山西省城镇化与生态系统服务时空相关性及空间效应分析

为深入探究城镇化对生态系统服务价值的驱动因素以及生态系统服务空间溢出效应,以山西省县域为研究单元,基于2000—2018年土地利用数据、社会经济数据构建生态系统服务价值和城镇化水平综合评价体系,通过双变量空间自相关分析县域城镇化与生态系统服务价值相关性的空间特征。结果表明:研究期间山西省生态系统服务价值整体呈下降趋势,城镇化综合水平虽有显著提高,但整体偏低。研究区城镇化和生态系统服务价值之间存在显著的负相关关系,呈"U"形发展趋势。空间计量模型结果表明,城镇化率、建成区面积与生态系统服务呈显著负相关,人均社会消费品零售总额、城镇化水平的平方项与生态系统服务呈显著正相关。生态系统服务价值对邻近县域产生正向的溢出效应,在控制其他解释变量不变的前提下,相邻县域生态价值每提高1%将对本县域产生0.243%的促进作用。研究区生态系统服务具有整体性和不稳定性,使各县域政府丧失自身环境保护的积极性。     

重庆市城镇化与生态系统健康的时空耦合特征

[目的]研究山地城市城镇化与生态系统健康的时空交互耦合特征以及生态系统健康与城镇化之间的复杂关系,为该地区城镇的科学管理与可持续发展提供科学依据。[方法]以山地城市重庆市为例,运用熵值法和活力—组织力—弹力—服务模型(V-O-R-S)分析了城镇化与生态系统健康亚系统的时空演变特征,探讨2000—2020年重庆市城镇化与生态系统健康亚系统间交互耦合关系的机理。[结果](1)2000—2020年重庆市综合城镇化水平呈逐年上升的趋势,但仍存在空间发展不均衡的问题,核心带及低值区均受地形起伏影响显著;(2)2000—2020年生态系统健康指数一直处于适中状态,城镇化发展迅速的区域生态系统健康状况恶化显著,植被覆盖度较高的渝东南与渝东北生态系统健康状况良好。[结论]城镇化与生态系统健康亚系统间的交互耦合关系呈上升趋势,但是目前未达到高度协调阶段,仍有矛盾存在。重庆市要实现高质量且可持续的发展,仍需走绿色发展路径,解决时空不均的问题。     

景观格局变化下陕西汉江流域生态价值与风险的相关性研究

陕西汉江流域是"南水北调"中线工程的主要水源地,属于国家重点生态功能区。研究流域内景观格局的时空变化特征、生态系统服务价值和景观生态风险的相关性,对保持流域内生态系统稳定性、保障流域生态安全具有指导意义。基于2000年、2005年、2010年、2015年、2020年陕西汉江流域5期土地利用数据,采用景观格局指数计算、生态系统服务价值评估、景观生态风险评估等方法,研究景观格局变化下生态系统服务价值、景观生态风险的时空演变机制及空间相关关系。结果表明:(1)2000—2020年,流域内景观格局斑块破碎程度降低、异质性和连通性减弱、多样性增加,各地类景观向复杂化方向发展;(2)研究时域内,研究区ESV总体增加5.23亿元,气候调节价值最高,占比41.70%,以较低和中等价值等级为主,占比约61.62%;(3)研究时域内,研究区ESR整体呈小幅减少趋势,降幅1.40%,以较低和中等生态风险等级为主,占比约61.55%;(4)陕西汉江流域生态系统服务价值与生态风险之间存在显著负向空间相关性。景观格局变化使陕西汉江流域生态系统服务功能升高,生态风险降低,两者空间自相关性减弱。     

重点生态功能区生态系统服务价值时空变化特征及启示——以湖北省宜昌市为例

生态系统服务价值评估一直是生态系统服务研究的重点和难点,认识和理解生态系统服务价值特征对制定合理的生态系统管理目标具有重要意义。以重点生态功能区——湖北省宜昌市为例,基于宜昌市2000年、2005年和2010年土地利用数据,采用价值系数法估算宜昌市生态系统服务价值,分析10年间宜昌市生态系统服务价值时空分异特征。结果表明:(1)10年间,宜昌市生态系统服务价值相对稳定,约为342亿元/a,年均增长0.01%。林地对生态系统服务价值贡献最大,约占80%,水源涵养服务功能价值最高,约占16.8%;(2)宜昌市生态系统服务价值呈现明显的西部高、中心城区和东南部低的分布格局;(3)根据生态系统服务价值空间分布特征,宜昌市未来生态系统管理应按城镇环境维护区、农业生态保护区和生态安全屏障区3大生态功能分区制定相应的发展战略目标。     

