城市化过程中都市农业景观变化及其生态安全评价——以西安市为例

快速城市化过程中都市农业景观变化及其生态安全研究是城市化区域生态安全和可持续发展研究的重要课题.构建都市农业景观生态安全评价指标与方法,探讨城市化对都市农业景观生态安全的影响具有重要的科学意义.以西安市为例,应用GIS和RS技术方法,结合"压力-状态-响应"(PSR)模型建立了都市农业景观生态安全综合评价指标体系,通过提取1999、2006和2013年的农业景观类型信息,定量分析了都市农业景观变化特征、动态评价了都市农业景观生态安全过程.结果表明:1999-2013年西安市农业景观结构变化剧烈,景观斑块数量增加、平均斑块面积减小,聚集度变差,景观趋于复杂化、破碎化,耕地、林地面积显著减少,园地面积增加.城市化的快速发展导致都市农业生态安全压力指数由0.43上升为0.59,生态安全状态指数由0.73降至0.28,生态安全响应指数则由0.26上升为0.77,生态系统服务价值下降;城市化过程带来的景观压力指数上升以及景观状态指数下降,使得都市农业景观生态安全综合指数由0.56先下降为0.4,后上升到0.48.城市化过程中的都市农业景观生态安全评价可以为都市农业可持续发展、土地可持续利用管理和科学决策提供依据.     

西安都市农业水源涵养功能测评

都市农业作为城市生态系统的重要组成部分,在城市生态系统服务功能的发挥及城市可持续发展维持方面具有重要价值。利用生态经济学方法,从都市农业的自然属性、社会经济属性出发,通过引入农用地与建设用地的蓄水系数之差和水源涵养价值发展系数等参数,构建了都市农业水源涵养功能测算模型。对2011年西安都市农业圈水源涵养功能进行了评估和分析,结果表明:2011年西安都市农业圈涵养水源物质量16.6×108m3,价值量1.05×108元,其中周至、蓝田、户县、临潼、长安是主要贡献者;粮食作物种植是西安都市农业圈水源涵养服务的主体,但从单位面积水源涵养的能力来看,果木水源涵养能力最强;西安都市农业圈农业水源涵养功能在空间上呈现明显的带状结构,即东西高,中间低的格局,与西安市城市发展格局相反,说明城市的发展对都市农业生态服务功能具有负面影响。     

西安市农业生态系统服务间关系及空间分异

农业生态系统是一种人工-自然复合生态系统,人类行为和管理决策干扰生态系统服务的供给和需求,生态系统服务之间的关系也随之发生变化.以西安市农业生态系统为研究对象,测算了农产品供给、固碳、水源涵养、净化环境及文化娱乐5项生态系统服务价值,分析农业生态系统服务总价值的空间差异,并根据景观特点和农业生态系统服务价值将研究区划分为3个区,探索不同分区生态系统服务功能之间的相互关系,并提出了西安市的生态系统管理对策.结果表明：研究区提供的农业生态系统服务总价值为590×10⁸元.从生态系统服务大分类来看,调节服务 > 供给服务 > 文化服务.各区县农业生态系统服务功能价值差别较大.1999-2013年,西安市供给服务上升,调节服务和支持服务下降.西安市农业生态系统服务功能价值大致呈现由市中心向边缘区逐渐加强的趋势.在不同的农业区域生态系统中,生态系统服务内部各功能之间的相关性差异较大.在耕区、园区、林区生态系统中,农产品提供与固碳、水源涵养、净化环境、文化休闲服务之间的相关性差异大,而调节服务与文化服务以及调节服务各功能之间的相关关系均呈现显著正相关.为了维护城市生态系统的稳定,应该调整城市绿地景观格局,构建“绿色斑块、绿色廊道、湿地、农田”镶嵌共存的绿地生态系统;在发展农区、园区生态产业过程中,应当调整农业产业结构,选择经济效益与生态效益兼顾的作物品种和植被类型.     

西安都市圈道路网络化对景观格局的影响

在快速城市化过程中,道路网络快速扩张对区域生态景观的分割、隔离、破坏等是导致生态景观过程与格局演变的重要原因。研究道路网络化对景观格局的影响可为快速城市化地区生态、道路建设和区域可持续发展规划提供参考。本文以西安都市圈为例,利用GIS和RS技术,基于西安都市圈TM遥感影像和Arcgis 10.1、Fragstats 4.2软件平台,通过构建道路网空间指数,定量评价了路网空间结构和景观格局变化,并从空间上分析了道路网络化对景观格局的影响。结果表明:1)1985—2015年,西安都市圈路网发育不断成熟,基本呈现以西安市区为中心、空间指数向四周递减(除杨陵区和阎良区外)且东高西低的趋势。2)随着城市化进程的不断推进,西安都市圈景观呈现多样化、复杂化和破碎化。其中:园地、林地和建设用地规模扩大,景观聚集度上升;耕地、水域及滩涂景观破碎化程度不断加深。3)30年间,高等级道路的修建、低等级道路的不断完善以及市内环路打通等,使得西安都市圈路网逐渐完善,景观优势度下降,破碎化程度上升,形状趋于规则化。此外,路网发育的程度不同对不同地类的影响各不相同:路网成熟的区域,建设用地面积较多,形状较规则,呈聚集状态,林地面积较少,且零星分布,破碎化程度较高;道路结构简单的区域,林地聚集成片,聚集度较高,耕地、水域及滩涂在路网空间指数各等级影响域内均呈现破碎化状态,且形状较不规则。     

