基于MCCA的多情景土地利用演变及其ESV变化研究——以龙岩市为例

为了探究多情景下土地利用演变与生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)的特征及两者间的差异性,以龙岩市为例,基于2005、2010、2015和2020年的4期土地利用数据,运用混合元胞自动机(mixed-cell cellular automata,MCCA)模型模拟2035年龙岩市土地利用格局,并采用当量因子法计算分析了历年以来和未来情景下ESV。结果显示:2005—2020年龙岩市林地和耕地面积总体上呈下降趋势,分别减少了10590.33 hm^(2)、4183.63 hm^(2),水域面积小幅度上升,建设用地面积增长迅速;龙岩市ESV在2005—2020年整体上呈现出下降态势,累计减少4.15亿元;在城市发展和耕地保护情景下,2035年龙岩市ESV较2020年分别损失了6.52亿元和4.30亿元;而生态保护情景下,ESV预测为927.43亿元,较2020年上升了0.67亿元,这是由于水域面积的增加使ESV得到了有效提高。因此,生态保护情景是符合未来发展趋势的理想土地利用空间格局。

城中采煤塌陷地土地利用和生态系统服务价值演变研究——以山东济宁太白湖新区为例

城中采煤塌陷地严重限制了城市发展,影响了生态系统服务的供给。因此,城中采煤塌陷地的生态修复与开发利用更为迫切和重要。本文利用2000—2021年遥感影像数据,采用土地利用变化分析和生态系统服务价值当量模型研究了太白湖新区采煤塌陷地土地利用和生态系统服务价值时空演变,探讨了主要驱动因素。结果表明:采煤塌陷地土地利用以耕地和水域占优,其次是建设用地,林地和草地再次之;各地类间的转移以耕地向水域转出为主,其次是耕地向建设用地的转移。生态系统服务总价值(ESV)呈长期显著增加后小幅回落;水域生态系统服务价值大幅增加,耕地价值显著减少,林地和草地价值较小;水文调节、废物处理、气候调节3项服务功能价值量相对较大;ESV高值区由西南向东南、中部、北部不断扩张,随后向中部聚集。土地利用和ESV变化主要是由城镇化建设、采煤塌陷、采煤塌陷地修复治理和政策驱动共同驱动造成的。

黔中城市群生态系统服务价值评估及预测

[目的]探究生态系统服务价值(ESV)对土地利用变化的响应,提高黔中地区生态系统服务功能的可持续性。[方法]以黔中城市群为例,利用统计分析和空间自相关法评估了2000—2020年黔中城市群的土地利用变化及ESV时空演变特征,并耦合PLUS模型预测了2030年不同发展情景下土地利用空间格局及其ESV变化。[结果](1)2000—2020年研究区土地利用变化主要表现为耕地、草地向建设用地和水域转化,受土地利用变化的影响,2000—2020年研究区ESV增加了11.28亿元,呈波动上升趋势,水域和建设用地面积扩张是引起研究区ESV变化的主要原因。(2)2000—2020年ESV减少区主要分布在经济发展较好的中心城区,增加区主要分布在河流、湖泊等水域附近。空间自相关分析表明,研究区高集聚区和低集聚区分布范围较广且集聚性较强,高高集聚区主要集中在研究区西北部,低低集聚区主要集中在研究区中部。(3)2030年自然情景、耕地保护和生态保护情景下的ESV分别为710.22亿元、705.33亿元、720.62亿元,生态保护情景下对研究区ESV增长具有明显的积极作用。[结论]未来黔中城市群在生态环境方面,可继续加强退耕还林政策提高生态系统服务价值,在城市发展方面,应该制定更加合理的综合发展战略,在经济发展的同时又能兼顾生态保护。

国家重点生态功能区生态系统服务价值对土地利用变化的时空响应

【目的】研究国家重点生态功能区用地结构转变对生态系统服务功能的影响,对编制地方经济社会发展计划和调整国土资源合理配置有重大参考价值。【方法】利用安徽省太湖县2000、2010、2020年3期土地利用数据,建立转移矩阵分析土地利用变化规律,在600 m×600 m格网尺度下计算生态系统服务价值的空间定量,并运用空间自相关探究生态系统服务价值对土地利用变化的时空聚集特征与冷热点分异规律。【结果】(1)2000—2020年太湖县土地利用面积变化的速度总体缓慢,建设用地增长了1.43%,耕地减少了1.00%,草地、林地、耕地面积逐年下降,建设用地逐年增加;(2)土地利用综合变化指数高于0,全县的土地利用变化结构正处于成长期;(3)20 a来,太湖县各土地利用类型的生态系统服务价值均出现一定程度的下降,其中水域和林地对研究区生态系统服务价值总量的贡献率最高;(4)土地利用变化对生态系统服务价值空间分布呈正相关,以低-低聚集区和高-高聚集区为主,随着土地利用结构的改变,集聚的相关度也随之增加。从冷热点分布状况看,太湖县生态系统服务价值变化量在总体上呈现“中热北冷,南部冷热分异明显”的分布特征。【结论】太湖县不同土地利用类型生态系统服务价值的数量和空间分布差异明显,需要关注水体面积保护与南部建设用地扩张两者的土地资源配置优化问题,加强对土地利用结构的优化和生态用地空间格局的提升。

