基于生态服务价值的多目标水源地土地利用结构优化

为探讨首都水源地最佳水土资源优化配置模式,选取北京山区怀柔水库流域为研究对象,基于研究区5期(1990、1995、2000、2005和2008)卫星遥感影像数据,分析了怀柔水库流域1990~2008年间土地利用时空变化特征,并基于生态服务价值理论、灰参数线性规划理论和CLUE-S模型对怀柔水库流域土地利用进行空间优化配置模式研究.结果表明:现有土地利用结构在优化配置后流域生态系统服务功能价值较2008年增加1795.4万元,增幅5.4%.其中,流域涵养水源功能价值量增加最多,为560.9万元,净化大气的价值增长幅度最大,增长率达到9.3%.研究结果可为该区域水土地资源的可持续利用、开发和管理提供科学依据.     

秭归县生态系统服务价值时空变化研究

该文以三峡库区坝首秭归县1990、1995、2000、2005、2010、2018年6期TM影像为基础,通过遥感影像解译获取不同时期秭归县土地利用信息,探究三峡大坝建设对秭归县土地利用方式转换与生态系统服务价值的影响。研究表明:(1)1990-2018年间主要的土地利用转换方式是耕地、林地、草地转化为水域与建设用地。耕地、林地、草地分别减少了502.66、4172.90、195.85 hm~2,水域、建设用地面积分别增加了3 708.93、1 162.49 hm~2;(2)秭归县土地利用程度综合指数呈"W"型波动,由1990年的214.07略微上升至2018年的214.87;(3)研究期内秭归县生态系统服务价值由455 934万元上升至463 396万元,涨幅为1.64%,其中耕地、林地、草地、建设用地生态系统服务价值分别下降了334万元、9 870万元、192万元、876万元,水域生态系统服务价值上升了18 735万元;(4)研究期内林地生态系统服务价值占秭归县生态系统服务价值比均超过80%,水域生态系统服务价值增加值占总生态系统服务价值增加值的100%。     

1980-2015年北运河流域土地利用时空变异及其对生态服务价值的影响

北运河纵贯京津冀地区,是京津冀大都市圈重要的生态环境保护屏障.本研究基于1980—2015年北运河流域Landsat-MSS/TM/ETM遥感影像解译数据研究了流域土地利用变化特征,估算了这些变化对流域生态服务价值的影响.结果表明,1980—2015年北运河流域耕地面积下降了22.64%,主要转向城镇用地,其次为林地和水体;城镇用地面积增加了25.59%,耕地、林地和水体是其面积增加来源;以2000年为拐点,林地和水体面积先增加后逐渐减少,综合土地利用变化速度显示2000—2015年明显高于1980—2000年.1980—2015年北运河流域土地利用总生态服务价值经历先增加后减少、总体减少的过程,损失82.84×10⁸元;各类生态服务价值变化趋势与土地利用类型变化趋势一致,城镇和水体的贡献率最大,并且是北运河流域生态服务价值变化的主要贡献因子和敏感因子.     

伊犁河谷土地利用变化对生态服务价值的影响

基于1990-2014年4期TM遥感影像解译方法,分析了国家重点水土开发区-新疆伊犁河谷25年来土地利用和生态系统服务价值的变化。结果表明:(1)1990-2014年间,伊犁河谷耕地、居工用地及水体面积有所增加,耕地增长率高达59.3%,林地、草地及未利用地面积减少,草地以104.69km~2/年的速度减少;(2)近25年来研究区土地利用程度指数、信息熵及均衡度均有所上升,表明这一时期土地利用系统的无序化越来越剧烈,系统不稳定性增强,危及伊犁河流域的生态安全;(3)研究区生态服务价值总体有所上升,25年来增加75.26×10~8元,上升了17.13%,特克斯县的增幅最大,约为20.66%,而伊宁市生态服务价值出现下降,幅度达到18.52%。研究区生态经济的发展已处于协调水平的边缘,需要加强对生态环境的保护力度。     

