西安市城市景观的正负生态系统服务测算及空间格局

综合测评城市景观的复合（正负）生态系统服务功能和评价不同城市景观类型的生态系统服务贡献,对优化、调控在城市化影响下的景观转换和城市生态环境建设等具有重要的科学意义。运用景观生态学理论与生态系统服务理论,基于研究区的TM遥感影像和Erdas、ArcGIS 10.1软件对西安市建成区2013年城市景观的复合生态系统服务进行测算和空间分析。结果表明：① 西安城市景观产生的负向生态系统服务价值远高于正向生态系统服务价值,净生态系统服务达-12.71×10⁸元;在城市化过程中,随着自然景观向半人工景观、人工景观的转变,导致景观生态系统服务的价值急剧下降,负向生态系统服务占主导,87.81%的土地复合生态系统服务为负值,仅有12.19%的土地复合生态系统服务为正值,以建筑用地为主体的城市景观体系必然会导致生态系统服务的下降。② 西安市城市景观的总正向生态系统服务空间分布差异明显,整体呈现为研究区中心值低于四周,沿行道绿地、公园绿地等景观形成格网状、斑块状分布的高值区;总负向生态系统服务整体上呈现中心值高于四周,高值区较集聚,自然景观和半人工景观是维系城市正向生态系统服务的主要景观类型。③ 城市景观的空间分布基本上决定了复合生态系统服务的空间大格局,西安市各城市景观类型的空间组合与镶嵌状况,使得生态系统服务正负值呈斑块状、棋盘状交错分布的格局。愈向城市外围,复合生态系统服务价值越高;城中林地、绿地和水域分布的地方是复合生态系统服务价值网状高值区。     

The value of vegetation ecosystem services: a case of Qinling-Daba Mountains

According to differences in vegetation types and their coverage, combining the latest research, using theory and method on the value of vegetation ecosystem services, this paper not only calculated goods produced by different types of vegetation but also estimated the value of various vegetation ecosystem services and set up database, GIS and eco-account of vegetation ecosystem. The result was as follows: the value of vegetation's primary productivity, soil and fertility conservation, water conservation, CO2 fixation and O2 release was 199.6 billion yuan/a, 22.64 billion yuan/a, 22.66 billion yuan/a, 352.24 billion yuan/a and 374.19 billion yuan/a, respectively. The total value of ecosystem services was 968.33 billion yuan/a. The temperate deciduous broad-leaved forest had the highest contribution rate, accounting for 16.42%. The result of value can reflect regional reality more exactly.     

基于空间与区域视角的生态系统服务地理学框架

生态系统服务研究现已成为国内外的研究热点。回顾生态系统服务研究的历程可以发现,研究范式正在从自然科学研究范式向自然科学与社会科学综合研究范式转向。生态系统服务研究更加重视时空异质性、更加关注流动性与区域效应,更加强调生态系统服务对人类福祉的作用。在生态系统结构、过程与功能─服务─人类收益与福祉级联框架中,地理学的主要分支都可以找到自身的研究议题。在此过程中,逐渐建构起来的生态系统服务地理学,不仅可以为生态系统服务研究提供学科支撑,同时可以丰富和拓展地理学的研究内容。本文在评述生态系统服务研究历程和发展趋势的基础上,分析了地理学参与生态系统服务研究的逻辑必然性以及面临的机遇与挑战。为了推进生态系统服务研究的“地理化”转向,我们提议发展生态系统服务地理学,并初步描绘了生态系统服务地理学的学科框架,包括定义、研究范畴、研究内容及主要研究议题等。     

鄂尔多斯市生态系统服务权衡与协同分析

鄂尔多斯市是中国北方农牧交错带的中心,经济快速发展的同时带来生态环境巨大的压力,该区域生态系统服务及其相互关联的变化对半干旱地区的可持续发展具有重要意义。本文基于2000、2010年鄂尔多斯市的食物供给、碳储存、产水量以及土壤保持4种关键生态系统服务供给核算,采用相关分析探究栅格尺度上4种服务之间的权衡与协同关系,并引入玫瑰图对比不同土地利用类型的生态系统服务关联特征差异。研究结果表明：①2000-2010年鄂尔多斯市生态系统服务整体增强,平均食物供给量由99.5 kg·hm^-2增至224.2 kg·hm^-2,碳储存量由8.32 t·hm^-2增至8.41 t·hm^-2,平均产水量由153.64 mm增至291.90 mm,土壤保持量平均值由47.79 kg·hm^-2增至59.04 t·hm^-2;②产水与土壤保持之间存在协同关系(相关系数分别为0.972和0.771),食物供给与土壤保持之间存在协同关系(相关系数分别为0.505、0.736),食物供给和碳储存之间存在权衡关系(相关系数分别为-0.584、-0.512);③多重生态系统服务供给的热点区主要分布在鄂尔多斯市东部;④产水量和土壤保持、碳储存在耕地和林地中呈现此消彼长的变化方式,而在草地中4种生态系统服务同时增加。     

