河南省土地利用结构时空偏移及生态系统服务价值时空分异特征研究

【目的】为了分析河南省土地利用数据，对其结构时空偏移及生态系统服务价值时空分异特征进行研究，探索土地利用结构变化对其生态系统服务价值的影响，【方法】基于1990—2020年河南省土地利用/覆被变化数据，运用信息熵和偏移份额模型分析其土地利用结构时空变化及其生态系统服务价值变化。【结果】研究显示：(1)研究期内河南省整体土地利用结构信息熵、均衡度呈“缓慢下降-缓慢上升”趋势，优势度则相反，结构经历了“有序—无序—相对平稳”的演化过程。(2)研究期内建设用地、林地及水域用地为增长性结构，耕地、草地及未利用地为衰退性结构，其中建设用地补给偏移效应显著，耕地挤出偏移效应显著。各地区不同土地利用类型竞争力存在明显空间差异。(3)研究期内河南省生态系统服务价值下降了56.19亿元；土地利用结构上，生态系统服务价值以林地和水域用地为主，占总比重75.65%;单项生态系统服务价值以水文调节和气候调节为主，占总比重58%,空间分布上，生态系统服务价值整体呈“西高东低，南高北低”的分布特征。【结论】结果表明：建设用地、林地及水域用地是河南省生态系统价值变化的主要因子，前者为负相关，且生态系统服务价值增长率...     

黄河流域能源富集区土地利用与生态系统服务价值分析

黄河流域能源富集区资源利用和生态保护矛盾突出，为厘清其土地利用和生态系统服务变化特征，综合土地利用、社会经济统计等多源数据以及土地利用动态度、土地利用转移矩阵、修正的生态系统服务价值评估方法和灰色关联法等，对黄河流域能源富集区1990—2018年土地利用和生态系统服务价值的时空变化特征及其关联性进行了量化和分析。结果表明：1990—2018年黄河流域能源富集区以草地、未利用地和耕地为主；土地利用变化越来越活跃，以耕地和草地开发为建设用地，以及草地退化为未利用地为主；生态系统服务总价值呈现先减小后增大的变化趋势，1990—2018年总体减少了112.905亿元，其中气候调节、水文调节、废物处理和保持土壤服务对研究期内生态系统服务价值减小的贡献较大；研究期内生态系统服务价值的空间分布格局基本保持稳定，高值区主要位于研究区西北部，低值区主要包括宁夏全区以及甘肃白银、山西朔州和内蒙古呼和浩特等；1990—2018年草地和耕地与生态系统服务价值的关联度较高。     

南水北调中线水源地生态服务价值核算

为了促进资源环境的可持续发展,在南水北调中线水源区开展了大量生态系统服务价值评估研究。但现有研究侧重于水源区部分小流域或库区的生态系统服务价值,缺少从整个水源区角度评估不同生态系统类型的服务总价值研究。基于南水北调中线工程实施前水源区2000年的土地利用变化数据,针对水源区森林、草地、耕地和水域四大类生态系统,综合运用市场价值法、影子价格法和机会成本法等方法评估水源区生态系统服务价值。结果表明:水源地生态系统服务功能的总价值为2 429.4亿元,其中,直接经济价值和间接经济价值分别为619.9亿元和1 809.5亿元;水源地各服务功能价值量大小依次为气体调节、产品提供、土壤保持、环境净化、生物多样性、涵养水源、旅游休闲、养分循环;各生态系统服务功能总价值量大小依次为林地、耕地、水域、草地;单位面积生态系统提供的价值量大小依次为水域、草地、林地、耕地。水域生态系统提供的单位价值比较高,水源地在资源开发和管理过程中,要注意合理地利用和保护水域生态系统。     

基于LUCC的安徽省生态系统价值时空变化分析

利用ArcGIS从安徽省2000,2005年和2010年遥感影像中提取土地利用类型数据,基于LUCC从服务强度和区位指数两个方面计算了安徽省各类土地利用类型的生态系统服务价值,并进一步分析了其时空变化。结果表明:土地类型分布上,安徽省北部平原地区(宿州、淮北等)为单一的耕地类型,南部(黄山等)和西部(六安等)为组合类型,由北到南呈现单一到多样的变化;安徽省生态系统服务价值2000~2010年期间减少了0.7%,耕地+湿地+森林的服务强度占全省的94.76%,其生态系统服务价值占全省的92.98%。安徽省各地市中,耕地、湿地和森林占的比重越大,生态系统服务价值就越大;土地利用变化是安徽省生态系统服务价值变化的主要因素。     

长江岸线南京段生态系统服务价直变化研究

以南京沿江西岸各3 km范围内的岸线为研究区域,利用遥感数据通过当量因子法计算2010-2020年研究区生态系统服务价值并探究其演变特征.结果 表明:在研究期内,耕地、草地面积有不同程度减少,建设用地占比上升,水域和林地面积变化不大;研究区生态系统服务总价值呈现持续增长的趋势,单项生态系统服务价值呈现不同程度的增减变化,除土壤保持的价值量波动外,其余生态服务价值均保持增长态势.     

