基于生态系统服务的流域分区规划与管理——以于桥水库流域为例

量化关键生态系统服务的空间分布格局,分析生态系统服务间权衡协同关系,对流域环境进行生态功能的规划分区,将有助于实现流域精细化管理。本研究以典型跨省市农业流域——于桥水库流域为例,借助InVEST模型对2020年流域内农业和环境的6种关键生态系统服务（粮食产量、氮输出、磷输出、固碳量、产水量和土壤保持）进行模拟,分析其空间分布特征,然后采用Spearman相关系数法判断生态系统服务间的权衡与协同关系,最后运用K-means聚类法识别生态系统服务簇,根据生态系统服务簇的特征对流域进行分区规划,并提出差异化管理措施。结果表明：产水量高值区主要分布在流域中北部地区,粮食产量、氮输出、磷输出的高值区主要分布在流域中南部,土壤保持和固碳服务的高值区则主要分布在流域的西北部。氮输出、磷输出与粮食产量,土壤保持与固碳服务互为协同关系（P<0.01）,而粮食产量服务与土壤保持服务间存在较强的权衡关系（P<0.05）。根据子流域的生态系统服务特征,将于桥水库流域划分为粮食生产区、水源保护区、森林生态区和综合发展区4个功能区,分别占流域面积的22.32%、18.69%、29.30%和29.67%...     

降水和土地利用对黑河上游生态系统服务权衡与协同关系的影响

本研究利用InVEST模型和CASA模型测算了2000—2015年黑河上游3种生态系统服务——产水、土壤保持和净初级生产力,量化了3种服务之间的权衡协同关系,并进一步分析了降水和土地利用对服务关系的影响。结果表明:2000—2015年3种服务在波动中增加,且均呈现出东南高西北低的分布态势。降水的增加使得产水与土壤保持由协同变为权衡关系,产水与净初级生产力由权衡变为协同关系。中覆盖度草地中产水与土壤保持、产水与净初级生产力的协同关系最大;灌木林地中土壤保持与净初级生产力的协同关系最大;高覆盖度草地中三者的协同关系最优。     

喀斯特山地城市生态系统服务变化及关系研究——以贵阳市为例

贵阳市是喀斯特山地城市的典型地区,了解其生态系统服务之间的权衡/协同关系,对生态系统管理策略的提出与应用以及有效促进区域生态保护与经济发展具有重要意义.以贵阳市为例,基于RULSE、 InVEST模型评估了2005年、 2015年贵阳市土壤保持、产水量和碳固持3种生态系统服务,利用双变量相关、空间自相关等分析方法研究生态系统服务时间与空间的权衡/协同关系.结果表明：(1) 2005-2015年间,3种生态系统服务总体上呈增加趋势.在空间分布上,土壤保持与碳固持呈北高南低的空间分布,产水量则表现出相反的空间格局.(2) 2005年和2015年3种生态系统服务存在空间自相关,局部上正相关类型表现出较强的集聚性,而负相关类型的集聚性较低.(3)贵阳市生态系统服务主要由耕地、林地、草地提供,单位面积上,碳固持和土壤保持林地最高,产水量建设用地最高.(4) 2005-2015年间,土壤保持—产水量、土壤保持—碳固持为协同关系,产水量—碳固持为权衡关系;在空间上,贵阳市南部的城市建成区及周边地区土壤保持—产水量、产水量—碳固持两对生态系统服务均表现出权衡关系.本研究旨在为贵阳市以及其他喀斯特山地城...     

安庆都市圈生态系统服务权衡与协同

为厘清区域发展特征、优化区域布局、实现生态转型和绿色可持续发展,研究生态系统服务之间的权衡和协同关系是发展的基础.本研究以安庆都市圈为研究对象,运用空间计量法估算安庆都市圈的水源涵养、土壤保持、NPP服务和食物供给等4种生态系统服务,分析不同生态系统服务之间的权衡与协同关系,并运用CA-Markov模型预测203 0年...     

