基于生态系统服务价值评价的忻州市生态安全格局构建

[目的]准确识别生态保护的重要节点和区域,进而合理布局及建设生态廊道,维护生态系统可持续发展。[方法]以忻州市为例,基于生态源地-阻力面-生态网络的生态安全格局构建方法,通过生态系统服务价值评价及形态学空间学格局分析方法(MSPA)识别生态源地;基于熵权法和多阻力因子构建阻力面;运用电路理论模拟分析生态廊道和生态节点,确定生态修复的一些关键区域。[结果](1)研究区内含有生态源地59处,总面积为2 355 km²,呈现出东部集中,中西部分散的空间分布格局。(2)研究区共有生态廊道100条左右(总长度为1 637.58 km),生态夹点111处(总面积为3.16 km²)以及生态障碍点83处(总面积为48.7 km²),生态廊道按其重要程度呈现自内向外的环形分布,而生态夹点则主要散布在生态源区和廊道相互毗邻的区域。[结论]生态安全格局能够有效识别生态廊道以及生态修复的重要区域。在生态保护与恢复中,应将“保护廊道、修复夹点区域、剔除和完善障碍区域”作为总体治理策略。     

辽西北地区防风固沙辐射效应空间差异研究

为提高风域生态系统上风向与下风向区生态服务功能的协调与修复能力,基于修正风蚀方程(RWEQ)与GIS技术,并结合辽西北风域生态系统的风向、风速与土壤尘粒组成,评估分析了辽西北地区二期治沙工程后防风固沙功能的辐射效应。结果表明:受到气候、植被盖度、土壤类型、人类活动等诸多因素的影响,辽西北生态系统防风固沙功能具有空间地域差异性,整体呈现南北较强、中部较弱的空间分布格局。研究区防风固沙量为3.754×10⁷ t,防风固沙能力为824.35 t/km²,产生辐射效应影响到的最远距离为1 250 km,辐射区总面积37.26 km²,是研究区自身面积的8.18倍。减少下风向区域的风沙量为1.877×10⁷ t,其中延边朝鲜族自治州享受到的辐射效应最大,减少沙尘量为2.03×10⁶ t,占总效应的10.82%; 伊春市享受的辐射效应最小,沙尘量减少1.1×10³ t,占总效应的0.005%。总而言之,辽西北地区防风固沙功能空间分布差异性明显,风域生态系统防风固沙功能具有很强的辐射效应。     

基于"重要性-脆弱性-服务价值"的国土空间生态保护与修复管控

国土空间生态保护修复是维护国家生态安全格局的重要保障，科学划定与管控保护修复关键区对维持区域生态系统功能与可持续发展具有重要意义。该研究以福建上杭县作为典型研究案例区，在综合生态系统完整性、系统性与生态效益的基础上，构建了"重要性-脆弱性-服务价值"（I-F-V）的多维生态系统测度框架，进而分析了区域生态系统的多维特征、测度因子间的权衡与协同关系，运用空间聚类（分组分析）划定了生态保护与修复空间，并基于各分区的空间分异性及生态系统结构特征，提出分区管控措施。结果表明：1）上杭县生态系统具有较强的空间异质性，整体上呈现重要性较高、脆弱性程度低、服务价值较高的空间分异格局；2）上杭县各生态系统测度因子间协同与权衡关系并存，综合重要性、脆弱性和服务价值之间均为协同关系，生态系统保护与修复区域可能存在高度重叠；3）上杭县可划分为III-I-V（中等重要-一般脆弱-极高价值）、III-III-V（中等重要-中等脆弱-极高价值）、III-II-V（中等重要-较为脆弱-极高价值）、III-III-IV（中等重要-中等脆弱-较高价值）、II-III-I（较为重要-中等脆弱-低价值）和IV-I-I（高度重要- 一般脆弱-低价值）6个分区，其中，III-I-V和III-II-V两个分区面积较大，是区域发展的生态系统功能基底，各分区所在的土地覆被类型构成也存在明显的空间异质性，林地、灌丛、耕地和园地属于优势土地覆被类型；4）依据生态保护与修复措施将研究区进一步划分为生态保护区（生态保育区、绿色发展区、适度开发区）和生态修复区（生态修复区、保护修复统筹发展区）。研究结果可为区域国土空间生态保护修复规划与建设、生态安全格局维护提供较为科学、全面的研究思路和实践借鉴。     

