江苏沿海地区耕地利用转型及其生态系统服务价值变化响应

论文以江苏沿海地区1990、2000和2010年3期土地利用空间数据为基础,在GIS、地学信息图谱理论和Costanza等生态系统服务价值测算方法的支持下合成时间序列表征下的耕地利用转型图谱、耕地利用转型模式图谱和生态系统服务价值图谱,据此揭示江苏沿海地区耕地转型时空变化特征及其生态系统服务价值变化响应规律。结果表明：1）1990-2000年阶段耕地以建设用地、水域和林地占用为主,补充耕地来源除建设用地、水域和林地外,还包括了草地,耕地占用大于补充。空间差异以“耕地→建设用地”、“草地→耕地”最为明显,空间分离度低。2）2000-2010年阶段耕地占用的去向增加了未利用地,草地仍是主要的耕地补充来源。空间上以“耕地→建设用地”和“耕地→水域”图谱变化最为显著,空间分离度变大。3）1990-2010年耕地利用转型模式以后期变化最为显著。4）近20 a间,江苏沿海生态系统服务总价值由170.85×10⁸元提升为182.23×10⁸元,水域是提高生态系统服务价值最主要的贡献类型。耕地利用转型导致耕地的生态系统服务价值降低,“耕地→建设用地”是最主要的生态减值图谱 类型。     

中国草地生态系统服务功能价值遥感估算研究

草地生态系统是我国陆地上面积最大的生态系统,不仅生产大量的产品,而且提供巨大的生态服务功能。利用遥感技术估算草地生态系统服务价值,具有廉价、动态、快速、范围广等优点,并可解决传统方法所不能解决的空间异质性问题。论文考虑有机物质生产、维持CO₂和O₂平衡、营养物质循环、对环境污染的净化作用、土壤侵蚀控制和涵养水源等主要服务功能,提出了一个基于净初级生产力(NPP)和植被覆盖率的草地生态系统服务价值估算方法,并介绍了从MODIS数据反演NPP和植被覆盖率的方法。对2003年我国草地生态系统服务价值的估算结果表明,我国草地生态系统总服务价值达17050.25×10⁸元,平均48.44×10⁴元/km²,是草地生产收益的19倍;不同类型的草地生态系统单位面积服务价值空间差异悬殊,从5.62×10⁴元/km²变化到99.0×10⁴元/km²以上。     

河北省38°N生态样带生态系统服务功能时空变化

河北省38°N生态样带是一条由太行山区-山前平原区-低平原区-滨海平原区组成的典型生态样带。论文引进区域修正系数和环境成本系数对前人的生态系统服务功能价值评估模型进行改进,并对该生态样带土地利用变化驱动下的生态系统服务功能时空变化进行了研究。结果表明:1990-2008年,该生态样带的生态系统服务功能价值总量由334.83×10⁸元增至360.13×10⁸元,但食物生产功能价值持续减少,累计减少了4.67%。太行山区的生态系统服务功能单位面积价值为西高东低,主要由林地和草地提供;山前平原区和低平原区的生态系统服务功能单位面积价值较低且分布均匀,主要由农田提供;滨海平原区的生态系统服务功能单位面积价值东部明显高于中西部,主要由水体和湿地提供。     

西藏森林生态系统服务价值

森林生态系统作为可再生的自然资源,具有公共物品的属性,随着环境污染和资源危机的加剧,具有可持续意义的森林生态服务价值受到人类的重视。论文采用产量-价格法、直接市场法、影子工程法、机会成本法等主要研究方法,核算了西藏森林生态系统价值,结果表明:西藏森林生态系统服务价值中碳库、木材和生物多样性存量价值为44543.5×10⁸元,其中生态价值是直接经济价值的2.24倍;在流量中,年流量价值1738.3×10⁸元,其中年生态价值为1565.9×10⁸元,是直接经济价值172.4×10⁸元的9倍,社会价值只有9.5×10⁸元。论文旨在强调森林的生态功能,为西藏的生态补偿、绿色GDP核算奠定良好的基础。     

三江源区生态系统服务间接使用价值评估

论文利用替代成本法、机会成本法和影子工程法等经济学方法,对三江源区生态系统提供的间接使用价值进行了评估。研究结果表明:2008年三江源区生态系统的间接使用价值共计1.74×10¹¹元,其中水源涵养价值为1.07×10¹¹元,占61.38%,土壤保持价值为4.60×10¹⁰元,占26.50%,气候调节价值为2.01×10¹⁰元,占11.56%,空气质量调节价值为9.56×10⁸元,占0.55%。该结果突出反映了三江源区作为水源发源地在水量平衡、调节区域水分循环和改善水文状况等方面做出的贡献。     

