“三生”空间视角下西北地区生态环境质量分异机制的地理探测

基于土地“三生”功能视角,采用生态环境质量指数测度2000—2020年西北地区土地利用转型的生态环境效应,并且综合运用热点分析工具、地理探测器等方法探讨生态环境质量的演变特征与分异机制。结果表明：（1）西北地区“三生”空间地域分异显著;“三生”空间结构演化呈生产、生活空间增加,生态空间缩减的变化趋势。（2）生态环境质量指数从2000年的0.22720升至2010年的0.22724后降至2020年的0.22699,生态环境质量整体保持相对稳定。（3）生态环境质量空间上呈“东南较高、西北次之,中部较低”的格局特征,生态环境质量格局演化的冷、热点区主要聚集于东南和西北部,与区域内人口、产业的空间分布具有趋同性。（4）生态用地结构、归一化植被指数和人类活动是生态环境质量空间分异的主导因素,自然因子内部以及自然因子与社会经济因子的交互协同作用共同影响了区域生态环境质量的空间分异效果。     

干旱绿洲农业区土地利用转型生态环境效应及分异机制——基于三生空间主导功能判别视角

干旱绿洲农业区生态环境脆弱,开展土地利用转型生态环境效应研究能为该区国土空间优化和农业农村可持续发展提供参考依据。论文以张掖市甘州区为例,采用转移矩阵、生态环境质量指数、移动窗口法、生态贡献率及地理探测器模型,对干旱绿洲农业区土地利用转型生态环境效应及分异机制进行研究。结果表明：① 1990—2020年生产和生活空间持续扩张、生态空间总体减少,结构从“单一农业空间增加”向“转换类型多元化”转变,功能由“生态转生产为主”向“生产与生活、生态与生产多功能相互转换”演变。② 1990—2020年土地利用转型生态环境效应总体为正,耕地面积占比较大的村镇质量指数相对较高;其他生态空间向林草水生态、农业生产空间转型的生态正效应最大,林草水生态空间向其他生态、农业生产空间转型的生态负效应最大,2010—2020年农业生产空间过度扩张挤压林草水生态空间引起的生态环境负效应正在显现。③ 人口密度、地均GDP和植被覆盖度是生态环境质量分异的关键因子,降水量、土地开发强度、耕地面积占比和地均水资源量是核心因子;因子交互作用使农业生产空间增加和林草水生态空间压缩权衡博弈产生自适应稳态机制,从而形成了总体偏低的生态环境质量格局;村镇在面对干扰冲击时的自组织、适应性和转型能力不同,导致经济发展和土地利用方式不同,进而塑造了村镇分异的生态环境质量格局。     

基于“三生空间”的土地利用转型与生态环境效应——以长江三角洲核心区为例

以长江三角洲核心区为例,利用1990、2000、2010年3期遥感影像解译获取土地利用变化数据,按照“生产-生态-生活”土地利用主导功能分类,通过土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、土地利用转型的生态贡献率等方法,定量分析长江三角洲地区土地利用转型、时空格局特征与生态环境效应。结果表明：① 1990~2010年,长三角地区基于“三生用地”的土地利用转型表现为生产用地减少,生态用地稳定,及生活用地快速增加。② 长三角地区生态环境质量指数从1990年的0.470持续降至2010年的0.444,整体质量有所恶化,较高质量区和高质量区面积与比重保持稳定。③ 1990~2010年,长三角地区同时存在生态改善和恶化的两种趋势,生态环境改善小于环境恶化的趋势。城镇和农村生活用地、工矿生产用地对农业生产用地的挤占则是导致生态环境质量恶化的重要原因。     

"三生空间"视角下土地利用变化与生态系统服务价值响应 ——以黄河下游地区为例

选取土地变化剧烈的黄河下游地区,基于2000—2017年土地数据和“三生”主导功能分类,探索各类用地生态系统服务价值的时空分异并利用地理加权回归模型分析影响价值的社会驱动因素,为区域土地生态系统管理提供科学基础。结果表明:(1) 2000—2017年,研究区生态生产用地、生态用地及生活生产用地转入,生产生态用地转出。用地面积结构为生产生态用地生活生产用地生态生产用地生态用地。(2) 2000—2017年,研究区生态系统服务价值共增加18. 7×109元,生态生产用地贡献最大。地均生态系统服务价值始终呈“东北高,西南低”的空间格局,山东滨州、东营等地均ESV高于河南各地市。(3)研究区社会驱动因素呈不同程度的空间分异,人口、农业对生态系统服务价值的影响为负,第二产业和城镇化影响为正,第三产业影响情况不稳定。     

