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...     

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。     

基于MAUP下川滇生态屏障区生态系统服务价值多尺度空间分异及地理探测响应

为探析生态系统服务价值(ESV)在可塑性面积问题(MAUP)下的分区效应,以川滇生态屏障区为例,基于2018年土地利用数据,划分格网、行政区和流域3类不同尺度类型9级评价单元,运用空间自相关分析、地理探测器等方法探究了ESV多尺度空间分异特征及地理探测响应。结果表明：川滇生态屏障区2018年ESV为7 945.81亿元,以林地和草地的贡献最为突出;3类尺度下ESV空间分布具有明显的分区效应,大体呈现出评价单元尺度类间差异性大,类内差异性小的空间分异特征,同时其空间集聚效应及冷热点区空间分布随着评价单元尺度划分大小的不同而差异显著;通过对比分析,将格网尺度与行政区尺度结合分析,可作为大区域生态功能区ESV综合评价的尺度参考;自然因素及社会经济因素的交互协同增强效应共同影响了川滇生态屏障区ESV分异效果,不同尺度下,因子解释力大小不同。综上,评价单元划分的不同会影响评价结果的准确性,结合具体研究需求开展多尺度评价成为未来ESV科学量化的前提条件。     

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。     

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。     

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。     

生态系统服务综合关系空间分异及驱动因素——以石羊河流域为例

明晰区域多种生态系统服务之间的综合关系特征和驱动机制,是生态系统管理的前提,具有重要意义。利用气象、土地利用、NDVI、土壤等数据,基于InVEST模型、CASA模型和RUSLE模型,借助相关性分析方法对石羊河流域2003—2018年的产水、NPP和土壤保持服务及其权衡与协同关系进行定量计算和分析,提出多种生态系统服务间综合关系的识别方法,对石羊河流域生态系统服务综合关系空间分异特征进行研究,并采用地理探测器法揭示了其驱动机制。结果表明：(1) 2003—2018年,石羊河流域生态系统产水及土壤保持服务呈下降趋势、NPP呈上升趋势,石羊河流域生态系统产水服务和土壤保持服务以协同关系为主,产水服务和NPP,NPP和土壤保持服务以权衡关系为主;(2)石羊河流域生态系统服务综合关系具有明显的空间异质性,综合关系为全协同的区域主要分布在肃南县境内,综合关系为全权衡的区域主要分布在天祝县祁连镇以及民勤县的西渠镇、东湖镇和收成地区,综合关系为权衡主导的区域占石羊河流域面积比最大,为74.44%;(3)海拔高度是决定石羊河流域生态系统服务综合关系空间分异的主导因子,各子流域探测的主导因子存在差异性,...     

杭州市土地利用功能时空权衡特征及影响因素分析

揭示土地利用功能权衡/协同关系的时空分异特征及其影响因素,对促进区域土地可持续利用和完善国土空间规划管理具有重要意义。该研究以中国东部发达城市杭州市为例,基于多源数据和空间可视化模型,采用相关分析和回归分析等方法,揭示杭州市土地利用功能权衡/协同关系的时空格局及其影响因素。结果表明：1）在整体上,2000-2018年生活功能与生产、生态功能呈现权衡关系,生产与生态功能呈现协同关系。2）在空间上,生产-生活功能以强权衡、生产下降型权衡为主,主要分布在东部平原地区;生产-生态功能呈现北部权衡、南部协同的格局;生活-生态功能在中心城区和远郊呈现协同关系,在近郊区呈现权衡关系。3）自然条件、地理区位、交通条件和社会经济因素对土地利用功能权衡/协同关系的影响方向和强度各异。研究表明土地利用功能权衡/协同关系在整体和局部空间上存在差异性,在土地利用管理决策中应考虑其整体与局部差异因地适宜地制定政策。     

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...     

西藏“一江两河”流域生态系统服务变化及权衡与协同关系研究

为使环境资源得到高效配置,明晰生态系统服务间权衡关系是重要前提。以一江两河流域为对象,基于InVEST模型对该区1990—2018年的土壤保持、水源涵养和固碳服务进行动态评估,并采用相关分析法探讨了流域、县域尺度下各服务间的权衡关系。结果表明:(1)1990—2018年,土壤保持量和碳储量呈波动增加趋势,产水量呈减少趋势。单位面积土壤保持量、产水量和碳储量的高值区均分布在流域东部的拉萨河河谷地区。(2)流域尺度下,2010年水源涵养服务与固碳服务间表现出权衡关系,其余年份各服务间均呈现出协同关系; 县域尺度下,各服务间关系也多为协同关系,但具有较强的空间异质性。(3)热点制图显示,1990—2018年1类区占比最大且呈增加趋势,主要地类为低植被覆盖草地; 0类和2类区占比增加,主要地类分别为沙地和高植被覆盖草地; 3类区占比有所减少,主要地类为高植被覆盖草地和灌木林。由此可得,研究区3种生态系统服务具有较强的时空异质性,各服务间以协同关系为主,且随时空变化而发生着强弱变化。     