基于ANP-GIS的长春市城市建设用地生态适宜性评价

基于城市建设用地的生态适宜性对建设用地资源进行合理有效开发利用是缓解城市化进程与土地资源有限性矛盾的根本途径。因此,在前人研究的基础上,提出了结合网络分析法（Analytic Network Process,ANP）与GIS的城市建设用地生态适宜性耦合评价模型,并结合长春市的自然、社会和经济特点对长春市城市建设用地生态适宜性进行案例研究,最终获得了可视化的长春市城市建设用地生态适宜性空间分布图（5个适宜度）。结果表明:对于长春市建设用地的选取最适宜的土地面积约为1 289.3 km²,适宜区域6 662.7 km²,较适宜区域9 461.4 km²,一般适宜区域2 848.2 km²,不适宜区域303.4 km²,而且长春市建设用地生态适宜性较高的地区（最适宜区域和适宜区域）分布在长春区域的腹地,处于长春市市区以及九台区、德惠市、农安县的交汇的区域,该地区自然、社会和经济各项指标的生态适宜性度均相对较高,表明长春市未来的城市发展以及城市建设的重点可以向生态适宜度较高的中部地区偏移。研究结果说明了ANP-GIS耦合模型的可靠性,同时也为长春市的建筑用地的选取和长春市的城市规划提供决策依据。     

哈长城市群生态系统服务时空特征及其权衡/协同关系研究

哈长城市群位列国家二级城市群之首,研究哈长城市群地区的生态系统服务变化及权衡协同关系对促进该区域可持续发展具有深远意义。基于多源遥感数据结合InVEST模型及权衡协同度模型(ESTD),分析了哈长城市群2000年、2010年、2015年土地覆被变化;评估了土壤保持、生态系统碳储量及产水量3种生态系统服务的时空分布及其权衡协同关系。结果表明:(1)2000-2015年,哈长城市群内建设用地共增加1462 km²,其中,2000-2010年增长量(958 km²)高于2010-2015年(504 km²),15年间林地共增加1527 km²,草地、耕地及裸地分别减少661 km²,1611 km²,780 km²;(2)15年间土壤保持量持续降低,生态系统碳储量先减后增,产水量先增后减;(3)6种土地覆被类型中,单位面积下林地提供的土壤保持力最高,湿地提供的生态系统碳储量和产水量最高;(4)协同作用在哈长城市群3种生态系统服务间占主导地位;南部的土壤保持-生态系统碳储量及土壤保持-产水量多为协同关系,北部相反,从全区来看生态系统碳储量-产水量间的相关关系相对较弱。研究结果可为哈长城市群地区制定更为全面具体的生态保护策略提供参考依据。     

基于不透水地表扩展的南昌市景观生态风险评价

[目的]景观生态风险是识别区域生态风险和衡量区域生态安全的有效指标。基于不透水地表构建,可直观判定人类活动对风险形成及恶化的环境响应。分析区域景观生态风险评价及风险加剧区的影响因素,对遏制风险加剧区的滋生与蔓延具有科学意义及实践价值。[方法]以南昌市为例,获取不透水地表信息构建景观生态风险指数,分析其时空演变特征,运用地理探测器对研究区景观生态风险的影响因素进行测度。[结果](1) 2010—2020年南昌市不透水地表面积剧烈增长,由648.63 km²增至1 075.12 km²,农用地及生态用地资源不断下降,不透水地表主要由耕地、林地、水域等景观转换而来,人类活动干扰程度加大;(2) 2010—2020年南昌市景观生态风险指数空间分布以“中间低—两边高”呈现,平均值整体下降。2010年、2015年、2020年南昌市景观生态高风险区面积分别为519.73 km²,324.82 km²,365.04 km²,景观生态高风险区面积先降后升,区域以景观生态中高风险区及中风险区为主;...     

