土地利用与生态文明:实证研究

生态文明建设的目标是实现人与自然的和谐共生。国土是生态文明建设的空间载体。土地利用的方式或行为反映土地资源集约节约利用水平,导致不同的生态环境效应,从而影响区域生态文明建设水平。本专辑"土地利用与生态文明"通过优选14篇代表性论文,从土地利用效率、土地生态演化、土地多功能权衡、土地生态系统服务和土地生态风险等方面,探讨了生态文明视域下的土地利用管理理论和方法,为形成生态文明的土地利用方式、行为和制度体系提供了实践参考。本专辑研究层次多样,文献覆盖村庄、县域、省域等多级研究尺度,山地、平原和丘陵等多种地貌类型,以及华东、华中、西北、长江经济带和日本等国内外土地利用典型地区;研究方法前沿实用,包括文献研究法、分形理论、定性比较分析、VAR模型、计量经济学方法等多学科研究方法;研究主题鲜明,聚焦当前土地利用过程中的热点话题与突出问题,对土地生态效率、空间行为特征、土地利用结构优化、生态风险评价等土地利用热点问题进行了深入探讨,其中既有对耕地撂荒、土地利用风险等当前迫切的土地利用问题的文献梳理与述评,也尝试对农村景观和生态系统的多功能进行权衡与协同分析,为破解生态文明视域下的土地利用问题提供了理论与实证依据。本专辑从现实与理念等全方面、多层次地反映了以生态文明理念指导土地利用的现实迫切性,并从方法和研究框架等方面提供了理论指导与技术支撑。最后,提出了未来生态文明视域下土地利用研究领域需重点关注的五大热点方向:土地利用结构的生态化管理、土地利用过程的生态演化机理、土地生态利用模式、土地生态安全格局预警与调控、土地利用行为的生态化管控。     

基于生态系统服务视角的“土地分离与共享框架”解析

“土地分离和共享框架”是协调物质生产和生态保护、促进土地可持续利用的重要理论。本文梳理了“土地分离与共享框架”和生态系统服务间关联,剖析生态系统服务应用于该框架的理论基础,结合美国典型土地共享案例,分析了土地利用策略选择对粮食生产、生物多样性、直接和间接生态系统服务的影响,并探讨了该框架对中国生态系统工程的启示。结果表明：随着人类对土地功能认知的不断深入,“土地分离与共享框架”的拓展表现为从单一的粮食供给服务需求演进到粮食供给服务和其他生态系统服务的综合需求。当粮食供给服务与其他服务处于权衡状态时,在生态脆弱、恢复力差的地区,不同生态系统服务间多处于凸权衡关系,一般适宜采用分离策略;在生态系统稳定、恢复力强的地区,不同生态系统服务多处于凹权衡关系,一般适宜采用共享策略。结合美国典型土地共享案例发现,其土地利用实践中选择土地功能共享策略是比较适宜的;生态系统服务作为政策评估工具,可在策略选择和评估实施效果中发挥一定作用。研究结果可为可持续土地利用提供理论与方法支撑,并为中国制定土地利用策略提供参考。     

土地利用冲突权衡的理论与方法

在对已有文献分析的基础上,提出土地利用冲突的权衡理论基础、框架和模型方法.利用数理模型方法,建立区域土地生态系统的功能价值评估体系,分析、评估不同尺度土地生态系统的功能及其价值水平,构建基于遗传算法的土地利用数量结构模型,获取区域土地利用数量结构的Pareto解集,并根据利益相关者的意愿和偏好做出权衡,确定解决土地利用冲突的有效方案,为缓解冲突并尽可能减少冲突提供一定的参考依据.     

