基于InVEST模型的连云港市赣榆区生态系统服务功能评价

为更好地协调生态保护与社会经济发展的关系,科学评估区域生态系统服务功能及其重要性显得尤为重要。以连云港市赣榆区为研究对象,采用生态系统服务和权衡的综合评估(InVEST)模型,从固碳释氧、水质净化、生物多样性和水资源供给4项服务进行生态功能重要性评价分区,定量识别该区重要生态功能区。评价结果表明,赣榆区重要生态功能区总面积为383.06 km^(2),占全区总面积的25.93%;其中,Ⅰ级重要生态功能区面积为8.24 km^(2),Ⅱ级重要生态功能区面积为82.13 km^(2),Ⅲ级重要生态功能区面积为292.69 km^(2),初步构建了赣榆区生态安全格局,以促进本区生态系统保护与社会经济发展相协调。在此基础上,结合赣榆区农业发展现状,对三级重要生态功能区保护及全区农业开发利用提出了相应建议,为赣榆区优化国土空间格局、推进生态文明建设提供参考。

黄土高原生态系统碳汇时空变化及其影响因素

[目的]探究黄土高原生态系统碳汇时空变化特征,可为深入分析和科学评估生态系统固碳能力以及制定应对气候变化的策略提供科学依据。[方法]基于现有长时间序列遥感产品、地形和土壤属性等数据,运用线性趋势分析和地理探测器等工具,计算了2000-2022年黄土高原净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP),分析了NEP时空变化及其影响因素。[结果]黄土高原2000-2022年NEP平均值为33.44 gC/m^(2),2022年黄土高原NEP现状水平为39.9 gC/m^(2),年碳汇总量达到25.40 Tg C。NEP年际变化特征表现为显著上升且逐渐趋于稳定,总体增长速率为0.70 gC/(m^(2)·a),每年增加0.45 Tg C,其中山西省和陕西省贡献最大。黄土高原森林植被的碳汇能力(NEP)和增汇能力(NEP趋势)虽最高,但由于草地面积较大,因此草地碳汇总量和增汇贡献均高于森林。与草地、农田和裸地相比,草地-森灌、农田-林草,裸地-林草等生态修复工程能提升原地表覆盖碳汇能力的83.2%,14.0%和81.1%,且提升增汇能力5.6%,15.8%,127.7%。单一影响因子中,NDVI作为植被生物量指标,是驱动黄土高原生态系统NEP时空动态变化的主要因素,然而NDVI与降雨、NDVI与土壤容重的交互作用对NEP空间分异以及NEP趋势变化的影响也不可忽视。[结论]结合气候特性和土壤条件的全面考量,通过调整土地利用结构和增加植物覆盖度等一系列生态恢复措施,可有效提升黄土高原生态系统碳汇能力。

鸭绿江口海域浮游植物粒级结构的环境差异响应

海洋浮游植物面临着与气候及环境变化相关的新挑战,种种迹象表明,海水营养盐浓度下降和失衡,以及海水升温、酸化会导致海洋浮游植物粒级结构趋向小型化,但在自然海域这一趋势缺乏直接的验证与深入研究。本文在黄海北部的鸭绿江口设置了16个采样点,2020年3−12月期间,每月采集一次样品(包括浮游植物环境DNA样品和海水样品),对鸭绿江口海域浮游植物粒级结构和环境指标〔包括氮、磷、硅营养盐,水温、溶解氧(DO)、pH以及化学需氧量(COD)等〕进行了系统分析,利用非度量多维尺度分析(NMDS),筛选出各环境因子不同浓度梯度站位,结合高通量测序和实验室镜检手段对浮游植物粒级分级和定量,以验证鸭绿江口海域浮游植物粒级结构的环境差异响应。结果表明:鸭绿江口海域含氮营养盐平均浓度呈现出东西两侧河口区域较高、中部海域相对较低的分布特征,磷、硅营养盐的分布趋势与氮营养盐基本一致。同时,pH和DO浓度在西侧河口区域相对较低,而COD浓度在该区域相对较高。水温在3−12月期间呈倒U型变化趋势,7月达到最高值。验证结果表明,海水中氮、磷、硅营养盐浓度与小粒级浮游植物生物量均呈负相关,即营养盐浓度越低,小粒级浮游植物生物量占比越高。同时,水温的上升也促进了小粒级浮游植物的生长,使其生物量占比增加。此外,发现小粒级浮游植物对有机物的利用效率高于大粒级浮游植物,且对低氧环境具有一定的耐受性。这表现为小粒级浮游植物生物量占比随着COD浓度的升高而升高,随DO浓度的升高而下降。研究显示,近岸海域氮、磷、硅营养盐浓度下降以及水温上升、缺氧加剧,均可导致浮游植物粒级结构趋于小型化,这可能会对生态系统的稳定和海水贝类养殖业的可持续发展构成潜在威胁。因此在全球气候变化的背景下,建议对河口区域陆源氮、磷等营养盐的调控政策进行实时调整,以利于海洋生态系统的健康和海洋经济可持续发展。

