不同格网尺度下生态系统服务价值空间分异及影响因素分析--以秦岭西安段为例

[目的]探究生态系统服务价值空间分异的尺度效应,为秦岭地区的生态保护和经济发展决策提供参考。[方法]运用改进当量因子法,计算了2020年秦岭西安段5 km,3 km,2 km,1 km和0.5 km共5个格网尺度水平上的生态系统服务价值;采用空间自相关分析和冷热点分析归纳了不同尺度下地均ESV空间分异特征;并利用地理探测器对各尺度下的影响因素作用强度进行定量分析。[结果](1)地均ESV总体上呈北低南高的分布格局,具有小分散、大集聚的空间分布特征,并随尺度降低,其局部越丰富,但整体性降低;(2)2 km尺度适合进行宏观分析和做整体性布局规划,1 km尺度适合进行水域变化对区域ESV影响的研究;(3)格网尺度越小,各影响因素内部差异增加,其整体性特征减少,局部特征差异凸显,空间分异性增强;(4)人类活动带来的土地利用方式转变显著影响区域生态系统服务价值,多因素耦合作用显著影响区域地均ESV空间分异,随尺度降低,其影响减弱。[结论]秦岭西安段的生态保护要重点关注区域土地利用性质的转变,可继续加强退耕还林政策,管控建设用地的规模,在兼顾生态保护的基础上,制定经济发展的布局规划。

基于景观生态风险和生态系统服务价值的上海市海岸带生态保护修复分区识别与优化策略研究

在国土空间陆海统筹的背景下,科学评估海岸带现有生态环境,以降低因土地利用变化产生的景观生态风险、提升生态系统服务供给能力是海岸带生态环境管理的重要方向。聚焦如何通过探究海岸带生态系统服务价值和景观生态风险的空间相关性,为科学构建海岸带生态保护修复安全格局提供支撑,本文以上海市海岸带为研究对象,基于150 m×150 m的评价单元,定量评价研究区的景观生态风险和生态系统服务价值,采用双变量空间自相关分析法揭示二者的局部空间关联性,以此为基础进行生态保护修复分区并提出优化策略。研究结果表明:“高生态系统服务价值-高景观生态风险区”具有资源禀赋优势,但受港口、码头建设活动和海洋自然灾害影响严重;“低生态系统服务价值-低景观生态风险区”承载少量生产活动,受周边景观生态高风险地区影响,生态风险可能增加;“低生态系统服务价值-高景观生态风险区”人类生产生活活动密集,对原有自然环境改造程度高,对区域生态风险影响程度大;“高生态系统服务价值-低景观生态风险区”旅游业发达,游客居民活动频繁,但周围已完成或正在开展生态修复项目,生态环境良好。基于以上结果,将上海市海岸带地区划分为生态脆弱保护区、生态涵养防控区、生态风险修复区、生态潜力发展区、生态过渡区5类生态保护修复分区,并提出相应的修复措施,为超大城市海岸带生态修复精细化分区规划和管理提供参考。

北京市生态系统服务价值时空变化及其驱动力

人类活动主导的土地利用变化改变了生态系统的结构和功能,影响了生态系统服务水平。评估生态系统服务价值是合理配置自然资源和生态环境保护的重要基础。以北京市域为研究范围,基于2003年、2010年2022年三期遥感影像解译数据,采用当量因子法、空间自相关分析等方法,分析了两轮城市总体规划以来,1km×1km网格下的全市生态系统服务价值的空间分布和变化特征,并利用地理探测器研究了生态系统服务价值空间异质性的驱动力因素。研究结果发现:(1)研究时段内全市生态系统服务价值变化特征与非建设用地组分变化相对应,出现了先下降后上升的趋势,其总量增加了109.46亿元,林地和水域的增加是生态系统服务价值提升的关键;(2)从生态系统服务四大类型的价值看,调节功能>支持功能>供给功能>文化功能,调节服务是北京市生态系统的主导功能;(3)从空间分布看,生态系统服务价值呈现西北高、东南低的空间格局,而且全市生态系统服务价值表现为正相关和空间聚集分布,局部表现为高⁃高、低⁃低集聚;生态系统服务价值热点地区主要集中于大型湿地水域,生态系统服务价值冷点分布范围在逐渐向市中心城区收缩;(4)生态系统服务价值空间异质性受到自然地理和社会经济的共同作用,其中气温的贡献最大,双因子间的耦合作用增强了对生态系统服务价值空间分布的解释力。研究揭示了城市土地利用变化过程中生态系统服务的时空变化规律及其驱动力。提出了提升生态系统服务价值的非建设用地管理建议,可为自然资源的可持续利用提供重要参考。

