生态保护红线区生态系统服务多维驱动力的定量分离

生态系统服务的时空变化受环境因子和服务间权衡/协同两个维度的驱动。在保障区域与国家生态安全、经济与社会可持续发展的生态保护红线区,厘清生态系统服务的驱动机制对该区生态系统的管理优化尤为重要。本文以北京生态保护红线区为例,考虑土壤保持、产水量和植被固碳3项生态系统服务,运用地理探测器判断并识别生态系统服务间关系的影响变量,进而基于偏相关方法定量分离并比较服务间净关系与环境变量两个维度对生态系统服务的影响。结果表明：对任一生态系统服务而言,环境变量和服务间关系对其空间异质性有不同程度的影响,且两种变量之间的交互作用均会增强单一变量对该生态系统服务空间分异的决定力。各服务形成过程的差异性使得影响服务间关系的重要环境因子存在区别,但土地利用强度均是3对服务空间关系的极重要因子,表明北京生态保护红线区土地利用的合理规划对该区生态系统服务的协同优化至关重要。剔除极重要因子后比较服务间净关系与环境变量对生态系统服务的影响,结果发现：环境变量（坡度和降水）对土壤保持时空变化的驱动力更强;降水和植被固碳服务两个维度对产水量的影响相近;植被固碳的时空变化与其他两项服务密切相关,环境变量的影响相对较小。     

石羊河流域生态系统服务价值的空间异质性及其计量

生态系统服务价值评估是当前生态学和生态经济学研究的一个热点,生态服务功能的空间异质性是影响生态系统服务价值的重要因素,也是国家制定生态补偿政策的基础,但不易对其进行定量计算。本文以石羊河流域为例,遵循资源稀缺性原理,依生态区位（自然和社会）差异条件对石羊河各流域生态服务功能空间异质性进行测算。在此基础上,利用2009年石羊河流域各地区基础数据建立计量模型,对其流域内植被系统生态系统服务价值进行测算;并利用ArcGIS9.3对石羊河流域单位面积生态系统服务价值进行可视化处理。结果表明:（1）石羊河流域同一生态系统在不同流域存在巨大差异,其中以耕地最为明显,其下游是上游单位生态系统服务价值的13.99倍;（2）上游地区为典型的生态“输出”型地区,而中游与下游为典型的“输入”型地区;（3）耕地已经成为石羊河流域中游与下游重要的生态系统,其生态系统服务价值分别为334 343.516万元和125 179.201万元;（4）石羊河流域植被系统生态系统服务价值为1 277 691.282万元,占石羊河流域国内生产总值的32.53%。     

塔里木河干流生态系统变化与生态效益分析

以提取1990—2020年植被覆盖度、遥感生态指数、人类干扰指数等遥感生态指标来反映塔里木河干流生态输水工程实施前后,生态状况变化趋势。将遥感生态指标作为驱动因子,提出一种改进的生态系统服务价值计算法,量化供给、调节、支持、文化功能的生态系统服务价值,分析各功能间权衡和协同效应的动态演变关系,对1990—2020年累积生态效益进行估算。结果表明：(1)生态输水以来,干流有近1/3的区域植被覆盖度增加,较低、中、较高、高植被覆盖度面积占比分别增加17%、5%、2%、2.9%。(2)上游生态系统服务价值先增加后渐趋稳定,中、下游生态系统服务价值先增加后减小再增加,表明中、下游对生态输水的响应存在一段滞后期,且受来水水量影响较大。(3)调节和支持功能之间存在协同效应,供给与调节和支持功能之间存在权衡效应。(4)生态输水后期,干流上、中、下游累积生态效益均表现出“边际效益递减规律”,据此从生态修复角度出发,给出断面年径流量的适宜范围,上游不超过42.5×10⁸m³,中游不超过21.5×10⁸m³,下游不超过...     

