黄土丘陵区生态系统服务供需匹配研究——以兰州市为例

生态系统服务的持续供给是社会和自然可持续发展的基础,人类通过对生态系统服务的消费来满足需求和提高自身福祉。研究生态系统服务的供给和人类对生态系统服务的需求与消费,分析生态系统服务的供需特征与空间权衡关系,对区域生态系统的管理和资源的有效配置具有重要意义。以兰州市为例,利用全市2017年土地覆被、气象观测和统计年鉴等多源数据,应用InVEST模型、ArcGIS和GeoDA等空间分析工具,计算了研究区产水、食物供给、碳固持和土壤保持等4项服务的供给量及需求量,并对区域内生态系统服务的供需匹配状况进行了分析与评价。结果表明：① 兰州市各项生态系统服务的供给与需求空间异质性显著,各项服务总供给量均大于总需求量,且在不同区域与不同生态系统服务之间存在明显差异;② 兰州市综合生态系统服务供需比为0.039,不同生态系统服务供需匹配状况存在差异,产水服务（0.098）>碳固持服务（0.066）>食物供给服务（0.030）>土壤保持服务（0.001）,且城乡供需匹配差异显著;③ 兰州市生态系统服务供需空间匹配有“高高型空间匹配”、“低低型空间匹配”、“高低型空间错位”和“低高型空间错位”4种类型,且各项服务的主导空间匹配类型有所不同;④ 兰州市各项生态系统服务的供需平衡状况存在明显的协同作用,分别是“高高协同”与“低低协同”。     

基于生态系统服务供需关系的甘肃白龙江流域生态风险识别与管理

以乡镇为研究单元,运用InVEST模型、供需比-协调度模型和空间自相关等,定量评估甘肃白龙江流域典型生态系统服务供需匹配关系,基于供需风险识别划定生态管理区,提出了针对性管理策略。结果表明：(1) 2002年、2010年和2018年仅食物总需求呈减小趋势,其他典型服务总供需量均呈增加趋势。在供需数量匹配方面,除2002年和2010年总食物供给小于总需求外,其他服务均供大于需,各项服务供需比空间分异明显。(2)供需空间匹配方面,水源涵养服务以高供低需聚集为主,土壤保持服务以高供高需和低供低需聚集为主,食物生产服务以低供低需聚集为主。(3)水源涵养服务供需风险集中在白龙江舟曲-武都段东侧人口密集区,土壤保持服务供需风险多在迭部北部山区、宕昌东部和武都大部,食物供需风险集中在流域东部和舟曲北部。(4)依据生态系统服务供需关系可将流域分为5级供需风险,归纳整合后形成6大生态管理区。     

中国天山冰川生态服务功能及价值评估

山岳冰川是干旱区生态环境和社会经济可持续发展的物质基础和特色文化基础,具有独特且无法替代的生态服务功能,而目前对冰川调节生态环境和提供人类福祉等方面服务功能和价值估算研究很少。本文基于第一、二次冰川编目数据,分析中国天山冰川面积和冰储量变化特征;梳理并构建山岳冰川生态服务功能体系,结合单位面积服务功能价格法和当量因子法,评估中国天山冰川年生态服务价值。结果显示：① 1970-2010年间,中国天山冰川面积减少1274 km²,退缩了13.9%,年平均冰川储量减少约4.08×10⁹ m³。高海拔区（> 5200 m）冰川面积出现增加,可能是由于该区域降水增加对冰川积累的作用大于气温上升对冰川消融作用造成的。② 中国天山冰川年生态服务价值为602亿元,气候调节、水文调节和淡水资源供给价值分别占总价值的66.4%、21.6%和9.3%,水力发电的年均生态服务价值约为3.5亿元,其他类型的调节和服务功能价值约12.8亿元。③ 比较分析冰川、森林、草地和湿地生态系统不同服务价值所占总价值比例发现,淡水资源供给/实物生产和生态调节功能在生态系统中均占比例较大,冰川单位面积生态服务价值高于其他类生态系统。本文以期能提高冰川对人类福祉和维持生态环境等方面的认知,服务于冰冻圈生态安全、环境保护以及资源的可持续利用规划与管理。     

