塔里木河生态输水条件下土地利用/覆被变化对生态系统服务价值的影响

基于2000—2020年土地利用数据,采用修正后的单位面积价值当量法、生态系统服务变化指数与探索性空间分析手段,分析了塔里木河下游自生态输水以来生态系统服务功能的时空变化特征。结果表明:(1)自2000年生态输水以来,塔里木河下游耕地、林地和草地面积分别增长了18.6 km~2、54.7 km~2和76.7 km~2,裸地面积减少了104.0 km~2;其中耕地和林地增长面积主要分布在大西海子水库—英苏段,草地增长面积主要分布在英苏—阿拉干段和阿拉干—台特玛湖段。(2)塔里木河下游生态系统服务价值由2000年的42.66×10~9元增长到了2020年的45.86×10~9元,增长了3.20×10~9元,且生态系统服务价值低值土地利用类型向高值土地利用类型转化频繁。(3)塔里木河下游生态系统服务价值Global Moran’s I由2000年的0.7552增长到2020年的0.7639,该地区生态系统服务价值存在明显的正向空间自相关关系,且增值区主要集中分布在大西海子水库—英苏段,损失区主要分布在英苏—阿拉干段和阿拉干—台特玛湖段。塔里木河下游生态输水对该地区生态环境修复起到了积极的作用,有效提升了该区域的生态系统服务价值。     

1975～2009年锡林郭勒盟生态系统宏观格局及其动态变化

基于MSS、TM、ETM+以及HJ-1等遥感影像,构建内蒙古锡林郭勒盟1975~2009年长时间序列生态系统宏观结数据库,分析区域生态系统空间分布格局、动态变化及驱动机制。研究表明:①草地生态系统是锡林郭勒盟主体生态系统,草地占全区总面积比例始终在86%以上。②锡林郭勒盟生态系统演变过程明显以2000年为界:2000年前草地生态系统持续、加速萎缩,荒漠、农田等生态系统不断扩张;2000年后草地生态系统萎缩迅速得到遏制和逆转,农田和荒漠等生态系统扩张趋势也得到遏制。③区域气候变化及人类土地利用活动对生态系统演变有显著加速和减速作用。     

塔里木河下游生态输水对植被碳源/汇空间格局的影响

基于2000年以来塔里木河下游生态输水资料、气象数据、土地利用/覆被变化数据等,结合修正的CASA(Carnegie-Ames-Stanford approach)模型和土壤微生物呼吸模型(Heterotrophic respiration,R_H)估算了2001—2019年植被净生态系统生产力(Net ecosysterm productivity,NEP),分析了植被碳源/汇空间分布变化,探讨了塔里木河下游生态输水对植被碳源/汇变化的影响。结果表明:(1)随着2000年以来塔里木河下游生态输水,下游退化的生态系统有一定程度的恢复,植被碳汇区域呈现扩大的趋势。2001—2019年NEP以0.541 g C·m~(-2)·a~(-1)的速率呈现上升趋势,其中夏季增加速率最大,为0.406 g C·m~(-2)·a~(-1),增加的区域主要位于大西海子水库北部、英苏、博孜库勒湿地、喀尔达依湿地以及台特玛湖。碳汇面积从2001年的71 km2增加至2019年的355 km~2,增加了4倍。(2)在季节变化上,夏季碳汇面积为109 km~2,在四季中占比最大,春秋次之,冬季无明显碳汇面积。(3)塔里木河下游生态系统碳汇面积变化次序为:草地林地耕地未利用地水域建设用地。此外,林地和草地年平均变化率最高,分别为2.69 km~2·a~(-1)和3.57 km~2·a~(-1)。生态输水量与碳汇面积有很好的线性关系,碳汇面积变化存在约1 a的滞后效应。     

