全、生物多样性保护、灾害防护和景观游憩4个层面,采用累计修正求和的方式构成高明区重要生态用地空间。其次,以核心型生态用地为生态保护的源,以生态系统服务功能和生态价值当量作为生态保护的阻力,以基本农田保护区作为来自农业生产的阻力,以建设用地开发经济适宜性作为来自建设用地扩张的阻力,综合考虑三者间的平衡。结果表明,综合3种过程的生态重要性分区结果从数量上和空间分布上均与实际情况和规划目标吻合度较高,生态核心区和控制区为实施生态空间保护提供重要依据。     

基于生态系统服务功能的东江流域关键性生态空间识别

东江流域生态环境脆弱,水土流失现象频发,进行关键性生态空间识别对维护其生态环境安全和促进区域可持续发展有着极其重要的意义.该研究通过重要性-敏感性构建关键性生态空间识别评价体系,使用NPP(Net Primary Productivity)定量评价法、模型评价法,定量揭示其关键性生态空间的分布特征.结果表明:1)东江流...     

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。     

基于生态安全格局的干旱内陆河流域土地利用优化配置分区

为提高干旱内陆地区土地利用效率,促进土地资源可持续利用,该文以典型干旱内陆河流域石羊河为例,将GIS技术和土地利用优化空间配置模型应用到该流域土地利用优化配置研究中,提出了一种基于生态安全格局的土地利用优化配置新方法,并借助1986年、2000年和2014年3期土地利用数据对石羊河流域生态安全格局情景、耕地保护情景和自然发展情景3种模式下2030年的土地利用结构和布局进行了优化配置研究。研究结果表明：在生态安全情景下2030年耕地面积减少314.41 km2（5.32%）,但林地和草地面积分别增加1424.17 km2（33.85%）和1485.13 km2（12.05%）,同时未利用地也有较大幅度减少;而耕地保护情景则以土地开发和整治及宅基地还耕为主要目标,使得耕地到2030年增加5.85%（386.53 km2）,林地和草地分别增加7.61%（229.38 km2）和0.77%（84.58 km2）,而未利用地则减少3.91%（789.92 km2）;自然发展情景下其耕地、林地和草地到2030年均有减少,建设用地则有较大幅度增长。通过对3种综合考虑石羊河流域社会经济、生态及耕地保护等多方面的因素,研究结果认为耕地保护情景更为合理,既能保持耕地面积不减少,又能兼顾考虑生态恢复和城镇发展等方面的需求,而其它2种可为耕地保护情景进行补充和局部修正。     

基于最小累计阻力模型的南京市生态安全格局构建

[目的]构建科学合理的生态安全格局,为生态文明建设背景下统筹推进市域国土空间可持续发展提供参考。[方法]基于生物多样性、水资源安全、地质灾害规避对江苏省南京市生态用地重要性进行定量评价,进而识别生态源地;参考PM_(2.5)浓度、夜间灯光数据对物种迁徙的影响构建修正后的生态阻力面;通过最小累计阻力模型(MCR)构建区域生态安全格局。[结果]南京市生态源地面积490.3 km~2,基本涵盖国家级和省级自然保护地,识别结果较为合理。修正后生态阻力面的阻力值范围在0～43 854.6之间,阻力值较大的区域位于鼓楼区、秦淮区、建邺区东部等长江南岸,浦口区中部、玄武区中部、江宁区东北部等区域阻力较小,能够较好地表征区域生态过程差异。依托生态源地、缓冲区、生态廊道等核心组分,形成了"一带三区多轴"的南京市生态安全格局框架。[结论]改进后的生态安全格局构建方法行之有效,以此构建的生态安全格局框架与现有《南京市主体功能区实施规划》更加契合。     