西部干旱区土地资源动态评价理论与技术方法探讨

土地资源的生态化管护成为土地资源可持续利用的主要目标。从土地评价发展历史出发,利用土地资源学理论,界定了土地生态系统管理的含义是将人与社会的可持续发展作为土地生态系统发展的最终目标,充分发挥不同利益团体的协调能力,由政策、协议和实践来实施的土地资源多功能结构的生态管护。采用景观生态学理论和方法建立了土地资源的动态评价分析方法,注重空间格局与多生态过程。在信息技术支持下建立了土地资源动态评价技术路线,并以干旱区为例进行了3S指标体系的初建。该动态评价方法充分利用较为方便和经济的遥感历史时序信息为土地生态系统监测评价服务。     

西部干旱区土地资源动态评价理论与技术方法探讨

土地资源的生态化管护成为土地资源可持续利用的主要目标，从土地评价发展历史出发，利用土地资源学理论，界定了土地生态系统管理的含义是将人与社会的可持续发展作为土地生态系统发展的最终目标，充分发挥不同利益团体的协调能力，由政策，协议和初中来实现的土地资源多功能结构的生态管护，采用景观生态学理论和方法建立了土地资源的动态评价分析方法，注重空间格局与多生态过程，在信息技术支持下建立了土地资源动态评价技术路线，并以干旱区为例进行了3S指标体系的初建。该动态评价方法充分利用较为方便和经济的遥感历史时序信息为土地生态系统监测评价服务。     

基于生态-经济权衡的京津冀城市群土地利用优化配置

探索生态保护与经济发展的权衡关系,并利用该权衡关系协调土地利用优化配置是解决城市群经济与生态协调发展难题的重要途径,已成为目前的一个研究热点。论文针对京津冀城市群生态友好型协同发展的需求,设置生态系统服务价值最大化和经济价值最大化2种优化目标,每种目标下再设置“生态保护”“统筹兼顾”“粮食安全”和“经济发展”4种土地利用情景,采用CLUE-S模型模拟2025年京津冀城市群在不同情景下的土地利用空间配置格局,及其生态系统服务价值、经济价值在不同目标的各种情景下的变化。研究结果表明：相比2015年,2025年在不同目标不同情景下,各类土地利用面积的数量变化和空间格局均有较大不同,且生态目标和经济目标下不同情景的土地利用配置不同。生态系统服务价值在生态目标生态保护情景下最大,为14423.58亿元;而经济价值则在经济目标经济发展情景下最大,为96771.49亿元。从土地利用变化的空间分布上来看,生态用地中林地与草地的增加多出现在坝上高原和燕山与太行山山地,水体的增加则主要分布在东部沿海地区。研究认为,生态效益与经济效益间存在权衡关系,基于生态-经济权衡的土地利用优化研究结果对未来京津冀城市群生态实践工作有较大的参考价值。     

低碳背景下露天煤矿土地利用结构优化——以乌海市骆驼山矿区为例（英文）

人类对全球碳循环的影响主要来自于土地利用活动,随着露天煤矿开采进程加快,矿区内碳排放量增加、生态系统功能下降等问题显著,亟需探索低碳下生态效益最佳的土地利用优化结构,为西北干旱荒漠矿区土地利用结构优化调整提供理论支持。本研究以乌海市骆驼山矿区为研究对象,在矿区土地利用碳排放量核算的基础上,利用多目标线性规划模型以低碳排放和高生态系统服务价值为目标,探究矿区土地利用最优结构。研究结果：优化后的草地和水域面积有所增加,采矿用地和未利用地面积有所减少;与2021年相比,优化后方案碳排放量降低了19045.93tC,生态系统服务价值提升了5338.14万元。研究结果表明,以土地利用碳排放最小化、生态系统服务价值最大化为目标的矿区土地利用结构优化方案可以在低碳减排下,实现土地利用生态效益的提升,以期为西北干旱荒漠区矿山土地利用结构优化和生态修复工作提供科学指导。     

中国“土地生态安全”与“土地生态风险”研究比较

运用文献分析法,从概念、评价方法和研究内容等3方面对中国土地生态安全和土地生态风险研究进行了比较。研究发现：（1）土地生态安全和土地生态风险的概念既有联系又有区别,两者的联系在于对土地生态问题的关注,研究的根本目的也是统一的;土地生态安全注重土地生态系统的健康状况,而生态系统风险把土地利用活动看作土地生态系统遭受威胁的风险源,关注出现安全问题的可能性及其后果;（2）对于土地生态风险评价和土地生态风险评价,两者的区别关键在于指标体系的选择,而不是数学模型的应用。（3）在研究内容上,目前侧重于土地生态安全和土地生态风险的评价研究,且多重复性工作,对评价结果的应用研究较少。建议加强土地生态安全和土地生态风险的机理和应用研究。     