陇东耕地净第一性生产力与生态服务价值分析

通过定量分析耕地净第一性生产力与生态服务功能价值,为陇东生态脆弱区耕地生态系统的健康发展提供科学决策依据。利用农田县域统计资料,运用生态系统服务功能评估的相关理论、方法和GIS等工具对陇东地区耕地净第一性生产力和生态服务价值进行评价。结果表明,耕地净第一性生产力在平均值5.04 t·hm-2·a-1上下波动;单位面积的生态服务价值在平均值9.25万元·hm-2·a-1上下波动。陇东耕地生产力低下,生态服务功能不高。耕地净第一性生产力是生态服务价值的决定因素,因此,通过提高耕地净第一性生产力来提高生态服务功能价值,对区域耕地的健康发展有重要作用。     

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。     

1980—2018年银川市生态系统服务价值评价及驱动力分析

生态系统服务价值(Ecosystem service values,ESV)的准确评估及其驱动力分析,关乎区域生态安全和经济发展。基于1980—2018年银川市各区县的土地利用数据,结合变化率、动态度、敏感性和相关性核算了银川市的生态系统服务价值,并利用地理探测器分析了驱动因子。结果表明:1980—2018年不同生态服务类型总的ESV在减小,减少了0.753×10⁹元。绝大部分生态服务类型的生态系统服务价值变化幅度较小,水文调节的价值最高且变化显著。水资源供给的变化动态度最大,并且呈增长趋势;草地和水体生态系统服务价值的敏感性较强,水体与总的生态系统服务价值关联性最强。从分布来看,灵武市生态系统服务价值最高,金凤县最小。单因子主要驱动因子为国内生产总值(Gross domestic product,GDP)和数字高程模型(Digital elevation model,DEM),多因子交互驱动中GDP∩气温和GDP∩DEM对银川市ESV分布的贡献最大,银川市生态系统服务价值分布主要受人为因素和自然因素的交互作用影响。     

黑河流域植被净初级生产力的遥感估算

利用光能利用率模型C-FIX,高时空分辨率的SPOT/VEGETATION遥感数据,全球格网化气象再分析资料以及黑河流域土地利用图,估算了1998—2002年黑河流域不同生态系统净初级生产力(NPP)的年总量和平均生产力,输出了黑河流域NPP年累积量空间分布格局图、NPP季节动态图,分析了近5a来黑河流域NPP时空变化特征,评价了不同土地利用类型下的生态系统生产力水平差异。其结果表明,黑河流域陆地生态系统NPP空间分布及其季相变化特征是流域自然环境、地貌、气候以及人类生产活动长期共同作用和影响的结果,其中水分条件是控制黑河流域陆地生态系统NPP空间格局的决定因子。1998—2002年黑河流域山区高覆盖度草地和下游荒漠区净初级生产力持续下降,反映出这些地区生态环境恶化严重。这些研究结果可以为黑河流域的水-生态-经济系统的合理设计与有效实施提供科学数据集。     

区域生态服务价值时空异质性研究——以铜川市城郊区为例

以国内外众多关于生态服务价值研究成果为基础,利用研究区近10年地形、气候、土壤、植被和土地利用变化数据,运用生态服务价值测算模型,在GIS的支持下尝试性地研究了区域不同时段生态服务价值的时空异质性、各自然要素和人类活动对生态服务价值的影响,结果表明:(1)由于各自然要素和土地利用的共同影响,近10年铜川市城郊区生态服务价值年际间变化很大,最大年份达到了15．91亿元,最小年份为5．10亿元。(2)在假定其他要素不变的情况下,LUCC对生态服务价值的变化的影响是积极的,近10年土地利用变化有利于该区生态环境质量的提高。(3)研究区生态服务价值存在空间上的差异性:不同生态系统单位面积生态服务价值不同,同一生态系统又存在内部差异。     

内蒙古生态系统服务价值遥感测量

生态系统功能是地球生命系统的支持系统,为人类创造赖以生存的生态环境条件,有巨大的直接与间接经济价值。利用遥感技术,通过对生态系统类型、植被覆盖度和净第一性生产力的测量,建立生态系统服务价值遥感定量计算模型,结合前人的研究成果,对内蒙古生态系统服务价值进行定量的计算。     

北方农牧交错带生态系统服务价值测算及变化

基于1986年和2000年北方农牧交错带生态系统类型、NPP和植被覆盖度的分布,利用遥感和GIS技术,结合生态经济学方法,测算了北方农牧交错带生态系统服务功能的经济价值及动态变化.结果表明:(1)在生态系统服务价值的构成中,草地、农田和森林的贡献率最大;(2)从单位面积价值看,森林和灌丛服务功能的单位面积价值最高;(3)在水平分布上,生态系统服务价值的区域差异明显,其分布受气候和人类活动影响较大;在垂直分布上,地形因子对生态系统服务价值的影响较大,人类活动影响微弱;(4)1986-2000年间,各个生态系统服务功能的价值及其总价值都在下降,单位面积价值的最大值由东北向西南方向移动到交错带的中部.     