陕北黄土高原城镇化与生态环境空间协调程度研究

运用G IS技术,以1 km×1 km格网为基本评价单元,计算了陕北的城镇化水平指数和生态环境质量指数,并系统地分析了两者的空间协调程度。结果表明:(1)陕北城镇化水平和生态环境质量整体偏低。在空间分布上,城镇化水平呈北高南低、东高西低趋势,而生态环境质量则南部优于北部、东西部优于中部。(2)陕北城镇化水平与生态环境质量之间存在明显的空间差异,根据两者之间的空间协调程度可将陕北划分为过快高胁迫、较快强胁迫、基本协调、较缓弱胁迫和缓慢低胁迫5种类型区。     

城市绿色基础设施生态系统服务供需关系及空间优化 ——以西安市为例

维持城市生态系统服务供需平衡是建设宜居城市、提高城市居民福祉的基础,同时对区域经济与可持续发展具有重要意义.以西安市建成区为例,基于2018年遥感数据、统计数据和实地调研等多源数据,构建粮食需求、水资源需求、固碳释氧、空气净化、高温调节、减弱噪声和休闲娱乐服务需求测算模型,并应用ArcGIS等分析工具,对研究区城市绿色...     

西安市绿地生态系统服务功能测算及其空间格局研究

城市绿地是城市自然生态系统的重要组成部分,具有十分重要的生态服务功能.探索其生态系统服务功能价值及空间格局,在揭示其生态服务与城市经济社会功能的协调关系、城市宜居环境建设等方面具有重要的意义.以西安市的SPOT遥感影像与土地利用变化数据为基础,并以ArcGIS和Fragstats3.3软件为平台,应用景观生态学方法测评和分析西安市区绿地生态系统的服务功能及其空间格局特征.结果表明:(1)研究区绿地总面积为3 881.45 hm2,各类绿地景观面积差异大且分布不够合理,景观破碎度较大,蔓延度不好.(2)绿地生态系统服务总价值为7 546.99×104元,其中公共绿地提供的生态服务价值最大,而园地的最小;在其提供的生态系统服务功能中,娱乐文化价值最高,食物生产价值最低.(3)由于受绿地景观格局的影响,生态系统服务功能空间差异明显,环城路至二环路之间区域生态服务功能值较高,环城路向市中心和二环路向外围等地带的生态服务功能值较低,其中,食物生产服务功能由市中心向外围增强,娱乐文化服务功能由市中心向外围减弱,且高值和低值区较集中.     

都市农业景观破碎化过程对生态系统服务价值的影响——以西安市为例

利用西安市土地利用解译图及社会经济数据,在界定都市农业景观的前提下,分析西安市都市农业景观破碎化过程,在此基础上分析都市农业景观破碎化对生态系统服务价值的影响。结果表明：① 1999-2011 年,西安市都市农业景观的斑块密度、分离度指数增加,都市农业景观呈破碎化趋势;② 都市农业景观分离度与都市农业生态系统服务总价值及各项价值均呈较强的负相关关系;破碎化过程中废物处理及土壤形成价值减少量最大,同时食物生产价值减少率最大,减少了12.73%,娱乐文化减少的价值量及减少率最小,为1.93%;③ 耕地、林地、水域呈景观破碎化趋势,而园地聚集度上升,同时耕地、林地、水域的生态系统服务价值下降,园地生态系统服务价值增加。     

城市化与都市农业功能交互耦合关系及时空特征分析

城市化与都市农业功能通过交互耦合机制形成复杂系统,在区域可持续发展中具有重要作用。该文在建立交互耦合系统评价指标体系基础上,运用灰色关联分析模型、耦合度模型探讨西安都市圈城市化与都市农业功能交互耦合关系并从时空角度分析耦合度的演变规律与空间分异特征。研究结果表明:1)城市化与都市农业功能要素关联度均在0.6之上,耦合关系错综复杂,关系密切。城市经济、消费、交通和科技对都市农业功能影响较大;都市农业食物供给、就业、观光休闲及美化环境功能服务城市化能力最强。2)2000-2011年西安都市圈城市化与都市农业功能耦合度在0.6~0.85之间,时序发展呈现波动性和阶段性特征,总体上,二者在较高水平上趋于协调。3)2011年二者耦合度呈现都市圈西北区域低于东南区域的空间特征,耦合发展水平具有显著的空间差异特征。     

城市化进程区农业生态系统正负服务测算——以长安区为例

综合测评农业生态系统正负服务,对农业可持续发展、农业生态系统服务管理具有重要意义。采用TM遥感影像、实地调查及社会经济统计数据,应用生态系统服务研究理论与方法、Erdas及ArcGIS10.1软件平台,对负向农业生态系统服务的内涵进行界定,对研究区农业生态系统正负服务进行综合测算及格局分析。结果表明：（1）研究区净生态系统服务价值为33.36×10⁸元,正服务占主导地位。（2）总生态系统正服务在空间呈低、高、中带状分布规律,整体表现出由城镇中心地区向边缘区递增的趋势;负服务呈相反格局;净农业生态系统服务以面、带、点状交错分布,净服务为正值以大面积状分布于林地区域,净服务为负值的以带状、点状分布耕地、园地为主的地区。（3）与只测评生态系统正服务相比,能更客观地反映农业生态系统提供服务的实际能力及对人类的惠益。