川西高原生态系统服务功能权衡协同关系及其归因分析

[目的]分析川西高原3种关键生态系统服务的权衡协同关系,揭示自然因素的影响机制,进而为川西高原的可持续发展提供科学支撑。[方法]基于InVEST模型评估并分析了川西高原2000年、2005年、2010年、2015年、2020年水源涵养、土壤保持和碳存储3种生态系统服务功能及其时空分布特征,利用双变量Moran′s I指数分析了川西高原生态系统服务功能间的权衡协同关系,使用冗余分析揭示了各生态系统服务功能的影响因素。[结果]川西高原多年平均水源涵养量为249.24 mm,土壤保持量为226.18 t/hm^(2),碳存储量为118.56 t/hm^(2)。土壤保持和水源涵养功能之间以及水源涵养和碳存储功能之间的协同关系呈增强趋势,土壤保持和碳存储功能之间的协同关系保持稳定。[结论]2000—2020年,协同关系是川西高原水源涵养、土壤保持和碳存储功能之间的主导关系,水源涵养主要受降水和气温影响,土壤保持主要受林地、灌木和降水影响,碳存储主要受林地和灌木影响。

上行效应和浮游动物的下行效应对异龙湖浮游植物群落的影响

于2020年夏季至2021年春季对异龙湖的浮游植物和环境因子进行季节性采样调查,分析浮游植物群落结构和生物量的季节变化模式,并进一步通过多变量统计分析识别上行效应和下行效应(浮游动物)对浮游植物群落变化的驱动作用.调查结果显示异龙湖浮游植物总生物量在7.12~66.07mg/L之间,9月最高,12月最低.蓝藻门是浮游植物生物量构成的主要门类(42.91%~95.67%),拟柱孢藻(Raphidiopsis raciborskii)全年占优(23.43%~84.30%),反映了其在异龙湖中具有较强的竞争优势.ANOSIM和Kruskal-Wallis分析表明异龙湖浮游植物群落结构和总生物量均在时间上差异显著(P<0.05).Spearman相关分析显示浮游植物总生物量、蓝藻生物量和拟柱孢藻生物量均与总磷、总氮和水温显著正相关(P<0.05),与透明度、氨氮显著负相关(P<0.05),与浮游动物总生物量没有显著的相关性(P>0.05).RDA结果显示总磷、总氮、硅酸盐、水温和水深是影响异龙湖浮游植物群落结构的显著因子.方差分解进一步显示浮游植物的上行效应(水温、营养盐和水深)单独解释了浮游植物变化的20.30%,而下行效应(浮游动物群落)仅单独解释了0.20%,上行效应和下行效应共同解释了群落变化的5.80%.因此在以丝状蓝藻为全年优势种的异龙湖中,上行效应对浮游植物的影响大于浮游动物的下行效应,这可能与异龙湖浮游动物个体小(ZB/ZA:0.0019±0.0018)且生物量(0.56±0.39mg/L)相对较低,对浮游植物的牧食作用弱(ZB/PB:0.0303±0.0271)有关.研究结果可为异龙湖的生态评价和流域综合管理提供数据支撑.