海河流域草地生态系统服务功能及其价值评估

草地生态系统为人类提供了畜产品和生命支持两个方面的多种服务功能,但人们常关注产品提供功能而忽视生命支持功能。研究采用联合国千年生态系统评估框架,构建了海河流域草地生态系统服务功能的评估指标体系,并以2005年为基准年,运用市场价值法、影子价格法等多种方法对海河流域草地生态系统进行经济价值评估。结果表明,海河流域草地面积为6.67×10¹⁰ m²,提供产品、固碳、保持土壤、净化环境等8项服务功能的总价值为2 216.28×10⁸元,单位面积价值为3.32元/(m²·a)。其中,提供产品的价值量最大,占总价值的31.3%,其次是固碳和营养物质保持功能的价值,分别占总价值的26.8%、22.2%。海河流域草地生态系统除了具有重要的产品提供功能外,固碳、营养物质保持等生命支持功能的巨大经济价值也不容忽视,平衡兼顾草地生态系统的产品提供功能和生命支持功能有助于促进海河流域经济社会发展与生态保护的协调。     

黄土高原丘陵沟壑区脆弱农业生态系统服务评价——以安塞县为例

论文以典型黄土高原丘陵沟壑区安塞县为例,运用市场价值法、替代工程法、影子价格法、机会成本法等方法对其境内7种不同类型农业生态系统的保持土壤(Es)、涵养水分(Ew)、固定CO²和释放O²(Ea)、维持营养物质循环(En)、净化环境(Ee)等服务功能进行了价值核算,初步估算出安塞县生态系统各服务功能的价值总量为3169870.46×10⁴元,是其农林产品服务价值(Vp)的170倍。这一方面表明脆弱生态系统依然担当了重要的生态系统服务功能,为其经济生产力提供了巨大的生态服务。各种服务价值的大小依次为En(占89.85%)、Ew(占4.39%)、Ea(占4.18%)、Vp(占0.58%)、Es(占0.81%)、Ee(占0.18%)。另一方面也充分反映出在该地区“生态生产力”与“经济生产力”严重失衡。     

锡林河流域生态系统服务价值变化研究

论文采用Costanza等人的生态系统服务评价方法对锡林河流域生态系统服务功能价值变化进行研究,结果表明,在1987～2000年的13年间,锡林河流域各类生态系统每年提供的服务总价值下降了31.6%,其中,草原生态系统服务价值从5.13×10⁸美元降至4.38×10⁸美元,下降13.3%;湿地生态系统服务的总价值由2.62×10⁸美元下降为0.9×10⁸美元,下降了65.1%;而农田生态系统服务价值由0.01×10⁸美元上升到0.03×10⁸美元,增加了200%。在草原生态系统服务功能总价值中,绣线菊草原、贝加尔针茅草原、羊草杂草类草原和羊草丛生禾草草原等优质草原所占的比重在逐渐减小,克氏针茅草原、冷蒿草原等退化类型所占的比重在逐渐增加,说明锡林河流域草原生态系统退化严重。该流域生态系统服务功能价值的下降与生态系统的退化和面积的减小有关。     

深圳市土地利用变化对生态服务功能的影响

选择深圳市为研究区域,基于1996、2000和2004年的土地利用类型图估算了深圳市生态服务价值,探讨了土地利用对生态服务功能的影响。结果表明:1996年深圳市生态系统服务总价值为277597×10⁴元,2000年为291141×10⁴元,2004年为254466×10⁴元。从1996到2004年生态系统服务价值共减少了23131×10⁴元,其中湿地和林地面积的减少是其主要原因。在各种土地利用类型中,林地、水体、湿地、园地产生的价值之和超过了总价值的90%。在各项服务功能中,水源涵养产生的价值最大,其次是废物处理,两者之和约占总价值的40%。从空间上来看,服务价值较高的地区主要分布在深圳市的东南和西南部,而服务价值较低的区域主要以中部为中心向周围扩散。     

退耕还林工程对四川盆周低山丘陵区生态系统服务价值的影响——以洪雅县为例

退耕还林工程是我国实施的重点林业生态工程。以四川盆周低山丘陵区退耕还林工程重点示范县洪雅县为研究对象,基于遥感和地理信息系统技术,参照中国陆地生态系统单位面积生态系统服务价值当量表,结合研究区粮食平均产量和收购价格,分析了退耕还林前(1994-1999年)、后(1999-2007年)的生态系统服务价值变化,探讨了退耕还林工程对生态系统服务价值的影响。结果表明:退耕还林工程在一定程度上使土地利用程度呈减弱趋势,土地利用处于衰退阶段;退耕前,生态系统服务价值变化不明显;退耕后,生态系统服务价值发生显著变化,总生态系统服务价值增加2.90×10⁸元,可能是由于退耕还林使耕地生态系统服务价值降低,林地生态系统服务价值增加;各项生态功能服务价值中,食物生产功能价值下降,其它各项功能价值上升,以水源涵养功能上升最大,水源涵养价值增加0.78×10⁸元;敏感性分析表明,研究区生态系统服务价值对生态系统服务价值系数变化缺乏弹性,研究结果具有稳定性。     