2000-2012年中国北方草地NDVI和气候因子时空变化

利用2000-2012年的MODIS NDVI数据,结合中国北方187个气象基准站年均温度和年降水量资料,对2000-2012年中国北方草地NDVI的时空变化特征和同期年均温度、降水量动态变化进行了分析。结果表明:(1)草地NDVI无明显变化的区域占北方草地总面积的64.35%,以荒漠草地为主;草地退化区域的面积(占北方草地总面积的23.97%)大于改善区域的面积(占北方草地11.68%)。(2)NDVI变异系数分析结果表明,2000-2012年以来中国北方草地68.37%区域呈稳定状态。其中,荒漠草地植被变异性较小,处于相对稳定状态的草地占其总面积的79.73%;而灌丛草地和典型草地的变异性较大,变化显著的草地分别占其草地面积的41.55%和45.92%。(3)北方草地区中,54.04%的区域年均温度呈升高趋势,大于温度呈降低趋势的区域,温度升高幅度最大为0.159 ℃·a^-1;年降水量呈增加趋势的面积达71.01%,远大于呈减少趋势的面积,降水量增加的最大幅度为23.29 mm·a^-1。     

论自然保护地与国家生态安全格局构建

科学评估自然保护地与国家生态安全格局的关系是合理开展自然保护地建设和国家生态安全格局构建的重要基础。以中国国家重点生态功能区、生物多样性保护优先区和国家级自然保护区等自然保护地为研究对象,定量分析自然保护地的时空分布特征及其对保障国家生态安全的重要作用,基于生态系统服务重要性评估辨识国家生态安全格局构建的空间缺失,面向国家生态安全构建和保障需求提出生态保护管控对策建议。结果表明:(1)自然保护地总面积为488.42万km~2,占陆地国土面积的51.38%。生态系统类型以草地、森林、荒漠等自然生态系统为主,三种生态系统的总面积为371.24万km~2,占自然保护地总面积的76.0%。2000-2010年,自然保护地的生态系统构成整体稳定,对保护生态空间稳定性和生态安全格局稳定发挥了重要作用。不同类型生态系统之间有少量转化,不同自然保护地内生态系统转换特征略有差异。(2)综合水源涵养、土壤保持、生物多样性保护等生态系统服务重要性评估,自然保护地的生态系统服务极重要区和重要区总面积为321.4万km~2,占区域国土总面积的66.02%。森林、草地和灌丛生态系统是水源涵养、土壤保持、维护生物多样性等生态系统服务主体。2000-2010年,水源涵养、土壤保持功能有所改善,但生物多样性维护功能无明显变化。(3)生态系统服务极重要区的31.7%没有在自然保护地内,是今后国家生态安全格局构建和自然保护地建设需要重点关注的区域。面向国家生态安全构建和保障需求,迫切需要基于国家治理模式、建立最严格保护制度,提高自然规律认知水平、强化生态系统综合管理,完善分类分区管理、强化自然保护地管控,完善生态补偿机制、建立协同保护制度,加强生态保护综合监管、严格生态损害责任追究。     

内蒙古草地变化过程中气候变化和人类活动的相对作用评估

气候变化和人类活动是影响草地动态变化的主要因素,准确掌握其在草地动态变化过程中的相对作用是保障草地生态安全的基础。该文以植被净初级生产力(NPP)为评价指标,定量评估了2000-2016年内蒙古草地变化特征以及气候变化与人类活动的相对作用。结果显示:2000-2016年内蒙古呈恢复趋势的草地面积为489 334 km~2,占区域草地总面积的94.2%;气候变化及其与人类活动的共同作用是内蒙古草地恢复的主导因素,其引致的草地恢复面积分别占草地恢复总面积的54.9%和45.1%;降水量增加和生态保护工程实施分别是引起草地恢复的主要气候因子和人类活动因子,过牧等不合理的人类活动是导致草地退化的主导因子;受区域环境影响,不同类型草地恢复的主导因子不同。     