毛乌素沙地生态系统碳储量时空变化及其驱动因素分析:以乌审旗为例

随着防沙治沙任务的不断推进,毛乌素沙地植被盖度显著提升,其中草原和森林植被的增加主要源自荒漠植被类型转变。预测碳储量的时空变化,探究其变化的驱动因素,可为毛乌素沙地生态系统保护和土地利用规划提供科学依据。本研究以乌审旗为例,基于1990—2020年土地利用数据,采用PLUS-InVEST模型探讨1990—2020年及2035年4种情景[自然发展情景(NE)、可持续协调发展情景(SC)、生态保护情景(EP)和经济发展情景(ED)]下碳储量时空变化,并借助地理探测器模型和对数平均迪氏指数法(LMDI)探究引起碳储量变化的驱动因素。结果显示:(1)30年间乌审旗耕地、林地、水域和建设用地面积扩张,草地和沙地面积缩减;草地和林地是主要碳储存地,30年间生态系统碳储量增加266.59万t,林地面积的增长是碳储量增加的主要原因。(2)至2035年,在4种预测情景中,经济发展情景下区域碳储量增长面积比例最高,而在自然发展情景下碳储量减少的区域面积比例达到最大。(3)利用地理探测器模型得出DEM、NDVI和转入林地面积对碳储量变化的解释力较大;利用LMDI模型得出林地转入面积和经济发展促进碳储量增加。研究结果表明:多情景分析不仅有助于全面深入地了解碳储量时空格局演变特征,还有利于制定满足城镇集约化和生态高质量发展且兼顾增汇的土地利用规划策略。

基于PLSR-FLUS-MarKov模型的生态系统服务价值多情景预测--以漓江流域为例

以漓江流域为研究单元,运用修正后的PLSR-FLUS-MarKov模型和当量因子法,对流域自然发展、生态优先、旅游优先情景下2030年生态系统服务价值做出预测,探究多情景土地利用变化对生态系统服务价值的影响。结果表明,PLSR-FLUS-MarKov模型能更准确刻画流域土地利用动态变化,模拟精度高达83.57%。流域土地利用变化集中区位于桂林市辖区、兴安县和阳朔县,多表现为耕地、林地向建设用地的转入以及耕地和林地间的相互转化。2030年,漓江流域生态系统服务价值均呈现下降趋势,自然发展情景、生态优先情景、旅游优先情景分别为218.07亿、225.61亿、222.91亿元,较2020年下降了9.02亿、1.48亿和4.18亿元,并呈现“东北高,西南低”的格局特征,实施生态优先策略后其下降速度放缓。林地是漓江流域生态系统服务价值的关键来源,占比超过80%,耕地和水域也贡献了一定比例的服务价值。生态优先情景下的生态系统服务价值最高,旅游优先情景次之,自然发展情景最低。研究结果可为桂林世界级旅游城市建设及区域生态系统健康管理提供科学指导。

水文模型在生态系统水文服务评估中的应用综述

阐述了生态系统水文服务的内涵和表征要求,并通过分析水文模型的输出指标,梳理其与生态系统水文服务之间的映射关系,明确水文模型可以支撑的生态系统服务类型;系统总结多种水文模型在评估生态系统水文服务(供给服务、调节服务、文化服务和支持服务)中的应用进展,指出不同水文模型在原理、输出指标、时空尺度及可评估的生态系统服务类型上的差异;强调了水文模型在预测生态系统水文服务变化、探究服务形成机理及流域管理服务等方面的应用;最后从变革模型的计算模式、变革参数率定模式、整合受益者模块以及加强模型间耦合4个角度指出了从生态系统服务视角促进水文模型深入应用的发展方向。

银川市生态系统服务价值评估及多情景模拟

[目的]土地利用变化影响生态系统服务价值(ESV),研究多情景下土地利用变化并评估ESV,对优化土地管理和维护生态安全具有重要意义。[方法]设置4种情景,通过多目标规划(MOP)求取不同目标下土地利用结构最优解,借助PLUS模型预测2030年土地利用空间分布情况,采用当量因子法评估ESV,并使用空间自相关分析集聚特征、Pearson相关性探究权衡协同关系。[结果](1)2000-2020年,银川市土地利用类型以耕地和草地为主,建设用地扩张473.1 km^(2),耕地与草地减少。(2)自然演变和经济优先情景建设用地增加,草地减少;生态优先情景林地、草地增加,耕地减少363.9 km^(2);可持续发展情景耕地几乎不变,林地、水域增加。(3)ESV呈下降趋势,4种情景总体ESV分别为47.184,45.404,53.924,49.711亿元,水文调节和气候调节占主导地位。(4)11项ESV间存在广泛而显著的协同关系,食物生产与其他服务的协同性较低。[结论]可持续发展情景扭转ESV的下降趋势并取得较高经济效益,为规划提供依据,未来应加强对林地与水域的保护,有利于提高ESV。