大清河阜平流域生态系统结构变化的服务价值响应研究

生态系统通过物质循环、能量流动和信息传递为人类提供必要的生态服务功能,其结构变化可引起生态系统过程和服务功能的改变。研究区域的生态服务功能对生态系统结构变化的响应规律对高效配置环境资源和合理制定环境政策具有重要意义。论文以大清河阜平流域为研究对象,利用1985—2015年每隔5 a的遥感影像,采用监督分类法及价值量法,研究了该区域生态系统结构、服务功能近30 a的变化规律趋势,分析了研究区服务功能对生态系统结构变化的响应规律。结果表明：1）1985—2015年研究区生态系统结构发生明显变化,建设用地、林地、耕地、水域生态系统呈正变化,变化幅度分别为139.57%、90.66%、68.79%、6.55%;未利用地、草地生态系统呈负变化,变化幅度分别为-83.48%、-54.92%;其中林地面积的增加主要是由草地和未利用地转变而来,耕地面积增加主要由未利用地构成,建设用地的扩张主要占用耕地和未利用地。2）研究区服务价值变化趋势以2000年为界,前15 a呈增加趋势,后15 a呈减少趋势。2000年总服务价值最高,为58.08亿元;不同时期林地服务价值对研究区总服务价值贡献率最大,其次是耕地和草地;单项服务价值中,保持土壤服务价值贡献率最大,其次是维持生物多样性、气体调节和气候调节服务价值。3）研究区服务价值的增加得益于草地→林地的服务价值流向和未利用地→林地的价值流向,服务价值的损失来自于耕地转变为建设用地的服务价值损失和林地转变为耕地的服务价值损失。     

崇义客家梯田区生态系统服务功能及价值评估

崇义客家梯田位于赣南,为当地客家人提供了多项生态服务功能。开展崇义客家梯田区生态系统服务功能价值评估,有助于人们更好地了解梯田区生态系统对客家社会的直接贡献,使政府作经济效益权衡决策时充分考虑保护梯田区生态系统的重要性。论文根据梯田区生态与社会经济系统的特征,构建了崇义客家梯田区生态系统服务功能价值评估指标体系,并以2012年数据为基础,综合运用替代成本、市场价值、影子工程、造林成本、成果参数和旅行费用等定量方法,评估了崇义客家梯田区农田和森林两个主要生态系统的价值。结果表明：1）2012年崇义客家梯田区生态系统服务总价值为102.02×10⁸元,其中,农田生态系统和森林生态系统服务价值分别为42.00×10⁸元和60.03×10⁸元,分别占总价值的41.17%和58.84%。2）在评估的11项服务指标中,生物多样性保护和旅游休闲的价值居前两位,分别为29.73×10⁸元和22.30×10⁸元,各占总价值的29.14%和21.86%。3）11项服务指标按其评估的价值大小排序为：生物多样性保护>旅游休闲>气体调节>土壤保持>产品生产>气候调节>调洪蓄水>病虫草害控制>社会保障>文化传承>净化环境。直观的经济数字反映了客家梯田区生态系统对社会的巨大贡献,不仅有利于提高管理者和公众保护农业文化遗产的意识,也为政府制定客家梯田区生态系统补偿标准提供数据支撑。     

基于生态账户的农田生态补偿空间转移研究——以武汉城市圈48个县(市、区)为例

论文以区域农田生态服务价值为基础,以经济发展程度、区域农田生态赤字/盈余与区域提供的生态承载力比值为调节系数,建立农田生态补偿空间转移模型,基于农田生态账户的概念从县(市、区)级层面对武汉城市圈48个县(市、区)的农田生态补偿空间转移额度进行测算。结果显示:1武汉城市圈农田生态系统服务总价值为75.00×108元,涉及农田生态补偿空间转移额2.31×108元。2 48个县(市、区)中,24个为农田生态支付区,支付区中武昌区的支付量最大,达到5 967.92×104元,最小为14.94×104元(铁山区);24个受偿区中最大受偿额为238.91×104元(黄陂区),最小为5.14×104元(英山县)。3农田生态补偿空间转移量占地方当年财政收入的比例在0.07%~5.24%之间波动。论文提出的农田生态补偿空间转移模型简单、可行,也适用于其他更高或更低的尺度上有农田分布的地区进行农田生态补偿空间转移额度的核算。     

