基于InVEST模型的1980–2100年长江中下游地区动植物生境质量时空变化研究

20世纪80年代以来,人类活动加速了长江流域的土地利用变化,这对当地动植物的生境质量造成了影响,在中国生态文明建设和长江经济带发展战略不断推进的大背景下,对长江中下游地区的生境质量变化开展长时间多时段的研究具有重要的现实意义。本研究以长江中下游地区7省的土地利用覆盖数据(1980–2018年)与未来土地利用模型模拟出未来四种情景(A1B,A2,B1,B2)下的土地利用覆盖数据(2050年,2100年)为基础,借助环境服务与权衡综合评估(In VEST)模型评估了长江中下游地区的生境质量时空变化。结果表明:(1)2000–2015年,研究区的坡度(R=0.502,P <0.01)和海拔(R=0.003,P <0.05)、人口密度(R=0.299,P <0.01)、NDVI(R=0.366,P <0.01)与生境质量显著相关;(2)从1980年到2018年,研究区总面积61.93%的土地生境质量下降,38.07%的土地生境质量上升;在A2情景(人口密度大,环境技术投入少,传统能源成本高)和B2情景(中等人口密度,中等绿色技术,区域政府间缺乏合作)下,研究区的生境质量将下降;(3)长江下游的生境质量恶化程度高于中游,研究区北部的生境质量恶化程度低于南部。整体上,积极的环境保护政策是有效的,但并未根本上遏制生境质量的整体退化趋势。区域发展应加大环境保护力度,控制人口增长,鼓励绿色技术创新,在处理生态问题时,要注重省际合作。本研究可为区域野生动植物保护规划和国际上的类似流域研究提供科学参考。     

基于PLUS和InVEST模型的渭河流域土地利用与生境质量时空变化及预测

生境质量是关系人类福祉和实现可持续发展的重要基础,对区域生态保护和土地资源可持续利用具有重大意义。以渭河流域为研究对象,基于2000、2010年和2020年的土地利用数据,应用斑块生成土地利用变化模拟（Patch-generating land use simulation,PLUS）模型、生态系统服务和权衡的综合评估（Integrated valuation of ecosystem services and trade-offs,InVEST）模型预测并评价了土地利用与生境质量时空变化特征。结果表明：（1） 2000—2020年渭河流域建设用地和草地面积逐年增加,林地面积略微增长,耕地面积持续减少;2020—2050年土地利用变化趋势同2000—2020年基本一致但剧烈程度显著下降,建设用地扩张趋势减缓,耕地减少幅度下降,草地面积占比超过耕地跃居流域第一。（2） 2000—2020年流域内生境质量两极分化趋势明显,低生境质量和高生境质量区域面积有所增加,中等生境质量的面积减少,整体生境质量水平呈上升趋势;2020—2050年生境质量水平继续保持逐年上升趋势但增幅放缓,生境质量变化强度下降,低生境质量区域面积逐渐减少,中等生境质量面积保持稳定,高生境质量面积有所增长。研究结果可为渭河流域土地资源可持续利用和高质量发展提供相应科学依据和决策参考。     

基于InVEST模型的兰州地区生境质量评价

分析不同时期城市的生境质量变化,研究城市土地利用方式对生境质量的影响,对于区域可持续发展具有重要作用.以兰州地区为例,采用InVEST模型测评其生境质量和生境稀缺性.结果 表明:2000-2015年,研究区域边界生境存在退化迹象,生境质量分布呈现与土地利用类型格局相似的集聚特征,区域总体生境质量稳定,变化频繁且生境类型...     

黄河流域生境质量时空演变及其影响因素

黄河流域是中国重要的生态区域,探究该流域生物多样性时空变化特征对区域生态保护修复具有重要意义.运用InVEST模型评估黄河流域2000-2018年生境质量并结合空间自相关模型探究其时空变化及分布特征,利用地理探测器单因子探测和交互探测方法分析生境质量空间分异特征的驱动因子.结果 表明:2000-2018年,黄河流域平均...     

