滇中城市群2000-2020年土地利用变化对生态系统服务价值的影响

[目的] 以高原喀斯特地貌区滇中城市群为例,引入地形梯度,探究快速城镇化过程中滇中城市群的土地利用/覆被变化（LUCC）对生态系统服务价值（ESV）的影响,为其他相似地区的生态系统服务价值提升和土地利用规划提供理论指导。[方法] 基于2000,2010和2020年3期土地利用数据,结合地形位指数、修正的ESV当量和热点分析等技术手段定量探讨滇中城市群2000—2020年的土地利用和ESV在地形梯度上的时空变化特征,并通过ESV损益流向表分析滇中城市群LUCC对ESV的影响。[结果] ①2000—2020年,滇中城市群耕地和林地分别减少了1.21×10⁵ hm²,1.19×10⁵ hm²,而建设用地面积增加了2.16×10⁵ hm²。耕地、水域和建设用地主要集中分布在低地形梯度上,林地主要集中分布在高地形梯度上。②ESV总体呈下降趋势,价值量从2000年的1 196.41亿元减少到2020年的1 137.50亿元,共减少58.91亿元。ESV在地形梯度上的空间分异特征显著,ESV高值区主要分布在海拔高且坡度大的西部和北部区域,ESV低值区则与之相反。③林地和水域的流失以及建设用地对耕地的侵占导致ESV损失惨重,损失区主要分布于昆明市中部和红河州北部的城镇区。2010—2020年,由于退耕还林、还草、还湖等政策的实施使红河州北部和曲靖市北部区域的林地和水域面积增加并出现ESV增值区。[结论] 研究期内LUCC对ESV产生了较大影响,并在地形梯度上表现出了较明显的空间差异。可以通过对现有林草地和湖滨湿地进行改善和保护,并严格控制ESV损失冷点区等措施来提升滇中城市群生态系统服务价值和促进区域土地可持续利用。     

环鄱阳湖城市群生态系统服务价值时空变化及权衡协同关系

[目的]量化和分析环鄱阳湖城市群生态系统服务价值及时空变化,探讨其生态系统服务之间的权衡协同关系,为区域生态环境保护与修复提供决策参考。[方法]以环鄱阳湖城市群2000年、2010年和2020年3期土地利用数据为依据,采用ESV当量因子法、生态贡献率以及生态系统服务权衡协同度模型等方法,探讨环鄱阳湖城市群ESV时空变化以及生态系统服务之间的权衡协同关系。[结果](1) 2000年、2010年和2020年环鄱阳湖城市群生态系统服务价值分别为4 163.50亿元、4 219.53亿元、4 202.93亿元,整体呈先增后减的变化特征。研究期间各地类中林地的ESV最大,在单项服务功能中水文调节的ESV最大。(2) ESV空间分布格局较为稳定,中高值格网分布于大型湖泊水库以及水系主干道,低值格网分布于城镇建成区和耕地开发程度高的乡村聚集区。ESV增加的区域主要为鄱阳湖外围,ESV减少的区域为南昌市区、九江市东北部、鹰潭市等区县的城镇建成区。(3)水域对ESV变化的贡献率最大,是影响环鄱阳湖城市群ESV增减变化的主要因素。(4)研究时段内协同关系为生态系统服务之间的主导关系,权衡关系集中存在于水资...     