张掖市土地利用动态与生态效应变化分析

以张掖市1984~2004年的土地利用数据为依据,在分析研究土地利用变化的基础上,运用国内外学者在生态系统服务价值估算的方法与模式,对该市各时段的生态系统各服务功能价值进行了估算。结果表明,在过去的20年间,张掖市土地利用变化总的趋势是林地、牧草地和水域大面积减少,耕地、荒漠和建筑用地显著增加。这一变化损害了该区的生态服务功能,使生态系统服务价值从1984年的143.9亿元下降到2004年的107.26亿元,平均每年损失1.83亿元。     

长江经济带生态系统服务时空变化及权衡/协同关系研究

长江经济带是生态文明建设的先行示范带,探明生态系统服务时空变化及权衡/协同关系,对区域生态环境可持续发展具有重要意义。基于土地利用转移矩阵、修正的当量因子法、敏感性指数、空间自相关分析及Pearson相关系数等方法,定量分析了长江经济带2000—2020年土地利用情况及其对生态系统服务的时空响应,并探究了各生态系统服务的权衡/协同关系,结果表明：长江经济带土地利用类型主要为林地、耕地和草地,其中转出面积和转入面积最多的分别为耕地和林地;长江经济带生态系统服务价值由2000年的70 195.01亿元增长至2020年的70 426.23亿元,增长率为0.33%;生态系统服务以水文调节、气候调节、土壤保持和气体调节为主;长江经济带生态系统服务价值的空间分布表现为上游>中游>下游;研究区生态系统服务价值空间分布的集聚效应显著,高高集聚区集中在上游地区,低低集聚区集中在下游的江苏省和安徽省等,低高集聚区集中在四川省攀枝花市;协同关系是长江经济带生态系统服务的主导关系,协同关系占比为63.64%。     

汾河水库上游流域土地利用类型变化特征及其水环境效应研究

利用遥感和GIS技术,结合现场核查与生态调查,对汾河水库上游流域5 268 km2区域各阶段生态系统构成及转化特征进行了研究。结合区域自然地理、水文及农业生产条件,分析了研究区各类生态系统变化对流域水环境的影响。研究表明:2000-2013年,汾河水库上游流域土地利用类型主要为草地、灌丛、森林,约占总面积的80%,但农地面积减少,森林、草地、湿地、城镇面积增加;草地是最稳定的土地利用类型,森林为最活跃的土地利用类型,湿地和森林在空间上呈现扩张的发展趋势;研究区森林、湿地生态系统面积增加,农田面积减少,对流域水环境均起到正效应,城镇面积的增加体现为负效应。汾河水库上游土地利用变化向有利于流域水环境的改善趋势发展。     

天水市土地利用变化及其生态服务价值研究

利用天水市1996-2005年土地利用调查数据和相关统计资料,在计算土地利用变化强度指数和土地利用程度综合指数的基础上,对天水市生态服务价值及其影响机制进行了定量研究.结果表明:林地的利用变化强度指数在10 a间均逐步增大;农田利用变化强度指数具有较高的降幅;园地、林地和草地在10 a间基本无变化,其中水域利用变化强度为0;土地利用变化强度逐年减小,而生态系统服务经济价值却随着经济的发展逐渐增大.说明区域生态系统服务价值量与其土地利用变化密切相关,当土地利用类型改变时,生态系统服务价值量也会随之改变.     

岷江上游土地利用变化的地形梯度效应分析

地形对土地的利用方式和空间格局有着直接作用,是丘陵山区土地利用空间格局的重要影响因素。以岷江上游为例,应用GIS分析土地利用格局在地形综合指数分级上的变化趋势。结果表明：(1)研究区主要土地利用类型为草地和林地,近年来林地和未利用地减少,耕地、草地、建设用地等增加。(2)土地利用空间分布存在明显地形梯度效应;耕地和建设用地优势区集中于低地形区,林地和未利用地优势区集中于中地形区,草地优势区集中于高地形区,水域优势区则低、高地形区均有。(3)土地利用程度综合指数随地形位指数增加而下降,2020年低地形位梯度区土地利用程度显著高于2000年。     

