长江经济带土地利用变化及其生态系统响应

采用1990、2000、2010及2018年四期长江经济带土地利用类型遥感影像解译数据,在ArcGIS10.7和GeoDa1.6等软件的支撑下,利用谢高地等构建的生态系统服务价值化方法,测算研究区土地生态系统服务价值,再运用空间自相关分析法,研究长江经济带土地生态系统服务价值的空间相关性及内部异质特征。结果表明:①长江经济带林地、水田、旱地、草地及未利用地面积持续减少,湿地及建设用地面积持续增加,河流湖泊面积先减少后大幅度增加,导致长江经济带土地生态系统服务价值总体上呈先减少后增加态势。②水田、旱地、草地及林地生态系统服务价值在整个研究区间内均呈逐步减少态势,是土地生态系统服务价值减少的根本原因;湿地生态系统服务价值在整个研究区间内呈稳步增加态势,河流湖泊生态系统服务价值在2010年之后大幅度增长,是土地生态系统服务价值由减少转变为增加的主要原因。③研究期内长江经济带土地生态系统服务价值分布具有较为显著的空间正相关性,且呈逐渐增强态势。④研究期内长江经济带土地生态系统服务价值的空间分布格局变化明显,其中高—高集聚区由四川省逐渐扩展到云南省,区域数量逐渐增加;低—低集聚区主要由浙江省转移到江苏省;低—高集聚区和高—低集聚区变化不明显。     

生态系统服务功能评估在土地利用总体规划环境影响评价中的应用——以黑龙江省大庆市为例

环境影响评价在土地利用规划中的应用研究已经广泛开展,将生态系统服务功能价值核算应用到环境影响评价中,对大庆市1996—2010年土地利用总体规划进行环境影响评价。结果表明:研究期内,大庆市土地利用类型中未利用地和牧草地面积净减少;湿地、林地和居民及建筑用地面积净增加,其中湿地增加最多;大庆市生态系统服务总价值从1996年373.71×108元增加到2010年的787.07×108元,在规划期内净增加了413.35×108元,单项功能服务价值全部在增加,其中废物处理、气候调节和水源涵养增幅最大,这主要是由气候调节作用强的林地增加和水源涵养系数最高的水域增加共同引起的。人均生态服务价值也保持增长的趋势,增长的变化率为83.61%,说明该规划对大庆市生态环境状况的改善起到了促进作用,有利于生态环境保护目标的实现。     

海南红树林湿地生态系统服务价值评估

海南省拥有中国最大的红树林面积(占33%),其品种多、长势好,具有很高的价值;目前缺少对其生态系统服务功能价值的全面评估。文章以整个海南岛红树林湿地为研究对象,综合考虑红树林湿地温室气体排放产生的负价值及其净化空气的正价值等,对其生态系统服务价值进行全面估算研究。结果表明,其生态系统生态服务总价值为187 583.51×104 CNY,单位面积价值为333 234.17 CNY/hm2,远高于全球和中国的平均单位面积价值。其中,温室气体排放产生的负价值为1198.05×104 CNY,占0.64%,净化大气的价值为1027.92×104 CNY,占0.55%。间接使用价值占总价值的49.61%,说明人们更应重视红树林湿地给人类带来的各种生态服务价值而非直观的经济价值。     

基于土地利用变化的生态服务价值动态研究——以辽宁省国家级自然保护区为例

运用3S技术,分析辽宁省13个国家级自然保护区2000~2010年间的土地利用变化特征,结合生态服务价值系数对不同时期的生态服务价值进行了计算。结果表明,10年期间,保护区总面积增加6%,湿地和草地面积有所减少,未利用地、水域、农田、林地和建设用地面积有所增加。生态服务价值净增值为6.96×106元/年,增长率0.04%。各土地利用类型的生态服务构成比例保持相对稳定,各单项生态服务价值均有所增加,表明自然保护区对生态服务作用的保护和维持效果较好。     