河南省巩义市土地利用演化及其生态系统服务价值响应

[目的] 从格网尺度探讨河南省巩义市1990-2019年区域土地利用演化及其生态系统服务价值（ESV）响应特征,为同类地区的快速城镇化地区生态系统保护和国土空间规划提供决策依据。[方法] 以河南省巩义市1990-2019年4期土地利用解译数据为基础,在格网尺度下,基于修正后的生态系统服务价值当量,估算巩义市生态系统服务价值,并深入探讨其空间自相关特征。[结果] ①研究期间,巩义市建设用地增幅最高,与此相反,水域和灌木林则出现大幅减少,两者降幅分别为-45.17%和-10.09%。用地类型转移方面,水域和耕地转出面积最多,主要转出类型分别为耕地和建设用地。②生态系统服务价值整体呈现出波动式下跌的趋势,近30 a共减少了34.851亿元。水域、乔木林和耕地是巩义市ESV的主要组成部分。从变化特征来看,水域ESV跌幅明显,共减少了35.549亿元。以水文调节和气候调节为主的调节服务在区域ESV构成中占主导地位,同时其近30 a来的损失率也处于高位。③空间探索性分析发现,ESV近30 a出现了大幅下降,区域城镇化进程对生态系统影响的负面效应显著,北部以水域、耕地和建设用地为主的ESV高值区和低值区变化较明显,南部以林地和高覆盖度草地为主的生态资源集中区则变化相对稳定。1990年ESV较高区域集中在黄河、伊洛河沿线及南部伏羲山等地,而ESV较低区域则主要以巩义市区及东西地形较为平坦区域一带;2000年以后,高值片区快速减少且多集中在黄河沿线;2000-2010年,主城区低值ESV区域受快速城镇扩张影响逐步蔓延,在城区及巩义-芝田镇-回郭镇、巩义-竹林镇-米河镇等西向和东向两条带状片区已形成ESV低值集聚区。[结论] 巩义市建设用地扩张加剧,由此引发的区域生态系统持续下降,且空间分布与人类社会经济发展紧密相关。     

基于土地利用变化的湄洲岛生态系统服务价值时空变化分析

[目的] 以“文化型”“朝圣型”“旅游型”海岛—湄洲岛为研究对象,分析2000—2020年海岛开发建设过程生态系统服务价值(ESV)的时空变化特征,为制定湄洲岛旅游区土地利用规划和生态建设提供科学参考。 [方法] 以覆盖湄洲岛的1985—2020年全球30 m精细地表覆盖动态监测数据为数据源,采用ArcGIS技术提取研究区2000,2005,2010,2015和2020年5期土地利用数据,通过土地动态度、土地利用转移矩阵和生态贡献率分析20 a间湄洲岛土地利用变化特征,并结合当量因子法估算湄洲岛生态系统服务价值(ESV)。 [结果] ①2000—2020年,湄洲岛土地利用类型以建设用地和耕地为主,面积变化上主要表现为建设用地和湿地面积的增长,耕地和林地面积的减少;土地利用转移以林地—耕地—建设用地—水域之间的相互流转和建设用地对耕地和林地的侵占为主; ②研究期限内湄洲岛ESV大幅下降,20 a内减少了1 252.69万元,林地和耕地是湄洲岛ESV的主要贡献因子,湿地和水域面积增加是ESV增加的主要影响因素; ③ 各单项生态系统服务价值主要表现为：调节服务＞支持服务＞供给服务＞文化服务; ④ESV空间分布呈中间低、四周高的特征,高值区与域内森林覆盖率高的区域高度重叠,低值区主要分布在建设用地。[结论] 林地和耕地是湄洲岛ESV的主要贡献因子,调节服务对湄洲岛生态系统服务价值量贡献最高。因此在开发建设过程中应提高建设用地利用效率,加强对耕地和林地保护。     

滨海城市土地利用变化对陆地生态系统服务价值与储碳的影响——以辽宁省大连市为例

[目的] 生态系统服务价值(ESV)是评估区域土地利用变化是否科学的重要手段之一,关系地区可持续发展。评估滨海城市ESV和陆地碳储存(TCS)变化,为辽宁省大连市经济发展与生态系统服务价值调控提供依据。[方法] 利用2000—2020年5期土地利用数据和相关数据,基于土地动态度、当量因子法、土地转移矩阵、ESV贡献率、TCS和主成分分析法,计算大连市土地利用变化动态及其对ESV,TCS和陆地碳储存价值(TCSV)的影响。[结果] ①在空间分布上,大连市建设用地主要侵占西南部沿海地区的耕地和林地。②2000—2020年的4个时间阶段,大连市生态系统服务价值呈现先降后升,持续加剧下降的发展趋势;耕地面积减少,建设用地面积增长对生态系统服务功能保持造成直接影响。③2000—2020年的4个时间阶段,大连市TCS和TCSV呈现先升后降,持续加剧下降的发展趋势;林地面积减少直接影响TCS功能的保持。④2000—2020年大连市土地利用转移矩阵中,以耕地、林地、草地转出,建设用地转入为主;造成不同地类的生态系统服务贡献差异,贡献度大小顺序为耕地、林地、湿地、水域、草地和未利用地。⑤2000—2020年大连市的ESV,TCS变化主要受经济增长,三大产业结构调整和镇化水平发展影响。[结论] 从大连市经济发展,ESV提升,TCS能力提升和可持续发展角度出发,需要着重关注滨海岸线建设用地扩张与生态用地和农业用地的冲突问题,加强对北部林草生态用地的保护,加快滨海地带生态环境修复工作,提升生态用地的碳封存能力,避免建设用地无限制盲目扩张。     

