国家重点生态功能区生态系统服务时空格局及其变化特征

基于遥感数据及地理信息系统平台,利用生态模型,定量分析中国国家重点生态功能区在实施转移支付前（2000~2010年）、后（2010~2015年）生态系统宏观格局及关键生态系统服务的时空分布格局及其变化特征。研究结果表明：在气候变化与转移支付政策的共同影响下,中国国家重点生态功能区生态系统宏观结构总体好转,荒漠化得到有效控制,水体与湿地得到有效恢复,但森林及草地生态系统发生退化,农田与聚落生态系统面积进一步扩大;水土流失及土壤风蚀得到有效遏制,水源涵养及土壤保持服务得到大幅提升,但防风固沙服务整体有所下降,同时人类活动对生物多样性维护功能的威胁程度基本持衡。     

杭州湾国家湿地公园湿地生态系统服务价值评估

杭州湾国家湿地公园属庵东沼泽区国家重要湿地,具有多种重要的湿地生态系统功能。通过野外调查和功能模拟实验,结合杭州湾湿地10 a定位观测数据,使用市场价值方法、碳税方法、影子工程方法、旅行费用方法等生态系统服务评估方法,对研究区的各项生态系统服务进行了价值估算。研究结果表明,杭州湾国家湿地公园湿地生态系统服务总价值约为419.5×106元,单位价值为65 786.58元/(hm~2·a),水质净化、物质资源、生物多样性保护、旅游休闲、涵养水源、保持土壤、气候调节、大气调节、固碳、文教科研的服务价值依次减小。其中,水质净化、物质资源、生物多样性保护服务是杭州湾国家湿地公园湿地生态系统的主导服务。研究结果有助于人们更加直观地认识湿地生态系统服务的重要性,同时也为湿地生态系统的保护和管理以及合理的开发利用提供科学的依据。     

基于景观生态安全格局构建的城镇空间扩展模式研究——以江苏沿海地区为例

基于景观生态学的“格局-过程”理论,对维护江苏沿海地区地形地貌、水源涵养、生物多样性、游憩景观等生态系统服务的单一安全格局进行构建;根据“最小-最大约束”准则,通过镶嵌运算进行叠加,构建综合生态安全格局。运用MCR模型,设置并比对“生态安全模式”“经济发展模式”和“生态与经济协调模式”等不同模式对城镇空间扩展的影响,识别需严格保护的低安全水平区和未来城镇空间重点开发的高安全水平区。研究得出：“生态保护与经济发展”协调型模式更好平衡“生态-社会-经济”效益,合理确定城镇建设和产业发展空间,是城镇健康有序发展的最优模式。     

生态补偿机制中若干关键科学问题——以甘南藏族自治州草地生态系统为例

以甘南州草地生态系统水源涵养服务为例,构建以机会成本、交易成本和实施成本为参数的参与成本模型确定生态补偿标准。基于生态补偿资金效率的考虑,构建以土地所有者提供的生态系统服务、土地所有者的参与成本和生态系统服务受损风险为参数的空间选择模型,以乡镇为研究单元,对生态补偿区域进行选择,采用聚类分析将全州划为5大等级补偿区:优先补偿区、次级优先补偿区、次级补偿区、临界补偿区和潜在补偿区或可能补偿区,并对各类补偿区的特征进行了分析。构建生态补偿额基尼系数与生态补偿资金效率评价模型,分别评价了补偿额在受偿群体和补偿区域中分配的公平性、合理性与不同等级补偿区的补偿效率。结果表明:①以草地生态系统服务功能的价值(4776.4元/hm²·a)和机会成本(621.3元/m²·a)作为补偿标准的上下限,结合参与成本确定甘南州草地生态系统补偿标准为1999.8元/hm²·a;②草地生态系统的补偿优先度与生态重要性、生态脆弱性呈现出吻合趋同的状态,即草地生态系统优先补偿区既是高效补偿区,又是重要生态区和生态脆弱区;③受偿者(草地生态系统水源涵养服务供给者)得到的补偿额有明显不均衡状态,而在补偿区域(草地生态系统)上的分配却处于绝对平均范围内;④草地生态系统补偿区的优先等级次序与补偿效率吻合,即草地生态系统的优先补偿区的补偿效率最高,每元获取的草地生态系统水源涵养服务为38.18,是临界补偿区的14.68倍;次级优先补偿区的效率仅次于优先补偿区,每元补偿的生态系统服务为21.02。     