基于土地利用变化的洱海流域生态系统服务价值评估与变化分析

基于土地利用数据,分析了2010—2015年洱海流域土地利用演变特征、生态系统服务价值变化特征以及人类活动对生态系统格局及服务价值变化的影响。结果表明:(1)洱海流域土地利用类型主要由生态用地向非生态用地转移,其中城镇扩张明显,而生态用地面积有所减少。(2)洱海流域主要生态系统服务类型为调节服务,生态系统服务总价值由2010年的656.03亿元增加至2015年的709.40亿元,增长率为8.14%。(3)洱海流域生态系统格局及服务价值变化主要驱动因素为生态建设工程、城镇扩张和农业开发等人类活动,其中对生态系统及其价值变化的正向影响(54.01%)大于负面影响(45.99%)。     

黑龙江省县域土地利用格局优化研究

土地利用格局优化对改善区域生态环境和实现土地可持续利用具有重要意义。文章以黑龙江省产粮大县——巴彦县为研究区,运用3S技术,采用Matlab编程,建立土地利用格局元胞自动机优化模型,对2020年研究区土地利用格局进行优化。结果表明:1经本文改进的元胞自动机模型具有较好的土地利用格局优化能力。2土地利用格局优化后,研究区耕地和草地面积减少,林地和建设用地面积增加;从格局变化的环境效应角度出发,耕地面积应控制性的减少,其他用地类型面积适当增加,特别是林地面积亟待大幅提升。3经优化,研究区林地和草地较为集中,建设用地空间分布较为分散,耕地的空间分布大致和现状保持一致;土地利用格局变化的敏感地区主要位于西北部地区和东北部地区;林地、草地、建设用地的变化均直接与耕地的变化相关,土地利用格局的变化具有显著的区域分异特征。     

2003—2013年长沙市土地利用变化与城市化的关系

在GIS及ENVI技术的支持下,结合回归分析方法,将2003、2006、2009及2013年TM遥感图像进行解译分类,利用土地利用类型面积比、土地利用动态度、土地利用转移矩阵、城市化综合发展水平等指标对长沙市的土地利用变化进行了定量分析,并探讨了城市化水平与土地利用变化的关系。结果表明:2003—2013年,长沙市土地利用发生了显著的变化,呈现出以下特点:耕地面积持续减少,但减幅减小,林地面积先增后减,建设用地面积持续增加,且增幅增大,耕地和林地向建设用地转移较多,且在城市边缘区土地利用变化明显;长沙市城市化水平的高低与土地利用变化量的大小在数量上存在着明显的线性相关,快速城市化将导致农用地的减少和建设用地的增加。土地城市化、产业城市化及人口城市化之间存在着正反馈关系。土地利用变化与城市化的关联发展经历三个阶段:城市空间初期蔓延阶段、城市空间加速扩张阶段和城市空间急速膨胀阶段。     

基于地理探测器的天津市生态用地格局演变

生态用地是衡量区域生态系统健康和安全的土地单元。认识和探讨生态用地时空分布和形成机理对城市制定土地管理策略和引导城市可持续发展具有深远意义。运用土地转移矩阵、核密度估计、地理探测器和生态系统服务价值系数法等,综合分析2000—2014年天津市生态用地质量及生态用地时空演变特征,并探讨其形成机理。结果表明:(1)天津市生态用地呈持续减少趋势,其中滨海新区表现最明显;生态用地转移对象主要为建设用地。(2)天津市生态用地核面积集中分布在北部和东部,且呈减少趋势。(3)地理探测器结果显示社会经济因素对生态用地变化的解释力高于自然因素,解释力最高的3个要素为一产比重变率(0.79)总人口变化率(0.73)二产比重变率(0.61),区域产业结构和人口数量对天津市生态用地变化影响强度最大。(4)天津市生态用地动态度变化均为负值,生态系统服务价值呈逐年减少趋势,其中水域群落创造的生态系统服务价值最高。     