陕北地区生态系统服务的时空演变、集聚特征及权衡与协同关系

[目的]揭示2000-2020年陕北地区典型生态系统服务的变化特征,丰富生态系统服务的系统研究框架,为陕北地区的可持续发展提供科学参考。[方法]借助INVEST模型、RUSLE方程和NDVI指数量化生态系统固碳、产水、土壤保持和食物供给服务;应用Getis-Ord G_(i)^(*)工具识别冷热点乡(镇、街道)的集聚特征;应用聚类和异常值分析判断生态系统服务间权衡与协同关系的时空格局。[结果](1)2000-2020年陕北地区单位面积碳储量、产水量、土壤保持量和食物供给量增加的区域分别占10.23%,77.91%,90.44%和47.80%;(2)各类生态系统服务均呈现出集聚分布的模式(p<0.01),且高值集聚效应均有所增强,产水和食物供给服务的低值集聚效应同步增加,固碳和土壤保持服务的低值集聚效应减弱;(3)生态系统服务的相互作用关系逐渐由权衡主导过渡到由协同主导,多数生态系统服务间的权衡关系减弱、协同关系增强。[结论]陕北地区生态系统整体呈现向好趋势,但部分区域仍需因地制宜地缓解水资源短板,提高食物供给能力,促进生产与生态的协调发展。

植物多样性对青藏高原东北部高寒草甸土壤有机碳的影响

植物多样性显著影响生态系统的结构和功能,对土壤有机碳固存起至关重要作用。以往植物多样性对土壤有机碳的影响多在人工控制植物多样性条件下进行,表明高植物多样性显著促进土壤有机碳积累。而在自然草地生态系统中,植物多样性对土壤有机碳影响的研究相对薄弱。本研究选取了青藏高原东北部15个典型高寒草甸作为研究样地,通过测定植物地上及地下生物量、土壤pH值、土壤微生物量碳氮、土壤有机碳、颗粒有机碳及矿物结合态有机碳、全氮及全磷等,旨在探究自然条件下植物多样性对土壤有机碳固存的影响,为土壤碳储量的变化及草地的科学管理提供理论依据。结果表明,植物多样性显著提高了植物盖度和地上生物量(P<0.01),而对不同土层(0~20 cm和20~40 cm)地下生物量无显著影响;在0~20 cm和20~40 cm土层中,植物多样性的增加显著提高了土壤微生物量碳和有机碳含量(P<0.05),而对不同土层微生物量氮无影响;通过对土壤有机碳分组发现植物多样性和土壤矿物结合态有机碳含量呈显著正相关(P<0.01),而和土壤颗粒有机碳含量无相关性。综上,在青藏高原高寒草甸,自然条件下较高的植物多样性对土壤有机碳含量有显著促进效果,这种促进效果主要表现在矿物结合态有机碳含量的增加。本研究为草地生态系统植物多样性与土壤碳库间的相互关系提供新见解及理论基础。

新丰江水库沉积物磷赋存形态及分布特征

对新丰江水库表层沉积物磷的总量及其形态学进行分析,探讨沉积物不同形态磷之间的内在联系,揭示来源及其与水环境之间的响应关系,为水库的科学管理提供理论依据和数据支撑。2021年1月采集了新丰江水库12个样点的表层沉积物,分析总磷(TP)及各形态的含量与分布特征。结果表明:新丰江水库表层沉积物中TP的平均含量为(707.0±265)mg/kg,其中无机磷(IP)为主要存在形式,平均含量为(504.9±223.6)mg/kg,各形态磷含量及占IP比例顺序为自生钙结合态磷(Ca-P)(<239.9±113.3>mg/kg,47.1%)>碎屑磷(De-P)(<143.2±57.7>mg/kg,28.9%)>可交换态磷(Ads-P)(<61.6±16.1>mg/kg,13.5%)>铁结合态磷(Fe-P)(<60.2±43.5>mg/kg,10.5%);有机磷(OP)的含量为122.6~284.2 mg/kg,平均含量(203.5±50.4)mg/kg,占TP的30.4%;生物有效磷(BAP)的含量为139.5~379.5 mg/kg,平均含量(243.9±83.1)mg/kg,占TP的36.2%。从空间分布上看,TP含量从上游到下游呈显著下降趋势。各形态磷中,OP、Fe-P、De-P与TP的分布趋势相似,反映该水库沉积物磷以外源输入为主。相关分析表明,沉积物TP和各形态磷之间存在较强相关性,其来源具有一定相似性;BAP与Fe-P相关性最高,Fe-P可能是沉积物BAP最主要的来源;Ca-P、TOM均与OP之间存在显著正相关,均以外源输入为主,其次受内源生物影响,存在一定释放风险。加强对水库沉积物内源磷释放机制和控制措施的研究,对于科学管理水源水库至关重要。