陕北延河流域基于GLP模型的流域水土资源综合配置

该文基于延河流域近50 a的水、土、气等因素的动态资料,在测评流域生态环境需水和社会经济用水的基础上,运用灰色线性规划（GLP）方法,构建水资源—土地资源耦合系统模型,探讨多目标情景下“面向生态的”水土资源综合配置方案。结果表明,随着供水能力的提高,流域林果产业前景广阔,城市化进程将不断加快。2020－2030年,预计流域在低配方案下有林地、灌丛林、园地的面积将分别由1 201.51、412.87 km2调整为1 434.67和589.24 km2,建设用地面积将由346.73 km2调整为575.38 km2。     

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。     

CACE模型及其在生态安全格局优化中的应用

中国城镇化进程的快速推进,使得各种建设活动对土地资源的需求日益增加,引发一系列生态环境问题,特别是在生态脆弱区,土地资源不合理的开发利用加剧了区域生态安全风险。因此,为探究区域生态安全格局优化的途径方法,保障区域生态安全和土地资源合理利用,该研究通过解译判读怀来县1993年、2003年和2013年3期遥感影像,运用土地利用变化信息图谱及构建建设用地和生态用地竞争优势模型,分析了怀来县土地利用变化热点区域及建设用地与生态用地竞争优势分布区,划分了建设用地与生态用地优势分布临界线,同时,基于景观生态学理论,构建了怀来县综合生态安全格局,并将建设用地与生态用地竞争优势分布区应用于生态安全格局优化。结果表明:怀来县综合生态安全格局面积为1 470.59 km2,占怀来县总面积的82.51%,基本安全格局分布在临界线外围,满意安全格局外围主要沿临界线分布、理想安全格局主要分布在临界线内部。基本生态安全格局受到建设用地扩张的压力相对较小,满意生态安全格局主要位于生态优势区,在一定程度可以起到对建设用地扩张的限制作用,作为怀来县重要的生态缓冲区,理想安全格局受到建设用地扩张的压力较大,其内部应注重生态廊道网络建设,引导自然斑块以廊道或小型斑块的形式分散地融入建设用地中。研究方法和结果可以为区域生态规划和城乡布局等提供决策参考。     

基于生态系统服务重要性的城镇优化管理——以福州沿海地区为例

在RS与GIS技术支持下,选择研究区比较重要的生物多样性保护、土壤保持、水源涵养和洪水调蓄4个生态系统服务功能,对福州沿海地区生态系统服务功能进行综合评估,并采用最小累积阻力模型开展基于生态系统服务重要性的城镇建设用地空间分区优化研究。结果显示:（1）福州沿海地区生态系统服务重要性程度较高,极重要和重要区域的面积占总面积的66%,且空间差异明显,北部较高,南部较低;（2）研究区域可划分为适宜建设区（2 698.06 km²）、限制建设区（1 345.06 km²）、生态保护区（655.08 km²）与重点生态保护区（459.92 km²）,建议结合区域实际情况开展差异化发展。     

基于最小累积阻力差值模型的北京市生态安全格局构建

[目的]构建适合北京市区域环境特点和社会发展水平相对完整的城市生态安全体系,为有效控制城市扩张发展生态安全底线和城市生物多样性保护提供科学参考。[方法]基于北京市生态系统水源涵养、水土保持、防风固沙和生物多样性维持服务功能及各类自然保护地提取生态源地;综合考虑全域多要素指标,运用生态源地扩张阻力面和城镇用地扩张阻力面差值划分生态安全格局(即高水平生态区、中水平生态区、低水平生态区、生态城镇临界区、低水平城建区、中水平城建区和高水平城建区)。同时识别生态廊道和生态节点区域,从而构建北京市生态安全格局。[结果]北京市生态源地总面积为3 568.95 km²,占全区土地总面积的21.7%,集中分布在北京市西北区域,呈包围中心城区态势;北京市重要生态廊道11条,生态节点153个,其中石景山区生态网络密度最大,东城区生态网络密度最小,北京市中心建城区呈“摊大饼”式蔓延,城区的生态廊道断裂程度较高。[结论]北京市生态格局破碎化明显,未来应优化生态节点空间布局,以保护生态源地,规划生态廊道,控制生态城镇临界区建设等方式获得生态效益。