黄土高原生态系统服务供需关系的时空变化

明晰生态系统服务供需匹配关系,对实现区域生态安全与社会经济可持续发展具有重要推动作用。本文以黄土高原为案例区,应用InVEST模型、ArcGIS、GeoDA等分析工具,分析黄土高原粮食供应、水源涵养、碳固存、土壤保持等服务的供需量及其匹配关系的时空变化,旨在为黄土高原国土空间格局优化提供决策依据。结果表明：1990—2018年,① 黄土高原除水源涵养服务供给量外,其他生态系统服务供需量均呈上升趋势,且各生态系统服务供给量及土壤保持服务需求量均呈“东南高、西北低”的分布特征,而粮食供应、水源涵养、碳固存服务需求量呈“四周高、中间低”的分布特征;② 各类生态系统服务供需比均呈下降趋势。空间分布上,粮食供应、碳固存服务在黄土高原四周人口密集区供不应求,而其他区域供大于求;水源涵养服务在该区西北部供不应求,但东南部供大于求;土壤保持服务供不应求区集中于鄂尔多斯高原及海北州北部;③ 各类生态系统服务供需均以低低空间匹配为主;④ 粮食供应、水源涵养、碳固存服务供需比的空间分布均以高高集聚为主,而土壤保持服务以低低集聚和高高集聚为主。除土壤保持服务供需比的空间集聚性有所增强外,其他生态系统服务均呈减弱趋势。     

水土保持型国家重点生态功能区的生态服务价值评估（英文）

水土保持型国家重点生态功能区生态环境极其脆弱,是我国水土流失发生的重灾区,其生态系统状况长期以来为社会各界高度关注。本研究基于NPP、土壤保持量和水源涵养量等指标对其重要生态系统服务功能及其价值进行了评估。评估结果表明,我国水土保持型生态功能区生态系统服务总价值为3268.90×10~8元,其中有机物生产、营养物质循环与贮存、固碳释氧、土壤保持和水源涵养价值分别为530.96×10~8元、301.91×10~8元、1177.12×10~8元、442.70×10~8元和816.20×10~8元。四个分功能区中,桂黔滇区总价值最高,三峡库区最低,分别为1616.16×10~8、448.15×10~8元;而单位面积生态系统服务价值中,桂黔滇区最高,三峡库区和大别山区相当,黄土高原区最低。     

石羊河流域生态系统服务功能经济价值评估

分析和评估石羊河流域生态系统服务功能经济价值,培育和提升核心生态系统服务功能,为石羊河流域综合治理、确保生态安全提供理论依据。根据石羊河流域1999年和2006年土地利用情况,运用中国生态系统服务价值当量因子表,对该区域生态系统服务功能经济价值进行评估。1999年和2006年石羊河流域生态系统服务功能经济价值分别为1.1531×1010元和1.5650×1010元。2006年草地和森林生态系统对总价值的贡献率较高,分别为39.82%和25.96%;各项服务功能中土壤形成与保护功能经济价值最高。流域上游山区的水源涵养、气候调节和生物多样性保护等功能受到不同程度的破坏。     

