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。     

安徽省生态系统服务时空变化及权衡-协同关系

探析生态系统服务的变化特征及其权衡与协同关系,为制定生态环境保护政策和区域发展规划提供决策参考。利用1990—2018年4期土地利用数据,运用当量因子法、GIS空间分析与地理探测器模型,基于格网尺度刻画安徽省生态系统服务价值(Ecosystem Service Values, ESV)时空演变特征和权衡/协同关系,探讨了影响ESV空间分异的主要因素及其交互作用。结果表明：(1)在1990—2018年期间安徽省ESV呈不断减少趋势,从研究初期的3 647.37亿元(1990年)减少至3 567.78亿元(2018年),下降了79.59亿元。(2)空间尺度上,ESV空间分布格局变化较小,空间异质性明显,呈现明显的南高北低的空间分异特征。(3)数值关系上,4种典型生态系统服务之间呈现不同强度的协同关系。空间分布上,生态系统服务的空间权衡/协同表现出显著的分异特征,一对生态系统服务的权衡与协同关系因空间尺度不同而存在一定差异。(4)县域尺度ESV空间分异格局是多种因素综合作用的结果,其中人口密度和人为影响综合指数对区域ESV空间差异的决定力显著强于其他因素。两两驱动因子交互作用对ESV的影响力...     

农牧交错带禁牧草地生态系统服务空间权衡与协同关系

为明确农牧交错带禁牧草地生态系统主要服务间的相互作用关系,以宁夏盐池县草地为研究对象,借助本地化的InVEST模型,对禁牧以来（2000－2015年）草地碳储存、水源涵养、土壤保持3项关键服务进行精准测度,明确其时空变化特征,以此为基础,通过逐像元相关系数法对3种服务间的权衡作用进行定量可视化表达,分析乡镇尺度各服务间的空间权衡与协同关系。结果表明：1）禁牧以来,草地生态系统碳储存、水源涵养和土壤保持功能显著增加,但增加过程存在一个显著的“N”型波动,碳储存总量及单位面积均值由217.46万t、5.78 t/hm2增加到263.12万t、6.19 t/hm2;水源涵养总量及单位面积均值由2 884万t、76.69 t/hm2增加到6 118万t、143.92 t/hm2;土壤保持总量及单位面积均值由1 383万t、36.78 t/hm2增加到3 474万t、81.71 t/hm2。碳储存功能与草地覆被关系密切,年际波动小、增长稳定,水源涵养和土壤保持功能受降水和地形显著影响,年际波动大、空间差异显著。2）草地土壤保持与水源涵养功能呈显著的空间协同关系（面积占86.34%）,碳储存与水源涵养功能关系复杂,空间权衡与协同关系不显著（面积分别占47.66%和52.34%）,碳储存与土壤保持功能呈空间协同关系（面积占69.55%）。通过定量可视化评估草地生态系统各服务间的空间权衡与协同关系,可为草地生态系统优化提供科学依据,为草地资源管理提供参考。     

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。     

陇东黄土高原农田生态系统服务及其权衡协同关系

陇东黄土高原是中国农耕文明发祥地之一,探究其农田生态系统服务及其权衡协同关系对于维持农田生态系统多功能性,促进耕地保护、保障粮食安全具有重要价值。为了厘清其农田生态系统服务之间的权衡协同关系,该研究基于社会经济与资源环境数据,运用降水贮存量法、通用土壤流失方程、InVEST 等6种生态系统服务评估模型,测算2020年农田生态系统供给服务（食物供给）、调节服务（水源涵养、碳固存）、支持服务（土壤保持、生境维持）和文化服务（美学景观）的物理量,并采用皮尔逊相关系数、双变量莫兰指数,分别识别供给服务与其他3类服务之间的权衡协同关系、各项服务之间关系的空间异质性。结果表明：1）研究区农田生态系统食物供给、水源涵养、碳固存、土壤保持服务物质量分别为4.61×10⁶ t、2.45×10⁸ m³、2.94×10⁶ t、6.61×10⁹ t,生境质量服务均值为0.26;供给服务与文化服务均呈“东西高、中北低”的分布格局,调节服务与支持服务则呈“带状”分布格局。2）研究区农田生态系统供给服务与调节、支持、文化服务之间以及食物供给服务与水源涵养、碳固存、土壤保持、生境维持、美学景观服务之间均表现为不同程度的协同关系。3） 研究区农田生态系统4类服务之间、各项子服务之间的权衡协同关系均具有空间自相关性,空间异质性显著。各项服务之间的协同关系“组团”出现在陇东中北部地区,聚集性较明显;各项服务之间的权衡关系则零散分布,聚集性不明显。因此,应全力维持陇东黄土高原农田生态系统多功能性,实施分区管理策略,充分发挥农田生态系统各类服务的协同效应,整体提升农田生态系统服务功能（特别是食物供给服务）,巩固新时代“陇东粮仓”地位。     

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...     