生态系统服务供需视角下粤港澳大湾区国土空间生态修复分区研究

国土空间生态修复分区是实行差异化保护修复策略的重要依据,也是推动山水林田湖草一体化保护修复、促进区域协同治理的重要前提。但在当前的分区方法中,较少考虑人类对于生态系统服务的需求,导致分区无法较好地解决人地关系矛盾。因此,文章基于生态系统服务供需视角,以粤港澳大湾区为研究区域,科学划定其国土空间生态修复分区,并为每个分区提出差异化的保护修复策略。结果表明：粤港澳大湾区生态系统服务供需匹配在空间上呈现出由低供给高需求区逐步向外呈半环状过渡到高供给低需求区的趋势,并且空间错位明显,低供给高需求、高供给低需求区域占总面积的85%,高供给高需求、低供给低需求区域占总面积的15%。根据生态系统服务供需匹配情况,将粤港澳大湾区划分为4个分区,并针对各分区提出差异化保护修复策略。总体上,生态重点保育区（61%）以自然保育为主,注重维护区域生态完整性与生物多样性;生态综合提升区（13%）以辅助修复、生态重塑为主,重点加强城郊生态缓冲带的建设与修复;生态重点修复区（24%）以辅助修复、生态重塑为主,提升区内生态韧性;生态预防治理区（2%）以自然保育为主,维护好当前的生态状况及生态供给能力,防止生态环境退化...     

渭河陕西段河道生态服务价值评估

以渭河陕西段河道为研究对象,依据陕西省统计年鉴和水资源公报等数据,应用生态学与经济学方法,参考2001年联合国开展研究的"千年生态系统评估"体系,对渭河陕西段河道生态系统的4类服务功能(供给功能、调节功能、文化功能和支持功能)及内含的11个亚类的服务功能价值(供水、提供水产品、水力发电、调节水分、输沙、净化水质、调节气候、净化空气、提供美学景观、休闲旅游、维持生物多样性)进行综合化、定量化评估。结果表明:渭河陕西段河道2012年生态服务总价值为3 563.61×108元,是陕西省同年GDP的0.25倍。其中供给功能的服务价值为2 735.62×108元,所占百分比最大,为76.76%,其次为调节功能服务价值、文化功能服务价值、最后为支持功能服务价值,所以渭河陕西段河道生态系统在供给功能和调节功能方面发挥着极其重要的作用,处于核心功能地位。     

广西钦州市滩涂生态系统服务功能和价值评估

沿海滩涂是单位面积生态系统服务价值最高的生态系统之一,为城市的发展提供了巨大的生态服务功能,是维持沿海地带生态环境的重要资源。通过实地考察及文献综述,分析了钦州市沿海滩涂生态系统服务功能的构成,并通过卫星遥感技术及当量因子法对其服务价值进行了估算。结果表明:研究区域内的钦州市沿海滩涂,其生态系统服务功能的总价值为348 867.24万元,不同服务功能的价值大小依次为:调节服务支持服务文化服务供给服务;不同生态系统的服务价值大小依次为:湿地森林农田。     

洞庭湖湿地生态系统服务价值评估与生态恢复对策

为了评估洞庭湖湿地生态服务价值,提出生态恢复对策,运用市场价值法、影子工程法、碳税法、替代费用法等方法评估其生态服务价值,基于评估结果和恢复生态学原理,提出其生态恢复对策系统。研究结果表明,洞庭湖湿地生态服务价值多样且巨大,尤以生产性价值、调蓄洪水的价值、净化水质和维持生物多样性的价值最为显著。因此洞庭湖湿地管理策略,应以洞庭湖湿地生态恢复为首要任务,以发展适应湿地生态环境的产业群和促进经济与生态良性循环为目标,外生态恢复和内生态恢复有机统一,以保障洞庭湖湿地的生态服务功能。     

基于辽河口湿地生态系统服务的等级补偿制度

作为生态补偿制度的核心问题,补偿标准存在诸多争议。随着生态系统服务的价值化与定量化,以生态服务量作为生态补偿标准逐渐成为一种共识。以辽河口湿地生态服务为研究对象,提出基于生态价值的等级补偿制度。根据环境特征,将辽河口湿地生态服务分为物质供给(石油供给、植物供给、水产品供给)、调节服务(水文调节、气候调节、污染物降解)、支持服务(生物多样性保护、促淤造陆)、文化服务(科学教育、休闲旅游)4大类。基于以上生态服务类型,采用专家打分法,分别赋予一定的权重(W)。对某一特定的生态服务而言,根据其年生态服务价值量变化率的高低,分别赋予对应的分值(S),生态服务补偿指数(In)=W×S。根据总生态补偿指数的高低,依次给予6个等级,建立合理的等级生态补偿制度,为科学制定湿地保护政策提供理论依据。     