基于土地利用变化的农牧交错带典型流域生态风险评价——以洋河为例

为揭示土地利用变化对农牧交错带典型流域生态风险的影响,在Arc GIS技术支持下,以洋河流域1990、1995、2000和2008年遥感数据和土地利用数据为基础,定量分析洋河流域1990—2008年的土地利用动态变化特征;根据景观生态学理论,将研究区划分为525个生态风险评价单元,从土地利用变化和景观结构角度构建景观生态风险评价模型,评价洋河流域生态风险的时空变化特征。结果表明:耕地和草地面积占研究区总面积的67%以上;1990—2008年,洋河流域总体景观生态风险值(ERI)由0.197 3上升到0.238 4。低风险区(ERI≤0.17)面积减少3.53%,高风险区(ERI0.68)面积减少0.43%,较低(0.17ERI≤0.26)、中等(0.26ERI≤0.42)和较高(0.42ERI≤0.68)风险区面积均有增加,整体生态风险增加;洋河流域5种风险等级分布较集中,具体表现为洋河支流及其一级支流两侧地区生态风险相对较大(ERI0.26),而离河道越远的区域生态风险值越小(ERI≤0.26)。     

水府庙水库流域土壤保持功能生态价值评估

在GIS和RS的支持下,基于改进的通用土壤流失方程(RUSLE)、影子价格法、机会成本法和替代工程法,以水府庙水库流域为研究对象,对该区域的土壤保持功能及价值的空间分布特征进行分析。研究表明,水府庙水库流域生态系统土壤保持总量为1.69×106t;生态总价值为91 829.72万元,其中生态系统土壤减少养分损失的价值为65 403.65万元、因防止土壤侵蚀而减少废弃地的价值为5 670.38万元、减轻泥沙淤积灾害方面的价值为20 755.69万元;土壤保持功能及其价值在空间上表现出很大的差异性,从流域中部地区向四周递增;土壤保持功能价值与植被覆盖度相关性较强,合理增加植被盖度对防治土壤侵蚀和增加土壤保持功能价值可以起到良好效果。     

流域主体功能优化与黄河水资源再分配

立足流域主体功能优化概念内涵,系统性解析流域各类主体功能目标,基于流域主体功能评价指标体系建立以主体功能优化为目标导向的流域主体功能水资源分配机制,通过遗传算法求解多目标优化模型得到2017年黄河流域9省、自治区的四类水资源分配方案。研究结果表明：（1）流域主体功能实现水资源分配机制,使黄河流域最大可能节水23.01亿m³。（2）流域主体功能水资源分配机制给黄河流域主体功能实现分别带来4344.48亿元的生产功能增量、991.35亿元的生态功能价值增量,可多承载8194.84万人口。（3）减少宁夏和山东的农业用水及内蒙古工业用水分配对黄河流域水资源优化分配至关重要。     

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。     

基于空间优化的九洲江流域畜禽养殖生态补偿

以生态补偿试点区九洲江流域为例,基于调研数据和相关资料,以最小的政府生态补偿金额为目标,以水环境容量、耕地承载力、养殖户经济收益为主要约束,建立基于畜禽养殖模式转变的生态补偿空间优化模型.结果表明,九洲江流域生猪养殖最小生态补偿金为5.83亿元,其中2.92亿元用于55.47万头的生猪禁养,1.94亿元用于补助适养区内新建47.99万头高架网床模式养殖,0.97亿元用于18.57万头的养殖模式升级改造.优化后全流域养殖总规模为121.18万头,比现状减少约4万头.可实现污染物削减率73.66%,COD、总氮、总磷分别削减13980,2545,995t.其中,传统养殖模式全部被禁养或升级改造,高架网床养殖模式为流域最主要养殖模式,占比达到81.19%.10个镇的补偿资金及污染物削减情况存在显著差异,补偿金占比较高的是文地、良田、古城镇,合计占总补偿资金的56.78%,COD削减量占总削减量的55.35%.通过优化后的补偿方案,同时实现环境效益和经济效益的双赢.     