南京都市圈生态系统服务时空变化及权衡协同关系

[目的]全面理解生态系统服务的时空格局特征及其相互关系,可以丰富生态系统服务及可持续发展等相关理论,并对区域生态环境管理政策的制定具有重要指导意义。[方法]以南京都市圈为研究区,在评估2000—2020年的产水、粮食供给、土壤保持和碳固持等4种生态系统服务的基础上,分析各类型生态系统服务能力在地类和区域上的差异;通过识别生态系统服务热点区及其热点服务类型,评估不同区域服务供给能力;进而采用相关系数和差异比较等方法探究南京都市圈生态系统服务静态与动态的权衡/协同关系。[结果]2000年、2010年、2020年,南京都市圈的产水量、粮食产量、土壤保持量及碳固持量的三年平均值分别为522.12 mm, 4.20 t/hm²,42.61 t/hm²,44.57 t/hm²,除碳固持服务逐年下降,其他服务均呈逐年递增趋势。受土地利用类型和区域自然环境的作用,产水、土壤保持和碳固持服务呈南高北低的空间分布,粮食供给服务则呈南低北高的空间格局。由北向南依次形成了以粮食供给服务为主的1重服务热点区、以产水和粮食供给服务为主的2重服务热点...     

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。     

基于土地利用的武汉城市圈生态系统服务权衡/协同分析

为探究生态系统服务间的权衡/协同关系,以对区域可持续发展提供决策参考。在分析和模拟土地利用变化的基础上,对武汉城市圈39个区县的食物供给服务、碳储量服务和生境质量服务进行了评估,探究其时空演变特征和权衡/协同关系。结果表明:(1)武汉城市圈2005—2018年建设用地和水域面积不断增加,而耕地、林地、草地和未利用地持续减少。2035年综合发展情景下耕地减少趋势得到缓解,林地面积有所增加,建设用地实现有序扩张。(2)武汉城市圈食物供给服务持续提高,碳储量服务不断下降,生境质量总体上也呈下降趋势。多重服务重要区识别表明,各年份中度重要区域面积最大,而极其重要区域面积最小。(3)相关系数法和双变量空间自相关法均表明多尺度下不同情景的生态系统服务间权衡/协同关系是一致的,但程度有所区别。由此可得,区域3种生态系统服务间以权衡关系为主,且不同情景下权衡/协同关系的程度不同。     

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。     

基于生态系统服务的景观生态风险评价及其驱动因素研究——以福建省为例

景观生态风险评价是实现景观格局优化的前提与基础,对于推动景观生态管理、生态文明建设具有重要意义。为提高景观生态风险评价的准确性和全面性,基于生态系统服务改进景观生态风险的评价方法,评价并分析了福建省2000—2020年景观生态风险的时空演变特征,并采用探索性回归分析与地理加权回归模型,探究了景观生态风险时空演变的主要驱动因素。结果表明:(1)2000—2020年福建省景观干扰度逐渐增强,总体呈现“西北低东南高”“大集聚、小分散”的空间分布特征。2000—2020年福建省景观脆弱度整体呈波动下降趋势,而西南部则呈增加的趋势。(2)2000—2020年福建省景观生态风险指数均值由2000年的0.042增长至2020年的0.049,增加了16.7%。至2020年,较高、高风险区面积增长1.8倍,并由东部及东南沿海地区逐渐向内陆扩张; 低风险区则减少至2000年的90%,主要分布在中北、中东部及其周围地带。(3)GDP、常住人口及年均降水量对福建省景观生态风险解释能力最强,对景观生态风险的影响存在空间异质性。GDP、常住人口对福建省景观生态风险具有正向驱动作用,年均降水量则起抑制作用。为此,优化城市经济发展模式、控制常住人口规模是福建省景观生态风险管理与优化的关键。     

土地覆盖变化对盐城海岸带湿地生态系统服务价值的影响

应用Costanza的生态服务价值计算方法,参考中国陆地生态系统单位面积服务价值表,依据当地市场价格,参考海岸带湿地生态服务价值已有文献确定各生态服务价值系数,并结合野外实地调查结果和遥感提取的盐城海岸带湿地两期土地覆被数据,分析盐城海岸带湿地土地覆盖变化以及由此引起的生态系统服务价值的变化。结果表明:1992-2008年研究区土地覆盖发生了显著变化。自然湿地大量转化为生产用地,水产养殖塘和弃耕地面积变化最明显;自然湿地中芦苇和盐地碱蓬滩面积减少了75.27%和72.83%,而互花米草滩面积增加了369.09%。1992-2008年研究区生态服务价值增加了25.349亿元,水产养殖塘的扩建是生态服务价值增加的主要原因;生态系统单项生态服务功能中,大气组分调节、水分调节、污染物降解、科考旅游及生物多样性保护价值均大幅减少。各种土地覆盖类型中,水产养殖塘及互花米草滩的生态服务价值显著增加,而芦苇和盐地碱蓬滩的生态服务价值则大幅减少。自然湿地大量转化为生产用地以及互花米草的大范围入侵是导致不同土地覆盖类型生态服务价值发生变化的主要原因。     