长沙都市区生境质量对城市扩张的时空响应

生境质量是评价生态环境的重要指标,掌握其对城市扩张的时空响应规律,有助于提升都市区城乡规划质量和生态管控的合理性。本文在运用InVEST模型对长沙都市区1995-2015年生境质量时空演化的基本特征进行分析的基础上,利用缓冲区由内向外逐层剖析,探讨长沙都市区近20年来城市扩张格局及其对生境质量的影响。结果表明：①长沙都市区建设用地面积从170.26 km²增至487.19 km²;三环线以内建设用地快速扩张,从三环线起向外扩张逐渐放缓;②生境质量中等及以上的区域占比从1995年的43.49%下降到2015年的27.22%,生境质量平均值则相应地从0.46下降到0.31,且退化最明显的区域从核心外围区(5-10号缓冲区)外移到三环线附近(10-15号缓冲区);③各圈层建设用地扩张强度与生境质量变化之间存在显著的空间负相关性,生境质量变化对城市扩张响应最强烈的区域始终位于核心外围区;④建设用地空间布局零散和几何形态不规则程度的增加加剧了生境质量的退化,并在三环线附近区域(10-15号缓冲区)表现最为明显,应成为未来长沙都市区城乡规划和生态管控的重点区域。     

呼和浩特市生境质量对城市用地扩展的时空响应

以呼和浩特市为研究区,采用梯度分析法,结合InVEST模型,在评价研究区近27 a城市用地扩展及生境质量演变的基础上,运用双变量空间自相关剖析生境质量对城市用地扩展的时空响应。结果表明:(1)研究时段内,城市扩展表现为核心区的低密度扩张及外围区的多点扩散,紧凑度不断下降,城市结构不稳定,扩展模式不尽合理。(2)生境平均值从0.49下降到0.44,质量等级跌至较差水平。低等级生境主要呈圈层向南部、东南部扩散,与建设用地扩展方向基本一致。(3)建设用地扩展强度与生境质量变化空间分布呈负相关关系,核心外围区的建设用地扩展始终为变化最强烈的地带,生境质量退化也最为剧烈。(4)斑块密度不断上升,特别是建设用地斑块的增加使得城市景观格局愈发破碎。     

渭河流域生境质量时空演变及其地形梯度效应与影响因素

生境质量是关乎人类福祉和区域可持续发展的重要基础,对保护生物多样性、提升生态系统服务功能以及构建区域生态安全格局具有重要意义。基于2000—2020年3期土地利用数据,综合应用InVEST模型、地形位指数、地理探测器及空间统计分析等方法,对渭河流域生境质量空间分布特征及其地形梯度效应与影响因素进行综合分析。结果表明：（1）2000—2020年渭河流域生境质量指数呈逐年增加态势,由0.607增长至0.624,增长幅度为2.463%,空间上呈现出两极化分布格局,低等和高等生境质量面积持续增加,而中等和良好生境质量面积有所下降。（2）渭河流域生境质量空间分布受地形因素影响较大,具有显著的地形梯度效应,低等生境质量在低地形梯度上分布广泛,分布指数最高,而高等生境质量在高地形梯度上占据主导优势。（3）土地利用类型是渭河流域生境质量空间分异的主要影响因素,且任意2个因子对生境质量空间分异的交互作用均大于单个驱动因子的作用,土地利用类型与降雨量、气温、海拔、归一化植被指数的交互决定力均大于0.6。研究结果可为渭河流域可持续发展以及生态保护与高质量发展提供科学的理论支撑与决策支持。     

基于生境质量的城市增长边界研究——以长三角地区为例

基于“生态优先”理念,提出一种利用生境质量评估策略的城市增长边界划定方法。结合ArcGIS和InVEST模型,通过综合评估生境自身及其在威胁情境下的质量,模拟各市独立规划、建设用地指标再分配及区域一体化发展的三类建设用地扩张情景,分别划定2024和2034年的长三角地区城市增长边界。结果表明：研究区生境质量总体呈南高北低格局,平均生态系统服务价值密度为10 770.604元/（hm²·a）,高质生境位于西南地区;根据指标再分配及一体化发展情景模拟的2024年研究区建设用地总量分别为10 583.273 km2和10 489.090 km2,2034年达到13 603.535 km2和13 252.370 km2;模拟的建设用地集中在东部沿海地区,并向北部及环杭州湾区域拓展;建设用地指标再分配能从整体上减少建设用地对优质生境的占用,区域一体化发展则能进一步降低城市发展造成的生态压力。     