三江源生态保护和建设一期工程生态成效评估

基于生态系统结构--服务动态过程趋势分析,针对生态保护与建设工程预期目标,构建了由生态系统结构,质量,服务及其变化因素构成的生态成效评估指标体系,研究发展野外观测,遥感监测和生态过程定量模拟一体化的监测评估技术体系,评估了三江源生态保护和建设一期工程的生态成效.结果表明:工程实施8年以来,三江源区宏观生态状况趋好但尚未达到1970s比较好的生态状况,草地持续退化趋势得到初步遏制但难以达到预期"草地植被盖度提高平均20%~40%"的目标,水体与湿地生态系统整体有所恢复,生态系统水源涵养和流域水供给能力提高,区域水源涵养量达到了增加13.20亿m³目标;重点工程区内生态恢复程度好于非工程区,除了气候影响以外,工程的实施对促进植被恢复具有明显而积极的作用;然而,草地退化局面没有获得根本性扭转,工程实施尚未遏制土壤水蚀增加趋势,一期工程局部性和初步性特点突显出三江源区生态保护任务的长期性和艰巨性.     

昆仑山北麓克里雅绿洲生态服务价值对土地利用变化的响应

基于1991、2002与2008年卫星遥感资料,采用中国陆地生态系统的服务价值测算方法,分析克里雅绿洲土地利用变化对生态系统服务价值与结构的影响。研究表明:①研究区生态服务价值从1991年的144 224.8万元降到2008年的128 716.3万元,生态服务价值损失10.8%,每年净损失生态服务价值达24.2元/hm2。生态服务总价值的减少主要是由湿地、水域总面积的减少而导致的;②研究区各生态服务功能对区域总生态服务价值贡献率由高到低依次为:废物处理、土壤形成、生物多样性保护、水源涵养、气候调价、气体调价、食物生产、娱乐休闲和原材料;③研究区生态服务价值对生态服务功能指数缺乏弹性。     

西南山地滑坡灾害生态风险评价——以大理白族自治州为例

本文以云南省大理白族自治州为例,综合考量生态风险源、受体、暴露响应过程及生态终点,采用信息量模型评估滑坡灾害危险性,基于景观格局指数表征生态脆弱性,并将生态系统服务纳入风险损失的定量表征,定量评估流域滑坡灾害生态风险。结果表明：① 低于1800 m高程、15°~25°坡度、小于0.31植被覆盖指数等10方面因素构成了诱发大理州滑坡灾害的最佳信息量组合,全州普遍处于滑坡灾害危险性中高水平,且西北低、东南高;② 生态脆弱性高值区主要集中在红河流域南部、金沙江流域东南部、澜沧江流域中部;③ 低生态损失流域的水源涵养、粮食供给服务相对较差,生态损失中等流域的净初级生产、土壤保持服务优势明显,高生态损失流域则具有较强的粮食供给和水源涵养服务;④ 基于高中低3种生态风险等级和“高危险—低脆弱—低损失”等8种风险结构,全州367个小流域可划分出避让监测预警区、生态保护恢复区、避让保护兼顾区、自然适应调控区等4种风险防范类型区。     

三峡库区生态屏障区土地利用规划生态效应评估

以地处三峡库区腹心地带的重庆市云阳县为例,基于土地利用多功能性,以Costanza等的生态系统服务价值测算方法及谢高地等制定的生态服务价值系数为基础,构建不同土地利用类型生态服务价值修正系数,从生态系统服务价值以及景观格局视角定量估算三峡库区生态屏障区土地利用规划生态效应。结果表明,以土地生态功能建设为导向的土地利用规划能够快速提升生态屏障区生态系统服务价值,增强屏障区调节气候、保持土壤、维护生物多样性等方面能力,云阳县三峡库区生态屏障区生态系统服务总价值从2010年的15.53亿元提升到2020年的19.98亿元,年均变化率达到2.87%;至2020年云阳县三峡库区生态屏障区初步构建一个以"林地为骨架,耕地、园地、草地为补充"的生态系统服务格局;同时,云阳县三峡库区生态屏障区生态系统服务价值及其调节服务和支持服务价值表现出显著地空间分异特征,其中磨刀溪流域生态系统服务价值提升幅度最大,澎溪河流域次之,长江沿岸生态服务系统价值保持稳定增长,而长滩河流域变化不大。     

