基于GTWR模型的济南都市圈生态系统服务价值对城市扩张时空响应

【目的】随着我国城镇化发展进入到以中心城市引领都市圈、城市群的发展阶段,如何促进都市圈城镇化与生态环境协调发展成为高质量城镇发展的重要议题。生态系统服务价值对城市扩张的时空响应研究有助于把脉城市发展与生态系统服务的时空演进特征,推动城市与生态系统的协同发展,助力可持续规划以及建设策略的拟定与实施。【方法】本文以济南都市圈为研究对象,基于城镇扩展指数的计算,定量描述各城市扩张的时空特征。采用生态系统服务当量因子法,从多个角度刻画研究区生态系统服务的时空分异特征,并分析生态系统权衡与协同效应。在此基础上,运用时空地理加权回归（GTWR）模型,探究城市扩张对生态系统服务功能变化的驱动方向与驱动强度。【结果】（1）1980—2020年间济南都市圈内城市扩张显著,具有时序阶段性与区域分异性两方面特征,城市空间扩展速率与强度由高到低依次为小城市、大城市、特大城市、中等城市。（2）都市圈内整体生态服务价值量呈逐年下降趋势,黄河干流、东平湖及周边区域与鲁中山区等地区是重要的生态系统服务价值高值聚集区,都市圈内协同关系占比略低于权衡关系,其中特大城市协同关系占比最高。（3）济南都市圈内城市扩张对生态系统...     

生态系统服务供给与需求：基础内涵与实践应用

生态系统服务供给与需求研究关系到人类福祉。本文首先通过文献综述法系统总结了国内外生态系统服务供需的研究状况,梳理出生态系统服务供需的相关概念内涵,并对实际供给与潜在供给、实际需求与潜在需求的基本内涵和关系进行辨析;其次总结对比了生态系统服务供需方面的研究方法和国内外实践情况;最后概述了当前生态系统服务供需研究中存在的不足,并展望其未来的研究趋势,以期为生态系统服务供需的研究及应用提供科学参考。     

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...     

辽河流域生态系统服务权衡与协同研究

辽河流域是我国7大流域之一,是重要的防风固沙和生态屏障区,明晰流域生态系统服务变化及其权衡与协同关系对实现区域可持续发展具有重要意义.该文在评估辽河流域2000—2015年土壤保持服务、防风固沙服务和生境质量的基础上,利用相关性分析和均方根偏差对生态系统服务权衡与协同关系进行研究.结果表明:1)土壤保持服务由2000年...     

生态系统适应性管理：理论内涵与管理应用

生态系统的科学管理是生态系统可持续发展的关键,传统管理方法的局限性已经无法解决管理过程中遇到的复杂问题,一种新兴的管理方法——适应性管理应运而生,并受到学者的广泛关注。本文采用文献分析法和比较分析法研究了国内外2010—2020年生态系统适应性管理研究文献的数量特征,梳理了适应性管理的内涵发展、类型、适用条件,归纳了生态系统适应性管理的主要研究方向,指出了当前生态系统适应性管理研究存在的不足,并提出了相应的研究建议与展望。得出结论：国内外生态系统适应性管理研究方向和文献数量发展趋势基本一致,但是在文献数量方面差距悬殊;适应性管理的内涵不断被完善,但生态系统适应性管理的应用仍具有局限性,亟需达成内涵的统一认识并扩展应用范围,充分发挥适应性管理的优势,促进生态系统的可持续发展,取得最优的经济、生态和社会效益。     

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...     

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。     

居民福祉及其与生态系统服务的关系研究进展

居民福祉的持续改善是社会发展的根本目的,然而人们对福祉的内涵理解并不统一,生态环境对居民福祉的贡献没有得到足够的重视。深入认识居民福祉与生态服务之间的关系,对促进居民福祉提升和生态保护的双赢、推动区域可持续发展具有重要意义。本研究首先对居民福祉的内涵、特征和评价方法进行了系统梳理和总结,随后探讨了居民福祉与生态系统服务的关系,最后针对当前研究中的问题和不足,指出未来研究方向。研究指出：居民福祉具有多维性、地域性和尺度效应;主客观指标相结合的评价方式是福祉测度的主要趋势;农户生计方式为深度解析居民福祉和生态系统服务的耦合机制提供了新视角;未来研究应融合多学科知识和方法,规范不同尺度的福祉评价体系,深入解析生态系统服务和居民福祉的耦合机制,将居民福祉纳入生态管理和科学决策。     

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...     

河北省宁晋县生态系统服务时空演变权衡分析

以宁晋县为研究区,基于土地利用/覆被社会经济统计资料等数据,评估不同时期的生态系统服务价值,分析其损益变化权衡关系的时空规律。结果表明：1995—2019年生态系统多功能性、生产功能和生态功能整体呈先增加后减少;气候调节、养分固持、气体调节功能呈增加趋势;水源涵养功能明显下降;污染物容纳功能持续降低。耕地面积减少导致流失的生态系统服务最大。生态系统多功能性、生态功能、水源涵养功能与其他功能由协同关系变为权衡关系。     

生态系统服务功能的价值评估与研究进展

从生态系统服务功能的内涵与定义表述、价值评估与研究现状等方面对国内外生态系统服务价值评估的研究进行评述,展望生态系统服务的研究动态与发展趋势,以期为今后的研究提供一定的参考价值。     