黑龙江省巴彦县土地利用类型变化特征及其空间格局分异

以黑龙江省巴彦县为研究区,以1976—2011年间12期遥感影像为数据源像,运用景观生态学理论,在RS、GIS技术支持下,对研究区1976—2011年各种用地类型的数量变化、结构变化、组合方式变化特征及空间格局特征进行研究,以揭示研究区土地利用变化规律。结果表明:1研究区土地利用类型组合方式以旱地和林地为主,其中旱地面积最大,占总面积的50%以上。1976—2011年,土地利用类型变化特征主要表现为建设用地和其他用地面积减少,从而导致旱地面积大幅度增加;林地面积明显增多,主要由旱地转入;牧草地面积减少,其转出主要为旱地、建设用地和其他用地;建设用地、其他用地、水域和园地面积逐渐减少,水田面积增多。21976—2011年,研究区景观分离度、景观多样性和景观形状均呈下降趋势,1976—1988年、1988—2000年、2000—2011年3个时间段内,研究区土地利用格局分布的集散程度呈现出"集中—分散—集中"的变化特征;格局整体稳定性呈"稳定—不稳定—稳定"的复合稳定性特征;格局形状呈"简化—复杂—简化"的变化特征。31976—2011年,研究区土地利用类型变化在空间上呈现出明显的分异特征,土地利用类型变化最频繁的区域主要集中在研究区南部的富江乡和松花江乡,东部的洼兴镇与西部的西集镇和红光乡。     

基于GEE的淮南市土地利用变化对生态系统服务价值的影响

以淮南市为研究区,基于谷歌地球引擎(GEE)云平台获取的土地利用数据和修正的当量因子表,分析2010—2018年淮南市生态系统服务价值(ESV)的时空变化,以期探究淮南市煤炭开采对ESV的影响,为淮南市可持续发展提供决策依据。结果表明:2010—2018年,淮南市的耕地面积减少,建设用地和水域面积增加,其他土地利用类型变化幅度较小;淮南市ESV呈增长趋势,由2010年的98.37亿元增长到了2018年的119.64亿元;基于1 km×1 km的格网尺度对淮南市ESV进行分析发现:淮南市ESV低值区面积减少,较低、中等、较高、高等级的面积均呈上升趋势;各土地利用类型价值系数的敏感性指数均小于1,说明研究结果具有可靠性;淮南市ESV与累计原煤产量有较高的相关性,两者相关系数R2为0.8546。     

多情景下模拟城市群土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以长株潭城市群为例

模拟城市群土地利用变化对生态系统服务价值的影响,对城市群土地利用规划和生态系统服务保护具有重要意义。以处于快速城市化进程中的长株潭城市群为研究对象,综合运用未来用地模拟模型和生态系统服务价值计算方法,模拟了基准、耕地保护及生态保护3种情景下长株潭城市群土地利用变化对生态系统服务价值的影响。结果表明:①1995—2015年期间,城市群的建设用地面积呈增加趋势,其他土地利用类型呈减少趋势,导致生态系统服务价值呈下降趋势,其中影响生态系统服务价值的因素以可达性和地形等为主。②在基准情景、耕地保护情景和生态保护情景3种不同情景下,2030年城市群的土地利用变化均表现为建设用地规模的增长幅度较大,分别增加218 km~2、167 km~2和212 km~2,长沙县、株洲县和湘潭县将成为建设用地扩张的集聚区。③2030年基准情景下各单项生态系统服务价值均下降较明显,但耕地保护情景和生态保护情景作为基准情景的补充和优化,能够提升生态系统服务价值。     

基于三维景观格局指数的张家界市土地利用格局时空演化

在RS和GIS技术的支持下,基于三维景观方法选取面积/密度、边缘/形状、多样性3个方面的景观格局指数对典型山区张家界市1995—2015年的土地覆盖及其景观格局时空演化特征进行了分析。结果表明:20年来,研究区土地利用景观要素类型发生了明显变化,表现为耕地、草地面积大幅度减少,林地和建设用地面积大幅度增加,水域面积先增加后减少;耕地的主要去向是建设用地、林地和水域,林地增加的来源主要是草地和耕地。研究区景观格局20年来的总体变化情况是多样性指数先下降后升高,破碎度先减少后增加,景观异质性先降低后升高。同时,本研究显示,利用传统二维景观指数在进行定量描述该区景观格局变化时,低估了景观要素平均斑块面积,而三维景观格局指数由于引入了地形特征,对研究区景观格局及其动态变化反映则相对精确。     

