黄河上游生态脆弱区绿洲开发模式下生态系统服务价值损益分析——以宁夏红寺堡区为例

为了探究黄河上游绿洲灌溉区的开发模式对生态系统服务价值(ESV)的影响,选取宁夏红寺堡区为研究区域,基于Landsat TM和GF-2遥感影像数据源,通过修订生态系统服务当量因子,对其生态系统服务价值损益进行了定量分析。结果表明:(1)自1998年底第一批宁夏南部山区的移民迁入红寺堡区开启绿洲开发模式以来,红寺堡灌区面积持续扩张,至2018年已达5.17×10⁴ hm²,形成了“蝴蝶型”的荒漠绿洲分布格局。(2)绿洲开发使得红寺堡区的土地利用结构发生显著变化,旱地、其他草地和未利用地大幅减少,水浇地、林地和建设用地大幅增加,基本形成以绿洲为主的生活空间和生产空间、周边为生态空间的“三生”空间格局。(3)1990—2018年红寺堡区的ESV由1.151×10⁹元提升为2.267×10⁹元,这主要得益于林草地、水体等生态用地的扩张,各单项服务价值呈上升趋势,生态建设成效显著。(4)红寺堡区的ESV总量变化呈现明显的阶段性特征,其中,1990—2000年轻度降低,此后持续增长。1990—2000年,旱地扩张,导致林草地失衡,生态退化,ESV损失2.9×10⁷元; 2000—2018年ESV增加1.116×10⁹元,其中,城镇建设用地快速扩张是ESV损失的主因,林草地和水域的扩张是ESV增加的主因。综上,红寺堡区在绿洲开发进程中生态建设成效显著,但也存在因为开发导致ESV损失的情况。今后发展中,需要进一步提升社会-经济-生态三者的协同发展能力。     

长株潭城市群土地利用碳排放与生态系统服务价值时空关系分析

在“双碳”目标和保护生态环境的双重约束下，研究土地利用变化引起的碳排放与生态系统服务价值之间的交互关系对促进碳中和目标实现与区域高质量发展具有重要意义。选取长株潭城市群主城区为研究对象，以2000—2020年5期土地利用、能源消耗和社会经济等数据为基础，综合运用网格分析法和双变量空间自相关模型探索土地利用碳排放与生态系统服务价值的时空演变特征及交互作用规律。结果表明：(1)2000—2020年各土地利用类型间发生不同程度的转移，其中，耕地与林地分别减少392.77,268.10 km²,建设用地增加661.80 km²。(2)2000—2020年长株潭城市群的净碳排放量为正，整体表现为碳排放，且净碳排放量显著增加，由1 099.84×10⁴ t增长到4 109.21×10⁴ t;碳排放强度呈现中心高、边缘低的空间分布特征。(3)ESV缓慢降低，由392.06×10⁸元下降到292.86×10⁸元，下降幅度为5.34%;ESV强度整体呈现湘江流域高、周边区域...     

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。...     

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。     

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...     

基于土地利用转型的广西边境地区生态服务功能交叉敏感性分析

为揭示边境地区土地利用转型对生态服务功能的影响,推动区域生态环境与社会经济高质量发展。基于广西边境地区2000年、2010年、2018年3期土地利用遥感监测数据,识别18年间土地利用转型和生态系统服务价值的动态演变过程,结合改进的交叉敏感性系数探讨了广西边境地区生态系统服务价值对土地利用转型的敏感性程度。结果表明:(1)2000—2018年广西边境地区土地转型前期平缓,后期剧烈,耕地向建设用地、水域的转移是主要的转型驱动因素;(2)2000—2018年ESV呈现出先增后减的态势,地均ESV高值主要集中于防城区、宁明县南部以及那坡县南部生态环境本底优越的一带,地均ESV低值出现在宁明县北部、龙州县、大新县以及靖西市的中心城区生态系统较为薄弱的岩溶地区;(3)耕地、林地、水域与其他地类相互转型对生态系统服务功能影响较为敏感,其中最敏感的是林地与建设用地的转型,草地、未利用地与其他地类的转型缺乏敏感性。(4)生态敏感性空间演化分异特征显著,耕地与建设用地高生态敏感性重点分布在东兴市、宁明县、龙州县、靖西市,林地与建设用地高生态敏感区主要分布在防城区和东兴市主城区、凭祥市以及靖西市北部等重要的贸易出口通道。研究结果可为优化边境国土空间格局,实现生态服务功能的提升提供科学指引。     

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,...     