西安都市圈土地利用及生态系统服务价值多情景预测

城市土地利用变化是造成生态系统服务价值改变的主要原因之一。近年来,土地利用情景模拟被广泛应用于城市发展和生态系统服务等领域,但所使用的方法模型不能很好地用于剖析两者间的深层次关系。本研究采用当量因子法对西安都市圈生态系统服务价值进行计算并基于土地利用数据、相关社会经济数据采用PLUS模型对自然发展、生态保护和旅游发展3种情景下西安都市圈2030和2040年土地利用及生态系统服务价值进行模拟,从而探究西安都市圈土地利用与生态系统服务价值的内在关系。结果表明:2000—2020年间西安都市圈耕地面积持续减少,由2000年的15 839.86 km^(2)减少到2020年的14 611.90 km^(2),减少1 227.69 km^(2),而在这期间建设用地则由2000年2 245.06 km^(2)增长到2020年的3 397.34 km^(2),共增长1 152.28 km^(2)。3种情景下2030和2040年各类用地结构差异明显。自然发展情景下,2030和2040年城市建设用地面积相较于2020年迅速扩张为3 736和4 052 km^(2),耕地和草地面积持续缩减;2030和2040年生态系统服务价值较2020年下降较大,分别为799.59和809.84亿元。生态保护情景下,建设用地面积增长趋势减缓,2030和2040年分别为3 511和3 604 km^(2),生态系统服务价值在3种情景中最高,分别为817.51和819.58亿元。旅游发展情景下,耕地面积侵占得到有效控制,2030和2040年比自然发展情景分别增长147和272 km^(2),生态系统服务价值分别为815.67和810.05亿元。

山东省县域碳足迹时空动态识别及驱动因素探测

该研究基于碳排放统计数据和遥感反演数据计算出2000—2017年山东省县域碳足迹面积,运用探索性时空数据分析从时空交互视角动态识别山东省137个县级单元碳足迹的时空演变特征,并进一步基于地理探测器识别碳足迹时空演变的主要驱动要素及其交互关系.结果表明:(1)2000—2017年,山东省碳足迹和碳赤字面积均呈逐年增加的趋势,年均增长率分别为7.04%和8.20%,碳足迹和碳赤字时空异质性较为显著.(2)LISA时间路径的相对长度表明鲁东南地区的县域碳足迹较鲁西北地区拥有更加稳定的局部空间结构;LISA时间路径的弯曲度均大于1;LISA时间路径移动方向结果显示正向空间整合性更为显著;LISA时空跃迁揭示山东省县域碳足迹局部区域结构较为稳定.(3)通过地理探测器分析了不同因子对山东省碳足迹影响程度的大小,其中社会经济因素、效率因素和政府调控政策因素对山东省碳足迹的影响远远大于自然因素.研究结果直观反映了山东省各县级单元能源消费的生态承载力,对山东省碳减排策略具有参考意义.

西藏雅砻河流域生态系统服务价值地形梯度分异及驱动因素

[目的]分析雅砻河流域生态系统服务价值的变化,为流域生态文明建设提供科学依据。[方法]基于高精度土地利用数据,运用地形梯度分级、标准差椭圆和地理探测器,探究了近20年流域生态系统服务价值(Ecosystem service value,ESV)的时空演变和地形梯度分异特征。[结果](1)草地是流域主要的土地利用类型,占比达92.45%。研究期内林地、灌木和草地面积有所减少,其他类型有所增加;(2)流域ESV在研究期间增长了0.13%(0.16亿元),ESV在空间上呈现出东南部高西北部低的特征。随着海拔、坡度和地形起伏度的抬升,ESV呈先增后降的分布规律,坡向梯度呈阴坡高于阳坡的特征。(3)流域ESV的标准差椭圆和重心在研究期内逐渐向西南方向移动,并趋于聚集。ESV的空间分异主要受自然和经济因子的影响,其中年均地温是主导因子(q=0.24),任意因子交互均增强了其分异性。[结论]依据雅砻河流域ESV的时空和地形分布特征,采取因地制宜的生态保护措施,促进流域生态环境的可持续发展。