黑龙江农田生态系统服务权衡与协同

为促进农田生态系统可持续发展,亟需探究旱改水背景下黑龙江省农田生态系统服务变化。本研究基于1995年、2005年、2015年、2020年4期遥感影像解译结果,分析黑龙江省农田分布、农田生态系统服务变化,评估其权衡与协同关系,识别热点区域并划分生态功能管理分区。结果表明:1)黑龙江省旱地改为水田趋势明显,全省水田面积增长162.45%,主要位于三江平原;2)研究区的粮食产量、碳固定量、土壤保持量呈上升趋势,水分亏缺量也随之增长;3)粮食供应和碳固定具有空间协同关系,而与水文调节、土壤保持存在显著的权衡关系。研究发现1995—2020年农田生态系统服务具有一致的权衡/协同关系,但相关程度存在差异。依次,全省可划分为农产品供给区、土壤保持区和生态保护区3类生态功能区,从而实现区域生态系统服务最大化。     

黄土高原生态系统服务时空变化及权衡与协同研究

【目的】黄土高原是典型的环境脆弱区，探究经济发展背景下黄土高原生态系统服务的时空分异特征及权衡与协同关系，为实现区域经济和生态环境可持续发展提供理论依据。【方法】应用InVEST模型，利用遥感数据和社会经济数据，量化评估了2000～2018年黄土高原五期生境质量，碳储存，土壤保持和粮食供给四项服务的时空格局变化，采用相关性分析探究各服务间的权衡与协同关系，并在此基础上识别了黄土高原多重生态系统服务热点区。【结果】2000～2018年黄土高原生境质量指数均值呈上升态势，增幅为3.16%，碳储量增加了7.8×10⁷t，土壤保持量增幅为25.16%，粮食供给下降显著，降幅为9.97%。各项生态系统服务间相关系数均低于0.6，且通过显著性检验，相关系数年际变化小，生境质量、碳储存和土壤保持三项服务间互为协同关系，粮食供给与其他三项服务呈权衡关系。研究期内黄土高原1类热点区面积基本保持稳定，2类热点区面积共增加3.53%,3类热点区面积占比小，变化不显著，非热点区面积下降显著，不存在4类热点区。高值区分布在东南和西南部，中部和西北部属于低值区。【结论】预期可为全球变化和经济...     

多情景土地利用变化下武汉城市圈生态系统服务权衡协同研究

基于多目标情景模拟土地利用格局,定量评估生态系统服务权衡协同关系及总体发展趋势,有助于生态系统服务管理策略的制定,从而提升区域生态和人居环境质量。本研究以武汉城市圈为例,借助GIS(地理信息系统)和InVEST模型对2005—2020年生态系统粮食供给、固碳、土壤保持、产水和氮保持进行定量评估,基于FLUS耦合模型模拟2035年自然发展、耕地保护和生态保护3种情景下生态系统服务,并评估其权衡协同关系。结果表明：2005—2020年武汉城市圈建设用地和水域分别增长1 126.59 km²和72.67 km²,耕地、林地、草地和未利用地分别减少1 019.56、125.62、14.77 km²和39.31 km²,耕地保护和生态保护情景下建设用地增长率远低于自然发展情景,建设用地扩张程度受到遏制;2005—2020年粮食供给、土壤保持、产水和氮保持服务能力增强,固碳服务能力下降;自然发展情景下产水服务最佳,耕地保护情景下氮保持和土壤保持服务能力显著下降,生态系统服务间权衡效应增强,生态保护情景下固碳、土...     