基于ESV对塔里木河流域生态环境问题成因的重新认识

塔里木河流域是我国全球变化及研究生物多样性保护的重要区域 ,也是孕育南疆各族人民的“母亲河”。随着中上游绿洲尤其是人工绿洲的形成和发展 ,中下游生态环境遭到严重破坏 ,原始胡杨林濒临灭绝 ,春旱、夏洪、盐碱、风沙是流域普遍存在的自然灾害 ,给人类的生存和社会的发展带来了巨大的危害。这些生态环境问题由来已久 ,许多专家学者对此从不同角度进行了分析。本文基于生态系统生态服务价值理论 ,对塔里木河的功能进行了重新定位 ,从一个新的角度分析了塔里木河流域生态环境问题的成因 。

赣东北土地利用及景观格局变化对生态系统服务价值的影响

[目的]通过开展生态系统服务价值(Ecosystem Service Value, ESV)对土地利用及景观格局变化的响应研究,维持赣东北生态系统功能稳定以及筑牢区域生态安全屏障。[方法]基于1990—2020年4期土地利用数据,利用GIS空间统计和分析等方法测度赣东北土地利用、景观格局和ESV的时空变化,并引入弹性指数和时空地理加权回归(GTWR)模型分别探究土地利用和景观格局变化对ESV的影响。[结果](1)林地和耕地是主要的用地类型,而除水域和建设用地面积递增外,其他地类面积均减少,使得整个区域景观破碎化和复杂化;(2) ESV总量整体上升,其中林地和水域是生态系统的主要贡献者,两者合计占比超过89%,而各县(市、区)ESV的分布和变化主要受水域、林地和建设用地的影响;(3)高弹性指数(弹性指数>5)主要集中于鄱阳湖及其水系沿岸和各县(市、区)中心繁华地段周边,而较高弹性指数(3<弹性指数≤5)主要集中于城市交界处;(4)散布与并列指数(Interspersionand JuxtapositionIndex, IJI)和分离度指数(Splitting Index, SPLIT)对各县(市、区)ESV的影响呈负向抑制作用为主,欧几里得最邻近距离(Euclidean Nearest Neighbor Distance, ENN)的影响由负向作用向正向作用过渡,而香农多样性指数(Shannon′s Diversity Index, SHDI)的影响总体呈正向促进作用且强度逐渐增强,同时4种景观指数的影响强度时空分异性明显。[结论]土地利用及景观格局变化对ESV的影响具有时空分异特征,在赣东北生态环境保护工作中应当采用差异化管理模式。

郑州市生态系统服务价值评估及多情景模拟

人类活动和自然资源改变对郑州市生态系统服务价值(ESV)产生较大影响。该研究以1990、2000、2010和2020年土地利用数据为基础数据,采用修正后的标准当量因子,结合斑块生成土地利用变化模拟(PLUS)模型,模拟郑州市2030年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下的土地利用数据,分析和预测郑州市生态系统服务价值时空演变规律。结果表明:(1)1990-2020年郑州市主要土地利用类型为耕地和建设用地,2000-2010年,建设用地面积动态度达到峰值9.85%;(2)1990-2020年郑州市ESV低值区以片状形式分布,2020年占比65.19%,面积增加1339.58 km^(2),中值区和较高值区以“二核、三级”分布,高值区平均占比3.59%;(3)1990-2020年郑州市ESV减少13.919亿元,其中,ESV收益主要来源于耕地向水域的转变,而ESV损失主要来源于林地向建设用地的转变、林地向耕地的转变和水域向建设用地的转变;(4)3种情景下,生态保护情景下土地利用面积变化幅度最小,自然发展和耕地保护情景下ESV有所下降,生态保护情景下ESV增加1.23亿元,冷点浓度也更为明显。研究结果将为郑州市国土空间规划与生态保护提供积极的指导意义。