南京市高淳区村域尺度土地利用功能变化及生态系统服务价值响应研究

基于2009—2019年土地利用调查数据,以高淳区145个行政村为研究单元,利用土地利用变化模型和生态系统服务价值评估方法,研究高淳区土地利用功能转型的时空演变格局,并评估该区域生态系统服务的价值损益情况,同时,利用敏感性系数来衡量生态系统服务价值对土地利用功能转型的敏感程度。结果表明：(1)高淳区生产生态功能、生态生产功能既是研究区分布最广的土地利用功能类型,也是转型最剧烈的土地利用功能类型。生产生态功能的转移面积和比重最大,而且转移速率远高于其同期的新增速率,属于转型收缩型土地利用功能;生态生产功能空间、生活生产功能空间和生态功能空间的新增速度大于同期转移速度,属于转型扩张型功能空间。(2) 2009—2019年,高淳区生态系统服务价值增加了33.78亿元,其中,水域用地、耕地和林地是对生态系统服务价值贡献最大的3种土地类型;水文调节和废物处理是高淳区最主要的生态系统服务功能。(3)当土地利用功能从低利用指数向高利用指数转变时,生态系统服务价值减少,此时土地利用程度引起区域生态系统服务价值的变化强度也较小。当土地利用功能呈现高利用指数向低利用指数的转变趋势时,生态系统服务价值呈现增...     

长江上游地区生态恢复程度及植被恢复潜力空间差异分析北大核心CSCD

长江上游地区是长江流域生态安全屏障关键区,是长江流域土壤保持和水源涵养的重要功能区,对中国西部地区和长江经济带的发展起着重要作用,定量分析长江上游地区生态恢复程度及植被恢复潜力,对于保障国家生态安全具有重要意义。本文基于气象、土壤、遥感等多源数据,结合模型模拟从生态系统质量和生态系统服务两方面量化了2000—2019年长江上游地区生态恢复程度及空间差异,厘定了气候要素与人类活动对长江上游地区生态系统变化的贡献程度,并探究了植被恢复潜力,结果表明:①长江上游地区生态系统质量整体向好发展,植被覆盖度和植被净初级生产力均呈稳定增加态势,增速分别为0.15%/a、3.77 gC/(m^(2)·a);生态系统服务增减有所差异,土壤保持量呈逐年增加趋势,增速为2.72 t/(hm^(2)·a),水源涵养量呈逐年下降趋势,年均减少2.37万m^(3)/km^(2)。②生态系统整体呈恢复转好态势,但仍存在面积占9.76%的区域生态系统状况变差。生态恢复程度较高的区域主要分布在长江上游地区的东部和南部金沙江流域与乌江流域交界区域。较明显转差区域主要分布在西部的金沙江流域。③气候要素是影响长江上游地区生态系统变化的主要因素,气候要素和人类活动对生态系统变化的贡献率分别为78.78%和21.22%。④长江上游地区森林、草地、荒漠生态系统仍有8.73%的恢复潜力,位于金沙江流域和岷-沱江流域的青藏高原部分区域恢复潜力较大。本研究通过定量化评估生态恢复状况及植被恢复潜力,可为长江上游地区的生态环境建设和管理提供决策参考。     