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。

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。

“三生空间”视角下贵溪市土地利用转型的生态系统服务价值效应

本文基于贵溪市2010-2018年土地利用现状数据为基础,在“三生空间”视角下,使用土地利用转移矩阵表达了贵溪市土地利用转型过程,并通过生态系统服务贡献值从正负两方面量化土地类型转变造成的生态系统服务价值效应。结果表明,2010-2018年,贵溪市生态用地面积减少,生产和生活用地不断增加,其中林地生态用地减少最多,共计2 330.73 hm^(2),农业生产用地增加最多,面积为1 183.35 hm^(2)。贵溪市生态系统服务价值存在明显差异,整体上是“南北高,中部低”的空间分布。2010-2018年,从生态系统服务价值总体层面,贵溪市呈下降趋势。由于城市化和工业化的快速推进,生活用地和生产用地正在侵占大量生态用地,对生态系统服务价值产生负效应影响。对生态系统服务有正效应影响的主要土地利用转换类型是农业生产用地向各种生态用地的转换,“退耕还林还草”的实施是主要原因。贵溪市生态系统服务价值从2014年开始下降幅度得到缓解,但总体上生态系统服务价值负效应大于正效应。分析2010-2018年贵溪市土地利用转型及其生态系统服务价值效应对贵溪市国土空间规划和“生态文明建设”具有指导意义。

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。

东北黑土区土地利用碳排放风险与生态系统服务价值相关性研究

在“双碳”目标背景下,研究土地利用变化带来的碳排放风险与生态系统服务价值之间的复杂性关系,对于促进地区低碳优化、国土空间治理与实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。选取东北黑土区作为研究对象,以2005-2020年4期土地利用、社会经济数据为基础,基于格网尺度,运用空间自相关模型探究研究区域土地利用碳排放风险与生态系统服务价值之间的时空演变特征及复杂性关系。结果表明:2005-2020年东北黑土区的土地利用碳排放风险呈现整体较高的特征,高、重度风险区数量增长15.2%,高风险区域主要分布在南部及东南部城市群,低风险区主要分布在东部兴安岭林区、河流流域地区;研究区域生态系统服务价值量总体较高,但呈现降低趋势,由2005年718.16×10^(7)元下降到2020年的714.6×10^(7)元,生态系统服务价值分布呈现出北部、西部高,而中南部较低的特征;2005-2020年东北黑土区的土地利用碳排放风险与生态系统服务价值呈现出较强的空间负相关关系,即研究区域的土地利用碳排放风险增加会导致生态系统服务的下降,空间上相关关系较强的区域主要在研究区域北部、中南部城市群地区,其他外围区域相关关系不明显。

水资源生态系统服务价值评价研究

为总结人类活动影响下的水资源生态系统评价方法,实现对水资源生态系统服务价值的识别与评估,本文综述了水资源生态系统服务价值评估的评估理论、方法和影响因素。在此基础上指出,水资源生态系统服务价值评估研究仍处在不断丰富、完善和扩展的过程中。在未来的研究中,需要更加深入地探讨影响因素的作用机制,以提高评价的精准度和针对性。

基于LUCC的鹤岗市生态系统服务价值研究及趋势预测

在东北振兴背景下,本文以鹤岗市为研究区,基于2000—2020年的土地利用变化,估算生态系统服务价值,分析时空演变特征并预测未来变化趋势。结果表明:未利用地面积变化最剧烈,其次是水域和草地,其余地类变化并不显著;2000—2020年ESV总量略有下降,除水域和草地提供的ESV有所下降,其余地类均增加;空间上ESV西北高东南低,高值区呈萎缩趋势,中值区为增长趋势;未来10年的ESV总体上呈下降的趋势。研究结果将有益于鹤岗市土地规划工作顺利开展以及制定更科学合理的生态环境政策,从而推动鹤岗市地区社会经济可持续发展。

