国土综合整治与生态修复对区域生态系统服务价值的影响评估

国土整治与生态修复对保障区域生态质量、优化生态安全格局和提升生态系统服务价值有积极的促进作用。定量化测算国土综合整治与生态修复对区域生态质量的影响是领域的研究热点和难点。以广西壮族自治区贺州市为例,提出了国土综合整治与生态修复对区域生态系统服务价值的影响评估方法,主要结论如下:(1)不同地类由于其质量不同,单位面积生态系统服务价值差距较大,研究提出了基于地类质量的单位面积生态系统服务价值确定方法,并据此测算了各地类通过整治修复质量的提升潜力;(2)贺州市整治修复前生态系统服务总价值为411.80亿元,经过评估,整治修复后生态系统服务总价值可以增加到458.06亿元,增加比例为11.23%。贺州市林地生态系统服务价值增加潜力最大,其次是草地、耕地。生态系统服务价值增加潜力在空间上呈现了东西两翼高于中部、南部地区高于东部地区的趋势;(3)贺州市各区县整治修复潜力差距较大,潜力最大的为八步区和昭平县,潜力提升比例最高的是富川县,不同区县可以根据结果确定整治修复的工程布局。研究结果对于区域国土空间整治与生态修复工程安排及整治修复绩效评估有重要的指导意义。

江苏省稻虾综合种养生态系统服务价值评估及演变分析

对稻虾综合种养生态系统服务价值开展评估,可为稻虾综合种养模式推广、可持续发展及生态补偿提供可靠的理论依据。本文通过构建稻虾综合种养生态系统服务价值评估指标体系,利用市场价值法、替代工程法、当量因子法等多种经济方法,估算江苏省稻虾综合种养生态系统服务价值,并探寻其演变规律。研究结果表示:2012—2022年间,江苏省稻虾综合种养系统生态价值从37.34亿元增长至273.27亿元,呈现先降低再升高的变化趋势。在各单项服务价值中,产品供给服务价值居于主导地位,到2022年占比达89%;土壤有机质积累、固碳释氧服务功能均呈现先降低再升高的趋势。

海洋保护地社区多元化生计与生态系统服务的依赖关系

海洋保护地在主要承担典型海洋生态系统、珍稀濒危物种、重要自然资源自然遗迹和人文资源有效保护的同时,兼具生态功能维持、资源可持续利用与社区经济持续发展等多重任务,普遍面临着生态保护与社区生计发展间的依赖⁃冲突关系,探究社区生计与生态系统服务间的依赖关系,对实现海洋保护地与社区协调发展具有重要意义。基于山东长岛海洋保护地的415户社区居民的调研数据,运用可持续生计分析框架和生态系统服务依赖度模型,分析社区居民的生计资本和生态系统服务依赖度(IDES)的特征,进一步结合多元回归模型探究生计资本对IDES的影响。结果表明:(1)社区居民生计资本得分呈现出由渔业主导型向务工主导型、旅游主导型、渔业兼业型递增的总趋势,且不同类型社区居民的生计资本结构具有较大差异;(2)渔业兼业型和旅游主导型社区居民从生态系统获取的收益显著高于其它居民,IDES总指数由大到小排序依次为渔业主导型、旅游主导型、渔业兼业型、务工主导型,且渔业主导型生计的供给服务依赖度显著高于其他类型,文化服务依赖度最低;(3)生计资本对不同类型居民的供给、文化服务依赖度的影响存在差异,海上养殖规模、渔业作业范围、接受政府技能培训次数、生态补偿政策、社会组织参与程度、旅游扶持政策惠及程度等指标是平衡居民生态系统服务依赖结构的关键。基于此,从不同类型居民以及当地政府多个角度提出提高长岛海洋保护地社区居民生计资本水平,优化生态系统服务依赖结构的建议,以期为实现海洋保护地与社区的协调发展提供参考借鉴。