基于生态安全格局的环鄱阳湖城市群生态修复关键区域识别及修复策略

为维护生态系统的整体平衡及实现受损生态系统的可持续发展,以环鄱阳湖城市群为例,通过生态服务功能重要性和生态敏感性评价确定生态源地,运用最小累积阻力模型和电路理论提取生态廊道,基于“点—线—网”模式构建生态安全格局,通过识别网中的生态“夹点”、生态障碍点等,确定了环鄱阳湖城市群生态修复关键区域。结果表明：(1)环鄱阳湖城市群生态源地面积共1.24×10⁴km²,主要分布在西部九岭山区、东南部武夷山区以及东北部怀玉山区等区域,地类以林地为主,生态廊道共364条,总长7 640.24 km,呈现中部稀疏、四周密集的空间特征;(2)基于生态安全格局构建,识别环鄱阳湖城市群生态保护修复关键区域包括31处生态“夹点”区域、23处生态障碍点区域,破碎空间面积6 053.39 km²。综上,源地和廊道的分布呈现东西部密集,中部稀疏的特征,借助生态安全格局和电路理论识别的“夹点”与障碍点更符合物种运动的真实规律,可见格局构建能够有效地识别生态修复关键区域。     

基于模糊伽马模型的河南省生态空间辨识与格局优化

生态空间的辨识与格局优化是保障区域内土地生态安全的有效途径。为明晰研究区内生态空间整体格局,清查研究区整体资源清单,了解土地自然生态系统现状,通过综合生态系统服务重要性评价模型和生态系统敏感性评价模型,以河南省为研究区域,依托ArcGIS 10.5平台,根据研究区生态本底状况选择评价指标,基于模糊逻辑理论利用模糊伽马模型辨识生态空间,并提出了生态空间优化格局方案。研究表明:研究区域生态空间分为生态保护空间、限制约束空间、控制缓冲空间、优化开发空间4种类型,生态保护空间面积为13 668.73 km~2,占研究区总面积的8.3%,限制约束空间面积为19 161.78 km~2,占研究区总面积的11.63%,控制缓冲空间面积9 434.67 km~2,占研究区总面积的5.72%,优化开发空间面积为122 480.73 km~2,占研究区总面积的74.34%。根据生态空间辨识结果提出研究区生态空间格局优化方案,将研究区域划定为"三区、两带、3块",分别为太行山生态红线保护区、大别山生态红线保护区、伏牛山生态红线保护区;沿黄河生态保护带、沿淮河生态保护带;豫东平原生态保护块、豫西丘陵生态保护块和豫北丘陵生态保护块。     

环鄱阳湖城市群生态保护重要性评价及其空间格局

[目的]分析环鄱阳湖城市群生态保护重要区域的空间变化特征和空间聚集特征,为区域划定“三区三线”、合理规划国土空间提供基础依据,为促进大湖流域地区经济高质量发展和生态保护之间的协同发展提供理论参考。[方法]以环鄱阳湖城市群为例,2000,2010,2020年土地利用数据为基础,借助InVEST模型、修正的通用土壤流失方程(RUSLE)和GIS空间分析方法,选取水源涵养、土壤保持、生物多样性和水质净化等生态服务类型以及水土流失敏感性和水环境敏感性识别研究区生态保护重要区域,分析其空间变化特征。[结果](1)2000,2010,2020年,研究区生态保护重要区域面积分别为6.34×10⁴,6.35×10⁴,6.28×10⁴ km²,地类以林地和水域为主,呈现“两边高,中间低”分布特征;(2)在2 km×2 km格网尺度下,环鄱阳湖城市群生态保护重要性在空间上显著聚集,高高聚集区主要分布在东西部山区等人为活动较少、生态保护良好的区域;低低聚集区主要分布在环鄱阳湖平原区,该区人类活动密集,经济发展的同时生态系...     