熵视角下延安市生态系统服务价值时空递变规律及其影响因子

退耕还林还草工程显著改变了延安市土地利用情况,进而改善了延安市的生态环境,评估这一过程的生态环境变化情况有利于后续生态保护与规划决策。基于1990—2020年土地利用、自然和社会统计数据,利用时间信息熵模型和地理探测器探究退耕还林还草工程实施前后延安市生态系统服务价值(ESV)时空递变规律及影响因子。结果表明：(1)1990—2020年延安市生态系统服务价值总体增加7.7亿元,增幅约32.42%。林地生态系统服务价值增加了11.25亿元,增幅为80.54%,是增长的主要贡献者,调节服务价值占比50%。(2)延安市生态系统服务价值整体呈现出“南高北低”的空间分布格局,有25.1%的区域ESV上升,分布在延安北部和中南部,6.4%的区域ESV降低,分布在各区县城郊地带。(3)归一化植被指数(NDVI)是ESV空间分异的主要影响因子,各因子间的交互作用共同影响了延安市的ESV空间分异。     

天山北坡城市群土地利用及生态服务价值时空演变

[目的] 研究天山北坡城市群土地利用及生态服务价值（ESV）的时空演变特征,为该区生态服务功能改善和生态景观建设提供理论指导。[方法] 基于2000,2010,2018年天山北坡城市群的土地利用数据,利用遥感、空间统计分析方法,分析天山北坡城市群土地利用动态变化和生态服务价值的时空演变特征,并采用景观指数模型研究了天山北坡城市群ESV的景观格局变化。[结果] ①天山北坡城市群主要用地类型为未利用地和草地,建设用地的单一动态度变化最大,动态变化幅度达2.7%;土地利用转移变化主要发生在耕地、草地、建设用地、未利用地之间,以草地向耕地和建设用地转入最为突出。②近20 a研究区ESV总量从1 410.76亿元减少到1 400.17亿元,共计损失10.59亿元,整体呈下降趋势;其中支持服务的ESV减少最多。③研究区ESV呈现出西北部和中部高,北部和东南部低的空间格局;2000-2018年研究区ESV景观格局发生显著的变化,低、中、高ESV区的景观格局表现为研究前期破碎异质化,后期集聚同质化。[结论] 针对不同等级的ESV区,天山北坡城市群的生态环境恶化,需要采取不同的措施改善其生态服务价值,降低城市群发展对生态环境造成的破坏,推动区域生态景观的建设。     

山西省生态经济系统协调度演变格局及其影响因素

[目的]探究山西省生态经济系统协调发展程度及其影响因素,为推动该地区生态经济协调高质量发展提供理论支撑与科学参考。[方法]基于2000—2020年5期土地利用数据,采用修正后的单位面积生态系统服务当量因子,结合生态系统服务价值(ESV)评估模型、生态经济协调度模型以及地理探测器与空间分析法对山西省ESV、经济发展以及生态经济协调度进行综合研究。[结果] 2000—2020年山西省ESV由3 241.73亿元下降至3 189.70亿元,呈现出先增后减的动态变化特征,除林地ESV增加外,其余土地利用类型ESV均出现不同程度的下降,其中耕地下降幅度最大,降幅为5.42%;ESV空间分布格局较为稳定,高值区分布在太行山、太岳山以及吕梁山等山区地带,低值区分布在太原盆地、长治盆地、临汾盆地以及运城盆地等人类活动密集地区,且范围有所增扩。2000—2020年山西省生态经济系统协调度指数为-0.001 9,处于低度失调状态,其经历了由低度协调向低度失调转变的过程,生态经济协调关系出现恶化,空间上呈现出南高北低的分布格局,生态经济系统可持续协调发展面临极大挑战。NDVI和城镇化率对协调度的影响程度远大...     