川西高原土地利用碳储量估算及多情景预测

[目的]区域碳储量与土地利用密切相关。在“双碳”目标下,从碳储量视角开展重点区域土地利用变化预测研究,对协调与优化区域土地利用格局、提高区域生态系统未来固碳潜力具有重要参考价值。[方法]以川西高原为研究区,以2000年、2010年和2020年土地利用为数据源,预测不同情景下2030年土地利用,结合修正的土地利用碳密度数据和InVEST模型估算区域碳储量变化。[结果](1)从各地类相对研究区的面积占比变化看,2000—2020年草地从65.20%逐步缩减到63.65%,林地从31.73%不断扩张到32.92%,未利用地先减后增且净增0.57%,水域和耕地先增后减均净减0.11%,湿地持续增加,共净增0.07%;研究区2000年、2010年、2020年碳储量分别为24.26×10⁸,24.29×10⁸,24.27×10⁸ t,呈先增后减趋势。(2)与2020年相比,2030年自然发展情景下碳储量减少3.19×10⁵ t,在耕地保护情景、生态保护情景、耕地生态联合保护情景下将分别固碳4.29×10     

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。     

坝上高原生态用地时空格局演变与生态系统服务价值分析

为了给当地的生态用地保护和区域间生态补偿提供科学依据,该研究在坝上高原地区1990、1995、2000、2005、2010和2015年6期土地利用解译数据的基础上,通过GIS等工具分析了研究区域1990-2015年间生态用地格局演变的基本特征,并对生态用地的生态系统服务价值进行了计算。主要结论如下:1990-2015年期间,研究区域生态用地数量呈减少趋势,其中林地和其他生态用地数量在增加,草地和湿地数量在减少。生态用地活跃程度在2000-2015年比1990-2000年期间更高。林地的空间稳定性最好,然后为草地和湿地,其他生态用地稳定性最差。生态用地生态系统服务价值由46.01亿元上升到428.26亿元,增加了8.31倍,林地和湿地提供的生态系统服务价值最大,其次为草地,其他生态用地最小,应当继续加强生态防护林建设,采取生物恢复技术,人工补水,科学禁牧、休牧、轮牧,调整产业结构等措施恢复和增加林地、湿地和草地的生态系统服务功能。     

黄河流域城镇化与生态系统服务的时空互动关系

黄河流域是中国重要的生态廊道,黄河流域的生态安全关系着全国的生态安全水平。理清城镇化与生态系统服务之间的空间互动关系是黄河流域可持续发展的基础。通过分析2000-2018年黄河流域城镇化发展特征以及生态系统服务的空间分布格局,利用Pearson相关系数和双变量空间自相关方法进一步揭示了黄河流域城镇化和生态系统服务的时空作用关系及演变特征。结果表明:(1)2000-2018年黄河流域城镇化水平整体提升,综合城镇化指数增长了102.60%,经济城镇化发展速度普遍高于土地城镇化和人口城镇化,城镇化水平具有显著的空间差异性;(2)2000-2018年黄河流域粮食生产、固碳和土壤保持分别增长了65.32%,59.47%和46.27%,而产水服务减少了21.15%;(3)黄河流域城镇化与生态系统服务之间的关系在时空尺度上表现出了正向效应的减弱和负向效应的增强,并且城镇化和生态系统服务发展不协调的区域在不断扩张。     

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。     

基于土地利用的三峡库区近30年生态系统服务价值时空变化特征

为了分析和探究三峡库区生态系统服务价值的时空变化特征,以Landsat TM/Landsat 8 OLI遥感影像为基础数据,运用RS和GIS技术提取了研究区1986年、1995年、2000年、2007年、2010年和2018年的土地利用数据,并运用土地利用动态指数模型和土地利用程度指数模型对其土地利用类型的变化趋势进行了分析。另一方面,核算了研究区相应年份的生态系统服务价值,并分析了其时空演变特征,同时对土地利用程度与ESV的相关关系进行了分析。结果表明:(1)1986-2018年,三峡库区耕地、林地和草地面积呈现减少的趋势;水域、建设用地和未利用地面积呈现增加的趋势;(2)不同土地利用类型的变化速度具有差异性,其中,建设用地和水域变化较快,耕地、林地、草地和未利用地变化较慢;(3)1986-2018年,三峡库区生态系统服务价值总量由1639.56亿元持续增长到1662.01亿元,整体增幅1.37%;(4)研究区ESV具有空间正向自相关性,其中高值区聚集明显,中低值区分区域相邻布局;(5)土地利用程度与ESV存在强烈的正相关关系。三峡库区近30年来的生态系统服务价值整体上有所提升,生态状况有所改善,但区域间差异较大,局部地区仍需特别关注,生态系统服务价值与土地利用之间存在着密切相关性。     