The value of the ecosystem services and method

Using the method of Constanza R, the annual value of ecosystem services of Macao was 3.302×106 US dollars in 1983, equivalent to 26.5250×106 MOP, when using the currently monetary valuation. The annual value of ecosystem services of Macao was 8.3340×106 US dollars in 2002, equal to 66.9472×106 MOP. The total globe annual value of ecosystem services was 3.3268×1013 US dollars in 1997, i.e., about 5,544.7 US dollars per capita. In Macao, the annual value of ecosystem services was only 18.8 US dollars per capita. The average ecosystem service per capita was 0.35% of the world average level. Comparing to the globe average ecosystem services level per capita, the deficit of ecosystem services of Macao is 2.44×109 US dollars for Macao population, which would require 1,069 km2 estuary to complement to the deficit, i.e., about 38 times of Macao to provide ecosystem services to reach the average level of world.     

生态服务价值与方法研究

1Ecosystemservicesandtheirvalueoftheworld1.1EcosystemservicesHuman societies derive many essential goods from natural ecosystems, including seafood, game animals, fodder, fuelwood, timber, and pharmaceutical products (Constanza, 1997). These goods represent important and familiar parts of the economy. What has been less appreciated until recently is that natural ecosystems also perform fundamental life-support services without which human civilizations would cease to thrive. These include the…     

Mapping ecosystem services at the regional scale: the validity of an upscaling approach

Mapping ecosystem services (ES) over large scales is important for environmental monitoring but is often prohibitively expensive and difficult. We test a hybrid, low-cost method of mapping ES indicators over large scales in Pará State, Brazil. Four ES indicators (vegetation carbon stocks, biodiversity index, soil chemical quality index and rates of water infiltration into soil) were measured in the field and then summarized spatially for regional land-cover classes derived from satellite imagery. The regionally mapped ES values correlated strongly with independent and local measures of ES. For example, regional estimates of the vegetation carbon stocks are strongly correlated with actual measures derived from field samples and validation data (significant anova test – p-value = 4.51^e?9) and differed on average by only 20 Mg/ha from the field data. Our spatially-nested approach provides reliable and accurate maps of ES at both local and regional scales. Local maps account for the specificities of an area while regional maps provide an accurate generalization of an ES’ state. Such up-scaling methods infuse large-scale ES maps with localized data and enable the estimation of uncertainty of at regional scales. Our approach is first step towards the spatial characterization of ES at large and potentially global scales.     

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”。     

甘肃白龙江流域生态系统服务变化及权衡与协同关系

甘肃白龙江流域是长江上游主要的水源涵养区和环境脆弱区,近几十年来高强度的人类活动加剧了生态环境压力,因此开展白龙江流域生态系统服务变化及权衡协同关系研究对该区域的可持续发展具有重要意义。本文通过生态系统服务变化指数（ESCI）、空间自相关、相关系数法,定量分析了1990-2014年甘肃白龙江流域生态系统服务时空变化过程、空间集聚特征及生态系统服务间的权衡与协同关系。结果表明：① 1990-2014年间产水量、碳储量、土壤保持和农作物生产4种典型生态系统服务的ESCI值变化迥异,空间分布各具特色,具体表现为：产水量ESCI极值变化超过1倍且前后两时段（1990-2002年,2002-2014年）分布格局有较大出入,而两时段内的碳储量ESCI值变化相同,分布格局也相似,土壤保持ESCI值两极化趋势较农产品生产不明显,但这两者后一时段均与前一时段的ESCI分布相反;② 4种典型生态系统服务存在空间自相关,局部上正相关类型“组团”出现,集聚性较强,负相关类型散布,集聚性低,空间异质性显著;③ 两种供给服务（产水量与农作物生产）呈负相关的权衡关系,两种调节服务（碳储量与土壤保持）呈正相关的协同关系,不同的供给和调节服务之间关系既有权衡也有协同关系;④ 数值关系上,不同生态系统服务之间的权衡/协同关系在Moran's I和相关系数上表现不一;空间格局上,生态系统服务间的权衡/协同关系异质性显著。     

土地利用转型的生态系统服务价值效应分析——以湖南省为例

以1995年、2000年、2005年和2010年四期Landsat TM影像解译数据和社会经济数据为基础,借助ArcGIS分析手段,探讨了期间湖南省的土地利用转型情况.借鉴全球生态系统服务价值的最新研究成果,结合中国实际情况对生态系统服务价值系数进行了修订,进而对湖南省土地利用转型导致的生态系统服务价值变化进行了测度和分析.结果表明:1995-2010年,湖南省土地利用发生明显变化,主要表现为城乡建设用地增加及耕地和草地面积的减少;1995-2000年,湖南省生态系统服务价值略有提升,由8807.8亿元变为8829.5亿元,增加0.25％.但自2000年以后,生态系统服务价值持续下降,由2000年的8829.5亿元降至2010年的8770.9亿元,下降0.66％.最后,提出保障湖南省生态系统服务功能的土地利用优化配置建议.     