人地共生视角下生态系统服务与民生福祉耦合关系及模拟预测研究——以桂西南喀斯特—北部湾为例

生态系统服务与民生福祉耦合协调发展是区域生态系统管理与可持续发展的关键。以桂西南喀斯特—北部湾为例,基于修正模型、综合评价模型及耦合协调度模型,分析生态系统服务价值(ESV)与民生福祉水平及二者的耦合关系。结果表明:2005—2020年桂西南喀斯特—北部湾ESV降低,呈现西北高、东南低的空间特征;民生福祉达到高水平;ESV与民生福祉的耦合协调性增强,空间分布与ESV西北高、东南低的特征一致;2025—2035年ESV呈降低趋势,民生福祉、二者耦合协调性均增强,但需采取措施应对ESV降低的风险。提出了落实建设用地与生态用地的占补调整,加强沿海防护林建设和引导资本将生态价值充分转化为经济、文化价值等建议,以实现生态可持续与人民收入的稳定增长。

基于ESV系数分析土地利用对生态系统服务价值的影响

文章主要基于生态系统服务价值(ESV)系数研究土地利用对生态系统服务价值的影响。以重庆市为研究对象,对其2007-2016年的土地利用情况进行研究,分析重庆市土地利用变化对生态系统服务价值的影响,同时采用Costanza生态系统服务价值计算方法、敏感性指数(CS)、ESV表对重庆市生态系统服务价值进行研究。通过实证分析可知,2007-2016年,重庆市的林地、水域与建设用地在不断增加,其他土地利用类型在不断减少;且重庆市2016年的生态系统服务价值相对于2007年增长了近60亿元;在生态系统各项服务功能变化中,仅有食物生产略有减低,其余都有上升;采用CS系数对ESV的敏感性进行分析,显示所有地类的敏感度均小于1,证明研究结果具有有效性与可信性。

赤水河流域(云南段)土地利用变化对生态系统服务价值的影响

应用土地利用类型数据和价值“当量因子法”计算2012—2020年赤水河流域(云南段)生态系统服务价值(ESV)并分析其时空变化。结果表明:研究区土地利用类型(地类)以耕地和林地为主,且土地利用类型变化主要集中在耕地和林地之间,2012—2020年间林地和耕地的动态度均不足2%,建设用地的动态度最大;研究区生态系统服务价值由2012年的45.0331亿元增加至2020年的50.5844亿元,各地类生态系统服务价值量林地最高;林地价值量的变化对研究区生态系统服务价值量变化的生态贡献率最大。各乡镇相比,扎西镇的生态服务价值量最高;一级服务功能以调节服务为主,其价值量占研究区总价值量的60%以上,文化服务最低;二级服务功能的气候调节价值量最高;大多服务功能的价值随时间变化均呈增加趋势,仅供给服务中的粮食生产先减少后稍增加。

湘西州土地利用与生态系统服务价值时空演变

对湘西州28 a间土地利用和ESV时空变化进行分析。利用土地利用动态度和当量因子法,采用灰色关联度研究湘西州土地利用与ESV的相关性,并评价其土地生态风险。①1990-2018年,林地、耕地为湘西州主要土地利用类型,2013-2018年综合土地利用动态度最高。②湘西州生态系统服务总价值呈现先减后增趋势,28 a间总价值减少17.21亿元。③研究区ESV分为5个等级,空间上有明显的区域差异性,东南高西北低。④1990-2018年,林地对于研究区ESV影响最剧烈。⑤研究期内湘西州整体处于低生态风险等级。在土地利用中要注重保育林地,耕地面积不减少质量不降低,避免人类建设活动对生态系统的破坏。

2000—2018年龙门山生态系统服务价值对土地利用程度的响应

为揭示土地利用程度对龙门山生态系统服务价值(ESV)的影响,利用GIS空间分析技术定量分析了2000—2018年ESV和土地利用程度的时空演变规律,并利用空间自相关模型探讨了二者的相关性。结果表明,18年间研究区土地利用程度逐渐提高,增长率为0.36%,ESV总量约减少1.2亿元,各地类的ESV敏感性指数均小于1,ESV核算结果可信;该区域ESV空间正向自相关性显著:ESV高—高值区域位于汶川、北川一带,ESV低—低值区域则集中于邛崃、崇州和都江堰等地;该区域土地利用程度对ESV均为明显的负效应,即土地利用程度越高,ESV越低,土地利用方式和程度对ESV具有重要影响。