山地城镇土地利用的经济生态位分析及持续发展--以重庆市为例

土地利用变化已成为当今经济社会中最活跃和最普遍的现象,是土地利用类型从低生态位向高生态位转变的自组织行为。对不同层次土地利用经济生态位进行调控,才能实现土地的持续利用。本文在生态位理论和系统边界理论的基础上,运用土地利用经济生态位模型,定量分析了重庆市土地利用类型间相互作用的强度。研究表明,重庆市农用地与非农用地经济生态位差较大,经济发展和城市化进程更加剧了建设用地占用农用地的速度和强度。同时,从经济生态位的角度探讨了持续土地利用的方法。     

基于景观功能的生态风险评价关键科学问题探析（英文）

以人类福祉为导向的自然资源利用方式决定着景观及其功能的变化方向,进而加剧或缓解生态风险。科学量化景观功能及其与人类福祉之间的因果关系、异质过程和驱动机制,将为实现区域发展和生态保护双赢提供科学依据,也是当前制约相关研究从理论走向管理实践的难点。本文在查阅景观功能与生态风险相关文献的基础上,辨析景观变化、景观功能、人类福祉、生态风险间的反馈机制,构建基于景观功能的生态风险评价框架,梳理关键科学问题与研究难点。人类对景观功能的偏好和权衡是区域生态风险形成的重要原因,但对其时空权衡关系认识不足,景观功能的类型识别与综合评价缺乏系统规范方法。景观功能、人类福祉、生态风险三者之间的耦合关系是生态风险评价的重要科学问题。探索综合集成自然、人文两个过程的生态风险管理与方法体系,是未来研究的必然趋势。将景观结构、功能、过程等耦合到生态风险评价,并注重与人类福祉、多功能权衡决策和风险管控政策设计的结合,是亟待研究的重要方向。     

生态安全视角下乌鲁木齐市土地利用冲突时空格局演变分析

从生态安全角度识别区域土地利用冲突,处理好城市发展和土地利用的协调关系,对实现区域可持续发展尤为重要。在土地利用冲突理论分析框架和“压力-状态-响应”（PSR）模型下,借助生态系统服务价值和生态风险评价因子构建了一个土地利用冲突测度模型,对2000、2010年和2020年乌鲁木齐市土地利用冲突的时空演变格局分析方法,并且利用FLUS模型对2030年土地利用冲突变化进行模拟预测。结果表明：（1）2000—2020年,乌鲁木齐市73%以上的面积是无冲突和轻度冲突区域。土地利用冲突的热点区由乌鲁木齐中心城区北部及西南地区蔓延至其南部及北部的山区林地周边、达坂城区盐湖两边的冲积扇附近,分布范围有所扩大;冷点区主要聚集于中心城区周边以及东、南部的山区林地范围内。（2）气候、地形地貌等自然因素仍是土地利用冲突强度空间分异的主导因素。（3）生态系统服务价值与土地利用冲突之间存在空间正相关,而生态风险与土地利用冲突之间则存在显著的空间负相关关系。（4）2030年,虽然乌鲁木齐市的土地利用高度冲突区增幅最大,但无冲突、轻度冲突区仍居于优势地位。研究结果为乌鲁木齐市土地利用冲突提供了一个诊断指标体系和方法...     

湛江市土地利用结构及生态服务价值研究

利用湛江市1996—2005年土地利用变更调查数据和相关统计资料,计算土地利用结构异质性指数和生态服务价值,分析土地利用结构与生态服务价值的变化及其相互关系。结果表明:1996—2005年湛江市土地利用结构多样性指数和均匀度增加而优势度降低,土地利用趋于多样化和均匀化;除牧草地外,其他各类土地的生态服务价值都有不同程度的增加,土地利用生态服务价值总体呈增加趋势;土地利用生态服务价值与土地利用结构线性相关,通过增加水域、湿地和林地等生态用地面积,提高土地利用集约度和促进土地利用的多样化、均匀化,可以增加生态系统稳定性和提高生态系统服务功能的经济价值。     