基于LUCC的承德市域生态系统服务价值演变分析与优化研究

  目的  城市市域范围绿色空间生态系统服务价值的量化评估是国土空间规划中重要的工作基础,在价值测度的基础上对其进行演变预测,更有助于规划者了解并衡量城市市域范围内现有生态存量与未来发展趋势和潜在问题,从而预先进行规划回应。  方法  为明确承德市域土地空间利用演变对区域生态系统服务价值的影响,结合RS与GIS技术,对承德市市域范围内土地利用/覆被变化（Land Use/Land Cover Change, LUCC）演变特征进行分析,同时利用单位面积价值当量因子法对承德市域范围生态系统服务价值进行测算,在此基础上运用CA-MARKOV模型预测2026年承德市域土地利用演变趋势和生态空间存量和生态系统服务价值变化情况。  结果  承德市域生态系统服务价值总体呈现明显下降趋势。1980—2018年间（1980、1990、2000、2010、2018年,共5期）承德市域生态系统服务价值总量分别为1 038.51亿、1 035.93亿、1 036.09亿、1 009.71亿、999.36亿元。同时,模拟结果显示,2026年承德市域预测服务价值仍将处于下降趋势,价值降幅约为9.97亿元。  结论  承德市域生态系统服务价值空间维度呈现明显斑块状分布,核心服务功能集中在西北部和南部林地区域,时间维度出现显著功能缩减,核心缩减区域集中在各市县已建成区边缘区域。本研究从空间分布、时间演变和发展预测等多方面总结了承德市域生态系统服务功能演变和空间变化规律,从而为承德市域后续国土空间发展规划和管控策略的拟定提供依据。      

盐城海岸带生态系统服务价值时空分异

为了解盐城海岸带生态系统服务价值（ESV）的时空变异规律,基于格网尺度对盐城海岸带1997,2007和2014年3个时期的ESV进行了估算,并结合空间自相关分析探讨研究区ESV时空分异规律。结果表明:近20 a来盐城海岸带生态系统服务价值总量呈不断减少的趋势,由1997年的134.33亿元减少至2014年的97.13亿元,自然湿地芦苇Phragmites australis沼泽、碱蓬Suaeda salsa沼泽、河流面积的减少是引起生态系统服务价值变化的主要原因。研究期间ESV在空间上发生了显著变化。ESV高区（ESV指数V_ESK > 7 463.04万元）的面积和空间分布显著减少,ESV较低区（796.67万元 ESK≤3 014.78万元）的面积和空间分布表现出逐渐扩大的格局。自相关分析表明:ESV具有显著的正相关关系,呈集聚分布特征且总体上呈不断下降趋势。研究区1997-2014年敏感性指数均小于1,表明研究结果具有可信性。在未来生态系统修复和管理中要权衡与协同不同生态系统类型之间的相互关系,加大对芦苇沼泽、碱蓬沼泽、河流等天然湿地的保护,合理规划滩涂湿地的利用方式,实现沿海湿地系统的可持续发展与利用。     

城市化流域生态系统服务价值时空分异特征及其对土地利用程度的响应

以南京市九乡河流域为研究区域,以2003与2009年2景QuickBird影像数据为基本信息源,应用空间自相关模型,结合GIS空间分析技术,定量探讨了城市化流域生态系统服务价值时空分异特征,以及土地利用程度对生态服务价值空间分异的影响.结果表明:2003-2009年,九乡河流域生态系统服务总价值减少了2.59％,而流域生态系统服务价值的空间聚集性增强;生态服务价值的高-高区域主要集中在流域上游,低-低区域主要集中在流域下游的仙林大学城一带;九乡河流域生态系统服务价值空间分异发生了明显变化,下游仙林大学城一带低-低分布区快速扩张,而高-高分布区仅在九乡河源头及下游的局部区域有所增加;流域生态服务价值空间自相关表现出明显的尺度效应,随着研究尺度增大,生态服务价值的空间自相关性逐渐增强;九乡河流域生态服务价值的空间分异及其变化主要是由土地开发利用引起,流域土地利用程度对生态服务价值存在明显的负效应.     

生态系统服务多样性与景观多功能性——从科学理念到综合评估

生态系统和景观是构成地球表层系统的基本功能单元.从对人类生存和发展支撑作用以及人类对环境合理利用和保护的角度,逐渐形成了生态系统服务和多功能景观的科学概念,相关的理论和应用研究也很快成为学术热点.但是从国内外主要进展上看,生态系统服务和景观多功能性的定量化研究都还比较薄弱.生态系统与景观具有等级关联性,前者是构成后者的基本要素,生态系统服务和景观功能具有同源性.因此,将生态系统服务与景观多功能性研究紧密结合既有现实基础又能够深化彼此研究的定量化水平,并进一步提出了生态系统服务与景观多功能性综合定量研究的整体性框架.从当前国内外研究文献看,该框架具有可行性,可以作为进一步深化生态系统服务和景观多功能性研究的现实途径.     

基于自组织特征映射神经网络算法的生态服务功能分区

探索了一种基于自组织特征映射神经网络算法识别区域尺度生态系统服务功能分区的新方法。在此基础上,依据新千年生态系统评估框架构建了生态服务功能评价指标体系,并运用自组织特征映射神经网络算法开展了生态服务功能空间聚类分析,在1km栅格上识别并排定了各类生态服务功能的重要性。在案例区锡林郭勒盟的研究表明,利用基于自组织特征映射神经网络算法划分出的该区6个生态服务功能分区比较科学、合理,所形成的分区结论为案例区生态系统的可持续管理提供有时空针对性的决策参考信息。     

生态系统服务研究进展

在回顾国内外生态系统服务价值评估研究进展的基础上,重点对国外生态系统服务分类及方法、生态系统服务与生物多样性关系、模型模拟、应用研究和案例5方面的当前特征进行了分析。我国目前对生态系统服务的研究集中在介绍国外研究进展,和对国内生态系统等案例进行服务价值测算;国内应加强分类及其价值评估方法、多尺度多类型模型几个方向研究,尤其在服务管理及应用方面。     

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.     

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...