基于“三生空间”的长江流域重庆段生态系统服务价值时空演变研究

【目的】在掌握土地利用变化对生态系统服务价值影响的基础上,以“三生空间”视角分析其中内在联系,为国土规划提供参考,促进区域土地系统与自然生态系统的长期协调发展。【方法】基于“三生”用地分类体系,对长江流域上游重庆段的用地功能变化进行研究,以当量因子法计算重庆市生态系统服务价值并从不同角度分析变化特征,最后引入传统、交叉敏感性系数检验生态系统服务价值结果。【结果】1） 1990—2020年重庆市生活生产用地变化速率最快,其他建设用地波动最为剧烈,草地减少明显。2） 以林地为主的生态生产空间对重庆市生态系统服务价值总额贡献最大,渝东南和渝东北地区是生态系统服务高等级区域,以中心城区为主的生态系统服务价值低等级区域以各区为中心向外不断扩张。3） 1990—2020年重庆市生态系统调节服务占比最大,未来的生态文明建设工程需要注重水源涵养与水文调节及相关的其他服务类型。4） 林地、草地对重庆市生态系统服务价值具有显著影响。【结论】目前重庆市生态环境建设速率小于人口增长速率,在进行城市规划时应优先保护生态生产用地,修复受到破坏的生态用地、生产生态用地,以主城区为核心的生活生产用地是未来生态修复的重点区域,需在今后制定合理的国土空间规划。     

上海崇明县湿地生态系统服务功能价值评价

【目的】对崇明县湿地生态系统服务功能价值进行核算,一方面为湿地生态系统生态价值核算提供参考依据,另一方面可以为崇明县湿地保护、恢复与可持续发展提供指导。【方法】基于上海市第2次(2011—2013年)湿地资源调查数据,将崇明县湿地划分为3类10型; 根据《千年生态系统评估》,结合崇明县实际,将崇明县湿地生态系统服务功能分为4大类共13项,并估算了崇明县湿地的价值。【结果】崇明县湿地生态系统服务功能总价值为124.13亿元。在各湿地类型中,近海与海岸湿地的服务功能价值最大为51.53亿元,其次是人工湿地的服务功能价值为24.74亿元,沼泽湿地的服务价值最小仅为2.61亿元; 湿地生态系统的各项服务功能价值大小顺序为:调节服务价值(48.25亿元)＞支持服务价值(43.81亿元)＞供给服务价值(22.57亿元)＞文化服务价值(9.50亿元)。【结论】调节服务和支持服务是崇明县湿地生态系统的主导服务功能,因此,在坚持优先保护的原则下,合理高效利用湿地资源,可提高该县湿地服务总价值量。     

基于景观生态的山区风电开发区域生态风险评价

评价山区风电开发的区域生态风险。以景观生态学为切入点,考虑不同类型景观对生态环境的作用及其抗干扰能力,风电开发活动对区域景观的隔离效应,结合山地地表、地质环境和区域景观组分,及山区风电开发活动特征,提出利用景观风险势、隔离效应和生态敏感系数3个指数,构建山地型风电开发生态风险模型。风电开发后,73.44%区域以中级以下风险为主;不足5%的区域为高风险区和极高风险区,主要分布于W1机位东北部和W14-W22段南部;风电开发使研究区生态风险升高,风险变化趋势呈明显的山脊导向特征;高风险影响范围虽有限,但对临近的人类活动易达区域影响较大。     