国家重点生态功能区生态状况变化与保护成效评估——以海南岛中部山区国家重点生态功能区为例

自2000年提出生态功能保护区的概念以来,历时17年不断探索和发展完善,中国已经形成了一批国家重点生态功能区和相关配套政策,成为生态保护红线划定的重要依据和主体功能区战略实施的主要组成,对保障国家生态安全和优化国土空间格局具有十分重要的意义。海南岛中部山区在2001年成为国家生态功能保护区试点,2010年被确定为国家重点生态功能区,是较早实施生态功能保护的重点管控区域之一。本文以海南岛中部山区热带雨林重点生态功能区为研究区域,综合利用多源卫星遥感数据和地面观测统计数据,集成地统计学和生态评估模型模拟方法,以生态系统格局、植被长势、服务功能为主要评估内容,通过时空尺度拓展和多维时空对比分析,探讨了该重点生态功能区生态系统变化和保护成效。结果发现：① 2013年功能区森林面积占比为84.5%,显著高于海南岛平均水平。1990-2013年功能区内建设用地逐渐增加。2010年功能区实施后,人类活动强度仍然呈现持续增加态势,面积比例从0.5%增加到0.8%,主要表现为城镇建设和耕地开垦。② 功能区水源涵养服务功能明显优于功能区外部,1990-2013年水源涵养服务功能总体上略有增加,但是不同时间段的波动变化明显,特别是1990-2000年和2000-2013年两个时间段内均表现为先减少后增加的变化特征。功能区单位面积的水源涵养量为51.78万m²/km²,明显高于功能区外部。③ 功能区土壤保持服务功能明显要优于功能区外部,1990-2013年表现出剧烈波动、稳定性较差。功能区单位面积的土壤保持量为1.95万t/km²,明显高于功能区外部。④ 功能区人类扰动指数明显小于功能区外部,生物多样性威胁程度明显偏小,有利于生物多样性的保护。功能区平均人类扰动指数为0.3664,比功能区外部低0.1152。1990-2013年功能区外部人类扰动指数变化幅度为0.0152,约为功能区内部变化幅度的5.31倍。特别是2010-2013年,功能区内部人类扰动指数增加幅度要明显小于功能区外部。     

山地区域土地生态红线划定方法与实证研究——以重庆市涪陵区义和镇为例

无序和不合理的土地利用是引发生态问题的重要因素。合理划定土地生态红线,可协调土地利用和生态环境的关系,促进土地资源的合理配置,保障区域生态安全。山地区域地势起伏较大,水系密布,土地利用破碎化,作为重要的水土保持和水源涵养区域,是进行生态恢复和重建的关键地区。本文以山地区域村镇为例,运用GIS平台,基于生态敏感性和生态服务价值,对土地生态进行综合评价,据此划定刚性和弹性的土地生态红线。生态敏感性评价的指标包括坡度、植被覆盖度、水体、土壤类型和降水侵蚀力等5个指标;生态服务价值评价的指标包括食物生产、原料生产、气体调节、气候调节、水文调节、土壤保持、维持养分循环、生物多样性和美学景观9个指标。义和镇的刚性生态红线内所包含的刚性生态保护区面积为43.90 km²,占义和镇总面积的44.34%。弹性生态红线包含的弹性生态保护区面积为29.18 km²,占义和镇总面积的29.47%。义和镇的生态红线范围主要包含东北部山地区域和南部水系丰富地区,该区域的生态敏感性较高,同时也有较高的生态服务价值,因此生态红线的划定对于生态修复和生态保护具有指引作用,为生态系统健康发展提供基础保障,并可为构建生态文明安全格局提供科学支持。     