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。     

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。     

湘中丘陵区农业生态系统服务价值与城镇化水平弹性关系研究

城镇扩张对生态功能的发挥有重要影响。为协调城镇扩张与提升生态效益间的矛盾,本文以湘中丘陵区58个县(市、区)为研究对象,基于2005年和2015年2期土地利用遥感监测数据,借助土地利用转移矩阵、农业生态系统服务价值评估方法、城镇化水平测度、探索性空间数据分析以及构建弹性系数等手段,分析了农业生态系统服务价值和城镇化水平间的时空动态关系。结果表明:1) 2005—2015年,农业生态系统服务价值总体呈减少趋势,减少了23.75×10~8元,高低价值区相互邻近分布;城镇化水平总体呈增加趋势(增加6.24%),大致呈丘陵区中部低四周高的特点。2)城镇化水平和农业生态系统服务价值间具有显著的空间负相关性(P0.001),高(低)城镇化水平的区域被低(高)农业生态系统服务价值所包围。3)城镇化水平和农业生态系统服务价值之间主要以冲突关系为主。基于此,未来应强化对绿色植被的保护,合理控制建设用地增长比例,推行产业结构转型,促进资源的集约节约利用,以期协调城镇扩张、农业生产和生态效益间的关系。     

成渝城市群生态系统服务价值与人类活动强度空间关系

科学揭示生态系统服务价值与人类活动强度的空间关系,对土地管理和城市规划具有重要意义。以成渝城市群为例,基于2000年、2010年、2018年三期土地利用数据,构建土地利用转移矩阵、生态系统服务价值评估模型及流向损益模型、人类活动强度指数评估模型,综合运用双变量空间自相关和多尺度地理加权回归方法,探究了成渝城市群地区人类活动强度与生态系统服务价值的空间关系,揭示人类活动强度对生态系统服务价值的深刻影响。结果显示：(1) 2000—2018年生态系统服务价值由5 064.6亿元下降到5 061.27亿元,建设用地过度侵占耕地已经成为了生态系统服务价值降低的主要原因;(2) 2000—2018年人类活动强度呈现出“双核圈层式”的空间特征,人类活动强度高值区主要集中于成都、重庆两地,边缘地区人类活动强度较弱;(3)人类活动强度增强会导致生态系统服务价值减少,二者存在显著空间负相关,中部地区恶化明显,2000—2018年总体而言负向效应加剧。研究表明退耕还林以及植被恢复对区域生态系统恢复而言至关重要,未来应更加重视区域生态保护,制定合理规划措施,共筑城市群绿色可持续发展一体化。     

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。     

中国城镇化进程对生态系统服务价值的影响

研究城镇化进程对生态系统服务价值的影响,为今后城市的可持续化发展提供参考。以中国各地级市为研究单元,利用1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年的中国地市级城镇化指标数据和全国土地利用数据,通过相关计算以及SPSS相关性分析,定量评价中国各地级市的城镇化水平特征、生态系统服务价值量变化以及之间的相关关系。结果表明:(1)中国主要地级市城镇化水平都呈逐渐递增趋势,城镇化进程呈阶段性特征。城镇化水平的空间格局表现为高值集聚性,形成了京津冀、长三角和珠三角等综合城镇化水平高值集聚区。(2)中国的生态系统服务价值25年间减少1 105.68亿元,年均减少44.23亿元,总体呈减少趋势。各地级市生态系统服务价值空间分布差距较大,总体空间分布呈现西高东低、北高南低的趋势。(3)人口城镇化和经济城镇化是主要导致生态系统服务价值减少的因素。土地城镇化是通过土地利用变化直接影响生态系统服务价值。社会城镇化则影响生态系统服务功能的结构。总体来说,城镇化会导致生态系统服务价值功能总值降低。综合城镇化水平和生态系统服务价值功能之间存在明显负相关关系,Pearson系数为-0.876,并通过0.05信条水平检验。     

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...     

长江中游生态系统服务供需平衡与居民福祉耦合的时空特征

生态系统服务供给、需求与居民福祉的相互复杂关系是自然生态系统和社会经济系统研究中重要的交叉科学问题,也是生态系统服务和居民福祉研究的热点难点问题和矛盾多发领域。然而,已有研究更为关注生态系统服务供给对居民福祉的贡献,忽视了生态系统服务需求以及供需平衡对居民福祉的影响。选择长江中游地区作为研究靶区和2000—2018年作为研究时段,建立生态系统服务供需量化矩阵测度生态系统服务供需平衡,采用年度组合赋权法和线性函数加权法评估居民福祉,引入弹性系数模型划分生态系统服务供需平衡与居民福祉耦合关系类型,并进一步研究其时空特征。结果表明：1）生态系统服务供需平衡与居民福祉耦合关系可划分为“供需改善－福祉增加”“供需恶化－福祉增加”“供需改善－福祉减少”以及“供需恶化－福祉减少”4种,分别对应最优、次优、次差以及最差耦合关系类型;2）长江中游地区生态系统服务供需平衡与居民综合福祉耦合关系表现为以权衡关系为主导且逐渐增强,其中“供需恶化－福祉增加”县域单元占比由2000—2010年的81.99%增至2010—2018年的91.57%;3）生态系统服务供需平衡与居民福祉耦合关系会随着福祉类型、服务类型、空间尺度、时间范围、经济社会发展水平等表现出不同形式的反馈。长江中游地区各县域单元和有关部门应当结合地区自然地理条件、经济发展水平等多方面因素,因地制宜、因时制宜地推进生态环境保护与修复工程,尽可能地规避“生态诅咒”或“生态魔咒”效应,充分发挥经济社会发展过程中的“生态祝福”效应。     