生态系统服务在土地利用规划研究和应用中的进展——基于文献计量和文本分析法

生态系统服务与人类福祉和区域可持续发展息息相关,是区域土地利用规划的重要考量因素。为此,论文利用文献计量和文本分析法,分析了1997年以来生态系统服务概念、方法和相关高频关键词在土地利用规划研究及实践中的应用。结果表明,近年来土地利用规划研究对生态系统服务的关注度越来越高,相关论文发表量和引用量均呈逐年稳步增长趋势。1997—2017年间,共有121篇中文论文涉及生态系统服务在规划中的运用,总引用量达到2252。与此同时,从全国到地方的《土地利用总体规划》文本中,与生态系统服务相关的关键词的词频总量在升高。生态系统服务相关关键词出现的频次从1997—2010版规划的14630次增长到2006—2020版规划的25467次,增长率达到74%。其中,规划文本对供给及支持服务关注度较高,而对调节及文化服务关注度较低。未来需要进一步发展科学有效的方法,将生态系统服务应用到规划实践中,并在规划文本中加强对调节及文化服务的重视,切实为生态文明建设服务。     

黄土高原粮食生产空间重构过程中的生态系统服务权衡——以陕北榆林市为例

粮食生产空间重构集中了土地系统变化的主要矛盾,探索粮食生产空间重构过程中的生态系统服务权衡变化有利于明确粮食安全、生态修复与经济发展之间的矛盾,从而推进区域生态文明建设和高质量发展.采用生态系统服务评估模型及均方根偏差法,对2000—2018年陕北榆林市粮食生产空间重构过程中的固碳、食物供给、土壤保持和产水服务及其权衡...     

植被生态服务功能经济价值测评研究——以陕南秦巴山区为例

According to differences in vegetation types and their coverage,combining the latest research ,using theory and method on the value of vegetation ecosystem services ,this paper not only calculated goods produced by different types of vegetation but also estimated the value of various vegetation ecosystem services and set up database,GIS and eco-account of vegetation ecosystem.The result was as follows: the value of vegetation‘‘s primary productivity,soil and fertility conservation,water conservation.CO2 fixation and O2 release was 199.6 billion yuan/a 22.64 billion yuan/a 22.6 billion yuan/a ,352.24 billion yuan/a and 374.19 billion yuan/a ,respectively.The total value of ecosystem services was 968.33 billion yuan/a.The temperate deciduous broad-leaved forest had the highest contribution rate,accounting for 16.42%,The result of value can reflect regional reality more exactly.     

基于综合指标法的中国生态系统服务保护有效性评价研究

将生态系统服务保护纳入到传统的以保护区为基础的自然保护之中是生态保护研究的新领域。利用综合指标方法,分析了中国从2000-2010年的4种生态系统服务时空变化特征;并对中国的七大生态保护和恢复区域的服务空间保护成效进行评价,提出了国家尺度上的生态系统服务保护优先性分级。主要结论为：① 中国的生态系统服务自西北向东南逐渐增加,显著增加区主要分布在黄土高原地区,显著减少区主要分布在东北及华北地区。黄土高原的生态系统服务提高主要是农田向草地和林地、草地向林地的转换引的;华北地区的降低主要是耕地的减少以及人工用地的增加引起的;东北地区是由于林地向耕地草地、耕地向湿地与人工用地的转换引起的。② 七大生态保护和恢复区的生态系统服务均为增加趋势而且显著增加面积大于减少面积;显著增加面积最大的为三北防护林工程区、最小的为重点生态功能区;显著减少最大为重要生态功能区、最小的为三北防护林工程区。而且,对服务的保护成效在重要生态功能区最高,其次为天然林保护工程区,其余区域均小于全国平均水平。③ 提出的生态系统服务保护优先性等级中,极高级别占到了国土面积的26.18%,保护的生态系统服务量占到全国总量的64.19%,保护成效为全国平均水平的2.47倍。     

