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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

西部生态脆弱区矿山不同开采强度下生态系统服务时空变化——以神府矿区为例

以神府矿区为例,选取土地利用、植被覆盖、土壤、气象等生态环境与统计数据指标,利用RS和GIS技术构建生态系统服务遥感测量评估指标体系,评估研究区2005-2015年生态系统服务变化及时空分布特征,进一步探究神府矿区不同开采强度对生态系统服务的影响并进行驱动力分析。研究结果表明：（1）2005年、2010年、2015年研究区的总生态系统服务分别为1.598×10¹⁰元、1.905×10¹⁰元、2.134×10¹⁰元,呈现逐年递增的趋势;（2）生态系统服务功能中水土保持价值比例最大,草地的单位面积生态系统服务价值最高,耕地、草地生态系统为该地区贡献了最多的生态系统服务价值;（3）研究区生态系统服务分布表现为由东北向西南逐渐降低的趋势,不同开采强度下的生态系统服务增长变化较为相似,煤炭开采区域生态系统服务未显著下降,整体较为平稳。对生态系统服务变化的驱动分析表明在近年来相对改善的气候环境与人工修复共同作用下,神府矿区生态系统服务未发生明显的缩减。此类半干旱生态脆弱矿区国土空间生态修复适宜通过主动的“保护性开发”以及“人工诱导+自然修复”为主的方式,避免大范围与高强度的水土扰动型治理,通过适度的人为干预保证与维持区域内生态系统服务的功能。研究成果不但揭示高强度煤矿开采下的生态环境变化,也对西部生态脆弱区环境做了定量评估;同时,为将来的矿区重建提供了重要的依据。     

北京郊区农田生态系统服务功能价值的评估研究

由于耕地面积显著减少,京郊农田生态系统总服务价值由1996年的4513384.07×10⁴元下降到2002年的3426990.22×10⁴元,减少10⁸6393.85×10⁴元。其中粮食作物的各项服务功能价值在逐年降低,其它作物有不同程度的提高。6年间农业总服务价值平均值大约是其农业增加值的8倍,相当于8元服务价值产出1元经济生产力。6年间接价值平均为3461605.08×10⁴元,大约为直接价值的6倍。农民承担了保护耕地资源的责任,却没有获得相应收益。从构成来看,在京郊现有耕作制度下,提供农产品份额为12.41%;调节大气成分和净化环境价值占据绝对主体,两者之和占农田生态系统总服务价值的77%(净化环境占37.51%,调节大气成分占39.48%);土壤积累有机质价值为4.4%;农业观光游憩价值为3.8%;维持养分循环为1.27%;蓄水功能为2.21%;而保持土壤服务功能最低,仅占0.01%。     

北京密云水库生态经济系统特征、资产基础及功能效益评估

论文在分析了密云水库生态经济系统特征的基础上,运用经济学理论和能值理论对密云水库生态经济系统的主要资产及其服务功能的价值进行了综合评估,结果表明,密云水库主要资产的宏观经济价值高达472×10⁸元,1960-2004年期间,密云水库防洪、灌溉、供水、发电、旅游和养鱼等主要功能的价值高达260×10⁸元。近年来,由于北京水资源短缺,密云水体生态经济系统的产出模式发生了变化,生产方式和产出模式主要表现为为北京提供饮用水、旅游和养鱼,停止了发电、灌溉,对养鱼、旅游等功能进行了宏观调控,取消了网箱养鱼,限制了旅游范围。2005年密云水库每年生态旅游、供水和提供鲜活水产品三项的宏观经济价值约为3.68×10⁸元/年,其中每年提供饮用水的宏观经济价值相当于2.51×10⁸元/年。若按2%的折旧率对密云水库主要资产进行折旧补偿,每年的补偿资金约为9.4×10⁸元;若对提供北京市场的水源价值按能值成本进行补偿,每年约需要2.5×10⁸元,两项约为12×10⁸元。为此提出如下建议:①组织有关部门的专家对密云水库集水区15788km²的面积进行综合考察研究,制定全面的生态经济综合发展规划,确立今后一段时间内的重大生态经济综合治理工程;②近期宜在密云水库及周边地区采用多种生态经济模式进行综合治理;③对跨北京的密云水库上游地区,要建立补偿机制,促进上游地区的生态经济良性循环;④加强五大区域的水源保护林建设。     