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。

应用GeoSOS-FLUS模型估测长江上游地区生态系统服务价值

为探究长江上游地区生态系统服务价值时空变化特征及未来的变化趋势,以长江上游地区2000—2020年3期土地利用和驱动力数据为基础,利用GeoSOS-FLUS模型模拟2030年4种情景的土地利用变化及长江上游地区生态系统服务价值时空演变趋势,并分析长江上游地区不同情景生态系统服务价值和土地利用的特征。结果表明:(1)采用GeoSOS-FLUS模型对长江上游地区未来土地利用模拟,模型精度较好,Kappa系数为0.83,适应度系数(FoM)为0.068。(2)长江上游地区主要以草地和林地为主,草地和林地面积占总面积的比例为70%;2000—2020年,林地、水域、建设用地呈增加趋势,其中建设用地面积增幅达148.66%,耕地和草地面积呈减小趋势,未利用地面积表现为先稳定后增加的趋势。(3)2000—2020年长江上游地区总生态服务价值呈倒“V”型变化;2030年各情景的总生态系统服务价值较2020年均有增加,其中生态保护情景下总生态系统服务价值最大(89 078.94亿元);各地类生态系统服务价值与其面积变化趋势一致。生态服务功能一级类型的生态系统服务价值由大到小顺序为:调节服务、支持服务、供给服务、文化服务;二级类型的水资源供给生态系统服务价值变化幅度最大,在各情景生态系统服务价值均增加350亿元以上。(4)研究区各年份单位面积生态系统服务价值均以中等级和较高等级为主,空间分异特征明显,其中长江上游中部山地及青藏高原部分区域单位面积生态系统服务价值较高,而四川和重庆主城区生态系统服务价值呈较低等级和低等级集中分布区域。因此,在促进经济快速发展的同时,需要加强对局部城镇建成区和扩展新区生态服务功能的补偿与维护。

安宁河流域生态系统服务价值地形梯度分异及其驱动因素

探究安宁河流域生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)的地形梯度分布规律及其空间分异的驱动因子,对流域实施因地制宜的国土空间规划和生态环境保护策略具有积极意义。利用2000—2020年高精度土地利用数据,通过CA-Markov模型预测流域2030年土地利用结构,分析2000—2030年安宁河流域ESV变化,并借助地形因子和地理探测器分析ESV的地形梯度分布特征和空间分异驱动因素。结果表明:(1)2000—2020年安宁河流域ESV减少0.51%,2020—2030年预计受林地锐减影响,ESV将继续减少;(2)林地贡献了安宁河流域74%以上的ESV;气候调节和水文调节是ESV贡献率突出的生态系统服务功能,合计达47.79%以上;(3)总ESV和各项生态系统服务功能的ESV随海拔、坡度和地形起伏度增大呈先增后减的分布特征,坡向上分布较均匀;其中2300~2579 m海拔、30.92°~35.73°坡度、507~602 m地形起伏度和西坡分布最多;(4)流域ESV空间分异受自然和经济因子的共同作用影响,其中地形起伏度为主导因子。

面向价值共创的政府数据开放服务生态系统研究

服务生态系统是当前价值共创研究的重要领域,针对当前政府数据开放面临的数据利用率低、数据价值挖掘浅层等困境,引入服务生态系统理论,旨在探索一种协调可持续的政府数据开放价值共创方式。本文在把握政府数据开放服务生态系统内涵的基础上,梳理政府数据开放服务生态系统的参与主体、客体资源、外部环境等关键要素,构建以促进价值共创为核心目标的政府数据开放服务生态系统。为确保此生态系统模型的理论前瞻性与实践可行性,以上海开放数据应用创新大赛为例,从微观、中观、宏观3个层面总结价值共创模式,并提出政府数据开放服务生态系统价值共创的实现机制。以期通过各方协作,实现资源整合与价值共创,为政府数据开放价值释放提供有益参考。

基于土地利用的烟台市生态系统服务价值时空变化研究

为了合理优化烟台市土地利用结构,提高城市生态系统服务价值,本文以烟台市1990—2020年间4期的土地利用数据为基础,采用当量价值评价法等,分析研究区近30年生态系统服务价值的时空变化特征。研究表明:1990—2020年,烟台市主要土地类型为耕地、林地和建设用地,占土地总面积90%以上,建设用地动态变化最显著,动态度为2.51%,2010—2020年综合土地利用动态度最高,为0.45%;1990—2020年烟台生态系统服务价值总量逐年下降,耕地和草地生态系统服务价值显著减少(23.47亿元),林地和水体明显增加(21.22亿元);1990—2020年生态系统服务价值呈东高西低格局,城市化使建设用地扩张,生态系统服务价值低的区域从城区向周边扩散,高值区在海岸线及高海拔山地,虽受海水侵蚀和“退耕还林”政策的影响,部分区域面积增加,但整体生态系统服务价值仍在下降。