1990-2020年延安市土地利用结构时空偏移及生态系统服务价值变化

[目的] 对1990—2020年陕西省延安市土地利用结构时空偏移及生态系统服务价值变化进行分析,为该区生态恢复工程的有效实施及因地制宜制定政策提供科学参考。[方法] 利用延安市1990—2020年7期遥感影像解译获取的土地利用数据,基于信息熵和偏移份额模型探讨了该区土地利用结构变化及其生态系统服务价值（ESV）变化。[结果] ①1990—2020年延安市土地利用结构信息熵由1.14 Nat降至0.99 Nat,土地利用结构有序性增强,均质性降低。②1990—2020年延安市建设用地、林地、水域属增长性结构。延安市北部为建设用地、林地、水域的竞争优势区,中部地区周围是草地的优势区,南部地区耕地竞争优势显著。③1990—2020年延安市ESV由23.75亿元增至31.45亿元,ESV增长率呈“北高南低”特征。[结论] 建设用地、林地、水域是延安市土地利用增长的根源,且ESV增长率和土地利用结构竞争偏移整体表现出明显的一致性。     

阿温同城土地利用变化对生态服务价值的影响

[目的]对快速城镇化区域土地利用及其生态服务价值变化进行模拟与分析,可为阿温同城国土空间规划土地科学利用提供参考。[方法]运用ESV估算方法、CA_MCE_MARKOV模型、贡献度测算与分析了2010—2030年阿温同城土地利用变化对生态服务价值的影响。[结果](1)2010—2030年阿温同城草地、未利用地向其他地类转移,耕地、园地、林地、建设用地扩张明显。ESV增加了129.62亿元,呈“北高、南与西低”分布特征; 水文调节是ESV的主体,水域的转换是影响ESV增减变化的主要因素。(2)ESV高值格网位于北部冰川高山,低值格网位于西部阴干山区及南部绿洲平原; ESV损失冷点区域位于天山生态涵养区北部、城乡发展协调区中部,ESV增值热点区域位于天山生态涵养区北部、城乡发展协调区南部、田园绿洲保育区南部。(3)2020—2030年ESV增值区向阿克苏河流域集中; 延续发展态势会导致城乡发展协调区、田园绿洲保育区ESV出现负增长。[结论]以水资源约束为前提,积极开展荒地绿化、加强水体及林草地保护、严格控制建设用地和耕地的增长并引导其内部结构优化,是谋求ESV良性增益、筑牢天山南麓生态安全屏障的有效措施。     

宁夏回族自治区生态系统服务价值时空演变及其驱动力

为了研究干旱半干旱地区土地利用变化及其ESV时空演变特征与驱动机制,基于2009-2017年研究区土地利用变更数据,采用土地利用动态度、ESV评估模型、SPSS以及空间自相关模型,定量分析了研究区ESV时空演化特征及其驱动因素。结果表明:(1)草地和耕地是研究区主要的土地利用类型,研究期间城镇村及工矿用地、交通运输用地面积动态度变化较大,其余各土地利用类型动态度变化度较小;(2)ESV总价值逐年下降,由2009年的902.58亿元下降至2017年的890.6亿元,空间上呈现出中部高、南北低的分布格局,各单项服务价值均呈下降的变化趋势,而林地和水域面积的减少,是导致调节服务和支持服务减少的主要原因;(3)ESV时空差异主要驱动因素为人口密度、城市化率以及人均GDP和境内外旅游收入;(4)空间相关性结果表明,ESV变化率与城镇化率、人均GDP以及人口密度呈负相关关系,且高-高和低-高集聚主要集中在南部地区,而高-低集聚主要集中在北部地区。生态用地面积的减少是ESV下降的主要原因,因此,增加和维护生态用地,控制城镇用地扩张是提升研究区ESV的关键。     