生态系统服务权衡与协同研究：发展历程与研究特征

生态系统服务与人类福祉密切相关,生态系统服务之间的权衡协同关系是当前的研究重点,分析其概念内涵与研究特征,能够更好地认识区域生态系统服务之间的关系,从而面向各方需求实现总体效益最大化,为区域发展提供决策依据.本文采用文献分析法和比较分析法统计了国内外1996—2020年生态系统服务权衡与协同研究的文献数量特征,梳理了国内外自发展起始至当前不同时段的研究主题,归纳了生态系统服务权衡与协同的概念内涵和研究特征,指出了目前研究存在的不足以及未来的研究方向.研究表明:国内外文献数量均处于持续增长的趋势,并且国外增长速度高于国内;生态系统服务权衡与协同具有很强的时空尺度依赖性,时空尺度的差异共同驱动权衡协同关系的动态变化,但是目前该领域相关研究仍有很大的探索空间,未来需加强时空变化的框架模型、定量分析、驱动机制、内在机理、阈值效应、供给与需求等方面的研究,从而更好地认识生态系统服务权衡与协同的时空变化机理,实现区域生态环境与社会经济发展的双赢.     

黄土高原土地利用及生态系统服务时空变化特征研究

全球变化背景下,研究土地利用变化过程对生态系统的影响及相互作用机理,是全面、科学认识生态系统对人类活动和全球气候变化响应的重要支撑。本文选择我国土地利用变化典型区黄土高原为研究区域,在收集相关遥感数据基础上,采用了降水贮存量法、通用土壤流失方程和修正土壤风蚀方程等估算方法,估算了2000—2015年黄土高原水源涵养、土壤保持和防风固沙等主要生态系统服务,分析了2000—2015年黄土高原土地利用和生态系统服务时空变化特征,得出以下结论:2000—2010年黄土高原土地利用变化强度和范围较大,主要以退耕还林还草为主,2010—2015年土地利用变化整体放缓,主要以城市化为主,退耕还林还草为辅;与2000—2010年相比,2011—2015年黄土高原的水源涵养量和土壤保持量有所增加,防风固沙量有所下降,水蚀模数和风蚀模数均有所下降;黄土高原土地利用变化驱动因素主要是国家政策等人类活动因素,生态系统服务年际变化主要是由于气温和降水等气候因子的波动变化,10年或者更长尺度的变化则是由于全球气候变化和土地利用变化双重影响。本文研究可为全球变化下黄土高原生态系统的健康发展提供科技支撑和相关政策建议。     

陕西省生态系统服务权衡与协同关系时空特征分析

陕西省位于长江、黄河两大流域之间,横跨3个气候带,分为了秦巴山地、关中平原和黄土高原3大自然区,自然条件多样,在西北地区发挥着重要的服务功能,探究陕西省长时间序列生态系统服务时空分布特征及各服务间的权衡协同关系变化可为生态系统服务功能管理提供科学依据.本文基于CASA模型、RUSLE模型和InVEST模型测算了陕西省2...     

白洋淀流域生态系统服务评估及其调控

政策制定者在制定土地利用相关政策时需要权衡各方面的利益关系,协调资源保护和经济发展之间的关系.由于缺乏有效的评价与权衡办法,目前对这方面研究还较少.采用InVEST模型,评价了白洋淀流域7种服务功能指标,分析了其空间分布特征.通过情景(政策情景与保护情景)分析,较好的反映了农业直接经济收入与服务功能之间的关系.结果表明:生物多样性、水源涵养、土壤保持和固碳重要区域主要分布在流域西部、北部和流域中部山区;水质保护和授粉重要区域主要分布于流域东部、南部和中部平原区.政策情景下,产水量第二,农业产出有所下降,固碳能力较保护模式差,N/P输出最少.保护情景下产水量最大,农田产出价值不变,氮磷保持与政策情景差不多,但固碳效果最好.通过权衡不同情景下服务功能得失,筛选既不损害流域居民实际经济收入,又能使得水文服务功能得到提高的管理模式.研究表明InVEST模型可以很好的用于对自然资本评估和空间化特征分析,通过建立不同情景,评价结果可以用于权衡不同管理策略下服务功能得失,是一种评价和预测自然资本变化的有效方法,对政策制定和策略筛选具有重要的指导意义.     