基于生态足迹的澧水流域生态补偿研究

以澧水流域为研究对象,通过生态足迹的方法,实现生态系统服务价值与补偿量之间的转化,结合地区社会经济发展水平,测算了研究区域的生态补偿额度。研究表明:（1）从2001—2013年澧水流域各县（市、区）生态系统服务价值变化率来看,降幅最大的是澧县,其次是临澧县;增幅最大的是武陵源区,其次是桑植县。（2）2013年澧水流域的人均生态足迹为3.203 6 hm²,而实际生态承载力为0.600 0 hm²,人均可利用生态承载力为0.528 0 hm²,则人均生态赤字为-2.675 6 hm²。（3）计算出了澧水流域各县（市、区）的生态补偿标准,其中澧县需要支付的生态补偿量最高,为26.97亿元;其次是石门县和临澧县,分别为8.87亿元和6.44亿元。研究结果将为澧水流域生态补偿机制的建立提供参考。     

山东沿海生态系统服务协同与权衡的空间格局及驱动力

提升区域生态保护效能,可为区域生态治理科学决策提供政策依据,以山东省沿海地区为研究区,使用InVEST模型和CASA模型测度产水服务、土壤保持、植被固碳和生物多样性的时空演变,借助差异比较法探究生态系统服务协同权衡的时空分异机制,进一步利用多尺度地理加权回归(MGWR)剖析了自然因素和人类活动因素对协同权衡的影响。结果表明：(1) 2018年研究区产水服务、生物多样性的均值为605.27 mm/a, 0.28,2010—2018年总量递增速率分别为0.21 mm/a, 0.23;土壤保持、植被固碳的均值为0.000 73 t/(hm²·a),537.56 gC/(m²·a),2010—2018年总量递减速率分别为0.62 t/(hm²·a),2.1 gC/(m²·a)。(2) 2010—2018年,生态系统服务的协同权衡具有显著的空间异质性,产水服务分别与土壤保持、生物多样性表现为强权衡弱协同;植被固碳分别与产水服务、土壤保持、生物多样性表现为强协同弱权衡。(3)产水服务、土壤保持、植被固碳三者存在...     

喀斯特山区土地利用演变与石漠化分布格局

喀斯特山区石漠化是制约区域社会、经济、生态发展的重要因素之一,人类活动是石漠化形成的主要因素,而土地利用是人类活动的基本载体,探究不同用地类型石漠化响应情况,对喀斯特山区石漠化治理及可持续化发展具有重要意义。基于三期土地利用和石漠化数据,辅以GIS空间分析技术和转移矩阵模型,对黔西南州2000年、2010年、2020年土地利用格局及石漠化景观的时空演变进行综合分析。结果显示:研究期间,黔西南州主要土地利用变化类型是草地转有林地和耕地,耕地转有林地和草地,灌木林地转草地和耕地,依次占全州国土面积的8.79%,5.82%,4.91%,4.08%,4.75%,3.85%。2000—2010年草地、灌木林地、耕地和有林地石漠化等级明显改善,改善面积依次为2 703.7 km²,1 347.8 km²,2 219.1 km²,2 532.8 km²; 2010—2020年草地、灌木林、耕地、有林地、裸地石漠化改善面积分别为557.14 km²,318.78 km²,819.35 km²,665.60 km²,244.48 km²。过去20年间,黔西南州石漠化状况持续恢复改善,但局部区域仍存在不稳定的恶化风险,此部分地区应作为黔西南州后期石漠化土地治理工作中的重点。对黔西南州长时间序列的石漠化演变情况进行研究,分析其在不同土地利用情况下的变化,可对研究区生态恢复以及土地利用规划提供决策依据。     