基于CA Markov模型的喀斯特地区县域生态系统服务价值动态模拟

【目的】评估贵州喀斯特典型地区土地利用及生态系统服务价值变化趋势,为退耕还林(草)工程的实施提供理论支撑。【方法】在“3S”技术支持下,以贵州省普定县1999年、2003年、2009年和2015年4期Landsat遥感影像为主要数据源,根据CART决策树模型分类结果,提取普定县土地利用/覆被及景观格局信息,对1999—2015年间生态系统服务价值进行动态评估; 在此基础上结合CA-Markov模型,预测普定县2021年土地利用景观格局及生态系统服务价值变化趋势。【结果】1999—2015年间,研究区生态系统服务价值平稳增加,其中林地、农田和水域3类景观的生态系统服务价值占总价值的90%以上,是生态系统服务主体。在土地利用生态系统单项服务价值方面,水源涵养、土壤形成与保护和废物处理这3项生态服务功能合计贡献率在50%左右。【结论】贵州普定县域生态系统服务价值变化的主要驱动因素是退耕还林(草)政策的实施。2021年普定县生态系统服务价值总量为9.58亿元,比2015年减少约0.3亿元,说明现有退耕还林政策下,普定县生态系统服务价值在未来5年呈下降趋势。     

重庆市生态系统服务功能重要性评价

【目的】对重庆市生态系统服务功能进行综合研究,定量揭示研究区生态系统服务功能重要性等级及空间分布规律。【方法】借助遥感数据和GIS空间分析技术,根据重庆市的主要生态系统服务功能,选取生物多样性保护、土壤保持、水源涵养等3项服务功能建立评估模型。【结果】1)生物多样性维持功能极重要区面积占区域总面积的18.81%,土壤保持功能极重要区面积比例为17.43%,水源涵养功能极重要区面积略大,占区域总面积为29.58%,生态系统服务功能极重要区面积比例为19.75%;2)3种单个生态系统服务功能以及生态系统综合服务功能的极重要区均主要分布在渝东北生态涵养发展区与渝东南生态保护区。【结论】评价结果中生态系统服务功能极重要区的空间分布与重庆市生态功能区划、主体功能区划中定位的生态保护区相符,可见研究结果具有科学性,能够对重庆市生态环境保护政策的制定提供科学依据和有力支撑。     

江苏省景观生态风险评估及其与城镇化的动态响应

【目的】 评估景观生态风险,探明其与城镇化的动态响应,为江苏省科学调控高水平生态环境保护和高质量城镇化发展提供依据。【方法】 选用2010年Landsat TM和2018年Landsat OLI遥感影像数据,借助ENVI 5.3、ArcGIS 10.2软件,通过景观格局指数分析景观格局变化,综合评估景观生态风险并探讨其层级结构特征,定量测度景观生态风险与城镇化两者“增量”的响应类型及相关关系。【结果】 江苏省主要景观为耕地、建设用地和水域,其中耕地是基质景观。在景观格局演变中,耕地的异质性增强,建设用地以外部扩张为主,水域基本不变。景观生态风险提升显著,均值由0.123 6上升至0.149 9,现状景观生态风险TOP3城市为苏州、无锡和常州;景观生态风险自北向南逐渐升高,集聚分布态势和经济指向性趋势明显。景观生态风险与城镇化水平“增量”的耦合度大于0.8,城市建设用地快速扩张对景观生态风险快速上升的贡献度高,正向相关系数高达0.83。【结论】 江苏省景观格局变化显著,景观生态风险与城镇化水平同向提升、高度耦合。动态响应类型包括徐州、宿迁、盐城、淮安和扬州构成的低敏感区、沿江地区和连云港构成的中敏感区、苏州和无锡构成的高敏感区。苏南5市和南通“摊大饼式”土地城镇化发展迅速,经济发展水平高的苏南地区是景观生态高风险区域,土地城镇化会加速生态环境恶化,而人口城镇化会缓冲恶化速度,经济结构的转变影响式微。     

大庆湿地生态系统服务功能及可持续发展

大庆湿地具有重要的生态系统服务功能,大庆湿地在大庆城市发展和生态环境保护中起着重要作用。进行湿地生态系统服务功能评估,以货币价值的形式表达湿地生态系统服务能力,有助于湿地资源的保护和提高公众对湿地生态系统服务的认知,保护湿地生态环境。经对大庆湿地造地价值、物质生产价值、供给水源功能价值、重要物种栖息地功能价值、净化功能价值、教育科研旅游价值等生态系统服务功能进行分析,得出湿地生态系统服务功能价值总量为108.53亿元。加强湿地资源的可持续发展研究,将对大庆城市转型发展发挥极为重要的作用。     