快速城市化地区生态系统对土地利用变化的响应——以长株潭城市群为例

采用土地利用经济生态位模型、土地利用程度综合指数模型和生态服务价值评价方法,结合长株潭区域1996—2005年的土地利用更新调查数据,研究该区域生态系统对土地利用变化的响应。结果表明：（1）长株潭城市群非农用地对农用地的捕获力呈逐年增强的趋势,土地利用整体上朝利用强度增大、广度增加的方向发展,而区域生态系统服务价值量则呈现逐年下降的趋势;（2）长株潭城市群生态服务功能价值量分别与土地利用生态位差值和土地利用综合指数呈显著的负相关关系,其中与土地利用综合指数相关度最高;（3）在推进新型城市化过程中,控制非农用地的外延扩展,增加农地转用的生态补偿,减小土地利用的经济生态位差值能有效抑制农地的快速减少,促进区域“经济”与“生态”的协调发展。     

中国生态用地分类体系及其1996-2012年时空分布北大核心CSCDCSSCI

基于中国生态功能分区和土地利用现状分类,构建全国生态用地分类体系;利用第二次全国土地调查数据,并参考全国土地资源调查和历年土地利用变更数据,从国家层面和生态功能区尺度分析全国主导功能生态用地和多功能生态用地,以及八类典型生态用地的分布格局和时空变化特征。结果表明:全国主导功能生态用地、多功能生态用地以及典型生态用地区域分布极不平衡。1996-2012年间,全国主导功能生态用地整体变化幅度较小,多功能生态用地整体变化幅度较大,八类典型生态用地时空变化不均衡。生态用地变化与自然、社会、经济条件的区域差异和政策实施关系密切;通过全国生态用地时空变化规律分析,提出了不同区域不同生态系统生态用地保护和土地资源可持续利用的建议,为中国自然资源综合管理提供技术支撑。     

基于景观功能的生态风险评价关键科学问题探析

以人类福祉为导向的自然资源利用方式决定着景观及其功能的变化方向,进而加剧或缓解生态风险。科学量化景观功能及其与人类福祉之间的因果关系、异质过程和驱动机制,将为实现区域发展和生态保护双赢提供科学依据,也是当前制约相关研究从理论走向管理实践的难点。本文在查阅景观功能与生态风险相关文献的基础上,辨析景观变化、景观功能、人类福祉、生态风险间的反馈机制,构建基于景观功能的生态风险评价框架,梳理关键科学问题与研究难点。人类对景观功能的偏好和权衡是区域生态风险形成的重要原因,但对其时空权衡关系认识不足,景观功能的类型识别与综合评价缺乏系统规范方法。景观功能、人类福祉、生态风险三者之间的耦合关系是生态风险评价的重要科学问题。探索综合集成自然、人文两个过程的生态风险管理与方法体系,是未来研究的必然趋势。将景观结构、功能、过程等耦合到生态风险评价,并注重与人类福祉、多功能权衡决策和风险管控政策设计的结合,是亟待研究的重要方向。     

滇西北生态脆弱区土地利用变化及其生态效应 ——以云南省永胜县为例

土地利用/土地覆被变化及其生态环境效应研究是当前地理学全球变化研究的核心内容,而生态系统服务功能则是生态学、生态经济学研究的热点问题。作者利用滇西北生态脆弱区--永胜县1988年、1994年和1999年的TM遥感影像,采用景观生态学的空间格局指数分析研究区近10年来的土地利用动态变化特征,并以生态系统服务功能衡量相应土地利用类型的相对生态价值,评价区域土地利用/土地覆被变化的生态效应,尝试将二者有机结合起来。研究表明,全县景观总体构成表现为景观破碎度较高,斑块数目较多;林地和未利用地一直占很大比重,林地的不断增加与未利用地的迅速减少是研究时段内土地利用变化的突出特征;研究时段内全县土地利用变化带来了较好的生态效应,土地利用生态效益持续提高,并表现出了较大的空间差异。     