东北林区生态系统服务与健康协同分析

明晰森林生态系统服务与生态系统健康之间的协同关系,是识别生态系统与人类福祉之间内在综合关联的有效途径。本文基于森林物质合成、土壤保持、水源涵养、净化空气、生物多样性维持等五项服务指标和林分结构活力、组织力、恢复力三项综合指标的估算与评价,对吉林省汪清林业局国有天然林生态系统服务与生态系统健康进行评估和进行相关性分析与热点识别。结果表明:随着植被群落的分异,各植被类型在空间上体现出差异化的优势生态服务类型和生态系统健康指标分布规律,而两者的热点分布均呈现"南多北少/东西部多中部少"的空间格局;相关分析显示,协同作用是各样本类型之间的主导关系,大部分生态系统服务与生态系统健康指标的增长并不会导致另一些指标的下降,不考虑木材供给的森林景观多功能性可以实现。研究结果可以为国有天然林停伐后林区社会—生态系统的管理模式优选和空间差异化管理提供决策支持。     

基于贝叶斯网络的生态系统服务空间格局优化——以泾河流域为例

城市高速发展引起了区域土地利用格局的改变,不仅影响生态环境质量,而且还对生态系统服务的空间格局产生影响,在此基础上优化生态系统服务显得至关重要。在泾河流域2000—2020年净初级生产力（Net primary productivity, NPP）、农业生产力、土壤保持和产水服务空间评估的基础上,将贝叶斯网络和生态系统服务相结合,在关键变量子集和可视化的最优状态子集的基础上,评估了4种生态系统服务需要优化的区域,为区域经济和生态和谐发展提供参考。结果表明：（1） 水文评价模型（Soil and water assessment tool, SWAT）模型能较准确地模拟区域的径流量。通过模拟值和观测值对比分析,该模型具有较高的决定性系数（R²>0.6）和纳什效率系数（NSE>0.5）,可为进一步评估产水服务提供保障。（2） 2000—2020年泾河流域4种生态系统服务的时空差异性较为显著。在时间尺度上,4种生态系统服务均呈现波动中上升的趋势,在空间尺度上呈现较为稳定的变化趋势。（3） 通过对4种生态系统服务优化区域进行叠加分析,发现综合优化区域集中在彭阳县的中部和西南部以及环县的零星区域。研究结果对指导优化区域进行生态系统的可持续管理以及改善生态系统的退化状况具有重要意义。     

稻田生态系统服务价值测算方法与应用——以苏州市域为例

对稻田资源的生态服务价值重视不足是稻田保护工作的最大缺陷,导致了稻田资源流失严重。本文以苏州市水稻田为例,运用造林成本法、瑞典碳税法、制氧工业成本法、替代成本法、影子工程法、当量因子法等方法对稻田生态系统各项服务价值进行了测算。结果表明,苏州市域稻田生态系统服务净总价值量为60785.18×10⁵元,单位面积净价值量为73111.84 元/hm²。其中,正面总价值量为68485.93×10⁵元,环境效应负总价值量为7700.75×10⁵元,前者为后者的8.89 倍。从稻田生态系统服务价值各部分的比例看,其实物生产价值远远低于其生态经济价值,表明了作为人工湿地生态系统,稻田生态服务价值对社会经济的可持续发展具有十分重要的作用。研究结果将有助于确定稻田保护经济补偿标准,为各级政府出台相关政策提供思路和依据     

玛纳斯县生态系统服务价值的动态评估

参考中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表,对新疆玛纳斯县1988-2003 年的生态系统服务价值进行了动态评估.1988 年、1997 年和2003 年的生态系统服务价值分别为:58.98 亿元、49.76 亿元、50.22 亿元,1997 年的生态系统服务价值比1988 年减少了9.22 亿元,变化幅度为-15.6%;但2003年的生态系统服务价值比1997 年有所增长,增加了0.46 亿元,变化幅度为0.92%;1988-2003 年,该县生态系统服务价值总体减少了8.76亿元,变化幅度为-14.9%.同时,通过分析玛纳斯县各乡镇1988、1997 和2003 年生态系统服务价值的动态变化以及空间分布的差异,探讨了其生态系统服务价值动态变化的空间分异性.     

基于生态系统服务的大气安全理论构建与综合评价——以京津冀及周边地区2+26城市为例

大气不仅是地球自然环境的组成部分,更是人类赖以生存的基础资源。随着大气污染和气候变化逐渐成为全球关注的重大议题,传统大气污染等概念大多阐述大气研究的单一维度,未能全面反映大气的整体功能和特殊之处,因此本文提出“大气安全”概念。通过梳理大气的生态系统服务,构建大气安全的理论框架。最后,应用该框架对京津冀及周边地区2+26城市进行综合评价。在总结大气安全分维度、分区域的特点后,提出相关建议,以期明确大气治理的重点区域和领域,为政府决策提供参考。     

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。