武汉市城市快速扩张与生态系统服务价值权衡/协同的交互作用

研究城市快速扩张区域各类生态系统服务的相互关系和驱动因素,对于协调区域社会、经济与生态的可持续发展具有重要意义。以处于快速城市化进程的武汉市为研究对象,基于多源数据,分析研究区11种生态系统服务价值的空间分异特征、权衡/协同关系及其多重因子交互影响。结果表明:①2000―2020年武汉市城市化率增长25.43%,土地利用结构显著变化,其中建设用地面积增长最大,增加了25.86%,湖泊和耕地面积显著减少。②武汉市生态系统服务总价值呈现下降趋势,减少了6.70亿元,调节服务价值占主导地位,达到总量65.75%以上,其中水文调节服务价值总量最高,主要来源于湖泊。③2000―2020年武汉市11种生态系统服务间的关系以协同关系为主导,占比80.00%,权衡关系主要存在于食物生产与其他服务之间。④地理探测器结果表明社会经济因素对生态系统服务价值空间分异的解释度高于自然因素,农村住户人均纯收入、粮食产量和人口密度对其影响强度最大。

多尺度生态系统服务的权衡关系及其对景观配置的响应——以湖北省为例

多种生态系统服务相互关系及其对景观配置响应的多尺度分析一直是生态系统服务研究的热点问题,对于厘清生态系统服务尺度效应和实现区域分级管理具有重要的意义。以湖北省为研究区域,采用遥感、土地利用类型、水文、气象、土壤等多元数据,从5 km×5 km、10 km×10 km、15 km×15 km、20 km×20 km、25 km×25 km、县域和市域等7个递增尺度分析4种生态系统服务(水源供给、碳固持、粮食生产、水质净化)对景观配置的响应关系。结果表明:(1)4种生态系统服务的空间分布具有较强的异质性,粮食生产服务的高值区与水质净化服务的低值区主要分布于湖北省中部和东部的耕地集中区域,碳固持与水源供给呈现相反的空间特征。(2)生态系统服务权衡关系的作用强度随尺度增加而减弱,而协同关系呈增加趋势;同时服务间相互作用强度的变化大于作用方向的变化。(3)景观配置对生态系统服务的影响程度在县域和市域尺度上大于格网尺度。结果反映了受尺度变化中“削峰填谷”过程的影响,景观配置对生态系统服务影响的大小和正负效应具有尺度差异性。研究结果可为区域生态系统服务分级管理和景观格局调控提供科学参考。

生态入侵物种福寿螺的生物学特性及防治对策研究进展

外来物种入侵是破坏生物多样性的重要原因之一。福寿螺作为世界性的外来入侵物种,对生物多样性造成了严重的危害,对农业安全与生态环境形成了威胁与打击。福寿螺在我国南方及中部地区大面积入侵,并有向北方地区扩散的趋势,这一局面引起了高度重视,研究福寿螺的生物学特性以及有效的福寿螺防治对策迫在眉睫,目前,国内学者已针对福寿螺展开了广泛的研究。本文综述了生态入侵物种福寿螺的生物学特性及防治对策研究进展,对福寿螺的进一步研究及防治提供了参考。

农业主产区生态系统服务供需格局及影响因素分析——以湖北省四湖流域为例

生态系统服务供需匹配状况可以反映区域生态与社会经济发展的协调程度,探究其空间异质性与主导驱动因子对于农业主产区生态与农业的协同发展具有重要意义。以湖北省四湖流域为研究对象,综合多源数据,应用ArcGIS、InVEST模型和地理探测器等方法,定量分析了四湖流域水源供给、固碳、粮食生产和水质净化等(4)种生态系统服务供需匹配状况、综合供需比及其冷热点区域的驱动因子。结果表明:(1)4种服务供给低值区与需求高值区的空间分布格局相似,主要位于流域西部高城市化区域。(2)除固碳服务外,其他三种服务均能满足流域内部需求,流域综合供需比为0.28,整体处于盈余状态。(3)各项生态系统服务供需比均呈现空间差异性,仅水质净化服务无明显冷点区域,其他服务冷点区域集中在西部高城市化区域,热点区域分布在水域和耕地密集区域。(4)建设用地与耕地分别为影响四湖流域生态系统服务冷点和热点区域供需平衡的主导因子,适当平衡耕地与建设用地的面积,增大湖泊湿地面积是流域实现供需平衡的重要方法。研究结果可为四湖流域和其他类似农业流域的生态系统保护与土地资源可持续利用提供科学支撑。

基于湖泊水质和水环境容量评估的城市内湖污染治理研究

以快速城市化区域内湖为代表的水体普遍存在营养物超标现象,从而导致水质退化、水体富营养化,水体景观功能受到影响。治理城市内湖对于城市环境改善、形象提升具有重要的意义。本文以湖北省武汉市的城市内湖沙湖为研究案例,通过对沙湖的资料收集,补充调查,结合当地环境统计数据,1) 应用单因子评价模型评价沙湖的水质污染情况;2) 基于湖泊富营养化评价模型评估沙湖富营养化状态;3) 计算沙湖COD、TP、TN的水环境容量,明确在水质目标下沙湖能够容纳污染物的总量,为湖泊污染治理提供理论依据;4) 从外源、内源、水体生态修复和水环境监管等方面提出沙湖水环境治理措施。

四湖流域生态功能分区及其影响因素识别

合理划分生态功能区并明晰其内部驱动机制,对于维护地区生态系统稳定具有重要意义。本研究以江汉平原四湖流域为例,运用InVEST和RUSLE模型以及娱乐打分法评估6种生态系统服务,采用K-means聚类法识别生态系统服务簇,并与生态敏感性结合划定生态功能区,最后运用地理探测器分析不同生态功能区的主导驱动因子。结果表明:生境质量、碳固持服务的空间分布相似,高值主要集中在长湖及洪湖附近;粮食生产和土壤保持服务空间分布存在差异,西北丘陵地区是其共同的高值区域;水源供给服务的高值主要集中在洪湖的东部;生态娱乐服务高值地区主要集中在西北丘陵和洪湖的南部。依据生态系统服务聚类结果,将四湖流域生态系统服务簇划分为粮食生产簇、生境质量簇和城镇生活簇。四湖流域生态敏感性整体以低敏感和较低敏感为主,占流域总面积的59.0%,将生态敏感性与生态系统服务簇叠加可划分为生态修复区、生态保育区、生态过渡区、生态开发区和综合利用区。地理探测器结果表明,各生态功能区内部驱动因素存在明显差异,自然因素对生态修复区影响显著,生态保育区和生态开发区的主导驱动因素分别为归一化植被指数和人口密度,生态过渡区和综合利用区主要受土地利用类型的影响。研究结果对于协同区域社会发展和生态环境保护具有重要的支撑价值。