土地利用变化对生态系统服务功能的影响——以密云水库流域为例

生态系统服务功能与人类福利息息相关,土地利用变化是生态系统服务功能退化的主要驱动力之一,以人地关系紧张,生态系统服务功能变化剧烈的密云水库流域为对象,分析流域1990-2009年土地利用的变化,采用空间显式的生态系统服务功能评估软件InVEST中的“产水量”、“土壤保持”、“水质净化”模型,研究流域土地利用变化对生态系统服务功能的影响.结果表明1990-2009年密云水库流域土地利用变化剧烈,农田、草地和水体的面积分别减少了30％、48％、61％,林地、建筑用地和裸地的面积增加,增幅分别为30％、230％、282％.随着土地利用变化,生态系统服务功能相应产生着显著变化,研究期内,土壤保持功能和固碳服务分别增加46％和19％,但水资源供给服务和水质净化功能分别减少了3％和25％.农田面积的减少和森林的扩张改善了土壤保持服务,森林面积的增加同时也改善了固碳服务,但会削弱水资源供给服务,建筑用地的扩张会大幅度削弱水质净化功能,为维持和改善流域整体的生态系统服务功能,应加强对森林和建筑用地的控制.其研究为密云水库流域土地利用科学管理决策提供参考.     

海南岛生态系统土壤保持功能空间特征及影响因素

土壤保持是生态系统提供的重要调节服务之一,在区域侵蚀控制以及生态安全的维持方面具有不可替代的作用.以基于生态系统服务价值化和权衡得失综合评价工具InVEST,对海南岛生态系统土壤保持功能的空间特征及其影响因素进行了分析与探讨.结果表明:(1)海南岛土壤保持总量为8.16×108 t,平均单位面积土壤保持量为247.28 t·hm-2·a-1,空间上呈现中部高四周低的分布格局,中部山区国家级生态功能保护区在土壤保持功能的保育方面发挥着重要作用;(2)不同生态系统类型的土壤保持功能从大到小依次为:灌丛＞天然林＞草地＞橡胶林＞浆纸林＞热作园＞水田＞旱地＞红树林＞防护林,自然生态系统整体优于人工生态系统;(3)除自然因素外,经济发展、人口增长以及农田扩张都是影响土壤保持功能的重要因素,其中单位面积地区生产总值、单位面积第一产业生产总值、人口密度以及农田比例与单位面积土壤保持量显著负相关(P＜0.05),橡胶林比例与土壤侵蚀强度显著正相关(P＜0.01),说明海南岛的经济发展与人口增长会削弱生态系统土壤保持功能,应权衡它们之间的关系,探索一条发展经济与保护生态系统土壤保持功能并举的可持续发展之路.     

基于生态系统服务的永定河流域北京段生态网络构建与优化

[目的]随着流域城镇化进程加快,自然资源的开发及城镇用地扩张,导致流域生态环境逐步恶化,生态系统服务功能也随之减弱.构建生态网络对于改善和修复流域生态系统结构与功能,进一步实现流域生态的可持续发展具有重要意义.[方法]以永定河流域北京段为例,对流域水源涵养、土壤保持、生境质量3种生态系统服务进行定量评估,利用Getis...     

中亚热带3种次生林生态系统服务权衡与协同

以中亚热带地区不同演替阶段次生林为对象,研究了马尾松+石栎针阔混交林(PM)、南酸枣落叶阔叶林(CA)及青冈+石栎常绿阔叶林(CG) 2种调节服务[土壤有机碳(SOC)调节、全氮(TN)调节]及1种支持服务(物种多样性)之间的权衡与协同关系及其影响因素。结果表明:CA的物种多样性显著高于PM、CG,CA与CG的土壤SOC、TN含量显著高于PM。3种次生林土壤SOC调节与TN调节为协同关系,物种多样性与土壤SOC、TN调节为权衡关系,PM、CA权衡表现为物种多样性具有相对较高的收益,CG权衡无固定的相对受益方。在演替前期,常绿阔叶树种比例、土壤p H分别与土壤TN调节-物种多样性、土壤SOC调节-土壤TN调节的权衡呈负相关,随着演替进行,地形因子、土壤因子及树种组成因子对生态系统服务权衡产生的影响较小。     