京津风沙源治理工程区土地利用/覆盖变化及生态系统服务价值响应

监测土地利用/覆盖及生态系统服务价值变化是评估生态工程效益最直接有效的方式。以京津风沙源治理工程区为研究区,基于土地利用/覆盖变化面积和植被覆盖度等指标,从土地利用/覆盖类型转换和土地覆盖渐变两个角度揭示区域土地利用/覆盖变化过程;并运用改进的当量因子法,评估同期生态系统服务价值的变化。结果表明：区域草地面积超过总面积的一半,总体上呈现草地和耕地集中分布,林地、沙丘零散镶嵌的格局。1990—2018年,区域沙地、草地面积减少,耕地、林地面积增加;同时,沙地上表现出植被覆盖增加的渐变特征,增速为每10年约增长4.22%。同期区域生态系统服务价值呈现出先减少后增加的趋势,生态工程实施后,2010—2018年生态系统服务价值增加明显。1990—2018年,生态系统服务价值总体上增加了3 655.21亿元,其中,由土地利用/覆盖类型变化导致的价值增加量为120.53亿元,而由土地覆盖渐变导致的增加量为5 355.04亿元。土地覆盖渐变对生态系统服务价值的影响不容忽视,我们建议在生态建设过程中,不仅要重视退耕还林、未利用地造林种草等土地利用/覆盖方式的改变,更要关注草地和林地的修复和恢复,注重生态工程成果的维持和质量的提升。     

天山北麓山地-绿洲-荒漠生态系统净初级生产力空间分布格局及其季节变化

以天山北麓总面积达93 936 km~2的山地-绿洲-荒漠生态样带为例,利用生态-遥感光能利用率模型NPP-PEM,使用1 km分辨率SPOT/VEGETATION遥感等数据资料,估算了生态样带净初级生产力(NPP)空间分布及其季节变化.结果表明山地-绿洲-荒漠生态样带平均NPP为161.06 g C·m~(-2)·a~(-1),样带陆地生态系统年总碳吸收量或年总NPP累积量为15.081 Tg C(1Tg=10~(12)g),其中绿洲农田、山地草甸草原、平原荒漠草原和山地森林对的碳吸收贡献率分别为32.67%、28.16%、12.41%和9.15%.夏季是各类生态系统NPP增加量最大的季节,而沙漠由于早春短命植被覆盖而具有生长双峰现象.样带NPP空间分布及其季相变化特征是自然环境、地貌、气候以及人类生产活动长期共同作用和影响的结果,其中水热条件和基质是控制干旱区陆地生态系统NPP空间格局的决定因子.结果检验表明模拟效果较为合理,证明NPP-PEM模型在干旱生态系统的应用是可行的.研究为干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径,可为干旱区生态系统评估、监测和管理提供研究方法和参考依据.     

全球陆地生态系统与大气之间碳交换的模拟研究

利用陆面物理过程和植被生理生态过程完全动态耦合的大气植被相互作用模式 (AVIM) ,对全球陆地生态系统的净初级生产力进行模拟。全球陆地生态系统植被分为 1 3类 ,土壤质地分为 7类 ,确定了各种植被和土壤的模式参数。采用全球陆地 0 .5× 0 .5网格点气候平均资料 ;以 30分钟为步长进行积分。并用全球不同地区各种植被类型的 1 9个 NPP观测样点数据校准模型。AVIM模拟全球陆地生态系统 NPP的主要模拟结果如下 :全球陆地生态系统净初级生产力 (NPP)总量约为 60 .72 Gt Cyr- 1。分析了不同植被类型的 NPP分布 ,模式较好地模拟了全球陆地生态系统净初级生产力的纬向分布和区域分布的差异 ,模拟出中国植被生产力的分布特征。陆地生态系统净初级生产力与温度、降水和辐射等气候因素在不同地区有不同程度相关性 ,北方针叶林地区气候因子与 NPP的相关性明显 ,反映出植被对环境因子的不同响应及其物候特征。赤道热带雨林地区NPP与气候因子的相关性不明显。     

艾比湖流域植被时空变化及驱动力分析

植被是反映陆地生态系统变化的敏感因子之一,对维持和调节生态系统稳定具有重要作用.以生态脆弱区艾比湖流域为研究区,采用地理探测器模型,研究艾比湖流域自然、人文因子及其交互作用对植被时空覆盖变化的影响,分析各影响因子促进植被生长的适宜范围(类别).结果表明:(1)2000—2020年艾比湖流域归一化植被指数(NDVI)呈现...     