国家重点生态功能区人类活动与生境质量时空变化特征及空间效应

基于1995—2020年多源空间数据,通过InVEST模型与人类足迹指数法,探究国家重点生态功能区生境质量与人类活动时空分布特征,进一步采用双变量局部自相关与空间杜宾模型测度两者空间依赖性与空间效应。结果表明：（1）25 a间研究区生境质量逐年下降,总体上呈“西部由南向北递减、东部交错分布”的格局。（2）25 a间人类活动强度与广度均不断加深,高低值分布以“胡焕庸线”为界。（3）人类活动与生境质量有明显的空间依赖性,LISA聚类图表明高-高、高-低、低-高集聚类型下生态区数量分别为15、5、5,无低-低集聚区。（4）不同自然-社会背景下,典型人类活动对生境质量影响的空间效应方向不同,但都有显著的空间溢出效应。具体表现为：高-高集聚区内人口与GDP分布总效应为正,贡献度以人口分布为主;高-低集聚区内人口与GDP分布仍以正向的空间溢出效应为主,但GDP贡献最高;低-高集聚区人口分布影响效应为负,GDP仍是以高贡献的正向空间溢出效应为主;无论何种集聚区,交通道路都是以负向的空间溢出效应为主。较科学地评估了国家重点生态功能区生态环境与人类活动的发展现状,丰富了研究的方法与思路;数理分析基础上的...     

气候变化下的孑遗植物裸果木(Gymnocarpos przewalskii)适宜生境分布

裸果木(Gymnocarpos przewalskii)为濒危孑遗植物,对荒漠生态系统具有重要意义。以生态位理论为基础,利用BIOMOD2建模平台中的5个模型算法(MaxEnt、RF、GBM、GAM、CTA)结合3大类19个环境气候因子数据构建组合物种分布模型模拟该物种在基准气候条件下的分布,并进一步预测在不同气候变化情景下分布范围的变化,进而为该物种原生产地保护及人工种植提供依据。结果表明:(1)Bio3(等温性)、Bio11(最冷季平均温度)、Bio12(年降水量)、Bio19(最冷季降水量)、slope(坡度)、T_caso4(表土硫酸钙含量)、T_gravel(表土砾石含量)、Tusda(表层土壤USDA分类)为影响该物种适宜生境分布的主要环境因子;(2)基准气候条件下,中国西北地区裸果木适宜生境面积约为0.59×10⁶ km²,主要分布于河西走廊及其周边区域,在塔里木盆地边缘也有较为集中的适宜生境分布。(3)在气候变暖的情景下该物种适宜生境面积略有增加,且不同气候变化情景差异较小,适宜生境整体...     

基于土地利用格局重建的区域生境质量时空变化分析

区域生境质量决定了区域内生物多样性状况,是生态系统服务功能和生态系统健康程度的重要体现,生境质量变化研究对区域生态安全具有重要的意义,重建区域生境质量空间格局可以还原历史时期的生态环境本底,为揭示区域生态环境质量演变规律提供科学支撑。选取高程、坡度、坡向、GDP、人口、温度、降雨量、河流距离、城市距离和海岸线距离10个土地利用变化驱动因子,构建CA-Markov模型参数,模拟得到历史土地利用空间数据。在此基础上,运用InVEST模型重建泛长三角地区生境质量空间格局,并对计算得到的生境退化度指数和生境质量指数进行等级划分与统计分析。结果表明：① 土地利用模拟精度验证结果显示Kappa系数为0.88,土地利用空间格局重建方法可行,可以在此基础上开展生境质量模拟研究。② 泛长三角地区1975—2010年生境退化度逐期上升,生境退化等级在空间分布上呈圈层递变分布规律。生境质量则表现为逐期下降,高值区主要分布于山区,低值区大部分位于建成区;1975—2010年期间,低值区逐渐向周边高值区域演变,生境高值区域趋于破碎化。③ 1975—2010年生境质量时空变化特征表明：生境质量差等级区域,其生境难以修复,维持原状居多;生境质量较差等级区域易继续恶化,且易发生在建成区周边区域,占比为研究区总面积的6.40%;生境等级为良好和优等的区域,其生境等级易转换为差等和较差等级,使得该区域的生境破碎化,该类型的面积占比为研究区总面积的5.68%。④ 1975—2010年期间,研究区土地利用变化显著,对生境质量造成了巨大的影响;研究区生境质量逐期变差,其生境质量等级位于较差及以下区域面积占比均达到了60%以上,建设用地为生境质量最大的威胁因子。     