湖南省生态系统格局变化驱动力分析

利用遥感信息技术和GIS空间分析方法,从时间和空间上对湖南省2000~2010年间土地利用变化和景观格局动态变化过程进行了系统调查和评价,结果表明:1)10年间湖南全省表征生态环境总体变好,10年来湖南省生态系统类型以森林、耕地、灌丛为主,分别占全省土地面积的41.1%,30.0%,20%,湿地、城镇、草地、裸地合计仅占7.9%;2)生态系统空间格局变化及双向转换主要集中在城镇与耕地生态系统互转,城镇面积增加明显,耕地减少显著,可见人类经济活动是湖南生态系统类型空间格局变化的主要因素;3)全省的斑块破碎化程度较高,景观完整性较差,因此城镇化建设过程中,加大绿地斑块和建设绿地廊道链接分离的绿地景观,实现城镇与周边森林、灌木、湿地等保护核心区的连接,既能维护整个区域的生态连续性,成为研究区内生态流之间的高效通道和联系途径,以达到社会经济与生态保护的可持续性发展.     

北方农牧交错带景观生态风险评价及格局优化研究

以北方农牧交错带景观生态风险为出发点,基于土地利用、土壤类型、DEM数据、道路、居民点等数据,运用ArcGIS空间分析技术,采用空间主成分分析法、加权叠加分析,得到北方农牧交错带景观生态风险空间分布图,并应用最小累积阻力模型构建生态廊道以优化生态网络结构.结果表明:北方农牧交错带低、较低、中、较高、高风险区的占比分别为0.07%,16.54%,64.32%,19.05%,0.02%;低、较低景观生态风险区主要位于农牧交错带东北段大部分区域、西北段局部区域;较高、高生态风险区主要位于农牧交错带的华北段和西北段部分.研究选取29个生态源地,构建51条生态廊道,识别出34个生态节点,形成"点-线-面"多层次生态网络优化格局.在今后的建设中,应强化生态源地的保护、加强生态廊道和生态节点的建设,以形成稳定的、物种丰富的生态系统.     

湿地生态环境与生态旅游发展分析

作为地球上三大生态系统之一的湿地,是陆地生态系统中最具经济价值的生态系统,是人类最重要的生存环境之一。在湿地开展生态旅游,不仅能促进区域经济可持续发展,实现对湿地生态环境的积极保护,还可以进一步促进湿地生态系统的健康运行和湿地生态环境质量的改善。湿地生态旅游与生态环境良性互动是实现和谐发展、可持续发展的关键。     

基于生态安全格局的山岳型风景区景观资源保护利用研究

【目的】从生态安全格局的视角引导山岳型风景区景观资源的保护与利用。【方法】以浙江天姥山国家级风景名胜区为例,基于生态安全格局识别,运用ArcGIS的地理空间分析工具和最小累积阻力模型(MCR),着眼于风景区的生态源地和自然本底条件,构建了“生态源地诊断-安全格局识别-理想景源提取-保护利用策略”的山岳型风景区景观资源保护利用研究框架。【结果】通过对研究区雨洪安全、生物保护、文化遗产保护和地质灾害4个方面安全格局的分析识别,完成风景区综合生态安全格局的构建。结合对理想景源具备的自然地理特征分析、提取和叠加,最终在风景区已有景观资源的基础上提取了37处理想景源,包括32处自然景源和5处人文景源。【结论】基于生态安全格局的山岳型风景区景观资源保护利用策略,可为山体环境相关的生态保护和风景区建设工作提供参考。     