耦合生态服务的区域生态安全格局研究框架

在深入阐明生态系统服务与区域生态安全格局之间内在联系的基础上,根据人类社会与生态系统之间以生态服务流为纽带形成的反馈机制,提出基于驱动（Driver）-压力（Pressure）-状态（State）-影响（Impact）-响应（Response）区域生态安全格局研究框架。该框架有助于深入理解区域生态安全维持和区域生态安全问题形成的机制,拓展区域生态安全评估、生态安全格局维持和提升的视野。当前,耦合生态服务的区域生态安全格局研究有3个关键的前沿议题：① 生态服务需求和生态服务供给的空间耦合及其对人类活动的响应;② 维持生态系统服务流网络结构完整性和稳定性的人类活动阈值;③ 耦合人类生态服务供给和需求的区域生态安全评估模型。     

疏勒河流域生态系统服务供需空间匹配特征

生态系统服务与人类可持续发展紧密相连，研究区域生态系统服务供需特征，了解其空间匹配状况是实现生态资源有效配置和推动区域生态安全的重要前提。基于多源数据，在InVEST模型、ArcGIS和GeoDA软件的支撑下，分析疏勒河流域产水服务、固碳服务、食物服务供需特征和空间匹配状况。结果表明：（1）除产水服务外，疏勒河流域其他各项生态系统服务供给均大于需求，但不同区域和生态系统服务间存在差异。（2）疏勒河流域综合服务供需比为0.063，不同生态系统服务的供需比由高到低依此为：固碳服务（0.1854）、食物服务（0.0078）和产水服务（-0.0043）。（3）产水服务和固碳服务空间匹配类型都主要以低高型空间错位和高低型空间错位为主，食物服务空间匹配类型主要以低低型空间匹配为主，其中产水服务的空间匹配错位现象最严重。     

洞庭湖区土地生态系统的服务价值时空变化

采用5期遥感影像数据,在ArcGIS等软件支撑下,运用当量因子法、空间自相关分析法,估算洞庭湖区土地生态系统服务价值,探究其时空变化。结果表明：① 1995—2015年洞庭湖区林地面积持续减少,未利用地面积稳步增加,林地与未利用地面积的增减主导着区域土地利用变化。② 1995—2015年洞庭湖区土地生态系统服务总价值经历1995—2000年的陡增后不断下降,近20年来累计减少21.64亿元,减少幅度为1.06%,林地面积减少是洞庭湖区土地生态系统服务总价值减少的根本原因。③ 从土地生态系统服务价值结构变化来看,1995—2015年洞庭湖区除废物处理价值有小幅增加外,其他各项生态服务价值均有不同程度的下降,但生态环境保育始终是洞庭湖区土地生态系统的主要功能。④ 1995—2015年洞庭湖区土地生态系统服务价值分布的空间自相关性较为显著,格局变化较明显,高值区、低值区趋于集中,高-高类型区在西部的沅江流域常德段有所减少,向东部的汨罗江流域快速扩展,低-低类型区集中在北部、南部、西部的城镇相对密集区并沿城镇发展轴逐步扩张凝结成带片状。     

Evaluation on glaciers ecological services value in the Tianshan Mountains,Northwest China

Mountain glaciers, which perform a unique and irreplaceable ecological service, provide the material basis and characteristic cultural foundation of the ecological environment and sustainable socio-economic development in arid areas. However, few studies have estimated the service value of glaciers in regulating ecological environment and providing human welfare. According to the statistics of the First and Second Chinese Glacier Inventory (FCGI/SCGI), this study analyzed the variations in glacier area and ice volume in the Tianshan Mountains in China and modeled the ecosystem service function of mountain glaciers. The service value per unit area and equivalent factor methods were combined to determine the annual value of the ecological service provided by glaciers in the study area. The results show that: (1) In the period 1970–2010, the glacier area decreased by 1274 km² (the ratio of area shrinkage was 13.9%) and the annual average decrease in ice volume was 4.08×10⁹ m³. The increase in glacier area at high altitudes (> 5200 m) may be due to the fact that glacier accumulation caused by increasing precipitation is greater than glacier melting caused by rising temperatures. (2) The annual value of the ecological service provided by glaciers in the study area is 60.2 billion yuan. The values of climate regulation, hydrological regulation, and freshwater resource supply account for 66.4%, 21.6%, and 9.3% of the total value respectively. The annual value of the ecological service provided by hydroelectric power is 350 million yuan. (3) From a comparative analysis of the glaciers, forest, grassland and wetland ecosystems, the supply of freshwater resources/physical production and ecological regulation represent the main contributions of the four types of system, and the ecosystem service value of glaciers per unit area is higher than that of other types of ecosystem. This research will improve the understanding of the impact of glaciers on human welfare and maintenance of the ecological environment and will promote the ecological security of the cryosphere, environmental protection, and the sustainable use of resources.