鄂尔多斯生态系统服务价值核算及其时空动态分析

【目的】生态系统服务价值(ecosystem services value,ESV)核算能够揭示自然生态系统在支持和维护健康生态环境中的重要作用。开展鄂尔多斯ESV核算,对鄂尔多斯生态环境保护与建设方面具有重要意义。【方法】本研究采用单位面积价值当量因子法,通过修正系数修正标准当量价值和构建植被、降水、土壤3种时空动态调节因子,得到鄂尔多斯本地化的时空动态当量因子表,核算2015—2020年鄂尔多斯的生态系统服务价值,并进行敏感性分析和时空动态变化分析。【结果】在2015—2020年期间,ESV总体上从634.04亿元增长至839.06亿元,涨幅达32.34%。从生态系统服务类型看,ESV主要体现在气候调节、水文调节和土壤保持,占ESV总价值的60%以上;从生态系统类型看,林地的ESV占比高达60%,从387.49亿元增加到499.93亿元,增幅达29.02%。敏感性分析结果表明,2015—2020年间不同土地利用类型的敏感性指数均小于1,证实修正后的当量因子核算方法能较为准确地反映鄂尔多斯生态系统服务价值的时空变化,采用了修正系数和动态调节因子的单位面积价值当量因子法在核算小尺度区域生态系统服务价值时表现出较好的适用性。【结论】鄂尔多斯荒漠化治理效果显著,生态环境得到明显改善,为干旱与半干旱区域的生态环境保护和可持续发展提供了重要范例和启示,ESV核算结果为当地荒漠化修复和生态保护区生态建设提供了科学依据。

基于PLUS模型的福州市土地利用变化模拟及生态系统服务价值的响应

在实施强省会和生态省战略背景下,研究福州市土地利用和生态系统服务价值在未来一定时期内的变化,对协调福州市经济发展与生态保护具有重要意义。本研究基于2期(2005年和2020年)土地利用数据,利用斑块生成土地利用变化模拟模型(Patch-generating Land Use Simulation Model,PLUS)和当量因子法等方法,模拟了福州市在历史发展速度下未来土地利用及生态系统服务价值的变化情况。结果表明:2005—2020年福州市建设用地增加了282.93 km^(2),增幅达62.1%,在历史发展速度下,到2035年面积将达987.89 km^(2),与2020年相比将增加249.54 km^(2),耕地面积减少最多,前15年减少了131.6 km^(2),后15年将会继续减少113.21 km^(2);福州市建设用地扩张主要源自对耕地、林地、草地和水域的侵占;前15年福州市生态系统服务价值减少了26.15亿元,在历史发展速度下,后15年将会继续减少21.58亿元;前15年和后15年,福州市每1%的土地利用结构发生变化,分别会导致该区域生态系统服务价值减少大约9.18%和8.86%。在福州市国土空间规划中应注重经济效益和生态效益的权衡,明确划定“三区三线”,在福州滨海快速城镇化地区应做好水域、林地生态保护规划,防止开发过程中侵占生态系统服务价值高的土地。

2000—2020年黄河下游河岸带生态系统服务价值与碳储分析

为了促进黄河下游生态脆弱河岸带土地资源的合理配置,助力河岸带生态可持续发展,采用野外调查、ArcGIS、InVEST模型、当量因子法等方法,通过分析2000—2020年黄河下游河岸带土地利用动态变化,揭示其生态系统服务总价值(ESV)和碳储量(C_(t))的变化。结果表明:2000—2020年黄河下游河岸带湿地和建设用地面积持续增加,湿地主要来源于耕地和水域,建设用地主要来源于耕地;耕地和建设用地面积占比随着距河道距离的增大而增大,而草地面积占比随着距河道距离的增大而减小,林地面积占比随河道距离变化不明显,2000—2010年湿地面积占比随河道距离减少,而2010—2020年远岸湿地增加,且主要位于距河道200~500 m区间。2000—2020年,黄河下游河岸带ESV呈先增加后减少的变化趋势。其中,水域对ESV的贡献率最大,湿地次之,耕地、林地和草地的贡献率低,且不稳定。2000—2020年,黄河下游河岸带碳储量逐渐提高,湿地碳储量逐渐上升,然而林地、草地和水域碳汇能力则先增加后降低。水沙状况、人类活动以及国家政策是影响黄河下游河岸带生态系统服务价值与碳储量的重要因素。为减缓黄河下游人为调水调沙引发的河岸带生态功能减退,亟待提升湿地质量,适当退耕还林、还草和还水,以提高河岸带生态系统的服务价值和碳储量。