临泽县土地利用与景观格局时空变化分析

在解译1986年、1995年、2000年的临泽县土地利用/覆被图的基础上,结合2000～2007年土地变更数据表和2008年土地利用/覆被图,利用RS、GIS及景观生态学方法对研究区土地利用/覆被与景观格局动态变化进行分析。结果表明:1986～2008年建设用地持续增加,水域和草地呈现减少的趋势,耕地除退耕还林政策影响外一直在增加,未利用地先增后减,林地总量变化较小;1986～2000年研究区景观格局分析表现出斑块数量减少,最大斑块面积增大,景观异质性下降,各景观斑块之间的面积差异增加,城乡交叉区域景观破碎化增强,而在其他区域景观分布较集中。     

高度城镇化地区土地生态系统服务价值及其 镇域空间演变 ——以苏州为例

土地利用方式的快速转变深刻影响着生态系统服务 的能力和质量，高度城镇化地区镇域空间尤为突出。以TM/ ETM数据为基础，借助当量因子法和空间自相关方法，基于 镇域尺度分析1995—2015年5个时段苏州土地生态系统服务 价值格局及其演化规律。结果表明：1)耕地、林地、草地、 湿地大幅减少，水域、未利用地面积显著增加，水域居于主体 控制地位，水域、耕地主导用地发生变化；2)生态系统服务 价值总量减幅仅为1%，水域增加有效缓冲了损耗；3)水源涵 养和废物处理价值约占总价值的80%，单项生态系统服务价 值单一且明显衰退；4)镇域空间整体具有不断加强的集聚特 征，局部低值贫瘠区、退化区的“一核两片”和高值核心区、 保育区的“一环一带”格局基本稳定，中心城区-昆山沿线及 周边具有加剧衰退的迹象，过渡区、退化区范围不断强化。基 于时空演化特征提出了分区、分类的管控对策，以期为生态规 划、国土空间规划提供科学依据和参考。     

长江中游经济带土地利用转型时空格局及其生态服务功能影响

通过构建和运用修正的数量和空间分析模型,揭示长江中游经济带土地利用转型空间格局及地域类型;运用生态系统服务价值评估法和空间自相关分析法,分析长江中游经济带生态服务价值损益并探测其冷热点。结果表明:(1)2000—2010年,土地利用转型显著,农田转移面积和份额最大,变化速度最快,建设用地新增面积和份额最大,新增速度最快。(2)2000—2010年,生态系统服务价值不断降低且减少速率不断增加,后5年的减少量远大于前5年。其中,森林、农田和水域对生态服务价值的贡献最大。(3)Moran's I指数值为正且呈现上升趋势,生态服务价值冷热点呈"E"状集聚分布。(4)2000—2005年,生态服务价值增长的热点与减少的冷点呈斑块状分布;2005—2010年呈"Y"状分布。应按照区域资源禀赋条件、生态环境容量和主体功能定位,促进土地利用方式创新,更好推进长江经济带生态文明建设。     

基于土地利用变化的生态系统服务功能价值流向及损益评估

土地利用与土地覆被变化对生态系统服务功能价值具有重要的影响.文章以锡林郭勒草原国家级自然保护区为例,利用1987年、2000年和2005年的遥感影像数据,通过建立土地利用转移矩阵,计算了研究区1987～2005年的生态系统服务功能价值流向及损益情况.结果表明:(1)1987～2005年之间,研究区服务价值的损失量较大,其中草地的服务价值损失了近3亿元.(2)草地覆盖度的变化、草地沙化以及开垦是草地服务价值下降的主要原因.(3)湖泊和沼泽面积的减少,也是这一时期的一个显著特征,是研究区生态系统服务功能价值下降的重要原因之一.(4)研究区生态系统服务功能价值与土地利用变化有很大的相关性.     