埃塞俄比亚低海拔区灌丛化草地动态变化（英文）

灌丛化草地广泛分布于干旱半干旱区,严重影响当地畜牧业发展,尤其是以牧业为主要生活来源的非洲国家。本文基于埃塞俄比亚低海拔区1986–2016年的遥感影像,通过监督分类和决策树分类方法,运用单一土地变化动态度和土地利用变化重要性指数(Ci),研究了埃塞俄比亚低海拔区灌丛化草地30年不同程度灌丛化草地动态变化特征,研究结果可为揭示低海拔区灌丛化草地发展过程及草地可持续发展提供基础数据。结果表明:(1)灌丛化草地面积整体呈上升趋势,在2003年达最大,为3742.49 km~2,占研究区总面积的68.97%,2003年至2016年有小幅下降;(2)其中,重度灌丛化草地面积最大,占总面积的28.36%–49.10%,其次是占比9.77%–16.68%的中度灌丛化草地和占比5.52%–7.57%的轻度灌丛化草地;(3)30年间灌丛化草地年均扩张速度为0.74%,1995–2003年间,年均扩张速度最大,为2.16%;(4)林地和草地两种土地利用类型向灌丛化草地转化是低海拔区土地利用变化的主要类型,且由于对灌丛化草地的治理,灌丛化草地类型会转化成草地类型。     

胶州湾湿地景观格局变化特征

基于1985年、1995年、2000年、2009年和2014年的遥感影像,在遥感和地理信息系统技术的支持下,采用景观生态学的方法,对胶州湾湿地景观格局的演变特征及驱动因素进行了分析。研究结果表明,1985~2014年间,研究区湿地总面积先增加后减少,1985~1995年间研究区湿地总面积由792 km~2增加至896 km~2,之后逐年下降至2014年的804 km~2;研究区湿地平均斑块面积由1985年的2.968 km~2下降至2014年的0.305 km~2,而边缘密度指数则由1985年的21.70增加至2014年的30.56,表明研究区湿地破碎化程度日益加剧;受水库修建、滩涂养殖和晒盐活动、填海造陆、气候变化等因素的影响,各类型湿地质心发生重大变化,其中以养殖池的变化最为明显,其质心在1985~2000年间向西偏移了9.8 km,在2000~2014年间又向东北方偏移了12.7 km;城市化、政策等人为因素对湿地景观格局变化产生了重大影响。     

风沙过渡区土地生态价值及生态风险动态研究——以陕北神木县为例

以数字高程、遥感影像资料为依据,运用地学信息图谱研究方法,在RS和GIS的支持下分析了神木县1985—2000年土地利用、生态服务价值及土地生态风险指数变化的坡度分异特征。结果表明:①神木县草地、耕地、建设用地面积增加,其增幅最大值分别在0°~3°、3°~8°、0°~3°段,增量最大的是草地,增长最快的是建设用地;未利用地及林地面积减少,其减幅最大值分别在0°~3°、>25°段。②研究区土地利用类型变动面积占总面积的8.95%,未利用地向草地转化占总变动量83.92%,0°~15°段又包含了该变化量的96.32%;全区总变化量的92.66%集中在0°~15°段。③研究区生态系统服务价值总量增加了122.31×106元,增幅为7.17%;其中,草地服务价值增量占总增量的90.65%,0°~15°段集中了其价值增量的94.89%。④生态服务价值与生态风险的研究结果相互印证,环境改善的结论可信。     