江苏省沿海地区土地利用变化及其生态效应

[目的]分析江苏沿海地区的土地利用类型和空间变化,探讨江苏沿海地区土地利用变化产生的生态效应,为土地利用规划提供理论支持。[方法]以江苏沿海地区1990,2000和2010年3期土地利用类型数据为基础,借助GIS技术和Costanza等的生态服务价值计算模型,求取土地利用动态度、综合程度指数、质心变化和生态服务价值量等,并进行剖析。[结果]1990—2010年,研究区内耕地、林地和草地的面积减少,水域、城乡建设用地和未利用地的面积增加。城乡建设用地的扩张占用了耕地,对耕地的补充主要是草地,草地、未利用地和城乡建设用地在空间位置上变化较大。耕地、林地和草地面积的减少使得研究区生态服务价值降低,而水域的面积的增加带来的生态效益弥补了因上述用地类型面积减少造成的损失。[结论]1990—2010年研究区生态服务价值增加了24.34亿元,但从空间上来看,生态增值区分布范围小,主要集中在盐城的东部沿海,而生态减值区分布范围较广且有扩大的趋势,有待通过规划等措施强化土地利用变化的综合调控。     

陕西省神木县土地利用格局和生态服务价值变化

在对土地利用信息提取的基础上,运用土地利用变化强度、动态度、土地利用程度、生态系统服务价值对陕西省神木县土地利用时空演变特征及其生态响应进行了分析。结果表明,2000-2010年神木县土地利用类型转换较快,土地利用程度明显减弱,耕地、草地、林地、水域、工矿用地、建设用地和未利用土地的变化强度分别达到-1.687%,0.782%,0.469%,-0.033%,0.067%,0.086%和0.316%。2000-2010年神木县生态系统服务价值呈增长态势,10 a间增加了0.94亿元,同期耕地生态价值减少了3.95亿元,林地和草地分别增加了3.47和1.92亿元,而水域和未利用土地的生态价值变化不大。空间上,北部乡镇生态系统服务价值以下降为主,而南部乡镇以增长为主。     

农村宅基地整治潜力的空间显式测算与模拟

三峡工程的建设对库区生态环境的影响极大,为了深入分析三峡工程建设前、后土地利用活动的生态环境效应,该研究基于三峡库区土地利用变化和精细化生态系统服务价值（ecosystem services value,ESV）评估结果,细致地测度ESV时空演变及其对土地利用变化地敏感性。结果表明：1）三峡工程建设前,库区土地利用变化最主要的特征是耕地转为建设用地,而建设后则表现为林地、草地和耕地三者间的相互转换以及建设用地扩张。2）1980-2018年,三峡库区整体生态系统功能改善,ESV净增加18.49亿元,这主要由于三峡工程建设后大量耕地转为林地。但重庆主城区及其周边地区ESV持续减损。3）三峡工程建设前、后库区生态系统服务价值敏感性指数分别为0.73和1.46,敏感性增加。在空间分布上,库区东部夷陵、秭归,中部石柱、丰都以及重庆主城区生态系统服务和9种子服务功能的敏感性较高。总体来看,三峡工程的实施对库区生态系统服务功能的影响利大于弊。研究结果有助于加深对大型水利工程生态环境效应的认识,且为库区生态环境建设和保护提供指导。     

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。     

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。     

2000——2013年衡阳市土地利用格局转变对生态系统服务的影响

将生态系统服务评估利用到区域生态保护决策中的重要途径之一是生态系统服务制图.本研究对衡阳市多期遥感影像进行解译,采用当量因子法估算其生态系统服务价值(ESV)及由土地利用格局转变而引起的价值损益;并在ArcGIS 10.0软件支持下,利用空间自相关、高低聚类及重心分析等空间统计方法,对衡阳市ESV的时空变化进行制图模拟,以期为衡阳市的生态保护规划与管理提供决策辅助.研究结果表明:1)2000—2013年衡阳市的ESV略有降低,由2000年的2410亿元降至2013年的2394亿元;转移矩阵分析发现林地及耕地转为建设用地,以及林地转为耕地是引起衡阳市ESV降低的最主要原因.2)衡阳市的ESV高值区对低值区呈包围态势;2000—2013年ESV损失区主要分布于市区及其东部区域,而增值区主要分布于市区西部区域.3)衡阳市ESV的空间自相关与高低值聚集现象明显,其程度趋于增强;ESV重心向西偏北9°方向迁移了245.73 m.可考虑通过限制林地及耕地向建设用地的转变、实施"存量"或"减量"用地政策、维护和强化区域整体生态系统格局的连续性等措施来提高研究区的生态系统服务价值.