洞庭湖区生态用地生态服务价值时空演化的地形梯度效应

从数量变化和垂直分布两个层面分析了洞庭湖区1990-2015年期间生态用地及其生态服务价值时空演化的垂直空间分布特征,结果表明:（1） 洞庭湖区生态用地由1990年的17 215.77 km²增加到2015年的17 258.28 km²。其中湿地数量增加,林地、草地数量减少。（2） 生态用地生态服务价值由1990年的856.72亿元增加到2015年的1 393.28亿元,湿地生态服务价值增加明显。（3） 低地形梯度（1~10）为湿地的优势分布区;高地形梯度（30~50）是林地和草地的优势分布区。生态用地的转入和转出在不同时期交替进行,转入主要集中在较低的地形梯度上,而转出覆盖的梯度更广。（4） 生态服务价值优势分布区逐渐向低梯度聚集,中高梯度贡献的生态服务价值比例明显下滑。在明晰生态用地及其生态服务价值的垂直分布变化规律的基础上,进行精准的生态管控和建设,实现洞庭湖区生态系统的健康发展。     

长吉图地区土壤保持服务功能时空变化与供需匹配

[目的]依据长吉图地区土壤保持服务功能时空变化及其供需匹配特征,辨别区域内不同土壤修复治理需求,为推进区域土壤生态环境保护有效落实提供科学依据。[方法]利用InVEST模型,定量评估2000,2010,2020年3期长吉图地区各地市、县区的土壤保持服务功能,分析土壤保持服务供需及其时空变化匹配状态关系,以识别亟需采取针对性管理的优先区域并制定土壤整治策略。[结果] 2000—2020年长吉图土壤保持强度为0.00～2 590.42 t/km²,减少侵蚀服务功能为0.00～1 544.23 t/km²,泥沙持留服务功能为0.00～2 452.20 t/km²,区域间土壤保持服务水平差异显著,具有明显的时空分异特征;研究区供需匹配情况较平衡,未出现低供给高需求匹配类型;区域土壤保持服务供需变化匹配关系包括供需同增/供增需减可持续,供需同减/供减需增不可持续4种类型。亟需治理的不可持续区域比例逐年扩大,截至2020年分别为68.15%(减少侵蚀),72.57%(泥沙持留),集中于研究区东侧以及西侧的中间部分,土壤保持服务弱化显...     

1981-2010年内蒙古沙漠化演变对区域生态系统服务价值的影响

土地沙漠化是生态系统服务价值变化的重要影响因素,文章基于NDVI等多源数据与GIS、敏感性分析方法,分析了1981—2010年内蒙古地区沙漠化演变对区域生态系统服务价值的影响。结果表明:（1）1981—2010年,内蒙古地区沙漠化面积净增加6.92万km²,但总体沙漠化程度有所改善。沙漠化逆转区域主要集中于内蒙古西南部的鄂尔多斯与阿拉善,而沙漠化发展区域主要发生在中北部的科尔沁和浑善达克。（2）生态系统服务总价值减少671.57亿元;沙漠化演变对生态系统服务价值具有中度线性相关关系,其造成生态系统服务价值损失比例为23.7%。（3）沙漠化演变对沙区生态系统服务价值变化的影响具有空间异质性,在鄂尔多斯、浑善达克等地表现为促进作用,在土默特、内蒙后山等表现为反向作用。（4）各沙区生态系统服务价值对沙漠化演变敏感度差异明显;科尔沁、河套平原等地敏感性指数高于50,而呼伦贝尔、内蒙后山等则小于1。该结果可为内蒙古自治区的科学土地规划、生态保护及可持续发展提供重要参考。     