基于当量因子法的黄河青海流域生态系统服务价值评估

黄河青海流域是我国重要的生态安全屏障,在黄河流域生态保护和高质量发展战略中有着不可替代的战略地位.本研究基于当量因子法得出2020年黄河青海流域生态系统服务价值达1866.99亿元.按不同土地利用类型区分,草地生态系统服务价值最大,占50%以上,其余依次为湿地>水域>森林>耕地>荒漠/裸地.按不同生态系统服务区分,黄河青海流域在调节服务方面产生的价值最高,占总价值的68.81%,其次为支持服务与供给服务,占比约占总价值的20%.按生态系统服务小类分,生态价值最高的为水文调节,水文调节方面产生的价值最大,占总服务价值的34.14%,其余依次为气候调节、生物多样性、土壤保持、净化环境、气体调节、美学景观等.

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。

基于当量因子法的西藏生态系统服务价值估算

西藏是国家重要的生态安全屏障,准确估算西藏生态系统服务价值,对生态系统的重要性认识、生态安全保障具有重要意义。采用当量因子法,结合西藏生态系统面积数据和主要粮食作物数据来估算生态系统服务价值。结果表明:(1)西藏不同类型生态系统服务总价值为43 202.57×10~8元。草地的价值最高,为16 508.80×10~8元,占总价值的38.2%,其次是林地、水域和湿地,荒漠和耕地最低,仅占总价值的1.4%;湿地的单位面积服务价值最高,为178 595.58元/hm~2,占比为43.1%。废物处理和水源涵养的价值和单位面积服务价值均最高,占比分别为41.3%和55.7%,食物生产最低,占比分别为1.9%和1.2%。(2)林地生态系统中原材料的价值最高,为1 325.15×10~8元,价值贡献比例为91.3%。(3)由于不同类型生态系统服务总价值的增长受其分布面积和单价的影响,因此将草地和荒漠定义为“面积增长型”,耕地、湿地和水域定义为“单价增长型”,林地定义为“稳步增长型”。

基于LUCC的生态系统服务价值时空演变——以祁连山区域为例

分析祁连山区域生态系统服务价值的时空变化特征,可为该区土地高效开发利用、生态恢复与保护机制的构建提供数据支撑。基于1980年、1990年、2000年、2010年和2020年的土地利用数据,运用改进的当量因子定量评估祁连山区域不同历史时期的生态系统服务价值,结合空间自相关及GIS空间统计方法,探究研究区不同乡镇的地均生态系统服务价值时空变化特征。结果表明:1)1980-2020年,研究区主要土地类型为未利用地、草地、林地、耕地,总覆盖率在93%以上。其中林地和未利用地面积减少,建设用地动态度变化最大。2)1980-2020年,祁连山区域生态系统服务总价值增加了170.8285×10^(8)元,其中草地、林地和水域的生态服务价值占78%,水文调节和气候调节的生态服务价值占60.14%。3)地均生态系统服务价值的空间正相关性较明显,空间集聚程度较高。高值聚集区有由增加向减少转变的趋势,低值聚集区逐年增加。4)1980-2010年,祁连山区域南部生态系统服务价值高于北部,北部生态系统服务价值在2010年后有增加趋势,但研究区南北间生态系统服务价值还未达到均衡和稳定。

粤北山区县土地利用变化及其对生态系统服务功能的影响研究——以广东省怀集县为例

经济和生态环境的可持续发展已经上升为国家现代化建设进程的一项重要内容。本文通过对粤北山区县怀集县2009-2018年间土地利用及其生态系统服务价值的变化进行分析,对当地可持续发展具有重要意义。研究表明,(1)怀集县的土地利用结构不平衡分布特征明显,土地利用类型结构总体表现为“多保一”的特点。(2)怀集县各地类都有向建设用地转移,而林地、耕地、草地和水域用地为主要土地类型大量转出流入到建设用地。(3)在研究期间,怀集县各项生态功能的生态价值均发生不同程度的变化,其中食物生产的生态价值经历了先增加后减少的过程,土壤形成与保护、水源涵养、气体调节、生物多样性保护、气候调节、原材料、废物处理以及娱乐文化的生态价值均在不断减少,主要是相对应的生态土地类型面积流入到建设用地,造成生态系统服务价值的下降。