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。     

黑河下游重要生态功能区植被防风固沙功能及其价值初步评估

在遥感和地理信息系统支持下,利用风蚀输沙率模型,对1986-2006年期间黑河下游重要生态功能区植被的防风固沙功能及其价值进行了估算。结果表明: 1986、1996和2006年研究区植被防风固沙量分别为9 056×10⁴ t、4 972×10⁴ t和6 296×10⁴ t;不同植被覆盖的土地类型中,有林地防风固沙能力最强,其次为灌木林,低覆盖度草地最小;1986-2006年,区域植被生态系统的防风固沙功能呈现出先减弱后增强的趋势;植被防风固沙功能的空间分布差异性明显,防风固沙能力较高的区域主要零散分布在河流、湖泊沿岸等植被覆盖状况较好的区域;研究区域植被生态系统的防风固沙功能价值较大,2006年达到53.1×10⁸元,明显高于当年研究区的GDP。     

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。     

黄河河口地区生态供水效益分析

流域生态需水是指流域生态系统为维持一定程度的生态系统健康所需要一定质量的水量,以保证流域生态系统结构和生态功能等为目标,实现流域生态系统健康。流域生态需水量的研究对于社会经济的可持续发展具有重要的战略意义。论文针对南水北调西线一期工程的供水规划,在提出配水效益计算方法的基础上,针对不同的配水量,计算了黄河河口地区的生态需水量、生态效益以及供水对减少断流所带来的生态效益,并进行了方案比较分析。主要结论是:当来水量分别为55×10⁸、122.8×10⁸或240×10⁸m³时,产生的湿地综合生态效益则为34.85×10⁸、47.18×10⁸或54.72×10⁸元。     

藏西北高寒草原生态资产价值评估

论文基于遥感估算的生态系统净初级生产力(NPP)和植被覆盖率,测算了1992、1995、2000和2006年4期藏西北高寒草原的生态资产价值,并分析了其时空分布规律。结果表明:藏西北地区生态资产在空间格局上由东南向西北逐渐减小。从生态资产构成来看,藏西北地区的生态资产主要体现在大气调节(45%)和涵养水源(40%)两方面,其次为生产有机物质的价值(11%),水土保持和营养物质循环所占比例较小。从生态资产变化趋势来看,藏西北地区生态资产总值由1992年的616.1×10⁸元增长到2006年的1 637.2×10⁸元,单位面积生态资产均值平均每年增加1.06×10⁴元/km²。考虑到多源遥感数据之间存在一定程度的不一致性以及遥感时间序列数据较短等原因,论文所反映的藏西北地区生态资产变化趋势可能比实际情况偏高,其结果还有待于进一步佐证。     

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。     

中国陆地地表水生态系统服务功能及其生态经济价值评价

根据水生态系统提供服务特点,可将水的生态系统服务功能划分为具有直接使用价值的产品和具有间接使用价值的支持系统功能两大类。在评价中,将我国陆地水生态系统分为河流、水库、湖泊、沼泽4个类型,结合基础数据的可获得性,建立了由生活及工农业供水、水力发电、内陆航运、水产品生产、休闲娱乐5个直接使用价值指标和调蓄洪水、河流输沙、蓄积水分、保持土壤、净化水质、固定碳、维持生物多样性7个间接使用价值指标构成的评价指标体系。以2000年为评价基准年份,对全国陆地水生态系统生态经济价值进行了评价,结果表明,陆地地表水生态系统2000年的直接使用价值为4263.91×10⁸元,间接使用价值为5546.92×10⁸元,总价值为9810.83×10⁸元,相当于2000年我国国内生产总值的10.97%。     