基于利益相关者的LUCC生态风险研究——以延河流域为例

采用生态服务价值的大小代表生态服务功能的强弱,以生态系统服务功能理论为基础,以土地利用/覆被变化导致的生态系统服务功能下降作为LUCC生态风险,分别针对土地利用的各利益相关者——土地的所有者或经营者(个人、社区和国家),定量分析各利益相关者在土地利用/覆被变化的背景下所承受的生态风险。研究表明,由于土地利用/覆被变化的因素,延河流域2000-2006年间生态服务功能总体上升了28.91%,这主要归功于延河流域实施的退耕还林还草措施。对LUCC的不同利益相关者进行分析的结果表明,2000-2006年间,国家、社区和个人的生态服务功能均有所增强,增加值分别为34.71%、33.64%、14.57%;它们所面临的主要生态风险是,个人在本区域获取食物供应的能力下降了5.71%,国家在生物控制方面的能力下降了24.56%。     

基于土地利用变化的典型喀斯特城市流域生态系统服务功能研究（英文）

揭示喀斯特城市流域土地利用对生态系统服务功能的影响机制,对喀斯特地区的社会经济发展与生态环境保护具有重要意义。本研究以贵州典型喀斯特城市流域—南明河流域为例,基于Arc GIS技术平台揭示了2000–2020年3个时期流域的土地利用时空演变规律,采用In VEST模型对流域不同土地利用类型的生态系统服务功能进行了系统评价。结果表明：（1）流域土地利用以林地、耕地和草地为主,土地利用变化方式主要表现为建设用地的增长,增长了13.07%;(2)流域水源涵养功能显著提升,碳储存功能略微减弱,空间上两者的物质量均呈现东北高、西南低的分布特征;（3）林地对流域水源涵养和碳储量的贡献率均超过57%,林地转为建设用地,耕地转为林地分别是生态系统服务功能减弱和增强的两种土地利用变化形式。本研究可为喀斯特生态脆弱区土地利用结构优化、水土资源开发和生态系统可持续管理提供重要数据支撑与科学参考。     

基于土地利用的河北省生态系统服务权衡/协同关系研究

在分析土地利用变化的基础上,基于InVEST模型计算1985-2015年河北省农作物生产、碳储量、生境质量和土壤保持4种生态系统服务,利用ESCI指数、相关分析法、ESTD模型及双变量局部空间自相关方法识别不同尺度生态系统服务空间格局变化及权衡/协同关系。结果表明:1)1985-2015年河北省土地利用变化剧烈,建设用地、林地面积不断增加,耕地、草地、未利用地逐渐减少,但不同时段变化趋势不同。受土地利用变化影响,河北省4种生态系统服务变化趋势迥异:农作物生产水平不断提升,碳储量呈先增后减趋势,生境质量变化平稳,土壤保持呈波动减少态势。2)从省域尺度看,河北省各类生态系统服务之间相互影响,碳储量与农作物生产以及土壤保持与生境质量均呈现协同关系,农作物生产与生境质量、土壤保持以及碳储量与生境质量、土壤保持均呈现权衡关系;从区域空间分异看,供给服务与支持服务间权衡/协同关系空间变化明显,支持服务中碳储量与生境质量总体上呈现西北协同—东南权衡关系,生境质量与土壤保持以协同关系为主,碳储量与土壤保持以权衡关系为主;从县域尺度看,土壤保持与碳储量、生境质量以及农作物生产与碳储量、土壤保持的权衡/协同关系集聚特征明显,而生境质量与农作物生产、碳储量的权衡/协同关系集聚特征较为分散。理清不同区域生态系统服务间的关系,可避免不必要的权衡风险,为优化河北省土地利用空间布局、实现社会经济发展与生态系统服务双赢奠定研究基础。     

哈尔滨市土地利用与生态环境物元评价

针对区域土地利用与生态环境系统的特点,建立了土地利用与生态环境协调评价的指标体系和复合物元模型,以哈尔滨市为例,对各县级单元进行了土地利用与生态环境协调的空间差异评价。结果表明:①物元分析理论对区域土地利用与生态环境评价具有明显的适用性,评价结果显示出哈尔滨市域内土地利用与生态环境协调状况的空间差异明显;②基于复合物元模型进行评价,通过单指标信息可以找出影响区域土地利用与生态环境协调发展的关键问题,如大多数县级区域存在土地集约利用水平较低、面临土壤污染、土壤侵蚀及湿地生态功能脆弱等土地生态环境风险,符合研究区的实际情况;③只有合理制定区域差异化的土地生态环境管制措施,积极引导对土地退化等问题的防治,才能实现区域土地可持续利用、生态环境质量改善和区域可持续发展。