     

土地利用生态服务价值与经济发展的协调及空间分异——以西洞庭湖区为例

土地利用生态服务价值体现了土地通过集约利用与空间优化所发挥生态效益的大小,可在一定程度上反映土地利用与与经济发展的协调关系。以西洞庭湖区为研究对象,在ArcGIS软件支持下,通过评价与分析生态服务价值变化,分析生态经济协调发展水平及其空间差异,探讨土地利用生态服务价值与区域经济发展的互动响应与耦合协调关系。研究表明：① 2000年以来西洞庭湖区土地利用生态服务价值呈下降趋势,2000年西洞庭湖区生态服务价值为1292.13×10⁶元·a^-1,2011年为953.03×10⁶元·a^-1,损失339.10×10⁶元。② 从整个研究区来看,整个研究阶段处于低度冲突的县有6个,分别为常德市辖区、安乡县、汉寿县、澧县、临澧县、津市市,只有桃源县处于潜在危机状态。从数量上看,整个区域内大多为冲突状态,区域在经济发展中存在的潜在危机较大。③ 从空间分异来看,2008年与2011年土地利用生态经济协调度基本上为低度冲突状态,需采取生态服务供给恢复与重建措施,控制生态服务消费需求的过快增长。整个区域只有桃源县与汉寿县由不协调转换为协调状态,主要原因是森林覆盖率相对较高,林地类型面积大,水土保持与水源涵养生态服务功能较强,提高了生态服务价值。     

半城市化地区生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应——以厦门市集美区为例

半城市化地区是在快速城市化进程中产生的一种过渡地域类型, 其土地利用特征表现为土地利用竞争和矛盾剧烈, 土地利用变化迅速的特征。土地利用/覆被的变化改变生态系统的结构与功能, 是对生态系统服务产生胁迫的主要驱动力之一。本文以厦门市集美半城市化地区为例, 分析半城市化地区生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应, 基于对2007 年中国陆地生态系统服务价值当量修正的方法, 对半城市化地区生态系统服务价值(ESV)变化作出评估, 并通过土地系统和生态系统二者的耦合变化关系探讨生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应过程。结果表明:①近20 年来, 集美半城市化地区生态系统服务价值总量随着土地利用强度增加呈现波动性变化, 总体上呈现负相关关系。②调节服务和文化服务是最主要的生态系统服务类型;土地利用强度与调节服务和支持服务呈现显著的负相关关系。③随着半城市化地区的快速城市化发展, 土地利用类型急剧转化, 城市建设用地大量增加, 预计集美半城市化地区未来ESV将继续降低, 可采取生态综合整治措施减缓ESV降低趋势。     

托木尔峰国家级自然保护区土地利用/覆被生态服务价值变化分析

参照中国陆地生态系统服务价值当量,结合研究区不同土地利用∕覆被类型的生物生产量,研究各土地利用/覆被类型的生态服务价值变化。结果表明：① 1989-2014年,冰川面积增长27.63%,草地增长35.69%,水体减少55.43%,荒地减少13.81%,林地减少9.87%;1989-2002年的区域综合动态度为0.72%,2002-2014年的为0.62%。② 保护区的生态服务价值为52.31×10⁸元/a,突出了保护区重要的生态地位。在保护区11项生态服务功能中,水文调节和水资源供给生态服务功能价值最高,食物和原料生产生态服务功能价值较低。③ 1989-2014年生态服务总价值量降低31.49%,其中冰川和草地的总价值量持续增长27.63%和35.70%,水体和荒地的持续减少55.43%和13.81%,林地的先减22.13%,后增15.75%。在价值构成比例上,1989年水体占主要地位,2014年冰川占主要地位。     

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。     

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。