福州都市圈生态系统服务价值时空演变及生态-经济协调发展

量化分析区域生态系统服务价值(ESV)演变以及空间分异因素,研究生态-经济协调一致性发展特征,有助于推动城市群与都市圈生态功能提升。以福州都市圈为例,基于2001年、2010年、2020年遥感影像数据,采用优化生态系统服务价值评估模型、重心模型、变异系数、协调性指数和一致性指数,结合GIS空间可视化分析,测度福州都市圈生态系统服务价值演变并分析其与经济发展的时空协调演变特征,最后对福州都市圈的生态-经济协调发展战略提出建议。结果表明:①2001~2020年,福州都市圈整体生态系统服务价值先减后增;其中,福州、莆田先减后增,宁德四县(市、区)和南平三区(市)则持续增加;②第一产业占比、年平均气温和植被覆盖率对生态系统服务价值的空间分异解释力较高,在原有自然条件的限制下,福州都市圈生态系统服务价值的空间分异更易受人为因子的干扰而扩大;③福州、莆田、宁德四县(市、区)的生态系统服务重心具有不断远离经济重心的趋势,二者逐渐割裂;④福州都市圈生态经济协调发展冲突尚不明显,但生态系统服务价值增长速度落后于GDP增长速度的区域数量较多,经济发展正在承受越来越大的生态压力,2001~2020年间福州都市圈形成福州、莆田、宁德城区经济集聚与中部六县生态集聚并存的格局。

渤海湾滨海地区生态安全屏障功能评价:生态系统服务供需视角

研究以渤海湾为生态系统服务需求区,以渤海湾滨海地区为生态系统服务供给区,从生态系统服务供需的视角,以水资源、水环境、水生态为问题与目标维度构建了渤海湾滨海地区生态安全屏障功能评价体系。根据渤海湾生态问题,截污净化、产水量和生境质量3类指标被筛选为生态安全屏障功能的关键指标,并分别使用生态系统服务和权衡的综合评估模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs,InVEST)模型中的营养物迁移模型、产水量模型和生境质量模型进行评价。此外,对2000—2020年渤海湾滨海地区土地利用格局和截污净化、产水量、生境质量3类生态安全屏障功能指标的时空变化进行评价,并分析了生态安全屏障功能时空演变的驱动因素。研究的主要结果如下:(1)在20 a间渤海湾滨海地区,耕地、未利用地面积减少而建设用地和湿地面积增加,氮磷截留率和产水量增加,但生境质量下降。(2)渤海湾滨海地区综合生态安全屏障功能供给良好,但近年来呈下降趋势。(3)人类活动引起的土地利用变化是影响渤海湾滨海地区生态安全屏障功能时空演变的主要驱动力。研究对渤海湾滨海地区生态安全屏障功能评价方法及结果不仅可指导本区域生态建设,同时对其他区域的生态安全屏障功能评价具有借鉴意义。

整合生态系统服务与驱动因素阈值效应的生态安全分区研究——以西南地区为例

生态系统服务供给能力和权衡/协同关系已被广泛用于生态保护和生态安全分区研究中。但现有分区研究多侧重于生态系统服务供给能力或权衡/协同关系的某一方面,且在分区过程中较少考虑生态系统服务对驱动因素的非线性响应。基于此,以西南地区为例,在对区域土壤保持、产水、净初级生产力(NPP)及粮食供应四类服务供给量和权衡/协同关系进行估算的基础上,构建生态系统服务供给指数、关系指数和综合指数。在对三类指数时空变化特征进行剖析的同时,重点探讨主要驱动因素与生态系统服务综合指数间的约束关系,识别临界阈值,进而明确区域生态安全分区及优化方案。结果显示:(1)2000—2020年,区域生态系统服务供给指数呈上升趋势,体现了生态修复的积极作用;同时,在追求生态系统服务供给能力最大化输出的过程中,造成了区域生态系统服务权衡关系的增强。因此,有必要将生态系统服务供给和权衡/协同关系同时纳入生态安全分区中。(2)空间上,三类指数的低值区高度重合,均位于川西高原;但高值区的分布存在一定差异,供给指数的高值区位于研究区西南角,而关系指数和综合指数的高值区位于研究区东部。(3)自然⁃社会条件、植被环境条件和社会⁃经济条件是影响区域生态系统服务综合指数变化的主要因素,三者与综合指数间呈倒“U”型约束关系,即存在明显的阈值效应。且随时间推移,自然⁃社会条件和植被环境条件对生态系统服务综合指数的约束效应略有收紧。(4)研究区以相对修复区为主,其次是重点修复区和相对安全区,生态安全区面积最小。未来可以对不同分区上的限制因素进行调整以实现区域生态系统服务供给最大和关系最优。