不同土地利用情景下天津市生态系统服务及权衡与协同分析

  目的  土地利用变化是导致生态系统服务及其关系变化的重要影响因素,探讨土地利用变化对生态系统服务影响具有重要意义。  方法  本研究基于2000和2015年天津市土地利用数据,结合区域发展规划,采用GeoSOS-FLUS模型预测2030年3种不同情景下的土地利用格局,并利用InVEST模型评估生态系统服务及权衡/协同关系。  结果  （1）2015—2030年,自然发展情景下城市继续扩张,建设用地增加27.68%,耕地下降11.47%。生态规划情景下城市扩张减缓,建设用地增加7.97%,林地、草地、水域和灌丛共增加2.02%。城市快速发展情景下建设用地和耕地基本保持稳定,水域面积增加4.78%。（2）2015—2030年不同情景下天津市综合生态系统服务指数均呈现下降趋势,其中自然发展、生态规划和城市快速发展情景下综合生态系统服务指数分别为0.172、0.181、0.180。（3）2015—2030年不同情景下4种生态系统服务的权衡/协同关系方向未变,但强弱发生了复杂的变化,总体上生态规划情景下协同关系更强,自然发展情景下协同关系更弱。  结论  本研究建议天津市未来应控制城市扩张速度、优化当前土地利用结构、增强生态环境建设。研究结果可为天津市生态系统管理提供理论基础。      

近20年柳江河流域生态系统服务价值变化研究

以柳江流域为例,采用1980、2000年国土资源调查图表数据,计算研究区生态系统服务价值,分析土地利用变化情况及对生态系统服务价值的影响.结果表明:1980-2000年,林地面积一直居于首位,林地和耕地面积减少并向建设用地转变;研究期内生态系统服务价值总体呈缓慢下升的趋势,年均变化率为-0.009％;从功能方面,水源涵养、土壤形成与保护等服务性功能的价值远大于原材料和食物生产的价值;从结构方面,林地占生态系统服务总价值的66％以上.因此,在柳江流域城市建设和产业发展的过程中,应加强对林地和水域的保护,以实现流域的可持续发展.     

荒漠生态系统服务功能的评估方法

生态系统服务评估研究是国内外热点问题之一.荒漠生态系统是陆地生态系统的一个重要组成部分,荒漠生态系统本身因环境因素的差异而类别多样,本文从生态系统服务功能的角度出发,总结了荒漠生态系统服务功能及其价值评估方法,其主要功能划分为固碳、水文调节、保持土壤养分、防风固沙、生物多样性保护、文化旅游6类10个评估指标,并探讨了各指标的物质量及价值量的计算公式和方法,可为今后荒漠生态系统服务功能评估研究提供参考依据.     

西安市生态系统服务价值及其变化研究

在阐释生态系统的固碳释氧、保持土壤、涵养水源、食物生产生态功能的基础上,根据西安市生态系统类型特点,定量评价西安市2000年及2010年西安市固碳释氧、保持土壤、涵养水源及食物生产的生态系统服务价值及其变化情况.结果表明,2000年西安市各项生态系统服务功能总价值为220.81亿元,2010年增长至238.70亿元.10年间涵养水源生态系统服务价值量下降了57.04％,应注重对秦岭北麓山地森林生态系统及西安市水域面积的严格保护.     

基于RS与GIS的赣江上游流域生态系统服务价值变化

研究土地利用背景下的生态系统服务价值变化对促进区域生态建设和可持续发展具有重要意义.以赣江上游流域为例,依据1990年、1995年、2000年和2005年4期的遥感数据,利用RS和GIS手段对土地利用数据进行了处理,并分析了土地利用变化引起的生态系统服务价值变化.结果表明,1990-1995年赣江上游流域生态系统服务价值变化不大,1995-2005年生态系统服务价值总量不断增加,且各类生态服务功能价值波动较大;各土地利用类型生态系统服务价值敏感性指数都小于1,表明生态系统服务价值对服务价值指数缺乏弹性.