基于景观格局的干旱内陆河流域生态风险分析——以石羊河流域为例

合理评估流域生态风险,对于优化流域景观格局、建立流域生态风险预警机制、降低流域生态环境风险、维护流域生态功能具有十分重要的意义。文章以干旱内陆河典型流域为研究对象,以三期遥感数据为基础,构建生态风险指数,结合ArcGIS的空间分析功能,对流域生态风险的时空特征进行分析,结果表明：1987-2010 年,流域景观发生较大了变化,草地面积减少12.73×10⁴ hm²,未利用地面积增加15.59×10⁴ hm²;将生态风险划分为5 个等级,其中低生态风险区向流域上游不断迁移,面积减少31.89×10⁴ hm²,较低生态风险区向上游和中游不断延伸,面积增加29.30×10⁴ hm²,高生态风险区向下游不断扩展,面积增加58.69×10⁴hm²;流域生态风险转换方式共有7 种,低向高等级转化的总面积为122.56×10⁴ hm²,高向低等级转化的总面积为6.12×10⁴ hm²,生态风险呈增高趋势。     

太湖流域西部圩区陆地生态系统维持和调节功能量化评估

圩区是南方平原水网地区一种重要的地理单元,圩区陆地生态系统维持和调节功能的研究对于圩区内的土地利用优化、生态环境保护与恢复等都有重要的意义。研究选取太湖流域西部地区的圩区,采用物质量评估的方法,对陆地生态系统的水量调节、净化环境、土壤保持和生境维持等4 种类型的生态服务功能进行了量化评估,研究结果表明：①圩区陆地生态系统年可调节水量43.71×10⁸ m³,削减总氮6 079.72 t,削减总磷734.99 t,保持土壤150.76×10⁴ t,景观综合指数介于0.96~1.11 之间,体现出较大的服务价值;②圩区陆地生态系统维持和调节功能的总量和单位面积量在空间上都存在差异性。从总量来看,宜兴、溧阳和金坛各市区较高,武进、丹徒和丹阳的服务功能总量较低,地形及水系分布是造成这一差异的主要原因;从单位面积的服务功能量来看,丹徒和丹阳较高,金坛、溧阳和宜兴处于一般水平,武进最低,圩区内土地利用方式的不同是造成这一差异的主要原因;③圩内生态系统服务功能的管理和恢复应参考服务能力大小,因地制宜区别对待。生态服务功能较强的市区,应发挥其生态功能的优势;生态服务功能较弱的地区,应采取一定的措施对其生态服务功能进行恢复;④研究成果对于圩内生态环境保护与恢复、土地利用结构优化等也具有参考价值。     

禁牧草地补偿标准问题研究——基于最小数据方法在玛曲县的运用

以黄河重要水源涵养和补给区玛曲县为例,以草原生态保护补助奖励机制政策为分析背景。运用最小数据方法,以草地水源涵养表征生态系统服务,通过单位面积禁牧草地水源涵养量的机会成本的空间分布推导了禁牧草地水源涵养量供给曲线。结果表明：1）实施生态补偿可以激励牧户自愿禁牧,禁牧比例大小随补偿标准的变化而变化,禁牧草地所能提供的水源涵养量目标则随禁牧比例的变化而变化;2）玛曲县在现有禁牧面积17.67×10⁴ hm²上所能提供的水源涵养量目标为77 383.998 0×10⁴ m³,为了实现这个目标需要按1 751.7元/hm²的补偿标准对牧户进行补偿,总计30 950.503 8×10⁴元,此外还包括实施成本2 650.235 0×10⁴元、交易成本1 768.459 9×10⁴元;而现行的补偿标准300元/hm²,能够激励牧户自愿禁牧的比例仅有0.64%,理论上所能提供的水源涵养量目标也只有495.257 5×10⁴ m³。     

我国人工林生态系统的水成本核算

健康的生态系统能够提供水土保持、防风固沙、涵养水源、调节气候、减少环境污染、增加游憩地与文化保护等良好的生态服务价值。然而,生态环境修复与建设不仅需要巨大的经费投入,也需要占用大量的自然资源。为了正确理解人工造林活动的成本问题,论文用7种蒸散发模型首次对我国1949年以来人工造林和自然植被恢复的耗水量及人工造林耗水量的机会成本进行计算,初步了解人工修复活动对水资源供给的影响。结果显示,1952—2011年我国人工造林累计耗水量比自然修复多767×10⁸ m³,水机会成本累计536×10⁸元。为了维护生态平衡,生态修复（尤其是人工修复）和经济活动都应关注水资源的成本问题,通过不同措施的成本效益比较,最大限度地降低生态修复成本,这是修复生态学需要面对的重要科学问题之一。     