西安市生态系统服务价值与生态风险时空演变及其关联分析

随着城市化进程不断加快,土地利用方式对环境产生重要影响。本研究以ArcGIS 10.8、Fragatats 4.2、GeoDa 1.20、Excel 365软件为支撑平台,以1995年、2000年、2005年、2010年、2015年、2020年等近30年西安市土地利用数据为数据源,基于1 km×1 km评价单元格网研究了近30年西安市生态风险时空变化与生态系统服务价值相关性关系。结果表明:1)近30年土地利用耕地、草地主要流向林地、水域、建设用地,其中林地最多,其次为建设用地,再次为水域;2)近30年西安市生态系统服务价值围绕228.11×10^(8)元上下波动,且提供生态价值由大到小为林地>耕地>水域>草地>未利用地>建设用地;3)近30年西安市景观生态风险变化为先减小后增加的态势,且整体景观生态风险值较低,最大生态风险分别为6.63、2.57、1.24、1.48、1.38、3.58,高生态风险区域集中在林地与水域、草地与林地、水域与耕地交会处;4)西安市生态服务价值与景观生态风险指数呈负相关,负相关斜率分别为-0.142、-0.180、-0.135、-0.246、-0.246、-0.191。本研究旨在为西安市土地利用合理规划及环境治理提供参考。

汉江流域土地利用变化与水生态系统服务:2032年情景预测分析

为了对2012年和2032年汉江流域在不同SSPS情景下土地利用变化及其对水生态系统服务的影响进行了系统性分析,采用FLUS和InVEST模型,对比分析了SSP1和SSP3两种情景下土地利用变化及其对水生态系统服务的影响。结果表明:在SSP1情景下,由于合理的土地利用规划和管理,土地利用变化幅度较小;在SSP3情景下,因社会经济发展水平较低和人口增长率较高,土地利用变化幅度较大;土地利用类型变化主要体现为建设用地和水域面积增加,以及林地、耕地和草地面积减少;产水服务和水质净化服务评估显示,产水深度普遍高于2012年,氮、磷元素负荷量普遍低于2012年,表明土地利用变化对水生态系统服务产生明显影响;遥感生态指数(RSEI)评估结果与产水服务和水质净化服务的变化趋势一致,证实土地利用变化对水生态系统服务的影响。综上所述,逐步回归模型分析揭示了影响水生态系统服务的多种因素,其中土地利用类型、降水量和温度是主要影响因素。这些结果可为汉江流域的土地利用规划和水生态系统服务管理提供科学依据,并为其他类似流域的可持续发展策略制定提供参考。

德国河流生态系统服务指数:概念、方法与应用

构建国土空间河流生态系统服务评估体系对河流洪泛区的可持续规划与管控优化具有重要意义。文章以德国河流生态系统服务指数项目为例,从概念界定、识别分类、测度方法和评价步骤等4个方面介绍其河流生态系统服务指数的量化评估体系,并结合德国多瑙河、伍珀河、那赫河和内贝尔河的实践,分析该体系在防洪规划、生态廊道规划、服务赤字识别与生态修复后评估等方面的应用情况,基于德国经验,对我国生态系统服务导向下的河流生态恢复、洪泛区规划与管控提出建议。