镇江市土地利用格局演变与情景模拟

以镇江市为例,运用动态度模型、转移矩阵分析1994—2012年土地利用格局的演变特征,并设定情景方案利用改进的CLUE-S模型对区域未来演变趋势进行模拟预测。结果表明:1994年以来镇江市土地利用呈现出"缓慢提升—快速上升—稳步下降"动态演变特征;土地利用类型转移主要表现为耕地向建设用地、林地和其他农用地向园地景观类型的转化;改进的CLUE-S模型在300m×300m尺度上最佳,耕地保护情景下,限制区内基本农田用途转化,制约了建设用地的适度扩张,预计到2030年耕地比重增加4.35%,主要分布在镇东平原区;经济发展情景下,建设用地空间扩张最为显著,预计到2030年面积增加15.26%,主要侵占各建成区周边大量耕地;生态保护情景下,预计到2030年林地、水域等生态保护用地面积增加,主要分布在镇西丘陵区。分情景的模拟方案为区域土地利用调整与优化提供科学依据。     

深圳市龙岗区土地利用时空变化特征研究

以深圳市龙岗区为研究区,通过空间分析、土地利用转移矩阵、Moran’s I指数来研究土地利用的时空变化特征,应用马尔科夫模型预测未来用地结构的变化,并探讨土地利用变化的影响因素。研究表明:农用地除园地保持增长外均逐渐减少,面积最大的林地是各类新增用地尤其是园地的主要土地来源;建设用地持续扩张,除林地外未利用土地是其主要来源,而在2000年后建设用地扩张大量侵占园地与耕地;各类用地均呈分散趋势;建设用地将成为主导用地类型,其余类型用地均显著减少;城市化和工业化进程推动了建设用地扩张过程,在规划影响下工矿仓储用地与居住用地间存在着相互转换;园地在占有林地空间的同时被建设用地侵蚀,而短期呈现难以持续的增长势头。     

鄂西北地区生态系统服务价值变化特征分析——以湖北省随县厉山镇为例

以随县厉山镇2009—2015年的土地利用变化数据为基础,基于修正后的生态系统服务价值当量,估算并分析了厉山镇生态系统服务价值及其变化特征。结果表明,研究期间厉山镇土地利用变化显著,其中:耕地面积减少486.80 hm~2,建设用地面积增加628.30 hm~2;土地利用结构的信息熵和均衡度呈上升趋势,优势度略有下降,土地利用结构更加合理;生态系统服务总价值由2009年的11.306 6亿元下降到2015年的11.097 0亿元,年变化率达-3.40%;单项生态服务功能价值持续下降,但气体调节、气候调节、水文调节、废物处理、保持土壤和维持生物多样性生态服务功能价值为9.258 8亿～9.433 8亿元,其价值总和约占生态服务功能总价值比例的83%;各种用地类型的生态系统服务价值的敏感性指数明显小于1,生态系统服务价值弹性不足,估算结果较为准确。能为鄂西北地区土地利用结构优化和乡村振兴战略的实施提供参考。     

基于模糊数学模型的河道生态基流价值计算

枯水期河道来水量有限、水资源供需矛盾突出,合理的生态基流保障水平有利于促进水资源使用的平衡,而生态基流价值的定量化正是其重要基础。目前关于这方面的研究较少,也缺乏相关计算方法。将水资源价值计算的模糊数学模型应用于河道生态基流价值的计算,并以渭河干流关中段的魏家堡、咸阳、临潼和华县水文站断面为例对该方法进行具体应用。结果表明:4个断面的生态基流价值分别为3.01 CNY/m~3、3.30 CNY/m~3、2.01 CNY/m~3和2.11元/m~3,相对较低,可以作为生态基流价值的下限。