基于生态安全格局的山地河谷地区建设用地空间管制研究——以福建省沙溪重点开发区为例

构建山地河谷地区的生态安全格局对协调生态脆弱区的人地关系,指导建设用地空间管制,推动山区经济社会可持续发展具有重要意义。本文以福建省沙溪重点开发区为例,基于1992年、2000年和2015年三期土地利用数据,分析建设用地变化特点,并通过识别地质灾害防护、乡土文化遗产保护、生物保护和洪水防范等四类生态源地,应用MCR构建区域综合生态安全格局,结合DEM开展建设用地空间管制分区研究。结果表明:23 a间研究区居住用地和工矿用地持续增长,特别是工矿用地增长速度高达264.63%,但受河谷地形制约,建设用地扩张的集聚性极强,主要集中在沙溪干流5 km的缓冲区内,区域人口、资源与环境的矛盾日益突出;研究区综合生态安全格局以中、高安全格局区域为主,分别占研究区总面积的42.43%和41.47%,而低安全格局面积仅占16.10%,生态安全格局与其重点开发区的主体功能定位基本吻合;基于综合生态安全格局和山地河谷地形特点,提出建设用地空间管制分区方案,其中禁止建设区面积1354.66 km~2,占38.94%;限制建设区面积最大,为1408.70 km~2,占40.49%;作为建设用地后备资源的允许建设区受地形制约显著,面积504.10 km~2,占14.49%,且分布离建成区较远。研究结果将为主体功能区的国土空间规划、土地资源利用与生态环境协调发展提供科学依据与参考。     

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。     

近年来的黄土高原耕地时空变化与口粮安全耕地数量分析

基于遥感调查数据集定量分析了1990—2015年中国黄土高原地区耕地的时空变化特征和口粮绝对安全最小耕地保障面积的数量变化。结果表明：黄土高原耕地面积从1990年的192 529.65 km²至2015年的182 688.50 km²,净减少了9 841.14 km²,幅度达5.11%,其中2000—2010年的减幅最大,净减少8 483.00 km²;较大的耕地动态变化图斑主要分布于中部和西部区域,细碎的变化图斑广泛分布;耕地地类转出面积（31 875.82 km²）大于转入面积（21 815.25 km²）,耕地面积的增加主要由草地和林地转化而来,主要分布在灌溉农业区和东南部平原区,减少的耕地主要转化为草地和林地,主要分布在中部沟壑区的雨养农业区。此外,该时期耕地转化为建筑用地和交通用地等人工表面的面积逐渐增加,主要分布在东南部低海拔平原地区;黄土高原口粮绝对安全所需最小耕地保障面积呈明显减少特征（从1990年的70 913.37 km²下降到2015年的33 981.64 km²）,占该区耕地总面积比例呈明显缩减态势（从1990年的36.83%缩减到2015年的18.60%）,目前耕地总量的净减少未对口粮绝对安全的耕地保障数量造成大的影响。     

4个时期艾比湖湿地国家级自然保护区植被覆盖度变化

以艾比湖湿地国家级自然保护区为研究区,选用1972年、1998年、2007年和2013年9月或10月的Landsat MSS、Landsat TM和Landsat OLI遥感影像为主要数据源,采用像元二分方法,得到研究区的植被覆盖度,并将植被覆盖度分为3个等级;运用转移矩阵法,分析植被覆盖度变化情况。研究结果表明,与1972年相比,1998年植被有大幅度的改善,1998年低覆盖度(植被覆盖度≤30%)植被面积增加了708.80 km~2(占22.30%),植被类型主要为荒漠草原,高、中覆盖度植被面积分别仅增加不到3 km~2(占0.09%);与1998年相比,2007年该保护区的低覆盖度植被面积减少了943.82 km~2(占29.69%),高覆盖度植被面积减少了1.24 km~2(占0.04%),而中覆盖度植被面积增加了0.9 km~2(占0.03%);与2007年相比,2013年该保护区的低覆盖度植被面积减少了232.73 km~2(占7.32%),中覆盖度植被面积减少了0.84 km~2(占0.03%),而高覆盖度植被面积增加了1.96 km~2(占0.06%);与1972年相比,2013年该保护区的低覆盖度植被面积减少了467.75 km~2(占14.71%),高、中覆盖度植被面积都有所增加,分别增加了3.56 km~2(占0.11%)和3.01 km~2(占0.09%)。从空间变化来看,1972~2013年,艾比湖湿地国家级自然保护区植被减少了461.14 km~2,1998~2013年期间,该保护区东部植被面积大幅减少。     