土地利用变化及其区域生态环境响应:以中国江苏省为例（英文）

以中国江苏省为例,利用1985、2008年的两期遥感影像解译获取的土地利用变化数据,按照"三生"土地利用主导功能分类,通过空间热/冷点布局的分析、区域生态环境质量指数、土地利用变化类型生态贡献率和完全分解法,定量研究近30年来江苏省土地利用变化特征及其苏南、苏中、苏北三大区域生态环境响应规律。研究表明:1)1985–2008年间江苏省土地利用变化主要表现为生产用地面积的减少,生态用地、生活用地面积的增加,苏南土地利用变化最为剧烈。2)1985年–2008苏南、苏中地区农业生产功能不断弱化,苏北的工矿生产功能比较优势明显,苏南城镇生活服务功能不断增加,苏北农村生活服务功能在弱化。3)1985–2008年间江苏省及其三大区域生态环境质量均稍有下降。苏南地区对全省生态环境变化的贡献率来的最大,苏中贡献率最小。苏南、苏中地区生态环境质量恶化主要是因为土地利用变化的驱动因子是城乡建设用地规模增加。苏北地区生态环境质量恶化主要是因为土地开发整理。三大区域农业生产用地(耕地)转换为水域生态用地(水库坑塘)是区域生态环境改善的主要因素。     

黄河流域甘肃段县域“三生”功能空间时空格局及影响因素识别

通过构建“三生”功能综合评价指标体系,集成运用熵权法、层次分析法和地理探测器等方法,结合GIS空间分析,对2006—2018年黄河流域甘肃段57个县域“三生”功能进行综合评估,揭示其时空演化和分异特征,并定量识别其影响因素。结果表明：黄河流域甘肃段县域“三生”功能指数总体呈增强趋势,但空间差异较为显著,总体上沿黄河干流“玛曲-靖远”轴线较高而两侧相对较低;“三生”功能具有明显的空间正相关性,其中,生态功能集聚特征最为显著;“三生”功能均随时间变化,正相关类型集聚明显,呈“组团”式分布,负相关类型集聚性低,呈“零星”状的规律;城乡一体化水平是影响研究区“三生”功能空间分异的主导因素,且要素交互作用增强了“三生”功能的空间分异。     

基于FLUS模型粤港澳大湾区“三生空间”多情景模拟预测

运用Future Land Use Simulation model (FLUS)模型,基于2010年、2015年、2020年3期土地利用数据,选取自然和社会经济因素的16个驱动因子,设置生产空间优先、生活空间优先、生态空间优先以及“三生空间”协调4种情景,对2025年和2035年粤港澳大湾区“三生空间”进行模拟预测。结果表明：(1) 2020—2035年粤港澳大湾区生产空间在生产空间优先情景下持续增长,在生态空间优先情景下持续减少,在“三生空间”协调与生活空间优先情景下都呈现先增加后减少的趋势。(2) 2020—2035年粤港澳大湾区生活空间在4种情景下均趋于增长,生产空间优先情景下增长最少,生活空间优先情景下增长最多。(3) 2020—2035年粤港澳大湾区生态空间仅在生态空间优先情景下增长,其余3种情景下均减少。(4)“三生空间”在粤港澳大湾区边缘山区变化较小,中部平原地区变化较明显。     