重庆“四山”生态环境状况时空特征与障碍因子分析

[目的]重庆“四山”地区是重庆重点生态功能区,开展重庆“四山”生态环境状况和障碍因子研究,对进一步保护和合理利用四山资源具有重要指导意义。[方法]基于DEM、土地利用类型、植被覆盖率和地下水水位监测站等数据基础,采用AHP-PCA熵权组合模型、空间自相关分析和障碍度模型等方法,分析了重庆四山地区生态环境质量时空变化特征,探讨了不同聚集模式下的生态环境质量变化趋势,量化了各影响因子对四山生态环境质量影响的障碍度。[结果](1)2014—2021年重庆四山地区生态环境质量状况较好,整体以改善趋势为主(面积占比36.24%);局部出现恶化趋势(面积占比24.20%),主要分布在人类活动频繁的槽谷地带。(2)研究区不同等级生态环境质量发生转移,生态环境质量极差和优的区域具有一定稳定性,分别有59.36%和73.22%的区域未发生变化;生态环境质量差、一般和良的区域流动性相对较大,发生转移的面积占比分别为63.69%,54.09%和43.65%。不同山脉中,明月山生态环境质量稳定性较高,中梁山生态环境质量改善趋势最小,缙云山生态环境质量存在恶化的风险较其他山脉更大。(3)聚类和异常值分析结果显示:四山生态环境质量的高值区域和低值区域具有显著的空间聚集特征(p<0.01),高—低模式下生态环境质量面临进一步恶化的可能,低—高模式下,反映出生态环境可能存在潜在受损状态。(4)重庆四山地区影响生态环境的各因子中地下水水位障碍度最大,其次为植被覆盖率、生物丰度和城镇开发强度;障碍度变化较大的为隧道建设密度、地下水水位和地表水体丰度,其中隧道建设密度障碍度增加,地下水水位和地表水体丰度障碍度降低。[结论]四山地区生态环境状况向好发展,局部生态环境质量较差,隧道建设密度对生态环境的影响增加。

景观格局对生态系统服务空间分异特征的影响——以东营市为例

以山东省东营市全域为研究区域,以2000、2010、2020年,来源于地理空间数据云(https://www.gscloud.cn/)的Landsat遥感影像数据、资源环境科学数据平台(https://www.resdc.cn/)的中国多时期土地利用遥感监测数据集(CNLUCC)、《东营市统计年鉴》的东营市社会经济统计数据为数据源;应用ENVI 5.3软件对卫星影像数据进行预处理,将预处理后的数据采用ArcGIS 10.2软件进行目视评价分类,根据东营市实际情况将土地利用和土地覆盖类型划分为农田、湿地、水体、建设用地、草地共5类;综合考虑景观的面积度量、形状选择、多样性程度、离散程度4个方面,设计斑块密度、最大斑块指数、景观形状指数、分离度指数、香农多样性指数、散布与并列指数6个景观指标,评价东营市的景观格局特征;以生态系统服务价值为评价指标、景观格局特征(景观格局指数)为影响因素,采用价值转移法依据修正的价值当量系数计算东营市生态系统服务价值,利用普通最小二乘法(OLS)模型、地理加权回归模型(GWR)分析东营市景观格局对生态系统服务价值空间分异特征的影响。结果表明:①2000—2020年,东营市农田、建设用地、水体面积增加,湿地、草地面积减少。②2000—2020年,东营市整体景观特征的指数变化,最大斑块指数、景观形状指数增加,而斑块密度、分离度指数、散布与并列指数、香农多样性指数减少,斑块类型特征指数变化各异。③2000—2020年,东营市生态系统服务价值总体增加了约1.95亿元,空间上生态系统服务价值呈现北部和东部高、西部和南部低的特点。④2000—2020年,斑块密度对生态系统服务价值总体为负向影响、散布与并列指数对生态系统服务价值仅具有正向影响(影响系数范围为0.04~0.45)、分离度指数和香农多样性指数都对生态系统服务价值整体具有正向影响。