气候变化下基于物种与植物耦联机制的小白额雁(Anser erythropus)潜在生境及适宜性研究--以长江流域中下游为例

气候变化和人类活动通过改变物种生境而影响物种多样性。小白额雁是长江流域中下游的一种具有较高生态价值的食草型濒危候鸟,受气候变化和人类活动威胁。本文以小白额雁为代表性物种,定量分析了气候变化对长江流域中下游候鸟潜在生境及适宜性空间分布格局的影响。采用Maxent模型模拟了当前情景和全球环流模型(GCMs)气候场景下小白额雁潜在生境及其适宜性分布。研究结果表明,小白额雁分布特征与其栖息地周边植物分布呈显著相关关系;运用Maxent模型模拟小白额雁六种主要食源植物的分布特征,并将其结果作为环境变量,将显著改善小白额雁潜在生境及其适宜性模型的模拟性能;在两种典型浓度情景(RCP 2.6和RCP8.5)下,2070年小白额雁潜在生境适宜性面积将下降。为应对气候变化对小白额雁的影响,应采取更加合理的管理措施和保护政策,包括调整保护区的大小、形状和用途。     

气候变化下蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)适宜生境预测

蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)是中国干旱、荒漠地区主要的防风固沙植物,预测该气候变化对其地理分布范围的影响,对中国荒漠化防治工作具有指导意义。采用获得的蒙古沙拐枣108个种群分布数据和22个气候环境因子数据,利用最大熵(MaxEnt)模型软件预测蒙古沙拐枣在当前、2041-2060年及2061-2080年在中国干旱区的潜在地理分布,探究气候变化对该物种分布的可能影响。结果表明:(1)影响蒙古沙拐枣分布的主要气候环境因子为年降水量、年平均气温、气温年较差、最干季降雨量以及海拔;(2)目前,蒙古沙拐枣的适宜生境面积约为5.4×10^5 km^2,高适宜生境为7×10^4 km^2,主要分布在新疆塔里木盆地、准噶尔盆地边缘地带、甘肃河西走廊及其周边、腾格里沙漠;(3)在未来气候变化的情景下,蒙古沙拐枣的适宜生境范围大幅增加,适宜生境向高纬度地区移动,高适宜生境集中分布于甘肃河西走廊以及腾格里沙漠地区,且呈带状分布。     

气候变化和人类活动对白洋淀上游水源区径流的影响

白洋淀是华北平原最大的湖泊湿地,对维持华北平原生态平衡具有极其重要的作用。近年来,白洋淀流域水源减少已经引起了严重的生态环境问题,本文以唐河上游流域为例,根据流域内1960-2008 年水文气象数据,采用气候弹性系数和水文模拟方法,研究了气候变化和人类活动对白洋淀上游水源区径流量的影响。结果表明：年径流下降趋势显著,下降速率为1.7 mm/a,且径流在1980 年前后发生了突变;气候变化对唐河上游流域径流减少的贡献率为38%~40%,人类活动对径流的减少起主导作用,为60%~62%。为维持白洋淀的生态功能,必须保证一定的最小生态需水量,开展湿地生态用水调度与监管。     