五个时期长江入海口湿地土地利用格局及变化

选用1984年、1990年、2000年、2010年和2015年Landsat TM/ETM+/OLI影像数据,利用人机交互遥感解译方法,进行长江入海口湿地的土地利用分类;利用地理信息系统技术,研究了5个时期研究区的湿地格局及变化。研究表明,5个时期研究区的主要湿地类型都为水田,其次为滩涂,水田面积由1984年的4 044.86 km~2减少至2015年的3 550.37 km~2,滩涂面积从1984年的650.03 km~2锐减至2015年的3.74 km~2,滩涂被转变为港口、居民地和工业用地,围填海活动也导致滩涂萎缩;在围填海区域,养殖池面积大幅增加;与1984年相比,2015年,滩涂转变为水库/坑塘、养殖池、盐田的面积分别占其总面积的14.46%、53.83%和24.15%;74.96%的盐地碱蓬盐水沼泽转变为养殖池,48.06%的水库/坑塘、12.62%的盐田转变为养殖池;长江入海口湿地变化的主要人为因素是围填海活动,主要自然因素是泥沙淤积和土壤性质改变。     

三江源地区草地生态系统服务价值评估

三江源地区的草地生态系统对于维持区域生态平衡和保障社会经济可持续发展具有重要意义。本文基于千年生态系统评估(Millennium Ecosystem Assessment, MA)的生态系统服务分类体系, 采用多种方法对三江源草地生态系统的9 项服务价值逐项进行了评估, 得出2000 年三江源草地生态系统服务价值为562.60 亿元, 其中价值最高的两种服务类型依次为气候调节和食物生产, 分别达259.09 亿元和111.68 亿元, 贡献率分别为46.05%、19.85%。按照草地类型划分, 高寒草甸和高寒草原服务价值分别为490.95 亿元、64.68 亿元, 占总服务价值的87.42%和11.52%。虽然沼泽单位面积服务价值最高, 为4230.77 元/hm², 但在草地生态系统面积中所占比例较低, 总价值相对很低。本文关于三江源草地生态系统的评估结果可以为制定区域生态保护和生态补偿政策提供科学支撑。     

2000—2020年印度土地利用的时空演化及驱动因素分析

印度已成为全球十大经济体之一,也是全球增长最快的新兴经济体。作为世界耕地大国和农业大国,印度的土地利用格局演化对全球粮食安全和可持续发展意义重大。收集了印度2000、2010和2020年3期土地利用数据,借助景观格局指数、土地利用动态度模型、土地利用转移图谱等方法刻画了印度土地利用的规模、组成、形态、格局及时空演化特征,研究发现：①印度的土地利用类型中,耕地占比最高,2020年占总面积的62.91%。斑块形态较复杂,其面积加权平均斑块分维数为1.37。耕地总面积保持相对稳定,与其他用地类型的转入转出整体保持平衡,但耕地转为建设用地的比率近年来快速增加,2010—2020年建设用地成为耕地主转出类型,反映了快速城市化与人口增长的影响。②林地为印度第二大用地类型,空间集聚特征明显。林地面积持续而缓慢地减少,2000—2010年主要退化为未利用地（转出比率19.73%）,2010—2020年主要与草地相互转换（转入转出比率分别为17.94%、18.17%）。③印度草地分布破碎离散,因转入大于转出,总面积持续小幅度增加,2000—2010年、2010—2020年草地新增面积分别占所有用地新增面积的28.31%、28.64%,新增用地多由林地转入（分别为18.91%、18.17%）。④建设用地主要分布于首都新德里及印度东部的西孟加拉邦和阿萨姆邦,斑块相对规则。近年来,印度建设用地面积不断扩张,2010—2020动态度达2.51%,主要由耕地转入。⑤构建地理加权回归模型,发现极端温度、高程、人口、GDP与政策是印度耕地与建设用地演化的主要驱动因子。     