基于MODIS遥感定量反演的松嫩平原生态环境要素

以MODIS遥感影像为基础,在各种气象参数和遥感空间建模的支持下,应用定量遥感反演技术,获取了松嫩平原植被覆盖度、土壤湿度、陆面温度和植被净初级生产力四种生态环境要素的空间分布栅格影像。通过应用GIS空间分析功能,总结了各种生态环境要素的空间分布规律,并对植被覆盖度与土壤湿度、陆面温度和植被净初级生产力之间的相关性分别进行了定量研究。     

藏东南三江并流核心区植被时空动态变化及其气候驱动力分析

植被生长状况及其分布对气候等影响因子的响应是当前生态学研究的热点之一。基于2000—2016年MODIS NDVI数据和气象数据,用Sen+Mann-Kendall等方法分析了藏东南三江并流核心区植被的时空变化及其与气候因子的关系。研究结果表明：① 该区植被覆盖整体趋于稳定,呈缓慢增加趋势,不同植被类型覆盖空间异质性明显。② 植被变化趋势结果显示植被覆盖变化以稳定不变和改善趋势为主,区域总体呈稳中向好态势。③ 相关分析表明植被NDVI增加主要与气候暖化有关,与降水量相关性较小。此外,人类活动对植被影响的双重性表现为：大多地区植被改善受生态工程和围栏禁牧政策影响,局部地区植被退化则与城镇化进程加快有关。研究结果揭示气温是影响植被格局的主要气候因子,了解影响植被变化及其驱动因素的空间变异性可为山地植被生态环境保护建设提供一定的科学依据。     

广州市生态系统服务价值空间异质性变化

基于广州市2004―2016年土地利用分类成果,通过CA-Markov模型模拟预测2020年土地利用状况,结合格网分析法构建广州市2004―2020年的生态系统服务价值（Ecosystem Services Value,ESV）密度格网,并展开Getis-Ord热点区分析和圈层分析评估,分析广州市快速城市化进程土地利用变化对ESV变化过程和影响的空间异质性。结果表明：1）广州市快速城市化进程中,建设用地扩张占用了大量生态用地,建设用地面积从2004年的1 320 km2扩张到2016年约2 000 km2,预计2020年将达到2 263.63 km2,生态用地斑块日趋破碎化;2）2004―2016年间,广州市ESV总值累计减少了92.41亿元,年均减少约8.4亿元,预计2016―2020年其继续减少但减速会放缓;3）ESV高值区域的格网数量净减少近18%,低值区域的格网数量净增加约46%,局部区域生态系统服务功能的改善难以抵消快速城市化造成的ESV损失;4）广州市ESV变化呈现局部空间自相关现象,高冷区常年集聚分布在花都区和番禺―南沙一带,高热区从集聚分布于东北部逐渐变成为零星分布;5）ESV圈层格局从中心城区向外围区（核心区、近郊区、边缘区和外围区）呈“低―低―中―高”向“低―低―低―高”的结构特征演变,地处城市边缘的近郊区域和边缘区域逐渐形成空间异质性最突出的城乡交错带。     

基于改进当量的甘肃省耕地生态系统服务价值及其与区域经济发展的空间关系研究

为量化分析耕地生态系统服务价值及其与区域经济发展的空间关系,采用改进的耕地当量因子,对甘肃省2014年耕地生态系统服务价值进行定量化研究,并采用双变量空间自相关探讨其与区域经济发展在空间上的关联关系。结果表明：（1）在GPP修正的基础上估算得到的甘肃省2014年耕地生态系统服务价值为4.96×10¹¹元,其中水资源供给功能的价值为负,食物生产功能的生态系统服务价值相对较高,美学景观功能的生态系统服务价值最低。（2）双变量空间自相关显示人均国内生产总值与耕地生态系统服务价值在空间上存在显著的负相关关系,Moran’s I指数为-0.252 3。局部双变量空间自相关LISA图也显示低-高聚集区主要分布在经济发展相对落后、具有明显生态优势的东南部地区;而高-低聚集区则主要分布在经济高速发展,生态环境相对恶劣的西北部地区。研究结果可为甘肃省生态环境管护与区域经济发展提供决策参考,为实现经济增长与生态保护统筹协调发展提供参考依据。