西北地区县域生态系统服务的供需匹配——以甘肃古浪县为例

作为人类福利的源泉,生态系统服务的供需特征及匹配状况反映了区域生态与环境资源的空间配置,分析其供需匹配关系是评价与优化生态系统服务管理、促进生态系统服务供需平衡的重要前提。以西北地区河西走廊东端的古浪县为例,利用气象观测、土地利用、统计年鉴等多源数据,基于InVEST模型、ArcGIS等方法,分析古浪县2017年的产水、碳固持、食物供给和土壤保持四项生态系统服务的供需及其匹配状况。结果表明：（1）古浪县产水、碳固持、食物供给和土壤保持服务供给与需求的总量均表现出供大于求的状态,其供求总量差值依次为：12.45×10⁸ m³、21.55×10⁷ t、3.8×10⁷ t、1.28×10⁷ t,且不同类型的生态系统服务供给与需求存在明显差异。（2）古浪县各项生态系统服务供需匹配类型可划分为高供给高需求、低供给高需求、低供给低需求、高供给低需求,不同区域与不同生态系统服务间的匹配模式存在明显的空间异质性。（3）古浪县生态系统服务供需匹配表现出南中北空间差异性,且呈现集中连片的态势,说明匹配类型相同的乡镇存在“相邻相似”的特征。基于对生态系统服务的供给、需求及匹配状况的分析,进一步提出了不同匹配类型下生态经济发展、城镇化建设、生态可持续化管理、国土空间规划等方面的优化对策。     

中国南北过渡带生态系统碳储量时空变化及动态模拟

山地是全球变化的敏感地带,对生态安全与发展具有重要作用,山地生态系统服务变化和生态环境承载力是地理学与生态学的研究热点。以中国南北过渡带的主体秦巴山地为研究对象,采用CA-Markov模型与InVEST模型模拟和预测（2000—2040年）不同土地利用情景下秦巴山地生态系统碳储量变化,运用热点分析（Getis-Ord G_i^*）探讨秦巴山地生态系统碳储量的空间分布差异。结果表明：（1）2000—2040年,研究区土地利用/土地覆被变化主要是耕地、林地、草地和建设用地。（2）2000—2020年,碳储量增加1.12×10⁷ t;2020—2040年自然增长情景下,碳储量损失剧烈,减少50.24×10⁷ t;生态保护情景下,碳损失幅度明显变弱,减少29.52×10⁷ t,说明采取生态环境保护政策,能够有效控制碳储量减少。（3）土地利用/土地覆被与生态系统碳储量的变化呈现显著的一致性,土地利用数量变化决定了生态系统碳储量的质量和空间分布格局。（4）随着海拔抬升,碳储量呈现出“先增后减”的趋势;随着坡度升高,碳储量呈现出“W”型变化趋势。（5）热点分析结果显示,2000—2020年间,碳储量热点区和冷点区零散分布在研究区内;2040年自然增长情景下,碳储量冷热点分布范围有逐渐变大的趋势;2040年生态保护情景较2020年,秦巴山地生态系统碳储量的冷热点分布范围整体变化不大。     

流域生态补偿标准的确定——以渭干河流域为例

生态补偿标准的确定是流域生态补偿机制构建的关键问题之一。文章构建了流域生态补偿标准的测算内容与流程,并以渭干河流域为例,计算了流域上下游生态损益、 居民支付意愿和综合成本,分别作为补偿的最高、 最低和参考标准。结果表明:2007年上游应获得的最高补偿标准为24.83×10⁸元,最低标准为2 443.46×10⁴元,参考标准为6.7×10⁸元。下游各县作为受益者,应支付的补偿额为:库车为818.51×10⁴~28 096.3×10⁴元,补偿参考标准19 927.61×10⁴元;沙雅466.7×10⁴~64 179.1×10⁴元,补偿参考标准17 204.17×10⁴元;新和341.17×10⁴~155 988.7×10⁴元,补偿参考标准为29 998.71×10⁴元。不同补偿标准对流域农牧民福祉产生较大影响,按照参考标准的8.67%进行补偿,就可使上游居民尤其是水源涵养区的农牧民收入水平可有较大程度的提高,达到流域的平均收入水平。在讨论部分对流域生态补偿标准测算中面临的难题进行了分析。