人工湿地生态系统服务综合评价研究

人工湿地作为一种高生产力的生态系统能为人类提供多种服务。但多年来对人工湿地的研究主要集中在其净化机理上,而一直缺乏系统、综合的人工湿地生态系统服务评价体系。基于层次分析法和模糊隶属函数法等数学理论,首次建立了对人工湿地生态系统服务进行综合评价的方法——人工湿地生态系统服务综合指数。开展了以北京奥林匹克森林公园人工湿地为例生态系统服务综合评价。其生态系统服务综合指数的得分为0.7848分。该得分较理想,说明北京奥林匹克森林公园人工湿地具有可观的生态系统服务价值。它能在净化水质、提供栖息地、有机质生产、微气候调节、休闲娱乐和科研教育等诸多方面提供良好服务。对人工湿地生态系统服务进行综合评价,有利于比较不同人工湿地或同一人工湿地不同时期服务质量的优劣,从而为人工湿地的研发、设计、建设、运行和管理提供指导。

中德社区花园生态系统服务评价比较研究——以上海杨浦区和德国埃森市为实证

我国已进入城市高质量发展和创建高品质生活的新阶段,社区花园是集生产、生活、生态于一体的“三生”微空间,尤其适合上海这样的高密度城市。目前社区花园实践处于探索阶段,缺乏成熟完善的生态系统服务评价体系。该文选取上海杨浦区和德国埃森市已建成的5个社区花园进行了为时两年的实地调研,并查阅研究了它们的相关文献历史资料,从社区花园生态系统服务评价视角出发,尝试建立较为全面的社区花园生态系统服务评价指标体系4类17项。通过对中德两个城市的社区花园生态系统服务类型、服务内容等方面的比较研究,基本建立了社区花园的生态系统服务评价指标体系,以期为我国社区花园今后的规划建设提供一定借鉴。

滇池流域水文生态系统服务权衡与协同时空异质性及其归因分析

城市化扩张影响流域水文生态系统服务供给,导致水文生态环境压力增加。明晰滇池流域水文生态系统服务权衡与协同关系及归因,对于滇池流域社会经济发展与生态可持续管理的双赢具有重要意义。基于InVEST模型估算了滇池流域2000、2010、2018年碳存储、氮输出、土壤保持和产水量4种水文生态系统服务,分析了水文生态系统服务时空格局变化,利用双变量Moran′s I指数分析了滇池流域水文生态系统服务间时空异质性,通过冗余分析和条件效应分析等方法识别水文生态系统服务归因。结果表明:(1)水文生态系统服务的高值分布与土地利用覆盖有密切关系。(2)水文生态系统服务空间变化主要体现在滇池周边人类活动干扰强烈的区域,表现为氮输出、土壤保持和产水量增加,碳存储减小。(3)水文生态系统服务权衡与协同关系变化明显。碳存储和土壤保持为协同;氮输出和产水量先呈协同后呈权衡;产水量、氮输出均与碳存储和土壤保持为权衡,前者空间变化不明显,后者协同范围扩大,权衡范围缩小。(4)水文生态系统服务主要受多个因素共同影响,主要包括:高程、耕地比例、林地比例、建设用地比例。研究结果可为研究区水文生态系统环境治理和土地利用优化配置提供科学依据和决策支持。

武夷山小流域生态系统服务(簇)权衡/协同及对地形起伏度的响应

地形起伏度(RDLS)通过影响生态系统的格局、过程和功能而作用于生态系统服务,揭示二者间的作用关系对提升生态系统服务认知具有重要意义。综合运用地形起伏度模型、InVEST模型、K-mean聚类分析、生态系统服务变化指数(ESCI)及权衡协同度指数(ESTD)等方法,探究2009—2016年武夷山国家公园武夷山九曲溪流域主要生态系统服务、生态系统服务簇及其权衡/协同关系对地形起伏度的响应规律。结果表明:①2009—2016年生物多样性维持、固碳、水源涵养和水质净化服务及其增益面积均随着RDLS等级的升高而增加。②生态脆弱型服务簇聚集在RDLS较低地方,生态调节型服务簇则聚集在RDLS较高区域,而生态保育型服务簇无明显分布规律。2009—2016年,RDLS较低和较高区域分别有19%、18%的生态保育型服务簇转变为生态脆弱型服务簇和生态调节型服务簇。③生态系统服务权衡/协同关系对RDLS的响应模式有两种模式,即以二级或四级RDLS为峰值的倒U型曲线(固碳与生物多样性维持的权衡关系,固碳与水源涵养的协同关系)和以二级、四级RDLS为拐点的N型曲线(水质净化与固碳、水源涵养的协同关系,水质净化与生物多样性维持的权衡关系)。