基于GEE平台的县域生态服务价值时空演变研究

利用GEE平台的长时间序列Landsat影像,获取了2005—2020年每5年的土地利用数据,并采用价值当量因子法结合植被指数核算了生态系统服务价值(ESV),揭示了从化区近15年ESV的时空变化特征。结果表明:①林地是从化区最主要的自然生态系统,研究期间林地呈波动增加的趋势,耕地数量逐渐萎缩,建设用地逐渐扩张,增长了约100%;②研究期间从化区ESV先增后降,净增长了3.04亿元,调节服务和支持服务对ESV总量的贡献最大,占比在80%以上;③从化区ESV总体呈现明显的北部高、南部低的空间分异特征,ESV变化主要集中在南部,城市建设是ESV损失的主要原因,而植树造林、耕地转化为园地是ESV增益的主要路径。

“两湖一库”生态系统服务价值时空格局演化

量化生态系统服务价值(Ecosystem Services Value,ESV)是评价区域可持续发展的有效途径、合理配置生态资源的基础。本文以“两湖一库”地区为研究区域,基于土地利用变化,对ESV时空演化特征进行分析,结果表明:(1)2005-2020年间“两湖一库”地区土地类型以耕地、林地为主,期间建设用地变化最大,增加了275.7km^(2),最大转入来源为耕地,占总转入量的58.51%;(2)各类土地利用类型的ESV整体上呈减少趋势,水域是唯一的ESV出现增长的的土地利用类型,林地4个时段平均贡献率达到了62.62%,对于维持“两湖一库”地区ESV的稳定性发挥着重要作用;(3)单项服务ESV来看,各项生态服务价值整体呈下降趋势,只有水源涵养服务出现了小幅增长;(4)从ESV空间分布特征来看,ESV高值区分布在清镇、平坝等河湖聚集、生态环境良好区域,低值区主要分布在云岩区等开发时间早、城镇化水平较高的东部主城区。

基于LUCC的黄河三角洲湿地生态服务价值研究

湿地生态系统服务价值评估可以为区域社会经济发展、生态环境保护等规划与措施的制定提供理论依据。基于水文、气象、社会、经济、资源、环境和文化等因素,采用修订后的当量因子法对黄河三角洲湿地生态系统服务功能价值进行评估。研究结果表明,2000-2016年,养殖区域增加206.91%,滩涂湿地减少54.35%,部分滩涂湿地向养殖区域转移。2000-2010年,滩涂湿地生态服务价值比例最高,2010-2016年湖泊水域生态服务价值占据主导。

基于LUCC的盐城市生态系统服务价值评估及其驱动力分析

以湿地城市盐城市为研究对象,基于多期土地利用和社会经济数据,结合土地利用转移矩阵、当量因子法、重心转移模型,评估了盐城市土地利用变化与生态系统服务价值(ESV)的时空分布特征,并采用MGWR模型剖析了ESV的响应机制。研究结果表明:(1)2000-2020年,盐城市的土地利用格局发生显著变化,耕地始终是主要土地利用类型,转出的面积最大,建设用地增幅大,水域面积基本稳定。(2)总ESV整体呈削减趋势,研究期内减少43.71亿元,耕地、湿地、水域等生态用地是盐城市ESV主要贡献地类,ESV最优区主要分布在东部沿海一带,低值ESV分散于各区县中心城区,ESV重心总体向东南方向移动15.67 km。(3)ESV变化受到多种因素共同作用,其中DEM,MAT,PD对部分地区的ESV有显著负效应,DR对ESV有正负“双向”效应,空间异质性明显。

行政区划多轮调整下的区域生态系统服务价值评价——以广州市南沙区为例

选取广州市南沙区为案例研究地,采用当量因子、冷热点分析和重心模型等方法,探究该地1990—2020年多轮区划调整和生态系统服务价值(ESV)之间的时空演变关系,结果表明:1)行政区划调整引起土地利用变化,对区域ESV产生显著影响,区域总体ESV随着行政区划的调整出现了先降、后升、再降的变化特征。2)快速城市化地区行政区划的频繁调整虽然带来管理和资源整合的便利,但所引致的建设用地扩张以及耕地和林地减少,将导致生态系统的恶化。3)地方政府通过行政区划调整,获得更高的资源配置权和管理权;在政府引导下,生态修复、开发规划实施效果显著。湿地数量和质量的提升对全域ESV起正向影响。南沙应充分利用行政区划调整机遇,增强区域空间治理能力,未来与粤港澳大湾区各地市共同建立“共建、共享、共治”的流域及海岸带等跨区域协同治理体系,打造中国沿海生态保护与修复的高质量标杆。并且,在考量行政区划调整与区域ESV演变之间的关系时,不仅要关注总体效益的评价,还应对分阶段、多层次、多方面的政府行为、土地利用和国土开发模式进行深入分析。