长江流域水系统生态服务价值评价方法

为完善人类活动影响下的生态系统评价体系、实现对生态关键要素的价值识别与评估。本文通过将生态系统服务价值(ESV)评价与改进的水资源综合模拟与调配模型(WAS)耦合，量化识别“自然-社会”二元水循环对区域生态系统功能的支撑作用，提出水系统生态服务价值(ESV-W)评价方法。将该方法应用于2005—2020年长江流域水系统的生态服务价值评价中，研究结果表明：2005—2020年长江流域水系统生态服务价值(ESV)由31.04万亿增长到42.08万亿，高价值区域(>30万元/hm²)集中在长江中下游及两湖地区;水系统的生态服务价值(ESV-W)分项来看，单方水的生态效益从19.20元/m³提高到24.98元/m³，其中2020年的农业灌溉、生态补水和自然水循环的效益分别为8.21元/m³、194.93元/m³、43.13元/m³。     

三峡库区生态系统服务价值时空演变及驱动力

以4期遥感反演数据为基础,采用影响生态系统质量状况的生态参数修订当量因子并建立生态系统服务价值(ESV)估算模型,在GIS空间分析支持下,综合分析了三峡库区2000～2015年ESV时空演变特征及其驱动力。结果表明:①研究区生态系统类型以森林和农田为主,占比分别达到了60%和30%;15 a间,各生态系统类型变化显著,其中森林和聚落增长明显,分别增长了644.53 km~2和567.24 km~2,反之农田和草地下降了723.58,588.62 km~2。②研究区总ESV波动增长,增长了51.44亿元,增幅为1.38%。各类ESV中森林贡献率最大,其价值占研究区总量的比例各时段均达到了75%以上,且呈持续增长趋势;研究区生态系统服务功能类型主要以水文调节和气候调节为主,且两者ESV均呈小幅增长。③研究区ESV空间分布地域差异明显,总体呈"南北高-东西低"的分布格局,ESV高值区主要分布在大巴山、巫山、七曜山、方斗山等中低山植被覆盖较好的区域,以及长江、嘉陵江干流;低值区主要分布在长江沿岸中大型城市建成区及周边;空间演变方面,研究区ESV变化呈"高增-低减"变化趋势。④驱动力分析结果显示,城镇化率是影响研究区ESV的首要驱动因素,说明区域城市化进程速度、社会经济发展水平与ESV关系密切,优化国土空间布局能有效提升三峡库区生态系统服务价值。     

土地利用变化和气候变化对温榆河上游流域径流变化的影响

土地利用和气候是直接影响流域水文水资源的两个主要因素,其影响分离的研究对流域的土地利用规划和水资源管理具有重要意义。以温榆河上游流域为研究对象,在统计分析1980-2014年流域气象因子、土地利用变化趋势的基础上,通过SWAT模型模拟与情景设计相结合的方法,评估了气候变化和土地利用变化对温榆河上游径流变化的影响。结果表明,SWAT模型在温榆河上游流域模拟效果良好,率定期和验证期的决定系数R2分别为0.80、0.77,纳什系数Ens分别为0.79、0.74。流域降雨量和气温呈递增趋势,林地和耕地减少,城乡及工矿和居民用地增加,草地在1995年到2005年间增加,这些变化综合影响了流域的径流变化,使得径流先增加后减少。其中气候变化的贡献率为100.46%,土地利用变化的贡献率为2.09%,气候变化的影响远远大于土地利用变化的影响。因此,如何应对气候变化在温榆河上游流域水资源管理工作中值得重视。     

南亚典型国际河流柯西河流域土地覆被空间分布特征

作为南亚极为重要的跨境河流,柯西河横跨中国、尼泊尔、印度三国。流域内部海拔落差巨大,土地覆被类型多样,生态系统完整,是研究土地覆被及全球气候变化的敏感区之一。将土地利用本底数据叠加DEM和TRMM3B43详细分析了柯西河流域土地覆被类型的结构和空间分布特征,并进一步分析了该流域土地覆被类型与地形、气象因子之间的相关性。结果表明:①柯西河流域土地覆被类型可分为裸地、林地、灌木、旱地、水田、建筑用地、河流、湖泊、冰川/永久积雪、河漫滩、盐碱地、人工园地、沼泽地、草地共14类,其中水田面积最大,约占流域总面积的32.56%,其次是林地占18.89%;②地形因子对土地覆被类型影响巨大,由南向北随着地形的起伏,主要土地覆被类型依次表现为水田、林地、旱地、灌木、裸地、冰川、草地的垂直地带性;③土地覆被类型与气候因子相关性较强,随着降雨量由少变多,土地覆被优势类型依次表现为裸地、草地、灌木、冰川/永久积雪、林地、水田。开展柯西河流域的土地覆被研究对该流域土地资源合理利用、生态环境保护具有重要的理论和实践意义,同时也能为中国倡导的“一带一路”国际区域经济合作战略提供基础数据保障。     