1990—2018年杞麓湖流域景观格局时空演变及其生态系统服务价值响应

杞麓湖流域地处生态安全战略格局的南方丘陵山地带西缘,生态区位极为重要。保障杞麓湖流域的生态安全也极为重要。本研究通过利用ArcGIS和当量因子法,分析杞麓湖流域近30年间的景观格局随时空演变产生的特征及其对生态系统服务价值产生的影响。结果显示:(1)近30年间,杞麓湖流域景观类型以耕地、乔木林地、灌木林地和湖泊为主。灌木林地面积大幅度降低,城乡居民建设用地面积大幅度增长,耕地面积显著增长。景观结构转移最频繁的为灌木林地,共转出9397.80 hm^(2)。(2)近30年间,总ESV与蔓延度呈正相关,与其他景观指数呈负相关。生态系统服务价值高的区域分布与湖泊、人工湿地和沼泽湿地分布相一致。(3)水体、林地等景观类型的生态系统服务价值较高,在调整杞麓湖流域土地结构,优化土地配置时应得到充分重视。

陕北黄土高原景观格局对生态系统服务权衡关系的影响

揭示景观格局对生态系统服务权衡关系的作用机理对于开展多种ES的可持续管理具有重要意义。在评估陕北黄土高原2000—2020年粮食供给、水源涵养、土壤保持、生境质量和景观美学等5种生态系统服务的基础上,利用相关系数和均方根误差测度其权衡强度,结合R指数模型、变异划分法定量表达景观组分和景观配置对生态系统服务权衡关系的影响差异。结果表明:1)2000—2020年陕北黄土高原5种生态系统服务整体呈上升趋势,空间上粮食供给北高南低,水源涵养、土壤保持、生境质量和景观美学则为南高北低的分布格局;2)粮食供给与其他4种服务为权衡关系,而水源涵养、土壤保持、生境质量和景观美学之间呈协同关系;3)斑块丰富度对各组权衡关系具有正向影响,而斑块面积和景观百分比则具有负向影响;4)景观组分对各组权衡关系的单独贡献度高于景观配置,多数情况下,权衡关系更多由组分和配置的联合作用主导。研究从景观管理角度为改善陕北黄土高原生态系统服务间的权衡关系、提升ES的潜在供给能力提供了科学依据。

抚仙湖流域景观格局及生态系统服务价值的动态变化

抚仙湖作为我国高原大型深水型湖泊的典型代表,其景观格局的变化直接对该区域生态系统服务功能产生较大影响,因此探讨较大时间尺度背景下抚仙湖流域生态系统服务价值(ESV)随景观格局的演变具有重要意义,可为我国云南高原湖泊的可持续发展提供科学依据。使用当量因子法分析抚仙湖流域28 a间的景观格局时空演变特征,阐明其对生态系统服务价值产生的影响。结果表明,1)抚仙湖流域在28 a时间尺度内景观类型以湖泊为主,其次是乔木林地,而建设用地类的面积最小。1990-2018年,景观转换最频繁的为沼泽湿地,转出6105.54 hm^(2),转为人工湿地与工矿建设用地。2)抚仙湖流域ESV随时间尺度变化呈现先减少后增加趋势,2005年是分水岭,最低为62.46亿元。流域的总ESV贡献最大的景观类型为湖泊和乔木林地,两者价值量总占比超过85%。抚仙湖流域的景观格局演变对生态系统服务价值影响较大,因此合理调整土地结构,重视水体、林地等景观类型,才能充分发挥高原湖泊的生态系统服务价值。