基于改进生态足迹模型与生态重要性识别的最小生态用地优化——黑河中游案例研究

生态用地是生态系统服务的主要供给源,最小生态用地是保障区域生态安全的底线。从生态安全的基本内涵出发,选择西北内陆河黑河中游为研究区,基于生态系统服务的生态足迹模型确定维持社会经济系统正常运行的最小生态用地数量,在此基础上综合生态重要性与土地生态适宜性识别进行生态用地优化。研究表明:(1)黑河中游生态系统服务供需失衡,2014年人均生态足迹为5.567 5,而人均生态容量为4.839 2,人均生态赤字0.728 3,维持研究区生态系统服务供需平衡需要3 010 km~2的林地或9 086 km~2的草地或1 431 km~2的水域。(2)研究区最重要的生态区域主要分布在南部祁连山自然保护区与黑河湿地自然保护区,总面积2 767 km~2,土地覆被以林地与草地为主;次重要生态区域主要分布在甘州区中部、临泽县东南部,总面积964 km~2,土地覆被以耕地为主;重要生态区域主要分布在甘州区、临泽县中部与山丹马场的北部,总面积3 058 km~2,土地覆被以耕地与未利用地为主。(3)基于最小生态用地确定、生态重要性与土地生态适宜性识别结果,研究区生态用地优化需要退耕还林369 km~2、退耕还草191 km~2、生态林建设141 km~2及相应的空间格局优化。研究结果对黑河中游生态建设和生态系统管理具有重要指导意义。     

河南义马煤矿矿区生态系统服务价值动态演化过程分析

基于联合国千年生态系统评估的基本理念和评价框架,从供给服务、调节服务、支持服务和文化服务4个方面对河南省义马矿区单位面积的生态功能价值进行测算,并分析了义马矿区生态系统服务价值在2005—2012年间的演化过程及敏感因素。结果表明:(1)义马矿区单项生态服务价值在2005—2008年间,废弃物处理、水源涵养、娱乐活动和控制侵蚀呈正向变化,食物生产、生物多样性、空气净化、土壤保持、气候调节呈负向变化,在2008—2012年间,仅有土壤保持功能价值为负向变化,其他均为正向变化;(2)矿区生态系统服务总价值呈现出降低—上升—缓慢下降的趋势;(3)农田和水域为义马矿区生态系统服务价值最敏感的因素,即矿区实现可持续发展的关键举措是进行土地与生态修复和水资源保护。     

基于生态安全的洞庭湖湿地管理策略

洞庭湖湿地具有涵养水源、调蓄洪水、提供生物栖息地、保护物种基因和生物多样性、降解污染等多种生态系统服务功能,在维护流域生态安全方面发挥着重要作用。由于对湿地资源的过度利用,导致湿地内部生境破碎化、生物栖息地退化、生物多样性锐减和湿地污染日趋严重,湿地生态安全问题越来越突出。在加强湿地宏观管理的基础上,优化调整湿地区域经济结构,调控湿地水土资源管理,加强湿地水污染防治,建立起符合湿地生态系统整体性特点的湿地生态安全管理策略,遏制生态安全恶化趋势,促进洞庭湖生态经济区的建设和可持续发展。     

西部地区生态状况变化及生态系统服务权衡与协同

西部大开发战略实施20年以来,一系列重大生态建设工程使得西部地区的生态状况和生态服务发生了重要变化,本文分析西部地区生态状况变化及其生态服务时空变化特征,并运用相关分析法研究其服务功能权衡协同关系。研究发现西部地区2000—2019年间：① 聚落和湿地生态系统面积显著增加,草地有逐年下降趋势。② 植被覆盖度呈波动上升趋势,存在年际差异且空间差异较大。③ 水源涵养服务有轻微下降趋势,下降区域主要分布在藏东南地区、三江源西部地区、喀斯特石漠化地区等;土壤保持服务波动中呈上升趋势,上升区域主要黄土高原地区、川滇西部地区、藏西北地区、藏东南地区等;防风固沙服务呈下降趋势,大幅下降区域主要位于内蒙古中西部地区、西藏和北疆部分地区。④ 生态系统供给与水源涵养、土壤保持主要为协同关系,与防风固沙主要为权衡关系且分布在农牧交错带地区。⑤ 生态工程区内生态系统服务协同程度大于非工程区。定量评估生态系统服务变化及其权衡协同关系有助于进行科学化生态管理,最大化生态效益。     