中国土地利用变化生态环境效应的空间分异性与形成机理

中国复杂的自然要素、社会经济要素、区域发展战略和政策调控形成了当前中国不均衡的经济发展空间格局、土地利用空间格局和生态环境质量空间格局。厘清中国生态环境质量的空间格局及形成机理对中国土地资源的可持续利用和生态环境的有效保护具有重要的实践意义和价值。以往研究缺乏对中国县域尺度土地利用/土地覆被变化生态环境效应的空间分异性及形成机理的相关研究,本研究基于1995—2015年间中国土地利用现状遥感监测数据,尝试采用生态环境质量指数方法测度中国土地利用变化的生态环境效应,并且综合运用重心分析、热点分析工具（Getis-Ord G_i*）和地理探测器等研究方法,分析1995—2015年中国生态环境质量时空演变特征及形成机理。研究结果如下：① 东部季风区生态环境质量指数高于青藏高寒区和西北干旱区,东部季风区生态环境质量低值区主要分布在人口和经济集聚的城市群以及省会城市周边地区。研究期间中国生态环境质量重心持续向西北方向迁移;② 1995—2015年间中国生态环境质量变化的热点区域主要分布在西藏地区、新疆、重庆、贵州以及位于黄土高原的省份（青海、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西以及河南）境内,冷点区域主要分布在长江经济带沿线地区省份以及东南部沿海地区省份;③ 土地利用程度对于生态环境质量影响力显著强于其他因子,东部季风区的社会经济和交通区位因子对生态环境质量影响力强于青藏高寒区、西北干旱区和生态大区过渡带;④ 影响因子之间相互作用主要包括非线性增强作用和双因子增强作用两种类型,以非线性增强作用为主。     

南昌市土地利用的空间冲突风险评估及分区优化研究

以土地利用的导向功能为基础,将南昌市1995、2005和2015三期20种土地利用类型划分为生态生产空间、生产生态空间、生态空间和生活生产空间。利用空间复杂性指数、空间脆弱性指数和空间稳定性指数3个因子构建冲突模型,借鉴倒“U”型模型,将空间冲突分为4类：稳定可控、基本可控、基本失控和严重失控,在冲突级别的基础上利用优化产业结构、生态系统修复等措施,建立10个亚功能区,优化土地资源,缓解空间冲突,实现可持续发展。研究结果表明：①1995—2015年中南昌市三生空间格局以生产生态空间为主,其次是生态空间、生态生产空间以及生活生产空间,生活生产空间所占比例在上升,其余均在减少,呈现“一升三降”特点;②1995—2015年南昌市三生空间空间冲突愈演愈烈,严重失控单元持续增长,但2005—2015年的增长速度较1995—2005年稍慢,南昌市三生空间冲突失控态势严峻;③不同空间类型冲突存在较大差异,均以可控级别为主,其中失控级别占比由大到小：生活生产空间?生产生态空间?生态生产空间?生态空间;④利用10个亚功能区优化南昌市70%以上的区域,其中以城镇用地等为主的两个亚功能区,70%以上属于允许建设区,以滩地、湖泊、林地等为主亚功能区65%以上属于禁止建设区,符合土地利用总体规划。     

村镇建设用地扩展与生态环境效应的耦合协同规律及类型甄别——以重庆市荣昌区为例

村镇建设用地扩展不可避免地挤压生态系统空间,打破系统内部原有的生态环境和生物地球化学过程,在生态文明的时代背景下,如何处理好村镇建设用地扩展与生态环境保护的关系对于实现可持续发展至关重要。论文在厘清村镇建设用地扩展与生态环境效应耦合协调机制的基础上,通过构建评价指标体系分析了2008—2018年重庆市荣昌区村镇建设用地扩展与生态环境效应协调发展的时空演变格局并划分耦合协调发展类型。研究发现：① 村镇建设用地扩展与生态环境效应以人类活动为纽带而构成交互耦合体,解析二者的耦合协调关系为理解村镇建设中“发展”与“保护”这对矛盾体提供了通道。② 2008、2013、2018年荣昌区村镇建设用地扩展与生态环境效应的耦合协调度在时间上呈上升趋势,在空间上呈南北高、中间低的分异格局。③ 运用耦合协调模型并结合同步发展模型将荣昌区村镇划分为保护与发展同步型、生态环境支持型、生态环境损耗型3种耦合协调类型。④ 针对各耦合协调类型提出差异化调控策略：保护与发展同步型村镇应兼顾经济发展与生态保护;生态环境支持型村镇可以适量开发未利用地;生态环境损耗型村镇应改变生态环境效应滞后的现状。     