应用谷歌地球引擎和多维特征集构建的艾比湖流域长时序景观分类模型

以新疆艾比湖流域为研究区域,整合历史遥感影像数据与现场地表特征考察,将艾比湖流域景观类型划分为6类(耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地);以谷歌地球引擎(GEE)平台提供的艾比湖流域2002—2023年(2002、2008、2013、2018、2023年)的陆地卫星(Landsat)影像为基础数据源,以艾比湖流域长时序景观分类为评价指标,光谱指数(归一化植被指数、增强植被指数、归一化水体指数、归一化建筑指数)、地形特征(海拔、坡度、坡向)、纹理特征(角二阶矩阵、对比度、相关性、熵、协方差、逆方差、总和平均值)为影响因素,从光谱指数、地形特征、纹理特征三个角度构建并筛选最优多维特征模型;分别运用分类回归树(CART)、随机森林(RF)、梯度提升树(GBT)、支持向量机(SVM)机器学习算法,对艾比湖流域长时序景观信息进行自动分类,对比4种机器学习算法的分类精度,遴选最适用于艾比湖流域的景观分类模型。结果表明:(1)应用谷歌地球引擎云计算平台,能够高效处理、分析及可视化研究区近22 a的景观分类结果。(2)3类特征重要性,由大到小依次为光谱指数(31.52%)、地形特征(17.18%)、纹理特征(3.83%)。地形特征在单一特征中分类精度最高;光谱特征联合纹理特征,在双特征配置中对提高研究区景观分类精度呈现出较好效果;而整合光谱指数、地形特征、纹理特征的模型,能够在任一特征组合的基础上有效提高研究区景观分类模型精度。(3)4种分类算法融合光谱、地形、纹理特征,分类精度由高到低依次为随机森林、梯度提升树、分类回归树、支持向量机;随机森林在5期(2002、2008、2013、2018、2023年)影像中的总体分类精度不低于93%,卡帕系数(Kappa)不低于0.92,最适用于艾比湖流域景观分类。

广西土地生态系统水源涵养功能时空变化及其影响因素研究

[目的]研究广西土地生态系统水源涵养功能的时空变化和影响因素。[方法]基于InVEST模型的产水量模块和ArcGIS软件,定量评估广西2000、2010、2020年3个时期水源涵养功能时空变化,并利用地理探测器模型分析水源涵养功能的主要影响因素。[结果]2000—2020年广西土地生态系统水源涵养量为140.26×10^(8)~157.83×10^(8)m^(3),多年平均水源涵养量为148.99×10^(8)m^(3),时间尺度上呈现先增加后减少的态势,空间格局上呈现东北部高、西南部低的态势;2000—2020年广西各类土地的水源涵养功能排序依次为林地>耕地>草地>水域>建设用地>未利用地,土地利用类型面积的占比对水源涵养量有重要影响;单因子探测结果表明,广西土地生态系统水源涵养量的空间分布差异主要受土地利用类型、年蒸散量、高程的影响,而双因子探测结果则进一步揭示,土地利用类型和年降水量、年降水量和人口密度的交互作用对水源涵养量的空间分布变化影响尤为显著。[结论]广西土地生态系统水源涵养功能在时空上存在明显差异,继续实施退耕还林政策,进一步巩固已取得的成效,兼顾单因子和多因子作用的共同影响有利于广西更好地推进生态安全建设。

耦合价值与风险评价的矿产资源型城市生态安全格局构建:以马鞍山市为例

多源因子的综合作用改变了资源型城市的景观结构,导致生态环境脆弱,生态安全受到威胁。景观生态风险和生态系统服务价值是衡量区域生态安全的2个互补维度,是构建生态安全格局的重要因素。本研究基于马鞍山市3期土地利用数据,通过价值当量法和景观格局指数分析了20年间生态系统服务价值和景观生态风险的时空变化;同时,考虑景观生态风险对物种迁徙的影响,构建了自然-社会-景观多维阻力面,基于生态系统服务价值评估结果并结合形态学空间格局分析(morphological spatial pattern analysis,MSPA)和电路理论来识别生态源地、廊道及生态节点。结果表明:1)中风险区是最主要的风险区,且分布在多种景观类型相互交织的平原地区,其面积呈扩张趋势(共增加了250.31 km^(2));2)较低值区和中值区是最主要的生态系统服务价值等级,分布在耕地和建设用地相互交织的区域,以及林地密集的山地丘陵地区,面积呈持续下降趋势(共减少了221.20km^(2));3)马鞍山市共有10处生态源地,重要生态廊道5条,一般生态廊道11条,生态夹点22处,生态障碍点28处;4)构建了“一带三区”的生态安全格局。