资源型城市土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以安徽省淮南市为例

[目的]以安徽省淮南市为例,探讨资源型城市土地利用变化对生态系统服务价值的影响,为该市生态、经济、生态环境保护以及今后进行城市开发建设和农业发展提供科学参考。[方法]基于土地利用变化和生态系统服务价值评估的相关理论和方法,运用GIS软件,分析淮南市2000和2010年土地利用变化,并计算淮南市生态系统服务价值,研究土地利用变化对生态系统服务价值的影响。[结果]2000—2010年淮南市土地利用变化较大,主要土地类型以耕地、居民地及工矿用地和水域为主。土地利用结构发生变化,出现耕地、林地减少,水域、居民地及工矿用地、草地增加的现象。研究区生态系统服务价值总量呈减少的趋势,从2000年的11.72亿元减少到2010年的11.33亿元,减幅达3.33%。单位面积生态系统服务价值的分布变化也与研究区土地利用变化紧密相关,居民地及工矿用地的增加是造成生态系统服务价值减少的最主要原因。生态系统服务价值对生态价值系数的敏感性指数均小于1,说明研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性,研究结果是可信的。[结论]淮南市应高度重视土地利用变化对生态系统服务价值的影响,优化调整土地利用结构,注重增加生态用地,稳步提升区域生态系统服务价值。     

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。     

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。     

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。     

兰州市城市化与生态系统服务价值的耦合关系定量研究

[目的]定量分析兰州市城市化与生态系统服务价值的耦合关系,以期为兰州市在城市化进程中采取适当的土地利用模式提供科学依据。[方法]在构建兰州市生态系统服务价值和城市化水平2个子系统的基础上,采用熵值法进行标准化处理,建立兰州市2004—2014年城市化与生态系统服务价值的耦合协调模型,测定兰州市城市化与生态系统服务价值的耦合协调状况。[结果](1)兰州市城市化水平从2004年的0.585 1上升到2014年的0.659 6,11a间共上升了0.074 5,年均上升0.006 8,总体上呈上升趋势;(2)兰州市生态系统服务价值从2004年的83.24亿元增加到2014年的95.02亿元,在11a内增加11.78亿元,年均增加1.07亿元,也呈递增趋势。[结论]兰州市2004—2014年城市化与生态服务价值的耦合关系呈现倒U形发展趋势,总体耦合协调度处于中度协调状态之上,在2009—2012年达到协调高峰期。     

2000-2020年黄河流域国土空间格局演变及生态响应

黄河流域国土空间格局变化将深刻影响生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)和功能，科学揭示其响应规律是构建高质量国土空间体系的应有之义。为此，从“三生空间”视角切入构建了两级衔接的国土空间分类体系，借助转移矩阵和修正的ESV评估模型，刻画了黄河流域2000–2020年间多级自然边界的国土空间格局及ESV演变特征，并采用图谱法揭示了ESV的时空响应规律。结果表明：1)2000–2020年间，一级空间中的生产空间持续减少，生活空间逐渐增加，生态空间较为稳定；二级空间中，除了农业生产空间和其他生态空间面积减少外，其他均呈上升态势。转化类型以草地生态空间与农业生产空间、其他生态空间以及林地生态空间的相互转换为主，集中分布在流域中上游地区。2)近20a间生态系统服务价值总体看涨，由2000年的10 976.59×10⁸元上升至2020年的11 210.96×10⁸元，草地生态空间、林地生态空间贡献最大。空间格局呈现“中部及西南部最高，东北部和东南部较高，西北部最低”的特征，显著增加的区域逐渐增多。3)生态增值区范围分布...     

快速城镇化地区景观生态风险变化评估——以上海市青浦区为例

[目的]研究区域生态风险的时空变化规律,为区域生态规划和生态建设提供技术支持。[方法]基于景观格局指数构建区域综合生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展快速城镇化地区生态系统变化及其生态风险时空分异研究。[结果]2000—2013年上海市青浦区城镇和林地大面积增加,农田大面积减少,湿地保持稳定;研究区生态风险空间分布差异明显,青浦东部地区的生态风险高于西部地区,且东部风险扩张速度高于西部,城市化对生态风险的影响显著。[结论]区域生态风险具有显著的空间集聚特征,其生态风险值呈现显著的空间正相关关系。这些变化与生态系统变化及人类活动之间关系密切。