内蒙古呼伦贝尔草原湖泊变化研究

内蒙古呼伦贝尔地区湖泊数量多,面积大,占内蒙古湖泊总面积的58%。近年来该地区湖泊趋于萎缩,但是已有研究主要关注大型湖泊,缺乏对该地区湖泊整体,尤其是小型湖泊(<1 km²)的研究。通过利用Landsat系列(TM、ETM+、OLI)卫星数据,参照该地区湖泊图集、湖泊名录以及Google Earth高清影像,分析了1986—2017年呼伦贝尔草原地区湖泊数量和面积变化;在此基础上结合气候和人类活动资料,讨论湖泊变化的影响因素。研究表明:近30 a呼伦贝尔地区湖泊显著萎缩,其中变化最为剧烈的是小型湖泊,新增5个,干涸19个,总面积减小超过30%。2000年前各类型湖泊面积均有增加,1998年降水量最大,湖泊面积相应达到峰值;2000—2010年湖泊面积呈萎缩趋势;2010年以后有所回升。将湖泊面积与气候条件(气温、降水量、潜在蒸散量)及人为活动因子(放牧强度、原煤产量、有效灌溉面积)进行相关分析发现,湖泊面积变化主要受人类活动的影响,气候变化的影响相对较小。     

三沙湾滩涂互花米草地上生物量估算

利用SPOT6高空间分辨率多光谱影像和野外地上生物量的取样测量数据,获取了福建省三沙湾滩涂入侵种互花米草(Spartina alterniflora)的空间分布状况,建立了基于差值植被指数DVI的一元线性回归模型,计算得到了三沙湾滩涂互花米草地上生物量。研究结果表明,在SPOT6影像覆盖区内,三沙湾互花米草总面积为20.19 km~2,其中在霞浦县、蕉城区、福安市和三都岛的互花米草面积分别为3.90 km~2、9.63 km~2、5.20 km~2和1.46km~2;研究区中,互花米草地上生物量为0~15 kg/m~2的分布范围占其总面积的84.98%,而地上生物量为15~20kg/m~2和20~30 kg/m~2的互花米草分布面积仅分别为1.95 km~2和1.08 km~2;精度检验表明,互花米草地上生物量估算值与实测值之间的均方根误差为0.825,线性回归决定系数R~2为0.882。     

新疆伊犁河流域草地类型特征及其生态服务价值研究

以新疆伊犁河流域为研究对象,采用Costanza生态系统服务价值计算公式,参照谢高地等人的中国草地生态系统服务单位面积价值,分析了伊犁河流域草地类型特征和生态系统服务价值。研究结果表明,新疆伊犁河流域草地资源丰富,草地面积占土地总面积的60.88%以上,草地产草量及载畜能力均处于全疆最好水平,其中山地草甸类草地面积最大,占草地可利用面积的27.91%。草地生态系统每年的服务价值为200.47亿元,山地草甸类草地、温性草甸草原类以及温性草原类草地生态服务价值达145.3亿元,占到全流域草地总生态服务价值的72.48%,是草地生态服务价值的主体部分,流域生态系统服务性功能远大于生产性功能。总体看来,伊犁河流域草地生态服务价值山间盆地、丘陵区较高;而平原区相对较低。草地存在退化现象,1985—2005年间草地生态服务价值有所下降。     

晋陕蒙接壤区林草覆盖变化的遥感分析

以晋陕蒙接壤区1986年和2000年的TM影象为信息源,运用遥感技术与地理信息系统技术,结合建立了两期全区土地资源数据库,从中提取林草覆盖空间数据.分析得出2000年全区有林草地面积332.19×104hm2,占总面积的56.87%,其中林地占13.72%,草地占86.28%.14年间林草植被净增加了2.29×104hm2,占林草面积的0.69%,总的变化趋势是林草覆盖对生态环境的保护和调节功能趋向衰减.林地被毁、草地开垦和沙漠化是林草覆盖减少的主要原因,而其新增部分主要是实施植树造林、退耕还林还草等生态环境建设措施的结果.