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。     

雄安新区生态支撑区水土保持功能时空格局及人为驱动因素分析

水土保持功能是生态系统重要功能之一,关系着区域生态安全和水环境质量。利用通用水土流失方程(RUSLE)对雄安新区生态支撑区2000—2018年水土保持功能进行评测,分析了该区水土保持功能时空格局与主要人为驱动因素。结果表明:(1)研究区水土保持功能多年均值呈西高东低的空间分布格局。西部太行山区多年均值为191.10 t/(hm²·a),中部丘陵为119.25 t/(hm²·a),东部平原为30.25 t/(hm²·a)。(2)2000—2018年,研究区水土保持量年均值整体呈显著增加趋势,年际间变化较大,介于39.78～135.62 t/(hm²·a); 像元尺度上,水土保持功能呈增强趋势区域占比为63.89%,通过显著性检验的为28.75%; 呈退化趋势区域占比为36.11%,通过显著性检验的为8.2%。(3)水土保持功能变化的人为驱动因素主要包括生态建设活动、农业生产活动和建设用地扩张以及采矿业扰动生态系统稳定性等。该研究为雄安新区生态支撑区的生态保护和修复工作提供科学依据。     

不同建植技术对露天煤矿排土场生态修复效果的影响及评价

为解决矿区排土场生态修复难和生态修复成本高的问题,提出了一种新的穴铺建植技术对排土场进行生态修复,并于2012—2015年期间选择4种建植技术对永顺煤炭有限公司矿区排土场开展生态修复工作。基于修复后（2015年）的植被生长状况和土壤改良效果,并通过对比分析的手段,对不同建植技术的生态修复效果进行了评价。结果表明:穴铺植生袋建植法（A）、旱梯田坡面建植法（B）、旱坡植生袋建植法（C）和沙柳围护建植法（D）4种不同建植技术中,在植被覆盖度方面表现为A（85%） > C（80%） > B（73%） > D（63%） > E（7%,裸地）;土壤容重方面表现为A（1.21 g/cm³） < C（1.27 g/cm³） < B（1.31 g/cm³） < D（1.43 g/cm³） < E（1.52 g/cm³）;土壤侵蚀模数方面表现为A[3 630 t/（km²·a）] < C[6 350 t/（km²·a）] < B[7 860 t/（km²·a）] < D[15 730 t/（km²·a）] < E[26 000 t/（km²·a）],均表明A技术在植被生长状况和土壤质地改良方面效果显著,有效解决了试验区人工建植植物群落稳定性差和水土流失量大等问题,成功完成了试验区的生态修复。穴铺植生袋建植技术在矿区排土场或类似区域的生态修复工程实践中具有良好的借鉴和参考作用。     

西部平原区生态用地时空动态特征及环境效应

为了探究生态用地变化特征及其对区域生态环境的影响效应,以西部平原区的四川省广汉市为例,基于土地利用转移概率矩阵和重心迁移模型分析研究区生态用地的时空演变特征,然后从承担生态风险、生态服务供给、均衡生态系统的维度运用生态系统服务价值、生态敏感性和生态协调评估分析评价了研究区生态用地演变导致的生态环境效应。结果表明:(1)2000-2017年,研究区生态用地流失严重,大量城镇边缘的生态用地被快速转化为建设用地。研究区生态用地总面积减少9769.51 hm²,耕地面积减少了10726.91 hm²,生态用地重心向北部迁移。(2)生态用地格局受建设用地扩展的扰动对区域生态环境带来了压力和风险,产生了一定的负向影响。生态系统服务价值减少了17.11%,生态极敏感和高度敏感区面积分别增加1629.47,4294.40 hm²,生态协调度下降了10.36%。西部平原地区在快速城镇化进程中生态用地流失严重,整体生态环境承受较大压力,应加强生态用地科学管控与修复,提升国土空间环境综合治理能力。     

衢州市市级水土流失重点防治区划分

在现有防治区划分成果的基础上,立足于当地实际情况,根据“两区”划分条件及指标,利用ArcGIS空间分析功能,采取定性分析与定量分析相结合的方法,进行衢州市市级水土流失重点预防区和重点治理区划分。划分结果为：衢州市撑口水库水土流失重点预防区面积46.42 km²,衢州市柴家村水土流失重点治理区面积13.98 km²。划分结果充分反映了区域水土流失特点和防治需求,能为水土流失分区防治、分类指导提供依据,推进水土保持工作有效开展。