1990-2014年长江中游经济带生态系统服务价值时空变化特征

基于1990-2014年长江中游经济带土地利用变化过程,参照"中国生态系统单位面积生态系统服务价值当量表",采用Costanza的计算模型估算生态系统服务价值并分析其时空变化特征。结果表明:1990-2014年间,长江中游经济带生态系统服务价值增加113.84亿元,年均增长0.016%,总体呈"山区 > 丘陵区 > 平原区"的空间分布格局,上升区集中于江汉平原南部及洞庭湖平原西部,下降区主要沿"石首市-渝水区-九江县"分布;从不同功能价值来看,区域供给、支持服务功能价值分别下降28.08亿元,35.55亿元,调节、文化服务价值分别上升156.90亿元,20.57亿元,供给、支持和文化服务价值均呈山区高、平原低的分布格局,调节服务价值高值、低值区均集中于平原区,4种生态功能价值主要沿"石首市-渝水区-九江县"下降,调节、文化服务价值在江汉平原南部及洞庭湖平原西部上升,支持服务价值在江汉平原西南部上升,供给服务价值无上升集中区。     

黄河下游地区土地利用和生态系统服务价值的时空演变

基于黄河下游地区1990—2015年土地利用分类数据,运用土地利用变化动态度、土地利用转移矩阵,探究不同土地利用类型的变化程度及转移情况,运用当量因子法、热点分析、重心模型、地理探测器探究黄河下游地区县域尺度生态系统服务价值的时空演变及其空间分异。结果表明:1)耕地、草地、未利用地面积逐渐减少,建设用地面积增加,耕地是建设用地面积增加的主要贡献者,建设用地扩张存在侵占耕地的现象。2)从时间尺度看,地区生态系统服务价值逐年减少;从空间尺度看,县域尺度的高值区逐渐减少,低值区逐渐增加;从地均生态系统服务价值的变化率来看,大部分县区的地均生态系统服务价值呈现持续降低趋势。3)地均生态系统服务价值的高值区与低值区空间集聚程度明显,但有逐渐弱化的趋势;生态系统服务价值的重心始终分布在山东省郓城县,重心迁移与两地区之间生态系统服务价值变化差值有关。4)黄河下游地区县域尺度地均生态系统服务价值空间分异受自然因素和社会经济因素共同作用的影响,是不同驱动因子共同作用的结果,其中人为综合影响指数对区域生态系统服务空间分异的影响最大。     

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。     

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。     

泾河流域生态系统服务权衡/协同关系的尺度异质性研究

[目的]探究泾河流域生态系统服务权衡/协同关系的尺度异质性,阐明权衡/协同关系在子流域尺度发生变化的主要原因,为黄土高原地区的生态保护和高质量发展提供科学参考。[方法]利用SWAT模型、CASA模型、InVEST模型等量化粮食供给、土壤保持、产水、固碳、生境质量5种生态系统服务,并采用空间相关性统计方法从全流域和子流域两个尺度上进行生态系统服务及两两之间权衡/协同关系的尺度异质性研究。[结果](1)泾河流域粮食供给服务在流域东南部较强;土壤保持服务在流域北部、中部较弱,在西南部、东南部较强;产水服务在流域西部、南部以及东南部较强,在北部、东北部及东部地区较弱;固碳服务流域南部强于北部,东部强于西部;生境质量以中值区和高值区为主,其高值区主要分布在流域东部、东南部及西部,低值区主要分布在建设用地。(2)从全流域尺度来看,粮食产量和土壤保持、产水量、NPP和生境质量以权衡关系为主;土壤保持和产水量、NPP和生境质量以协同关系为主;产水量和NPP是协同关系为主,和生境质量是权衡关系为主;NPP和生境质量是以协同关系为主。(3)泾河流域生态系统服务之间的权衡/协同关系在部分子流域发生改变,土地...     

基于GeoSOS-FLUS的涪江流域生态系统服务价值评估及多情景模拟

为了探究涪江流域的土地利用结构及其生态服务价值的时空变化,通过预测情景支持未来土地规划,研究基于1980—2018年5期遥感影像,构建生态系统服务价值评估模型并分析时空动态变化,采用GeoSOS-FLUS模拟自然发展情景、耕地安全情景、生态保护情景和快速发展4种情景下未来的土地利用变化及生态系统服务价值的演变趋势。结果表明：(1) 1980—2018年,耕地面积减少542.25 km²,减幅为2.57%;建设用地扩张面积525.66 km²,增幅达255.50%。(2)对应其生态系统服务价值呈增加趋势,由1980年的776.48亿元增加到2018年的783.67亿元,不同土地利用类型对生态系统服务价值的贡献顺序为林地>耕地>水域>草地>未利用土地。(3)在空间上呈现上游高中下游低,下游地区大致呈现由中部向东西两侧递减趋势,流域西南部是低价值区。(4) 4种发展情景下,2030年的生态服务价值分别是784.80亿元、740.31亿元、811.09亿元和751.40亿元,相较于2015年变化了1.44亿元(增加)、-43....     

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。