2000-2015年黄土高原生态系统水源涵养、土壤保持和NPP服务的时空分布与权衡/协同关系

生态系统服务评估决定区域可持续发展,对人类福祉至关重要。以黄土高原为研究区域,基于CASA、InVEST和RUSLE模型,结合土地利用类型、归一化植被指数、气象等数据,分析了2000年、2005年、2010年和2015年的NPP、土壤保持和水源涵养3项关键生态系统服务的时空分布特征,识别了3种生态系统服务的热点区,并基于相关系数法分析了黄土高原地区和不同气候区(干旱气候区、半干旱气候区、高原气候区、半湿润气候区)不同生态系统服务间的权衡/协同关系。结果表明:(1)2000—2015年,黄土高原地区的土地利用类型变化剧烈,其中林地(2.8%)和建设用地(43.1%)显著增加,耕地(-2.7%)明显减少;(2)2000—2015年,净初级生产力(NPP)、产水量和土壤保持均呈现增长趋势,分别增加14.1%,5.3%和101.3%;(3)黄土高原的4类热点区(非热点区、一类热点区、二类热点区、三类热点区)所占面积变化不显著,分布具有明显的地带性,从西北到东南依次为非热点区、一类热点区、二类热点区和三类热点区;(4)在整个黄土高原地区,土壤保持与NPP、水源涵养之间为协同关系,NPP与水源涵养为权衡关系;在4个气候区,NPP与土壤保持之间的权衡/协同关系与黄土高原地区一致,但土壤保持和水源涵养在半干旱气候区和半湿润气候区呈权衡关系,NPP与水源涵养在高原气候区和半湿润气候区为协同关系。为促进区域生态系统可持续管理,应在土地规划过程中考虑生态系统服务之间的相互关系,尽可能减少权衡,增加协同。     

黄土残塬沟壑区不同林龄与坡向人工刺槐林生态系统服务协同关系

[目的] 通过权衡关系的研究探索不同林龄与坡向人工刺槐林多项生态系统服务间的差异及动态变化关系,为黄土残塬沟壑区人工刺槐林的经营管理提供理论依据。[方法] 按照不同林龄阶段和坡向共设置36个样地,对所选林分的涵养水源、土壤碳储量、土壤氮储量、年均生产力、生物多样性5个方面的生态系统服务进行测算,利用均方根偏差（RMSD）对该区人工刺槐林生态系统服务的权衡与协同关系进行研究,对生态系统服务与林分因子进行冗余分析。[结果] ①不同林龄、坡向人工刺槐林的生态系统服务差异显著（p<0.05）;随林龄增加,涵养水源量和年均生产力从幼龄林到中龄林增加达到最大值,随后逐渐减小;而生物多样性则呈先增后减趋势,在成熟林时期最高;土壤碳、氮储量随林龄增加呈逐渐增加趋势;阴坡的各生态系统服务价值均高于阳坡。②林龄是引起生态系统服务权衡关系变化的主导因子（p<0.05）,坡向对生态系统服务权衡关系的影响不显著（p > 0.05）,土壤碳固存与土壤氮固存呈协同关系,涵养水源与其他生态系统服务的权衡关系相比程度较高。③人工刺槐林5项生态系统服务与盖度、郁闭度、凋落物厚度呈现不同程度的正相关,与坡度呈现不同程度的负相关。[结论] 人工刺槐林生态系统服务在中龄林和过熟林时期权衡度高,不利于整体生态系统服务效益的发挥。应在中龄林时期引入耐旱灌木或乡土草本,在过熟林经营过程中,在满足涵养水源的前提下,合理控制林分密度,促进其他生态系统服务的作用,提高整体效益。     

太湖流域水生态系统服务及其空间差异

以太湖流域土地利用资料、水文水质资料和统计资料为基础,对流域尺度上水生态系统服务功能及其空间差异性进行了评价与分析。结果表明,太湖流域水生态系统的水供给功能为3.70×1010 m3/a,水产品功能为6 681.180t/a,水路旅客周转量为4.604×108人/(km.a),水路货运周转量为2.90×1011t/(km.a),蓄水总量为4.53×109 m3/a,调节水量为7.69×109 m3/a,固碳量为4.28×106 t/a,释放O2量为1.14×107 t/a,净化污水量为6.30×109 t/a,年输沙量为1.22×106 t/a,造陆面积为189.851hm2/a;水生态系统服务功能总价值为9.10×1010元/a,不同服务功能价值量排序为:旅游>航运>调蓄>水质净化>固碳释氧>水供给>水产品>输沙造陆;太湖流域单位面积水生态系统服务功能价值为19.22元/(m2.a),且存在较大空间差异,其顺序为:浦西区>武澄区>浙西区>杭嘉湖区>湖西区>阳澄区>太湖区。