黄土高原不同生态系统水土保持服务功能评价

以土壤保持量为评估指标,应用修正通用土壤流失方程,评估了黄土高原水土保持生态系统服务功能,分析了近20 a 来的黄土高原土壤保持量的空间分布及其动态变化,对于揭示全球气候变化背景下黄土高原林草植被建设的生态成效具有重要的科学价值和现实意义。结果表明：1990-2010 年黄土高原平均单位面积土壤保持量为305 t·hm^-2·a^-1,年均土壤保持总量为190×10⁸ t。1990-2000 年农田、草地和林地生态系统平均单位面积土壤保持量分别为249、285 和640 t·hm^-2·a^-1,2000-2010 年平均单位面积土壤保持量分别增加了14.6%、2.9%和7.4%。黄土高原草地和林地的土壤保持率分别为83%~88%和94%~97%。农田生态系统土壤保持量的空间分布特征表现为黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区较大,农灌区和河谷平原区偏低;草地和林地生态系统土壤保持量的空间分布特征表现为沿东南向西北减少的变化趋势。与1990-2000 年不同,2000-2010 年农田、草地和林地生态系统土壤保持量的空间变化特征表现为较为明显的增长趋势,尤其是黄土丘陵沟壑区陕西榆林、延安地区和山西吕梁山区一带。     

基于生态产品价值视角的矿区植被恢复成效评估：以神东矿区为例

生态系统服务和生态产品价值提升是矿区实施植被恢复的主要目标.神东煤矿是我国最大的煤炭生产基地,地处黄土高原与毛乌素沙地过渡地带,原生生态环境极其脆弱.为了解神东矿区近30年来植被恢复成效,本文基于遥感影像、地面观测和经济统计数据,采用修正后的单位面积价值当量因子法,引入生态系统质量调整系数用以区分同类生态系统内部差异,构建区域生态产品价值评估模型,评估1990—2018年神东矿区生态产品价值及时空变化特征,从生态产品价值视角定量揭示矿区植被恢复效益.结果表明：(1)从整体上看,近30年神东矿区生态产品总价值增加6.57×10⁸元,单位面积生态产品价值增长84.33×10⁴元/km²,其中价值增高区域占65.35%,主要位于矿区东部的哈拉沟、大柳塔、石圪台、柳塔、乌兰木伦煤矿以及矿区西部的活鸡兔井;价值量减少区域占33.32%,主要位于乌兰木伦河沿岸及矿区西部的寸草塔、布尔台、补连塔、上湾煤矿边缘地区.(2)从不同服务类型看,其生态产品价值增量自高到低排序依次为调节服务、供给服务、支持服务、文化服务,增量分别为3.35×1...     

城市化对流域生态系统服务价值空间异质性的影响——以南京市九乡河流域为例

以南京市九乡河流域为研究区域,以2003、2009年两期遥感影像数据为基本信息源,在调整生态系统服务价值系数的基础上,计算流域生态系统服务价值,并利用ArcGIS的空间分析功能,研究流域生态系统服务价值的空间异质性及其变化,以及城市化与生态系统服务价值之间的关系。结果表明:2003-2009年,流域生态系统服务价值损失2.63%,达643.1×10⁴元,其中上游生态系统服务价值增加1.57%,而中游和下游则分别减少2.18%和10.58%,耕地流失是中游、下游和流域总生态系统服务价值减少的主要原因;食物生产、保持土壤等单项生态系统服务价值降低,而水文调节和提供美学功能的生态服务价值增加;九乡河流域生态系统服务价值的空间异质性发生了明显的变化,生态系统服务价值降低的区域主要集中在下游的仙林大学城以及中游靠近主城区的西村一带,而升高的区域主要分布在九乡河沿岸;城市化对流域生态系统服务价值的负效应明显。制定严格的生态规划,加强对流域开发建设的分类指导,是恢复和维护九乡河流域生态系统服务功能的有效途径。     

矿区生态系统服务功能价值对煤矿开采工程的响应

矿区的开采利用对国民经济的发展有很大的推动力的同时,也改变了矿区环境的生态系统。本文基于生态系统服务价值理论对淮北平原某煤矿区开采前后生态系统服务功能的变化做了估算。结果标明,开采后总的生态服务价值增加了5246.907万元,大面积的农田、森林、草地和荒漠生态系统转化为单位面积生态价值系数较高的湿地是增加的主要原因;敏感性分析结果标明,矿区生态系数服务价值对价值系数没有弹性,研究结果可信;矿区开采应采取合理的生态恢复措施来实现矿区生态系统持续向健康型发展。