气候变化对水文水资源影响的研究进展

气候变化成为21 世纪世界最重大的环境问题之一,愈来愈引起国际社会和各国政府的重视和关注。研究 气候变化对水文水资源的影响,对于理解和解决可能引起的与工业、农业、城市发展等经济领域密切相关的水文水 资源系统的规划管理、开发利用、运行管理、环境保护、生态平衡等问题具有重要的理论意义和现实意义。本文主要 从研究方法、气候变化情景的生成技术、与水文模型接口技术和水文模拟技术等几个方面综合概述了气候变化对 水文水资源的影响,同时提出存在的问题与展望。     

新疆伊犁河谷风沙沉积晚全新世孢粉记录及气候变化

 通过地处亚洲中部干旱区的新疆伊犁河谷塔克尔莫乎尔沙漠沉积剖面(TKP)73块孢粉样品的鉴定分析,结合光释光(OSL)测年数据,获取了TKP沉积剖面晚全新世(约3.78~0 ka BP)植被变化特征与古气候历史。TKP剖面孢粉资料揭示出该研究区3.7 ka BP以来经历了多次的气候干湿波动,大致以2.2 ka BP为界,分为前后两个时期,前期孢粉总浓度较低,平均仅有5粒·g-1,主体表现为沙漠,气候整体干旱; 后期孢粉总浓度明显增加,平均为85粒·g-1,为荒漠植被,并存在4个相对干湿的变化阶段; 最近0.3 ka BP以来,孢粉总浓度并不十分丰富(33粒·g-1),整体表现变干的趋势。TKP剖面孢粉资料反映的晚全新世干湿波动与其他相邻区域具有较好的可比性,具有区域一致性特征。在小冰期时TKP剖面表现为冷湿的气候特征,有可能是受到中高纬度北大西洋气候变化的影响。     

气候变化情景下中国自然生态系统脆弱性研究

本研究以动态植被模型LPJ 为主要工具,以区域气候模式工具PRECIS 产生的A2、B2和A1B情景气候数据为输入,模拟了未来气候变化下中国自然生态系统的变化状况,应用脆弱性评价模型,评估中国自然生态系统响应未来气候变化的脆弱性。结果表明:未来气候变化情景下中国东部地区脆弱程度呈上升趋势,西部地区呈下降趋势,但总体上,中国自然生态系统的脆弱性格局没有大的变化,仍呈现西高东低、北高南低的特点。受气候变化影响严重的地区是东北和华北地区,而青藏高原区南部和西北干旱区受气候变化影响,脆弱程度明显减轻。气候变化情景下的近期气候变化对我国生态系统的影响不大,但中、远期气候变化对生态系统的负面影响较大,特别是在自然条件相对较好的东部地区,脆弱区面积增加较多。     

气候变化和人类活动对我国荒漠化的可能影响

荒漠化和气候变化作为全球性的重大环境问题,科学界历来对此十分重视。我国是受荒漠化最为严重的国家之一。截止2004年,我国的荒漠化土地面积为263.62万km2,沙化土地面积173.97万km2,分别占国土总面积的27.46%和18.12%。与20世纪90年代中期至20世纪末的情况相比,荒漠化和沙化土地面积、扩展速度均出现减少和减缓的趋势,沙化土地已由90年代末每年扩展3 436 km2转变为每年减少1 283 km2。这是气候变化和人类活动综合影响的体现,也是国家加大生态工程建设力度和加大荒漠化防治投入的结果。我国未来气候变化和人类活动对荒漠化的扩展与逆转过程仍会产生影响。气候变化中的降水变化在大范围内控制着荒漠化土地的扩展与逆转过程,气候暖干化有助于荒漠化的发生与扩展,但在局部地区随着气温升高有降水增多的可能,有利于荒漠化土地的逆转。人类活动对荒漠化的影响有正反两方面的效应,特别是荒漠化地区人口增长以及对农牧产品等物质需求的增加而引起的不合理经济活动是不容忽视的。要遏止荒漠化的扩展,应采取适应与减缓气候干旱化对策,消除人为荒漠化因素,并积极整治荒漠化土地,从根本上促进荒漠化土地的逆转。