基于MaxEnt模型的苦槠潜在地理分布格局变迁预测

【目的】苦槠(Castanopsis sclerophylla)为壳斗科栲属常绿阔叶树种,广布于中国长江以南五岭以北各省区,被视为我国南北方气候的“分界树”。研究苦槠潜在地理分布格局变迁及其对气候变化的响应对于保护其野生资源具有重要意义。【方法】运用MaxEnt模型,模拟和预测苦槠在末次盛冰期(last glacial maximum, LGM)、现代和2070年3个时期的潜在分布区,评估了气候因子变化对其潜在地理分布的影响。【结果】MaxEnt模型模拟现代分布区准确度极高,受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)达0.971;苦槠现代高度适宜区主要是皖南山区、大别山区、天目山至北雁荡山地区;中度适宜区扩展到了苏南山区、江西及福建沿海地区;末次盛冰期退缩分布在我国华南北部地区,以及东海大陆架东部。2070年,苦槠的分布受气候影响预测适生区会急剧缩小,生境出现破碎化,高、中度适宜区残存于高海拔地区。Jackknife检验表明,最干季降雨量、最干季均温是影响苦槠地理分布的最主要气候因子。【结论】探讨不同气候因子对苦槠潜在地理分布的影响,利用其生物属性监测亚热带最北缘范围动态变化,可为苦槠的种源保护、生境恢复、繁育驯化等提供科学依据。     

长江中游流域国家级自然保护地交叉重叠特征及其优化整合研究

【目的】定量分析长江中游流域国家级自然保护地交叉重叠特征及其优化整合对策,为我国自然保护地的合理规划与布局提供科学依据。【方法】以长江中游流域6类661处国家级自然保护地为研究对象,运用ArcGIS核密度指数方法,定量分析其交叉重叠特征和优化整合对策。【结果】长江中游流域共214处国家级自然保护地存在交叉重叠,主要集聚分布于鄱阳环湖、大别山南部武陵山脉和伏牛山等区域;在省级行政区划交界、流域区划交界、生物多样性保护优先区和生态功能保护区内,优化整合应优先考虑以国家公园、自然保护区、风景名胜区和自然公园4类为主体分别进行类型整合、范围调整、吸收合并和同类合并。【结论】运用ArcGIS定量可视化叠加分析方法,可以有效识别并判断自然保护地交叉重叠现状、特征及问题,有利于科学构建我国自然保护地体系及其空间格局规划。     

长江中游流域水资源禀赋特征及其与自然保护地的空间关系研究

【目的】定量分析长江中游流域水资源禀赋格局及其与自然保护地的空间关系,为流域型自然保护地的合理规划与布局提供科学依据。【方法】通过构建水资源禀赋综合评价模型,结合ArcGIS技术,从数量和密度的角度定量揭示长江中游流域水资源禀赋格局与不同类型自然保护地的空间关系。【结果】长江中游流域水资源高、较高、中、较低和无禀赋区分别占研究区的2.61%、29.13%、40.01%、18.58%和9.67%,其中高禀赋区位于鄱阳环湖,无禀赋区位于唐白河流域;除地质公园外,其他自然保护地均与水资源禀赋存在较高空间关系,且在不同类型水资源及其生态系统功能、社会经济价值方面表现的相关性具有明显差异;具有水资源高禀赋的鄱阳南湖和较高禀赋的梁子湖群四级流域自然保护地分布极少,应加强对该地区水资源的保护和开发管控力度。【结论】结合ArcGIS技术,以自然保护为目标的水资源禀赋综合评价模型能够定量揭示水资源禀赋格局与快速识别其保护空缺现状,有利于我国水资源保护与流域型自然保护地体系建设。     