宾县生态系统服务时空格局及权衡协同关系

东北黑土区是我国重要的生态功能区,也是主要的粮食产区,持续多年的开垦利用,加剧了该地区生态环境的恶化,因此探究黑土区生态系统服务的时空分异特征及协同权衡关系对该区域社会经济生态协调发展有重大意义。以宾县为研究区,综合利用InVEST模型、RUSLE模型、CASA模型、R语言和GeoDA软件,定量测度该县2000—2020年产水量、土壤保持和碳固定3种生态系统服务的时空格局及权衡与协同关系。结果表明:(1)从时间变化看,产水量呈上升趋势,碳固定和土壤保持呈先降低后上升的波动变化趋势;(2)从空间分布看,产水服务高值区表现为由中部向四周递减的趋势,碳固定和土壤保持服务总体呈现为南高、东低的空间分布格局。(3)权衡协同关系表明,2000—2020年,协同关系是宾县生态系统服务间的主导关系; 数值上,3种生态系统服务的协同关系持续增强,具体表现在相关系数和Moran's I指数的增加; 空间上,正、负相关集聚性明显,权衡协同关系分布空间分异性显著。综上,宾县生态系统服务变化呈上升趋势,南部区域生态系统服务较强,未来应在空间上促进生态系统服务协同发展。     

三峡库区重庆段土地利用转型及生态服务功能价值时空分异特征

为充分掌握土地系统与生态系统时空分异特征,推动自然生态系统和社会经济系统长期协调发展,以三峡库区(重庆段)为研究对象,基于土地利用数据,考虑土地利用转入转出双过程,挖掘空间置换的土地利用转移,采用Costanza的生态系统服务价值当量法,探讨了2005-2018年研究区土地利用转型时空特征及其生态系统服务价值时空变化特征,并运用空间自相关理论定量研究了生态系统服务价值空间分布关系及土地利用与生态价值间的空间响应特征。结果表明:研究区近15 a间耕地转出幅度最大,建设用地转入幅度最高;土地利用转型活跃程度与生态系统服务价值变化空间分布一致。生态系统服务价值量先增后减,以巫溪-涪陵为界,西低东高,西减东增;生态系统服务价值强度的空间分布具有显著的正向空间自相关关系,聚集趋势明显;土地利用程度与ESV具有显著空间负效应,极显著相关区域主要位于主城区范围、江津北侧及研究区东北边缘等地区。     

城镇化进程中耕地多功能权衡/协同关系演变及其驱动机制

城镇化进程中中国耕地利用功能变化深刻，探究影响耕地多功能协同与权衡的城镇化因素更是平衡地区经济发展与耕地保护的关键。该研究以淮海经济区为例，选取2000-2018年连续年份时间，从耕地生产、社会和生态三个维度构建评价体系分析耕地多功能时空特征，利用Spearman秩相关分析揭示耕地多功能间权衡与协同的时空演化，运用调节效应模型定量剖析权衡与协同演化的城镇化驱动机制。结果表明：1）耕地生产功能整体呈持续增长趋势，社会功能整体呈持续下降趋势，生态功能整体呈波动下降趋势。2）耕地生产与社会功能整体呈弱权衡向弱协同转变，且大部分地市内部的两功能权衡关系有所缓解，协同区域逐渐向东部转移。耕地生产与生态功能整体呈权衡增长趋势，但部分地市内部的两功能关系趋向协同发展，主要分布在鲁南和苏北地区。3）耕地生产与社会功能相互关系主要受城乡收入差距、人口城镇化率以及居民消费能力的影响。耕地生产与生态功能相互关系则受居民消费能力的显著影响。同一驱动因子在不同水平下对耕地多功能之间权衡与协同关系的作用程度不同。为此提出促进淮海经济区耕地多功能协同发展的策略建议。     

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。     

河南省城市化与生态环境耦合协调状态的时空格局

[目的] 探索河南省城市化与生态环境耦合协调状态的空间聚集特征,提出相关的发展建议,为河南省城市可持续发展提供科学的参考。[方法] 通过构建城市化与生态环境评价体系,利用改进的耦合协调度模型,研究2008—2018年河南省城市化与生态环境发展水平及耦合协调度,对河南省17个地级城市耦合协调度进行时空格局分析。[结果] 2008—2018年全省耦合度值都在0.9以上,耦合协调度呈波动上升趋势;多数城市的城市化水平低于生态环境水平,各市城市化与生态环境的耦合协调度等级有基本不协调、基本协调、协调、高级协调;城镇化与生态环境耦合协调存在空间正相关性,有西部和中部耦合协调度高、东南部耦合协调度低的聚类特征。[结论] 河南省整体城镇化进程加快,经济城市化和生态环境压力分别对城市化和生态环境两大系统产生了重要影响。应加强郑州市中心城市的发展,推动河南东南部城市的发展。