基于SWAT模型的北江流域生态径流调节服务评估

为评估北江流域生态径流调节效果并分析径流调节量的时空变化,基于SWAT模型,考虑气象、水文、下垫面等因素,模拟北江流域水文过程,分别计算1980、2000、2015年的植被生态系统对径流的调节量及其经济价值。结果表明:2015年土地利用情况下,生态系统对北江流域的多年平均年调节径流深为-141.2 mm,调节比例为-12.2%,调节价值量为396.2亿元;丰水期的调节径流深为枯水期1.8倍,调节比例小于枯水期,而且丰水期的调节量主要集中在前汛期。流域上游的调节径流深比下游大,2000年与2015年北江流域调节径流深空间分布基本一致,但由于植被覆盖减少、建设用地扩张,北江流域径流调节量减少0.82亿m³,调节价值量降低5.85亿元。     

岷江上游水电梯级开发存在的问题及建议

岷江上游水力资源十分丰富,随着西部大开发的进行,它已成为水电开发的重点区域,干流及支流的电站建设加速进行,自上游至汶川河段,实行六级梯级开发方案.但开发过程中也存在许多问题,作者在实地考察的基础上,对岷江上游水电开发现状进行了描述,并对开发过程中存在的缺乏统一规划、开发混乱,水土流失严重,缺乏骨干调节水库以及水库功能单一等问题作了分析,提出加强流域总体规划,注重流域综合开发,建立河流梯级调度中心,强制保证河流水生生态系统的最低流量等建议.     

塔里木河干流人工与天然绿洲转化及适宜比例研究

利用1990,2000,2010年3期Landsat TM/ETM遥感影像,基于RS/GIS技术,分别提取土地利用/覆被类型信息,分析1990~2010年塔里木河流域人工绿洲和天然绿洲的变化规律及其比例,探讨该区人工绿洲和天然绿洲的适宜配比。研究结果表明:(1)1990~2010年,研究区域人工绿洲呈不断扩张,天然绿洲面积不断缩小,人工绿洲替代天然绿洲的趋势。(2)1990~2010年,人工与天然绿洲总面积几乎无差异,面积变化主要是人工绿洲与天然绿洲之间的相互转换。具体表现为:天然草地、林地等向人工绿洲中的耕地、建筑用地转化;同时植被长势衰退:高覆盖草地向中、低覆盖草地转化,中覆盖草地向低覆盖草地转化,灌木林地逐渐退化为草地,低覆盖草地向沙漠转化。(3)人工与天然绿洲面积比例在近20 a呈增加的趋势,在1990,2000,2010年,人工与天然绿洲面积比值分别是1∶9,2∶8,3∶7。     

青藏高原土地利用/覆被时空变化特征

在对公开的土地利用数据集精度评价的基础上,选用较高精度的青藏高原科学研究所300 m土地利用数据(简称TPDC_LUCC),采用土地利用时空分布和变化率等指标,分析青藏高原1992—2015年土地利用变化特征,并结合气候数据集及社会经济数据对土地利用变化归因进行了分析。结果表明:①公开数据集中,TPDC_LUCC数据集序列最长,精度最高,尤其是对耕地、城镇用地及水体分类精度较好;欧洲航天局300 m 土地利用数据(ESA_LUCC)对草地的分类精度最高,耕地精度最差;中国科学院空天信息创新研究院30 m土地利用数据(CASearth_LUCC)对冰川和城镇用地的分类较准确,未利用土地误差较大;②青藏高原草地分布最广,多年平均占比约70.02%,其次是沙地、裸地等未利用土地,约占15.81%;城镇用地扩张较快,1992—2005年、2005—2015年两期增长率分别是2.34%、4.69%;1992—2015年,青藏高原未利用土地的9.14%转为草地,灌丛和耕地的3.27%转为林地,冰川的5.5%转为水体;③1992—2018年,青藏高原平均气温上升了1.17 ℃,降水和气温增加,是东部区域草地、灌丛、林地增加的主要驱动因素,气温明显上升致使西北部冰川融化,城市化促使城镇用地增加、耕地减少,实施生态保护政策对青藏高原草地、林地的恢复有显著推动作用。     

基于集对分析模型的岷江上游流域震后水质综合评价

汶川大地震是我国建国以来强度最大、破坏最严重的一次地震,给我国带来巨大的人员伤亡和经济损失。岷江上游流域生态环境较为脆弱,地震、泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害经常发生,极易造成突发性水源污染。通过引入基于熵权改进的集对分析模型,对岷江上游流域映秀镇周边水源地进行综合评价,最好、平均、最差三种情况评价结果均为Ⅰ级。结果表明,"5.12"汶川特大地震对岷江上游流域部分水源地水质影响不大,震后岷江上游流域水质无明显变化。