太湖风景区古村古镇景观生态风险分析

【目的】揭示太湖风景区古村古镇景观生态风险的空间分布以及时序变化情况。【方法】基于GIS、RS技术和景观生态学原理,以太湖金庭镇为研究区域,对其2006年、2010年和2014年3期遥感影像解译并进行景观格局变化分析,再以构建的生态风险指数作为评价指标进行景观生态风险综合评价。【结果】太湖金庭镇古村古镇景观生态风险的空间分异显著,低生态风险等级区主要位于西山岛东南部和东北部区域,面积比例由2006年的22.76%上升为2014年的30.48%; 较低生态风险等级区主要分布于低生态风险等级区四周,面积比例由2006年的16.10%下降为2014年的14.13%; 中生态风险等级区主要集中在西山岛中心区域,面积比例由2006年的33.29%上升为2014年的34.71%; 较高生态风险等级区主要分布于南端水产养殖区靠陆域方向,北部横山岛、绍山岛、阴山岛等横山群岛区域和其南侧陆地部分,还包括西山古镇周边及古村落区域,面积比例由2006年的10.72%下降为2014年的8.33%; 高生态风险等级区分布区域分别与3个时期的较高生态风险等级区基本相似,被其环绕,主要为西山古镇和沿岛水域,面积比例由2006年的17.13%下降为2014年的12.35%。【结论】太湖风景区整体生态风险程度变化不大,总体呈下降趋势,但古村古镇的生态风险有所上升。     

苏锡常都市圈蓝绿空间规模与格局演变特征

【目的】苏锡常都市圈是江苏省三大都市圈之一,也是长江三角洲的主要核心区域。20世纪80年代以来,苏锡常都市圈城市化进程加快,区域性生态问题亟须重视。蓝绿空间是构建区域生态系统的基础,定量揭示其演变特征有助于为苏锡常都市圈国土空间规划与生态环境保护提供依据。【方法】选取2003年、2008年、2013年、2018年共4期遥感影像并处理分析,利用动态变化模型与景观格局指数对苏锡常都市圈及各成员城市15年间蓝绿空间规模与景观格局的演变进行分析。【结果】①2003—2018年间,苏锡常都市圈蓝绿空间总体动态变化幅度为-3.52%,绿色空间变化剧烈,蓝色空间相对稳定;蓝色空间与绿色空间动态变化均呈现出由“减少期”转变为“增长期”的阶段性特征。②在斑块类型水平上,苏锡常都市圈蓝色空间破碎度减少,复杂度与连通性增加;绿色空间破碎度及复杂度增加,连通度减少。蓝绿空间在景观水平上多样性程度减少,连通度、聚集度增加。③研究期内常州的蓝绿空间相对动态度最大,无锡最小;常州蓝绿空间破碎度、复杂度较高,景观格局变化较为剧烈;苏州蓝绿空间多样性程度较低,连通度及聚集度较高。【结论】近15年苏锡常都市圈的蓝绿空间规模与景观格局变化显著,城市间差异明显,必须对区域生态环境进行统筹规划和保护。     

基于MSPA的南京市绿色基础设施网络构建

【目的】针对城市建设空间快速扩张、绿色空间破碎化且逐渐丧失问题,探寻优化城市绿色基础设施体系的有效方法,为市域尺度绿色基础设施体系构建提供科学的依据。【方法】以南京市为研究对象,运用形态学空间格局分析(MSPA)法,以土地利用类型图为基础,识别南京市现有绿色空间中核心区、边缘、孤岛、桥接、环、穿孔、分支等7类重要景观类别。通过斑块面积计算和连通性指数评价,发掘具有生态潜力的绿色基础设施网络中心,并计算最小成本路径生成潜力廊道,结合现有核心区、潜力节点、现有廊道、潜在廊道构建未来南京市绿色基础设施网络体系。【结果】通过MSPA法,识别出南京市绿色基础设施核心面积为538.16 km²,占研究区域总面积的37.57%,其中综合筛选出一级网络中心16个,二级网络中心24个。基于阻力模型构建生态廊道73条,其在长江以南地区分布较密,重要性等级较高,长江以北区域生态廊道数量较少,重要性等级有待提升。【结论】MSPA法具有数据量少、便于可视化等特点,能够为市域尺度绿色基础设施构建提供生态特征较为精确的景观要素识别结果,有效增强绿色基础设施的系统性和结构性。根据南京市绿色基础设施网络构建结果,建议加强南京市域长江以北网络中心和廊道的建设,提高长江以南网络中心和廊道质量,从而提升全市域的生态功能。