综合构成指数在森林生态系统健康评估中的应用

首次提出综合构成指数(IntegratedComposeIndex,ICI)模型ICI=ln∑B×∑IV×CAV。通过选取目前长白山阔叶红松林生态系统区主要林分类型(原始阔叶红松林,不同干扰模式造成的择伐林、次生白桦林和人工落叶松林等)共29块样地进行群落结构和生物量调查,以原始阔叶红松林作为健康基准,定量评估了各受损生态系统的健康现状及恢复趋势。结果表明综合构成指数是一种易操作的能定量描述受干扰系统健康差距的度量方法。利用分层[主林层(H≥18m)、亚主林层(18m>H≥10m)、演替层(10m>H≥2.5m)和更新层(H<2.5m)]的综合构成指数值可定量不同干扰模式造成的受损系统与健康基准之间的健康差距。健康基准是12.77,与之差距越大,表明受干扰破坏越大,系统健康程度越低。29块样地分为8个类型,6个受干扰类型依距离原始健康基准的远近排序为:结构转换型0.64<结构破坏型0.75<结构保留型0.85<严重干扰类型1.95<白桦林系列2.07<人工落叶松系列2.89。综合构成指数的上层(主林层和亚主林层)指数能表示群落结构现状和目前处于演替阶段的位置;下层(演替层和更新层)指数能表示群落向健康基准类型恢复的潜力,值越大,潜力越大。上下两层综合能说明群落受到干扰的强度和后果。上下两层差值D对于阔叶红松林生态系统来说,健康基准类型D位于0.28～0.35之间,如0<D<0.28说明目前群落结构还是针阔混交类型,但群落上层的针叶树(主要是红松)比例明显减少;或者群落受干扰,下层结构活跃,红松更新现象明显。D>0.35说明群落主林层和亚主林层的阔叶树种受到干扰破坏,且红松更新困难或还没大量更新。D≤0说明群落遭受很大强度的干扰,如70%以上的生物存量被破坏取走,或直接导致裸地重新发育演替的白桦林、营造人工落叶松林等情况,差值D越大,红松的侵入程度越高,红松更新状况良好,该群落向顶级恢复的趋势良好。

基于地域区划的广东省陆域生态系统服务簇与模式识别

识别区域生态系统服务簇及其结构模式,是揭示人地系统客观规律的前提和基础。基于中国气候区划、农业自然区划和主体功能区划成果和三级流域单元,并遵循统一性、一致性、区域共轭性等规律,坚持尽可能保持自然与行政边界完整性的原则,对广东省陆域进行自上而下为主的地域区划,以最大化保持流域单元和生态系统的完整性;按照区划单元测算粮食供给、原料生产、水资源供给等12项区域典型生态系统服务价值量和z-score分值,最后运用K-均值聚类法,进行生态系统服务簇与模式识别。得到以下结果:广东省陆域涵盖中亚热带、南亚热带和边缘热带3个自然地带,可划分为9个经济片区共34个自然的流域单元,形成了“3+9+34”的三级地域区划方案;识别出水文调节保护型、水土保持调节型、生态保育公园型、生态宜居和谐型、综合协调供给型共5类生态系统服务簇的结构模式,展示出广东省陆域生态系统服务簇以珠三角为核心的空间对称分布模式;受地形、地貌等自然地理环境和土地利用等人类活动的影响,不同区域生态系统服务簇各具独特的地形和地理特征,承担着的生态系统服务功能各异。基于这些结果,研究提出生态系统服务簇模式的差异化生态系统管控措施,为省域国土空间规划的实践提供研究支撑。

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。

成都环城生态公园土地综合整治与生态修复对生态系统生产总值(GEP)的影响

成都是中国“公园城市”首提地和国家先行示范区,研究其大型城市公园建设与管理成效意义重大。论文以成都市环城生态公园为对象,开展2020和2021年生态系统生产总值(GEP)核算,探析全域土地整治与生态修复工程建设对GEP的影响。结果表明,城市公园土地整治与生态修复会改变生态系统组成与景观格局,短期内造成物质产品价值略有增加、调节服务价值略有降低,而文化服务价值快速增加。基于环城生态公园GEP构成特征和城市特色,提出生态产品价值实现与转化策略。