土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以广州市番禺区为例

本文以广州市番禺区2000、2008年的土地利用数据为基础,参照谢高地等人制定的中国陆地生态系统单位服务价值系数,从生态学服务功能角度,研究了土地利用变化对生态系统服务功能的影响,结果表明,2000～2008年间,番禺区水域,林地、耕地、未利用地均减少,建设用地面积则大量增加.敏感性分析表明,生态系统服务价值对价值系数缺乏弹性,研究结果可信.该区处于快速城市化地带,发展过程中应注意优化土地类型结构,严格控制建设用地面积,实现区域生态系统可持续发展.     

基于生态系统服务的市场化生态补偿机制研究——以五马河流域为例

五马河作为赤水河的支流,为下游酒企提供水源,该流域具备实现市场化生态补偿的条件.通过CLUE-S模拟该流域现有及未来到2030年经济发展、生态保护两种情景下的土地利用/覆被情况,进而依据InVEST模型对该地区的产水量、氮磷元素消减量和泥沙持留量三种生态系统服务进行评估,最终求得该地区当前生态系统服务价值总量为4.1825亿元,在未来两种情景下的价值总量分别为4.1759亿元和4.1622亿元.同时,通过对当地居民及酒企进行生态补偿意愿的调查,得到符合各利益相关方意愿的生态补偿额度最高为2.74亿元/a,而使用发展机会成本法求得该流域发展权损失为1.78亿元/a.结合上述结果,确定了五马河流域市场化生态补偿标准的合理区间,并以该区间以及SWOT分析为基础,设计了五马河市场化流域生态补偿机制.     

不同土地利用/覆盖情景下东北沟流域植被生态需水量及其对产流影响

针对京津水源区上游生态环境建设需水与向下游多输水的矛盾现实,基于气象、土壤、土地利用/覆盖(1990年和2009年)数据,应用Penman-Monteith公式估算潜在蒸散量,再用土壤和植被信息对其进行修正,计算了水源区东北沟流域1990年、2009年及其他5种不同土地利用/覆盖情景下的最小生态需水量和适宜生态需水量。结果表明:2005-2009年4-10月潜在蒸散量是715.04 mm;2009年流域植被适宜生态需水量是399.42 mm,最小生态需水量是339.68 mm,比1990年的适宜和最小量分别多122.5 mm、144.5 mm;平水年的降雨均可满足各种情景生态需水要求,其中需水量较大的是情景Ⅲ(草地转化为林地),其适宜需水量达784.69×10⁴ m³,情景Ⅱ(林地转化为草地)的需水量最小,适宜需水量是687.27×10⁴ m³,该情景较适合向下游输水为目的的生态建设,但该情景实施的前提是建立下游向上游的生态补偿机制。     

永定河(北京段)水资源、水环境的变迁及流域社会经济发展对其影响

考察了官厅水库和永定河（北京段）1954—2008年水资源及1980—2005年水环境的变迁,并通过Pearson相关分析探讨了流域社会经济发展对永定河（北京段）水资源和水环境的影响.研究结果表明,①官厅水库建成后近50年来水量和出库水量均大幅衰减,例如,官厅水库来水量从1959年的25.56亿m3锐减至2008年的0...     

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。     

水资源约束下北京地区2004-2020年土地利用变化情景模拟研究

利用系统动力学(System Dynam ics,SD)的原理和方法,发展了水资源约束下的城市土地利用情景变化SD模型。基于北京1980-2003年土地利用变化过程,构建了水资源约束下北京市城镇建设用地情景变化SD模型,对2004-2020年北京市城镇建设用地的变化进行了模拟研究。结果表明,该模型具有一定的有效性,有助于正确理解自然资源对城市发展和土地利用变化的深远影响。模型模拟结果显示,2004-2020年无约束情景下建设用地年均增长量为40.42～63.38km₂,建设用地占总面积的22%～25%;约束情景下年均增长量为21.21～51.3km₂,建设用地占总面积的20%～24%,远低于无约束情景;水资源强约束情景下建设用地的扩张速度仅为弱约束情景的37.6%,为无约束情景C的33%。可见,随着北京城市化进程的加剧和经济的进一步发展,水资源对北京区域发展的制约作用越来越明显,对土地系统的影响也将更为直观和深刻。     