西安都市农业水源涵养功能测评

都市农业作为城市生态系统的重要组成部分,在城市生态系统服务功能的发挥及城市可持续发展维持方面具有重要价值。利用生态经济学方法,从都市农业的自然属性、社会经济属性出发,通过引入农用地与建设用地的蓄水系数之差和水源涵养价值发展系数等参数,构建了都市农业水源涵养功能测算模型。对2011年西安都市农业圈水源涵养功能进行了评估和分析,结果表明:2011年西安都市农业圈涵养水源物质量16.6×108m3,价值量1.05×108元,其中周至、蓝田、户县、临潼、长安是主要贡献者;粮食作物种植是西安都市农业圈水源涵养服务的主体,但从单位面积水源涵养的能力来看,果木水源涵养能力最强;西安都市农业圈农业水源涵养功能在空间上呈现明显的带状结构,即东西高,中间低的格局,与西安市城市发展格局相反,说明城市的发展对都市农业生态服务功能具有负面影响。     

京津冀地区生态系统服务权衡的多尺度特征与影响因素解析

对2000年和2015年京津冀地区四类生态系统服务(净初级生产力、粮食生产、水源涵养、土壤保持)进行估算,采用多层次空间统计法、相关分析法和玫瑰图法对生态系统服务权衡关系进行多尺度分析,利用多元回归模型定量揭示土地利用因素、社会因素、经济因素对生态系统服务权衡与协同关系的影响。结果表明:(1)净初级生产力(NPP)、水源涵养、土壤保持高值区集中分布于京津冀北部和西北部山区,低值区分布于东南部平原区,粮食生产呈东南高西北低的空间格局。2000—2015年仅粮食生产服务上升,净初级生产力、水源涵养、土壤保持服务均下降。(2)粮食生产与水源涵养、粮食生产与土壤保持表现出权衡关系,水源涵养与土壤保持表现为协同关系,这3对生态系统服务的权衡与协同关系均呈增强趋势。(3)耕地的粮食生产服务上升,土壤保持服务下降,各地类的净初级生产力均呈下降趋势。(4)生态系统服务权衡与协同关系的增强主要归因于土地利用因子,耕地减少、建设用地大幅增加、林地和草地增加是最直接的影响因素。     

生态系统服务权衡与协同视角下的重点生态功能区保护特征

重点生态功能区提供着源源不断的生态系统服务,在保障国家生态安全和社会可持续发展方面,有着不可或缺的基础作用。但是,以生态系统服务权衡与协同关系为视角,进而探讨分析重点生态功能区保护特征的研究案例相对较少。本文以秦巴重点生态功能区为评估分析区域,选择自然地理条件相似度极高的秦巴山区为参照单元,以生态系统供给服务与调节服务为核心内容,在定量分析2000—2019年期间的生态空间变化特征基础上,分析评估生态系统服务权衡与协同关系。结果表明：秦巴山区生态状况逐渐变好,重点生态功能区划定之后,生态系统趋于稳定;重点生态功能区服务能力呈逐渐增强的趋势,平均净初级生产力、土壤保持总量和水源涵养总量比重点生态功能区外分别高出了25.95 gC/m²、5.81亿t和24.95亿m³;土壤保持服务和生态系统供给服务的协同关系与生态状况改善呈正相关;由于受到降水的影响,2010年之后的水源涵养服务与生态系统供给服务的协同关系变差。总体来看,秦巴重点生态功能区的划定带动了区域生态空间“量的增长”和生态系统服务“质的提升”,但生态系统服务之间关系的“协调性”仍然不足,甚至从“协同”转为“权衡”关系,这要求未来国家需要制定更有针对性的生态系统保护管理决策,提高生态系统总体效益,支撑区域生态系统服务的可持续供给。