珠海市旅游用地生态环境影响研究

从生态环境质量、结构、功能3方面构建旅游用地演变对生态环境影响的综合评价指标体系,利用多目标线性加权函数法定量评价近23a来研究区旅游用地时空演变对生态环境正面和负面的影响。计算结果显示:珠海市旅游用地变化对生态环境综合影响指数为-0.24,斗门区、金湾区和香洲区分别为-0.28、-0.13和-0.29。表明珠海市旅游用地变化对生态环境的总体影响是负面的。其深层的影响机制是:首先,旅游用地空间分布与地类结构演变的欠合理;其次,旅游用地规模在持续快速增长的同时忽视了生态内涵建设,旅游用地复合化开发层次偏低。     

长江三角洲地区生态经济系统协调度及其预警(英文)

On the basis of Landsat TM data of the Yangtze River Delta (YRD) Economic Zone in 1991, 2001 and 2008, this article, taking 90 counties in this region as study units, built spatial data transformation models, ecosystem service value (ESV) and coordination degree of eco-economic system (CDES) models. With the aid of ArcGIS9.3, mass grid and vector data has been processed for spatial analyses. ESV and CDES indexes have demonstrated the relationship between economic development and eco-environment system and its evolu-tion characteristics in the researched areas. Furthermore, the indexes have also been used for functional zoning and pattern recognition. Some results can be shown as follows. Firstly, since 1991, land use in the YRD has greatly changed: urban land area has increased primar-ily from original paddy land, dry land, grassland, garden plot and other land. Secondly, the ESV model has proved the deterioration trend of the YRD ecological system from 1991 to 2001 and slower degradation trend during 2001-2008. Also, it is illustrated that land-use conversion from water area and paddy field to urban area and dry land could cause great damage to ecosystem stabilization. Thirdly, GDP in the central and southern parts of the YRD is higher than that in the northern part since 1991. GDP growth rate in the central part is higher than that in the northern part during 1991-2001. This growth rate in the central part is also higher than that in the southern and northern parts of the YRD from 2001 to 2008. Fourthly, the YRD could be categorized into 12 types of subregions in terms of CDES index. According to its spatial characteristic of CDES index value in the study area, eco-economic conflict area with low CDES value which is located in the central part is surrounded by eco-coordinated areas with high CDES values. This illustrates a core-periphery spatial structure exists in the YRD. During 1991-2001, the CDES value implied the convergent de-terioration trend of eco-economic system in the study area; while it gradually stepped into coexistence of divergent deterioration and coordination during 2001-2008. Finally, this paper analyzed five subregions in the YRD, including initially degrading zone, initially coordinative zone, continuously degrading zone, coordination-declined zone and coordination-promoted zone, based on eco-economic coordination and evolution patterns. And these subregions can be recognized and categorized by spatial transformation model.     

Assessing the impacts of ecological-living-productive land changes on eco-environmental quality in Xining City on Qinghai-Tibet Plateau,China

The Ecological-living-productive land(ELPL) classification system was proposed in an effort to steer China's land pattern to an ecological-centered path, with the development model shifting from a single function into more integrated multifunction land use. The focus is coordinating the man-land contradictions and developing an intensive, efficient and sustainable land use policy in an increasingly tense relationship between humans and nature. Driven by socioeconomic change and rapid population growth, many cities are undergoing urban sprawl, which involves the consumption of cropland and ecological land and threatens the ecological balance. This paper aims to quantitatively analyze the critical effects of ELPL changes on eco-environmental quality according to land use classification based on leading function of ecology, living and production from 1990 to 2015 with a case study of Xining City. Also, four future land use scenarios were simulated for2030 using the Future Land Use Simulation(FLUS) model that couples human and natural effects. Our results show a decrease in productive land(PL) and an increase in ecological land(EL) and living land(LL) in Xining City. Forestry ecological land(FEL) covered the top largest proportion; agriculture productive land(APL) showed the greatest reduction and urban and rural living land(U-RLL) presented a dramatic increase. The eco-environmental quality improved in 1990-2010, mainly affected by the conversion of APL to FEL and GEL. However, the encroachment of U-RLL into APL, other ecological land(OEL) and FEL was the main contributor to the decline in eco-environmental quality in 2010-2015 as well as the primary reason for the increase area of lower-quality. The Harmonious Development(HD)-Scenario, characterized by a rational allocation of LL and PL and a better eco-environment, would have implications for planning and monitoring future management of ELPL, and may represent a valuable reference for local policy-makers.     