基于水资源分区和地貌特征的新疆耕地资源变化分析

以新疆1995、 2000、 2005及2008年4个时期的土地利用数据为基础,结合水资源分区、 SRTM-DEM和数字地貌等数据,分析了基于水资源分区和地貌特征的新疆耕地资源的变化特征,结果表明:①总体上,不同时段各水资源分区耕地空间分布稍有变化,但总体格局保持不变。不同时段各水资源分区的耕地面积有增有减,但增加量远超过减少量,耕地总体呈现出持续增长的趋势,从1995年到2008年,共增加126.39×10⁴ hm²。②对比4个时期26个水资源分区的耕地数值、 变化和升降形式差异,可将耕地变化形式归纳为上升、 先降后升、 先升后降和升降波动四大类。③新疆耕地空间变化存在分区差异。1995至2008年期间,耕地增加值最大者为叶尔羌河流域,为17.36×10⁴ hm²;而额敏河流域耕地面积缩减量最大,减少3.15×10⁴ hm²。④新疆耕地资源主要分布在2 000 m以下的低海拔和中海拔区域,其中以500~2 000 m区域分布最广;耕地资源主要分布于地势相对低缓的平原和丘陵区,以开发流水地貌类型的山前平原地带为主。新疆耕地变化具有很强的空间差异性,与水资源量及利用状况的空间分异密切相关。     

湖北省农地资源价值研究

农地价值包括农地提供粮食、纤维等农副产品可计量的市场价值和提供开敞空间、维护生物多样性、保育环境、文化教育等公共物品所具有的非市场价值。科学、合理地评估农地价值,形成完整的资源成本核算体系,可缓解我国农地流失形势,为制定和实施农地生态管护政策等提供理论与实践依据。文章运用收益还原法及条件价值评估法对湖北省不同类型农地的市场价值和非市场价值进行评估,较为科学地评估出农地的整体价值,摸清农地资源的价值构成。研究表明,湖北省包括耕地、园地、林地及水域用地在内的农地资源的非市场价值现值达2514.88×10⁸元,相当于全省2004年生产总值的39.86%,是农地价值构成中无法忽略的重要部分。全省现有耕地资源总价值达11398.77×10⁸元,目前无法进入交易市场或有效地通过交易机制实现的非市场价值有942.63×10⁸元,占耕地总价值的8.27%;园地及水域用地的总价值分别为3715.27×10⁸元和10192.81×10⁸元,非市场价值的比例份额分别达13.64%和5.48%;现有林地资源的非市场价值达506.35×10⁸元,折合林地非市场价值约6407元/hm²。     

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。     

土地利用变化对赣江流域径流的影响研究

论文以赣江流域为研究区,基于SWAT分布式水文模型及SUFI-2 算法,利用流域DEM、土地利用、土壤、气象等数据,结合GIS和RS技术,对流域土地利用变化的径流响应进行定量分析与研究。结果表明:影响模型模拟效果前3 位的敏感参数分别为ALPHA_BF、CN2、ESCO,得出率定期和验证期的模拟值与实测流量过程拟合程度较优,其R²和Nash-Sutcliffe 效率系数E_{NS均高于0.90,相对误差|Re|均小于3%;流域内1990 年与2000 年土地利用均以林地、水稻田、草地为主,此3 种类型约占流域总面积的85%;在相同气象条件下,两期土地利用情景下的月、年均径流量变化趋势较为一致,2000 年土地利用情景下的年径流量比1990 年略大;相比1990 年土地利用情景,2000 年产水量增加最为显著的区域主要为赣江流域东部、东南部和西南部,建筑用地、水浇地和裸岩面积的增加、林地面积的减少可能是引起产水量增加的主要因素。}