The Spatio-temporal Pattern of Regional Land Use Change and Eco-environmental Responses in Jiangsu,China

Land use change and its eco-environmental responses are foci in geographical research. As a region with uneven economic development, land use change and eco-environmental responses across Jiangsu Province are relevant to China’s overall development pattern. The external function of regional land use changes during different stages of economic development. In this study, we proposed a novel classification system based on the dominant function of land use according to “production-ecology-life”, and then analyzed land use change and regional eco-environmental responses from a functional perspective of regional development. The results showed that from 1985 to 2008, land use change features in Jiangsu were that productive land area decreased and ecological and living land areas increased. Land use changes in southern Jiangsu were the most dramatic. In southern and central parts of Jiangsu the agricultural production function weakened and urban life service function strengthened; in northern Jiangsu, the mining production function’s comparative advantage highlighted that the rural life service function was weakening. Ecological environmental quality decreased slightly in Jiangsu and its three regions. The maximum contribution rate to ecological environmental change occurred in southern Jiangsu and the minimum rate was located in the north. Eco-environmental quality deteriorated in southern and central Jiangsu, related to expanding construction land in urban and rural areas. Ecological environmental quality deterioration in northern Jiangsu is probably due to land development and consolidation. The main reason for improvements in regional ecological environments is that agricultural production land was converted to water ecological land across Jiangsu.     

黄河流域生境质量时空演变及其影响因素

黄河流域是中国重要的生态区域,探究该流域生物多样性时空变化特征对区域生态保护修复具有重要意义。运用InVEST模型评估黄河流域2000—2018年生境质量并结合空间自相关模型探究其时空变化及分布特征,利用地理探测器单因子探测和交互探测方法分析生境质量空间分异特征的驱动因子。结果表明：2000—2018年,黄河流域平均生境质量指数为0.631,整体呈现小幅下降趋势,下降幅度为0.16%,在空间上表现出西高东低的分布特征;黄河流域生境质量在空间上表现高度正相关特征,表现为生境质量相似值在空间上集聚,生境质量低值区域集中在黄河流域下游、关中平原以及汾河谷地区,生境质量高值区域集中在黄河上游青藏高原地区;土地利用/覆被是生境质量空间分异最重要的驱动因子,q值为0.5560,而且任何两种驱动因子对生境质量空间分异的交互作用都要大于单个驱动因子的作用,土地利用/覆被与气温、海拔、降雨量、坡度以及NDVI的交互因子均大于0.5。     

耦合土地利用格局与过程变化的生态干扰评价——以长三角地区为例

基于长三角地区2000年、2010年和2018年土地利用数据,分析该地区农用地、建设用地和生态用地时空变化特征,耦合生态斑块空间格局变化、生境面积增减和生态破碎化过程,提出生态干扰格局指数和生态干扰过程指数,定量评价土地利用变化过程中的生态干扰。结果表明：① 2000—2018年,建设用地快速扩张占用了大量农用地及生态用地,土地利用强度呈现先增后减的趋势;② 生态干扰格局指数和生态干扰过程指数时空差异明显,经济发展和城镇化水平较高的地区更易出现生态负干扰,且干扰程度趋于增加;③ 尽管部分区域生态用地净面积有所增加,但其实际受到的生态干扰过程并未减轻,甚至呈现负向化发展趋势。研究有助于深入理解生态用地变化过程中蕴含的生境数量、质量和空间关系,能够为快速城镇化地区生态文明建设和治理提供决策依据。     

哈大齐工业走廊土地利用变化的生态环境效应

基于哈大齐工业走廊1990年、2000年、2005年3期TM影像,获取15年来不同时段的土地利用变化信息。利用景观格局指数和生态环境质量指数两种生态环境效应评价指数,定量对比分析七个市县土地利用变化带来的生态环境效应。结果表明:①15年来,哈大齐工业走廊耕地、建设用地增加,草地、水域、未利用地减少。②整体生态环境恶化,区域差异显著;空间格局呈中心城区高周边农牧区低;大庆、杜蒙、泰来因草地、湿地“三化”等原因,破碎化加剧、多样性锐减、环境质量恶化最为显著,建议加强生态保护。③两种评价指数从不同角度反映出相似的区域差异特征。两方法结合分析实现更为客观全面的评价效果,以期为区域综合定量评价提供方法借鉴。